【变速箱双联齿轮的工艺编制与孔夹具的设计5000字（论文）】

2003届毕业设计论文第摘要本文主要对双联齿轮的机械加工工艺过程，以及对其小齿轮的加工的夹具设计，进行了研究、设计，制定的一套合理的工艺方案，并设计出可行的夹具。其主要内容有：双联齿轮零件的工艺分析、工艺要求，确定毛坯的制造形式，确定各表面加工方案，零件表面的加工的方法的选择，工艺路线的拟定，工序的合理安排，确定定位基准、粗基准的选择、精基准的选择，加工阶段的划分，确定零件上齿轮的偏差，以及各道工序提高零件加工精度的措施，查表确定机械加工的余量及零件毛坯的形状、尺寸，设计毛坯图，设计工艺路线，选择加工设备，设计工序顺序，确定工序尺寸，设计可行的小齿轮插齿夹具。关键词：双联齿轮；工艺分析；夹具1引言随着制造水平的提高，数控机床在现代制造业中起着越来越重要的作用，为保证零件加工量，除了数控机床自身的精度外，还与数控加工中的工艺有着密切关联。数控加工中经常遇到双联齿轮的加工，双联齿轮是现代用途很广，是很多机器当中不可缺少的部分，因此双联齿轮的精度直接影响到机器的运作好坏。根据力学性能等技术要求，选择使用零件材料为45钢，即选用模锻。先锻件成型毛坯，再进行表面热处理(正火、淬火、回火等)，用来消除锻件在锻造过程中的内应力。机械加工方案选定后，通过查阅相关夹具设计的书籍和相关的图例，最终完成小齿轮插齿的夹具设计。本文试图找出一种简单、实用的加工方法，以提高劳动生产率和降低生产成本，加快产品上市。2零件分析2.1零件的作用双联齿轮就是两个齿轮连接成一体，这种双联齿轮在轮系中(变速箱)被称为滑移齿轮。通过操作机构相结合，滑动齿轮，从而实现变速。考虑到双联齿轮零件本身的作用，其在运行过程中会经常的、反向转动，并经常“离”、“合”，故零件在工作过程中经常承受交变及冲击性载荷，齿轮面也应该有较强的硬度。要求配合精度较高，力学性能较好，且生产纲领是大批量生产，所以毛坯选用模锻件，再给以正火处理，以消除锻件在锻造过程中的内应力。双联齿轮是一些机械设备变速箱中，通过操作机构相结合，滑动齿轮，从而实现变速。Φ32花键孔有较高精度。2.2零件的工艺分析该零件时齿轮类零件，形状规则，尺寸精度和形位精度要求均较高，零件的主要技术分析如下：（1）齿轮端面对准A的圆跳动公差不超过0.05mm，主要是保证端面平整光滑，双联是利用花键轴和花键孔进行配合定位，因此必须保证花键孔的尺寸精度。双联齿轮之间啮合要求严格，要保证双联齿轮的齿形准确及同轴度较高。（2）由于零件是双联齿轮，轴向距离较小，根据生产纲领是选择合理的加工工艺（3）齿轮要求加工精度高，要严格控制好定位（4）Φ32的花键孔是比较重要的孔，也是以后机械加工各工序中的主要定位基准。因此加工花键孔的工序是比较重要的。要在夹具设计中考虑保证到此孔精度及粗糙度要求。3工艺规程的设计3.1确定毛坯的制造形式由于零件结构简单，尺寸较小，且有台阶轴，力学性能要求较高，精度较高且要进行大量生产所以选用模锻件，其加工余量小，表面质量好，机械强度高，生存率高。工件材料选用45钢，毛坯的尺寸精度要求为IT11—12级。3.2基准的选择根据零件图纸及零件的使用情况分析。知Φ32花键孔，端面圆跳动，平行度等均应通过正确的定位才能保证，故对基准的选择应欲与分析。一、粗基准的选择按照粗基准的选择原则，为保证不加工表面和加工表面的位置要求，应选择不加工表面为粗基准，故应分别选择AB端面为粗基准，在加工Φ32花键孔应选择花键孔以及B面为第二位毛基准。二、精基准的选择在加工完Φ32花键孔以后各工序则分别一面两孔为定位精基准。这样就满足了基准重合的原则和互为基准的原则。在加工某些表面时，可能会出现基准不重合，这时需要进行尺寸链的换算。3.3工艺路线的拟定一、工艺路线的拟定为保证达到零件的几何形状、尺寸精度、位置精度及各项技术要求，必须制定合理的工艺路线。由于生产纲领为批量生产，所以采用通用机床配以专用的工具、夹具、量具，并考虑工序集中，以提高生产率和减少机床数量，使生产成本下降。工艺路线一：工艺路线二锻造、正火锻造、正火1粗车外圆及端面1粗车外圆及端面2拉花键孔2拉花键孔3去毛刺3去毛刺4精车外圆、端面4精车外圆及端面5检验5检验6滚齿6滚齿7插齿7倒角8倒角8去毛刺9去毛刺9剃齿10剃齿10齿部高频淬火11齿部高频淬火11推孔12推孔12衍齿13衍齿13总检14总检两个工艺方案中除第七道工序不同外，其他的工序都相同，二这道工序都是为了获得Z=21的切削加工。方案一是对Z=33的齿形进行滚齿加工后再对Z=21的齿轮进行插齿加工，这样能保证切削加工顺利地进行下去。方案二是对Z=33的齿坯进行滚齿加工后继续对Z=21的齿轮进行滚齿加工，由于该零件是双联齿轮，两齿轮间隔很小，若再对Z=21的齿坯进行滚齿加工需得有专门的设备，增加了成本和加工难度。二、加工方案的选用选择方案时还应考虑工厂的具体条件等因素，如设备，能否借用工具、夹具、量具等、本次设计选择工艺路线方案一。根据工序方案一制定出详细的工序划分如下所示:毛坯为锻件，清理后进行正火处理，以消除内应力机械切削加工性能，在毛坯车间，对其认真检验分析，达到毛坯的技术要求，然后送到机械加工车间来加工。1毛坯锻造2正火3粗车外圆及端面，留余量1.5~2mm，钻、镗花键底孔至尺寸Φ28H124拉花键孔5钳工去毛刺6上心轴，精车外圆，端面及槽至要求7检验8滚齿（Z=33）留余量0.07~0.1mm9插齿（Z=21）留余量0.04~0.0610倒角11钳工去毛刺12剃齿（Z=33）公法线长度至尺寸上限13剃齿（Z=21）采用螺旋角度为5度的剃齿刀，剃齿后公法线长度至尺寸上限14齿部高频淬火15推孔16衍齿17总检入库根据此工序安排，编出机械加工工艺过程卡及工序卡。见附表机械工艺加工过程卡,附表机械加工工艺卡。3.4机械加工余量，工序尺寸及毛坯尺寸的确定双联齿轮室一些设备变速箱中，通过与操纵机构相结合，滑动齿轮，从而实现变速。要求配合精度较高，力学性能较好，且生产纲领是成批生产，所以毛坯选用模锻件，再给以正火处理，以消除锻件在锻造过程中的内应力。一、工序尺寸及毛坯尺寸（1）外圆表面(Φ287及Φ201)小外圆端面长38mm，加工表面公差为自由公差，都只要粗车，故锻造时取统一外径，加工余量按Φ201外圆查表得:毛坯Φ211±4mm，2Z=10±4mm，大端外圆表面加工余量按Φ287外圆查得:毛坯Φ299±4mm，2Z=10±4mm（2）轴向长度方向加工余量及公差左右端面及中间台阶面的加工余量查表可得:Z=4.5故毛坯总长为52+2×(4.5±1.5)=61±3mm，大端面台阶长为18+2×(4.5±1.5)=27±3mm（3）内孔表面加工余量。工件内孔较大，精度较高，按Φ145查表可得:精镗Φ145±，2Z=0.2mm得:Φ144.8，粗镗Φ144.8，2Z=13±5，得Φ132±5（4）阶梯圆角根据经验为R25（5）钻孔Φ15的加工余量：因为Φ15的孔尺寸为自由公差，所以直接由Φ15钻头钻孔即可得二、数控车床的选择此毕业设计要求加工图所示的零件，此零件必须使用数控机床进行加工，在加工过程种不需要更换机床和加工工作地点，该零件可以在车床上通过一次装夹就能完成加工。本文选择操做系统为SINUMERIK-802S型号为CK6140数控加工机床。机床的主要规格和参数见表:床身上最大回转直径mm360400进给X轴快速进给mm/min3000滑板上最大回转直径mm190210Z轴快速进给mm/min6000最大加工长度mm1000每转切削进给量mm/r0.005-100换刀时间sec2床身宽度mm360行程X轴行程mm230精度mm0.001Z轴行程1080刀柄尺寸20*2025*25主轴转速范围r/min80-400-2000刀具数量6主轴端部尺寸C6主轴通孔直径mm65重复定位精度mm0.01表面粗糙度Ra1.6尾座套筒直径mm65尾座套筒行程mm100主电机功率KW45.5净重1700KGX轴伺服电机N.m6机床外形尺寸2060*1200*1500Z轴伺服电机N.m6主轴内孔锥度(公制)70图3-1CK6140数控加工机床规格参数CA6140普通机床，三爪卡盘，钻床，专用夹具，滚齿机，插齿机，专用夹具。由文献1可查出锻件主要尺寸的公差，先将调整后的主要毛坯尺寸及公差，如下表所示主要面尺寸零件尺寸总余量毛坯尺寸φ87.5外圆87.5491.5Φ57.5外圆57.5461.5Φ424254742长4254718厚1832120厚20323花键孔28327三、加工难点及处理方案分析图纸可知，此零件对平面度的要求高，左端更有内轮廓加工，为提高零件质量，在对图样上给定的几个精度要求较高的尺寸，编程时采用中间值。本设计图纸中的各平面和外轮廓表面的粗糙度要求可采用粗加工精加工方案。在轮廓曲线上，有圆弧，因此在加工时应进行刀具半径补偿，以保证轮廓曲线的准确性。3.5计算切削用量一、粗车Φ215的端面（1）确定端面最大加工余量:已知毛坯的高度是61，粗车余量总共为6mm，单边为3，由于是粗车，可一次性加工到位，精度暂时不要求.（2）确定进给量f:根据〈实用金属切削加工工艺手册〉（第二版）（以下简称〈切削手册〉）表3.29，当刀杆尺寸为16mm×25mm，a≤3mm以及工件直径为287mm时f=0.7-10mm/r按CA6140车床说明书取f=0.81mm/r（3）计算切削速度：当YT15硬质合金车刀加工σ=0.60Gpa，钢料a≤3mm，f≤0.81mm/r时，切削速度v=109m/min，切削速度的计算公式为（寿命选T=60min）.（4）确定机床主轴转速：n===116r/min按机床说明书，与116r/min相近的机床转速为100r/min及125r/min，现选取125r/min.所以实际切削速度v=117m/min.二、粗车Φ15的外圆面（1）进刀量计算得加工一次加到φ202，由Φ211到Φ202单边加工余量Z=4.5，即a=4.5，Φ202到Φ201Z=0.5，即a=0.5（2）进给量由上步f=0.81mm/r（3）确定进给速度vc=125m/min（3）倒Φ145孔5×45°的倒角三、插齿（1）切削用量：本工序为插齿；利于插齿机，选用碗型插齿刀。由于工件地模塑不大，精度达到R=1.6um，可用一次进给的凸轮在一次进给中获得所需的尺寸和精度。此时，进给量应取较小值，即f=0.17mm往复f=0.024mm往复切削速度V=20m/min（2）插齿刀的行程长度LL=b+Δ式中b—被加工齿轮宽度Δ—插齿刀切入，切出长度之和超越行程（mm）一一般在插齿加工中，插齿刀切入长度l取5mm以上插齿刀切出长度l取3～4mm（3）插齿刀的行程次数nn=556（4）进给切削时间d=20t===0.0018min（5）由于是做往复运动，没一个行程有一个停留时间，设为t=0.0036mint=（t+t）n=（0.0018+0.0036）×556=3.0024min4专用夹具的选择4.1工件的装夹方案图4.1齿轮分度圆定心示意图磨孔时一般以齿轮分度圆定心，如图4.1所示，这样可使磨孔后的齿圈径向跳动较小，对以后磨齿或珩齿有利。为提高生产率，有的工厂以金刚镗代替磨孔也取得了较好的效果。4.2定位基准的选择由零件图可知，设计基准为齿轮的中心线，采用V形块定位，既能用于精基面定位，又能用于粗基面定位，既能用于完整的圆柱面，也能用于局部的圆柱面，而且具有对中性（使工件的定位基准总处在V形块两工作表面的对称面内），活动V形块还可以兼作夹紧元件。为了保证加工精度，采用V形块定位时，需要考虑定位误差（基准不重合和基准位移），保证齿轮的装配精度。结论本次毕业设计的主要内容是完成变速箱双联齿轮的机械加工工艺过程。通过对双联齿轮零件的初步分析，了解其零件的主要特点，加工难易程度，主要加工面和加工粗、精基准，从而制定出双联齿轮加工工艺规程；对于专用夹具的设计，首先分析零件的加工工艺，选取定位基准，然后再根据切销力的大小、批量生产情况来选取夹紧方式，从而设计专用夹具。本文详细地分析了双联齿轮零件中工艺规程的制订，双联齿轮零件中工艺直接关系到工件质量、劳动生产率和经济效益。在此基础上，提出了适合于双联齿轮车削加工中刀具的技术要求，探讨了车削这种传统的切削方法在加工领域开发、应用的可行性。在车削双联齿轮的基础上，开展了双联齿轮车削技术的研究。精密车削这种传统的切削方法，在双联齿轮的加工中具有加工精度高、加工时间短及加工效率高等优点。参考文献[1]王保民,张国海,李鹏.少齿数渐开线圆柱齿轮传动研究现状综述[J].陕西理工学院学报(自然科学版).2014(01)[2]刘松,陈保国.提高齿轮的加工精度探析