x6232c齿轮加工工艺及其齿轮夹具和刀具设计

学院毕业设计（论文）说明书题目X6232C齿轮加工工艺及其齿轮夹具和刀具设计学生系别机电工程系专业班级机械设计制造及自动化机制级1班学号指导教师学院本科毕业（设计）论文I摘要此篇论文主要内容是对X6232C机床齿轮的加工工艺路线进行的研究、设计，其中包括了各道工序的加工方法，机床、刀具、夹具、辅具的选择，基准面的选取，定位和夹紧方案的拟定；以及对插齿工序中所使用的专用夹具和刀具进行了研究设计。此次设计的主要内容在于如何使加工工序简单化、降低加工难度，从而达到提高产品加工效率，加快产品上市时间的目的。关键词工序，插齿，齿轮，夹具，刀具周IIABSTRACTTHISTHESISISTHEMAINCONTENTOFMACHINETOOLX6232CMAINGEARMACHININGLINEFORTHERESEARCH,DESIGN,INCLUDINGTHEROADPROCESSESPROCESSINGMETHODS,MACHINETOOLS,CUTLERY,FIXTURES,ACATHOLICINSTRUMENTCHOICE,DATUMSELECTION,POSITIONINGANDCLAMPPROGRAMMINGANDTHERESEARCHDESIGNFORTHEFIXTUREANDCUTTERSOFGEARSHAPING,THEMAINCONTENTOFTHESTUDYISHOWTOSIMPLIFYTHEPROCESSES,REDUCEPROCESSINGDIFFICULTY,ANDTHUSACHIEVEGREATERPROCESSINGEFFICIENCY,SPEEDUPPRODUCTLISTEDTIMEKEYWORDSTHEPROCESS,GEARSHAPING，GEAR，FIXTURE，CUTTERS学院本科毕业（设计）论文III目录摘要IABSTRACTII第一章X6232C齿轮的加工工艺211X6232C齿轮的工艺分析212X6232C齿轮的工艺要求213确定毛坯的制造形式214确定定位基准3141粗基准的选择3142精基准选择的原则315确定各表面加工方案4151在选择各表面及孔的加工方法时，要综合考虑以下因素4152零件表面加工方法的选择516工艺路线的拟订5161工序的合理组合5162加工阶段的划分6163工艺路线717确定X6232C齿轮的偏差，机械加工余量及毛坯尺寸，设计毛坯图8171毛坯形状、尺寸确定的要求8172确定机械加工余量8173确定毛坯尺寸9174设计毛坯图918工序设计11181选择加工设备11182确定工序尺寸1219确定切削用量及基本时间（机动时间）13191工序车端面、外圆切削用量及基本时间的确定13192工序车端面、外圆切削用量及基本时间的确定15193工序车端面、外圆切削用量及基本时间的确定16194工序车端面、外圆及倒角切削用量及基本时间的确定17195工序钻孔、扩孔及倒角切削用量及基本时间的确定18196工序钻孔切削用量及基本时间的确定19197工序插齿切削用量及基本时间的确定19198工序插键槽切削用量及基本时间的确定20199工序攻螺纹切削用量及基本时间的确定21第二章夹具设计2221研究原始资料2222夹具设计22221定位基准的选择22222切削力及夹紧力计算22223定位误差分析23224夹具设计及操作的简要说明24第三章刀具设计2531刀具材料的选择25周IV32刀具设计25321刀具结构设计的普遍原则25322零件主要参数的确定26323共轭齿轮主要参数的确定26324刀具的设计和主要参数计算27总结32参考文献34致谢35学院本科毕业（设计）论文1前言毕业设计是在我们学完了大学的全部的基础课、技术课以及大部分专业之后进行的。同时结合社会实践，金工实习，毕业实习的知识对机械加工制造的全面总结，也是我们在毕业之前对所学各课程的一次深入的综合性的总复习,也是一次理论联系实际的训练。因此,它在我们四年的大学生活中有重要的地位。就我个人而言,我希望通过这次毕业设计对自己未来从事的工作进行一次适应性的训练从中锻炼自己分析问题,解决问题的能力,为今后的工作打下坚实的基础。就工艺编制而言，加工工艺由零件特点，技术要求，加工工艺过程卡，工艺分析和质量评定等五个部分。工艺分析中对过程卡的工艺路线，热处理安排及所用的夹具、刀具进行合理的分析选用。从而保证加工的各种精度要求。就夹具设计而言，首先应该明确它的要求。夹具是在金属切削加工中，用以准确地确定工件位置，并将其牢固夹紧。夹具的设计是为了保证工件的加工质量，提高加工效率，减轻劳动强度，充分发挥和扩大机床的工艺性能。在夹具设计整个过程中，始终要贯穿这样的思想。就刀具设计而言，刀具的全部结构要素都应以充分发挥刀刃的切削作用为目的。刀具的结构是为刀刃服务的。因而刀具结构的好坏是看其是否充分发挥了刀刃的切削性能。结构要简明实用，工艺性好，便于制造，易于推广。因此除要求联接环节，调节环节，接合面和各机构元件尽可能少外，还要考虑元件的制造工艺性整本说明书包含了工艺、夹具设计、刀具设计的所有详细过程，并附有公式计算的详尽过程和图表，使读者能够更清晰的了解夹具设计的全程。编写这本说明书，参考了许多资料，并且得到了指导老师张良栋老师的细心指导，以及本班同学的相互探讨，还有机自教研室的其他老师的指导，在此致谢。由于水平有限，错误和不足之处在所难免，恳请各位老师批评指正。编者二OO七年五月第一章X6232C齿轮的加工工艺2第一章X6232C齿轮的加工工艺11X6232C齿轮的工艺分析X6232C齿轮是X6232C铣床上重要的传动零件之一，其零件尺寸小，结构也不是很复杂。齿轮零件图样的视图正确、完整，尺寸、公差及技术要求齐全。本零件各表面粗糙度在RA16MRA32M,所以各表面的加工并不困难。关于位置在外圆柱面上宽度为3MM和处的槽表面粗糙度没做要求，3MM沟槽主要用做油槽用，位置精度不5需要太高的要求，所以加工也不成问题。基准孔MM要求RA32MM也很容易加287H工，对于M8螺纹用两端面定位，纵向不要求位置精度，加工亦没什么问题。因为其尺寸精度、几何形状精度和相互位置精度，以及各表面的表面质量均影响机器或部件的装配质量，进而影响其性能与工作寿命，因此它的加工是非常关键和重要的。12X6232C齿轮的工艺要求一个好的结构不但要应该达到设计要求，而且要有好的机械加工工艺性，也就是要有加工的可能性，要便于加工，要能够保证加工质量，同时使加工的劳动量最小。而设计和工艺是密切相关的，又是相辅相成的。设计者要考虑加工工艺问题。工艺师要考虑如何从工艺上保证设计的要求。图11齿轮零件图13确定毛坯的制造形式齿轮是X6232C铣床上主要传动零件之一，可以传递空间平行两轴间的运动和动力，所以要求其具有一定的强度。零件材料为40CR，轮廓尺寸不大，形状亦不复杂，又属学院本科毕业（设计）论文3于小批量生产，所以可以选择自由锻毛坯。毛坯尺寸通过确定加工余量后决定。14确定定位基准141粗基准的选择选择粗基准时，考虑的重点是如何保证各加工表面有足够的余量，使不加工表面与加工表面间的尺寸、位置符合图纸要求。粗基准选择应当满足以下要求粗基准的选择应以不加工表面为粗基准。目的是为了保证加工面与不加工面的相互位置关系精度。如果工件上表面上有好几个不需加工的表面，则应选择其中与加工表面的相互位置精度要求较高的表面作为粗基准。以求壁厚均匀、外形对称、少装夹等。选择加工余量要求均匀的重要表面作为粗基准。例如X6232C齿轮的外圆面是重要表面。因而在加工时选择外圆面作为粗基准，加工齿轮的端面，再以加工出的端面作为精基准加工外圆面。这样就能保证均匀地去掉较少的余量，使表层保留而细致的组织，以增加耐磨性。应选择加工余量最小的表面作为粗基准。这样可以保证该面有足够的加工余量。应尽可能选择平整、光洁、面积足够大的表面作为粗基准，以保证定位准确夹紧可靠。有浇口、冒口、飞边、毛刺的表面不宜选作粗基准，必要时需经初加工。粗基准应避免重复使用，因为粗基准的表面大多数是粗糙不规则的。多次使用难以保证表面间的位置精度。由于本齿轮零件全部表面都需要加工，而孔作为精基准应先加工，因此应选择外圆及一端面为粗基准。外圆处为分模面，表面不平整有飞边等缺陷，定位不825M可靠，故不能选为粗基准，所以应选择外面及左端面作为X6232C齿轮加工的70粗基准。142精基准选择的原则基准重合原则。即尽可能选择设计基准作为定位基准。这样可以避免定位基第一章X6232C齿轮的加工工艺4准与设计基准不重合而引起的基准不重合误差。基准统一原则，应尽可能选用统一的定位基准。基准的统一有利于保证各表面间的位置精度，避免基准转换所带来的误差，并且各工序所采用的夹具比较统一，从而可减少夹具设计和制造工作。互为基准的原则。选择精基准时，有时两个被加工面，可以互为基准反复加工。例如对淬火后的齿轮磨齿，是以齿面为基准磨内孔，再以孔为基准磨齿面，这样能保证齿面余量均匀。自为基准原则。有些精加工或光整加工工序要求余量小而均匀，可以选择加工表面本身为基准。此外，还应选择工件上精度高。尺寸较大的表面为精基准，以保证定位稳固可靠。并考虑工件装夹和加工方便、夹具设计简单等。本零件属于圆柱齿轮，类型属于单联性，孔是其设计基准（亦是装配基准和测量基准），为避免由于基准不重合而产生的误差，应选孔为定为基准，即遵循“基准重合”的原则。具体就是选择28H7孔及左端面作为X6232C齿轮加工的精基准。15确定各表面加工方案一个好的结构不但应该达到设计要求，而且要有好的机械加工工艺性，也就是要有加工的可能性，要便于加工，要能保证加工的质量，同时是加工的劳动量最小。设计和工艺是密切相关的，又是相辅相成的。对于我们设计X6232C齿轮的加工工艺来说，应选择能够满足孔系加工精度要求的加工方法及设备。除了从加工精度和加工效率两方面考虑以外，也要适当考虑经济因素。在满足精度要求及生产率的条件下，应选择价格较底的机床。151在选择各表面及孔的加工方法时，要综合考虑以下因素要考虑加工表面的精度和表面质量要求，根据各加工表面的技术要求，选择加工方法及分几次加工。根据生产类型选择，在大批量生产中可用高效率的设备。在单件小批量生产中则常用通用设备和一般的加工方法。如X6232C齿轮内孔加工，在小批量生产时，采用钻、扩、铰加工方法；而在大批量生产时采用拉削加工。要考虑被加工材料的性质。要考虑工厂或车间的实际情况，同时也应考虑不断改进现有加工方法和设备，学院本科毕业（设计）论文5推广新技术，提高工艺水平。此外，还要考虑一些其它因素，如加工表面物理机械性能的特殊要求，工件形状和重量等。152零件表面加工方法的选择本零件的加工面有外圆、内孔、端面、齿面、槽及螺纹孔，材料为40CR，硬度HB241286。由参考文献2机械制造工艺设计简明手册有关资料可以确定其加工方法选择如下（1）70外圆面，表面粗糙度为RA32M,需进行粗车半精车精车（查M参考文献2表146）。（2）3MM沟槽和55处沟槽，未注表面粗糙度，分析其作用主要做油槽用，所以粗车即可（参考文献2表146）。（3）28内孔，表面粗糙度为RA32M,需进行钻孔扩孔铰孔（参考文献2表147）。（4）M8螺纹孔为一般精度的内螺纹，可采用高速钢机动丝锥来攻螺纹，需进行钻孔攻螺纹（参考文献2表1417）。（5）右端面表面粗糙度为RA16M，需进行粗车半精车精车，左端面表面粗糙度为RA32M，需进行粗车半精车（参考文献2表146）。（6）齿面齿轮模数为25，齿数为31，精度等级为7，表面粗糙度为RA16M，采用设计出的插齿刀具进行插齿加工（参考文献2表1417）。（7）槽槽的表面粗糙度为RA32M，采用插槽刀进行插削加工。（参考文献1表915）16工艺路线的拟订齿轮的加工工艺路线一般是先进行齿坯的加工，再进行齿面的加工。齿坯加工包括各圆柱面及端面的加工。具体安排是按照先加工基准面及其先粗后精的原则加工。后续工序安排应当遵循粗精分开和先面后孔的原则。第一章X6232C齿轮的加工工艺6161工序的合理组合制订工艺路线时，应考虑工序的数目，采用工序集中或工序分散是其两个不同的原则。所谓工序集中，就是以较少的工序完成零件的加工，反之为工序分散。工序集中的特点工序数目少，工件装，夹次数少，缩短了工艺路线，相应减少了操作工人数和生产面积，也简化了生产管理，在一次装夹中同时加工数个表面易于保证这些表面间的相互位置精度。使用设备少，大量生产可采用高效率的专用机床，以提高生产率。但采用复杂的专用设备和工艺装备，使成本增高，调整维修费事，生产准备工作量大。工序分散的特点工序内容简单，有利选择最合理的切削用量。便于采用通用设备。简单的机床工艺装备。生产准备工作量少，产品更换容易。对工人的技术要求水平不高。但需要设备和工人数量多，生产面积大，工艺路线长，生产管理复杂。工序集中与工序分散各有特点，必须根据生产类型。加工要求和工厂的具体情况进行综合分析决定采用那一种原则。一般情况下，像X6232C齿轮这种单件小批生产，为简化生产管理，多将工序适当集中。但由于不采用专用设备，工序集中程序受到限制。结构简单的专用机床和工夹具组织流水线生产。由于近代计算机控制机床及加工中心的出现，使得工序集中的优点更为突出，即使在单件小批生产中仍可将工序集中而不致花费过多的生产准备工作量，从而可取的良好的经济效果。162加工阶段的划分零件的加工质量要求较高时，常把整个加工过程划分为几个阶段粗加工阶段粗加工的目的是切去绝大部分多雨的金属，为以后的精加工创造较好的条件，并为半精加工，精加工提供定位基准，粗加工时能及早发现毛坯的缺陷，予以报废或修补，以免浪费工时。粗加工可采用功率大，刚性好，精度低的机床，选用大的切前用量，以提高生产率、粗加工时，切削力大，切削热量多，所需夹紧力大，使得工件产生的内应力和变形大，所以加工精度低，粗糙度值大。一般粗加工的公差等级为IT11IT12。粗糙度为学院本科毕业（设计）论文7RA80100M。半精加工阶段半精加工阶段是完成一些次要面的加工并为主要表面的精加工做好准备，保证合适的加工余量。半精加工的公差等级为IT9IT10。表面粗糙度为RA10125M。精加工阶段精加工阶段切除剩余的少量加工余量,主要目的是保证零件的形状位置几精度,尺寸精度及表面粗糙度,使各主要表面达到图纸要求另外精加工工序安排在最后,可防止或减少工件精加工表面损伤。精加工应采用高精度的机床小的切前用量，工序变形小，有利于提高加工精度精加工的加工精度一般为IT6IT7，表面粗糙度为RA10125M。光整加工阶段对某些要求特别高的需进行光整加工，主要用于改善表面质量，对尺度精度改善很少。一般不能纠正各表面相互位置误差，其精度等级一般为IT5IT6，表面粗糙度为RA125032M。此外，加工阶段划分后，还便于合理的安排热处理工序。由于热处理性质的不同，有的需安排于粗加工之前，有的需插入粗精加工之间。但须指出加工阶段的划分并不是绝对的。在实际生活中，对于刚性好，精度要求不高或批量小的工件，以及运输装夹费事的重型零件往往不严格划分阶段，在满足加工质量要求的前提下，通常只分为粗、精加工两个阶段，甚至不把粗精加工分开。必须明确划分阶段是指整个加工过程而言的，不能以某一表面的加工或某一工序的性质区分。例如工序的定位精基准面，在粗加工阶段就要加工的很准确，而在精加工阶段可以安排钻小孔之类的粗加工。163工艺路线通过以上分析，本零件齿坯可按下述工艺路线进行工序以左端面及左端面处外圆定位，粗车外圆，粗车右端面。825M工序以粗车出来的外圆及右端面定位，粗车左端面，粗车外圆825M，车沟槽和。70M32517工序以外圆及右端面定位，半精车左端面，半精车精车外圆。工序以左端面及外圆定位，半精车精车右端面，半精车外圆0，倒角。825工序以左端面及外圆定位，钻孔，然后扩铰孔，倒7M28M28M第一章X6232C齿轮的加工工艺8角。工序以外圆及右端面定位，钻M8螺纹孔825M工序以孔及端面定位，插齿。7H工序以孔及端面定位，插键槽。工序攻M8螺纹。工序钳工去毛刺。工序终检，入库。17确定X6232C齿轮的偏差，机械加工余量及毛坯尺寸，设计毛坯图X6232C齿轮的锻造采用的是合金钢制造，其材料为40CR，硬度HB241286，生产类型为小批量生产，毛坯采用的是自由锻造方式。171毛坯形状、尺寸确定的要求设计毛坯形状、尺寸还应考虑到、各加工面的几何形状应尽量简单。、工艺基准以设计基准相一致。、便于装夹、加工和检查。、结构要素统一，尽量使用普通设备和标准刀具进行加工。在确定毛坯时，要考虑经济性。虽然毛坯的形状尺寸与零件接近，可以减少加工余量，提高材料的利用率，降低加工成本，但这样可能导致毛坯制造困难，需要采用昂贵的毛坯制造设备，增加毛坯的制造成本。因此，毛坯的种类形状及尺寸的确定一定要考虑零件成本的问题但要保证零件的使用性能。在毛坯的种类、形状及尺寸确定后，必要时可据此绘出毛坯图。172确定机械加工余量钢质锻件的机械加工余量按JB383585确定。确定时根据估算的锻件质量、加工精度及锻件形状复杂系数，由参考文献2表2225可查得内外表面的加工余量，孔的加工余量由表2024查得。表中余量值为单边余量。1721锻件质量根据零件成品质量为104KG估算为20KG。学院本科毕业（设计）论文91722加工精度零件各表面为一般加工精度F1。1723锻件形状复杂系数SSM锻件外廓包容体假设锻件的最大直径为865MM，长为765MM。外廓包容体76583275GK28（）M锻件2KG03527S查参考文献2表2210，可定形状复杂系数为S2，属于一般级别。1724机械加工余量根据锻件重量、F1、S1查参考文献2表2225。由于表中形状复杂系数只列有S1和SA，则S2参考S1定，S4参考SA确定。由此查得直径方向为3MM，水平方向为25MM。即锻件各外径的单边余量为3MM，各轴向尺寸的单边余量亦为25MM。锻件中心孔的单边余量查参考文献2表2224，查得为26MM。173确定毛坯尺寸上面查得的加工余量适用于机械加工表面粗糙度RA16M。RA右边，符合要求，所以取020GX求最小变位系数15保证被切齿轮不发生顶切时插齿刀与被切齿轮的最小齿合角1MINGDATG1MINGD210COSEGFRRZA0000000100000116745361MINGDAINV00089788SIN028811871INGDCOS0957594716保证被切齿轮不发生顶切的MINGAXMINGAX11IN12GGFFZVXT001050MINGAX学院本科毕业（设计）论文31最小变化系数将16项结果代入公式（参考文献5式244）中验算是否发生根切11MINMINCOS2GFGDDZAA0001748251MINGDAINIGEGDEGRFX0001IN3975EGDR17验算插齿刀在切削齿轮时是否发生根切221MIN1INMIN0SGDGDEGDGARR0001左边39890符合参考文献5式244的要求，所以取取MIN05GX18原始截面到前端面距离0B0BAXGDT01480B19厚度BBMAXIN35GET整数B17（）35查参考文献5表243取B1720修正后齿形角FGATGFGA1FET2017071FGA201015COSF09386695SINFGA0344818421侧刃后角CATGSINTGCFGEA0000000125C22分圆直径FGDMFDZ000175FGD23齿形角修正后的基圆直径0G0GFCOSFGA704000G原始截面上的齿形尺寸24齿顶高0EGH0EGHFM0013130EGH25分圆弧齿厚FSFS200013927FS26齿全高0G20GE0016260G前端面上的齿形尺寸27齿顶高EGHTGEGH0BEA001363EGH28分度弧齿厚FS2TGTGFSFF00014294FS29顶圆直径EGD2EGFDEG0018226EGD第三章刀具设计3230根圆直径IGD2IGED0GH0016974IGD31前刃面齿顶高EHCOS001364EH32其它结构尺寸查参考文献5表242247选取在距前端面25MM处进行齿形检验，计算检验用的展开角33顶圆上的展开角E5729578TGEEGA式中齿顶圆压力角GACOSE05GEDDT0000000100000113178674EGATG061970593530E34齿形有效部分起始点展开角Y5729578TGYYA式中齿形有效部分起始点A压力角TGTGYFG1025/SINEEGFFMBTAD式中被切齿轮的原始齿条EF齿顶高系数000000011TG01812925YA102335有效部分展开角XXEY1257X36齿根圆压力角IGACOS,当时，以IG02IRD0IGD处计算齿间宽0D00000001000001，所以以0IGDD处计算0，INV0IGAIG37根圆齿厚IGSIGIFGFIGSINVA001503S由于是基圆直径代入，所得为基圆齿厚IG38根圆齿间宽IGW如IW15由于是基圆直径代入，所得齿间宽为基圆齿间宽根据以上的计算结果，并按参考文献5第四章第七节“插齿刀的主要技绘出图31学院本科毕业（设计）论文33图31插齿刀第三章刀具设计34总结通过本次的毕业设计，使我能够对书本的知识做进一步的了解与学习，对机械制图的能力，利用AUTOCAD作图的能力，对资料的查询与合理的应用做了更深入的了解，本次进行工件的工艺路线分析、工艺卡的制定、工艺过程的分析、齿轮加工夹具和刀具的设计与分析，对我们在大学期间所学的课程进行了实际的应用与综合的学习。通过这次设计，充实提高自己，进一步拓宽专业知识面。并在