齒輪類零件加工工藝分析及夾具設(shè)計(jì)

-PAGE19PAGE19齒輪類零件加工工藝分析及夾具設(shè)計(jì)

目錄摘要 4第一章齒輪類零件加工工藝規(guī)程編制概述 51.1工藝編制的總體步驟 5第二章對(duì)齒輪類零件的加工工藝編制及分析 62.1分析齒輪類零件的技術(shù)要求 62.2明確毛坯尺寸 82.3擬定工藝路線 82.4設(shè)計(jì)工序內(nèi)容 102.5填寫工藝文件 10第三章對(duì)齒輪類零件加工工藝進(jìn)行合理性分析 11第四章夾具設(shè)計(jì)的要求 114.1了解夾具設(shè)計(jì)的總體要求 11第五章夾具設(shè)計(jì)的特點(diǎn) 125.1確定夾具的類型 125.2鉆模的主要類型 12第六章工件夾緊計(jì)算及選擇 136.1工件的夾緊 136.2夾緊力的選擇 136.3夾緊力的計(jì)算及精度分析 14第七章夾具的結(jié)構(gòu)分析及設(shè)計(jì) 167.1夾具的夾緊和定位 167.2夾具的導(dǎo)向 17第八章夾具的總體分析 17第九章致謝 18摘要齒輪類零件是典型零件之一，它在機(jī)械主要用于傳動(dòng)，齒輪類零件主要有齒輪．齒輪軸，渦輪渦桿，在機(jī)械領(lǐng)域運(yùn)用很廣泛。按傳動(dòng)形式分圓柱類齒輪、錐齒輪、齒條等。按齒形狀分：齒輪、齒、字齒等。按制作方法分：鑄造齒輪、燒結(jié)齒輪、軋制齒輪等。我以齒輪加工工藝編制分析齒輪的加工要求，在生產(chǎn)實(shí)際中闡述齒輪的工藝過(guò)程，及工藝的合理性。夾具在機(jī)械加工中有舉足輕重的作用，好的夾具才是保障零件加工的方法。我從夾具的分析、設(shè)計(jì)、計(jì)算、使用方面概述夾具的用途。按專業(yè)化程度可分為通用夾具、專用夾具、可調(diào)夾具、組合夾具、成組夾具、標(biāo)準(zhǔn)夾具、隨行夾具、組合機(jī)床夾具等。我這次設(shè)計(jì)的是蓋板式鉆夾具。這是一種專用夾具，專為一工件的一道工序而設(shè)計(jì)的夾具。關(guān)鍵詞：齒輪、夾具、工藝、設(shè)計(jì)1.1工藝編制的總體步驟1.分析零件的結(jié)構(gòu)和技術(shù)要求（1）分析圖樣資料=1\*GB3①加工工藝表面的尺寸精度和形狀精度=2\*GB3②各加工表面之間以及加工表面和不加工表面之間的位置精度=3\*GB3③加工表面的粗糙度及表面的其他要求=4\*GB3④熱處理及其他要求（2）零件的結(jié)構(gòu)工藝分析。零件的結(jié)構(gòu)工藝是指所設(shè)計(jì)的零件在滿足性能的要求下，制造的經(jīng)濟(jì)性和可行性，包括整個(gè)工藝過(guò)程，有毛坯制作、切削加工、裝配及維修等工藝。2.明確毛坯的狀況（1）零件的材料及熱處理，零件應(yīng)根據(jù)不同工作條件和使用要求選不同的材料和熱處理方式，以獲得一定的強(qiáng)度、韌性及耐磨性。（2）毛坯的形狀和尺寸的確定（3）毛坯的選用3．?dāng)M定工藝路線（1）確定加工方案（2）劃分加工工段（3）選擇定位基準(zhǔn)(4)加工順序4.設(shè)計(jì)工序內(nèi)容（1）確定余量，工序尺寸及其公差（2）選擇設(shè)備及工裝5.填寫工藝卡完成以上工作后，按要求填寫工序卡片2.齒輪類零件加工工藝編制及分析2.1分析齒輪類零件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和技術(shù)要求齒輪加工的過(guò)程由若干個(gè)工序組成，為了獲得符合精度要求的齒輪，齒形加工是整個(gè)加工的關(guān)鍵。以直齒圓柱齒輪工藝為例。如下圖：齒輪的加工方法很多，按加工中有無(wú)切削，可分為有切削和無(wú)切削加工兩大類。其中無(wú)切削加工有：熱軋齒輪、冷軋齒輪、精煅等新工藝。切削加工有：成形法、展成法。（1）齒輪類零件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和技術(shù)要求=1\*GB3①圓柱齒輪的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，按加工角度分圓柱齒輪分，為輪體和齒圈兩部分分，按輪齒的分布形式分直齒、斜齒、人字齒等等。=2\*GB3②圓柱齒輪的精度要求根據(jù)齒輪的使用要求，對(duì)齒輪傳動(dòng)油以下幾方面的要求：=1\*ALPHABETICA.運(yùn)動(dòng)精度，傳動(dòng)比恒定，要求齒輪在轉(zhuǎn)一圈時(shí)，轉(zhuǎn)角誤差不超過(guò)一定的范圍。B．工作平穩(wěn)性，要求齒輪運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)，沖擊，振動(dòng)和噪聲小C．載荷分布均勻性，為了不致因載荷分布不均勻使接觸應(yīng)力過(guò)大，引起齒面早起磨損，要求齒面接觸要均勻，并保證一定的接觸面積和接觸位置。D.合理的齒側(cè)間隙，要求齒輪在傳動(dòng)時(shí)，要有一定的齒側(cè)間隙。（2）分析結(jié)構(gòu)和技術(shù)要求。如圖示，運(yùn)動(dòng)精度為7級(jí)，主要是公法線變動(dòng)公差為Ｆw為0.0036mm,徑向公差為0.08mm,傳動(dòng)平穩(wěn)性等級(jí)為6級(jí)，表面粗糙的為Ra1.6μm,端面與軸線有垂直度要求，齒輪表面需淬火，齒部硬度為52-54HRC.2.2明確毛坯尺寸（1）齒輪的材料與毛坯根據(jù)齒輪的工作條件和失效形式，制造齒輪的齒輪有鍛鋼、鑄鋼，鑄鐵，特殊情況時(shí)有有色金屬和非金屬材料。（2）齒輪的毛坯形式主要有棒料，鍛件和鑄件（3）齒輪的熱處理，齒輪粗加工前常安排預(yù)熱處理，其目的是改善加工性能。本零件可運(yùn)用正火，正火可以消除內(nèi)應(yīng)力，提高強(qiáng)度和韌性，改善加工性能，齒輪毛坯正火一般在粗加工之前。正火處理后的硬度為160—220HBW。2.3擬定加工工藝路線根據(jù)齒輪材質(zhì)和熱處理要求，齒輪結(jié)構(gòu)和尺寸大小，精度要求，生產(chǎn)批量和車間設(shè)備條件而定，一般工藝路線如下：毛坯制造→毛坯熱處理→齒坯加工→齒形加工→齒圈熱處理→齒輪定位表面熱處理→齒圈的精整加工確定加工方案A．齒坯加工：齒形加工中，主要保證基準(zhǔn)孔的尺寸精度，位置精度，基準(zhǔn)端面相對(duì)于基準(zhǔn)孔的位置精度。齒形的公差及表面粗糙度如下表：B．齒形加工：齒形加工一般采用滾齒，插齒，對(duì)于8級(jí)以下可以直接加工，6—7齒輪采用剃→垳齒，該齒輪采用滾齒，該齒輪的精加工采用剃→垳齒（2）劃分加工階段齒輪的加工工藝階段可分為：毛坯制造，毛坯熱處理，齒坯加工，齒形加工，齒端加工，齒面熱處理，齒輪定位表面精加工，齒形精加工。（3）選擇定位基準(zhǔn)A．以內(nèi)孔和端面定位：確定齒輪中心和軸向位置，并采用面向端面的夾緊方式。使設(shè)計(jì)基準(zhǔn)，裝配基準(zhǔn)，測(cè)量基準(zhǔn)重合，又使齒形加工等工序統(tǒng)一。B，以外圓和端面定位：工件和夾具心軸間隙大時(shí)，采用千分表找正中心的方法；從另一端夾緊，也可以找正。（4）加工順序安排：工藝路線：毛坯制造→正火→齒輪毛坯粗，精車→滾齒→齒圈淬火→齒輪定位表面內(nèi)錐孔磨削→垳齒2.4設(shè)計(jì)工序內(nèi)容A．確定工序尺寸，粗車各端面，外圓，內(nèi)孔按圖樣加工尺寸每部留1.5mm余量；精加工，內(nèi)錐孔磨削和垳齒加工到圖樣規(guī)定尺寸，滿足其技術(shù)要求。B．選擇設(shè)備工裝，C6132，CA6140，滾齒機(jī)齒輪加工夾具，心軸，節(jié)圓專用夾具2.5填寫工藝文件（如下表）3對(duì)齒輪類零件加工工藝進(jìn)行合理性及加工成本進(jìn)行分析嚴(yán)格安照了典型零件加工的工藝過(guò)程進(jìn)行工藝編制，條例清晰，五大步驟，路線明確遵循了基準(zhǔn)重合，基準(zhǔn)統(tǒng)一原則，在2.3（3）選擇定位基準(zhǔn)時(shí)，以內(nèi)孔和端面定位，這種方式可使定位基準(zhǔn)、設(shè)計(jì)基準(zhǔn)、裝配基準(zhǔn)、測(cè)量基準(zhǔn)重合，又能夠使齒形加工等工序基準(zhǔn)統(tǒng)一。提高了定位精度。嚴(yán)格按照了先粗后精、先主后次的加工工序安排?？茖W(xué)有序的安排工藝，合理的安排了工時(shí)，運(yùn)用普通機(jī)床，減少了成本。4夾具設(shè)計(jì)的要求1）夾具應(yīng)滿足零件加工工序的精度要求。特別對(duì)于精加工工序，應(yīng)適當(dāng)提高夾具的精度，以保證工件的尺寸公差和形狀位置公差等。2）夾具應(yīng)達(dá)到加工生產(chǎn)率的要求。特別對(duì)于大批量生產(chǎn)中使用的夾具，應(yīng)設(shè)法縮短加工的基本時(shí)間和輔助時(shí)間。3）夾具的操作要方便、安全。按不同的加工方法，可設(shè)置必要的防護(hù)裝置、擋屑板以及各種安全器具。4）能保證夾具一定的使用壽命和較低的夾具制造成本。夾具元件的材料選用將直接影響夾具的使用壽命。因此，定位元件以及主要元件宜采用力學(xué)性能較好的材料。在大批量生產(chǎn)中。宜采用氣壓、液壓等高效夾緊裝置；而小批量生產(chǎn)，則宜采用較簡(jiǎn)單的夾具結(jié)構(gòu)。5）要適當(dāng)提高夾具元件的通用化和標(biāo)準(zhǔn)程度。選用標(biāo)準(zhǔn)化元件，特別應(yīng)選用商品化的標(biāo)準(zhǔn)元件，以縮短夾具制造周期，從而降低夾具成本。6）必須具有良好的結(jié)構(gòu)工藝性，以便夾具的制造、使用和維修。以上要求有時(shí)是互相矛盾的，故應(yīng)在全面考慮的基礎(chǔ)上，處理好主要矛盾，使之達(dá)到較好的效果。5夾具設(shè)計(jì)的特點(diǎn)5.1確定夾具的類型按使用范圍，夾具可分為通用夾具和專用夾具兩類。通用夾具適用于各種不同尺寸的零件加工，如導(dǎo)尺、分度盤等。這類夾具是作為附件與機(jī)床一起配套供應(yīng)的。專用夾具是專門為某一工件在某一工序進(jìn)行加工而設(shè)計(jì)的夾具，如在銑床上加工彎曲零件必須采用相應(yīng)的夾具５.２鉆模的主要類型鉆床專用夾具一般通稱為“鉆?！薄？砂淬@模有無(wú)夾具體，以及夾具體是否可動(dòng)，而分為下面幾類：A．固定式鉆模這種鉆模在使用時(shí)，是被固定在鉆床工作臺(tái)。用于在立軸式鉆床上加工較大的單孔或在搖臂鉆床上加工平行孔系。這種加工方式的鉆孔精度比較高。B．回轉(zhuǎn)式鉆?；剞D(zhuǎn)式鉆模主要用于加工同一圓周面上的平行孔系，或分布在圓周上的徑向孔。Ｃ．翻轉(zhuǎn)式鉆模主要用于加工小型工件不同表面上的孔。使用翻轉(zhuǎn)式鉆?？蓽p少工件裝夾的次數(shù)，提高工件上各孔之間的位置精度６．工件夾緊計(jì)算及選擇６.1工件的夾緊６.１.１夾緊基本原理理論夾緊的目的是保證工件在夾具中的定位，不致因工時(shí)受切削力，重力或伴生離心力，慣性力，熱應(yīng)力等的作用產(chǎn)生移動(dòng)或振動(dòng)。夾緊裝置是夾具完成夾緊作用的一個(gè)重要的而不可以缺少的組成部分，除非工件在加工過(guò)程中所受到的各種力不會(huì)使它離開定位時(shí)所需確定的位置，才可以設(shè)有夾緊裝置。設(shè)計(jì)夾緊裝置時(shí)，應(yīng)滿足下述主要要求：[2]A.夾緊裝置在對(duì)工件夾緊時(shí)，不應(yīng)破壞工件的定位，為此，必須正確選擇夾緊力的方向及著力點(diǎn)。B.夾緊力的大小應(yīng)該可靠，適當(dāng)，要保證工件在夾緊后的變形和受壓表面的損傷不致超出允許的范圍。C.夾緊裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單合理，夾緊動(dòng)作要迅速，操作方便省力，安全。D.夾緊力或夾緊行程在一定范圍內(nèi)可進(jìn)行調(diào)整和補(bǔ)償６.２夾緊力的選擇A．夾緊力方向在保證安裝的真確可靠，減少工件的變形，定位方便和在可以減少所需夾緊力的大小的前提下，夾具的夾緊方向和工件重力方向和切削方向相同。B.夾緊力的作用點(diǎn)夾緊力的作用點(diǎn)是指夾緊元件與工件相接觸的一小塊面積?，F(xiàn)在夾緊力的方案已定?？紤]夾具的結(jié)構(gòu)尺寸特征可以確定夾緊力的作用點(diǎn)個(gè)數(shù)為2個(gè)?？紤]夾緊力作用點(diǎn)的一般要求：夾緊力的作用點(diǎn)應(yīng)能保持工件定位穩(wěn)定，而不至引起工件發(fā)生位移和偏轉(zhuǎn)；夾緊力的作用點(diǎn)，應(yīng)使被夾緊的夾緊變形盡可能的小些；夾緊力的作用點(diǎn)應(yīng)盡可能靠近加工表面，以提高定位穩(wěn)定性。6.3夾緊力的計(jì)算及精度分析夾緊力的大小重要取決于切削P和重力G，重力是可認(rèn)為不變的，而切削力在切削的過(guò)程中是變化的。影響切削力的大小因素很多，如工件質(zhì)量的不均勻，加工質(zhì)量的不均勻，刀具磨損以及切削用量的變化等等。工件的加工誤差：造成表面位置的加工誤差包括下列四方面：1）△A——夾具位置誤差，即定位元件相對(duì)機(jī)床的切削成形運(yùn)動(dòng)的位置誤差。△A1——定位元件定位面對(duì)夾具體基面的誤差；△A2——夾具的安裝連接誤差。2）△D——定位誤差，即由定位引起的工序基準(zhǔn)的位置誤差。3）△T——刀具相對(duì)夾具的位置誤差，即對(duì)刀導(dǎo)向誤差。4）△G——與加工過(guò)程中一些因素有關(guān)的加工誤差。包括機(jī)床誤差、刀具誤差以及工藝系統(tǒng)的受力變形（如夾緊誤差）、熱變形、磨損等因素造成的加工誤差?！鰾=hmax-hmin=δh27夾具的結(jié)構(gòu)分析及設(shè)計(jì)7.1夾具的夾緊裝置和定位裝置[1][2]夾具中的裝夾是由定位和夾緊兩個(gè)過(guò)程緊密聯(lián)系在一起的。定位問(wèn)題已在前面研究過(guò)，其目的在于解決工件的定位方法和保證必要的定位精度。典型的螺旋夾緊機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)：（1）結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單；（2）擴(kuò)力比大；（3）自瑣性能好；（4）行程不受限制；（5）夾緊動(dòng)作慢。7.2夾具的導(dǎo)向在鉆床上加工孔時(shí)，大都采用導(dǎo)向元件或?qū)蜓b置，用以引導(dǎo)刀具進(jìn)入正確的加工位置，并在加工過(guò)程中防止或減少由于切削力等因素引起的偏移，提高刀具的剛性，從而保證零件上孔的精度，在鉆床上加工的過(guò)程中，導(dǎo)向