齒輪零件的機(jī)械加工工藝過(guò)程及進(jìn)行滾齒加工用的夾具設(shè)計(jì)

1、重慶大學(xué)網(wǎng)絡(luò)教育學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）題目 齒輪零件的機(jī)械加工工藝過(guò)程 及進(jìn)行滾齒加工用的夾具設(shè)計(jì) 學(xué)生所在校外學(xué)習(xí)中心 重慶學(xué)習(xí)中心 批次 層次 專(zhuān)業(yè)092機(jī)械設(shè)計(jì)制造及自動(dòng)化學(xué) 號(hào) W09204748 學(xué) 生 屈文平 指 導(dǎo) 教 師 鞠平華 起 止 日 期 20104 2011年10月齒輪零件的機(jī)械加工工藝過(guò)程及進(jìn)行滾齒加工用的夾具設(shè)計(jì)摘要齒輪作為機(jī)械設(shè)備中的傳動(dòng)、控速、換向、變向的必要構(gòu)件和設(shè)備，其設(shè)計(jì)和加工制作工藝決定著整個(gè)機(jī)械行業(yè)的發(fā)展進(jìn)度。機(jī)床夾具是在金屬切削過(guò)程中，用以準(zhǔn)確的確定工件位置，并將其牢固的夾緊，以接受加工的工藝裝備。為了保證工件的加工質(zhì)量，提高加工效率，減輕工人的勞動(dòng)

2、強(qiáng)度，充分發(fā)揮和擴(kuò)大機(jī)床的工藝性能。因此，本次我們針對(duì)齒輪零件的機(jī)械加工工藝和流程提出了該設(shè)計(jì)理念。本文針對(duì)齒輪在切機(jī)床上的加工工藝要求和具體流程，從定基、裝夾、加工到設(shè)備的選用，均有深入研究。其次，針對(duì)滾齒加工時(shí)使用的夾具和滾齒液壓波形脹緊夾具設(shè)計(jì)采用的夾緊原理，通過(guò)不斷實(shí)踐深入分析，并對(duì)生產(chǎn)模型進(jìn)行模擬。并配合CAD、Pro/Engineer等輔助設(shè)計(jì)軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程。完成了齒輪機(jī)械加工工藝的全部過(guò)程分析和與其配套的機(jī)床夾具研究，包括定基、加工、設(shè)備的選用分析和原理分析等，本文設(shè)計(jì)的齒輪生產(chǎn)方式，基本可以滿(mǎn)足工程需要，本文使用的設(shè)計(jì)方法，也可為同類(lèi)夾具的設(shè)計(jì)提供參考。關(guān)鍵詞：齒輪；加

3、工工藝；夾緊原理；夾具設(shè)計(jì)目錄1 緒論41.1本課題研究的背景和意義41.2國(guó)內(nèi)外相關(guān)研究情況51.3本課題研究的相關(guān)情況61.4本課題的研究方法62 齒輪零件的機(jī)械加工工藝72.1定位基準(zhǔn)的選擇72.1.1粗基準(zhǔn)的選擇原則72.1.2精基準(zhǔn)的選額原則82.1.3輔助基準(zhǔn)的應(yīng)用102.2裝夾方法102.2.1壓板、螺絲、V 型架、墊塊組合102.2.2 采用502膠水粘合112.2.3 磁性吸盤(pán)吸附122.3加工工藝問(wèn)題162.3.1基準(zhǔn)修正162.3.2齒輪加工方案162.3.3熱處理的安排182.3.4制定工藝路線(xiàn)192.3.5選擇加工設(shè)備及刀具202.3.6加工工序設(shè)計(jì)253 滾齒加工用

4、的夾具設(shè)計(jì)273.1夾緊原理簡(jiǎn)介273.2夾具設(shè)計(jì)284 滾齒液壓波形脹緊夾具設(shè)計(jì)314.1夾緊原理簡(jiǎn)介314.2夾具設(shè)計(jì)321 緒論1.1本課題研究的背景和意義機(jī)械工程是以有關(guān)的自然科學(xué)和技術(shù)科學(xué)為理論基礎(chǔ)，結(jié)合在生產(chǎn)實(shí)踐中積累的技術(shù)經(jīng)驗(yàn)，研究和解決在開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)、制造、安裝、運(yùn)用和修理各種機(jī)械中的理論和實(shí)際問(wèn)題的一門(mén)應(yīng)用學(xué)科。而齒輪零件則是現(xiàn)代機(jī)械設(shè)備中必不可少的組成原件，齒輪零件將轉(zhuǎn)動(dòng)方式和運(yùn)動(dòng)軌跡等傳遞給下一個(gè)軸，以此實(shí)現(xiàn)機(jī)械的自動(dòng)化運(yùn)作和加工使用。自亨利·福特將流水線(xiàn)生產(chǎn)作業(yè)運(yùn)用于汽車(chē)生產(chǎn)中，大大提高了生產(chǎn)效率，降低了生產(chǎn)成本，實(shí)現(xiàn)了資源的最大化利用之后，流水生產(chǎn)作業(yè)作為世界工

5、業(yè)發(fā)展的催化劑在機(jī)械產(chǎn)品制作、土木工程建設(shè)等各個(gè)領(lǐng)域得到廣泛和長(zhǎng)足的發(fā)展。實(shí)現(xiàn)流水生產(chǎn)作業(yè)的必然前提是有通用的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)（ISO），零部件的生產(chǎn)采用流水生產(chǎn)的方式，對(duì)零部件生產(chǎn)實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化、通用化、和系列化，以此提高設(shè)計(jì)質(zhì)量，縮短設(shè)計(jì)周期。如何快速實(shí)現(xiàn)夾具設(shè)計(jì)以滿(mǎn)足流水生產(chǎn)的快速生產(chǎn)節(jié)奏已成為企業(yè)的迫切要求。將計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)技術(shù)應(yīng)用到夾具設(shè)計(jì)的過(guò)程是解決這一問(wèn)題的必然選擇。隨著計(jì)算機(jī)行業(yè)的迅速發(fā)展和廣泛有用，計(jì)算機(jī)輔助夾具設(shè)計(jì)在理論和應(yīng)用上都得到了迅速發(fā)展,大大提高了夾具的設(shè)計(jì)效率，縮短了生產(chǎn)準(zhǔn)備周期。在產(chǎn)品設(shè)計(jì)中,應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)件的數(shù)量是代表一個(gè)國(guó)家和企業(yè)設(shè)計(jì)制造水平的重要標(biāo)志。在機(jī)床夾具設(shè)計(jì)中，有大

6、約一半的零件是標(biāo)準(zhǔn)件和非標(biāo)常用件，這類(lèi)零件大多具有相同或相似的外形，從根本上說(shuō)，其結(jié)構(gòu)組成和設(shè)計(jì)原理都相差無(wú)幾或者毫無(wú)差異。但是這類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)件和非標(biāo)常用件是根據(jù)不同規(guī)格的產(chǎn)品需要，而本身具有不同的尺寸大小。如果沒(méi)有三維標(biāo)準(zhǔn)件庫(kù), 將不得不在夾具設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)過(guò)程中對(duì)標(biāo)準(zhǔn)件進(jìn)行重復(fù)建模, 不但耗費(fèi)設(shè)計(jì)人員的時(shí)間和精力, 延長(zhǎng)設(shè)計(jì)周期, 而且增加了產(chǎn)品的生產(chǎn)制造成本。因此，建立通用的符合國(guó)家和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的零部件庫(kù)和典型組合庫(kù)是提高設(shè)計(jì)效率的保證，也是當(dāng)前制造業(yè)信息化的前提之一。1.2國(guó)內(nèi)外相關(guān)研究情況在產(chǎn)品設(shè)計(jì)中，大量應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)件的數(shù)量和規(guī)模是一個(gè)國(guó)家和企業(yè)設(shè)計(jì)制造水平的重要標(biāo)志。在機(jī)床夾具設(shè)計(jì)中，有大約30

7、%70%的零件是標(biāo)準(zhǔn)件或非標(biāo)常用件，這些零件都具有相同或相似的外形特征，從根本上說(shuō)，其結(jié)構(gòu)組成和設(shè)計(jì)原理都相差無(wú)幾或者毫無(wú)差異。但是這類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)件和非標(biāo)常用件是根據(jù)不同規(guī)格的產(chǎn)品需要，而本身具有不同的尺寸大小。建立通用的符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的邊準(zhǔn)件庫(kù)和典型組合庫(kù)是提高設(shè)計(jì)效率和保證，也是當(dāng)前制造業(yè)信息化的基礎(chǔ)研究工作之一。根據(jù)產(chǎn)品不同的尺寸需要，制作出相應(yīng)規(guī)格的標(biāo)準(zhǔn)件，是企業(yè)生產(chǎn)和產(chǎn)品開(kāi)發(fā)過(guò)程中的必要步驟。如果需要大部分工程技術(shù)人員在三維軟件下進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)件庫(kù)的二次開(kāi)發(fā)，就要求技術(shù)人員必須有編程的能力，顯然是不現(xiàn)實(shí)的。再者建立的標(biāo)準(zhǔn)件庫(kù)因其過(guò)程復(fù)雜，同時(shí)生成的標(biāo)準(zhǔn)件模型特征較多，在使用標(biāo)準(zhǔn)件與數(shù)量較

8、多的裝配體中會(huì)影響整個(gè)生產(chǎn)和裝配流程的進(jìn)展速度，所以要根據(jù)本行業(yè)的需要盡量簡(jiǎn)化其建模過(guò)程，且規(guī)格屬性還要詳實(shí)。我國(guó)的齒輪發(fā)展歷程頗為艱辛，但是經(jīng)過(guò)自新中國(guó)成力的60年來(lái)，齒輪的制造和發(fā)展取得長(zhǎng)足的進(jìn)步。新中國(guó)成立初期，幾本沒(méi)有齒輪的生產(chǎn)能力，經(jīng)過(guò)一、二個(gè)五年計(jì)劃，初具規(guī)模。但直到50年代末仍舊存在漸開(kāi)線(xiàn)齒輪齒面接觸強(qiáng)度差、工藝水平低、質(zhì)量差等薄弱環(huán)節(jié)，因此從蘇聯(lián)引進(jìn)圓弧齒輪的科技成果，利用軸向共軛代替端面共軛和利用圓弧齒輪齒面接觸強(qiáng)度比較高的特點(diǎn)，代替了不少機(jī)械產(chǎn)品的漸開(kāi)線(xiàn)齒輪。70年代末，在一系列高速與低速傳動(dòng)中成功地應(yīng)用單圓弧齒輪的基礎(chǔ)上，采用雙圓弧齒輪代替單圓弧齒輪，使抗彎強(qiáng)度提套40%

9、60%,工藝上改善了，應(yīng)用范圍獲得了進(jìn)一步擴(kuò)大。近年來(lái)，我國(guó)結(jié)合貫徹齒輪精度標(biāo)準(zhǔn)，廣泛開(kāi)展基礎(chǔ)工藝技術(shù)的以下研究試驗(yàn)：如精滾工藝試驗(yàn)、確定經(jīng)濟(jì)工藝的技術(shù)條件和精度等級(jí)；修磨剃齒刀齒形獲得齒首理想接觸區(qū)試驗(yàn)；改變刀具材料實(shí)現(xiàn)硬齒面剃齒的試驗(yàn)；采用負(fù)變位剃齒刀消除齒面中凹試驗(yàn)。"改變珩輪結(jié)構(gòu)和材料，提高齒面精整質(zhì)量；磨齒修緣與齒向修形的試驗(yàn)等等，都大大促進(jìn)了齒輪精度水平的提高。1.3本課題研究的相關(guān)情況（1）以齒輪零件的機(jī)械加工工藝流程為研究對(duì)象，對(duì)齒輪加工生產(chǎn)過(guò)程中的各項(xiàng)步驟進(jìn)行分別研究，進(jìn)行綜合對(duì)比，完成整個(gè)流程分析；（2）齒輪零件的加工過(guò)程中，對(duì)每個(gè)流程進(jìn)行結(jié)果分析，并對(duì)相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)

10、行驗(yàn)證，確保加工余量；（3）根據(jù)夾緊原理設(shè)計(jì)滾齒機(jī)用塑料心軸夾具、滾齒加工用的夾具設(shè)計(jì)、滾齒液壓波形套脹緊夾具；（4）以齒輪加工生產(chǎn)流程為依據(jù)，用Office Word、Office Excel、Pro/Engineer、Photoshop、AutoCAD等軟件完成，設(shè)計(jì)齒輪零件，完成機(jī)床專(zhuān)用夾具。1.4本課題的研究方法目前，現(xiàn)有的標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)基本上以世界上使用最多的通用繪圖軟件AutoCAD為開(kāi)發(fā)平臺(tái)，在A(yíng)utoCAD平臺(tái)上利用Autolisp語(yǔ)言及圖標(biāo)菜單技術(shù)進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)，把Autolisp語(yǔ)言?xún)?nèi)嵌于A(yíng)utoCAD，實(shí)現(xiàn)了計(jì)算與繪圖的統(tǒng)一，建立機(jī)床夾具標(biāo)準(zhǔn)件庫(kù)并在繪制時(shí)調(diào)出?；蛘咴赟olidWo

11、rks、ProE、UG、Solidedge等主流三維軟件中進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)嵌入標(biāo)準(zhǔn)件庫(kù)。上述兩種方法只是單一的平面圖標(biāo)準(zhǔn)件庫(kù)，或者只是三維實(shí)體模型。2 齒輪零件的機(jī)械加工工藝2.1定位基準(zhǔn)的選擇在零件的加工過(guò)程中,合理的選擇定位基準(zhǔn)對(duì)保證零件的尺寸精度和位置度有著決定性的作用。根據(jù)工件加工要求確定工件應(yīng)限制的自由度數(shù)后，某一方向自由度的限制往往會(huì)有幾個(gè)定位基準(zhǔn)可選擇，則提出了如何正確選擇定位基準(zhǔn)的問(wèn)題。定位基準(zhǔn)有粗基準(zhǔn)和精基準(zhǔn)之分。2.1.1粗基準(zhǔn)的選擇原則（1）盡量選擇不要求加工的表面作為粗基準(zhǔn).這樣可使加工表面與不加工表面之間的位置誤差量最小,同時(shí)還可以在一次裝夾中加工出更多的表面。（2）若零

12、件的所有表面都要加工,應(yīng)選擇加工余量和公差最小的表面作為粗基準(zhǔn).這樣可保證作為粗基準(zhǔn)的表面在加工時(shí),余量均勻。 應(yīng)保證各主要表面都有足夠的加工余量。為滿(mǎn)足這個(gè)要求，應(yīng)選擇毛坯余量最小的表面作為粗基準(zhǔn)，如圖4.34(c)所示的階梯軸，應(yīng)選擇55mm外圓表面作為粗基準(zhǔn)。 對(duì)于工件上的某些重要表面，為了盡可能使其表面加工余量均勻，則應(yīng)選擇重要表面作為粗基準(zhǔn)。如圖4.35所示的床身導(dǎo)軌表面是重要表面，則在加工導(dǎo)軌時(shí)，應(yīng)選擇導(dǎo)軌表面作為粗基準(zhǔn)來(lái)加工床身底面。然后以底面為基準(zhǔn)加工導(dǎo)軌平面。 （3）選擇光潔 、平整、面積足夠大、裝夾穩(wěn)定的表面作為粗基準(zhǔn)。（4）粗基準(zhǔn)一般只在第一到工序中用,以后應(yīng)避免重復(fù)使用

13、。2.1.2精基準(zhǔn)的選額原則利用已加工過(guò)的表面作為定位基準(zhǔn)，則稱(chēng)為精基準(zhǔn)。精基準(zhǔn)的選擇應(yīng)從保證零件加工精度出發(fā)，兼顧夾具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。選擇精基準(zhǔn)一般應(yīng)按照如下原則選取。（1）基準(zhǔn)重合原則 應(yīng)盡量選擇被加工表面的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)為其定位基準(zhǔn)，這稱(chēng)為基準(zhǔn)重合原則。如果被加工表面的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)與定位基準(zhǔn)不重合，則會(huì)增大定位誤差。（2）基準(zhǔn)統(tǒng)一原則 當(dāng)工件以某一組精基準(zhǔn)定位可以比較方便地加工其他表面時(shí)，應(yīng)盡可能在多數(shù)工序中采用此組精基準(zhǔn)定位，這就是“基準(zhǔn)統(tǒng)一”原則。如軸類(lèi)零件大多數(shù)工序都以中心孔為定位基準(zhǔn)。這樣，可減少工裝設(shè)計(jì)制造的費(fèi)用，并可避免因基準(zhǔn)轉(zhuǎn)換所造成的誤差。（3）自為基準(zhǔn)原則 當(dāng)工件精加工或光整加工工序要

14、求余量盡可能小而均勻時(shí)，應(yīng)選擇加工表面本身作為定位基準(zhǔn)。例如用浮動(dòng)鉸刀鉸孔、用拉刀拉孔、用無(wú)心磨床磨外圓等，均為自為基準(zhǔn)的實(shí)例。 （4） 互為基準(zhǔn)原則 為了獲得均勻的加工余量或較高的位置精度，可采用互為基準(zhǔn)反復(fù)加工的原則。例如要保證兩個(gè)平面間較高的平行度要求，則先以一面定位加工另一面，再以另一面為定位基準(zhǔn)加工前一面，這樣反復(fù)加工多次，從而保證兩個(gè)平面間的相互位置精度。 （5）精基準(zhǔn)選擇應(yīng)保證工件定位準(zhǔn)確、夾緊可靠、操作方便。如圖3-39，當(dāng)加工C面時(shí)，如果采用“基準(zhǔn)重合”原則，則選擇B面作為定位基準(zhǔn)，工件如圖3-40所示。這樣不但工件裝夾不便，夾具結(jié)構(gòu)也較復(fù)雜；但如果采用3-39a所示，以A面

15、定位，雖然夾具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、裝夾方便，但基準(zhǔn)不重合，定位誤差較大。  應(yīng)該說(shuō)明的是，上述粗精基準(zhǔn)選擇原則，常常不能全部滿(mǎn)足，實(shí)際應(yīng)用時(shí)往往會(huì)出現(xiàn)相互矛盾的情況，這就要求綜合考慮，分清主次，著重解決主要矛盾。 2.1.3輔助基準(zhǔn)的應(yīng)用     工件定位時(shí)，有些零件在加工中，為裝夾方便或易于實(shí)現(xiàn)基準(zhǔn)統(tǒng)一，人為地制造一種定位基準(zhǔn)。我們將為滿(mǎn)足工藝需要而在工件上專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)的定位基準(zhǔn)稱(chēng)為輔助基準(zhǔn)。如毛坯上的工藝凸臺(tái)和軸類(lèi)零件加工時(shí)的中心孔等。這些表面不是零件上的原有的表面，但為了提高工件的加工精度和表面質(zhì)量，從工藝上角度，專(zhuān)門(mén)增加這些表面來(lái)作定位基準(zhǔn)

16、面。 2.2裝夾方法2.2.1壓板、螺絲、V 型架、墊塊組合由于不存在切削力，線(xiàn)切割加工中的夾緊主要是為了防止工件在受到外力（非切削力）作用下而可能發(fā)生的位移。如圖 1 所示，在一塊模板中切割 4 個(gè)方孔。在多次的手動(dòng)穿絲和去除廢料的過(guò)程中均可能與工件相碰而引起工件的移動(dòng)，切割時(shí)機(jī)床的振動(dòng)也可能引起工件位置的改變，因此需要一定強(qiáng)度的夾緊。圓柱形的工件，可以在底部墊上V 型架，改善裝夾效果，如圖 2 所示。1 工作臺(tái) 2 墊塊 3 壓板 4 墊片 5 螺冒 6 螺栓 7 模板圖1 切割后的模板1V 型架    2工件圖2 圓柱工件2.2.2 采用502膠水粘合當(dāng)工件

17、較大而不會(huì)輕易發(fā)生位移時(shí)，可以在工件與工作臺(tái)之間的適當(dāng)位置用502膠水加以粘合（圖3）。使用502膠水進(jìn)行粘合時(shí)，要注意粘合過(guò)程中不引起工件位置的改變，要注意工件與工作臺(tái)之間的導(dǎo)電情況，必要時(shí)可以用導(dǎo)線(xiàn)來(lái)連接。1上絲架 2工件 3下絲架 4工作臺(tái) 5、6 502膠水粘合處圖3 502膠粘合示意圖2.2.3 磁性吸盤(pán)吸附磁性吸盤(pán)是線(xiàn)切割加工中使用最為方便的一種夾具。一般來(lái)說(shuō)，只要磁性吸盤(pán)的吸力足以克服工件的重力，就可以使用磁性吸盤(pán)來(lái)吸附裝夾工件。如果購(gòu)買(mǎi)不方便，可以自己做：準(zhǔn)備一塊六面互相垂直的長(zhǎng)方體鋼材（大小根據(jù)實(shí)際需要確定，為減少變形，材料需經(jīng)相關(guān)熱處理），加工出一系列圓孔，在圓孔中間填入強(qiáng)

18、磁性材料（如充磁釹鐵硼）即可。在適當(dāng)?shù)奈恢们懈钜籚型槽，用以裝夾圓形工件，如圖 4 所示。圖5所示為使用磁性吸盤(pán)時(shí)的工件裝夾。1磁性吸盤(pán) 2 磁性材料 3 V型槽圖4 裝夾圓形工件槽1 磁性吸盤(pán) 2 方形工件3 圓形工件圖5 磁性吸盤(pán)工件裝夾2.2.4 使用專(zhuān)用夾具2.2.4.1 外形定位夾具如圖 6 所示為小型車(chē)床的常用夾頭，按照?qǐng)D紙要求，中間的六方孔與外形錐度處的同軸度為0.05mm。考慮到該夾頭的外形部分是在車(chē)床上一次裝夾車(chē)削完成的，故只要保證外形小圓柱處（40-0.02）與六方孔的位置精度也就保證了六方孔與外形錐度處的位置精度。 準(zhǔn)備一塊大小適合，上下面經(jīng)平面磨床磨削加工的普通鋼材，在

19、中間適當(dāng)位置鉆出一個(gè)穿絲孔，按圖 7 所示裝夾到線(xiàn)切割機(jī)床上，在中間適當(dāng)位置切割出一個(gè)40+0.05的內(nèi)孔。按圖8所示把夾頭裝入夾具切割加工內(nèi)六方孔。圖61 夾具   2 內(nèi)孔（40+0.05）圖7 工件裝夾圖8 切割加工2.2.4.2 內(nèi)孔定位夾具如圖 9 所示為一齒形零件。零件的其他部分都在車(chē)床上完成，中間的鍵槽和周遍的齒形部分采用線(xiàn)切割加工完成。圖9 齒形零件具體操作步驟：（1）在線(xiàn)切割機(jī)床上完成所有零件的內(nèi)鍵槽加工。（2）準(zhǔn)備一塊大小適合 ，上下面經(jīng)平面磨床磨削加工的普通鋼材作為夾具體，并在適當(dāng)位置鉆出一個(gè)穿絲孔。（3） 按圖 10 所示裝夾到機(jī)床上，根據(jù)零件內(nèi)部尺

20、寸切割出一定大小的內(nèi)孔和鍵槽（鍵槽2個(gè)，對(duì)稱(chēng)）。（4）按配合原則準(zhǔn)備好心軸和平鍵。心軸與夾具體內(nèi)孔緊配，與零件內(nèi)孔松配；平鍵與零件的內(nèi)鍵槽緊配合，與夾具體的鍵槽松配。（5）按圖11所示裝夾零件，完成零件其中四個(gè)齒型的加工。（6） 將零件轉(zhuǎn)動(dòng)180°，完成剩余四個(gè)齒型的加工，如圖 12 所示。1鍵槽  2內(nèi)孔  3鍵槽  4夾具體圖10 齒形零件裝夾圖1 夾具  2 零件  3 心軸  4 平鍵圖111 夾具  2 零件  3 心軸  4 平鍵圖12以上介紹的幾種線(xiàn)切割加工中的工件裝夾方法是在長(zhǎng)期

21、的實(shí)踐中總結(jié)而來(lái)。操作者要想對(duì)線(xiàn)切割加工中的工件裝夾方法的進(jìn)一步掌握與運(yùn)用，需要通過(guò)不斷的實(shí)踐進(jìn)行經(jīng)驗(yàn)的積累。同時(shí)，還需要根據(jù)被加工工件的特點(diǎn)，并進(jìn)行多種方法的比較，最終確定出最佳的方案。只有這樣才能在保證加工質(zhì)量的前提下，進(jìn)一步提高工件的加工效率。2.3加工工藝問(wèn)題2.3.1基準(zhǔn)修正齒形表面淬火后,內(nèi)孔會(huì)受到影響而變形:一般的孔直徑會(huì)縮小0.01-0.05mm,因此淬火后應(yīng)安排精基準(zhǔn)修正工序.修正的方法有推孔和磨孔,也可以用鏜孔。推孔是用推刀進(jìn)行的,用壓力機(jī)將推刀強(qiáng)行從孔中間推過(guò)既可。此法生產(chǎn)率較高,一般不要留推孔余量。對(duì)精度要求較高的或是淬硬后的孔、直徑大而短的孔則應(yīng)采用,磨孔工藝,磨孔必

22、須留有磨削余量。2.3.2齒輪加工方案保證齒輪精度是齒輪加工的主要工藝問(wèn)題,輪齒的加工方案主要取決于加工精度和熱處理要求。根據(jù)各個(gè)加工精度等級(jí)的加工方案如下: （1）8級(jí)以下精度的齒輪多采用:滾(插)齒齒端加工熱處理修正內(nèi)孔。因熱處理后的齒面不再加工,為彌補(bǔ)熱處理變形,熱處理前的齒形加工精度應(yīng)比設(shè)計(jì)圖紙上的精度要求要提高一級(jí)。（2）6-7級(jí)精度的齒輪有兩個(gè)方案。剃-珩方案:滾(插) 齒端加工剃齒表面淬火修正基準(zhǔn)珩齒。此方案生產(chǎn)率高、設(shè)備簡(jiǎn)單、成本較低,一般用于6級(jí)精度或熱處理變形較大時(shí)。（3）5級(jí)以上精度的齒輪采用的方案為粗滾(插)齒精滾(插)齒齒端加工淬火修正基準(zhǔn)粗磨齒精磨齒。此方案精度最高

23、,但成本高,生產(chǎn)率最低。參考文獻(xiàn)<<金屬工藝學(xué)>>表2.3.2齒形加工方案,得出各方案所達(dá)到的齒面加工質(zhì)量如下表:加工方案精度等級(jí)齒面的表面粗糙度Ra/mm適用范圍成型法銑齒9級(jí)以下6.33.2單件小批生產(chǎn)中加工直齒和螺旋齒輪及齒條展成法滾齒873.21.6各種批量生產(chǎn)中加工直齒、斜外嚙合圓柱輪和蝸輪插齒871.6各種批量生產(chǎn)中加工內(nèi)外圓柱齒輪、雙聯(lián)齒輪等剃齒760.80.4大批量生產(chǎn)中滾齒或插齒后未經(jīng)淬火的齒輪精加工珩齒761.60.4大批量生產(chǎn)中高頻淬火硬齒形的精加工磨齒760.80.2單件小批生產(chǎn)中淬硬或不淬硬的精加工研齒0.40.2淬硬齒輪的齒形精加工,可有效地

24、減小齒面的Ra 值由設(shè)計(jì)圖紙給出的加工精度和熱處理要求確定齒輪的加工方案如下:2.3.3熱處理的安排由設(shè)計(jì)圖紙上的技術(shù)要求,熱處理工序在工藝過(guò)程中的安排如下：  表面滲碳淬火及低溫回火正火。大多數(shù)鍛件都要經(jīng)過(guò)正火處理,一般安排在毛坯制造和粗加工之間,以改善金屬的機(jī)械切削性能。調(diào)質(zhì)。調(diào)質(zhì)可獲得良好是機(jī)械性能,調(diào)質(zhì)后仍可用刀具進(jìn)行加工,因而一般安排在粗精加工與半精加工之間,這樣有助于消除粗加工產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力。滲碳。經(jīng)滲碳后表層與心部含碳量相差明顯,表現(xiàn)出表面硬、耐磨和心部韌性和朔性好的特點(diǎn)。滲碳后的工件一般要經(jīng)過(guò)淬火和低溫回火處理,使表面層有回火馬氏體結(jié)構(gòu)和消除滲碳過(guò)程中形成的粗晶粒結(jié)構(gòu)。

25、淬火。這種方法是快速加熱使工件表層奧氏體化,不等心部組織發(fā)生變化,立即快速冷卻,表層起到淬火作用,其結(jié)果是表層獲得馬氏體組織,而心部仍然保持朔性,韌性均勻的組織,工件各部都能滿(mǎn)足使用要求。低溫回火。經(jīng)過(guò)低溫回火的工件的硬度沒(méi)有發(fā)生大的變化(HRC60左右),但是應(yīng)力減少了很多。2.3.4制定工藝路線(xiàn) 根據(jù)各表面加工要求和各種加工方法能達(dá)到的經(jīng)濟(jì)精度，確定各表面的加工方法如下：（1）齒坯外圓：粗車(chē)精車(chē)；（2）齒坯端面：由設(shè)計(jì)圖紙上的要求，齒坯的小端面的表面粗糙度要求是1.6，而大端面的表面要求較低，但是在加工齒輪的整個(gè)過(guò)程中都要用到端面作為精基準(zhǔn)，所以端面的加工方法為：先粗車(chē)后精車(chē)，同時(shí)也可以保

26、證尺寸21.5；（3）內(nèi)孔：由于毛坯采用的是鍛造的，所以?xún)?nèi)孔先經(jīng)過(guò)粗車(chē)，精車(chē)后再用鏜孔的方法加工以保證它的精度等級(jí)表面質(zhì)量1.6和跳動(dòng)精度控制在0.056；（4）齒行的加工：先滾齒，精度等級(jí)還不能達(dá)到，而且熱處理后內(nèi)孔回縮小，所以要基準(zhǔn)修配，然后在經(jīng)過(guò)精加工用鏜孔的方法來(lái)保證齒形的精度等級(jí)。綜合上面的分析，工藝路線(xiàn)確定如下：序號(hào)工序內(nèi)容1鍛造毛坯2熱處理正火3粗車(chē)各外形4調(diào)質(zhì)5精車(chē)各部分6滾齒7齒端加工倒角8鉗工去毛刺9熱處理齒面滲碳淬火及低溫回火處理10鉗工劃鍵槽加工線(xiàn)11插鍵槽12鉆通孔13攻絲14磨端面15鏜孔16剃齒17檢驗(yàn)2.3.5選擇加工設(shè)備及刀具由于生產(chǎn)類(lèi)型為大批量生產(chǎn)，故加工設(shè)

27、備宜以通用機(jī)床為主，輔以少量專(zhuān)用機(jī)床。其生產(chǎn)方式為以通用機(jī)床加工專(zhuān)用夾具為主，輔以少量專(zhuān)用機(jī)床的流水生產(chǎn)線(xiàn)。工件在各機(jī)床上的裝卸及各機(jī)床之間的傳送均由人工完成。2.3.5.1車(chē)床的選擇：根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙上的設(shè)計(jì)尺寸，最大外徑為750.14加上加工余量，其直徑比較大查機(jī)械加工工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)一般的車(chē)床難以加工，由手冊(cè)表-立式車(chē)床，選擇立式車(chē)床512-1A，其技術(shù)規(guī)格如下表：技術(shù)指標(biāo)C512垂直度刀架加工最大直徑1250倒刀架加工最大直徑1120工件最大高度900工件最大質(zhì)量（）2工作臺(tái)直徑1030工作臺(tái)轉(zhuǎn)速7.5-150刀架數(shù)量水平1垂直1水平630垂直刀架最大行程垂直690垂直刀架最大回轉(zhuǎn)角±

28、;402.3.5.2滾齒機(jī)的選擇:由參考文獻(xiàn)<<機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)>>表4-25滾齒機(jī),選擇Y31125型滾齒機(jī),其技術(shù)規(guī)格如下:技術(shù)規(guī)格Y31125加工齒輪最大直徑用外支架時(shí)-不用支架時(shí)1250加工斜齒輪最大直徑當(dāng)旋轉(zhuǎn)角為30°時(shí)-當(dāng)旋轉(zhuǎn)角為60°時(shí)-加工齒輪最大寬度550加工齒輪最大模數(shù)12加工齒輪最大螺旋角-滾刀最大直徑200滾刀心軸最大直徑27、32、402.3.5.3剃齒機(jī)的選擇:由參考文獻(xiàn)<<機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)>>選擇剃齒機(jī)Y42125,其技術(shù)要求如下表:技術(shù)規(guī)格Y42125加工齒輪直徑外嚙合200-1250內(nèi)

29、嚙合600加工齒輪模數(shù)2-8加工齒輪寬度200剃齒刀直徑300剃齒刀寬度-刀架最大回轉(zhuǎn)軸20°工件與剃齒刀的中心距140-7702.3.5.4鏜床的選擇:由參考文獻(xiàn)<<機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)>>選擇鏜床T616,最大加工直徑為240mm。臥式鏜床的鏜削用量加工  方式加工精度刀具材料刀具  類(lèi)型加工材料：鑄鐵鋼及鑄鋼銅、鋁及其合金p(mm)直徑上     表面粗糙度Ra切削速度v(m/min)進(jìn)給量f(mm/r)表面粗糙度Ra切削速度v(m/min)進(jìn)給量f（mm/r）表面粗糙度Ra切削速度v(m/mi

30、n)進(jìn)給量f(mm/r)粗鏜孔徑：        H12H10        孔距：         ±0.51高速鋼刀頭2512.52035 0.31.0252040  0.31.02512.5100150 0.41.558 鏜刀塊2540 0.30.81201500.41.558 硬質(zhì)合金刀頭4080 0.31.04060&

31、#160;0.31.02002500.41.558 鏜刀塊3560 0.30.82002500.41.058 半精鏜孔徑：     H9H8      孔距：     ±0.10.3高速鋼刀頭12.56.325400.20.82512.530500.20.812.56.31502000.21.01.53鏜刀塊30400.20.61502000.21.01.53粗鉸刀6.33.21525256.33.210200.536.33.23050250.3

32、0.8硬質(zhì)合金刀頭12.56.3601200.20.82512.5801200.20.812.56.32503000.20.81.53鏜刀塊50800.20.62503000.20.61.53粗鉸刀6.33.23050356.33.26.33.280120350.30.8精鏜孔徑：     H8H6     孔距：     ±0.020.05高速鋼刀頭3.21.615300.150.56.31.620350.10.63.20.81502000.21.00.61.2鏜

33、刀塊81514612142030140.61.2粗鉸刀1020253.21.610200.533050250.10.4硬質(zhì)合金刀頭3.21.650800.150.56.31.6601000.150.53.20.82002500.150.50.61.2鏜刀塊204014820143050140.61.2粗鉸刀3050253.21.650100250.10.4注:1.鏜桿以鏜套支承時(shí)，取中間值；鏜桿懸伸時(shí)，取小值。                &#

34、160;                       2.當(dāng)加工孔徑較大時(shí)，p取大值；加工孔徑較小，且加工精度要求較高時(shí)，p取小值。                    

35、;                    3.數(shù)控鏜床的半精加工和精加工按上述切削用量選取，粗加工可以按一般臥式鏜床的粗加工切削用量選取。坐標(biāo)鏜床的切削用量加工方式刀具材料f(mm/r) p(mm) (直徑上)切削速度v  m/min軟鋼中碳鋼鑄鐵鋁、鎂合金銅合金半精鏜高速鋼0.10.30.10.818251518182250753060硬質(zhì)合金0.080.250.10.8507040505070

36、150200150200精鏜高速鋼0.020.080.050.225281820222550753060硬質(zhì)合金0.020.060.050.2708060657080150200150200鉆孔高速鋼0.080.1520251218142030406080擴(kuò)孔硬質(zhì)合金0.10.22522281518202430506090精鉆、精鉸硬質(zhì)合金0.080.2 0.050.1685768810810 2.3.6加工工序設(shè)計(jì)（1）工序3粗車(chē)毛坯外圓與工序5精車(chē)外圓查參考文獻(xiàn)<<金屬實(shí)習(xí)>>表9-5機(jī)械加工的工序余量,粗車(chē)的工序余量為1.54mm,取余量為2mm,精車(chē)的

37、加工余量為0.22.5mm,取精加工精度Z =2,已經(jīng)知道毛坯外圓的加工余量為4,故粗加工余量Z =4-2=2mm由參考文獻(xiàn)<<機(jī)械制造加工設(shè)計(jì)手冊(cè)>>立式車(chē)床的進(jìn)給量f=1.52.0mm取f=2.0(mm/r),粗車(chē)走刀一次 a =2.0mm.由設(shè)計(jì)手冊(cè)得粗車(chē)加工的公差等級(jí)為IT13IT11,取IT11,T=0.4mm;精加工的公差等級(jí)為IT8IT7,取IT=0.063;所以X =754 0.2,精加工后的尺寸為752 校核加工余量Z :     Z =X -X      

38、60;    =(754-0.4)-752          =1.6<2  故余量足夠.機(jī)床的校核:粗車(chē)工序3:由參考文獻(xiàn)取粗車(chē)進(jìn)給量為0.2m/r,粗車(chē)走刀一次a =2mm,由參考文獻(xiàn)<<機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)>>取270r/mm,故切削速度為:V = =3.14*754*270/1000=206查<<機(jī)械制造技術(shù)>>表2.1得單位切削力P=1962N/mmF =P*A =1962*0.3*2=1177.2P

39、= =1172*206*10 /60=4.02KW由參考文獻(xiàn)得C512-1A的功率為28KW,取機(jī)床的效率為0.85則28*0.85=23.8>4.02所以機(jī)床的功率滿(mǎn)足。（2）車(chē)端面精車(chē)的加工余量為0.52.5,取Z粗=2mm，已知加工余量為4，故粗加工余量為Z粗=4-2=2mm，精加工面以?xún)?nèi)孔外圓定位。X精=142±0.12X粗=142±0.2 故校核加工余量Zm粗=143.8-142.12=1.68mm<2mm故加工余量足夠（3）鏜內(nèi)孔由設(shè)計(jì)手冊(cè)的精鏜的加工余量為0.51.32，由設(shè)計(jì)圖紙得鏜孔后的尺寸既為設(shè)計(jì)尺寸f189H7（0+0.046），精車(chē)后的內(nèi)

40、孔尺寸為f195H8（0+0.046）.校核加工余量：Z精=195-194.903=0.097mm<1.32 故加工余量足夠（4）插鍵槽由設(shè)計(jì)圖紙得，內(nèi)孔直徑為f195H8（0+0.046），鍵槽在孔底的尺寸為204.4-0+0.3，建立尺寸鏈如圖，設(shè)鍵槽加工余量為A0. A1=204.40+0.3為增量；A2=1950+0.046所以A0=204.4-195=9.4上偏差 ES=0.3-0=+0.3下偏差 EI=0-0.046=-0.046所以加工工序尺寸A0=9.40.046+0.3（5）鉆孔 攻絲由參考文獻(xiàn)機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊(cè)表9-7普通螺紋基本尺寸（摘自GB/T146-1981）

41、：公稱(chēng)直徑螺距中徑小徑161.515.02614.376查機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)表5-8鑲硬金屬片鉆頭，選擇型號(hào)為：d=1313.8，L=170，l=115 的鉆頭。 查機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)表5-30公制細(xì)牙機(jī)用絲錐選擇如下：d´tLldM16´1.5802812.53 滾齒加工用的夾具設(shè)計(jì)3.1夾緊原理簡(jiǎn)介本夾具以?xún)?nèi)孔及端面在斜面定心機(jī)構(gòu)上定心。在壓板4上裝有三個(gè)可擺動(dòng)的壓爪5，壓爪5的一端通過(guò)滑柱6壓在圓板7上，另一端壓在盤(pán)形壓板2上，旋緊螺母3，圓板7帶動(dòng)三個(gè)長(zhǎng)銷(xiāo)（或楔塊）8向下移動(dòng)，將工件定心夾緊；同時(shí)盤(pán)形壓板2將工件軸向夾緊。松開(kāi)工件時(shí)，借碟形彈簧1的作用，是盤(pán)形壓板2和長(zhǎng)銷(xiāo)8向上移動(dòng)，取下盤(pán)形壓板2即可卸下工件。零件二維圖如圖3.1所示：圖3.1 加工大型齒圈用滾齒機(jī)夾具裝配模型3.2夾具設(shè)計(jì)大量工程經(jīng)驗(yàn)和實(shí)踐可知，設(shè)計(jì)夾具時(shí)有以下基本要求：（1）滿(mǎn)足使用要求，應(yīng)保證工件裝夾時(shí)定位可靠、夾緊牢固，并能保證精度要求。良好的結(jié)構(gòu)工藝性，所設(shè)計(jì)的夾具應(yīng)便于制造、裝配、調(diào)整、維修、且便于加工中切屑的清理。（2）使用安全省力，操作方便，有利用實(shí)現(xiàn)優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、低耗、改善勞動(dòng)條件。（3）應(yīng)盡量使用標(biāo)準(zhǔn)件、通用件、借用件等，以提高標(biāo)準(zhǔn)化、通用化、系列