齒輪零件機械加工工藝規(guī)程及滾齒夾具設計

齒輪零件機械加工工藝規(guī)程及滾齒夾具設計,齒輪,零件,機械,加工,工藝,規(guī)程,夾具,設計 機械加工工序卡片 工件名稱 齒輪 工序號 零件名稱 齒輪 零件號 零件重量 同時加工件數(shù) 1 材料 毛坯 牌號 硬度 型號 重量 40Cr 鑄件 設備 夾具 輔助工具 名稱 型號 專用夾具 滾齒機 Y58 安裝 工步 安裝及工步說明 刀具 量具 走刀長度mm 走刀次數(shù) 切削深度mm 進給量mm/r 主軸轉速r/min 切削速度m/min 基本工 時min 1 滾齒輪 滾刀 卡尺 26.5 6 2 0.28 480 158.6 0.098 設計者 指導老師 共 1 頁 1 頁 機械加工工藝過程卡片 零件號 工序號 工序名稱 設備 夾具 刀具 量具 名稱 型號 名稱 規(guī)格 名稱 規(guī)格 名稱 規(guī)格 Ⅰ 鍛造 Ⅱ 退火處理 Ⅲ 粗車左右端面 臥式車床 CA6140 通用夾具 端面車刀 Ⅳ 半精車左右端面 臥式車床 CA6140 通用夾具 端面車刀 Ⅴ 粗車Φ26孔 臥式車床 CA6140 通用夾具 內圓車刀，切槽刀 Ⅵ 粗車Φ62.27外圓 臥式車床 CA6140 專用夾具 外圓車刀 VII 精車Φ26內孔 臥式車床 CA6140 通用夾具 內圓車刀 VIII 精車Φ62.27外圓 臥式車床 CA6140 專用夾具 外圓車刀 IX 滾齒 滾齒機 Y58 通用夾具 滾刀 X 滲碳淬火 XI 磨Φ26內孔 內圓磨床 M2110A 通用夾具 砂輪 XII 檢驗入庫 目 錄 序言…………………………………………………………………1 一. 零件分析 ……………………………………………………2 1.1 零件作用 ………………………………………………2 1.2零件的工藝分析 …………………………………………2 二. 工藝規(guī)程設計…………………………………………………3 2.1確定毛坯的制造形式 ……………………………………3 2.2基面的選擇 ………………………………………………3 2.3制定工藝路線 ……………………………………………4 2.4機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定 …………6 2.5確定切削用量及基本工時 ………………………………7 三 夾具設計………………………………………………………9 3.1問題的提出 ………………………………………………9 3.2定位基準的選擇 …………………………………………10 3.3切削力及夾緊力計算 ……………………………………11 3.4定位誤差分析 ……………………………………………12 3.5夾緊誤差的計算 …………………………………………13 3.6夾具設計及操作簡要說明 ………………………………14 總 結………………………………………………………………16 致 謝………………………………………………………………17 參考文獻 …………………………………………………………18 設計說明書 題目：齒輪零件的工藝規(guī)程及滾齒的夾具設計 學 生： 學 號： 專 業(yè)： 班 級： 指導老師： 摘 要 本次設計內容涉及了機械制造工藝及機床夾具設計、金屬切削機床、公差配合與測量等多方面的知識。 齒輪的加工工藝規(guī)程及其滾齒的夾具設計是包括零件加工的工藝設計、工序設計以及專用夾具的設計三部分。在工藝設計中要首先對零件進行分析，了解零件的工藝再設計出毛坯的結構，并選擇好零件的加工基準，設計出零件的工藝路線；接著對零件各個工步的工序進行尺寸計算，關鍵是決定出各個工序的工藝裝備及切削用量；然后進行專用夾具的設計，選擇設計出夾具的各個組成部件，如定位元件、夾緊元件、引導元件、夾具體與機床的連接部件以及其它部件；計算出夾具定位時產(chǎn)生的定位誤差，分析夾具結構的合理性與不足之處，并在以后設計中注意改進。 關鍵詞：工藝、工序、切削用量、夾緊、定位、誤差。 ABSTRCT This design content has involved the machine manufacture craft and the engine bed jig design, the metal-cutting machine tool, the common difference coordination and the survey and so on the various knowledge. The reduction gear box body components technological process and its the processing hole jig design is includes the components processing the technological design, the working procedure design as well as the unit clamp design three parts. Must first carry on the analysis in the technological design to the components, understood the components the craft redesigns the semi finished materials the structure, and chooses the good components the processing datum, designs the components the craft route; After that is carrying on the size computation to a components each labor step of working procedure, the key is decides each working procedure the craft equipment and the cutting specifications; Then carries on the unit clamp the design, the choice designs the jig each composition part, like locates the part, clamps the part, guides the part, to clamp concrete and the engine bed connection part as well as other parts; Position error which calculates the jig locates when produces, analyzes the jig structure the rationality and the deficiency, and will design in later pays attention to the improvement. Keywords: The craft, the working procedure, the cutting specifications, clamp, the localization, the error 目 錄 序言…………………………………………………………………1 一. 零件分析 ……………………………………………………2 1.1 零件作用 ………………………………………………2 1.2零件的工藝分析 …………………………………………2 二. 工藝規(guī)程設計…………………………………………………3 2.1確定毛坯的制造形式 ……………………………………3 2.2基面的選擇 ………………………………………………3 2.3制定工藝路線 ……………………………………………4 2.4機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定 …………6 2.5確定切削用量及基本工時 ………………………………7 三 夾具設計………………………………………………………9 3.1問題的提出 ………………………………………………9 3.2定位基準的選擇 …………………………………………10 3.3切削力及夾緊力計算 ……………………………………11 3.4定位誤差分析 ……………………………………………12 3.5夾緊誤差的計算 …………………………………………13 3.6夾具設計及操作簡要說明 ………………………………14 總 結………………………………………………………………16 致 謝………………………………………………………………17 參考文獻 …………………………………………………………18 序 言 機械制造業(yè)是制造具有一定形狀位置和尺寸的零件和產(chǎn)品，并把它們裝備成機械裝備的行業(yè)。機械制造業(yè)的產(chǎn)品既可以直接供人們使用，也可以為其它行業(yè)的生產(chǎn)提供裝備，社會上有著各種各樣的機械或機械制造業(yè)的產(chǎn)品。我們的生活離不開制造業(yè)，因此制造業(yè)是國民經(jīng)濟發(fā)展的重要行業(yè)，是一個國家或地區(qū)發(fā)展的重要基礎及有力支柱。從某中意義上講，機械制造水平的高低是衡量一個國家國民經(jīng)濟綜合實力和科學技術水平的重要指標。 齒輪的加工工藝規(guī)程及滾齒夾具設計是在學完了機械制圖、機械制造技術基礎、機械設計、機械工程材料等進行課程設計之后的下一個教學環(huán)節(jié)。正確地解決一個零件在加工中的定位，夾緊以及工藝路線安排，工藝尺寸確定等問題，并設計出專用夾具，保證零件的加工質量。本次設計也要培養(yǎng)自己的自學與創(chuàng)新能力。因此本次設計綜合性和實踐性強、涉及知識面廣。所以在設計中既要注意基本概念、基本理論，又要注意生產(chǎn)實踐的需要，只有將各種理論與生產(chǎn)實踐相結合，才能很好的完成本次設計。 本次設計水平有限，其中難免有缺點錯誤，敬請老師們批評指正。 一 零件的分析 1.1 零件的作用 齒輪的作用，齒輪用于變速箱中，主要起傳遞動力和扭矩的作用 1.2 零件的工藝分析 齒輪有2組加工面他們有位置度要求。 這2組加工面的分別為 1， 一外圓為基準的加工面，這組加工面包括，外圓自身和端面，和內圓 2， 2：一個事以內圓為基準的加工面，這個主要是齒輪的加工。 二. 工藝規(guī)程設計 2.1 確定毛坯的制造形式 零件的材料為40Cr據(jù)生產(chǎn)綱領以及零件在工作過程中所受的載荷情況，選用模鍛。 2.2 基面的選擇 基面的選擇是工藝規(guī)程設計中的重要工作之一?；孢x擇的正確合理，可以使加工質量得到保證，生產(chǎn)率得到提高。否則，加工工藝過程中會問題百出。 粗基準選擇應當滿足以下要求： （1）粗基準的選擇應以加工表面為粗基準。目的是為了保證加工面與不加工面的相互位置關系精度。如果工件上表面上有好幾個不需加工的表面，則應選擇其中與加工表面的相互位置精度要求較高的表面作為粗基準。以求壁厚均勻、外形對稱、少裝夾等。 （2） 選擇加工余量要求均勻的重要表面作為粗基準。例如：機床床身導軌面是其余量要求均勻的重要表面。因而在加工時選擇導軌面作為粗基準，加工床身的底面，再以底面作為精基準加工導軌面。這樣就能保證均勻地去掉較少的余量，使表層保留而細致的組織，以增加耐磨性。 （3） 應選擇加工余量最小的表面作為粗基準。這樣可以保證該面有足夠的加工余量。 （4） 應盡可能選擇平整、光潔、面積足夠大的表面作為粗基準，以保證定位準確夾緊可靠。有澆口、冒口、飛邊、毛刺的表面不宜選作粗基準，必要時需經(jīng)初加工。 （5） 粗基準應避免重復使用，因為粗基準的表面大多數(shù)是粗糙不規(guī)則的。多次使用難以保證表面間的位置精度。 粗基準的選擇：對中間軸齒輪這樣的回轉體零件來說，選擇好粗基準是至關重要。對回轉體零件我們通常以外圓作為粗基準。 精基準的選擇應滿足以下原則： （1）“基準重合”原則 應盡量選擇加工表面的設計基準為定位基準，避免基準不重合引起的誤差。 （2）“基準統(tǒng)一”原則 盡可能在多數(shù)工序中采用同一組精基準定位，以保證各表面的位置精度，避免因基準變換產(chǎn)生的誤差，簡化夾具設計與制造。 （3）“自為基準”原則 某些精加工和光整加工工序要求加工余量小而均勻，應選擇該加工表面本身為精基準，該表面與其他表面之間的位置精度由先行工序保證。 （4）“互為基準”原則 當兩個表面相互位置精度及自身尺寸、形狀精度都要求較高時，可采用“互為基準”方法，反復加工。 （5）所選的精基準 應能保證定位準確、夾緊可靠、夾具簡單、操作方便。 精基準的選擇：精基準 的選擇要考慮基準重合的原則，設計基準要和工藝基準重合。因此我們采用內孔做為定位基準。 2.3 工藝路線 制訂工藝路線的出發(fā)點，應當是使零件的幾何形狀、尺寸精度及位置精度等技術要求能得到合理的保證。通過仔細考慮零件的技術要求后，制定以下兩種工藝方案： 方案一 工序Ⅰ：模鍛 工序Ⅱ：退火處理 工序Ⅲ：粗車左右端面 工序Ⅳ：半精車左右端面 工序Ⅴ：粗車Φ26孔 工序Ⅵ：粗車Φ62.27外圓 工序Ⅶ：精車Φ26內孔 工序Ⅷ：精車Φ62.27外圓 工序Ⅸ：滾齒 工序XI：滲碳淬火 工序XII：磨Φ26內孔 工序XIII：去毛刺 工序XIV：檢驗入庫 方案二 工序Ⅰ：模鍛 工序Ⅱ：退火處理 工序Ⅲ：粗車左右端面 工序Ⅳ：半精車左右端面 工序Ⅴ：粗車Φ26孔 工序Ⅵ：粗車Φ62.27外圓 工序Ⅶ：精車Φ26內孔 工序Ⅷ：精車Φ62.27外圓 工序Ⅸ：滾齒 工序XI：滲碳淬火 工序XII：去毛刺 工序XIII：檢驗入庫 工藝方案一和方案二的區(qū)別在于方案一在加工完齒輪后滲碳淬火，然后磨Φ26內孔，這樣可以消除我們滲碳后的應力，從而保證加工質量，因此我們選用方案一 具體的工藝路線如下 方案一 工序Ⅰ：模鍛 工序Ⅱ：退火處理 工序Ⅲ：粗車左右端面 工序Ⅳ：半精車左右端面 工序Ⅴ：粗車Φ26孔 工序Ⅵ：粗車Φ62.27外圓 工序Ⅶ：精車Φ26內孔 工序Ⅷ：精車Φ62.27外圓 工序Ⅸ：滾齒 工序XI：滲碳淬火 工序XII：磨Φ26內孔 工序XIII：去毛刺 工序XIV：檢驗入庫 2.4 機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定 齒輪零件材料為40Cr，類型為大批量生產(chǎn)，采用模鍛。 1、 齒輪的外圓和端面 因雙聯(lián)齒輪的外圓和端面的精度要求都不是很高，其加工余量為2mm。 2：端面 采用銑一次走刀完表面加工，表面粗糙度為3.2，根據(jù)參考文獻，其余量為Z=2.5mm 2.5 確定切削用量及基本工時 滾齒的切削用量及基本工時的計算 Y58滾齒機 1) 已知毛坯長度方向的加工余量為2.57mm,考慮的模鑄拔模斜度，=4mm 2) 進給量f 根據(jù)《實用機械加工工藝手冊》中表2.4-3,當?shù)稐U尺寸為16×25 mm >3~5mm,以及工件直徑為112.5 /r 按滾齒機說明書（見切削手冊）取 f =0.9mm/r 3) 計算切削速度，按《切削手冊》表1.27,切削速度的計算公式為(壽命T=60min) (m/min) 其中：=342, =0.15, =0.35, m=0.2。修正系數(shù)見《切削手冊》表1.28,即 =1.44 , =0.8 , =1.04 , =0.81 , =0.97。 所以 x1.44x0.8x1.04x0.81x0.97=158.6(m/min) 4)確定機的主軸轉速 ns== 504r/min 按機床說明書(見《工藝手冊》表4.2-8),與504r/min相近的機床轉速為480r/min及600r/min?，F(xiàn)選取=480r/min。 5) 切削工時，按《工藝手冊》表6.2-1 　　　　　　　　　L==40mm , =2mm, =0, =0 tm===0.098(min) 三、 夾具設計 為了提高勞動生產(chǎn)率，保證加工質量，降低勞動強度，需要設計專用夾具。 由指導老師的分配，決定設計第IX道工序滾齒輪夾具設計 3.1問題的提出 本夾具主要用來滾M=6的齒輪，同時對孔的同軸度及加工精度有一定的要求。且在滾齒時還要保證其對中心線精度要求，為了使其誤差減小，在工序工序二、工序三中的加工也得有精度要求。因此，在本道工序加工時，主要應考慮如何提高生產(chǎn)率、降低勞動強度、提高加工質量。 3.2 定位基準的選擇 我們采用Φ26內孔作為定位基準，因為我們滾齒的時間，工作臺和滾刀是同時旋轉的，且我們所加工齒輪，可以從任何地方入刀，齒輪加工在定位正確的情況下，全靠工作臺和滾刀的運動決定，因此我們只要工件放好定好位置，然后壓緊既可以，因此我們采用Φ26內孔和端面定位，采用U型壓板壓緊即可滿足要求，使用Φ26內圓定位我們用的是一個心軸。心軸和工件過度配合來定位工件。 3.3削力和夾緊力計算 切削力和夾緊力計算 (1)刀具： 采用m=6 z=80的滾刀 機床： 滾齒機 由[3] 所列公式 得 查表 9.4—8 得其中： 修正系數(shù) z=24 代入上式，可得 F=886N 因在計算切削力時，須把安全系數(shù)考慮在內。 安全系數(shù) K= 其中：為基本安全系數(shù)1.5 為加工性質系數(shù)1.1 為刀具鈍化系數(shù)1.1 為斷續(xù)切削系數(shù)1.1 所以 (2)夾緊力的計算 選用夾緊螺釘夾緊機 由 其中f為夾緊面上的摩擦系數(shù)，取 F=+G G為工件自重 夾緊螺釘： 公稱直徑d=16mm，材料45鋼 性能級數(shù)為6.8級 螺釘疲勞極限： 極限應力幅： 許用應力幅： 螺釘?shù)膹姸刃：耍郝葆數(shù)脑S用切應力為 [s]=3.5~4 取[s]=4 得 滿足要求 經(jīng)校核： 滿足強度要求，夾具安全可靠， 使用快速螺旋定位機構快速人工夾緊，調節(jié)夾緊力調節(jié)裝置，即可指定可靠的夾緊力 3.4定位誤差分析 由于用Φ26內孔和端面定位，齒輪設計基準與定位基準重合，故軸向尺寸無基準不重合度誤差。徑向尺寸無極限偏差、形狀和位置公差，故徑向尺寸無基準不重合度誤差。 本工序選用的工件以圓孔在定位銷上定位，定位銷為水平放置，由于定位副間存在徑向間隙，因此必將引起徑向基準位移誤差。在重力作用下定位副只存在單邊間隙，即工件始終以孔壁與心軸上母線接觸，故此時的徑向基準位移誤差僅存在Z軸方向，且向下，見下圖。 式中 ——定位副間的最小配合間隙（mm）； ——工件圓孔直徑公差（mm）； ——定位銷外圓直徑公差（mm）。 3.5夾緊誤差分析和計算 因為本道工序的夾具靠內孔定位，我們只要保證定位內孔的軸的尺寸精度，我們的加工精度就可以保證，因為我們靠內孔定位，開口壓板直接壓緊，壓緊力是垂直的，不存在壓緊誤差。因此壓緊誤差不予考慮。 3.6具設計及操作說明 如前所述,在設計夾具時,應該注意提高勞動率.為此,在螺母夾緊時采用U型壓板,以便裝卸,夾具體底面上的止口定位可以精確保證齒頂圓和分度圓相對于中心線的跳動，從而保證了精度。便于滾齒加工，本夾具總體的感覺是操作比較簡單，結構比較緊湊，效率大大提高。 裝配圖如下圖： 夾具體如下圖： 總 結 這次設計即將結束了，時間雖然短暫但是它對我們來說受益菲淺的，通過這次的設計使我們不再是只知道書本上的空理論，不再是紙上談兵，而是將理論和實踐相結合進行實實在在的設計，使我們不但鞏固了理論知識而且掌握了設計的步驟和要領，使我們更好的利用圖書館的資料，更好的更熟練的利用我們手中的各種設計手冊和AUTOCAD等制圖軟件，為我們踏入設計打下了好的基礎。 這次設計使我們認識到了只努力的學好書本上的知識是不夠的，還應該更好的做到理論和實踐的結合。因此同學們非常感謝老師給我們的辛勤指導，使我們學到了好多，也非常珍惜學院給我們的這次設計的機會，它將是我們畢業(yè)設計完成的更出色的關鍵一步。 致 謝 這次設計使我收益不小，為我今后的學習和工作打下了堅實和良好的基礎。但是，查閱資料尤其是在查閱切削用量手冊時，數(shù)據(jù)存在大量的重復和重疊，由于經(jīng)驗不足，在選取數(shù)據(jù)上存在一些問題，不過我的指導老師每次都很有耐心地幫我提出寶貴的意見，在我遇到難題時給我指明了方向，最終我很順利的完成了畢業(yè)設計。 這次設計成績的取得，與指導老師的細心指導是分不開的。在此，我衷心感謝我的指導老師，特別是每次都放下她的休息時間，耐心地幫助我解決技術上的一些難題，她嚴肅的科學態(tài)度，嚴謹?shù)闹螌W精神，精益求精的工作作風，深深地感染和激勵著我。從課題的選擇到項目的最終完成，她都始終給予我細心的指導和不懈的支持。多少個日日夜夜，她不僅在學業(yè)上給我以精心指導，同時還在思想、生活上給我以無微不至的關懷，除了敬佩指導老師的專業(yè)水平外，她的治學嚴謹和科學研究的精神也是我永遠學習的榜樣，并將積極影響我今后的學習和工作。在此謹向指導老師致以誠摯的謝意和崇高的敬意。 參 考 文 獻 1. 切削用量簡明手冊,艾興、肖詩綱主編,機械工業(yè)出版社出版，1994年 2.機械制造工藝設計簡明手冊，李益民主編，機械工業(yè)出版社出版，1994年 3.機床夾具設計，哈爾濱工業(yè)大學、上海工業(yè)大學主編，上?？茖W技術出版社出版，1983年 4.機床夾具設計手冊，東北重型機械學院、洛陽工學院、一汽制造廠職工大學編，上?？茖W技術出版社出版，1990年 5.金屬機械加工工藝人員手冊，上?？茖W技術出版社，1981年10月 6.機械制造工藝學，郭宗連、秦寶榮主編，中國建材工業(yè)出版社出版，1997年 第 18 頁 共 22 頁