齿轮内孔磨削夹具的毕业设计

齿轮内孔磨削夹具的设计 【摘 要】 由于齿轮在飞速发展的现代机械工业中得到了广泛的应用，齿轮传动是重要的传动形式之一，其制造精度，强度，耐磨性等直接影响机器的整体精度和生产使用寿命。所以在这个工业加工精度不断提高的时代，齿轮加工在机械生产中便成为很重要的一项工作。但由于齿轮本身形状的特殊性，在加工齿轮时若使用一般的机床夹具则无法满足夹紧要求，使齿轮无法达到精度高，强度大，耐磨性好的制造加工要求。在齿轮加工中过程中都要进行热处理，齿轮齿面经热处理后不经过热加工会存在 一定放的热处理变形，这就导致了基准孔也跟着变形，以致热处理前所做的基准孔在热处理后失去了应有的作用，以齿轮齿面为基准磨削齿轮内孔，是经常用到的加工方法，在此道工序中必须有专用的磨削夹具。机床夹具设计的主要任务是根据设计任务要求，结合被加工件、金切设备及其切削方式和参数，合理选择定位方式，设计合理的定位支承元件、夹紧装置、对刀元件、夹具体等装置或元件。夹具设计必须满足一些要求：要保证工件加工的各项技术要求；具有生产效率高和生产成本低廉的特点；尽量选用标准件；具有良好的结构工艺性；同时应该便于操作人员掌握和操作 。而齿轮夹具比较常见的固定式为节圆定位方式。本次设计旨在设计一种结构简单、操作方便、精度高的节圆固定磨削齿轮内孔的专用夹具。其设计思路为用分度圆中径定位，中径测量三根滚柱，装入专用的夹紧套中，再装入机床的卡盘中进行加工。 【 关 键 词】 齿轮 夹具 磨削 内孔 in s is of so on s in a in if as a of s in to be to to be to to be is In on in to so as in in of s is of to by of to or to of to is of of to be of in to in in s to on 【 录 1绪论 1 1 3 4 4 4 3制定工艺路线 4 艺路线 4 4 4 4夹具的设计及计算 5 5 5 7 10 10 e 10 弧的计算 11 11 14 5定位基准 16 16 16 16 16 16 17 17 6齿轮夹具的介绍 18 7机床夹具 18 19 21 22 8夹具体的设计 25 26 差配合 27 29 9检验及结论 30 参考文献 31 致谢 32 1 1 绪论 具的概述 机械制造 过程中用来固定加工对象，使之占有正确的位置，以接受施工或检测的装置。又称 卡具 。从广义上说，在 工艺过程 中的任何 工序 ，用来迅速、方便、安全地安装工件的装置，都可称为夹具。例如 焊接夹具 、检验夹具、装配夹具、 机床 夹具等。其中机床夹具最为常见，常简称为夹具 。在机床上加工工件时，为使工件的表面能达到图纸规定的 尺寸 、几何形状以及与其他表面的相互 位置精度 等技术要求 ，加工前必须将工件装好（定位）、夹牢（夹紧）。夹具通常由定 位 元件 （确定工件在夹具中的正确位置）、夹紧装置 、 对刀 引导元件 (确定 刀具 与工件的相对位置或导引刀具方向 )、 分度装置 （使工件在一次安装中能完成数个 工位 的加工，有回转分度装置和直线移动分度装置两类）、连接元件以及夹具体（夹具底座）等组成。 具的发展趋势 机械加工的发展史还要从机械发展来讲，三次的工业革命为历史的不同阶段！当机器制造机器开始时，机械加工行业开始不断兴起！机械行业的发展历程复杂漫长的过程。 人类成为“现代人”的标志就是制造工具。石器时代的各种石斧、石锤和木质、皮质的简单粗糙的工具是 后来出现的机械的先驱。从制造简单工具演进到制造由多个零件、部件组成的现代机械，经历了漫长的过程。 人类从石器时代进入青铜时代，再进而到铁器时代，用以吹旺炉火的鼓风器的发展起了重要作用。有足够强大的鼓风器，才能使冶金炉获得足够高的炉温，才能从矿石中炼得金属。在中国，公元前 1000 前 900 年就已有了冶铸用的鼓风器，并逐渐从人力鼓风发展到畜力和水力鼓风。 15 16世纪以前，机械工程发展缓慢。但在以千年计的实践中，在机械发展方面还是积累了相当多的经验和技术知识，成为后来机械工程发展的重要潜力。 17 世纪以后，资本主义在英、法和西欧诸国出现，商品生产开始成为社会的中心问题。 18 世纪后期，蒸汽机的应用从采矿业推广到纺织、面粉、冶金等行业。制作机械的主要材料逐渐从木材改用更为坚韧，但难以用手工加工的金属。机械制造工业开始形成，并在几十年中成为一个重要产业。 机械工程通过不断扩大的实践，从分散性的、主要依赖匠师们个人才智和手艺的一种技艺，逐渐发展成为一门有理论指导的、系统的和独立的工程技术。机械工程是促成 18 19 世纪的工业革命，以及资本主义机械大生产的主要技术因素。 动力是发展生产的 重要因素。 17 世纪后期，随着各种机械的改进和发展，随着煤和金属矿石的需要量的逐年增加，人们感到依靠人力和畜力不能将生产提高到一个新的阶段。 在英国，纺织、磨粉等产业越来越多地将工场设在河边，利用水轮来驱动工作机械。但当时的煤矿、锡矿、铜矿等矿井中的地下水，仍只能用大量畜力 2 来提升和排除。在这样的生产需要下， 18 世纪初出现了纽科门的大气式蒸汽机，用以驱动矿井排水泵。但是这种蒸汽机的燃料消耗率很高，基本上只应用于煤矿。 生产的机械化已离不开电气化，而电气化则通过机械化才对生产发挥作用。 电 站初期应用蒸汽机为原动力。 20 世纪初期，出现了高效率、高转速、大功率的汽轮机，也出现了适应各种水利资源的水轮机，促进了电力供应系统的蓬勃发展。 到 20 世纪中期开始用于铁路机车。蒸汽机在汽轮机和内燃机的排挤下，已不再是重要的动力机械。内燃机和以后发明的燃气轮机、喷气发动机的发展，是飞机、航天器等成功发展的基础技术因素之一。 工业革命以前，机械大都是木结构的，由木工用手工制成。金属 (主要是铜、铁 )仅用以制造仪器、锁、钟表、泵和木结构机械上的小型零件。金属加工主要靠机匠的精工细作，以达到需要的精度。蒸 汽机动力装置的推广，以及随之出现的矿山、冶金、轮船、机车等大型机械的发展，需要成形加工和切削加工的金属零件越来越多，越来越大，要求的精度也越来越高。应用的金属材料从铜、铁发展以刚为主。 社会经济的发展，对机械产品的需求猛增。生产批量的增大和精密加工技术的进展，促进了大量生产方法的形成，如零件互换性生产、专业分工和协作、流水加工线和流水装配线等。 简单的互换性零件和专业分工协作生产，在古代就已出现。在机械工程中，互换性最早体现在莫茨利于 1797 年利用其创制的螺纹车床所生产的螺栓和螺帽。同时期， 美国工程师惠特尼用互换性生产方法生产火枪，显示了互换性的可行性和优越性。这种生产方法在美国逐渐推广，形成了所谓“美国生产方法”。 20 世纪初期，福特在汽车制造上又创造了流水装配线。大量生产技术加上泰勒在 19 世纪末创立的科学管理方法，使汽车和其他大批量生产的机械产品的生产效率很快达到了过去无法想象的高度。 20 世纪中、后期，机械加工的主要特点是：不断提高机床的加工速度和精度，减少对手工技艺的依赖；提高成形加工、切削加工和装配的机械化和自动化程度；利用数控机床、加工中心、成组技术等，发展柔性加工系统 ，使中小批量、多品种生产的生产效率提高到近于大量生产的水平；研究和改进难加工的新型金属和非金属材料的成形和切削加工技术。 进入 21 世纪的今天，机械加工行业还是在不断的发展更新！经过 2008年的经济危机之后，世界制造业的中心偏向亚洲，以中国为领跑者，将越来越扮演着重要角色！ 2006 年，中国全部齿轮、传动和驱动部件制造企业实现累计工业总产值102628183 千元，比上年同期增长 实现累计产品销售收入 98238240千元，比上年同期增长 实现累计利润总额 5665210千元，比上 年同期增长 2007 年 1，中国全部齿轮、传动和驱动部件制造企业实现累计工业总产值 136542841 千元，比上年同期增长 2008 年 1，中国全部齿轮、传动和驱动部件制造企业实现累计工业总产值 144529138 千元，比上年同期增长 中国齿轮制造业与发达国家相比还存在自主创新能力不足、新品开发慢、市场竞争无序、企业管理薄弱、信息化程度低、从业人员综合素质有待提高等问题。 3 现阶段齿轮行业应通过市场竞争与整合 ,通过自主知识产权产品设计开发，形成一批车辆传动系（变 速箱、驱动桥总成）牵头企业，用牵头企业的配套能力整合齿轮行业的能力与资源；实现专业化、网络化配套，形成大批有特色的工艺、有特色的产品和有快速反应能力的名牌企业；通过技改，实现现代化齿轮制造企业转型。 “ 十一五 ” 末期，中国齿轮制造业年销售额可达到 1300 亿元，人均销售额上升到 65万元 /年，在世界行业排名中达到世界第二。 2006每年用于新增设备投资约 60亿元，新购机床 2万台，每台平均单价30 万元。到 2010 年，中国齿轮制造业应有各类机床总数约 40 万台，其中数控机床 10万台，数控 化率 25（高于机械制造全行业平均值 17%）。 题的作用和意义 在各种机械产品中，齿轮得到了非常广泛的应用。只要是与机械相关的产品，几乎都离不开齿轮。所以齿轮传动是很重要的一种传动形式。和其它机械传动相比较，齿轮传动的主要优点是：工作可靠，使用寿命长；瞬时传动比为常数；传动效率高；结构紧凑；功率和速度适用范围很广等。其制造精度，强度，耐磨性等直接影响机器的整体精度和齿轮使用寿命。所以在这个工业加工精度不断提高的时代，齿轮加工在机械生产中便成为很重要的一项工作。但由于齿轮本身形状的特殊性，在加工齿 轮时若使用一般的机床夹具则无法满足夹紧要求，使齿轮无法达到精度高，强度大，耐磨性好的制造加工要求。所以在齿轮加工中必须使用专用夹具以保证齿轮的加工精度。尤其是在齿轮成形后磨削内孔是齿轮加工经常遇到的问题。一般来说，齿轮齿面经热处理后不经过热加工会存在一定放的热处理变形，这就导致了基准孔也跟着变形，以致热处理前所做的基准孔在热处理后失去了应有的作用。而齿轮对内孔的径向齿圆跳动是齿轮必须保证的形位公差之一，所以必须在齿轮成形后用专用夹具在内圆磨床上磨削齿轮的内孔。所以，本次设计的任务就是设计以节圆定位方式磨削齿 轮内孔的弧线夹具。 4 对零件的工艺分析，本章主要是从夹具的作用和它的一些主要技术条件进行分析。 具的作用 夹具的作用有许多概括起来大概有以下四种： 1） 缩短辅助时间，提高劳动生产率 ； 2） 可靠稳定定位，提高了加工精度的稳定性 ； 3） 便于实现工艺过程自动化 ， 扩大机床使用范 围； 4） 降低对工人技术等级要求和减轻工人劳动强度。 具的主要技术条件分析 首先 要懂结构的设计，主要包括定位装置、夹紧装置等，还要知道加工工艺，基本焊接结构，钢材的选用，热处 理要求，表面粗糙度要求等。 其次 形位公差，应该以标准规定的符号（基准符号，各种形位公差符号）形式，在图形上标注，不应该以文字的形式在技术要求中说明。在旧的标准中，形位公差可以在技术条件中用文字表述。 最后 设计时还需考虑装夹是否方便，操作是否有人性化等。 5 3 制定工艺路线 艺路线 1）根据机器的具体运转情况和简化的计算方案，确定零件的载荷 。 2）根据材料的力学性能 ,物理性质 ,经济因素及供应情况等选择零件的材料 。 3）根据零件工作能力准则，确定零件的主要尺寸，并加以标准化或圆整 。 4）根据确定的主要尺 寸并结合结构上和工艺上的要求，绘制零件工作图 。 5)零件工作图是制造零件的依据，故应对其进行严格的检查，以提高工艺性，避免差错，造成浪费 。 各种加工方法所能达到的加工精度和表面粗糙度，都是在一定范围内的。任何一种加工方法，只要精心操作，细心调整，选择合适的切削用量，其加工精度就可以得到提高其加工表面粗糙度值就可以减小。但是，加工精度提得越高，表面粗糙度值减得越小，所耗费的时间与成本也会越大。 生产上加工精度的高低是用其可以控制的加工误差的大小来表示的。加工误差和加工成本之间成 反比列关系，因此，每种加工方法都有一个加工经济精度问题。 所谓加工精度是指在正常加工条件下（采用符合质量标准的设备，工艺装备和标准技术等级的工人，不延长加工时间）所能保证的加工精度和表面粗糙度。各种加工的加工经济精度和表面粗糙度可参阅（金属机械加工工艺人员手册）。 选择加工方法要综合考虑下面几个方面的因素：各加工表面所要达到的精度，表面粗糙度，硬度；工件的结构形状和加工表面的尺寸；生产类型；车间现有设备情况；各种表面加工方法所能达到的精度和表面粗糙度等。 加工方法的选 择可归纳为以下几个原则： 1）所选加工方法的经济精度及表面粗糙度应与加工表面的要求相适应。 2） 所选加工方法应能保证加工表面的几何形状精度与表面相互位置精度要求。 3） 所选加工方法应与零件材料的可加工性相适应。 4） 所选加工方法应与生产类型相适应。 5） 所选加工方法应与本厂现有生产条件相适应。 选择加工方法不能脱离本厂现有设备状况和工人的技术水平，既要充分利用现有设备也要注意不断地对原有设备和工艺进行技术改造，挖掘企业潜力。 6 4 夹具的设计及计算 夹具用于精车和磨削圆柱直齿轮的内孔和端面，能保证加工质量和提高加工效率 。 本章将主要介绍一种以节圆定位方式磨削齿轮内孔的弧线夹具，以及弧线夹具用到的相关原理，概念及计算。 线夹具的工作原理 齿轮加工要求精度高，强度大，耐磨性好。所以在加工过程中需要经过热处理，而热处理产生的变形，将破坏原加工精度，特别是节圆与中心孔的同轴度误差和齿面的变形误差，会给齿轮传动带来极为不利的影响。即保证齿轮啮合精度（相应的噪音低），必须尽量提高齿轮内孔与节圆的同心度。同时齿轮加工还有齿轮表面硬度、耐磨性等方面的要求。因此，在热处理后，必须以节圆定位，在内圆磨床上磨削齿轮内孔，再以内孔磨削齿面 ，以保证节圆与中心孔的同轴度，并消除齿面变形。以节圆定位磨削齿轮内孔的夹具，我们一般采用弧线夹具。采用弧线夹具磨削齿轮内孔时，齿轮是通过安放在齿间当中直径相同的滚柱，在分度圆附近与齿轮接触而得到定位，并通过夹具上具有的自锁性的偏心弧线，利用机床主轴回转时所产生的惯性力和加工时的切削力，对滚柱高出齿顶圆的部分产生作用，使出了实现定心夹紧。由于夹具的自锁性，即偏心弧线的生角小于自锁角，因此，在工作时工件不会自动松脱。这种夹具磨削齿轮的内孔，其节圆对内孔中心圆的跳动误差可控制在 于这类夹具能保证 加工质量和提高加工效率，故常用于精车和磨削齿轮内孔和端面。 柱直径的计算 为使弧线夹具得到准确定位，要求滚柱与齿面的接触点尽可能靠近节圆，同时又使偏心弧与齿顶圆不产生干涉。为此，滚柱必须高出齿顶圆。设计时可根据图 1几何关系算出滚柱的直径大小。 图 1中： ） mm 7 mm 的渐开线函数值 1 的渐开线函数值 图 1 由图 1可知： 2d O K M K1t a n ( ) R 1 R 故： 112 t a n ( ) s i n R （ 1） 1（ 2） 01180 ( ) 22 b i n v i n （ 3） 式中 般取自节圆向外，设齿轮模数为 3，取 21）（ 2）（ 3）式中进行计算，求得滚柱直径 若求得的滚柱直径带小数时，则取近似整数并重新核算 R 数 8 值，同时求出 A 数值。实际中采用上式计算颇为繁琐，考虑到滚柱直径大小主要与齿轮模数有关，可按经验公式求得滚柱直径。 (1 ) （ 4） 齿形定位时取 d=2m；当齿面留有些磨削余量时，齿形定位取 d= 按上述计算， 当选择齿轮齿数 z=30，分度圆半径 R=45 则： 分度圆直径 D=2R=90 模数 m= 滚柱计算直径 取近似整数 d=9 重新核算： R=45柱在夹紧时尺寸的计算 如图 2所示： 图 2 滚柱坐标位置尺寸的计算图 9 当滚柱直径大小确定之后，就可以准确的确定滚柱在夹紧时的位置尺寸，即在夹紧时滚柱中心到被夹紧齿轮中心的距离 由图 2中关系可知： （ 5） =45 A =33以 点，此时 1N O O ； 则： 求 K 2d求 的渐开线函数值， 00 2v in （ 6） 4 4 . 4 7203 0 c o s 2 0 2 7 5i n v =中式中： a b 0R R 由式（ 5）、（ 6）就能确定出 A 的数值。 取 A=33 （ 6）中 0 应以齿间的实际数值代入，计算齿轮理论厚度 理 分两种情况： 12m理（ 7） ( 2 )2 ax tg m理 （ 8） 式中： 10 通常施工图上按照国标 定都标有按节圆弦长的齿厚极限偏差。其上偏差 1 是为形成必要的安全间隙所必须的齿厚变薄量，偏差 2 则为制造公差，计算时可 取： 21 2 理（ 9） 当被加工齿轮留有些磨削余量时，则应代入工艺磨齿前的齿厚公差。上偏差以 1表示，公差则以 2表示，其所留的磨削余量为 ， 则（ 9）式改为： , 21 2 理 （ 10） 计算中不一定必须要将节圆弦长齿厚换算成弧长 ，因为其尺寸变动并不影响实际齿轮定心。齿间按下式计算， 0 t（ 11） 式中 t=周节。 根据工艺要求，齿轮淬火厚要磨齿轮内孔，并以节圆定位，采用三弧线夹具。 已知齿轮齿数 Z=30 ,齿轮模数 m=3，齿轮压力角 0=20，齿厚磨量=圆直径 分度圆直径 0 紧力的计算 由图 3 可知，夹紧尺寸 H 是由滚柱中心 O 的距离 A 和滚柱直径2 2（ 12） 33+4 =37具上工作弧线的计算 定弧线中心距齿轮中心的偏心距 e 根据要求，滚柱与弧线上任何一点的接触均可以自锁，即弧线每一点上的升角均不得大于摩擦角，才能保证齿轮在弧线上任意一点均能夹紧齿轮。一般只 11 要弧线升角 5。 理论上只需满足要求即可，但是在弧线夹具的设计中，由于要求夹具行程不大，同时又要求夹紧可靠，故通常取弧线升角为 1 2。根据实际经验，当 A=50 150心距 不必计算。 如图 3 所示： ， 图 3 弧线计算图 于弧线半径 R 弧的计算 如图 3所示： R 弧 = 2 2 .( ) 2 ( ) c o s 1 0 522e A e （ 13） = 61 0 5c o 6 6 = R 弧 =40据使用要求，夹具上的偏心弧线取左右各 20中的一段弧线，即图 3 中的 。 12 序说明 由于有的公式比较繁琐，我在实际计算时发现用一般的计算器是很麻烦，结合我们大一学过的 们可以把那些比较繁琐的公式编成 样便可以多次简便的计算，拿公式（ 6）和（ 13）来说，编好程序后运行，只需要输入各个变量的值便可以比较快速的计算出结果。 公式（ 13）程序如下： #2() ; ; ; =); %&A); =); %&E); =); %&D); A+D/2),2)+,2)A+2/D)*E*05); ); %lfn, 1() ; ; r; 13 =); %&A); =); %&R); r=); %&r); ); %& ); %& a; a=a)-(2*R); a)n%lfn, to n); ; 2; %s,&S); ,A) ; ,B) ; 14 启动程序 输入 A 或者 B （视频效果） 6） 13） 结果就是 顶圆半径的计算 夹紧尺寸 H 确定之后，须与齿轮齿顶圆半径 R进行比较，验证齿顶圆半径与弧线是否发生干涉，若有干涉，应调整有关参数，使夹紧尺寸 HR。 R计算式为： 2(14) =35算结果： H发生干涉。 附： 15 图 4 齿轮与滚柱定位图（ 1） 图 5 齿轮与滚柱定位图（ 2） ?3468，5452032? 826，532，5齿轮1 : 1 16 图 6 5 定位基准 基准是机械制造中应用得十分广泛的一个概念，是用来确定生产对象上 几何要素之间的几何关系所依据的那些点 、 线或面。设计时零件尺寸的标注 、 制造时工件的定位 、 检查时尺寸的测量，以及装配时零 、 部件的装配位置等都要用到基准的概念。 计基准 设计基准是设计图样上采用的基准。设计人员常常根据零件的工作条件和性能要求，结合加工的工艺性，选定设计基准，确定零件各几何要素之间的几何关系和其他结构尺寸及技术要求设计出零件图。 艺基准 工艺基准是工艺过程中所采用的基准。根据用途不同工艺基准可以分为以下几种 : 1)工序基准。在工序图上用来确定本工序所加工表面加工后的尺寸 、 形 状 、位置的基准 2）定位基准。在加工中用作定位的基准。 3）测量基准。测量时所采用的基准。 4）装配基准。装配时用来确定零件或部件在产品中的相对位置所采用的基准。 基准的选择 1）“基准重合”原则。应尽量选用被加工表面的设计基准作为精基准，即基准重合的原则。这样可以避免因基准不重合而引起的误差。 2）“基准统一”原则。应选择多个加工时都能使用的定位基准作为精基准，即基准统一原则。这样便于保证各加工表面间的相互位置精度，避免基准变换所产生的误差，并简化夹具的设计制造工作。 3）“互为基准”原则。当 两个表面的相互位置精度及其自身的尺寸与形状精度都要求很高时，可采用这两个表面互为基准，反复多次进行精加工。 4）“自为基准”原则。在某些要求加工余量尽量小而均匀的精加工工序中，应尽量选择加工表面本身作为定位基准。 基准的选择 1）若工件必须首先保证某重要表面的加工余量均匀，则应选该表面为粗基准。 2）在没有要求保证重要表面加工余量均匀的情况下，若零件上每个表面都要加工，则应以加工余量最小的表面作为粗基准。 3）在没有要求保证重要表面加工余量均匀的情况下，若零件有的表面不需要加工时，则应以不加工 表面中与加工表面的位置精度要求较高的表面为粗基准。 4）选作粗基准的表面，应尽可能平整和光洁，不能有飞边 、 浇口 、 冒口及 17 其他缺陷，以便定位准确，装夹可靠 5）粗基准在同一尺寸方向上通常只允许使用一次，否定定位误差太大。 位原理 任何一个自由刚体，在空间直角坐标系中均有六个自由度，即沿三个互相垂直坐标轴的移动和绕三个坐标轴的转动。它可以分为以下四种情况 a 完全定位 b 不完全定位 c 欠定位 d 过定位 位误差的分析计算 1）定位误差及其产生原因。同批工件在夹具中定位时，工序基准位置在工序尺寸方向上的 最大变动量，称为定位误差（以 示）。引起误差的原因有两个： a 由基准不重合误差 b 由基准位置误差 2）定位误差的计算： a 用 项误差合成法计算定位误差 y=m/d/2 18 6 齿轮夹具的介绍 齿轮加工机床是加工齿轮的基本设备。按照被加工齿轮的形状，齿轮加工机床可分为圆柱齿轮加工机床和圆锥齿轮加工机床。圆柱齿轮加工机床主要有滚齿机，插齿机等；圆锥齿轮加工机床有加工直齿 锥齿轮的刨齿机，铣齿机，拉齿机和加工弧齿锥齿轮的铣齿机；用来精加工齿轮面的机床有研齿机，剃齿机和磨齿机等。 根据齿形形成的原理，齿轮加工方法可分为成形法和展形法。成形法是用与被加工齿轮齿槽形状相同的成形刀具切削轮齿。展成法亦称包络法，是利用齿轮的齿合原理进行的。把齿轮的齿合副（齿条 轮 的一个转化为刀具，另一个转化为工件，并强制刀具与工件严格地按照运动关系齿合，则刀具切屑刃在各瞬间位置的包络线就形成了工件的齿廓线。展成法切斜齿轮，其刀具的切屑刃相当于齿条或齿轮的齿廓，与被加工齿轮的齿数无关， 只需一把刀具就能加工出模数相同而齿数不同的齿轮，其加工精度和生产率都比成形法高，因而它应用也是最广泛。 插齿机除了必须的插削主运动和展成运动以外，还需要让刀运动，径向切入运动和圆周进给运动。 让刀运动，插齿刀向上运动时，为了避免擦伤工件齿面及减少刀具的磨损，刀具和工件之间应该让开一定间隙，而在插齿刀向下开始工作行程之前，应迅速恢复到原位，以便刀具进行下一次切削，这种让开和恢复原位的运动称为让刀运动。 径向切入运动，开始插齿时，如插齿刀立即径向切入工件至全齿深，将会因切削负载过大而损坏刀具和工件。为了避免这种 情况，工件应该逐渐地移向插齿刀，作径向切入运动。当刀具切入工件至全齿深后，径向切入运动停止，然后工件再旋转一整转，便能加工出全部完整的齿廓。 圆周进给运动，插齿刀转动的快慢决定了工件轮坯转动的快慢，同时也决定了插齿刀每次切削的负荷，所以插齿刀的转动称为圆周进给运动。圆周进给量的大小用插齿刀每次往复行程中，刀具在分度圆圆周上所转过的弧长表示。降低圆周进给量将会形成齿廓的刀刃切削次数，从而减小表面粗糙度，提高齿廓曲线精度。 7 机床夹具 众所周知，工装夹具是工艺装备的重要组成部分，是工艺过程中最活跃的因素之一， 并直接影响产品的质量，生产效率及加工成本。随着科学技术的不断进步，数控加工设备已经飞速发展起来，与之相适应的数控机床夹具也在不断发展变化。国内数控加工设备已具有相当规模，数控加工在生产中已占有较大的比重并将继续扩大，而与之对应的数控机床夹具却并未受到足够的重视。国内企业对传统工装夹具历来比较重视，但对数控机床夹具却缺乏足够的认识和规划。 由于缺乏选用数控机床夹具系统的考虑，因而出现了在先进的加工设备上采用采用相对落后的通用夹具或专用夹具的情况，以至于不能充分发挥此类设备的效能。如何提高夹具的快速反应能力，以 充分发挥数控机床和加工中心的加工效能，是目前夹具设计所面临的课题。 19 床夹具的设计 设计与制造机床专用夹具是新产品投产、老产品改进和工艺更新中的一项重要的生产技术准备工作。其全过程是：图纸没计、加工装配和调整、夹具验证、现场试用、改进设计、图纸定型、备品复制等。 图纸设计是夹具设计与制造的首要环节，它的质量对夹具制造的经济性和使用效果影响极大，也 是生产技术准备的关键环节。本章拟着重讨论夹具图纸设计方面的问题 ,设计方法和步骤 。 一、设计的基本要求 生产中使用的专用夹具，应当既能保证工序 的加工精度又能保证工序的生产节拍。如何保证加工精度和生产率是夹具设计应着重考虑的两个基本问题， 除此之外夹具能否给操作者提供良好的劳动条件，以及制造夹具时所需要的投资大小，也是必须考虑的问题。加工质量、生产率、劳动条件与经济性这四项要求之间存在着既矛盾又统一的辩证关系它们都涉及到夹具结构的先进性和复杂性。设计时在满足加工质量要求的前提下，应当按生产纲领的要求从总体经济效益上权伤利弊、使夹具结构的复杂程度与生产批量相适应以正确处理好这几方面的关系。 夹具设计可按下列方法和步骤进行； 1对 设计任务进行技术分析 夹具设计任务书、产品零件图和加工工艺规程是进行设计的三项基本依据。设计者必须对其进行仔细的技术分析。其中、夹具设计任务书是在编制零件加工工艺规程时，根据各有关工序的要求拟定的。通常任务书对夹具的用途、加工的工序尺寸、定位夹紧方式、使用的机床和有关工艺参数、对生产车的要求、以及夹具的自动化程度等都做了指令性的规定。夹具设计人员在进行设计时，必须进行如下技术分析： 1)明确本工序的加工任务相主要技术要求。对其中的技术要点、技术难点相可能采取的技术对策要做到心中有数。 2)明确产品零件图与要求的设计尺寸、设计基准和本工序的工序尺寸、工序基准之间存在的尺寸链转换关系；对任务书规定的定位基准和选择的夹紧方式的合理性与可行性进行分析和判断。 3)查问有关于手册和说明书，掌握所使用的机床的性能、加工范围，以及它能给夹具和工件提供的空间位置等数据；掌握本工序所使用的刀具、量具、辅具等与机床、夹具在尺寸连接和空间布置上的相互关系。对夹具在机床上的总体布局提出几种可比的方案。 4)了解和掌握工艺文件中规定的本工序的加工余量、切削用星、走刀方式，以及本工序与其前后工序 间的技术衔接关系、在此基础上分析出这些因素的影响和夹具设计时应考虑的问题。 5)查问有关资料相对生产现场进行调查，了解同类产品或类似工装在使用中的优缺点和存在的主要问题，了解生产现场的实际情况和操作者的具体意见和要求，尽可能避免脱离实际，并有所创新。 2分析论证定位夹紧方案 定位方案的正确性，与合理性对设计的成败起决定性的作用它应当首先保证定位正确 (即遵守六点定位规则 )和定位精确 (保证加工精度 )。其次要考虑结构上的可行性与操作曲方便性。确定定位方案时应从所拟定的几个可比方案中选择其最佳方案，必要时，应对所选方案进行定位精度的分析与计算。 20 夹紧机构对夹具的整体结构起决定性的影响。在选择或设计夹紧装置时由于夹紧装置的结构繁多，选用的灵活性很大因此、在确定方案时，从指导思想上应注意使夹具的复杂程度与生产批量相适应，并尽可能用方便可靠、造价低廉、简单可行的结构来完成工艺要求，切忌片面性。 3 绘制结构草图和参数估算 结构草图是设计方案的初步具体化、它主要考虑对定位夹紧方案采用的具体结构及其空间布局，处理好夹具与机床、刀具、辅具的关系避免结构中的矛盾和干涉。必要 时，应绘出工序调整图和进行必须的有关计算。对于加工精度要求较高的工序，应进行必要的误差分析与估算；对于机动夹紧或受力较大的工序，应计算切别力和力矩并估算所需夹紧力，做到心中有数避免返工。结构草图应按一定比例绘制，应清楚地表达出夹具的慨貌，以便发现问题。 4绘制夹具总图 在审查合格的结构草图基础上进行夹具总图的绘制工作。 夹具总图应按国标要求以适当比例绘制。视图应能清楚地表示出夹具的工作原理、结构、各种装置相元件的位置关系。主视图应取操作者实际工作所面对的正面位置。 总图的绘制顺序为； 首先用双点划线绘出工件在各视图上的轮廓相加工部位的余量；其次把工件轮廓视为透明体依次在其周围布置定位、导向、夹紧及其它元件的结构；最后绘制夹具体总图上除匝标出夹具名称、加工零件编号、填写明细表和标题栏等印其它机械装配田相同的内容外，还应标注夹具的轮廓尺寸、必要的装配和检验尺寸及公差、主要元件与装置之间的相互位置要求等。精度要求较高的夹具、应进行精度分析与计算。 5测绘零件图 除标准件外，总图上的各组成零件均应有零件因。绘制零件图时废注意加工与装配的工艺性，有可能反过来对总图进行相应的协 调与修改以避免因设计差错造成制造中的责任事故。对于影响装配精度的有关零件、应用装配尺寸链解算出其尺寸和公差。对于属于调整和修配的零件，应注明其有关尺寸的装配调整要求。 6校验总图、整理设计说明书 设计本身就是人们不断修正错误并使认识更加完善的过程。设计中因认识不足而出双错误或缺陷的情况是经常发生的。设计人员应全面回顾与检查校核各种尺寸关系和结构关系、衡量技术要求和 精度是否恰当和正确，检查固面投影、选用标准是否正确，以杜绝错误 ,设计说明书包