中間軸齒輪的加工工藝及及車床夾具設(shè)計畢業(yè)設(shè)計

1、畢業(yè)設(shè)計說明書 第33頁 2012屆畢業(yè)設(shè)計（論文） 中間軸齒輪的加工工藝及及車床夾具設(shè)計 系 、 部： 機 械 工 程 學 院 學生姓名： 劉 偉 指導教師： 隆 文 革 職 稱： 副教授 專 業(yè)： 機 械 制 造 與 自 動 化 班 級： 機 制 0901 班 學 號： 09200230117號 2012年 5 月摘 要在機械設(shè)計中，采用各種機械加工方法將毛坯加工成零件，再將這些零件裝配成機器。其中使各種材料、半成品成為產(chǎn)品的方法和過程，則稱為工藝。本次畢業(yè)設(shè)計的課題是中間軸齒輪加工工藝，主要內(nèi)容如下：首先，進行零件的分析，主要是零件作用的分析和工藝分析。根據(jù)零件圖提出的加工要求，確定毛坯

2、的制造形式和尺寸的確定。第二步，進行基面的選擇，確定加工過程中的粗基準和精基準。根據(jù)選好的基準，制訂兩種以上的工藝路線，通過工藝方案的比較與分析，再選擇可以使零件的幾何形狀、尺寸精度及位置精度等技術(shù)要求得到合理的保證的一種工序。第三步，根據(jù)已經(jīng)選定的工序路線，確定每一步的切削用量及基本工時，并選擇合適的機床和刀具。對于粗加工，還要校核機床功率。提出設(shè)計問題，再選擇定位基準，然后開始切削力、夾緊力的計算和定位誤差的分析。然后把設(shè)計的過程整理為圖紙。通過以上的概述，整個設(shè)計基本完成。目 錄1.設(shè)計任務42.零件圖分析5 2.1、零件的功用5 2.2、零件功用分析53.確定毛坯6 3.1、確定毛坯制

3、造方法6 3.2、確定總余量6 3.3、繪制毛坯圖74.制定零件工藝規(guī)程8 4.1、選擇表面加工方法8 4.2、選擇定位基準12 4.3、擬定零件加工工藝路線12 4.4、選擇各工序所用機床、夾具、刀具、量具和輔具13 4.5、填寫工藝過程卡片16 4.6、機械加工工序設(shè)計17 4.7、機械加工工序設(shè)計（續(xù)）215.夾具設(shè)計30 5.1、功能分析與夾具總體結(jié)構(gòu)設(shè)計30 5.2、夾具設(shè)計計算30 5.3、夾具制造與操作說明326.小結(jié)33參考文獻34致謝351、 設(shè)計任務設(shè)計中間軸齒輪零件（圖1）機械加工工藝規(guī)程及某一重要工序的夾具。年產(chǎn)5000件圖s0-1 中間軸齒輪2.零件圖分析 2.1、零

4、件的功用本零件為拖拉機變速箱中倒速中間軸齒輪，其功用是傳遞動力和改變輸出軸運動方向。 2.2、零件工藝分析本零件為回轉(zhuǎn)體零件，其最主要加工面是62h7孔和齒面，且兩者有較高的同軸度要求，是加工工藝需要重點考慮的問題。其次兩輪轂端面由于裝配要求，對62h7孔有端面跳動要求。最后，兩齒圈端面在滾齒時要作為定位基準使用，故對62h7孔也有端面跳動要求。這些在安排加工工藝時也需給予注意。3 確定毛坯 3.1、確定毛坯制造方法本零件的主要功用是傳遞動力，其工作時需承受較大的沖擊載荷，要求有較高的強度和韌性，故毛坯應選擇鍛件，以使金屬纖維盡量不被切斷。又由于年產(chǎn)量為5000件，達到了批量生產(chǎn)的水平，且零件

5、形狀較簡單，尺寸也不大，故應采用模鍛。 3.2、確定總余量由表s-1確定直徑上總余量為6mm，高度（軸向）方向上總余量為5mm。 3.3、繪制毛坯圖（圖2）圖2 中間軸齒輪毛坯圖4、制定零件工藝規(guī)程 4.1、選擇表面加工方法1） 62h7孔 參考表s-7考慮： 生產(chǎn)批量較大，應采用高效加工方法； 零件熱處理會引起較大變形，為保證62h7孔的精度及齒面對62h7孔的同軸度，熱處理后需對該孔再進加工。故確定熱前采用擴孔拉孔的加工方法，熱后采用磨孔方法。 2） 齒面 根據(jù)精度8-7-7的要求，并考慮生產(chǎn)批量較大，故采用滾齒剃齒的加工方法（表s-3）。 3）大小端面 采用粗車半精車精車加工方法（參考表

6、s4）。 4） 環(huán)槽 采用車削方法。 4.2、選擇定位基準1）精基準選擇 齒輪的設(shè)計基準是62h7孔，根據(jù)基準重合原則，并同時考慮統(tǒng)一精基準原則，選62h7孔作為主要定位精基準?？紤]定位穩(wěn)定可靠，選一大端面作為第二定位精基準。在磨孔工序中，為保證齒面與孔的同軸度，選齒面作為定位基準。在加工 環(huán)槽工序中，為裝夾方便，選外圓表面作為定位基準。2） 粗基準選擇 重要考慮裝夾方便、可靠，選一大端面和外圓作為定位粗基準。 4.3、擬定零件加工工藝路線 方案1： 1）擴孔（立式鉆床，氣動三爪卡盤）；2）粗車外圓，粗車一端大、小端面，一端內(nèi)孔倒角（多刀半自動車床，氣動可脹心軸）；3）半精車外圓，粗車另一端大

7、、小端面，另一端內(nèi)孔倒角（多刀半自動車床，氣動可脹心軸）； 4）拉孔（臥式拉床，拉孔夾具）；5）精車外圓，精車一端大、小端面，一端外圓倒角（普通車床，氣動可脹心軸）；6）精車另一端大、小端面，另一端外圓倒角（普通車床，氣動可脹心軸）；7）車槽（普通車床，氣動三爪卡盤）；8）中間檢驗；9）滾齒（滾齒機，滾齒夾具）；10）一端齒圈倒角（倒角機，倒角夾具）；11）另一端齒圈倒角（倒角機，倒角夾具）；12）剃齒（剃齒機，剃齒心軸）；13）檢驗；14）熱處理；15）磨孔（內(nèi)圓磨床，節(jié)圓卡盤）；16）最終檢驗。 方案2： 1）粗車一端大、小端面，粗車、半精車內(nèi)孔，一端內(nèi)孔倒角（普通車床，三爪卡盤）；2）粗

8、車、半精車外圓，粗車另一端大、小端面，另一端外圓、內(nèi)孔倒角（普通車床，三爪卡盤）；3）精車內(nèi)孔，車槽，精車另一端大、小端面，另一端外圓倒角（普通車床，三爪卡盤）；4）精車外圓，精車一端大、小端面（普通車床，可脹心軸）； 5）中間檢驗；6）滾齒（滾齒機，滾齒夾具）；7）一端齒圈倒角（倒角機，倒角夾具）；8）另一端齒圈倒角（倒角機，倒角夾具）；9）剃齒（剃齒機，剃齒心軸）；10）檢驗；11）熱處理；12）磨孔（內(nèi)圓磨床，節(jié)圓卡盤）；13）最終檢驗。方案比較：方案2工序相對集中，便于管理，且由于采用普通機床，較少使用專用夾具，易于實現(xiàn)。方案1則采用工序分散原則，各工序工作相對簡單?？紤]到該零件生產(chǎn)批

9、量較大，工序分散可簡化調(diào)整工作，易于保證加工質(zhì)量，且采用氣動夾具，可提高加工效率，故采用方案1較好。4.4 選擇各工序所用機床、夾具、刀具、量具和輔具（表s5，表s6）4.5 填寫工藝過程卡片工藝過程卡片4.6、機械加工工序設(shè)計工序021）刀具安裝 由于采用多刀半自動車床，可在縱向刀架上安裝一把左偏刀（用于車削外圓）和一把45彎頭刀（用于車倒角）；可在橫刀架上安裝兩把45彎頭刀（用于車削大、小端面）。加工時兩刀架同時運動，以減少加工時間（圖s0-3）。圖s0-3 工序02排刀圖2） 走刀長度與走刀次數(shù) 以外圓車削為例，若采用75偏刀，則由表151可確定走刀長度為251228mm；一次走刀可以完

10、成切削（考慮到模角及飛邊的影響，最大切深為34mm）。3） 切削用量選擇 首先確定背吃刀量：考慮到毛坯為模鍛件，尺寸一致性較好，且留出半精車和精車余量后（直徑留3 mm），加工余量不是很大，一次切削可以完成。?。篴p =（140133）/2 - 12.5tan（7） 3mm；考慮毛坯誤差，?。篴p = 4 mm； 確定進給量：參考表s-7，有：f 0.6 mm/ r； 最后確定切削速度：參考表s-8，有：v = 1.5m/s，n = 212r/min。4）工時計算 計算基本時間：tm = 28 /（2120.6）= 0.22min（參考式s3）； 考慮多刀半自動車床加工特點（多刀加工，基本時間

11、較短，每次更換刀具后均需進行調(diào)整，即調(diào)整時間所占比重較大等），不能簡單用基本時間乘系數(shù)的方法確定工時?？筛鶕?jù)實際情況加以確定：ts = 2.5min。該工序的工序卡片見表。機械制造與自動化 機械加工工藝卡片工序名稱粗 車工序號02零件名稱中間軸齒輪零件圖號45-1082零件重量同時加工零件數(shù)1 材料 毛坯牌號硬度型式重量 20crhrc58-64模鍛件設(shè)備夾具輔助工具名稱型號氣動可脹心軸縱向刀架橫向刀架多刀半自動車床c7620工序號 工 步 內(nèi) 容刀 具量具 走 刀 長 度 m m走刀次數(shù)背吃刀量 mm進給量mm/r主軸轉(zhuǎn)數(shù)r/mm切削速度m/s工時min12粗車外圓,保證尺寸140倒角3粗車

12、大、小，保證23.50.3和尺寸100.2左偏刀彎頭刀彎頭刀游標卡尺0-200游標卡尺0-200302511320.60.62122121.51.5設(shè)計者吳苗苗指導老師隆文革共 4 頁第1 頁4.7、機械加工工序設(shè)計（續(xù)） 工序061）刀具安裝 由于在普通車床上加工，盡量減少刀具更換次數(shù)，可采用一把45彎頭刀（用于車削大、小端面）和一把75左偏刀（用于倒角），見圖s0-4。圖s0-4 工序06刀具安裝示意圖 2）走刀長度與走刀次數(shù) 考慮大端面，采用45彎頭刀，由表s9可確定走刀長度為27.51130mm；因為是精車，加工余量只有0.5 mm，一次走刀可以完成切削。小端面和倒角也一次走刀完成。3

13、）切削用量選擇 首先確定背吃刀量：精車余量0.5mm，一次切削可以完成。?。篴p = 0.5mm； 確定進給量：參考表s-10，有：f 0.2 mm/ r； 最后確定切削速度：參考表s-8，有：v = 1.8m/s，n = 264r/min。4）工時計算 計算基本時間：tm =（30 +8 + 3）/（2640.2） 0.8 min（參考式s3）； 考慮到該工序基本時間較短，在采用基本時間乘系數(shù)的方法確定工時，系數(shù)應取較大值（或輔助時間單獨計算）?？傻玫剑簍s = 2tm = 1.6 min。 湖南工學院 機械制造與自動化 機械加工工藝卡片工序名稱 精 車工序號 05零件名稱中間軸齒輪零件圖號

14、45-1082零件重量同時加工零件數(shù)1 材料 毛坯牌號硬度型式重量 20crhrc58-64模鍛件設(shè)備夾具輔助工具名稱型號氣動可脹心軸工序091） 工件安裝 由于滾齒加工時切入和切出行程較大，為減少切入、切出行程時間，采用2件一起加工的方法（見圖）。圖 工序09工件安裝示意圖2） 走刀長度與走刀次數(shù) 滾刀直徑為120mm，則由圖s0-5可確定走刀長度為：走刀次數(shù)：13）切削用量選擇 確定進給量：參考表s-11，有：f 1.2 mm/工件每轉(zhuǎn)； 確定切削速度：參考表s-12，有：v = 0.6m/s，計算求出n = 96r/min； 確定工件轉(zhuǎn)速：滾刀頭數(shù)為1，工件齒數(shù)為25，工件轉(zhuǎn)速為：nw

15、= 96/254 r/min。4）工時計算 計算基本時間：tm =140 / （41.2）2 14 min（參考式s3）； 考慮到該工序基本時間較長，在采用基本時間乘系數(shù)的方法確定工時，系數(shù)應取較小值（或輔助時間單獨計算）?？傻玫剑簍s = 1.4tm 20 min。該工序的工序卡片見表。 湖南工學院 機械制造與自動化 機械加工工藝卡片工序名稱 滾 齒工序號 09零件名稱中間軸齒輪零件圖號45-1082零件重量同時加工零件數(shù)2 材料 毛坯牌號硬度型式重量20crhrc58-64模鍛件設(shè)備夾具輔助工具名稱型號滾齒夾具 滾齒機y3150工序號 工 步 內(nèi) 容刀 具量具 走 刀 長 度 m m走刀次

16、數(shù)背吃刀量 mm進給量mm/r主軸轉(zhuǎn)數(shù)r/mm切削速度m/s工時min1滾齒，保證公法線平均長度；公法線長度變動量不大于0.036，在齒輪綜合檢查儀上測量，齒圈跳動量不大于0.06剃齒滾刀游標卡尺25-50百分表0-10檢驗心軸標準齒輪綜合檢查儀136112.59620設(shè)計者劉偉指導老師隆文革共 4 頁第 3頁工序131） 走刀長度與走刀次數(shù) 走刀長度?。簂=l=40mm；走刀次數(shù)：0.2/0.0120（雙行程）。2）切削用量選擇（參考表s-13） 確定砂輪速度：取砂輪直徑d 50 mm，砂輪轉(zhuǎn)速n = 10000r/min，可求出砂輪線速度：v = 26m/s； 確定工件速度：取vw = 0

17、.12 m/s；可計算出工件轉(zhuǎn)數(shù)nw = 36 r/min； 確定縱向進給量：取fl = 3m/min； 確定橫向進給量：取fr= 0.01mm/雙行程； 確定光磨次數(shù)：4次/雙行程。3）工時計算 計算基本時間：tm =（402/（31000）（204）k k是加工精度系數(shù)，取k2，得到：tm = 1.28 min； 考慮到該工序基本時間較短，在采用基本時間乘系數(shù)的方法確定工時，系數(shù)應取較大值（或輔助時間單獨計算）?？傻玫剑簍s = 2.4tm = 3 min。該工序的工序卡片見表。 湖南工學院 機械制造與自動化 機械加工工藝卡片工序名稱磨孔工序號 15零件名稱中間軸齒輪零件圖號45-1082

18、零件重量同時加工零件數(shù)1 材料 毛坯牌號硬度型式重量 20crhrc58-64模鍛件設(shè)備夾具輔助工具名稱型號節(jié)圓卡盤內(nèi)圓磨床m2120工序號 工 步 內(nèi) 容刀 具量具走 刀 長 度 m m走刀次數(shù)背吃刀量 mm進給量mm/r主軸轉(zhuǎn)數(shù)r/mm切削速度m/s工時min1磨孔，保證孔徑及對齒圈的同軸（在齒輪綜合檢查儀上測量，齒圈跳動量不大于0.06）砂輪塞規(guī)62h百分表0-10檢驗心軸標準齒輪綜合檢查儀40240.01310000263設(shè)計者劉偉指導老師隆文革共 4 頁第 4頁5.夾具設(shè)計 5.1、功能分析與夾具總體結(jié)構(gòu)設(shè)計本工序要求以61.6h8孔（4點）和已加工好的大端面（1點）定位，精車另一大

19、、小端面及外圓倒角（515），并要求保證尺寸200.2和100.2以及大、小端面對61.6h8孔的跳動不大于0.05mm。其中端面跳動是加工的重點和難點，也是夾具設(shè)計需要著重考慮的問題。夾具方案設(shè)計工件以孔為主要定位基準，多采用心軸。而要實現(xiàn)孔4點定位和端面1點定位，應采用徑向夾緊?？捎幸韵聨追N不同的方案：1） 采用脹塊式自動定心心軸；2） 采用過盈配合心軸；3） 采用小錐度心軸；4） 采用彈簧套可脹式心軸；5） 采用液塑心軸。根據(jù)經(jīng)驗，方案1定位精度不高，難以滿足工序要求。方案2和3雖可滿足工序要求，但工件裝夾不方便，影響加工效率。方案4可行，即可滿足工序要求，裝夾又很方便。方案5可滿足工序

20、要求，但夾具制造較困難。故決定采用方案4。夾具總體結(jié)構(gòu)設(shè)計1） 根據(jù)車間條件（有壓縮空氣管路），為減小裝夾時間和減輕裝夾勞動強度，宜采用氣動夾緊。2） 夾具體與機床主軸采用過渡法蘭連接，以便于夾具制造與夾具安裝。3） 為便于制造，彈簧套采用分離形式。 5.2、夾具設(shè)計計算切削力計算（參考切削用量手冊）主切削力：進給抗力（軸向切削力）：最大扭矩：夾緊力計算（參考夾具設(shè)計手冊）式中1 - 彈簧套與夾具體錐面間的摩擦角，取：tan10.15；2 - 彈簧套與工件間的摩擦角，?。簍an20.2；- 彈簧套半錐角，6；d - 工件孔徑；fd - 彈性變形力，按下式計算：式中c - 彈性變形系數(shù)，當彈簧套

21、瓣數(shù)為3、4、6時，其值分別為300、100、20；d - 彈簧套外徑；l - 彈簧套變形部分長度；t - 彈簧套彎曲部分平均厚度；- 彈簧套（未脹開時）與工件孔之間的間隙。將有關(guān)參數(shù)代入，得到：將fd 及其他參數(shù)代入，得到：選擇氣缸形式，確定氣缸規(guī)格（參考夾具設(shè)計手冊）選擇單活塞回轉(zhuǎn)式氣缸，缸徑100mm即可。5.3、夾具制造與操作說明夾具制造的關(guān)鍵是夾具體與彈簧套。夾具體要求與彈簧套配合的錐面與安裝面有嚴格的位置關(guān)系，彈簧套則要求與夾具體配合的錐面與其外圓表面嚴格同軸。此外，彈簧套錐面與夾具體錐面應配做，保證接觸面大而均勻。夾具使用時必須先安裝工件，再進行夾緊，嚴格禁止在不安裝工件的情況下操作氣缸，以防止彈簧套的損壞。夾具裝配圖見圖。6 小結(jié)通過這為期半個學期的畢業(yè)設(shè)計，我收獲良多。首先，我所設(shè)計的零件很復雜而且形狀也不規(guī)則，這使本就很大的工作量變得更大了，以致于我每天都要看書，查閱大量的資料，毫不懈怠，希望能按時完成畢業(yè)設(shè)計的任務。不過，任何事物都具有兩面性，雖然我們工作很累很辛苦，但是我們從中學到了很多東西，查漏補缺，也彌補了過去所學知識的缺陷和不足，更加完善了自己，提高了自己。由于畢業(yè)設(shè)計的涉及面廣，牽扯到的知識很多，在設(shè)計的過程中必然要翻閱很多的資料和工具書，這就需要我們到圖書館去借閱資料，再一