《双联齿轮零件机械加工工艺及其典型夹具设计.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《双联齿轮零件机械加工工艺及其典型夹具设计.docx（35页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、双联齿轮零件机械加工工艺及其典型夹具设计摘要通过对零件的分析,制定一套合理的工艺方案,并设计出可行的夹具。本文主要是围绕双联齿轮零件的机械加工工艺以及对其中两道工序的夹具设计来 展开的。其主要内容有:首先分析了零件图,确定生产类型和毛坯,确定加工设备, 确定加工方案及装夹方案,刀具的选择,切削用量的选择与计算,数据处理等。本次设计主要是对钻 28 的孔和滚齿进行夹具设计,对夹具设计方案进行分析和选择。选定方案后,通过查阅相关夹具设计书籍和相关图例 ,最终完成钻孔和滚齿的夹具设计。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成本。关键词:双联齿轮;工艺分析;工艺规程设计;夹具设计Th
2、e machining process and fixture design of the Dual gear AbstractPart of the analysis,to develop a reasonable process scheme, and design a feasible fixture.This paper is mainly about the Dual gearmachining process and fixture design for the two processes to start. Its main contents are: the first ana
3、lysis of the parts diagram, determine the production type and blank, determine the processing equipment, determine the processing scheme and clamping scheme, tool selection, selection and calculation of cutting parameters, data processing etcThis design is mainly to drill 28 holes and hobbing fixtur
4、e design, analysis and selection of design scheme of fixture. The selected solution, by consulting the related jia design books and related legend, fixture design finished drilling and hobbing. Trying to find a processing method of simple, practical, to improve labor productivity and reduce the cost
5、.Key words:Dual gear; Process analysis; Process design; fixture design目录1 绪论 11.1 设计内容及意义11.2 国内外相关研究情况11.3 课题背景知识 21.4 夹具设计52 工艺规程设计72.1 工艺分析72.1.1 零件的作用 72.1.2 零件工艺分析72.1.3 生产纲领计算82.2 毛坯选择82.2.1 选择毛坯种类82.2.2 确定毛坯尺寸及机械加工总余量 92.2.3 绘制毛坯图 102.3 制定工艺路线 102.3.1 定位基准选择102.3.2 加工阶段划分112.3.3 工序的集中与分散132.3
6、.4 工序顺序的安排 132.3.5 工艺路线拟定132.3.6 加工设备及工艺装备选择152.3.7 工序尺寸确定162.3.8 切削用量及基本工时 17 3 滚齿夹具设计263.1 问题的提出263.2 确定定位方案 263. 3 确定夹紧机构 263. 4 确定其他装置 263. 5 绘制夹具总图 273. 6 夹具简要说明 28 4 钻夹具设计 294.1 问题的提出294.2 定位基准的选择294.3 确定夹紧机构 294.4 绘制夹具装配图294.5 切削力和夹紧力计算304.6 定位误差分析 314.7 夹具简要说明 31 5 结论 32参考文献33致谢34毕业设计(论文)知识产
7、权声明 35毕业设计(论文)独创性声明36此仅为文档售价,若需要 cad 图等其他文件,请加 Q:19856397551 绪论1.1 设计内容及意义本次设计是在我们学完了大学的全部基础课 ,技术基础课以及专业课之后而进行的。此次的设计是对大学期间所学各课程及相关的应用绘图软件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。其目的在于:a.巩固我们在大学里所学的知识,也是对以前所学知识的综合性的检验; b.加强我们查阅资料的能力,熟悉有关资料;c. 树立正确的设计思想,掌握设计方法,培养我们的实际工作能力;d. 通过对双联齿轮零件的机械制造工艺设计 ,使我们在机械制造工艺规程设计,工艺方
8、案论证,机械加工余量计算,工艺尺寸的确定,编写技术文件及查阅技术文献等各个方面受到一次综合性的训练。初步具备设计一个中等复杂程度零件的工艺规程的能力。e. 能根据被加工零件的技术要求 ,运用夹具设计的基本原理和方法 ,学会拟定夹具设计方案,完成夹具结构设计,初步具备设计出高效,省力,经济合理并能保证加工质量的专用夹具的能力。f. 通过零件图,装配图绘制,使我们对于 AutoCAD 绘图软件的使用能得到进一步的提高1。本次设计的主要内容为:首先运用 AutoCAD 软件绘制双联齿轮零件的二维零件图,然后根据图纸的技术要求等确定生产类型,其次进行工艺分析,确定毛坯类型和制造方法,双联齿轮零件的材料
9、为 45 钢,拟采用以锻造的形式进行毛坯的制造,并确定零件的机械加工工艺路线,完成机械加工工序设计,进行必要的经济分析。最后,对某道加工工序进行夹具装配图及主要零件图的设计。1.2 国内外相关研究情况建国初期,当时基本上没有齿轮产品的生产能力。经过第一、二个五年计划的建设,我国初步形成了一套包括机床、汽车、重型机械、电站设备,石油化工与通用设备等机械制造能力。同时,相应的齿轮制造业也随着发展起来,到 1963 年左右,我国已不仅能成批生产齿轮及其装置,而且普通规格的齿轮机床、刀具、量仪也能由国内制造。1970 年后,国家为了上水平,新建与改建一批生产齿轮及齿轮箱的专业厂与车间,并从国外引进一批
10、关键设备,使齿轮产品的生产能力和水平上了一个台阶。到 1980 年初,当时结合发展硬齿面齿轮制造技术与齿轮产品的更新换代,进一步装备了一批齿轮制造企业,这就基本上形成了我国齿轮制造业的完整体系。齿轮传动在我国的发展是从渐开线齿廓起步的。渐开线齿轮在技术上最成熟,应用最具备条件,因而使用也最普遍,并在机械传动设计中,占有主导地位。70 年代末,随着国外机械产品的引进与齿轮制造水平的提高,齿面经渗碳淬火、氮化或感应淬火处理的所谓硬齿面渐开线齿轮开始为人们所重视。这种齿轮由于齿面硬度高与轮齿精度好而大大提高承载能力和使用寿命,并因结构尺寸小使齿轮装置的成本大为降低。目前,我国已颁布各项齿轮国家标准
11、88 项,齿轮行业标准 283 项。其中大多数齿轮技术标准,均已与国际接轨,达到了国际通用技术水平2。1.3 课题背景知识1.3.1 零件的结构特点圆柱齿轮一般分为齿圈和轮体两部分 ,根据齿轮轮体的结构形状来划分可双联齿轮为盘类齿轮,有两个齿圈,在齿圈上切出直齿齿形,在轮体上带有花键孔。双联齿轮零件如图 1.1 所示。图 1.1双联齿轮三维图1.3.2 机械制造工艺技术相关知识a. 根据零件图和产品装配图,对零件进行工艺分析在对双联齿轮零件进行工艺规程设计时 ,应掌握该零件在部件或总成中的位置、公用以及部件或总成对该零件提出的技术要求,明确零件的主要工作表面,以便在拟定工艺规程过程中采取措施予
12、以保证。掌握零件的结构形状、材料、硬度及热处理等情况,了解该零件的主要工艺特点,形成工艺规程设计的总体构想。分析零件上有哪些表面需要加工 ,以及各加工表面的尺寸精度、形状精度、位置精度、表面粗糙度及热处理等方面的技术要求;明确哪些表面是主要加工表面,以便在选择表面加工方法及拟定工艺路线时重点考虑 ;对全部技术要求应进行归纳整理3。b. 计算零件的生产纲领,确定生产类型根据零件图查表可知,双联齿轮零件为轻型零件,根据生产要求将确定该零件为大批量生产。c. 确定毛坯种类和制造方法机械加工中毛坯种类有很多种,如铸件、锻件、型材、挤压件、冲压件及焊接组合件等。根据双联齿轮零件图所选择的材料,双联齿轮零
13、件加工过程中应达到的技术指标和加工特点,零件生产的经济性,如何选择合适的毛坯种类也是设计重点。其次,如何选择毛坯制造方法也是设计中必不可少的环节,一般地,选择毛坯的制造方法应考虑以下几个方面因素:材料的工艺性能、毛坯尺寸、形状和精度要求、零件生产纲领、采用新型材料、新工艺、新技术的可能性。d. 确定毛坯尺寸和公差如何确定毛坯尺寸,也就是如何确定加工余量,对确保加工质量、提高生产率和降低成本都有重要的意义。余量不能确定过大或是过小,所以应当选择合适的方法来确定加工余量,保证零件加工各项尺寸及技术指标。同时,选择合适的尺寸公差对零件加工和零件生产的经济性也有很大的影响。e. 拟定工艺路线拟定工艺路
14、线包括:定位基准的选择;各表面加工方法的确定;加工阶段的划分;工序集中程度的确定;工序顺序的安排。f. 确定各个工序的加工余量,计算工序尺寸及公差 g.选择各个工序的机床设备及刀具、量具等工艺装备h.确定各个工序的切削用量和时间定额i.编制工艺文件1.3.3 机床夹具的作用在机械制造的各个加工工艺过程中 ,必须使工件在工艺系统中处于正确的位置,以保证加工质量,并提高生产效率。把为了使工件处于正确位置上所使用的各种工艺装备,称为夹具。在机床上对工件进行切削加工时,为了保证加工精度,必须正确地安放工件,使工件相对于刀具和机床占有正确的位置,这一过程称为“定位”。为了保护这个正确位置在加工过程中稳定
15、不变 ,应该对工件施加一定的夹紧力,这个过程称为“夹紧”。这两个过程总称为“安装”。在机床上实现安装任务的工艺装备, 就是“机床夹具”。机床夹具的种类很多,其中,使用范围最广泛的是通用夹具 ,如车床上用的三爪卡盘和铣床上用的平口虎钳等。这类夹具的规格尺寸已经标准化,由专业厂进行生产。而用于批量生产,专门为工件某加工工序服务的专用夹具,则必须由各个制造厂自行设计制造4。机床夹具在机械加工中起着重要的作用,所以应用十分广泛。归纳起来有以下几个方面的作用:a. 保证工件的加工精度,稳定产品质量夹具在机械加工中的基本作用就是保证工件的相对位置精度。由于采用了能直接定位的夹具,因此,可以准确地确定工件相
16、对于刀具和机床切削成形运动中的相互位置关系,不受或者少受各种主观因素的影响 ,可以稳定可靠地保证加工质量。b. 提高劳动生产率和降低加工成本提高劳动生产率,降低单件时间定额的主要技术措施是增大切削用量和压缩辅助时间。采用机床夹具,既可以提高工件加工时的刚度,有利于采用较大的切削用量,又可以省去划线找正等工作,使安装工作的辅助工时大大减小,因此能显著地提高劳动生产率和降低成本。c. 改善工人劳动条件采用夹具后,工件的装卸显然比不用夹具方便、省力、安全。使用专用夹具安装工件,定位方便、迅速,夹紧可采用增力、机动等装置,因此可以减轻工人的劳动强度。还可设计保护装置,确保操作者安全。d. 在流水线生产
17、中,便于平衡生产节拍工艺过程中,当某些工件所需要工序时间特别长时,可以采用多工位或高效夹具等,以提高生产效率,使生产节拍能够比较平衡。1.3.4 机床夹具的分类a. 专用夹具专用夹具是针对某一种工件的一定工序而专门设计的。因为不需要考虑通用性,所以夹具可以设计得结构紧凑、操作方便。还可以按需要采用各种省力机构、动力装置、分度装置等。因此,此类夹具可以保证较高的加工精度和劳动生产率,主要在产品固定和工艺稳定的较大批量生产中应用。这类夹具也是本课程研究的主要对象。b. 可调式夹具可调式夹具的特点是:加工完一种零件后,通过调整或更换夹具中的个别元件,即可加工形状相似、尺寸和加工相近的多种零件。可调式
18、夹具又可以分为通用可调夹具和专用可调夹具。通用可调夹具如滑柱式钻模等,使用范围较大。专门化可调夹具常称为成组夹具,通常配合成组技术,用于装夹和加工一组结构与工艺相似的工件。c. 专门化拼装夹具专门化拼装夹具是针对其工件的特定工序加工要求 ,由实现制造好的通用性较强的标准化元件和部件拼装组成。从这个特点来看,这类夹具具有很大的通用性,但同时又是为某一种特定工序而专门拼装的夹具。因此,这类夹具又具有专门夹具的优点。d. 自动化生产用夹具自动化生产用夹具驻澳是自动线上所使用的夹具。基本上分为两类:一类是固定式夹具,它与一般专用夹具相似;一类是随行夹具,它除了具有一般家具所担负的安装工件任务外,还担负
19、着沿自动线输送工件的任务 ,即在这工件从一个工位移动到下一个工位。故称为“随行夹具”4 。1.4 夹具设计1.4.1 夹具设计的特点a. 针对性强,设计人员必须全面掌握工艺和生产现场的实际情况。专用夹具是为某零件的某工序设计的,设计人员必须全面了解和掌握产品零件的要求,工艺工程的安排以及所使用的机床、刀具,铺具的具体情况才可能提出合理可行的最佳方案,确定最合理的定位、夹紧装置。b. 保证加工质量和劳动生产率是夹具设计的两项主要任务 ,而保证加工质量又是第一位的。因此,设计时应重点把住定位方案的确定和精度分析这两道关。对于制造精度要求不高的零件,其夹具设计应该重点保证提高劳动生产率和改善劳动条件
20、。c. 夹紧机构对整个夹具结构起决定性作用。夹紧装置的结构形式和种类很多 ,选用的灵活性很大,特别是夹紧装置中力源及传动机构的设计对夹具结构的影响最大。因此,在同样能保证工序要求的情况下,每个人设计的结构可能大不相同。而不同复杂程度的夹具在不同的生产规模条件下其经济效果也不一样,设计人员必须使自己的设计和生产规模相适应,不可片面追求高精度而忽视了经济性。d. 夹具的制造多属于单件生产,因此,设计时应考虑采用组合加工,修配和调整等措施来保证夹具的制造精度 ,尽可能地考虑设置修配和调整环节 ,而不能完全依靠用完全互换的办法保证制造精度。e. 设计周期短,一般不进行强度刚度计算。夹具设计是直接为产品
21、生产服务的生产技术准备工作 ,其设计周期要求短,因此设计时多采用参照法或是凭经验确定的办法来保证受力件的强度和刚度, 通常不进行详细计算,有时采用简便公式或用图表做为设计参考。倒是应注意 , 在设计一些具有较高精度的夹具时,应该对定位精度、夹紧力等进行必要的计算和分析5。1.4.2 设计的基本要求 夹具设计的原则是经济和实用,它可以概括为“好用、好造、好修”这六个字,其中好用是主要的,但好用也必须以不脱离生产现场的实际制造和维修水平为前提。具体要求为:a. 夹具的构造应与其用途和生产规模相适应,正确处理好质量、效率、方便性与经济性四者的关系。b. 保证工件精度。c. 保证使用方便,要便于装卸、
22、便于夹紧、便于测量、便于观察、便于排屑排液、便于安装运输,保证安全第一。d. 注意结构工艺性,对加工、装配、检验和维修等问题应通盘考虑,以降低制造成本。2 工艺规程设计2.1 工艺分析2.1.1 零件的作用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。32 花键孔有较高精度。双联齿轮零件如图 2.1 所示。图 2.1双联齿轮零件2.1.2 零件工艺分析该零件是齿轮类零件,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:a. 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
23、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。b. 由于零件是双联齿轮,轴向距离较小,根据生产纲领选择合理的加工工艺。c. 齿轮要求加工精度高,要严格控制好定位。d.32 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。2.1.3 生产纲领计算零件的生产类型是指企业(或车间、工段、班组、工作地等)生产专业化程度的分类,它对工艺规程的制订具有决定性的影响。生产类型一般可分为大量生产、成批生产和单件生产三种类型,不同的生产类型有着完全不同的工艺特征。零件的生产类型
24、是按零件的年生产纲领和产品特征来确定的。生产纲领是指企业在计划期内应当生产的产品产量和进度计划。年生产纲领是包括备品和废品在内的某产品年产量。零件的生产纲领 N 可按下式计算:(2.1)式中 -零件的生产纲领-产品的年产量(台、辆/年)每台(辆)产品中该零件的数量 ( 件/ 台、辆 )- 备品率 , 一般取 2%-4%- 废品率 , 一般取0.3%-0.7%根据上式就可以计算求得出零件的年生产纲领 ,再通过查表,就能确定该零件的生产类型7。根据本零件的设计要求,Q10000 台,m1 件/台,分别取备品率和废品率 3% 和 0.5%,将数据代入生产纲领计算公式得出 N10351 件/年,可知本
25、设计零件的生产类型为大批量生产。2.2 毛坯选择2.2.1 选择毛坯种类机械加工中毛坯的种类有很多种,如铸件、锻件、型材、挤压件、冲压件、焊接组合件等,同一种毛坯又可能有不同的制造方法。为了提高毛坯的制造质量, 可以减少机械加工劳动量,降低机械加工成本,但往往会增加毛坯的制造成本。选择毛坯的制造方法一般应当考虑一下几个因素。a. 材料的工艺性能材料的工艺性能在很大程度上决定毛坯的种类和制造方法。例如,铸铁, 铸造青铜等脆性材料不能锻造和冲压 ,由于焊接性能差,也不宜用焊接方法制造组合毛坯,而只能用铸造。低碳钢的铸造性能差,很少用于铸造;但由于可锻性能, 可焊接性能好,低碳钢广泛用于制造锻件、型
26、材、冲压件等。b. 毛坯的尺寸、形状和精度要求毛坯的尺寸大小和形状复杂程度也是选择毛坯的重要依据。直径相差不大的阶梯轴宜采用棒料;直径相差较大的宜采用锻件。尺寸很大的毛坯,通常不采用模锻或压铸、特种铸造方法制造,而适宜采用自由锻造或是砂型铸造。形状复杂的毛坯,不宜采用型材或自由锻件,可采用铸件、模锻件、冲压件或组合毛坯。c. 零件的生产纲领选择毛坯的制造方法,只有与零件的生产纲领相适应,才能获得最佳的经济效益。生产纲领大时宜采用高精度和高生产率的毛坯制造方法,如模锻及熔模铸造等;生产纲领小时,宜采用设备投资少的毛坯制造方法,如木模砂型铸造及自由锻造8。根据上述内容的几个方面来分析本零件,零件材
27、料为 45 钢,首先分析材料的性能,具有较高的强度,塑性和耐磨性,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批量生产,所以选用模锻件,其加工余量小,表面质量好,机械强度高,生产率高。毛坯的尺寸精度要求为 IT11?12 级。2.2.2 确定毛坯尺寸及机械加工总余量双联齿轮是一些设备变速箱中 ,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。查文献13该种锻件的公差等级为 CT79 级,故取 CT 为 9 级。由文献13可用查表法确定各表面的
28、总余量 ,但由于用查表法所确定的总余量与生产实际情况有些差距,故还应根据工厂具体情况进行适当的调整。由文献13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 2.1 所示:表 2.1零件毛坯尺寸及公差 mm主要面尺寸87.5 外圆57.5 外圆零件尺寸总余量 毛坯尺寸87.5 491.557.5 461.5424244642 长4244618 厚1832123 厚23225由此可绘出零件毛坯图。2.2.3 绘制毛坯图双联齿轮零件毛坯图如图 2.2 所示。图 2.2双联齿轮零件毛坯图2.3 制定工艺路线2.3.1 定位基准选择定位基准的选择在工艺规程制定中直接影响到工序数目
29、,各表面加工顺序,夹具结构及零件的精度。定位基准分为粗基准和精基准 ,用毛坯上未经加工的表面作为定位基准成为粗基准,使用经过加工表面作为定位基准称为精基准。在制定工艺规程时 , 先进行精基准的选择,保证各加工表面按图纸加工出来 ,再考虑用什么样的粗基准来加工精基准。a. 粗基准的选择原则为保证加工表面与不加工表面之间的位置精度 ,则应以不加工表面为粗基准。若工件上有很多个不加工表面,应选其中与加工表面位置精度要求较高的表面为粗基准。为保证工件某重要表面的余量均匀,应选重要表面为粗基准。应尽量选光滑平整,无飞边,浇口,冒口或其他缺陷的表面为粗基准,以便定位准确,夹紧可靠。粗基准一般只在头道工序中
30、使用一次,应尽量避免重复使用。b. 精基准的选择原则“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定位误差。“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。“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。“互为基准”原则 当两个表面相互位置精度及尺寸、形状精度都要求较高时,可采用“互为基准”方法,反复加工。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10。2.3.2 加工阶段划分
31、双联齿轮零件加工质量要求较高,可将加工阶段分为粗加工,精加工几个阶段。a. 工艺过程分析图 2.1 为一双联齿轮零件图,材料为 45 钢,精度为 7FL 级,齿部 50HRC。齿轮的加工工艺过程大致要包括以下内容:毛坯热处理、齿坯加工、齿形加工、齿端加工、齿面热处理、精基准修正及齿形精加工等。加工的第一阶段是齿坯最初进入机械加工的阶段。由于齿轮的传动精度主要决定于齿形精度和齿距分布均匀性 ,而这与切齿时采用的定位基准(孔和端面)的精度有着直接的关系,所以,这个阶段主要是为下一阶段加工齿形准备精基准,使齿的内孔和端面的精度基本达到规定的技术要求。在这个阶段中除了加工出基准外,对于齿形以外的次要表
32、面的加工 ,也应尽量在这一阶段的后期加以完成。第二阶段是齿形的加工。对于不需要淬火的齿轮,一般来说这个阶段也就是齿轮的最后加工阶段 ,经过这个阶段就应当加工出完全符合图样要求的齿轮来。对于需要淬硬的齿轮,必须在这个阶段中加工出能满足齿形的最后精加工所要求的齿形精度,所以这个阶段的加工是保证齿轮加工精度的关键阶段 ,应予以特别注意。加工的第三阶段是热处理阶段。在这个阶段中主要对齿面的淬火处理 ,使齿面达到规定的硬度要求。加工的最后阶段是齿形的精加工阶段,这个阶段的目的,在于修正齿轮经过淬火后引起的齿形变形,进一步提高齿形精度和降低表面粗糙度 ,使之达到最终的精度要求。在这个阶段中首先应对定位基准
33、面(孔和端面)进行修整,因淬火以后齿轮的内孔和端面均会产生变形,如果在淬火后直接采用这样的孔和端面作为基准进行齿形精加工,是很难达到齿轮精度的要求的。以修整过的基准面定位进行齿形精加工,可以使定位准确可靠,余量分布也比较均匀,以便达到精加工的目的10。b. 基准的选择零件在加工、测量和装配过程中所采用的基准称为工艺基准。零件的尺寸精度需通过正确的定位才能保证,故对基准的选择应予以分析。1 粗基准的选择按照粗基准的选择原则,选择加工余量小的、较准确的、表面质量好的、面及较大的毛面作为粗基准。因此选择毛坯大端面作为粗基准。2 精基准的选择在加工完 32 花键孔以后选择一孔(花键孔)两面(端面和圆面
34、)作为精基准。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。c. 齿端加工如图 2.3 所示,齿轮的齿端加工有倒角、倒尖、倒棱和去毛刺等。倒圆、倒尖后的齿轮,沿轴向滑动时容易进入啮合。倒棱可去除齿端的锐边,这些锐边经渗碳淬火后很脆,在齿轮传动中容易崩裂。图 2.3齿端加工形式齿端加工必须在淬火之前进行,通常都在滚(插)齿之后,剃齿之前安排齿端加工。d. 精基准修正齿轮淬火后基准孔产生变形,为保证齿形精加工质量,对基准孔必须给予修正。对外径定心的花键孔齿轮,通常用花键推刀修正。推孔时要防止歪斜,有的工厂采用加长推刀前引导来防止歪斜,
35、已取得较好的效果。对圆柱孔齿轮的修正,可采用推孔和磨孔,推孔生产率高,常用于未淬硬齿轮;磨孔精度高,但生产率低,对于整体淬火后内孔变形大硬度高的齿轮 ,或内孔较大、厚度较薄的齿轮,则以磨孔为宜。磨孔应以齿面定位,符合互为基准原则。2.3.3 工序的集中与分散本零件采用工序集中原则安排零件的加工工序。本零件的生产类型为大批量生产,可以采用各种机床配以专用工具、夹具、以提高生产率;而且运用工序集中原则使工件的装夹次数少,不但可缩短辅助时间,而且由于在一次装夹中加工了许多表面,有利于保证各加工表面之间的相对位置精度要求10。2.3.4 工序顺序的安排a. 机械加工顺序(1) 遵循“先基准后其他”原则
36、,首先加工精基准,即在前面加工阶段先加工上下端面。(2) 遵循“先粗后精”原则,先安排粗加工工序,后安排精加工工序。(3) 遵循“先主后次”原则,先加工主要表面端面,后加工次要表面及各孔。(4) 遵循“先面后孔”原则,先加工下端面,上端面,后加工孔。b. 热处理工序毛坯为锻件,清理后进行正火处理 ,以消除内应力提高机械切削加工性能。c. 辅助工序在对本零件的所有加工工序完成之后,安排去毛刺、清洗、终检工序。2.3.5 工艺路线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。由于生产纲领为大批量生产,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
37、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: 锻造、正火工序 1:粗车外圆及端面工序 2:拉花键孔工序 3:去毛刺工序 4:精车外圆、端面工序 5:检验工序 6:滚齿工序 7:插齿工序 8:倒角工序 9:去毛刺工序 10:剃齿工序 11:齿部高频淬火工序 12:推孔工序 13:衍齿工序 14:总检工艺路线二: 锻造、正火工序 1:粗车外圆及端面工序 2:拉花键孔工序 3:去毛刺工序 4:精车外圆及端面工序 5:检验工序 6:滚齿工序 7:倒角工序 8:去毛刺工序 9:剃齿工序 10:齿部高频淬火工序 11:推孔工序 12:衍齿工序 13:总检两个工艺方案中除第七道工序不同外,其
38、他的工序都相同,这二道工序都是为了获得 Z21 的切削加工。方案一是对 Z33 的齿形进行滚齿加工后再对 Z21 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 Z33 的齿坯进行滚齿加工后继续对 Z21 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 Z21 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。另外,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,以消除内应力提高机械切削加工性能, 在毛坯车间,对其认
39、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。毛坯锻造、正火工序 1:粗车外圆及端面,钻、镗花键底孔至尺寸 28H12工序 2:拉花键孔工序 3:钳工去毛刺工序 4:上心轴,精车外圆,端面及槽工序 5:检验工序 6:滚齿(Z33) 工序 7:插齿(Z21) 工序 8:倒角工序 9:钳工去毛刺工序 10:剃齿(Z33)工序 11:剃齿(Z21) 工序 12:齿部高频淬火工序 13:推孔工序 14:衍齿工序 15: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。2.3.6 加工设备及工艺装备选择a. 机床的选择依据参考文献资料8,
40、选择各加工工序所用机床如下:(1) 车,外圆及端面、倒角,选用 CA6140 卧式车床,专用车夹具和游标卡尺。(2) 钻镗花键孔,选用 Z304016 钻床,专用钻夹具和内径千分尺。(3) 拉花键孔,选用 L6120 拉床,专用拉夹具和花键量规。(4) 滚齿(Z33),选用 Y3150E 滚齿机,上芯轴装夹(5) 插齿(Z21),选用 Y5132 插齿机,上芯轴装夹(6) 剃齿,选用 Y4232C 剃齿机,上芯轴装夹b. 夹具的选择本零件的生产类型为大批量生产 ,为提高生产效率,所用的夹具应为专用夹具。c. 刀具的选择依据参考文献资料8,选择各加工工序所用刀具如下:(1) 车刀,选择刀片材料为
41、 YG6、刀杆尺寸为 16mm25mm 的高速钢车刀(2) 钻孔选用高速钢麻花钻钻头,28mm(3) 拉花键孔,选择矩形花键拉刀(4) 倒角(15o 牙角)选用 75o 外圆车刀(5) 滚齿(Z33),选用高速钢剃前齿轮滚刀(6) 插齿(Z21),选用盘形直齿插齿刀(7) 剃齿,选用盘形剃齿刀(8) 推孔,选用总长为 255mm,推削长度为 1850mm 的矩形花键推刀(9) 珩齿,选用珩磨轮d. 量具的选择量具主要根据生产类型和所检验的精度来选择。在单件小批量生产中应采用通用量具,在大批量生产中则采用各种量规和一些高生产率的专用量具。根据零件的表面的精度要求,尺寸和形状特点,参考相关资料,选
42、择如下:(1) 加工面的量具用读数值为 0.02mm 的游标卡尺测量。(2) 选择加工孔量具。因为孔的加工精度介于 IT7IT9 之间,选择测量范围为 1-50mm 的内径千分尺即可。花键孔量具选择花键量规。2.3.7 工序尺寸确定(1)外圆根据毛坯尺寸为 91.5mm,毛坯的余量为 4mm,粗加工单侧余量为 1.5mm,查参考文献13表 2.3-8 确定工序尺寸及余量。粗车 89mm 2z1.5mm精车 87.5mm (2)端面根据毛坯尺寸为 21mm,毛坯的余量为 3mm,粗加工余量为 1mm,查参考文献13表 2.3-8 确定工序尺寸及余量。粗车 19mmz1mm精车 18mm (3)外
43、圆根据毛坯尺寸为 61.5mm,毛坯的余量为 4mm,粗加工单侧余量为 1.5mm,查参考文献13表 2.3-8 确定工序尺寸及余量。粗车 59mm2z1.5mm精车 57.5mm (4)端面根据毛坯尺寸为 25mm,毛坯的余量为 2mm,粗加工余量为 1.5mm,查参考文献13表 2.3-8 确定工序尺寸及余量。粗车 24mmz1mm精车 23mm (5)孔加工长度为 46mm,毛坯的余量为 4mm。毛坯为实心、不冲出孔,孔内要求精度介于 IT8IT9 之间。查参考文献13表 2.3-8 确定工序尺寸及余量。钻26mm2z2mm镗28mm(6)滚齿 2z0.1mm (7)插齿 2z0.06m
44、m2.3.8 切削用量及基本工时工序 1粗车外圆及端面a. 加工条件机床:CA6140 卧式车床刀具:高速钢车刀,刀片材料为 YG6、刀杆尺寸为 16mm25mmb. 计算切削用量(1) 粗车的端面1 确定端面最大加工余量:已知毛坯的高度是 46,粗车余量总共为 3mm,单边为 1.5,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:根据参考文献14表 3.29,当刀杆尺寸为 16mm25mm,3mm 以及工件直径为 87.5mm 时,0.6-0.8mm/r,取 0.6mm/r 3 计算切削速度:刀具材料 YG6由参考文献14,查得切削速度的计算公式为(寿命选 T60min)
45、 (2.2)其中:kmv1.15 kkv0.8 kkrv0.8ksv1.04kBV0.810.87m/s4 确定机床主轴转速: n181r/min(2.3)按机床说明书,与 181r/min 相近的机床转速为 160r/min 及 200r/min,现选取 200r/min,所以实际切削速度 0.96m/s5 计算切削工时:按参考文献14查表 12.1 车削基本时间的计算3300.363min(2.4)(2) 粗车的外圆表面1 已知 87.5 外圆长度方向上的加工余量为 3mm,实际加工余量为 1.5mm,故分一次加工,长度加工公差为 IT11 级取-0.19mm 2 确定进给量:根据参考文献14表 3.29,当刀杆尺寸为 16mm25mm,3mm 以及工件直径为 87.5 时,0.6-0.8mm/r,取 0.6 mm/r3 计算切削速度:按参考文献14,切削速度的计算公式为(寿命选 T60min)刀具材料 YG6 (m/s)(2.5)其中:1580.150.40.2外圆纵车:1.0;3m/s4 确定机床主轴转速: n623r/min按机床说明书,与 623r/min 相近的机床转速为 560r/min 及 710r/min,现