離合齒輪工藝規(guī)程與專用夾具設(shè)計

1、 浙江紡織服裝職業(yè)技術(shù)學(xué)院 目 錄1.零件的分析11.1零件的作用11.2零件的工藝分析11.3零件的生產(chǎn)類型22.工藝規(guī)程設(shè)計22.1選擇毛坯22.2設(shè)計毛坯圖22.2.1確定圓角半徑22.2.2確定模鍛斜度42.2.3確定分模位置42.2.4確定毛坯的熱處理方式52.3加工方法的選擇及工藝路線的制定.52.3.1定位基準的選擇.52.3.2.零件基準的選擇62.3.3制定工藝路線72.4工序設(shè)計72.4.1選擇加工設(shè)備與工藝裝備82.4.2 確定工序尺寸92.4.3選工序切削用量及基本時間的確定92.4.4選工序切削用量及基本時間的確定93.專用夾具設(shè)計114.畢業(yè)設(shè)計心得體會13參考文獻

2、15離合齒輪的工藝規(guī)程與專用夾具設(shè)計摘要：畢業(yè)設(shè)計是我們學(xué)完了大學(xué)的全部文化課、專業(yè)基礎(chǔ)課以及數(shù)控專業(yè)課之后進行的一次綜合性課題設(shè)計，也是我們在畢業(yè)之前對所學(xué)專業(yè)知識的一次深入的鏈接和理論聯(lián)系實際的綜合訓(xùn)練，因此，它在我們?nèi)甑拇髮W(xué)生活中占有十分重要的地位。本文主要闡述了離合齒輪從毛坯生產(chǎn)到成品零件的工藝規(guī)程制定及銑槽專用夾具設(shè)計，其中包括零件的作用、結(jié)構(gòu)、工藝分析與工藝規(guī)程、專用夾具設(shè)計等內(nèi)容。關(guān)鍵詞：離合齒輪，工藝分析，工藝規(guī)程，專用夾具，設(shè)計1. 零件的分析1.1零件的作用零件是CA6140車床主軸箱中運動輸入軸上的一個離合齒輪（圖2），它位于軸的右端，用于接通或斷開主軸的反轉(zhuǎn)傳動路線。

3、該離合齒輪是一個外齒輪，它與花鍵軸套在一起，通過右端的兩個與輪齒相對應(yīng)的槽與拔叉相配合，然后和內(nèi)齒輪嚙合組成齒輪副，從而傳遞動力；有時還可以利用脫開的外齒輪兼作齒輪傳動用，且與不同齒數(shù)齒輪嚙合，可以得到不同的傳動比，從而改變機器運行的轉(zhuǎn)速，實現(xiàn)變速或換擋功能。 圖1離合齒輪三維圖圖2離合齒輪零件圖1.2零件的工藝分析該零件屬盤套類回轉(zhuǎn)體零件，它的所有表面均需切削加工，各表面的加工精度和表面粗糙度都不難獲得。4個16mm槽口相對68K7mm孔的軸線互成90°垂直分布，其徑向設(shè)計基準是68K7mm孔的軸線，軸向設(shè)計基準是90mm外圓柱的右端面。4-5mm孔在6X 1.5mm溝槽內(nèi)，孔中心

4、線距溝槽一側(cè)面的距離為3mm，由于加工是不能選用溝槽的側(cè)面為定位基準，要精確地保證上述要求是比較困難的，但這些小孔為油孔，位置要求不高，只要鉆到溝槽之內(nèi)接通油路即可，加工沒問題。 1.3零件的生產(chǎn)類型零件年產(chǎn)量Q=200臺/年，n=1件/臺；結(jié)合生產(chǎn)實際，備用率和廢品率分別取為10和1。代入公式得該零件的生產(chǎn)綱領(lǐng)N=Qn(1+10)X(1-1)=2000X1X(1+10)X(1-1)=2178零件是機床上的齒輪，質(zhì)量為1.36kg,屬輕型零件，生產(chǎn)類型為中批生產(chǎn)。2. 工藝規(guī)程設(shè)計2.1確定毛坯的制造形式由生產(chǎn)計劃可知，該零件為中批生產(chǎn)。零件材料為45鋼，由于零件本身的作用，考慮到其在運行過程

5、中會經(jīng)常的正、反向行駛，并經(jīng)?！半x”、“合”，故零件在工作過程中經(jīng)常承受交變及沖擊性載荷，齒輪面也應(yīng)該有較強的硬度，因此應(yīng)該選用鍛件，以便金屬纖維不被切斷，保證零件的工作可靠性。由于零件為大批生產(chǎn)，而且零件的尺寸不大，可以采用模鍛成型，從而提高生產(chǎn)率，保證加工精度。 2.2設(shè)計毛坯圖2.2.1確定圓角半徑本鍛件各部分的H/B2。為化簡起見，本鍛件的內(nèi)、外圓角半徑分別取相同數(shù)值，以臺階高度H=1625進行確定。外圓角半徑 r=6內(nèi)圓角半徑 R=3 以上所取的圓角半徑數(shù)值能保證各表面的加工余量2.2.2確定模鍛斜度本鍛件由于上、下模鏜深度不相等，模鍛斜度應(yīng)以模鏜較深一側(cè)計算。 L/B=110/11

6、0=1,H/B=32/110=0.291查閱相關(guān)手冊可以確定外模鍛斜度=5°，內(nèi)模鍛斜度加大，取=7°2.2.3確定分模位置 由于毛坯是HD的圓盤類鍛件，應(yīng)采用軸向分模，這樣可沖內(nèi)孔，使材料利用率得到提高。為了便于起模及便于發(fā)現(xiàn)上、下模在模鍛過程中錯移，選擇最大直徑即齒輪處的對稱平面為分模面，分模線為直線，屬平直分模線。2.2.4確定毛坯的熱處理方式鋼質(zhì)齒輪毛坯經(jīng)鍛造后應(yīng)安排正火，以消除殘余的鍛造應(yīng)力，使不均勻的金相組織通過重新結(jié)晶而得到細化、均勻的組織，從而改善加工性。圖3所示為本零件的毛坯圖 圖3 離合齒輪毛坯圖2.3加工方法的選擇及工藝路線的制定2.3.1定位基準的選

7、擇本零件是帶孔的盤狀齒輪，孔是設(shè)計基準（也是裝配基準和測量基準），為避免由于基準不重合而產(chǎn)生的誤差，應(yīng)選孔為定位基準，即遵循“基準重合”的原則。具體點，就是選68K7mm孔及一端面作為精基準。由于本齒輪全部表面都需加工，而孔作為精基準應(yīng)先進行加工，因此應(yīng)選外圓及一端面為粗基準。最大外圓上有分模面，表示不平整，有飛邊等缺陷，定位不可靠，所以不能選為粗基準。2.3.2零件表面加工方法的選擇本零件的加工面有外圓，內(nèi)孔，端面，齒面，槽及小孔等，材料為45鋼。以公差等級和表面粗糙度要求，查閱工藝手冊中零件表面加工方法、加工經(jīng)濟精度與表面粗糙度相關(guān)內(nèi)容，其加工方法如下： （1）90mm外圓面。為未注公差尺

8、寸，根據(jù)GB1800-79規(guī)定其公差等級按IT14，表面粗糙度Ra3.2m,需進行粗車和半精車。（2）齒圈外圓面。公差等級為IT11，表面粗糙度為Ra3.2m，需粗車和半精車。（3）106.5mm外圓面。公差等級為IT12,表面粗糙度為Ra6.3m，粗車即可。（4）68K7mm內(nèi)孔。公差等級IT7，表面粗糙度為Ra0.8m,毛坯孔已鍛出，為未淬火鋼，加工方法可采取粗鏜，半精鏜之后用精鏜，拉孔或磨孔都能滿足加工要求。由于拉孔用于大批生產(chǎn)，磨孔適用于單位小批量生產(chǎn)，所以本零件適合采用粗鏜，半精鏜和精鏜。（5）94mm內(nèi)孔。未標注公差尺寸，公差等級按IT14，表面粗糙度為Ra6.3m，毛坯已鍛出，只

9、需粗鏜就可。（6）端面。本零件的端面為回轉(zhuǎn)體端面，尺寸精度要求不高，表面粗糙度為Ra3.2m及Ra6.3m兩種要求。要求Ra3.2m的端面可粗車和半精車，要求Ra6.3m的端面，經(jīng)粗車就可。（7）齒面。齒輪模數(shù)為2.25，齒數(shù)為50，精度8FL,表面粗糙度為Ra1.6m，采用A級單頭滾刀滾齒就能達到要求。（8）槽。槽寬和槽深的公差等級分別為IT13和IT14，表面粗糙度分別為Ra3.2m和Ra6.3m，需采用三面刃銑刀，粗銑，半精銑。（9）5mm小孔。采用復(fù)合鉆頭一次就可以鉆出。2.3.3制訂工藝路線齒輪的加工工藝路線一般是先進行齒坯的加工，再進行齒面加工。齒坯加工包括各圓柱表面及端面的加工。

10、按照先加工基準面及先粗后精的原則，可以按照如下的工藝路線進行：工序：以106.5mm處外圓及端面定位，粗車另一端面，粗車外圓90mm及臺階面，粗車外圓117mm，粗鏜孔68mm。工序：以粗車后的90mm外圓及端面定位粗車另一端面，粗車外圓106mm及臺階面，車6mmX1.5mm溝槽，粗鏜94mm孔，倒角。工序：以粗車后的106mm外圓及端面定位，半精車另一端面，半精車外圓90mm及臺階面，半精車外圓117mm，半精鏜68mm孔，倒角。加工齒面是以孔68K7mm為定位基準，為了更好地保證他們之間的位置精度，齒面加工之前，先精鏜孔。工序：以90mm以外圓及端面定位，精鏜68K7mm孔，鏜孔內(nèi)的溝槽

11、，倒角。工序：以68K7mm孔及端面定位，滾齒。4個溝槽與4個小孔為次要表面，加工應(yīng)安排在最后。考慮定位方便，應(yīng)該先銑槽后鉆孔。工序：以68K7mm孔及端面定位，粗銑4個槽。工序：以68K7mm孔、端面及粗銑后的一個槽定位，半精銑4個槽。工序：以68K7mm孔、端面及一個槽定位，鉆4個小孔。工序：鉗工去毛刺。工序：終檢。2.4工序設(shè)計2.4.1選擇加工設(shè)備與工藝裝備1）選擇機床工序、是粗車和半精車。各工序的工步數(shù)不多，成批生產(chǎn)不要求很高的生產(chǎn)率，所以選用臥式車床就能滿足要求。本零件外廓尺寸不大，精度要求不是很高，選用最常用的C620-1型臥式車床就可以了。工序為精鏜孔。由于加工的零件外廓尺寸不

12、大，又是回轉(zhuǎn)體，可以在車床上鏜孔。由于要求的精度較高，表面粗糙度值較小，需選用較精密的車床才能滿足要求，因此選用C646A型臥式車床。工序滾齒。從加工要求及尺寸大小考慮，選Y3150型滾齒比較合適。工序和是用三面刃銑刀粗銑及半精銑槽，應(yīng)采用臥式車床?？紤]到本零件屬成批生產(chǎn)，所以機床選用比較廣泛，選最常用的X62型銑床就能滿足要求。工序鉆4個5mm的小孔，可采用專用的分度夾具在立式鉆床上加工，所以選Z525型立式鉆床。2)選擇夾具本零件粗銑、半精銑槽和鉆小孔工序需要專用夾具外，其它工序?qū)嵱猛ㄓ脢A具即可。前4道車床工序用三爪自定心卡盤，滾齒工序用心軸。3)選擇刀具根據(jù)不同的工序選擇刀具：在車床上加

13、工的工序，一般都選用硬質(zhì)合金車刀和鏜刀。加工鋼質(zhì)零件采用YT類硬質(zhì)合金，粗加工用YT5，半精車用YT15，精加工用YT30。為提高生產(chǎn)率及經(jīng)濟性，應(yīng)該選用可轉(zhuǎn)位車刀。切槽刀選用高速鋼。關(guān)于滾齒，查閱相關(guān)資料采用A級單頭滾刀能達到8級精度。滾刀選用模數(shù)為2.25mm的型A級精度滾刀。銑刀選鑲齒三面刃銑刀。零件要求銑切深度為15mm，查閱資料可知銑刀的直徑為100mm160mm。因此所選銑刀：半精銑工序銑刀直徑d=125mm,寬L=16mm,孔徑D=32mm，齒數(shù)z=20;粗銑由于留有雙面余量3mm，槽寬加工到13mm，該標準銑刀無此寬度需特殊訂制，銑刀規(guī)格為d=125mm,L=13mm,D=32

14、mm,z=20.鉆5mm小孔，由于帶有90°的倒角，可采用復(fù)合鉆一次鉆出。4)選擇量具本零件屬成批生產(chǎn)，一般情況下盡量采用通用量具。根據(jù)零件表面的精度要求，尺寸和形狀特點，選擇如下： 選擇各外圓加工面的量具。本零件各外圓加工面的量具見表1 表 1 外圓加工面所用量具 單位：mm工序加工面尺寸尺寸公差量具118.50.54 讀數(shù)值為0.02，測量范圍0150游標卡尺91.50.87106.50.4900.87讀數(shù)值為0.05，測量范圍0150游標卡尺1170.22讀數(shù)值為0.01，測量范圍100150外徑千分尺 加工91.5mm外圓面可用分度值0.05mm的游標卡尺進行測量，但由于與加

15、工118.5mm外圓面是在同一工序中進行，所以就用表中的一種量具就可以了。選擇加工孔用量具。68K7mm孔經(jīng)粗鏜，半精鏜，精鏜3次加工。粗鏜至65+0.19 mm，半精鏜67+0.09 mm.粗鏜孔65+0.19 mm，公差等級為IT11，選讀數(shù)值0.01mm、測量范圍50mm125mm內(nèi)徑千分尺。半精鏜67+0.09 mm，公差等級為IT9，選讀數(shù)值0.01mm、測量范圍50mm100mm的內(nèi)徑百分表。 精鏜68K7mm孔，由于精度要求高，加工時每個工件都需進行測量，宜選用極限量規(guī)。 選擇加工軸向尺寸所用量具，加工軸向尺寸所用量具見表 2 加工軸向尺寸所用量具 單位：mm 工序尺寸及公差量具

16、66.4-0.34讀數(shù)值0.02、測量范圍0150游標卡尺20+0.2164.7-0.3432+0.2531+0.5220+0.08讀數(shù)值0.01、測量范圍025游標卡尺64-0.4讀數(shù)值0.01、測量范圍5075外徑千分尺 選擇加工槽所用量具。槽經(jīng)粗銑、半精銑2次加工。槽寬及槽深的尺寸公差的等級為：粗銑時均為IT14；半精銑時，槽寬IT13，槽深為IT14，均可選用讀數(shù)值為0.02 mm，測量范圍0150mm的游標卡尺進行測量。選擇滾齒工序所用量具。滾齒工序在加工是測量公法線長度就可以。根據(jù)手冊可選分度值0.01mm測量范圍2550mm的公法線千分尺。2.4.2確定工序尺寸以圓柱面的工序尺寸

17、確定為例：圓柱表面多次加工的工序尺寸與加工余量有關(guān)。前面已確定圓柱面的總加工余量，應(yīng)將毛坯余量分為各工序加工余量，然后由后往前計算工序尺寸。中間工序尺寸的公差按加工方法的經(jīng)濟精度確定。本零件各圓柱表面的工序加工余量，工序尺寸，公差和表面粗糙度見表 3表 3 圓柱表面的工序加工余量，工序尺寸，公差和表面粗糙度 單位：mm加工表面工序雙邊余量工序尺寸公差表面粗糙度/m粗半精精粗半精精粗半精精117h11外圓2.51.5118.5-0.54117-0.22Ra6.3Ra3.2106.2-0.4外圓3.5106.5-0.4Ra6.390外圓2.51.591.590Ra6.3Ra3.294孔594Ra6

18、.368K7孔32165+0.1967+0.07468-0.021Ra6.3Ra1.6Ra0.82.4.3選工序切削用量及基本時間的確定本工序仍為粗車(車斷面，外圓，臺階面。鏜孔，車溝槽及倒角)已知條件與工序相同。車斷面、外圓及臺階面可采用工序相同的可轉(zhuǎn)位車刀。鏜刀選YT5硬質(zhì)合金、主偏角kr =90°、直徑為20mm的圓形鏜刀。車溝槽采用高速鋼成形切槽刀。采用工序確定切削用量的方法，得本工序的切削用量及基本時間見表 4 表 4 工序切削用量及基本時間工步ap/mmf/mm·r-1v/m·s-1n/r·s-1Ti/s粗車端面1.70.520.69216粗

19、車外圓106.5mm1.750.650.69225粗車臺階面1.70.520.7428鏜孔及臺階面2.5及1.70.21.133.8369車溝槽手動0.170.5倒角手動0.692 2.4.4選工序切削用量及基本時間確定 本工序為精鏜68mm孔、鏜溝槽及倒角。 1)確定精鏜68mm孔的切削用量。所選刀具為YT30硬質(zhì)合金、主偏角Kr=45°、直徑為20mm的圓形鏜刀。其耐用度T=60min.f=0.04mm/rv=0.9X1.4X291/(600.2X0.50.15X0.040.2)=5.52m/minn=(1000X5.52)/( x68)=1598.6r/min根據(jù)C616A車床

20、的轉(zhuǎn)速表，選擇n=1400r/min=23.3r/s,則實際切削速度v=4.98m/s. 確定鏜溝槽的切削用量。選用高速鋼切槽刀，采用手動進給，主軸轉(zhuǎn)速n=40r/min=0.67r/s,切削速度v=0.14m/s. 2)基本時間精鏜68mm孔的基本時間為 Tj=(33+3.5+4)/(0.04X23.3)=44s3.專用夾具設(shè)計本夾具是工序用三面刃銑刀縱向進給粗銑4X16mm槽口的專用夾具，在X62W臥式銑床升加工離合齒輪一個端面上的兩條互成90°的十字槽。有關(guān)說明如下：1)定位方案工件以另一端面及68K7mm孔為定位基準，采用平面與定位銷組合定位方案，在定位盤10的短圓柱面及臺階

21、面上定位，其中臺階平面限制3各自由度，短圓柱面限制2個自由度，共限制了5各自由度。槽口在原周上無位置要求，該自由度不需限制。2)加緊機構(gòu)根據(jù)生產(chǎn)率要求，運用手動夾緊可以滿足。采用二位螺旋壓板聯(lián)動加緊機構(gòu)，通過擰緊右側(cè)夾緊螺母15使一對壓板同事壓緊工件，實現(xiàn)夾緊，有效提高了工作效率。壓板夾緊力主要作用是防止工件在銑削作用力下產(chǎn)生傾覆和震動，手動螺旋夾緊是可靠的，可免除夾緊力計算。3)對刀裝置采用直角對刀塊及平面塞尺對刀。選用JB/T8031.31999直角對刀塊17通過擰緊對刀座21固定在夾具體上保證對刀塊工作面始終處在平行于走刀路線的方向上，這樣便不受工件轉(zhuǎn)位的影響。確定對刀塊的對刀面與定位元

22、件定位表面之間的尺寸，水平方向尺寸為13/2（槽寬一半尺寸）+5（塞尺厚度）=15mm，其公差取工件相應(yīng)尺寸公差的1/3。由于槽寬尺寸為自由公差，查標準公差表IT14等級公差值為0.43mm則水平尺寸公差取0.43X1/3=0.14mm，對稱標注為（11.5±0.07）mm，同理確定垂直方向的尺寸為（44±0.1）mm（塞尺厚度也為5mm）。4)夾具與機床連接元件采用兩個標準定位鍵A18h8 JB/T80161999，固定在夾具體底面的同一直線位置的鍵槽中，用于確定銑床夾具相對于機床進給方向的正確位置，并保證定位鍵的寬度與機床工作臺T形槽相匹配的要求。5)夾具體工件的定位元

23、件和夾緊元件由連接座6連接起來，連接座定位固定在分度盤23上，而分度裝置和對刀裝置均定位固定在夾具體1上，這樣該夾具便有機連接起來，實現(xiàn)定位、夾緊、對刀和分度等功能。夾具體零件圖見圖 36)使用說明安裝工件時，松開右邊鉸鏈螺栓上的螺母15，將兩塊壓板16后撤，把工件裝在定位盤10上，再將兩塊壓板16前移，然后旋緊螺母15，通過 杠桿8聯(lián)動使兩塊壓板16同時夾緊工件。為了使壓板和走刀路線在4個工位不發(fā)生干涉，壓板與走刀路線成45°角布置。當(dāng)一條槽加工完畢后，扳手30順時針轉(zhuǎn)動，使分度盤23與夾具體1之間松開。分度盤下端沿圓周方向分布有4條長度1/4周長的斜槽。然后逆時針轉(zhuǎn)動分度盤，在斜

24、槽面的推壓下，使對定銷24逐步退入夾具體的襯套孔中，當(dāng)分度盤轉(zhuǎn)過90°位置時，對定位銷依靠彈簧力量彈出，落入第二條斜槽中，再反靠分度盤使對定銷與槽壁貼緊，逆時針轉(zhuǎn)動扳手30把分度盤緊定在夾具體上，就可以加工另一條槽。由于分度盤上4條槽為單向升降，所以分度盤也只能單向旋轉(zhuǎn)分度。7)結(jié)構(gòu)特點該夾具結(jié)構(gòu)簡單，操作方便。但分度精確受到4條斜槽制造精度的限制，適用于加工要求不高的場合。夾具上有直角對刀塊17，可使夾具在一批零件的加工之前很好的對刀（與塞尺配合使用）；同時，夾具體底面上的一對定位鍵可使整個夾具在機床工作臺上有一正確的安裝位置，以利于銑削加工。本夾具調(diào)整對刀塊位置、增添周向定位機構(gòu)，就可以用于下一道工序，成為在X62W臥式銑床上精銑槽口的專用夾具，使離合齒輪的十字槽最終成形。圖4專用夾具裝配圖4. 畢業(yè)設(shè)計心得體會三年