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

10/33重慶大學(xué)網(wǎng)絡(luò)教育學(xué)院〕及進(jìn)展?jié)L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)中心及自動(dòng)化學(xué) 號(hào)學(xué)生指導(dǎo)教師起止日期20230909-20231024202310齒輪零件的機(jī)械加工工藝過程及進(jìn)展?jié)L齒加工用的夾具設(shè)計(jì)摘要計(jì)和加工制作工藝打算著整個(gè)機(jī)械行業(yè)的進(jìn)展進(jìn)度。輪零件的機(jī)械加工工藝和流程提出了該設(shè)計(jì)理念。完成了齒輪機(jī)械加工工藝的全部過程分析和與其配套的機(jī)床夾具爭(zhēng)論，包可以滿足工程需要，本文使用的設(shè)計(jì)方法，也可為同類夾具的設(shè)計(jì)供給參考。關(guān)鍵詞：齒輪；加工工藝；夾緊原理；夾具設(shè)計(jì)名目4本課題爭(zhēng)論的背景和意義4國內(nèi)外相關(guān)爭(zhēng)論狀況5本課題爭(zhēng)論的相關(guān)狀況6本課題的爭(zhēng)論方法6定位基準(zhǔn)的選擇7粗基準(zhǔn)的選擇原則7精基準(zhǔn)的選額原則8關(guān)心基準(zhǔn)的應(yīng)用1010壓板、螺絲、V型架、墊塊組合1050211121616161819選擇加工設(shè)備及刀具203272728滾齒液壓波形脹緊夾具設(shè)計(jì)3131321本課題爭(zhēng)論的背景和意義機(jī)械的自動(dòng)化運(yùn)作和加工使用。自亨利·福特將流水線生產(chǎn)作業(yè)運(yùn)用于汽車生產(chǎn)中，大大提高了生產(chǎn)效的進(jìn)展。<ISO〕，零部件的生產(chǎn)承受計(jì)質(zhì)量，縮短設(shè)計(jì)周期。用上都得到了快速進(jìn)展,大大提高了夾具的設(shè)計(jì)效率，縮短了生產(chǎn)預(yù)備周期。要標(biāo)志。在機(jī)床夾具設(shè)計(jì)中，有大約一半的零件是標(biāo)準(zhǔn)件和非標(biāo)常用件，這類零件大多具有一樣或相像的外形，從根本上說，其構(gòu)造組成和設(shè)計(jì)原理都相差無幾或者毫無差異。但是這類標(biāo)準(zhǔn)件和非標(biāo)常用件是依據(jù)不同規(guī)格的產(chǎn)品需息化的前提之一。國內(nèi)外相關(guān)爭(zhēng)論狀況在產(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%～70%的零件是標(biāo)準(zhǔn)件或非標(biāo)常用件，這些零件都具有一樣或相像的外形特征，從根本上說，其構(gòu)造組成和設(shè)計(jì)原理都相差無幾或者毫無差異。但是這類標(biāo)準(zhǔn)件和非標(biāo)常用件是依據(jù)不同規(guī)格的產(chǎn)品需要，而本身具有不同的尺寸大小。建立通用的符合國家標(biāo)準(zhǔn)和企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的邊準(zhǔn)件庫和典型組合庫是提高設(shè)計(jì)效率和保證，也是當(dāng)前制造業(yè)信息化的根底爭(zhēng)論工作之一。本行業(yè)的需要盡量簡(jiǎn)化其建模過程，且規(guī)格屬性還要詳實(shí)。我國的齒輪進(jìn)展歷程頗為艱辛，但是經(jīng)過自中國成力的60年來，齒輪的制造和進(jìn)展取得長(zhǎng)足的進(jìn)步。中國成立初期，幾本沒有齒輪的生產(chǎn)力量，經(jīng)50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)品的漸開線齒輪。70中成功地應(yīng)用單圓弧齒輪的根底上，承受雙圓弧齒輪代替單圓弧齒輪，使抗彎40%~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，我國結(jié)合貫徹齒輪精度標(biāo)準(zhǔn)，廣泛開展根底工藝技術(shù)的以下爭(zhēng)論試驗(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抱負(fù)接觸區(qū)試驗(yàn)；轉(zhuǎn)變刀具材料實(shí)現(xiàn)硬齒面剃齒的試驗(yàn)；承受負(fù)變位剃齒刀消退齒面試驗(yàn)等等，都大大促進(jìn)了齒輪精度水平的提高。本課題爭(zhēng)論的相關(guān)狀況<1〕以齒輪零件的機(jī)械加工工藝流程為爭(zhēng)論對(duì)象，對(duì)齒輪加工生產(chǎn)過程中的各項(xiàng)步驟進(jìn)展分別爭(zhēng)論，進(jìn)展綜合比照，完成整個(gè)流程分析；<2〕齒輪零件的加工過程中，對(duì)每個(gè)流程進(jìn)展結(jié)果分析，并對(duì)相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)展驗(yàn)證，確保加工余量；<3〕依據(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OfficeWordOfficeExcelPro/Engineer、Photoshop、AutoCAD等軟件完成，設(shè)計(jì)齒輪零件，完成機(jī)床專用夾具。本課題的爭(zhēng)論方法AutoCAD開發(fā)平臺(tái)，在AutoCAD平臺(tái)上利用Autolisp語言及圖標(biāo)菜單技術(shù)進(jìn)展二次開實(shí)現(xiàn)了計(jì)算與繪圖的統(tǒng)一，建立機(jī)床夾SolidWorks、Pro／E、UG、Solidedge主流三維軟件中進(jìn)展二次開發(fā)嵌入標(biāo)準(zhǔn)件庫。上述兩種方法只是單一的平面圖標(biāo)準(zhǔn)件庫，或者只是三維實(shí)體模型。2定位基準(zhǔn)的選擇有著打算性的作用。依據(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)的問題。定位基準(zhǔn)有粗基準(zhǔn)和精基準(zhǔn)之分。粗基準(zhǔn)的選擇原則盡量選擇不要求加工的外表作為粗基準(zhǔn).這樣可使加工外表與不加工外表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外表。<2〕假設(shè)零件的全部外表都要加工,應(yīng)選擇加工余量和公差最小的外表作為粗基準(zhǔn).這樣可保證作為粗基準(zhǔn)的外表在加工時(shí),余量均勻。①應(yīng)保證各主要外表都有足夠的加工余量。為滿足這個(gè)要求，應(yīng)選擇4.34(c>所示的階梯軸，應(yīng)選Ф55mm②對(duì)于工件上的某些重要外表，為了盡可能使其外表加工余量均勻，要外表，則在加工導(dǎo)軌時(shí)，應(yīng)選擇導(dǎo)軌外表作為粗基準(zhǔn)來加工床身底面。然后以底面為基準(zhǔn)加工導(dǎo)軌平面。<3〕2.1.2精基準(zhǔn)的選額原則取。<1〕為基準(zhǔn)重合原則。假設(shè)被加工外表的設(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〕他外表時(shí)，應(yīng)盡可能在多數(shù)工序中承受此組精基準(zhǔn)定位，這就是“基準(zhǔn)統(tǒng)一”原則。如軸類零件大多數(shù)工序都以中心孔為定位基準(zhǔn)。這樣，可削減工裝設(shè)計(jì)制造的費(fèi)用，并可避開因基準(zhǔn)轉(zhuǎn)換所造成的誤差。<3〕時(shí)，應(yīng)選擇加工外表本身作為定位基準(zhǔn)。例如用浮動(dòng)鉸刀鉸孔、用拉刀拉孔、用無心磨床磨外圓等，均為自為基準(zhǔn)的實(shí)例。<4〕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)加工屢次，從而保證兩個(gè)平面間的相互位置精度。3-39，當(dāng)加工C面時(shí)，假設(shè)承受“基準(zhǔn)重合”原則，則選擇B面作為定位基準(zhǔn)，工件3-403-39aA誤差較大。要沖突。2.1.3關(guān)心基準(zhǔn)的應(yīng)用為地制造一種定位基準(zhǔn)。我們將為滿足工藝需要而在工件上特地設(shè)計(jì)的定位基準(zhǔn)稱為關(guān)心基準(zhǔn)。如毛坯上的工藝凸臺(tái)和軸類零件加工時(shí)的中心孔等。這些外表不是零件上的原有的外表，但為了提高工件的加工精度和外表質(zhì)量，從工藝上角度，特地增加這些外表來作定位基準(zhǔn)面。裝夾方法壓板、螺絲、V由于不存在切削力，線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14穿絲和去除廢料的過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轉(zhuǎn)變，因此需要肯定強(qiáng)度的夾緊。圓柱形的工件，可以在底部墊上V型架21123456711V型架 2件2502當(dāng)工件較大而不會(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〕502留意工件與工作臺(tái)之間的導(dǎo)電狀況，必要時(shí)可以用導(dǎo)線來連接。112工件3下絲架4工作臺(tái)、65023502磁性吸盤吸附磁性吸盤是線切割加工中使用最為便利的一種夾具。一般來說，只要磁性吸盤的吸力足以抑制工件的重力，就可以使用磁性吸盤來吸附裝夾工件。假設(shè)購置不便利，可以自己做：預(yù)備一塊六面相互垂直的長(zhǎng)方體鋼材<大小依據(jù)實(shí)際需要確定，為削減變形，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)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4512/33123V型槽41235使用專用夾具外形定位夾具如圖60.05mm?？紤]到該夾頭的外形局部是在車床上一次裝夾車削完成的，故只要保證外形小圓柱處<ф40-0.02〕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。預(yù)備一塊大小適合，上下面經(jīng)平面磨床磨削加工的一般鋼材，在中間適當(dāng)位置鉆出一個(gè)穿絲孔，按圖7ф40+0.05861夾具 內(nèi)孔<ф40+0.05〕78內(nèi)孔定位夾具如圖9形局部承受線切割加工完成。9具體操作步驟：<1〕在線切割機(jī)床上完成全部零件的內(nèi)鍵槽加工。<2〕預(yù)備一塊大小適合，上下面經(jīng)平面磨床磨削加工的一般鋼材作為夾具體，并在適當(dāng)位置鉆出一個(gè)穿絲孔。<3〕按圖102〕。<4〕按協(xié)作原則預(yù)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)鍵槽緊協(xié)作，與夾具體的鍵槽松配。<5〕11<6〕將零件轉(zhuǎn)動(dòng)18012所示。1—鍵槽10零件心軸1116/33零件心軸12以上介紹的幾種線切割加工中的工件裝夾方法是在長(zhǎng)期的實(shí)踐中總結(jié)而來。操作者要想對(duì)線切割加工中的工件裝夾方法的進(jìn)一步把握與運(yùn)用，需要通過不斷的實(shí)踐進(jìn)展閱歷的積存。同時(shí)，還需要依據(jù)被加工工件的特點(diǎn)，并進(jìn)展多種方法的比較，最終確定出最正確的方案。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。加工工藝問題基準(zhǔn)修正齒形外表淬火后,內(nèi)孔會(huì)受到影響而變形:一般的孔直徑會(huì)縮小0.01-的孔則應(yīng)承受,磨孔工藝,磨孔必需留有磨削余量。齒輪加工方案精度和熱處理要求。依據(jù)各個(gè)加工精度等級(jí)的加工方案如下:<1〕8應(yīng)比設(shè)計(jì)圖紙上的精度要求要提高一級(jí)。<2〕6-76<3〕5低。加工質(zhì)量如下表:剃齒7～60.8～0.4大批量生產(chǎn)中滾齒或插齒后未珩齒7～61.6～0.4經(jīng)淬火的齒輪精加工大批量生產(chǎn)中高頻淬火硬齒形的精加工磨齒7～60.8～0.2單件小批生產(chǎn)中淬硬或不淬硬的精加工研齒0.4～0.2淬硬齒輪的齒形精加工,可有Ra值適用范圍加工方案適用范圍加工方案精度等級(jí)Ra/mm成型法銑齒96.3~3.2旋齒輪及齒條滾齒8～73.2～1.6外嚙合圓柱輪和蝸輪插齒8～71.6各種批量生產(chǎn)中加工內(nèi)外圓柱展齒輪、雙聯(lián)齒輪等成法熱處理的安排由設(shè)計(jì)圖紙上的技術(shù)要求,熱處理工序在工藝過程中的安排如下：外表滲碳淬火及低溫回火外表滲碳淬火及低溫回火改善金屬的機(jī)械切削性能。排在粗精加工與半精加工之間,這樣有助于消退粗加工產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力。火馬氏體構(gòu)造和消退滲碳過程中形成的粗晶粒構(gòu)造。④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,馬上朔性,韌性均勻的組織,工件各部都能滿足使用要求。(HRC60應(yīng)力削減了很多。制定工藝路線法如下：<1〕齒坯外圓：粗車－精車；<2〕齒坯端面：由設(shè)計(jì)圖紙上的要求，齒坯的小端面的外表粗糙度要求是為精基準(zhǔn)，所以端面的加工方法為：先粗車后精車，同時(shí)也可以保證尺寸21.5；1.60.056；1234512345678910111213141516工序內(nèi)容鍛造毛坯粗車各外形調(diào)質(zhì)滾齒鉗工－去毛刺鉗工－劃鍵槽加工線插鍵槽攻絲鏜孔剃齒1717檢驗(yàn)選擇加工設(shè)備及刀具水生產(chǎn)線。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。車床的選擇：垂直刀架最大行程垂直690垂直刀架最大回轉(zhuǎn)角40Φ750.14垂直刀架最大行程垂直690垂直刀架最大回轉(zhuǎn)角40技術(shù)指標(biāo)C5121250倒刀架加工最大直徑1120工件最大高度900工件最大質(zhì)量<Ｔ〕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滾齒機(jī)的選擇:4-25Y31125機(jī),其技術(shù)規(guī)格如下:技術(shù)規(guī)格Y31125加工齒輪最大用外支架時(shí)-直徑不用支架時(shí)1250加工斜齒輪最當(dāng)旋轉(zhuǎn)角為30°時(shí)-大直徑當(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、40Y42125,其技術(shù)要求如下表:技術(shù)規(guī)格加工齒輪直徑

Y42125200-1250600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140-770鏜床的選擇:T616,最大加工直徑為240mm。臥式鏜床的鏜削用量加工材料：鑄鐵

銅、鋁及其合金加 加 刀 刀工 工 具 具 外表

切 表 切削進(jìn)給表面切削進(jìn)給表面速度量粗v(m/mf(mm/糙in>r>度Ra20～350.3～1.025～400.3～0.840～800.3～1.0速

α進(jìn) p(mm>給 直徑方 精 材 式 度 料

粗糙

度v(m/min>

量 粗f<mm/ 糙度Ra

度v(m/mi

量 上f(mm/rn>100n>1000.4～150～1.55～8120～1500.4～1.55～8200～2500.4～1.55～8孔 刀 20 0.3徑：H12～H10

高 速鋼鏜刀塊刀頭

～ 40— —40～60 0.3～1.0粗鏜硬質(zhì)孔 合金距 ：

25～12.5

35～60

250.3～0.8 —

25～12.5200～250

0.4～1.0

5～8±0.5～1孔徑：半精鏜H9

刀頭高鏜刀塊速鋼粗

12.5～6.36.3～

25～4030～4015～

0.2～ 0.8 25 ～ 120.2～ .5 —0.66. 103

0.2～ 120.8 .5～6.— 36.0.5～ 3

1.5～150～150～0.2～2001.01500.2～～2001.030～502～51.5～30.3～～ 鉸 3.2H8 刀

25 2～5 ～ ～ 3 ～3. 20 3.

0.8孔距：±0.1～0.3

刀頭硬質(zhì)合金粗鉸刀

12.5～6.36.3～3.2

60～12050～8030～50

20.2～0.8 ～120.2～ 3006.3006.6.33803～5～— — ～～3.3.12022

80～120—

20.2～ 120.8 .5～6.— 3

250～300250～

0.2～0.80.2～0.63～5

1.5～31.5～30.3～0.8孔徑：H8～H6精鏜孔距：±0.02～0.05

高速鋼硬質(zhì)合金

3.2～1.6

30～50

3.2～1.6

20 0.1～353.2006～12353.2006～121～42～0.20～3010～200.5～3830～5060～1000.15～0.5200～2508～201～430～50刀15～0.156.頭30～0.53～鏜刀塊3.2～8～151～41.1.663.2粗鉸刀10～202～5～1.6刀50～0.156.頭80～0.53～鏜刀塊20～401～41.63.2～0.8— —

150～50～100

0.2～1.01～42～50.15～0.51～42～5

0.6～1.20.6～1.20.1～0.40.6～1.20.6～1.20.1～0.4注:1.鏜桿以鏜套支承時(shí)，υ取中間值；鏜桿懸伸時(shí)，υ取小值。當(dāng)加工孔徑較大時(shí)，αpαp取小值。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 刀具 f(mm/r> αp(mm> 切削速度v m/min23/3324/33(直徑上> 軟鋼中碳鋼鑄鐵鋁、鎂合金銅合金0.1～0.30.1～0.8 18～2515～1818～2250～7530～600.08～0.250.1～0.8 50～7040～5050～70150～200150～200式材料式材料高速鋼半精鏜硬質(zhì)合金鋼0.02～0.080.05～0.225～2818～2022～2550～7530～60精鏜硬質(zhì)合金0.02～0.060.05～0.270～8060～6570～80150～200150～200鉆孔高速鋼0.08～0.15—20～2512～1814～2030～4060～80擴(kuò)孔硬質(zhì)合金0.1～0.22～522～2815～1820～2430～5060～90精鉸硬質(zhì)合金0.08～0.20.05～0.16～85～76～88～108～10<1〕359-52mm,0.2～2.5mm,Z=2,已4,Z=4-2=2mmf=1.5～2.0mmf=2.0(mm/r>,粗車走刀一a=2.0mm.IT13～I(xiàn)T11,取IT8～I(xiàn)T7,IT=0.063X=7540.2,Z:Z=X-X=(754-0.4>-752=1.6<2故余量足夠.機(jī)床的校核:0.2m/r,a=2mm,由參考270r/mm,故切削速度為:V==3.14*754*270/1000=206P=1962N/mmF=P*A=1962*0.3*2=1177.2P==1172*206*10/60=4.02KW28KW,0.8528*0.85=23.8>4.02所以機(jī)床的功率滿足。<2〕車端面

=2mm，加工余量為4，故粗加工余量粗Z=4-2=2mm，精加工面以內(nèi)孔外圓定位。粗X=1420.12精X=1420.2 故粗校核加工余量Z=143.8-142.12=1.68mm<2mmm<3〕鏜內(nèi)孔0.5~1.3，由設(shè)計(jì)圖紙得鏜孔后的尺寸既為設(shè)計(jì)尺寸189H7<+0.046〕195H8<+0.046〕0 0<4〕插鍵槽

=195-194.903=0.097mm<1.32故加工余量足夠精由設(shè)計(jì)圖紙得，內(nèi)孔直徑為195H8<+0.046〕，鍵槽在孔底的尺寸為204.4-+0.3，0 0AA=204.4+0.3為增量；A=195+0.046所以A=204.4-195=9.40

0.1 0 2 0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A=9.4

+0.30 0.046<5〕鉆孔攻絲9-7GB/T146-1981〕：公稱直徑公稱直徑螺距中徑小