机械制造技术课程设计-齿轮零件机械加工工艺规程及滚齿夹具设计

PAGE设计说明书题目：齿轮零件的工艺规程及滚齿的夹具设计全套图纸加V信153893706或扣3346389411学生：学号：专业：班级：指导老师：摘要本次设计内容涉及了机械制造工艺及机床夹具设计、金属切削机床、公差配合与测量等多方面的知识。齿轮的加工工艺规程及其滚齿的夹具设计是包括零件加工的工艺设计、工序设计以及专用夹具的设计三部分。在工艺设计中要首先对零件进行分析，了解零件的工艺再设计出毛坯的结构，并选择好零件的加工基准，设计出零件的工艺路线；接着对零件各个工步的工序进行尺寸计算，关键是决定出各个工序的工艺装备及切削用量；然后进行专用夹具的设计，选择设计出夹具的各个组成部件，如定位元件、夹紧元件、引导元件、夹具体与机床的连接部件以及其它部件；计算出夹具定位时产生的定位误差，分析夹具结构的合理性与不足之处，并在以后设计中注意改进。关键词：工艺、工序、切削用量、夹紧、定位、误差。ABSTRCTThisdesigncontenthasinvolvedthemachinemanufacturecraftandtheenginebedjigdesign,themetal-cuttingmachinetool,thecommondifferencecoordinationandthesurveyandsoonthevariousknowledge.Thereductiongearboxbodycomponentstechnologicalprocessanditstheprocessingholejigdesignisincludesthecomponentsprocessingthetechnologicaldesign,theworkingproceduredesignaswellastheunitclampdesignthreeparts.Mustfirstcarryontheanalysisinthetechnologicaldesigntothecomponents,understoodthecomponentsthecraftredesignsthesemifinishedmaterialsthestructure,andchoosesthegoodcomponentstheprocessingdatum,designsthecomponentsthecraftroute;Afterthatiscarryingonthesizecomputationtoacomponentseachlaborstepofworkingprocedure,thekeyisdecideseachworkingprocedurethecraftequipmentandthecuttingspecifications;Thencarriesontheunitclampthedesign,thechoicedesignsthejigeachcompositionpart,likelocatesthepart,clampsthepart,guidesthepart,toclampconcreteandtheenginebedconnectionpartaswellasotherparts;Positionerrorwhichcalculatesthejiglocateswhenproduces,analyzesthejigstructuretherationalityandthedeficiency,andwilldesigninlaterpaysattentiontotheimprovement.Keywords:Thecraft,theworkingprocedure,thecuttingspecifications,clamp,thelocalization,theerror目录序言…………………1一.零件分析……………………21.1零件作用………………21.2零件的工艺分析…………2二.工艺规程设计…………………32.1确定毛坯的制造形式……32.2基面的选择………………32.3制定工艺路线……………42.4机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定…………62.5确定切削用量及基本工时………………7三夹具设计………93.1问题的提出………………93.2定位基准的选择…………103.3切削力及夹紧力计算……113.4定位误差分析……………123.5夹紧误差的计算…………133.6夹具设计及操作简要说明………………14总结………………16致谢………………17参考文献…………18第18页共23页序言机械制造业是制造具有一定形状位置和尺寸的零件和产品，并把它们装备成机械装备的行业。机械制造业的产品既可以直接供人们使用，也可以为其它行业的生产提供装备，社会上有着各种各样的机械或机械制造业的产品。我们的生活离不开制造业，因此制造业是国民经济发展的重要行业，是一个国家或地区发展的重要基础及有力支柱。从某中意义上讲，机械制造水平的高低是衡量一个国家国民经济综合实力和科学技术水平的重要指标。齿轮的加工工艺规程及滚齿夹具设计是在学完了机械制图、机械制造技术基础、机械设计、机械工程材料等进行课程设计之后的下一个教学环节。正确地解决一个零件在加工中的定位，夹紧以及工艺路线安排，工艺尺寸确定等问题，并设计出专用夹具，保证零件的加工质量。本次设计也要培养自己的自学与创新能力。因此本次设计综合性和实践性强、涉及知识面广。所以在设计中既要注意基本概念、基本理论，又要注意生产实践的需要，只有将各种理论与生产实践相结合，才能很好的完成本次设计。本次设计水平有限，其中难免有缺点错误，敬请老师们批评指正。一零件的分析零件的作用齿轮的作用，齿轮用于变速箱中，主要起传递动力和扭矩的作用1.2零件的工艺分析齿轮有2组加工面他们有位置度要求。这2组加工面的分别为一外圆为基准的加工面，这组加工面包括，外圆自身和端面，和内圆2：一个事以内圆为基准的加工面，这个主要是齿轮的加工。二.工艺规程设计确定毛坯的制造形式零件的材料为40Cr据生产纲领以及零件在工作过程中所受的载荷情况，选用模锻。基面的选择基面的选择是工艺规程设计中的重要工作之一。基面选择的正确合理，可以使加工质量得到保证，生产率得到提高。否则，加工工艺过程中会问题百出。粗基准选择应当满足以下要求：（1）粗基准的选择应以加工表面为粗基准。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。（2）选择加工余量要求均匀的重要表面作为粗基准。例如：机床床身导轨面是其余量要求均匀的重要表面。因而在加工时选择导轨面作为粗基准，加工床身的底面，再以底面作为精基准加工导轨面。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。（3）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。（4）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。（5）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。粗基准的选择：对中间轴齿轮这样的回转体零件来说，选择好粗基准是至关重要。对回转体零件我们通常以外圆作为粗基准。精基准的选择应满足以下原则：（1）“基准重合”原则应尽量选择加工表面的设计基准为定位基准，避免基准不重合引起的误差。（2）“基准统一”原则尽可能在多数工序中采用同一组精基准定位，以保证各表面的位置精度，避免因基准变换产生的误差，简化夹具设计与制造。（3）“自为基准”原则某些精加工和光整加工工序要求加工余量小而均匀，应选择该加工表面本身为精基准，该表面与其他表面之间的位置精度由先行工序保证。（4）“互为基准”原则当两个表面相互位置精度及自身尺寸、形状精度都要求较高时，可采用“互为基准”方法，反复加工。（5）所选的精基准应能保证定位准确、夹紧可靠、夹具简单、操作方便。精基准的选择：精基准的选择要考虑基准重合的原则，设计基准要和工艺基准重合。因此我们采用内孔做为定位基准。工艺路线制订工艺路线的出发点，应当是使零件的几何形状、尺寸精度及位置精度等技术要求能得到合理的保证。通过仔细考虑零件的技术要求后，制定以下两种工艺方案：方案一工序Ⅰ：模锻工序Ⅱ：退火处理工序Ⅲ：粗车左右端面工序Ⅳ：半精车左右端面工序Ⅴ：粗车Φ26孔工序Ⅵ：粗车Φ62.27外圆工序Ⅶ：精车Φ26内孔工序Ⅷ：精车Φ62.27外圆工序Ⅸ：滚齿工序XI：渗碳淬火工序XII：磨Φ26内孔工序XIII：去毛刺工序XIV：检验入库方案二工序Ⅰ：模锻工序Ⅱ：退火处理工序Ⅲ：粗车左右端面工序Ⅳ：半精车左右端面工序Ⅴ：粗车Φ26孔工序Ⅵ：粗车Φ62.27外圆工序Ⅶ：精车Φ26内孔工序Ⅷ：精车Φ62.27外圆工序Ⅸ：滚齿工序XI：渗碳淬火工序XII：去毛刺工序XIII：检验入库工艺方案一和方案二的区别在于方案一在加工完齿轮后渗碳淬火，然后磨Φ26内孔，这样可以消除我们渗碳后的应力，从而保证加工质量，因此我们选用方案一具体的工艺路线如下方案一工序Ⅰ：模锻工序Ⅱ：退火处理工序Ⅲ：粗车左右端面工序Ⅳ：半精车左右端面工序Ⅴ：粗车Φ26孔工序Ⅵ：粗车Φ62.27外圆工序Ⅶ：精车Φ26内孔工序Ⅷ：精车Φ62.27外圆工序Ⅸ：滚齿工序XI：渗碳淬火工序XII：磨Φ26内孔工序XIII：去毛刺工序XIV：检验入库2.4机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定齿轮零件材料为40Cr，类型为大批量生产，采用模锻。齿轮的外圆和端面因双联齿轮的外圆和端面的精度要求都不是很高，其加工余量为2mm。2：端面采用铣一次走刀完表面加工，表面粗糙度为3.2，根据参考文献，其余量为Z=2.5mm2.5确定切削用量及基本工时滚齿的切削用量及基本工时的计算Y58滚齿机1)已知毛坯长度方向的加工余量为2.57mm,考虑的模铸拔模斜度，=4mm2)进给量f根据《实用机械加工工艺手册》中表2.4-3,当刀杆尺寸为16×25mm>3~5mm,以及工件直径为112.5/r按滚齿机说明书（见切削手册）取f=0.9mm/r3)计算切削速度，按《切削手册》表1.27,切削速度的计算公式为(寿命T=60min)(m/min)其中：=342,=0.15,=0.35,m=0.2。修正系数见《切削手册》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)确定机的主轴转速ns==504r/min按机床说明书(见《工艺手册》表4.2-8),与504r/min相近的机床转速为480r/min及600r/min。现选取=480r/min。5)切削工时，按《工艺手册》表6.2-1L==40mm,=2mm,=0,=0tm===0.098(min)三、夹具设计为了提高劳动生产率，保证加工质量，降低劳动强度，需要设计专用夹具。由指导老师的分配，决定设计第IX道工序滚齿轮夹具设计3.1问题的提出本夹具主要用来滚M=6的齿轮，同时对孔的同轴度及加工精度有一定的要求。且在滚齿时还要保证其对中心线精度要求，为了使其误差减小，在工序工序二、工序三中的加工也得有精度要求。因此，在本道工序加工时，主要应考虑如何提高生产率、降低劳动强度、提高加工质量。3.2定位基准的选择我们采用Φ26内孔作为定位基准，因为我们滚齿的时间，工作台和滚刀是同时旋转的，且我们所加工齿轮，可以从任何地方入刀，齿轮加工在定位正确的情况下，全靠工作台和滚刀的运动决定，因此我们只要工件放好定好位置，然后压紧既可以，因此我们采用Φ26内孔和端面定位，采用U型压板压紧即可满足要求，使用Φ26内圆定位我们用的是一个心轴。心轴和工件过度配合来定位工件。3.3削力和夹紧力计算切削力和夹紧力计算(1)刀具：采用m=6z=80的滚刀机床：滚齿机由[3]所列公式得查表9.4—8得其中：修正系数z=24代入上式，可得F=886N因在计算切削力时，须把安全系数考虑在内。安全系数K=其中：为基本安全系数1.5为加工性质系数1.1为刀具钝化系数1.1为断续切削系数1.1所以(2)夹紧力的计算选用夹紧螺钉夹紧机由其中f为夹紧面上的摩擦系数，取 F=+GG为工件自重夹紧螺钉：公称直径d=16mm，材料45钢性能级数为6.8级螺钉疲劳极限：极限应力幅：许用应力幅：螺钉的强度校核：螺钉的许用切应力为[s]=3.5~4取[s]=4得满足要求经校核：满足强度要求，夹具安全可靠，使用快速螺旋定位机构快速人工夹紧，调节夹紧力调节装置，即可指定可靠的夹紧力3.4定位误差分析由于用Φ26内孔和端面定位，齿轮设计基准与定位基准重合，故轴向尺寸无基准不重合度误差。径向尺寸无极限偏差、形状和位置公差，故径向尺寸无基准不重合度误差。本工序选用的工件以圆孔在定位销上定位，定位销为水平放置，由于定位副间存在径向间隙，因此必将引起径向基准位移误差。在重力作用下定位副只存在单边间隙，即工件始终以孔壁与心轴上母线接触，故此时的径向基准位移误差仅存在Z轴方向，且向下，见下图。式中——定位副间的最小配合间隙（mm）；——工件圆孔直径公差（mm）；——定位销外圆直径公差（mm）。3.5夹紧误差分析和计算因为本道工序的夹具靠内孔定位，我们只要保证定位内孔的轴的尺寸精度，我们的加工精度就可以保证，因为我们靠内孔定位，开口压板直接压紧，压紧力是垂直的，不存在压紧误差。因此压紧误差不予考虑。3.6具设计及操作说明如前所述,在设计夹具时,应该注意提高劳动率.为此,在螺母夹紧时采用U型压板,以便装卸,夹具体底面上的止口定位可以精确保证齿顶圆和分度圆相对于中心线的跳动，从而保证了精度。便于滚齿加工，本夹具总体的感觉是操作比较简单，结构比较紧凑，效率大大提高。装配图如下图：夹具体如下图：总结这次设计即将结束了，时间虽然短暂但是它对我们来说受益菲浅的，通过这次的设计使我们不再是只知道书本上的空理论，不再是纸上谈兵，而是将理论和实践相结合进行实实在在的设计，使我们不但巩固了理论知识而且掌握了设计的步骤和要领，使我们更好的利用图书馆的资料，更好的更熟练的利用我们手中的各种设计手册和AUTOCAD等制图软件，为我们踏入设计打下了好的基础。这次设计使我们认识到