漸開線斜齒輪的滾齒夾具設計及加工工藝工裝含5張CAD圖.zip

漸開線斜齒輪的滾齒夾具設計及加工工藝工裝含5張CAD圖.zip,漸開線,齒輪,夾具,設計,加工,工藝,工裝,CAD 漸開線斜齒輪加工工藝及工裝設計 【摘要】本設計主要內(nèi)容是對漸開線斜齒輪的加工工藝路線進行設計和研究，其中包括了各道工序的加工方法以及選擇合適的刀具、機床、夾具，選取基準面，定位和夾緊方案，對其中的一道工序設計專用夾具。端面、齒面和內(nèi)孔為斜齒輪的主要加工表面，按照先面后孔的原則進行設計。夾具方面選取專用夾具，夾緊剛性高，合適大批量生產(chǎn)的情況。此次設計主要內(nèi)容在于如何簡化加工工序，降低加工難度，從而完成提高產(chǎn)品加工效率的目的。 【關鍵詞】工藝，工序，夾具，定位，夾緊 I Involute helical gear process and fixture design 【Abstract】The main content of this design is to design and study the processing route of the involute helical gear, including the processing methods of each process and selecting the appropriate tool, machine tool, fixture, selecting the reference plane, positioning and clamping scheme, One of the process design special fixtures. The end face, the tooth face and the inner hole are the main machining surfaces of the helical gear, and are designed according to the principle of the front face and the rear hole. Special fixtures are selected for the fixtures, and the clamping rigidity is high, which is suitable for mass production. The main content of this design is how to simplify the processing process and reduce the processing difficulty, thus achieving the purpose of improving the processing efficiency of the product. 【Keywords】:technology, process, fixture, positioning, clamping  漸開線斜齒輪加工工藝及工裝設計 目錄 前言 1 1 零件的分析 2 1.2 漸開線斜齒輪的工藝要求 2 1.3 齒輪的工藝分析 3 2 工藝規(guī)程設計 4 2.1 選擇毛坯 4 2.2 確定定位基準 4 2.3 工藝路線的擬定 5 2.4 機械加工余量，工序尺寸及毛坯尺寸的確定 9 2.5 確定切削用量及工時 9 3 夾具設計 15 3.1專用夾具簡介 15 3.2 問題的提出 16 3.3 夾具的設計 16 3.4 確定定位元件 17 3.5 夾緊裝置設計 18 3.6定位誤差分析 22 3.7夾緊誤差分析 23 3.8夾具設計及操作說明 23 4 總結 24 參 考 文 獻 25 致謝 26 III 前言 齒輪工業(yè)機械，基礎件，廣泛應用于機床，汽車，摩托車，農(nóng)業(yè)機械，建筑機械，工程機械，航空，武器，工具和精密加工，效率和靈活性越來越多需求量大。齒輪加工技術的發(fā)展分為四個階段，即：公元前400年 - 手工制作階段200年，18世紀后的機械復制階段，19世紀后機械加工階段和1980年以來數(shù)控技術加工階段。 在中國大部分地區(qū)仍然是普通機床占大多數(shù)，精度難以提高。據(jù)統(tǒng)計，截至1995年底，我國53％的機器已使用超過16年，已使用6 - 15年的機床占31％，不到16％的機器使用壽命較少超過15年。齒輪尤其是生產(chǎn)齒輪的汽車也越來越大，在中國由于齒輪的質(zhì)量不能達到圖紙要求，導致變速箱噪音，壽命短，這嚴重阻礙了機器的質(zhì)量，這樣的表現(xiàn)一直在汽車行業(yè)特別嚴重。為了滿足加工設備加工的質(zhì)量和效率要求，自1995年以來，大量的加工設備數(shù)控機床已依賴進口。 近年來，在開發(fā)過程中出現(xiàn)了一些技術齒輪加工新技術：通過磨料精加工工藝，磨削- 珩磨聯(lián)合工藝。相信在不久的將來，設備加工技術將在數(shù)控，智能，高速，集成和環(huán)保方面發(fā)展。 33 1 零件的分析 1.1 漸開線斜齒輪的結構 對于零件的結構分析于漸開線斜齒輪加工工藝及夾具設計的設計十分重要。設計主要考慮的方面有施加加工是否可能、機械加工工藝是否合理、設計是否符合要求等等，尤其需要考慮加工方便，而且要保證加工質(zhì)量，同時要使勞動強度最小化。 1.2 漸開線斜齒輪的工藝要求 在設計的時候，考慮各種性因素可以知道設計出漸開線斜齒輪零件工程圖紙，具體見圖1可以看出。 圖一 漸開線斜齒輪零件圖 本次設計的漸開線斜齒輪零件，它們的作用是調(diào)節(jié)嚙合。 根據(jù)設計的漸開線斜齒輪零件的機械結構之中，能夠知道加工表面對于漸開線斜齒輪的需求，以及孔系的對漸開線斜齒輪要求的重要性。平面加工的精度必須與加工表面相匹配，并且應嚴格按照設計尺寸生產(chǎn)孔系統(tǒng)的精度。因此，在加工漸開線斜齒輪時，應嚴格對待孔與平面之間的關系。主要關注以下方面： （1）各表面加工方案的確定 在設計本漸開線斜齒輪時，對于設計要求的重要性來說，結構是非常重要的，因此在設計時，應該考慮加工工藝的問題。因此，思考設計和工藝是一個關鍵問題。此外，除了考慮漸開線斜齒輪的精度和效率之外，還必須考慮經(jīng)濟的成本因素。 （2）各表面和孔的要求 ①在生產(chǎn)過程中，由于市場上的產(chǎn)品的影響，為了節(jié)省成本，它們可以用小批量或單獨加工的通用設備進行加工。大批量生產(chǎn)需要高效率的專用夾具。 ②由于漸開線斜齒輪的不同應用要求，加工材料的選擇也很重要。 ③其他因素，如工件形狀，物理性質(zhì)等。 漸開線斜齒輪有2組加工面他們有位置度要求。 這2組加工面的分別為 ①一個是左端端面為基準的加工面，這組加工面包括車右端端面Φ47孔, ②一個是以Φ47孔為基準的加工面，這個主要是漸開線斜齒輪的加工。 1.3 齒輪的工藝分析 從零件圖中可以看出，該零件的結構復雜，加工表面較多，且齒輪的加工精度很高，材料為20CrMnTi。 主要加工表面的尺寸： ①齒面及兩端的倒角。 ②內(nèi)孔Φ47，六個孔M6×37—14H。 ③端面。 加工表面的主要技術參數(shù)： ①內(nèi)孔的粗糙度為Ra1.6，齒面的粗糙度是Ra3.2，背面的粗糙度是Ra3.2，端面的粗糙度是Ra3.2，其余表面粗糙度為Ra12.5。 ②內(nèi)孔的圓度是0.022。 通過以上分析得知，對于這兩組加工表面，可以先選一組表面加工，然后以之前加工過的表面作為基準，加工其他表面，并確保他們之間的相互位置。 2 工藝規(guī)程設計 2.1 選擇毛坯 漸開線斜齒輪零件的可鍛性好，材料為20CrMnTi，據(jù)生產(chǎn)綱領以及零件在工作過程中所受的載荷情況，選用鍛造成型技術，且大批量生產(chǎn)。 2.2 確定定位基準 在設計過程中選擇基面也是最重要的。在選擇基面時，要求盡可能正確，嚴謹和合理。只有這樣才能保證加工質(zhì)量，并大大提高生產(chǎn)率。如果不這樣做，則處理過程中可能會出現(xiàn)意外問題。如果情況嚴重，將導致大量零件被報廢，給工廠造成巨大損失，嚴重影響生產(chǎn)進度。 2.2.1 粗基準的選擇 在設計中，我們還需要考慮選擇粗基準。由于其重要的功能，具體要求如下： （1）選擇粗基準時，主要使用加工表面。這是為了滿足加工的精度要求。 （2）表面均勻的加工余量。這主要是為了確?？梢杂行У厝コ嗔?，從而保持精細的導軌結構，從而實現(xiàn)耐磨性要求。 （3）為了滿足對足夠的加工余量的需要，粗基準的選擇還包括選擇加工余量最小的表面。 （4）無論選擇如何，都應考慮表面光滑和平整等因素，因此該要求包含在粗基準的選擇中。 （5）因為不規(guī)則和粗糙的基準面沒有被重復使用，因此應更多考慮粗基準的選擇，以確保加工的準確性。 粗基準面的選擇：對于漸開線斜齒輪這樣的回轉體零件，選擇粗基準非常重要。對于回轉體零件，我們通常使用外圓作為粗基準。 2.2.2 精基準的選擇 在粗基準的基礎上要求，還有精基準選擇，主要要求更嚴格，要完全符合標準設計，要求是： （1）基準重合性原則。在選擇設計時，完全符合參考選擇標準，是為了確保選擇不會導致設計基準和定位基準不匹配，不會導致基準偏差或誤差。 （2）基準統(tǒng)一原則，標準化設定統(tǒng)一的基準定位，范圍標準主要是將市場上具有通用性的產(chǎn)品統(tǒng)一，使產(chǎn)品可以互換。因此，標準選擇用于選擇定位基準。 （3）自我原則。有時在某些特殊工藝設計中需要它作為加工表面參考?？梢员苊獠煌ぜ械腻e誤，這有助于提高準確性。 （4）相互基準原則。由于選擇精基準面直接決定設計成敗，因此加工表面的兩個方面，基準面能夠互為基準的面重復加工操作，均勻性可以達到產(chǎn)品的表面需求。 選擇精基準面時我們主要考慮的是安裝的準確性和加工精度。 選擇精基準：主要考慮的是基準重合原則和工藝基準要與設計基準一致。因此，使用內(nèi)孔作為定位基準。 2.3 工藝路線的擬定 由于市場需求的影響，部分應在生產(chǎn)前加工和發(fā)布。確定支架加工的標準十分重要，主要是因為支架在加工，設計和分析生產(chǎn)中非常重要并且是不可或缺的部分。 它反映在孔位置和完成加工的頂部平面中。 2.3.1工序的合理組合 通常，在比較處理方法之后，生產(chǎn)過程中的工序編號可以通過生產(chǎn)類型，技術要求和特定生產(chǎn)條件（例如機床）來識別。 那么如何確定步驟數(shù)，基本上應遵循以下原則： （1）工序分散原則 單個過程可以知道其操作的內(nèi)容非常簡單，因此可以達成切削用量的合理性和高效率，并且使用與其通用相關的設備也很方便。 工藝分配原則對機床設備和裝置的要求相對簡單，生產(chǎn)負荷也相對較小，這使得更換產(chǎn)品更加容易。因此，正因為如此，工人各方面的技術要求都不會很高。然而，對設備的需求巨大，勞力需求量大，生產(chǎn)面積占用大。此外，該生產(chǎn)線還將意味著工廠的復雜和難以管理生產(chǎn)。 （2）工序集中原則 生產(chǎn)商采用工序集中化的原則，可以有效的縮短生產(chǎn)線的長度，同時可以減少占用生產(chǎn)面積，大大減少工件的固定次數(shù)，而且工作量也相應減少。它減輕了管理生產(chǎn)的難度，更有利于管理，相關設備的使用也將減少，生產(chǎn)效率也得到提高。但是，該原理的多余設備的需求準確性和技術要求相對較高，這也增加了生產(chǎn)成本，并且制作過程中的工作量也很大。 為了考慮生產(chǎn)要求，需要混合搭配，特別是在工序集中和工序分散這兩個原則的選擇上。 2.3.2工序的集中與分散 在制定工藝路線時，首先要注意的是流程的數(shù)量。應根據(jù)實際情況確定應用工序集中原則或工序分散原則。工序集中是指使用少量工序數(shù)量完成的零件的加工的原則，并且工序分散原則與之相關聯(lián)。由于這兩個過程的選擇有其自身的特點，實際的選擇應該與生產(chǎn)類型，生產(chǎn)過程，結構和精度相結合，以確定應該使用哪個原則。 伴隨著互聯(lián)網(wǎng)技術的發(fā)展，電腦控制技術在機床和加工中心中也非常重要，并且可以在使用該技術下載工序集中上有效地解決，并且在單個過程中生產(chǎn)變?yōu)闇蚀_可控。生產(chǎn)和加工過程中產(chǎn)生的介質(zhì)不允許被低估。 2.3.3加工階段的劃分 在確定零件加工過程的選擇之后，由于加工質(zhì)量的問題，加工過程包括以下步驟： （1）粗加工階段 進行粗加工，主要是為了減少多余金屬的加工，這可以用來對這些不需要且不必要的東西進行篩除，從而保護設備并保證完美的精加工水準，這同時也減少了加工處理的時間。及時發(fā)現(xiàn)缺陷和問題并對其進行改進。由于粗加工的對象都是毛坯料，因此存在一定程度的加工困難，這導致相對大的加工使用的折別功率的損失，并且用于加工的設備也需要剛度和精度，越多越好。盡量使用最好的設備，以便使得加工出來的毛坯料質(zhì)量更好。粗糙度Ra的選擇在80和100μm之間，粗加工公差的選擇在IT11和IT12之間。 （2）半精加工階段 粗加工后，還需要將處理過的材料進行半精加工。該階段主要是完成一些表面要求平整度的精加工操作，從而保證合理的加工余量。因此，為了確保精加工的需要，在IT9至IT10類別中選擇半精加工的公差等級中進行選擇。Ra粗糙度的選擇選擇在10到1.25微米之間。 （3）精加工階段 完成上述加工階段后，最后的精加工主要是有效地打磨和加工細節(jié)并切割剩余的加工余量，以保證零件的形狀，尺寸，位置和表面粗糙度的精度。因此，在IT6至IT7的范圍內(nèi)選擇精加工的加工精度，精加工表面Ra粗糙度應在10至1.25微米的范圍內(nèi)選取。 2.3.4加工方案的比較 在在設計和制造中，由于尺寸公差和零件形狀以及表面粗糙度要求的要求，在大規(guī)模生產(chǎn)中使用特殊機床進行加工和生產(chǎn)可以極大提高生產(chǎn)率。 同時，它將有效降低生產(chǎn)成本，促進經(jīng)濟效益的快速發(fā)展，并比較兩種工藝設計方案，并尋求最佳的加工解決方案。 方案一 工 序 號 工 名 序 稱 工 序 內(nèi) 容 1 鍛造 鍛造 2 時效處理 時效處理 3 車 車左端端面 4 車 粗車右端端面Φ47孔 5 車 精車外圓 6 車 精車Φ47內(nèi)孔 7 插 插寬14mm鍵槽 8 鉆 鉆6-Φ37孔 9 滾 滾齒輪 10 檢驗 檢驗 11 入庫 入庫 方案二 工 序 號 工 名 序 稱 工 序 內(nèi) 容 1 鍛造 鍛造 2 時效處理 時效處理 3 車 車左端端面 4 車 車右端端面Φ47孔 5 插 插寬14mm鍵槽 6 鉆 鉆6-Φ37孔 7 滾 滾齒輪 8 檢驗 檢驗 9 入庫 入庫 工藝方案一和方案二的區(qū)別在于方案一有粗車外圓和精車外圓，粗車Φ47內(nèi)孔和精車Φ47內(nèi)孔，可進一步保證加工精度的要求，而方案二只有粗車加工，不能進一步保證位置度要求和加工精度的要求. 具體的工藝路線如下 方案一 工 序 號 工 名 序 稱 工 序 內(nèi) 容 1 鍛造 鍛造 2 時效處理 時效處理 3 車 車左端端面 4 車 粗車右端端面Φ47孔 5 車 精車外圓 6 車 精車Φ47內(nèi)孔 7 插 插寬14mm鍵槽 8 鉆 鉆6-Φ37孔 9 滾 滾齒輪 10 檢驗 檢驗 11 入庫 入庫 2.4 機械加工余量，工序尺寸及毛坯尺寸的確定 生產(chǎn)類型為大批量生產(chǎn)，采用鍛造毛坯。 1、 不加工表面毛坯尺寸 不加工表面毛坯按圖給定的尺寸為自由度公差，可由鍛造可直接獲得。 2、 漸開線斜齒輪的端面 由于漸開線斜齒輪端面要與其他接觸面接觸，查相關資料知余量留2mm比較合適。 3、漸開線斜齒輪的孔 毛坯為空心，鑄造出孔。IT7—IT8之間為孔的精度要求，按照文獻參數(shù)，明確工藝尺寸余量為2mm 2.5 確定切削用量及工時 2.5.1車左端端面 1) 切削深度 單邊余量為Z=2mm 2) 進給量根據(jù)《機械加工工藝手冊》取=0.8mm/r 3) 計算切削速度　 （1） 其中：=342, =0.15, =0.35, m=0.2。修正系數(shù)見《切削手冊》表1.28,即 =1.44 , =0.8 , =1.04 , =0.81 , =0.97。 所以 1.440.81.040.810.97=89m/min （2） 4) 確定機床主軸轉速　 ns== 457r/min （3） 與457r/min相近的機床轉速為500r/min?，F(xiàn)選取=500r/min。 所以實際切削速度== （4） 5) 切削工時，　　　　　　　　　 t=i ;其中l(wèi)=62mm; =4mm; =0mm; （5） t=i==0.165(min) （6） 2.5.2粗車右端端面Φ47孔 1) 切削深度 單邊余量為Z=2mm 2) 進給量根據(jù)《機械加工工藝手冊》取=0.8mm/r 3) 計算切削速度　 （7） 其中：=342, =0.15, =0.35, m=0.2。修正系數(shù)見《切削手冊》表1.28,即 =1.44 , =0.8 , =1.04 , =0.81 , =0.97。 所以 1.440.81.040.810.97=89m/min （8） 4) 確定機床主軸轉速　 ns== 753r/min （9） 與753r/min相近的機床轉速為750r/min。現(xiàn)選取=750r/min。 所以實際切削速度== （10） 5) 切削工時，　　　　　　　　　 t=i ;其中l(wèi)=25mm; =4mm; =0mm; （11） t=i=x2=0.966(min) （12） 2.5.3精車外圓 1) 切削深度 單邊余量為Z=2mm 2) 進給量 根據(jù)《機械加工工藝手冊》取=0.8mm/r 3) 計算切削速度　 （13） 其中：=104, =0.15, =0.35, m=0.2。修正系數(shù)見《切削手冊》表1.28,即 =1.44 , =0.8 , =1.04 , =0.81 , =0.97。 所以 1.440.81.040.810.97=30m/min （14） 4) 確定機床主軸轉速　 ns== 382r/min （15） 與382r/min相近的機床轉速為400r/min。現(xiàn)選取=400r/min。 所以實際切削速度== （16） 5) 切削工時，　　　　　　　　　 t=i ;其中l(wèi)=19mm; =4mm; =0mm; t=i==0.059(min) （17） 2.5.4精車Φ47內(nèi)孔 1) 切削深度 單邊余量為Z=0.5mm 2) 進給量 根據(jù)《機械加工工藝手冊》取=0.2mm/r 3) 計算切削速度　 （18） 其中：=342, =0.15, =0.35, m=0.2。修正系數(shù)見《切削手冊》表1.28,即 =1.44 , =0.8 , =1.04 , =0.81 , =0.97。 所以 1.440.81.040.810.97=89m/min （19） （4） 確定機床主軸轉速　 ns== 885r/min （20） 與885r/min相近的機床轉速為900r/min?，F(xiàn)選取=900r/min。 所以實際切削速度== （21） 5) 切削工時，　　　　　　　　　 t=i ;其中l(wèi)=12mm; =4mm; =0mm; t=i==0.02(min) （22） 2.5.5鉆6-Φ37孔 機床：Z525立式鉆床 刀具：根據(jù)《機械加工工藝手冊》表10-61選取高速鋼麻花鉆Φ37 1)進給量 取=0.13mm/r 2)切削速度　　V=24~34m/min. 取V=30m/min 3)確定機床主軸轉速　　 ns== 258r/min （23） 與258r/min相近的機床轉速為300r/min?，F(xiàn)選取=300r/min。 所以實際切削速度== （24） 5) 切削工時，按《工藝手冊》表6.2-1。 t=i ;其中l(wèi)=10mm; =4mm; =3mm; （25） t=6x（） =6x（）=2.61(min) 2.5.6滾齒 Y58滾齒機 1) 已知毛坯長度方向的加工余量為27mm，模數(shù)m為4mm 2) 進給量 查找《實用機械加工工藝手冊》中表2.4-3,工件直徑為 按滾齒機說明書（見切削手冊）取 =0.83mm/r 3) 計算切削速度，按《切削手冊》表1.27,切削速度的計算公式為(壽命T=60min) (m/min) （26） 其中：=342, =0.15, =0.35, m=4. T=60min 。修正系數(shù)見《切削手冊》表1.28,即 =1.44 , =0.8 , =1.04 , =0.81 , =0.97。 所以 （27） 4)確定機的主軸轉速 ns== 114r/min （28） 按機床說明書(見《工藝手冊》表4.2-8),現(xiàn)選取=120r/min。 5) 切削工時，按《工藝手冊》表6.2-1 　　　　　 L==40mm, =2mm,=0,=0 tm==(min) （29 3 夾具設計 根據(jù)生產(chǎn)要求進行處理。最后，上述過程的額定工作時間和切削參數(shù)與其他處理數(shù)據(jù)相結合，以完成加工工藝卡片。 在設計時考慮到多方面因素經(jīng)，決定設計第9道工序漸開線斜齒輪夾具設計。 3.1專用夾具簡介 專用設備旨在滿足特定的工件加工要求。其功能主要包括以下幾個方面： 1.它可以提供專用夾具表面的精確位置，例如常用有效距離的精度，專用夾具的同軸度和專用夾具的平行度。 2.使用專用夾具可縮短所需的工作時間，從而大大提高工作效率?？梢詼p少其中某一步過程所需的時間，例如，加工工件時在裝卸零件方面和加工輔助裝置所用的時間。進一步使用專用夾具，并可以在工作站上轉換安裝，它將大大簡化工作量和所需的工作量，提高利用率和使用時間。在安裝之前不必在繪制直線和對齊上花費額外的時間，從而節(jié)省了工序的繪制線。此外，在需要加工和生產(chǎn)多個工件夾具的同時，一些工件的運動時間與工件的操作時間相同。連續(xù)旋轉的可以實現(xiàn)多工位的連續(xù)加工夾具，用于在加工某些工件期間裝載和卸載其他工件，從而操作時間與輔助時間相匹配。總之，專用夾具在功能和結構上的不斷完善，使得生產(chǎn)和加工時間得到有效削減，可以滿足當前倡導的可持續(xù)生產(chǎn)的需要。 3.使用專用夾具可以擴大機床使用技術的有效范圍。例如，將專用夾具裝入普通車床上的鏜床后，鏜孔機的工作性能能夠得到完全發(fā)揮，通用專用夾具可以完全利用和發(fā)揮通用機床的功能。 4.使用專用夾具可降低勞動強度，以確保安全生產(chǎn)。專用夾具適用于氣動，液壓或其他方式下的特殊制造過程，可以實現(xiàn)機械化，高度自動化生產(chǎn)，保護工人的健康，大大降低工作強度，確保生產(chǎn)過程中的安全性和產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定性，實現(xiàn)產(chǎn)品的高產(chǎn)量。在加工大型工件時，例如，機械加工車床床身的兩側時，需要對螺旋孔進行多次翻轉，存在勞動強度大和相對較大的安全隱患，但是，當使用專用夾具和電動旋轉鉆床后，問題得以解決而且提高了生產(chǎn)效率，工作強度大大降低，確保了質(zhì)量和穩(wěn)定的安全生產(chǎn)。雖然專用夾具起到了非常顯著的作用，但也存在一些缺點，即特定產(chǎn)品的夾具特殊性與特定產(chǎn)品種類之間的矛盾。由于一個工作過程中只能對應使用一種特殊夾具，夾具的數(shù)量隨產(chǎn)品種類的增多而增多，產(chǎn)品不再生產(chǎn)時原始設備無法重復使用，導致浪費，并且使管理和存儲困難。同時，特殊夾具生產(chǎn)設計周期很長，這與生產(chǎn)的快速發(fā)展相矛盾。但是，在現(xiàn)在的大規(guī)模的機械生產(chǎn)中，仍然使用專用夾具配合通用機床來加工產(chǎn)品。 3.2 問題的提出 漸開線斜齒輪及夾具設計在加工中占有重要地位。傳統(tǒng)機床所用的漸開線斜齒輪和夾具具有勞動強度大，操作和維護不容易，給生產(chǎn)帶來很大的困難，特別是在提高工作強度的同時還費時費力，如果漸開線斜齒輪及夾具設計的不夠緊湊，產(chǎn)品的生產(chǎn)質(zhì)量將會受到嚴重破壞，這將使生產(chǎn)成本增加了很多并且也對公司或工廠的效率和聲譽產(chǎn)生影響，生產(chǎn)效率將大大降低，所以設計一款全新的漸開線斜齒輪加工工藝及工裝設計是很有必要的。漸開線斜齒輪及夾具設計與制造將在市場上具有很高的經(jīng)濟效益，具有很好的可行性和經(jīng)濟性。 該裝置主要采用滾齒，對孔加工的同軸度和精度有一定的要求。 為了減少誤差，在此過程中，必須保證滾齒對中心線的準確度，要考慮如何提高生產(chǎn)率，降低工作強度和提高加工質(zhì)量。 滾齒夾具是針對齒端加工設計的。以內(nèi)孔和端面作為定位基準，定位方法是通過工件內(nèi)孔鎖定定位位置，然后用端面當成軸向定位基準，這使得設計，安裝，定位和測量基準重合，并且定位精度高，這適合于大規(guī)模生產(chǎn)。 然而，這對于夾具的精度要求很高。 3.3 夾具的設計 3.3.1 定位基準和方案的選擇 我們使用Φ47內(nèi)孔和端面作為定位的基準，因為工作臺，滾齒時間和滾刀同時在旋轉，并且漸開線斜齒輪可以從任何位置下刀，在正確定位的情況下，漸開線斜齒輪加工取決于滾刀和工作臺的移動。因此，在將工件放置在合適位置然后壓緊就行，我們采用Φ47的內(nèi)孔和端面配合鍵槽來定位，滿足要求應選用用開口壓板壓緊，使用Φ47內(nèi)圓定位我們用的是一個心軸和工件過度配合來定位工件。 定位工件時，一般是限制工件的6個自由度，但根據(jù)實際工件結構的需要，端面限制3個自由度，分別是，Φ47內(nèi)孔限制2個自由度，分別是，共限制了5個自由度，屬于不完全定位。 圖2 夾具定位方案 3.4 確定定位元件 3.4.1定位元件的選用 為了獲得工件在夾具上的正確定位，應首先選擇正確的定位基準，然后選擇相應的定位元件。當工件定位時，夾具的定位元件和工件的定位基準形成定位副，以達成工件的六點工件。選用定位元件時，應根據(jù)定位元件的結構特征和工件定位基準面進行選取。 根據(jù)工藝流程圖中規(guī)定的定位基準，應選擇孔Φ47mm作為精基準，由于零件加工量相對較小，銑削零件時，確保齒頂圓跟內(nèi)孔同軸是一個重要的技術問題。如果零件的定位精度不符合工藝要求，則不能進行零件的修理。 在加工過程中，大部分選擇心軸定位。由于工件的內(nèi)部定位孔垂直于基準端面，為了減小由于間隙引起的工件傾斜和便于夾緊，選擇具有臺階定位的心軸。且由于定心精度高，心軸和定位元件內(nèi)孔選用過盈配合。查《公差與配合速查手冊》表1-8，可以將心軸與定位孔的配合尺寸確定為。 3.4.2定位元件的基本要求 1、定位元件和限位基面應具有足夠的精度，以確保工件定位精度。 2、定位元件應易于去除切屑。定位元件的工作表面的形狀和結構應便于切屑的清除，以防止切屑插入夾具中，從而影響定位和加工的精度。 3、定位元件必須具有良好的可加工性。定位元件設計合理，結構簡單，易于制造，安裝和更換。 4、.支撐元件必須具有足夠的強度和剛度。定位元件在加工過程中受到零件重力，切削力和夾緊力的影響。因此，定位元件需要具有剛度和足夠的強度以避免在使用期間的損傷和變形。 5、限位基面應具有良好的耐磨性。因為定位元件的工作表面時常與元件接觸并被摩擦，易于磨損。因此，定位元件的限位表面的耐磨性對于保持使用壽命和定位的精度是很重要的。 3.5 夾緊裝置設計 在加工過程中，工件受到切削力，慣性力，離心力等的影響。為了確保在這些外力的作用下，工件仍然可以保持由定位元件在夾具上確定的加工位置而不會產(chǎn)生抖動和移動，必須在夾具中提供固定的夾緊裝置可靠地夾住工件。 3.5.1 夾緊裝置的組成和設計原則 （1）夾緊裝置的組成 夾緊裝置由以下三部分組成。 ①動力源裝置 它是產(chǎn)生夾緊力的來源。具體分為手動夾緊和電機夾緊。手動夾緊力的動力源來自勞動力，缺點是費時費力。為了提高生產(chǎn)率和改善工作條件，目前電機夾緊用于大規(guī)模生產(chǎn)。電機夾緊的動力源來自液壓，氣動，氣液混合，真空，電磁和其他動力夾緊設備。 ②傳力機構 它是在電源和夾緊元件之間傳遞動力的機構。作用是改變力的方向和大小，具有自鎖的功能，因此在夾緊力消失后，整個夾緊系統(tǒng)依然可以可靠地固定。手動夾緊時，這一點尤為重要。 ③夾緊元件 它是最終直接與工件接觸并完成夾緊的執(zhí)行元件。 （2）夾緊裝置的設計原則 在夾緊工件的過程中，工件的表面粗糙度、加工精度以及生產(chǎn)效率會被夾緊作用的效果所直接影響，所以，設計夾緊裝置應按照以下原則。 ①工件不振動原則 對于剛性較弱的工件，或不合適用氣缸壓緊和間斷的切削的工件必須增加夾緊元件和支承元件的剛度，夾緊部位應與加工區(qū)域表面靠的足夠近，以避免工件和系統(tǒng)發(fā)生震動。 ②工件不變形原則 夾緊力應該是適當和可靠的。必須要確保工件在加工過程中不會振動和移動，并且工件在夾緊力的作用下不會導致超出加工精度范圍的變形。 ③工件不移動原則 在夾緊過程中，定位后工件所占的準確位置不應被改變，即工件不得在夾緊力的作用下離開定位支承。 ④安全可靠原則 力傳遞機構應有充足的夾緊行程，手動夾緊應具有自鎖功能，以確?？煽康膴A緊。 ⑤經(jīng)濟實用原則 夾緊裝置的復雜性和自動化應與生產(chǎn)要求一致，在保證生產(chǎn)效率的前提下，結構簡單，易于生產(chǎn)和維護，工藝性能良好，操作簡便，使用性能都很好。 3.5.2 減小夾緊變形的措施 工件有些時候很難找到合適的夾緊位置，那么可以使用以下方案來減少夾緊變形。 ①均勻的對稱變形，部分變形量可通過調(diào)整刀具消除，從而實現(xiàn)所需的精度。 ②分散著力點，使用移動壓板將夾緊力的力點分配成兩個或四個，改變力點位置，減小壓力，減少夾緊變形的效果。 ③增加壓緊構件之間的接觸面積，增加壓板下的墊環(huán)，剛性良好的墊環(huán)上的夾緊力均勻的作用在工件上，從而避免工件因局部壓力而下陷。 ④一些非常薄的特殊工件，依靠具有精確的沖壓工藝依然不能達到加工所需的精度但需要加工的，上述各種措施往往難以滿足其需要，這時可以選用一種冷凍式夾具。這種類型的夾具是將非常薄的特殊工件定位在型腔里，然后倒入低熔點金屬，并在其凝固后同時進行加工。完成后，再加熱使其融化取出工件。在生產(chǎn)線上進行倒入和分離低熔點金屬。 (1)切削力的計算 機床： 滾齒機 由[3] 所列公式 得 （30） 查表 9.4—8 得其中： 修正系數(shù) z=24 代入上式，可得 F=458N 因在計算切削力時，須把安全系數(shù)考慮在內(nèi)。 安全系數(shù) K= 其中：為基本安全系數(shù)1.5 為加工性質(zhì)系數(shù)1.1 為刀具鈍化系數(shù)1.1 為斷續(xù)切削系數(shù)1.1 所以 (2)夾緊力的計算 選用夾緊螺釘夾緊機 由 （31） 其中f為夾緊面上的摩擦系數(shù)，取 F=+G G為工件自重 （32） 夾緊螺釘： 公稱直徑d=16mm，材料45鋼 性能級數(shù)為6.8級 （33） 螺釘疲勞極限： 極限應力幅： （34） 許用應力幅： （35） 螺釘?shù)膹姸刃：耍郝葆數(shù)脑S用切應力為 （36） [s]=3.5~4 取[s]=4 得 滿足要求 （37） 經(jīng)校核： 滿足強度要求，夾具安全可靠， 使用快速螺旋定位機構快速人工夾緊，調(diào)節(jié)夾緊力調(diào)節(jié)裝置，即可指定可靠的夾緊力 3.6定位誤差分析 由于生產(chǎn)中的各種潛在因素而存在些許誤差，并且一些生產(chǎn)誤差非常大。使得這些產(chǎn)品將成為完全不合格的產(chǎn)品，一些制造誤差非常小，我們可以接受它們在此類別的范圍內(nèi)，我們暫時認為它可以在當前市場上生產(chǎn)出售的合格產(chǎn)品。在目前的市場中，無論是食品加工還是機械加工，都會看到標稱值背后的正負號，這就意味著生產(chǎn)過程中會出現(xiàn)誤差，因此誤差分析對于產(chǎn)品合格和銷售非常重要。 由于定位采用的是Φ47內(nèi)孔與端面，定位基準與漸開線斜齒輪設計基準重合，所以軸向尺寸不存在基準不重合度誤差。徑向尺寸不存在極限偏差、位置和形狀公差，所以徑向尺寸不存在基準不重合度誤差。 本工序采用的工件用圓孔在心軸上定位，垂直放置心軸，因為定位副間有徑向間隙的存在，所以必將導致徑向基準位移誤差。所以這時的徑向基準位移誤差只存在Z軸方向，且向下，見下圖。 （38） 式中 ——定位副間的最小配合間隙（mm）； ——工件圓孔直徑公差（mm）； ——心軸外圓直徑公差（mm）。 圖3 基準位移誤差 3.7夾緊誤差分析 由于這個過程的夾具是由內(nèi)孔定位的，只要定位內(nèi)孔軸的尺寸精度得到保證，就可以保證加工精度，因為我們由內(nèi)孔定位，直接壓緊開口壓板，此時壓緊力垂直。沒有壓緊誤差。因此，不考慮壓緊誤差。 3.8夾具設計及操作說明 如上所述，在夾具設計時，應注意工作率的增加。由于這個原因，為了便于裝卸，在夾緊螺母的過程中應選用開口壓板，并且位于夾具體底面上的止口定位可以準確保證分度圓和齒頂圓相對中心線的跳動，方便加工滾齒，該夾具的整體感覺是操作相對簡單，結構緊湊，效率明顯提高。 4 總結 本課題所設計的漸開線斜齒輪加工工藝及夾具設計設計在經(jīng)過長時間的準備，在設計過程中，一步一步，從設計理念，到功能構思，所以通過這次設計我很清楚地知道完成一個完整的機械設計需要準備很多東西，從軟件安裝到學會使用繪圖軟件，最后實現(xiàn)設計，我需要解決設計過程出現(xiàn)的問題和合理的安排時間，在這次的設計過程中，我將書本知識運用到實際的設計過程中，還將理論與實踐相結合經(jīng)過認真分析，我克服了困難并且問題也得到了解決，使得自己分析問題的能力得到了極大的提升，還學會了用計算機來完成機械設計當中的計算部分，繪制比例圖，獲取國內(nèi)和國際及相關英文手冊參考資料，掌握多個國家的標準，以規(guī)范設計。我相信這次經(jīng)歷將將會使得我在今后的工作與學習中受益終生并且獲益良多。 所有設計和項目的過程并不順利，在漸開線斜齒輪及夾具設計的過程中，我遇到了很多問題，但經(jīng)過與同學的仔細討論和老師耐心的教導下，問題得到解決，我想這就是團隊合作精神的強大力量。謹慎分析漸開線斜齒輪及夾具設計過程中遇到的困難，我很清楚完成一個項目并不是完全能夠如我所愿，其中包括眾多因素，尤其是要進行全面的機械設計，我們必須具備豐富的理論知識和實踐經(jīng)驗，此外還要有一支優(yōu)秀的團隊。此外，在設計中，我也必須承認我仍然有一些學習理論沒完全掌握的弱點，還需要加強努力。這次我深刻理解理論知識的重要性，并明白設計必須付諸實踐才能將教科書學習的知識運用到工程項目中。 參 考 文 獻 ［1］ 許曉旸，專用機床設備設計［M］，重慶：重慶大學出版社，2003。 ［2］ 孫已德，機床夾具圖冊［M］，北京，機械工業(yè)出版社，1984: 20-23。 ［3］ 貴州工業(yè)學院機械制造工藝教研室，機床夾具結構圖冊［M］，貴陽：貴州人民出版社，1993: 42-50。 ［4］ 王伯平，互換性與測量技術基礎，北京：機械工業(yè)出版社，2004。 ［5］ 陳明，機械制造工藝學，北京：機械工業(yè)出版社，2012. ［6］ 陳立德，機械設計基礎，北京：高等教育出版社，2008. ［7］孟少龍，機械加工工藝手冊第1卷［M］，北京：機械加工出版社，1991。 ［8］東北重型機械學院等，機床夾具設計手冊［M］,上海：上?？茖W技術出版社，1997。 ［9］ 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