機械制造技術(shù)課程設(shè)計-齒輪零件機械加工工藝規(guī)程及滾齒夾具設(shè)計

PAGE設(shè)計說明書題目：齒輪零件的工藝規(guī)程及滾齒的夾具設(shè)計全套圖紙加V信153893706或扣3346389411學(xué)生：學(xué)號：專業(yè)：班級：指導(dǎo)老師：摘要本次設(shè)計內(nèi)容涉及了機械制造工藝及機床夾具設(shè)計、金屬切削機床、公差配合與測量等多方面的知識。齒輪的加工工藝規(guī)程及其滾齒的夾具設(shè)計是包括零件加工的工藝設(shè)計、工序設(shè)計以及專用夾具的設(shè)計三部分。在工藝設(shè)計中要首先對零件進行分析，了解零件的工藝再設(shè)計出毛坯的結(jié)構(gòu)，并選擇好零件的加工基準(zhǔn)，設(shè)計出零件的工藝路線；接著對零件各個工步的工序進行尺寸計算，關(guān)鍵是決定出各個工序的工藝裝備及切削用量；然后進行專用夾具的設(shè)計，選擇設(shè)計出夾具的各個組成部件，如定位元件、夾緊元件、引導(dǎo)元件、夾具體與機床的連接部件以及其它部件；計算出夾具定位時產(chǎn)生的定位誤差，分析夾具結(jié)構(gòu)的合理性與不足之處，并在以后設(shè)計中注意改進。關(guān)鍵詞：工藝、工序、切削用量、夾緊、定位、誤差。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目錄序言…………………1一.零件分析……………………21.1零件作用………………21.2零件的工藝分析…………2二.工藝規(guī)程設(shè)計…………………32.1確定毛坯的制造形式……32.2基面的選擇………………32.3制定工藝路線……………42.4機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定…………62.5確定切削用量及基本工時………………7三夾具設(shè)計………93.1問題的提出………………93.2定位基準(zhǔn)的選擇…………103.3切削力及夾緊力計算……113.4定位誤差分析……………123.5夾緊誤差的計算…………133.6夾具設(shè)計及操作簡要說明………………14總結(jié)………………16致謝………………17參考文獻…………18第18頁共23頁序言機械制造業(yè)是制造具有一定形狀位置和尺寸的零件和產(chǎn)品，并把它們裝備成機械裝備的行業(yè)。機械制造業(yè)的產(chǎn)品既可以直接供人們使用，也可以為其它行業(yè)的生產(chǎn)提供裝備，社會上有著各種各樣的機械或機械制造業(yè)的產(chǎn)品。我們的生活離不開制造業(yè)，因此制造業(yè)是國民經(jīng)濟發(fā)展的重要行業(yè)，是一個國家或地區(qū)發(fā)展的重要基礎(chǔ)及有力支柱。從某中意義上講，機械制造水平的高低是衡量一個國家國民經(jīng)濟綜合實力和科學(xué)技術(shù)水平的重要指標(biāo)。齒輪的加工工藝規(guī)程及滾齒夾具設(shè)計是在學(xué)完了機械制圖、機械制造技術(shù)基礎(chǔ)、機械設(shè)計、機械工程材料等進行課程設(shè)計之后的下一個教學(xué)環(huán)節(jié)。正確地解決一個零件在加工中的定位，夾緊以及工藝路線安排，工藝尺寸確定等問題，并設(shè)計出專用夾具，保證零件的加工質(zhì)量。本次設(shè)計也要培養(yǎng)自己的自學(xué)與創(chuàng)新能力。因此本次設(shè)計綜合性和實踐性強、涉及知識面廣。所以在設(shè)計中既要注意基本概念、基本理論，又要注意生產(chǎn)實踐的需要，只有將各種理論與生產(chǎn)實踐相結(jié)合，才能很好的完成本次設(shè)計。本次設(shè)計水平有限，其中難免有缺點錯誤，敬請老師們批評指正。一零件的分析零件的作用齒輪的作用，齒輪用于變速箱中，主要起傳遞動力和扭矩的作用1.2零件的工藝分析齒輪有2組加工面他們有位置度要求。這2組加工面的分別為一外圓為基準(zhǔn)的加工面，這組加工面包括，外圓自身和端面，和內(nèi)圓2：一個事以內(nèi)圓為基準(zhǔn)的加工面，這個主要是齒輪的加工。二.工藝規(guī)程設(shè)計確定毛坯的制造形式零件的材料為40Cr據(jù)生產(chǎn)綱領(lǐng)以及零件在工作過程中所受的載荷情況，選用模鍛?；娴倪x擇基面的選擇是工藝規(guī)程設(shè)計中的重要工作之一。基面選擇的正確合理，可以使加工質(zhì)量得到保證，生產(chǎn)率得到提高。否則，加工工藝過程中會問題百出。粗基準(zhǔn)選擇應(yīng)當(dāng)滿足以下要求：（1）粗基準(zhǔn)的選擇應(yīng)以加工表面為粗基準(zhǔn)。目的是為了保證加工面與不加工面的相互位置關(guān)系精度。如果工件上表面上有好幾個不需加工的表面，則應(yīng)選擇其中與加工表面的相互位置精度要求較高的表面作為粗基準(zhǔn)。以求壁厚均勻、外形對稱、少裝夾等。（2）選擇加工余量要求均勻的重要表面作為粗基準(zhǔn)。例如：機床床身導(dǎo)軌面是其余量要求均勻的重要表面。因而在加工時選擇導(dǎo)軌面作為粗基準(zhǔn)，加工床身的底面，再以底面作為精基準(zhǔn)加工導(dǎo)軌面。這樣就能保證均勻地去掉較少的余量，使表層保留而細致的組織，以增加耐磨性。（3）應(yīng)選擇加工余量最小的表面作為粗基準(zhǔn)。這樣可以保證該面有足夠的加工余量。（4）應(yīng)盡可能選擇平整、光潔、面積足夠大的表面作為粗基準(zhǔn)，以保證定位準(zhǔn)確夾緊可靠。有澆口、冒口、飛邊、毛刺的表面不宜選作粗基準(zhǔn)，必要時需經(jīng)初加工。（5）粗基準(zhǔn)應(yīng)避免重復(fù)使用，因為粗基準(zhǔn)的表面大多數(shù)是粗糙不規(guī)則的。多次使用難以保證表面間的位置精度。粗基準(zhǔn)的選擇：對中間軸齒輪這樣的回轉(zhuǎn)體零件來說，選擇好粗基準(zhǔn)是至關(guān)重要。對回轉(zhuǎn)體零件我們通常以外圓作為粗基準(zhǔn)。精基準(zhǔn)的選擇應(yīng)滿足以下原則：（1）“基準(zhǔn)重合”原則應(yīng)盡量選擇加工表面的設(shè)計基準(zhǔn)為定位基準(zhǔn)，避免基準(zhǔn)不重合引起的誤差。（2）“基準(zhǔn)統(tǒng)一”原則盡可能在多數(shù)工序中采用同一組精基準(zhǔn)定位，以保證各表面的位置精度，避免因基準(zhǔn)變換產(chǎn)生的誤差，簡化夾具設(shè)計與制造。（3）“自為基準(zhǔn)”原則某些精加工和光整加工工序要求加工余量小而均勻，應(yīng)選擇該加工表面本身為精基準(zhǔn)，該表面與其他表面之間的位置精度由先行工序保證。（4）“互為基準(zhǔn)”原則當(dāng)兩個表面相互位置精度及自身尺寸、形狀精度都要求較高時，可采用“互為基準(zhǔn)”方法，反復(fù)加工。（5）所選的精基準(zhǔn)應(yīng)能保證定位準(zhǔn)確、夾緊可靠、夾具簡單、操作方便。精基準(zhǔn)的選擇：精基準(zhǔn)的選擇要考慮基準(zhǔn)重合的原則，設(shè)計基準(zhǔn)要和工藝基準(zhǔn)重合。因此我們采用內(nèi)孔做為定位基準(zhǔn)。工藝路線制訂工藝路線的出發(fā)點，應(yīng)當(dāng)是使零件的幾何形狀、尺寸精度及位置精度等技術(shù)要求能得到合理的保證。通過仔細考慮零件的技術(shù)要求后，制定以下兩種工藝方案：方案一工序Ⅰ：模鍛工序Ⅱ：退火處理工序Ⅲ：粗車左右端面工序Ⅳ：半精車左右端面工序Ⅴ：粗車Φ26孔工序Ⅵ：粗車Φ62.27外圓工序Ⅶ：精車Φ26內(nèi)孔工序Ⅷ：精車Φ62.27外圓工序Ⅸ：滾齒工序XI：滲碳淬火工序XII：磨Φ26內(nèi)孔工序XIII：去毛刺工序XIV：檢驗入庫方案二工序Ⅰ：模鍛工序Ⅱ：退火處理工序Ⅲ：粗車左右端面工序Ⅳ：半精車左右端面工序Ⅴ：粗車Φ26孔工序Ⅵ：粗車Φ62.27外圓工序Ⅶ：精車Φ26內(nèi)孔工序Ⅷ：精車Φ62.27外圓工序Ⅸ：滾齒工序XI：滲碳淬火工序XII：去毛刺工序XIII：檢驗入庫工藝方案一和方案二的區(qū)別在于方案一在加工完齒輪后滲碳淬火，然后磨Φ26內(nèi)孔，這樣可以消除我們滲碳后的應(yīng)力，從而保證加工質(zhì)量，因此我們選用方案一具體的工藝路線如下方案一工序Ⅰ：模鍛工序Ⅱ：退火處理工序Ⅲ：粗車左右端面工序Ⅳ：半精車左右端面工序Ⅴ：粗車Φ26孔工序Ⅵ：粗車Φ62.27外圓工序Ⅶ：精車Φ26內(nèi)孔工序Ⅷ：精車Φ62.27外圓工序Ⅸ：滾齒工序XI：滲碳淬火工序XII：磨Φ26內(nèi)孔工序XIII：去毛刺工序XIV：檢驗入庫2.4機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定齒輪零件材料為40Cr，類型為大批量生產(chǎn)，采用模鍛。齒輪的外圓和端面因雙聯(lián)齒輪的外圓和端面的精度要求都不是很高，其加工余量為2mm。2：端面采用銑一次走刀完表面加工，表面粗糙度為3.2，根據(jù)參考文獻，其余量為Z=2.5mm2.5確定切削用量及基本工時滾齒的切削用量及基本工時的計算Y58滾齒機1)已知毛坯長度方向的加工余量為2.57mm,考慮的模鑄拔模斜度，=4mm2)進給量f根據(jù)《實用機械加工工藝手冊》中表2.4-3,當(dāng)?shù)稐U尺寸為16×25mm>3~5mm,以及工件直徑為112.5/r按滾齒機說明書（見切削手冊）取f=0.9mm/r3)計算切削速度，按《切削手冊》表1.27,切削速度的計算公式為(壽命T=60min)(m/min)其中：=342,=0.15,=0.35,m=0.2。修正系數(shù)見《切削手冊》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)確定機的主軸轉(zhuǎn)速ns==504r/min按機床說明書(見《工藝手冊》表4.2-8),與504r/min相近的機床轉(zhuǎn)速為480r/min及600r/min?，F(xiàn)選取=480r/min。5)切削工時，按《工藝手冊》表6.2-1L==40mm,=2mm,=0,=0tm===0.098(min)三、夾具設(shè)計為了提高勞動生產(chǎn)率，保證加工質(zhì)量，降低勞動強度，需要設(shè)計專用夾具。由指導(dǎo)老師的分配，決定設(shè)計第IX道工序滾齒輪夾具設(shè)計3.1問題的提出本夾具主要用來滾M=6的齒輪，同時對孔的同軸度及加工精度有一定的要求。且在滾齒時還要保證其對中心線精度要求，為了使其誤差減小，在工序工序二、工序三中的加工也得有精度要求。因此，在本道工序加工時，主要應(yīng)考慮如何提高生產(chǎn)率、降低勞動強度、提高加工質(zhì)量。3.2定位基準(zhǔn)的選擇我們采用Φ26內(nèi)孔作為定位基準(zhǔn)，因為我們滾齒的時間，工作臺和滾刀是同時旋轉(zhuǎn)的，且我們所加工齒輪，可以從任何地方入刀，齒輪加工在定位正確的情況下，全靠工作臺和滾刀的運動決定，因此我們只要工件放好定好位置，然后壓緊既可以，因此我們采用Φ26內(nèi)孔和端面定位，采用U型壓板壓緊即可滿足要求，使用Φ26內(nèi)圓定位我們用的是一個心軸。心軸和工件過度配合來定位工件。3.3削力和夾緊力計算切削力和夾緊力計算(1)刀具：采用m=6z=80的滾刀機床：滾齒機由[3]所列公式得查表9.4—8得其中：修正系數(shù)z=24代入上式，可得F=886N因在計算切削力時，須把安全系數(shù)考慮在內(nèi)。安全系數(shù)K=其中：為基本安全系數(shù)1.5為加工性質(zhì)系數(shù)1.1為刀具鈍化系數(shù)1.1為斷續(xù)切削系數(shù)1.1所以(2)夾緊力的計算選用夾緊螺釘夾緊機由其中f為夾緊面上的摩擦系數(shù)，取 F=+GG為工件自重夾緊螺釘：公稱直徑d=16mm，材料45鋼性能級數(shù)為6.8級螺釘疲勞極限：極限應(yīng)力幅：許用應(yīng)力幅：螺釘?shù)膹姸刃：耍郝葆數(shù)脑S用切應(yīng)力為[s]=3.5~4取[s]=4得滿足要求經(jīng)校核：滿足強度要求，夾具安全可靠，使用快速螺旋定位機構(gòu)快速人工夾緊，調(diào)節(jié)夾緊力調(diào)節(jié)裝置，即可指定可靠的夾緊力3.4定位誤差分析由于用Φ26內(nèi)孔和端面定位，齒輪設(shè)計基準(zhǔn)與定位基準(zhǔn)重合，故軸向尺寸無基準(zhǔn)不重合度誤差。徑向尺寸無極限偏差、形狀和位置公差，故徑向尺寸無基準(zhǔn)不重合度誤差。本工序選用的工件以圓孔在定位銷上定位，定位銷為水平放置，由于定位副間存在徑向間隙，因此必將引起徑向基準(zhǔn)位移誤差。在重力作用下定位副只存在單邊間隙，即工件始終以孔壁與心軸上母線接觸，故此時的徑向基準(zhǔn)位移誤差僅存在Z軸方向，且向下，見下圖。式中——定位副間的最小配合間隙（mm）；——工件圓孔直徑公差（mm）；——定位銷外圓直徑公差（mm）。3.5夾緊誤差分析和計算因為本道工序的夾具靠內(nèi)孔定位，我們只要保證定位內(nèi)孔的軸的尺寸精度，我們的加工精度就可以保證，因為我們靠內(nèi)孔定位，開口壓板直接壓緊，壓緊力是垂直的，不存在壓緊誤差。因此壓緊誤差不予考慮。3.6具設(shè)計及操作說明如前所述,在設(shè)計夾具時,應(yīng)該注意提高勞動率.為此,在螺母夾緊時采用U型壓板,以便裝卸,夾具體底面上的止口定位可以精確保證齒頂圓和分度圓相對于中心線的跳動，從而保證了精度。便于滾齒加工，本夾具總體的感覺是操作比較簡單，結(jié)構(gòu)比較緊湊，效率大大提高。裝配圖如下圖：夾具體如下圖：總結(jié)這次設(shè)計即將結(jié)束了，時間雖然短暫但是它對我們來說受益菲淺的，通過這次的設(shè)計使我們不再是只知道書本上的空理論，不再是紙上談兵，而是將理論和實踐相結(jié)合進行實實在在的設(shè)計，使我們不但鞏固了理論知識而且掌握了設(shè)計的步驟和要領(lǐng)，使我們更好的利用圖書館的資料，更好的更熟練的利用我們手中的各種設(shè)計手冊和AUTOCAD等制圖軟件，為我們踏入設(shè)計打下了好的基礎(chǔ)。這次設(shè)計使我們認識到