直齒羅拉滾齒形加工工藝及工裝夾具設(shè)計【說明書+CAD】

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一、羅拉零件總體分析 羅拉是紡織機(jī)械中起喂給、牽伸、輸出等作用的圓柱形回轉(zhuǎn)零件，是英語詞“roller”的音譯，有輥和軸的含義。廣泛用于牽伸、梳理、輸送等機(jī)構(gòu)。按所起的作用分為牽伸羅拉、喂給羅拉、緊壓羅拉、工作羅拉等。牽伸羅拉是紡紗機(jī)牽伸機(jī)構(gòu)的主要零件，由上羅拉和下羅拉成對組成羅拉拑口，握持紗條進(jìn)行牽伸。羅拉的質(zhì)量影響輸出紗條的均勻度。在不加說明時，通常提到的羅拉即指牽伸下羅拉，它是外圓有溝槽、滾花、或光滑表面的鋼制細(xì)長軸,常沿紡紗機(jī)的全長將若干根單節(jié)聯(lián)接成整列，由傳動機(jī)構(gòu)積極傳動. 　　羅拉的主要技術(shù)特征是：①直徑應(yīng)與所紡纖維的長度、上羅拉加壓、羅拉的軸承距相適應(yīng)，有足夠的抗彎和抗扭剛度。②具有正確的溝槽齒形和符合規(guī)定的表面光潔度，能有效握持纖維又不致?lián)p傷或鉤住纖維。③具有較高的制造精度，有互換性，以保證紡紗質(zhì)量，減少因羅拉偏心，彎曲等機(jī)械因素造成紗條不勻。④表面耐磨而中心堅韌，常用20號鋼滲碳淬硬或45號鋼淬硬，也有用鉻鉬鋼制造的，有時還要進(jìn)行耐腐蝕、防銹等表面處理。 紡紗機(jī)械上所用的上羅拉，大多是表面包覆彈性物的，俗稱皮輥。也有表面光滑的，稱鐵輥或輕質(zhì)輥，個別機(jī)器也采用溝槽羅拉。皮輥的表面包覆丁腈橡膠的稱為丁腈皮輥。上羅拉通常都由下羅拉摩擦傳動，少數(shù)也有用齒輪傳動的。喂入牽伸機(jī)構(gòu)的紗條具有一定的厚度，為了能均勻地握持纖維，又不損傷纖維，上羅拉需包覆富有彈性的材料。這種彈性包覆物統(tǒng)稱為皮殼（或膠管）。皮殼在壓力的作用下產(chǎn)生壓縮性變形，使皮輥與羅拉的實(shí)際握持拑口不是一條線,而是一個面,形成控制纖維運(yùn)動的摩擦力場。 　　皮輥由皮輥芯、皮輥鐵（鋼）殼，軸承和皮殼組成。棉紡并條機(jī)等設(shè)備上用的皮輥,用膠管套在皮輥芯上,也有的將丁腈橡膠直接澆注在皮輥芯上，支承在兩端軸承處。棉、毛等紡紗機(jī)上用的皮輥每兩錠成一套，皮殼套在兩邊的皮輥鐵殼上，支承在皮輥芯的中間。為增強(qiáng)鐵殼與皮殼之間的結(jié)合力，鐵殼表面有溝槽。皮輥用的軸承有滑動軸承和滾動軸承兩種。皮輥的規(guī)格、種類很多，直徑精度和表面光潔度要求較高，表面須經(jīng)磨削加工。丁腈皮殼具有硬度和厚度均勻、無接頭、富有彈性、在重加壓下不易產(chǎn)生永久壓縮變形、耐磨、價格便宜以及可以用不同的配方獲得不同的性能，來適應(yīng)各種工藝需要等優(yōu)點(diǎn)，20世紀(jì)50年代以來已代替了用天然皮革和軟木等做的皮殼。膠管用套或膠粘的辦法裝配在鐵殼上。用機(jī)械或氣壓使膠殼內(nèi)徑脹大后套在鐵殼上的，稱為套皮輥。用膠粘劑把膠管和鐵殼膠牢，可以避免在重加壓下運(yùn)轉(zhuǎn)時膠管從鐵殼上滑脫下來。也可以把丁腈橡膠直接梳化在薄壁合金管上，再壓配在鐵殼上做成丁腈皮輥，裝配方便，能承受重加壓，使用壽命較長。 皮輥的表面處理很重要，目的在于獲得需要的摩擦系數(shù)值。摩擦系統(tǒng)太小，握持力不足，牽伸過程不能正常進(jìn)行；摩擦系數(shù)太大，纖維或整根須條容易繞到皮輥上，造成斷頭或紗疵。須條繞在皮輥上的現(xiàn)象稱為繞皮輥。皮輥的表面處理方法有酸處理和涂料兩類。使用滲透性的合成涂料，既能充分發(fā)揮橡膠彈性，又能防止繞皮輥，耐久性也好。皮輥與纖維摩擦產(chǎn)生靜電，也是繞皮輥的原因。在膠管配方中加入高分子電解質(zhì)或抗靜電劑和使用合適的表面涂料可防止靜電的積聚。皮輥使用日久后，產(chǎn)生中凹、偏心、大小頭、同一套上兩只皮輥直徑不一致、表面微細(xì)龜裂、表面處理層剝落或失效等，都需要進(jìn)行回磨，經(jīng)表面重新處理后方可再用。 二、羅拉零件的加工工藝 由以上分析可知，羅拉這種零件并不是一種單純的軸類零件，它需要經(jīng)過軸類零件的加工過程后，繼續(xù)對軸進(jìn)行包覆，焊接等等的加工過程，最后才能成為羅拉零件。 因此，必須要先對軸類零件進(jìn)行工藝分析： 　　軸類零件是機(jī)器中經(jīng)常遇到的典型零件之一。它主要用來支承傳動零部件，傳遞扭矩和承受載荷。軸類零件是旋轉(zhuǎn)體零件，其長度大于直徑，一般由同心軸的外圓柱面、圓錐面、內(nèi)孔和螺紋及相應(yīng)的端面所組成。根據(jù)結(jié)構(gòu)形狀的不同，軸類零件可分為光軸、階梯軸、空心軸和曲軸等。它們在機(jī)器中用來支承齒輪、帶輪等傳動零件，以傳遞轉(zhuǎn)矩或運(yùn)動。 羅拉零件就可以定位為軸類零件中的階梯軸，它是由階梯軸頭和鋼管以及包復(fù)扳三部分零件組裝在一起的，其中的軸頭就是典型的階梯軸。 （一）下面對軸頭進(jìn)行加工過程的工藝分析： 　　(1)軸類零件的毛坯 　　軸類零件可根據(jù)使用要求、生產(chǎn)類型、設(shè)備條件及結(jié)構(gòu)，選用棒料、鍛件等毛坯形式。對于外圓直徑相差不大的軸，一般以棒料為主；而對于外圓直徑相差大的階梯軸或重要的軸，常選用鍛件，這樣既節(jié)約材料又減少機(jī)械加工的工作量，還可改善機(jī)械性能。 根據(jù)生產(chǎn)規(guī)模的不同，毛坯的鍛造方式有自由鍛和模鍛兩種。中小批生產(chǎn)多采用自由鍛，大批大量生產(chǎn)時采用模鍛。 該羅拉零件的材料為45鋼，故選45鋼就可滿足其要求。根據(jù)其尺寸，可選擇毛坯為?120×150的45號圓鋼。 （2）確定主要表面的加工方法 羅拉零件的軸頭大都是回轉(zhuǎn)表面，主要采用車削與外圓磨削成型。由于該零件的軸頭公差等級與表面粗糙度由車削就可以達(dá)到精度要求，因此用車削就能夠完成加工過程。外圓表面加工方案為：粗車——半精車——精車。 （3）確定定位基準(zhǔn) 合理的選擇定位基準(zhǔn)，對于保證零件的尺寸和位置精度有著決定性的作用。對于羅拉軸頭的加工應(yīng)選擇兩端的中心孔為基準(zhǔn)，采用雙頂尖裝夾方法，以保證零件的技術(shù)要求。 粗基準(zhǔn)采用熱軋圓鋼的毛坯外圓。中心孔加工采用三爪自定心卡盤裝夾熱軋圓鋼的毛坯外圓，車端面、鉆中心孔。但必須注意，一般不能用毛坯外圓夾兩次鉆兩端中心孔，而應(yīng)該以毛坯外圓作粗基準(zhǔn)，先加工一個端面，鉆中心孔，車出一段外圓，然后以已車過的外圓作基準(zhǔn)，用三爪自定心卡盤裝夾，車另一端面，鉆中心孔。如此加工中心孔，才能保證兩中心孔同軸。 （4）熱處理工序安排 軸的熱處理要根據(jù)其材料和使用要求確定。對于羅拉零件的軸頭，要求是調(diào)質(zhì)處理，并安排在粗車個外圓以后，半精車各外圓之前。 總上所述，羅拉軸頭工藝路線如下： 下料——車兩端面，鉆中心孔——粗車各外圓——調(diào)質(zhì)——半精車各外圓，倒角——鉆孔——銑鍵槽——精車——去毛刺——校驗入庫。 通過上面的工藝路線的確定，確定出了如下的軸頭一的加工工藝過程： 機(jī)械加工工藝過程卡片 產(chǎn)品型號 CA6140車床 零件圖號 產(chǎn)品名稱 零件名稱 軸頭1 共 頁 第 1 頁 材 料 牌 號 45鋼 毛 坯 種 類 圓鋼 毛坯外形尺寸 ?120×150 每毛坯件數(shù) 1 每 臺 件 數(shù) 1 工 序 號 工 名 序 稱 工 歩 名 稱 工 序 內(nèi) 容 設(shè) 備 工 藝 裝 備 工 時 夾具 刀具 量具 準(zhǔn)終 單件 1 下料 ?120mm×150mm 2 車削 1 三爪自定心卡盤夾持工件毛坯外圓一端 車床 三爪卡盤 2 車端面見平 CA6140 YT5 90° 偏刀 3 鉆中心孔 中心鉆?2mm 4 粗車外圓保證尺寸?115mm YT5 45° 外圓車刀 游標(biāo)卡尺 3 車削 1 三爪自定心卡盤夾持工件毛坯外圓另一端 2 車端面見平保證總長145mm YT5 90° 偏刀 3 鉆中心孔 中心鉆?2mm 4 粗車外圓保證尺寸?113mm YT5 45° 外圓車刀 4 車削 1 三爪自定心卡盤夾持工件毛坯外圓另一端 2 用尾座頂尖頂住中心孔 3 粗車臺階面外圓保證尺寸?46mm，長74mm YT5 45° 外圓車刀 4 粗車臺階面外圓保證尺寸?36mm，長23mm 5 熱處理 調(diào)質(zhì)處理220~240HBS 6 車削 1 三爪自定心卡盤夾持?46mm一端 2 用尾座頂尖頂住中心孔 3 半精車?113mm外圓至?112.5mm 4 倒外角1×45° 倒角刀 7 車削 1 三爪自定心卡盤夾持?112.5mm一端 YT5 45°外圓車刀 2 用尾座頂尖頂住中心孔 3 半精車?46mm臺階面至?45.5mm 4 半精車?36mm臺階面至?35.5mm 5 倒外角1.5×45° 倒角刀 6 車?33mm長為1.7mm的環(huán)槽，距軸端3.3mm 切槽刀 8 車削 1 三爪自定心卡盤夾持?45.5mm一端 2 用尾座頂尖頂住中心孔 3 精車?112.5mm至?112mm YT5 45°外圓車刀 9 車削 1 三爪自定心卡盤夾持?112mm一端 2 用尾座頂尖頂住中心孔 3 精車?45.5mm臺階面至?45mm YT5 45°外圓車刀 4 精車?35.5mm臺階面至?35mm 10 去毛刺 11 檢驗入庫 設(shè) 計（日 期） 校 對（日期） 審 核（日期） 標(biāo)準(zhǔn)化（日期） 會 簽（日期） 標(biāo)記 處數(shù) 更改文件號 簽 字 日 期 標(biāo)記 處數(shù) 更改文件號 簽 字 日 期 軸頭二的加工工藝卡如下： 機(jī)械加工工藝過程卡片 產(chǎn)品型號 CA6140車床 零件圖號 產(chǎn)品名稱 零件名稱 軸頭2 共 頁 第 1 頁 材 料 牌 號 45鋼 毛 坯 種 類 圓鋼 毛坯外形尺寸 ?120×280 每毛坯件數(shù) 1 每 臺 件 數(shù) 1 工 序 號 工 名 序 稱 工 歩 名 稱 工 序 內(nèi) 容 設(shè) 備 工 藝 裝 備 工 時 夾具 刀具 量具 準(zhǔn)終 單件 1 下料 ?120mm×290mm 2 車削 1 三爪自定心卡盤夾持工件毛坯外圓一端 車床 三爪卡盤 2 車端面見平 CA6140 YT5 90° 偏刀 3 鉆中心孔 中心鉆?2mm 4 粗車外圓保證尺寸?115mm YT5 45° 外圓車刀 游標(biāo)卡尺 3 車削 1 三爪自定心卡盤夾持工件毛坯外圓另一端 2 車端面見平保證總長270mm YT5 90° 偏刀 3 鉆中心孔 中心鉆?2mm 4 粗車外圓保證尺寸?113mm YT5 45° 外圓車刀 4 車削 1 三爪自定心卡盤夾持工件毛坯外圓另一端 2 用尾座頂尖頂住中心孔 3 粗車臺階面外圓保證尺寸?46mm，長190mm YT5 45° 外圓車刀 4 粗車臺階面外圓保證尺寸?36mm，長139mm 5 粗車臺階面外圓保證尺寸?31mm，長98mm 5 熱處理 調(diào)質(zhì)處理220~240HBS 6 車削 1 三爪自定心卡盤夾持?46mm一端 2 用尾座頂尖頂住中心孔 3 半精車?113mm外圓至?112.5mm 4 倒外角1×45° 倒角刀 7 車削 1 三爪自定心卡盤夾持?112.5mm一端 YT5 45°外圓車刀 2 用尾座頂尖頂住中心孔 3 半精車?46mm臺階面至?45.5mm 4 半精車?36mm臺階面至?35.5mm 5 半精車?31mm臺階面至?30.5mm 6 用?6mm鉆頭在?30.5mm臺階面鉆135深的孔 ?6mm鉆頭 7 用?10mm鉆頭在?30.5mm臺階面鉆14深的孔 ?10mm鉆頭 8 用絲錐在?10mm的孔中攻絲 ?10mm絲錐 9 在?30.5mm的臺階面倒外角1×45° 倒角刀 10 在?35.5mm的臺階面倒外角1.5×45° 11 車?28mm長為1.3mm的環(huán)槽，距軸端2.7mm 切槽刀 8 鉆孔 1 用虎鉗夾住?35.5mm臺階面 鉆床 虎鉗 2 用?6mm的鉆頭鉆17.5mm深的孔，距軸頭端面為118mm ?6mm鉆頭 9 銑鍵槽 1 用V形虎鉗裝夾?30.5mm臺階面 立式銑床 V形虎鉗 銑刀 2 銑鍵槽10mm×90mm，鍵槽一端距軸頭5mm 8 車削 1 三爪自定心卡盤夾持?45.5mm一端 2 用尾座頂尖頂住中心孔 3 精車?112.5mm至?112mm YT5 45°外圓車刀 9 車削 1 三爪自定心卡盤夾持?112mm一端 2 用尾座頂尖頂住中心孔 3 精車?45.5mm臺階面至?45mm YT5 45°外圓車刀 4 精車?35.5mm臺階面至?35mm 5 精車?30.5mm臺階面至?30mm 10 去毛刺 11 檢驗入庫 設(shè) 計（日 期） 校 對（日期） 審 核（日期） 標(biāo)準(zhǔn)化（日期） 會 簽（日期） 標(biāo)記 處數(shù) 更改文件號 簽 字 日 期 標(biāo)記 處數(shù) 更改文件號 簽 字 日 期 羅拉零件中的兩個軸頭已經(jīng)加工完成了，下面就是將軸頭、無縫鋼管和包覆鋼管三者通過紅套的方法結(jié)合到一起，所謂紅套，就是將套筒加熱，然后再將需要裝入的零件裝入套筒中，冷卻后套筒就會收縮與軸頭緊固。 要將軸頭，無縫鋼管和包覆鋼管三者相結(jié)合，有兩種方案，方案一，就是先將軸頭與無縫鋼管通過紅套的方法相結(jié)合，然后再將這兩者的結(jié)合體通過紅套的方法與包覆鋼管再結(jié)合。而方法二就是先將無縫鋼管和包覆鋼管通過紅套的方法想結(jié)合，然后再將軸頭通過紅套的方法與他們相結(jié)合。方案二中的第二個過程比較困難，要加熱的零件比較厚，溫度要求也比較難以把握，相比之下，還是第一種方案比較合理，所以決定采用方案一。 通過方案一在保證尺寸要求的情況下，再用焊接的方法將三者焊接到一起，這樣才可以保證整個零件的整體性。而這個零件也是羅拉齒形加工的毛坯零件。下一步還要對其進(jìn)行齒形加工。 （二）下面是對羅拉齒形加工的工藝分析 要加工羅拉的槽，可以有滾齒、插齒、磨齒、剃齒和刨齒多中加工方案。在眾多的加工方案中，分別對銑加工和刨加工進(jìn)行工藝試驗。從理論上來說，銑加工刀具剛性好，加工質(zhì)量比較穩(wěn)定，粗糙度低，不易形成毛刺，但加工效率低，刨加工加工效率高，刀具剛性差，進(jìn)刀量不穩(wěn)定容易扎刀、毛刺。但通過多次的工藝試驗，比較兩種加工方法的加工參數(shù)及加工后的表面質(zhì)量，表明對此種零件，銑加工不但加工效率低，而且容易在齒頂形成積屑瘤。影響加工質(zhì)量。而刨加工加工質(zhì)量反而比銑加工的好，加工面幾乎沒有毛刺，加工效率也比銑槽高。通過以上的分析，羅拉的齒形加工就選用刨加工。 選定了刨加工，接下來就要選擇加工的刀具。考慮到羅拉齒形的分布較密，齒形槽較薄，齒形強(qiáng)度比較的差，而且還容易變形，我們可以使用組合刀具對其進(jìn)行刨槽加工，盡可能的減少工件發(fā)熱，提高加工效率。其組合刀具結(jié)構(gòu)如下圖所示： 直槽刨刀結(jié)構(gòu)，它能有效的減小成形刨刀的加工量，最大限度的減小熱量的產(chǎn)生。下圖所示的就是直槽刨刀： 成形刨刀結(jié)構(gòu)，經(jīng)過前面刨直槽刀的加工，成形刨刀的加工余量已經(jīng)很小，它主要是切削斜面部分是槽成形，直接影響著槽的成形尺寸及表面質(zhì)量。下圖是成形刨刀的結(jié)構(gòu)： 刀具也定了下來，接下來就是在刨床上的夾具的設(shè)計了。本次的畢業(yè)設(shè)計主要的任務(wù)之一就是羅拉齒形加工的夾具的設(shè)計，具體設(shè)計過程參考設(shè)計說明書。