齿轮零件的机械加工工艺过程及进行滚齿加工用的夹具设计方案

10/33重庆大学网络教育学院〕及进展滚齿加工用的夹具设计学生所在校外学习中心重庆学习中心及自动化学 号学生指导教师起止日期20230909-20231024202310齿轮零件的机械加工工艺过程及进展滚齿加工用的夹具设计摘要计和加工制作工艺打算着整个机械行业的进展进度。轮零件的机械加工工艺和流程提出了该设计理念。完成了齿轮机械加工工艺的全部过程分析和与其配套的机床夹具争论，包可以满足工程需要，本文使用的设计方法，也可为同类夹具的设计供给参考。关键词：齿轮；加工工艺；夹紧原理；夹具设计名目4本课题争论的背景和意义4国内外相关争论状况5本课题争论的相关状况6本课题的争论方法6定位基准的选择7粗基准的选择原则7精基准的选额原则8关心基准的应用1010压板、螺丝、V型架、垫块组合1050211121616161819选择加工设备及刀具203272728滚齿液压波形胀紧夹具设计3131321本课题争论的背景和意义机械的自动化运作和加工使用。自亨利·福特将流水线生产作业运用于汽车生产中，大大提高了生产效的进展。<ISO〕，零部件的生产承受计质量，缩短设计周期。用上都得到了快速进展,大大提高了夹具的设计效率，缩短了生产预备周期。要标志。在机床夹具设计中，有大约一半的零件是标准件和非标常用件，这类零件大多具有一样或相像的外形，从根本上说，其构造组成和设计原理都相差无几或者毫无差异。但是这类标准件和非标常用件是依据不同规格的产品需息化的前提之一。国内外相关争论状况在产品设计中，大量应用标准件的数量和规模是一个国家和企业设计制造水平的重要标志。在机床夹具设计中，有大约30%～70%的零件是标准件或非标常用件，这些零件都具有一样或相像的外形特征，从根本上说，其构造组成和设计原理都相差无几或者毫无差异。但是这类标准件和非标常用件是依据不同规格的产品需要，而本身具有不同的尺寸大小。建立通用的符合国家标准和企业标准的边准件库和典型组合库是提高设计效率和保证，也是当前制造业信息化的根底争论工作之一。本行业的需要尽量简化其建模过程，且规格属性还要详实。我国的齿轮进展历程颇为艰辛，但是经过自中国成力的60年来，齿轮的制造和进展取得长足的进步。中国成立初期，几本没有齿轮的生产力量，经50接触强度差、工艺水平低、质量差等薄弱环节，因此从苏联引进圆弧齿轮的科技成果，利用轴向共轭代替端面共轭和利用圆弧齿轮齿面接触强度比较高的特点，代替了不少机械产品的渐开线齿轮。70中成功地应用单圆弧齿轮的根底上，承受双圆弧齿轮代替单圆弧齿轮，使抗弯40%~60%,工艺上改善了，应用范围获得了进一步扩大。近年来，我国结合贯彻齿轮精度标准，广泛开展根底工艺技术的以下争论试验：如精滚工艺试验、确定经济工艺的技术条件和精度等级；修磨剃齿刀齿形获得齿首抱负接触区试验；转变刀具材料实现硬齿面剃齿的试验；承受负变位剃齿刀消退齿面试验等等，都大大促进了齿轮精度水平的提高。本课题争论的相关状况<1〕以齿轮零件的机械加工工艺流程为争论对象，对齿轮加工生产过程中的各项步骤进展分别争论，进展综合比照，完成整个流程分析；<2〕齿轮零件的加工过程中，对每个流程进展结果分析，并对相关数据进展验证，确保加工余量；<3〕依据夹紧原理设计滚齿机用塑料心轴夹具、滚齿加工用的夹具设计、滚齿液压波形套胀紧夹具；<4〕以齿轮加工生产流程为依据，用OfficeWordOfficeExcelPro/Engineer、Photoshop、AutoCAD等软件完成，设计齿轮零件，完成机床专用夹具。本课题的争论方法AutoCAD开发平台，在AutoCAD平台上利用Autolisp语言及图标菜单技术进展二次开实现了计算与绘图的统一，建立机床夹SolidWorks、Pro／E、UG、Solidedge主流三维软件中进展二次开发嵌入标准件库。上述两种方法只是单一的平面图标准件库，或者只是三维实体模型。2定位基准的选择有着打算性的作用。依据工件加工要求确定工件应限制的自由度数后，某一方向自由度的限制往往会有几个定位基准可选择，则提出了如何正确选择定位基准的问题。定位基准有粗基准和精基准之分。粗基准的选择原则尽量选择不要求加工的外表作为粗基准.这样可使加工外表与不加工外表之间的位置误差量最小,同时还可以在一次装夹中加工出更多的外表。<2〕假设零件的全部外表都要加工,应选择加工余量和公差最小的外表作为粗基准.这样可保证作为粗基准的外表在加工时,余量均匀。①应保证各主要外表都有足够的加工余量。为满足这个要求，应选择4.34(c>所示的阶梯轴，应选Ф55mm②对于工件上的某些重要外表，为了尽可能使其外表加工余量均匀，要外表，则在加工导轨时，应选择导轨外表作为粗基准来加工床身底面。然后以底面为基准加工导轨平面。<3〕2.1.2精基准的选额原则取。<1〕为基准重合原则。假设被加工外表的设计基准与定位基准不重合，则会增大定位误差。<2〕他外表时，应尽可能在多数工序中承受此组精基准定位，这就是“基准统一”原则。如轴类零件大多数工序都以中心孔为定位基准。这样，可削减工装设计制造的费用，并可避开因基准转换所造成的误差。<3〕时，应选择加工外表本身作为定位基准。例如用浮动铰刀铰孔、用拉刀拉孔、用无心磨床磨外圆等，均为自为基准的实例。<4〕准反复加工的原则。例如要保证两个平面间较高的平行度要求，则先以一面定位加工另一面，再以另一面为定位基准加工前一面，这样反复加工屡次，从而保证两个平面间的相互位置精度。3-39，当加工C面时，假设承受“基准重合”原则，则选择B面作为定位基准，工件3-403-39aA误差较大。要冲突。2.1.3关心基准的应用为地制造一种定位基准。我们将为满足工艺需要而在工件上特地设计的定位基准称为关心基准。如毛坯上的工艺凸台和轴类零件加工时的中心孔等。这些外表不是零件上的原有的外表，但为了提高工件的加工精度和外表质量，从工艺上角度，特地增加这些外表来作定位基准面。装夹方法压板、螺丝、V由于不存在切削力，线切割加工中的夹紧主要是为了防止工件在受到外力<非切削力〕作用下而可能发生的位移。如图14穿丝和去除废料的过程中均可能与工件相碰而引起工件的移动，切割时机床的振动也可能引起工件位置的转变，因此需要肯定强度的夹紧。圆柱形的工件，可以在底部垫上V型架21123456711V型架 2件2502当工件较大而不会轻易发生位移时，可以在工件与工作台之间的适当位置用502胶水加以粘合<图3〕502留意工件与工作台之间的导电状况，必要时可以用导线来连接。112工件3下丝架4工作台、65023502磁性吸盘吸附磁性吸盘是线切割加工中使用最为便利的一种夹具。一般来说，只要磁性吸盘的吸力足以抑制工件的重力，就可以使用磁性吸盘来吸附装夹工件。假设购置不便利，可以自己做：预备一块六面相互垂直的长方体钢材<大小依据实际需要确定，为削减变形，材料需经相关热处理〕，加工出一系列圆孔，在圆孔中间填入强磁性材料<如充磁钕铁硼〕即可。在适当的位置切割一V型槽，用以装夹圆形工件，如图4512/33123V型槽41235使用专用夹具外形定位夹具如图60.05mm。考虑到该夹头的外形局部是在车床上一次装夹车削完成的，故只要保证外形小圆柱处<ф40-0.02〕与六方孔的位置精度也就保证了六方孔与外形锥度处的位置精度。预备一块大小适合，上下面经平面磨床磨削加工的一般钢材，在中间适当位置钻出一个穿丝孔，按图7ф40+0.05861夹具 内孔<ф40+0.05〕78内孔定位夹具如图9形局部承受线切割加工完成。9具体操作步骤：<1〕在线切割机床上完成全部零件的内键槽加工。<2〕预备一块大小适合，上下面经平面磨床磨削加工的一般钢材作为夹具体，并在适当位置钻出一个穿丝孔。<3〕按图102〕。<4〕按协作原则预备好心轴和平键。心轴与夹具体内孔紧配，与零件内孔松配；平键与零件的内键槽紧协作，与夹具体的键槽松配。<5〕11<6〕将零件转动18012所示。1—键槽10零件心轴1116/33零件心轴12以上介绍的几种线切割加工中的工件装夹方法是在长期的实践中总结而来。操作者要想对线切割加工中的工件装夹方法的进一步把握与运用，需要通过不断的实践进展阅历的积存。同时，还需要依据被加工工件的特点，并进展多种方法的比较，最终确定出最正确的方案。只有这样才能在保证加工质量的前提下，进一步提高工件的加工效率。加工工艺问题基准修正齿形外表淬火后,内孔会受到影响而变形:一般的孔直径会缩小0.01-的孔则应承受,磨孔工艺,磨孔必需留有磨削余量。齿轮加工方案精度和热处理要求。依据各个加工精度等级的加工方案如下:<1〕8应比设计图纸上的精度要求要提高一级。<2〕6-76<3〕5低。加工质量如下表:剃齿7～60.8～0.4大批量生产中滚齿或插齿后未珩齿7～61.6～0.4经淬火的齿轮精加工大批量生产中高频淬火硬齿形的精加工磨齿7～60.8～0.2单件小批生产中淬硬或不淬硬的精加工研齿0.4～0.2淬硬齿轮的齿形精加工,可有Ra值适用范围加工方案适用范围加工方案精度等级Ra/mm成型法铣齿96.3~3.2旋齿轮及齿条滚齿8～73.2～1.6外啮合圆柱轮和蜗轮插齿8～71.6各种批量生产中加工内外圆柱展齿轮、双联齿轮等成法热处理的安排由设计图纸上的技术要求,热处理工序在工艺过程中的安排如下：外表渗碳淬火及低温回火外表渗碳淬火及低温回火改善金属的机械切削性能。排在粗精加工与半精加工之间,这样有助于消退粗加工产生的内应力。火马氏体构造和消退渗碳过程中形成的粗晶粒构造。④淬火。这种方法是快速加热使工件表层奥氏体化,不等心部组织发生变化,马上朔性,韧性均匀的组织,工件各部都能满足使用要求。(HRC60应力削减了很多。制定工艺路线法如下：<1〕齿坯外圆：粗车－精车；<2〕齿坯端面：由设计图纸上的要求，齿坯的小端面的外表粗糙度要求是为精基准，所以端面的加工方法为：先粗车后精车，同时也可以保证尺寸21.5；1.60.056；1234512345678910111213141516工序内容锻造毛坯粗车各外形调质滚齿钳工－去毛刺钳工－划键槽加工线插键槽攻丝镗孔剃齿1717检验选择加工设备及刀具水生产线。工件在各机床上的装卸及各机床之间的传送均由人工完成。车床的选择：垂直刀架最大行程垂直690垂直刀架最大回转角40Φ750.14垂直刀架最大行程垂直690垂直刀架最大回转角40技术指标C5121250倒刀架加工最大直径1120工件最大高度900工件最大质量<Ｔ〕2工作台直径1030工作台转速7.5-150刀架数量水平1垂直1水平630滚齿机的选择:4-25Y31125机,其技术规格如下:技术规格Y31125加工齿轮最大用外支架时-直径不用支架时1250加工斜齿轮最当旋转角为30°时-大直径当旋转角为60°时-加工齿轮最大宽度550加工齿轮最大宽度550加工齿轮最大模数12加工齿轮最大螺旋角-滚刀最大直径200滚刀心轴最大直径27、32、40Y42125,其技术要求如下表:技术规格加工齿轮直径

Y42125200-1250600加工齿轮模数2-8加工齿轮宽度200剃齿刀直径300剃齿刀宽度-刀架最大回转轴20°工件与剃齿刀的中心距140-770镗床的选择:T616,最大加工直径为240mm。卧式镗床的镗削用量加工材料：铸铁

铜、铝及其合金加 加 刀 刀工 工 具 具 外表

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

α进 p(mm>给 直径方 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径：H12～H10

高 速钢镗刀块刀头

～ 40— —40～60 0.3～1.0粗镗硬质孔 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孔径：半精镗H9

刀头高镗刀块速钢粗

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～～ 铰 3.2H8 刀

25 2～5 ～ ～ 3 ～3. 20 3.

0.8孔距：±0.1～0.3

刀头硬质合金粗铰刀

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孔径：H8～H6精镗孔距：±0.02～0.05

高速钢硬质合金

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.头30～0.53～镗刀块3.2～8～151～41.1.663.2粗铰刀10～202～5～1.6刀50～0.156.头80～0.53～镗刀块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.镗杆以镗套支承时，υ取中间值；镗杆悬伸时，υ取小值。当加工孔径较大时，αpαp取小值。数控镗床的半精加工和精加工按上述切削用量选取，粗加工可以按一般卧式镗床的粗加工切削用量选取。坐标镗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(直径上> 软钢中碳钢铸铁铝、镁合金铜合金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式材料式材料高速钢半精镗硬质合金钢0.02～0.080.05～0.225～2818～2022～2550～7530～60精镗硬质合金0.02～0.060.05～0.270～8060～6570～80150～200150～200钻孔高速钢0.08～0.15—20～2512～1814～2030～4060～80扩孔硬质合金0.1～0.22～522～2815～1820～2430～5060～90精铰硬质合金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>,粗车走刀一a=2.0mm.IT13～IT11,取IT8～IT7,IT=0.063X=7540.2,Z:Z=X-X=(754-0.4>-752=1.6<2故余量足够.机床的校核:0.2m/r,a=2mm,由参考270r/mm,故切削速度为: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所以机床的功率满足。<2〕车端面

=2mm，加工余量为4，故粗加工余量粗Z=4-2=2mm，精加工面以内孔外圆定位。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〕镗内孔0.5~1.3，由设计图纸得镗孔后的尺寸既为设计尺寸189H7<+0.046〕195H8<+0.046〕0 0<4〕插键槽

=195-194.903=0.097mm<1.32故加工余量足够精由设计图纸得，内孔直径为195H8<+0.046〕，键槽在孔底的尺寸为204.4-+0.3，0 0AA=204.4+0.3为增量；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〕钻孔攻丝9-7GB/T146-1981〕：公称直径公称直径螺距中径小