三聯(lián)齒輪工藝設計及撥叉零件夾具設計

課程設計說明書題目：三聯(lián)齒輪工藝設計及撥叉零件夾具設計班 級 機械 0709 班 學 生 朱乾君 學 號 0801060927 指導老師 李蔚 目錄一、零件分析 .1（一）零件的作用 1（二）零件的工藝分析 1二、工藝規(guī)程設計 .1（一）確定毛坯的制造形式 1（二）基面的選擇 2（三）制定工藝路線 2（四）機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定 4（五）確定切削用量及基本工時 5三、夾具設計 .9（一）問題的提出 9（二）夾具設計 10四、參考文獻 .12五、小結 .131一、零件分析（一）零件的作用題目所給定的零件是一般傳動軸上的三聯(lián)齒輪，它的作用就是改變輸出軸的轉速或速度。齒輪箱里,有滑移齒輪就可以得到規(guī)定的速比傳遞運動和動力。 （二）零件的工藝分析三聯(lián)齒輪共有兩組加工表面，即齒輪的齒坯和齒圈，該三聯(lián)齒輪的齒坯部分由內外旋轉表面和花鍵孔組成，即一組加工表面?，F分下如下：加工表面包括：6-25H7×22H12×6D9 花鍵孔及其倒角 1.5×30°， 沉48頭孔， ， ，與 ， ，38及 45的撥叉槽 50的圓柱面 500-0.1695 0-0.22及 10°的倒角。72.50-0.19右撥叉槽與齒輪軸心有一定的徑向圓跳動公差要求，因此，可以先加工花鍵孔，然后以花鍵孔定位加工右撥叉槽，以達到它們之間的位置精度要求。二、工藝規(guī)程設計（一）確定毛坯的制造形式零件材料為 40Gr，在變速箱內的變速齒輪，工作過程中須有足夠的強度，傳遞一定功率，同時要耐沖擊。軋制鋼材內部組織纖維有一定方向，當齒輪受力后容易從纖維間撕裂，齒輪強度較差。采用鍛件鐓粗的方法，材料內部組織形成有利的緞紋方向，可以提高強度，生產方式為大量生產，因此采用模鍛。2（二）基面的選擇基面的選擇是工藝規(guī)程設計中的重要工作之一?；娴倪x擇正確與合理，可以使加工質量得到保證，生產效率得以提高。否則，加工工藝過程中會問題百出，更有甚者，還會造成零件大批報廢，使生產無法正常進行。（1）粗基準的選擇。對于一般的齒輪加工而言，以外圓作為粗基準是完全合理的，裝夾外圓粗車端面。鉆擴花鍵孔以端面外圓定位，考慮安裝穩(wěn)固，一般選擇較大面為安裝面，但由于大端面還需要锪沉頭孔，因此選擇左邊面及其外圓裝夾。（2）精基準的選擇。該齒輪花鍵孔是裝配基準，加工時應按基準統(tǒng)一原則，齒坯和齒圈加工都以花鍵孔作為定位基準，減少基準不重合誤差，提高定位精度。（三）制定工藝路線制定工藝路線的出發(fā)點，應當是使零件的幾何形狀、尺寸精度及位置精度等技術要求能得到合理的保證。在生產綱領已確定為大批生產的條件下，可以考慮采用萬能性機床配以專用夾具，并盡量是工序集中來提高生產效率。除此之外，還應當考慮經濟效果，以便使生產成本盡量下降。1. 工藝路線方案一工序 車 72.5mm 端面，外圓 95mm，72.5mm工序 車 50mm 端面，外圓 50mm工序 鉆并擴花鍵底孔 22mm，锪沉頭孔 48mm工序 拉花鍵孔工序 精車95mm外圓，切右端槽，粗，精切12mmm撥叉槽，車齒右端面，精車72.5mm外圓工序 切左端7mm槽，精車50mm外圓，車齒左端工序 車左端端面，保證總長為82mm3工序 分別插，齒工序 4處齒端倒10°圓角，內花鍵孔1.5×30°倒角，圖樣各部分倒角工序 齒部及12mm槽高頻淬火工序 檢驗2. 工藝路線方案二工序 車 72.5mm 端面，外圓 95mm，72.5mm工序 車 50mm 端面，外圓 50mm工序 鉆并擴花鍵底孔 22mm，锪沉頭孔 48mm工序 拉花鍵孔工序 精車95mm外圓，切右端槽，粗，精切12mmm撥叉槽，車齒右端面，精車72.5mm外圓工序 切左端7mm槽，精車50mm外圓，車齒左端工序 車左端端面，保證總長為82mm工序 插，齒工序 4處齒端倒10°圓角，內花鍵孔1.5×30°倒角，圖樣各部分倒角工序 齒部及12mm槽高頻淬火工序 檢驗2. 工藝方案的比較與分析上述兩個工藝方案的區(qū)別在于齒的加工方法，中間大齒齒圈可采用滾齒或插齒加工。但零件的三個齒圈模數均為2.5mm，且中間齒圈寬度小，或用滾齒加工，由于其切入、切出行程長，工序間的零件運輸量大、刀具裝拆時間長，因而生產效率低。因此決定本采用方案二，三個齒圈齒形均采用插齒加工。插齒的齒形精度高，且齒面的粗糙度較細，尤其對齒形不在進行剃、珩齒的更為有利。齒輪的熱處理，為減少鍛造和粗車引起內應力，同時為以后淬火時減少變形做好組織準備，因此齒坯粗加工后應安排正火處理。為了提高齒面的硬度及耐磨性，按技術要求齒面精加工后安排齒面高頻淬4火。由于熱處理變形，齒輪精度一般會降低一級，故插齒時應按7級精度加工檢驗，以保證齒輪變形后可打到8級精度。高頻淬火后，花鍵孔出現縮孔現象，對基準孔應加以修正，對外徑定心的花鍵孔齒輪，通常用花鍵推刀修正。推孔時要注意推刀移動軸線與基準面垂直度，推孔是防止推刀歪斜，保證齒輪原來精度。因此，最后的加工路線確定如下：工序 車 72.5mm 端面，外圓 95mm，72.5mm 至齒右端面。以 50 外圓為基準，選用 C620-1 臥式車床工序 車 50mm 端面，外圓 50mm。以 72.5mm 外圓為基準，選用選用 C620-1 臥式車床工序 鉆并擴花鍵底孔 mm，锪沉頭孔 48mm。以 5022+0.21 0外圓及其端面定位，選用 Z550 立式鉆床工序 拉 6- 25H7× 22H12×6D9 花鍵孔至要求。以 50 外圓及 其端面為基準，選用 L6120 臥式拉床工序 精車 95mm 外圓，切右端槽，粗，精切 12mmm 撥叉槽，車齒右端面，精車 72.5mm 外圓。以 50 外圓為基準，選用 C620-1 臥式車床工序 切左端7mm槽，精車50mm外圓，車齒左端。以72.5mm外圓為基準，選用選用C620-1臥式車床工序 車左端端面，保證總長為82mm。以72.5mm外圓及其端面定位，選用選用C620-1臥式車床工序 插，齒。以花鍵孔定位，選用Y5120插齒機工序 4處齒端倒10°圓角，內花鍵孔1.5×30°倒角，圖樣各部分倒角工序 齒部及12mm槽高頻淬火工序 檢驗以上工藝過程詳見工藝過程卡片5（四）機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定三聯(lián)齒輪零件材料為40Gr，硬度241 286HBS,毛坯重量約為5kg，生產類型為大批生產，采用在模鍛毛坯。根據上述原始資料及加工工藝，分別去定各加工表面的機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸如下：1. 外圓表面（ ）50、 95及 72.5考慮三個表面均有表面粗糙度要求，分粗車和精車兩步加工。取精車余量2Z=2mm，粗車余量2Z=8mm，故毛坯尺寸為 ；500-0.16 60取精車余量2Z=1mm，粗車2Z=4mm，故毛坯尺寸為 ；950-0.22 100取精車余量2Z=1.5mm，粗車余量2Z=6mm 。72.50-0.192. 齒輪長度方向的加工余量查機械制造工藝設計簡明手冊（以下簡稱工藝手冊）,長度方向的余量查工藝手冊表2.2-2.5其余量2.5-4，取最大值，即長度毛坯尺寸為90mm。3.花鍵孔（6- mm× mm× mm）25+0.021 0 22+0.21 0 6+0.06+0.03要求花鍵孔為外徑定心，故采用拉削加工。內孔尺寸為 ，見圖樣。參考工藝手冊 表2.3-9確定孔的加22+0.21 0工余量分配：鉆孔： 20擴孔： 22拉花鍵孔：（6- mm× mm× mm）25+0.021 0 22+0.21 0 6+0.06+0.03（五）確定切削用量及基本工時工序:車削右端面、外圓。本工序采用計算法確定切削用量。1. 加工條件工件材料：40Gr正火， =0.70GPa、模鍛。 6加工要求：粗車 端面及 外圓至齒右端72.50-0.19 72.5 0-0.19面、 外圓950-0.22機床：C620-1臥式車床刀具：刀片材料YT15，刀桿尺寸16×25 ， =90°， mm2 =15°， =12°， =0.5mm。 r2. 計算切削用量（1）粗車 端面72.50-0.191）確定切削深度 由于加工余量為 8mm，且需要分配給左右兩端面，并留少量余量最后切削以保證總長度，因此可取=2mm2）確定進給量f 根據切削用量簡明手冊（第3版）（以下簡稱切削手冊）表1.4，當刀桿尺寸為16×25mm， 3mm及工件直徑為80mm時f=0.5 0.7mm/r按C620-1車床說明說（見切削手冊表1.30）取f=0.6mm/r3）計算切削速度 按切削手冊表1.27，切削速度的計算公式為（壽命選T=60min）。(m/min)其中： =242， =0.15， =0.35，m=0.2。修正系數 （見切削C y 手冊表1.27） = =0.88 =0.92 =0.8 =1.0 =1.0所以 =242600.2×20.15×0.60.35×0.88×1×0.8×1×0.92=74.5（m/min）4）確定機床主軸轉速(r/min)ns=1000 C dw =1000×74.5 ×80 297按機床說明書（見工藝手冊表4.2-8），與297r/min相近的轉速為vxpmkfaTcvv7230r/min及305r/min?，F選取 =305r/min。如果選 r/min，則速度損nw nw=230失太大。所以實際切削速度 =77m/min5）切削工時，按工藝手冊表6.2-1。（mm）， mm， ，l=802=40 l1=2 l2=0 l3=0(min)tm=l+l1+l2+l3nwf = 40+2305×0.6=0.23(2)粗車 外圓，同時應校驗機床功率及進給機構強度95 0-0.22mm1）切削深度 單邊余量Z=3mm，可一次切除ap2）進給量f 根據切削手冊表1.4，選用f=0.6mm/r3) 計算切削速度 見切削手冊表1.27=242600.2×20.15×0.60.35×0.88×1×0.8×1×0.92=74.5（m/min）4）確定主軸轉速(r/min) ns=1000 C dw =1000×74.5 ×80 237按機床選取n=230r/min所以實際切削速度 =dn1000=100×2301000=72m/min5）檢驗機床功率 主切削力 按切削手冊表1.29所示公式計算FcFc=CFcapxFcfyFc CnFckFc其中： ， ， ，CFc=2795xFc=1.0yFc=0.75nFc= -0.15kMp=( b650)nF=(650650)0.75=1kkr=0.89所以 Fc=2795×2×0.60.75×72-0.15×1×0.89=1785.7（N）vyxpmkfaTcvv8切削時消耗功率 為PcPc=Fc c6×104=1785.7×726×104 =2.14（kW）由切削手冊表1.30中C620-1機床說明書可知，C620-1主電動機功率為7.8kW，當主軸轉速為230r/min時，主軸傳遞的最大功率為5.9kW，所以機床功率足夠，可以正常加工。6） 校驗機床進給系統(tǒng)強度 已知主切削力 =1785.7N，徑向切削力Fc按切削手冊表1.29所示公式計算FpFp=CFpapxFpfyFp CnFpkFp其中： ， ， ， -0.3CFp=1940xFp=0.9yFp=0.6nFp=kMp=( b650)nF=(650650)1.35=1kkr=0.5所以 Fp=1940×20.9×0.60.6×72-0.3×0.5=369.3N而軸向切削力 =FfCFfafxFffyFc cnFfkFf其中： ， ， ，CFf=2880xFf=1.0fyFc=0.5nFf= -0.4=(650)=(650650)1.0=1=1.17軸向切削力 F=2880×2×0.60.5×720.4×1×0.5=403.2N取機床導軌與床鞍之間的摩擦系數 ，則切削力在縱向進給方向對=0.1進給機構的作用力為=+（ +）=403.2+0.1 （1785.7+369.3）×=618.7（N）而機床縱向進給機構可承受的最大縱向力為3530（見切削手冊表91.30），故機床進給系統(tǒng)可正常工作。7）切削工時t =+1+2其中 , ,=15l1=42=0所以 （min）t=15+4230×0.6=0.14（3） 外圓至齒右端面粗 車 72.500.19f=0.6mm/r （切削手冊表1.6）=3切削速度 其中： =242， =0.15， =0.35，m=0.2， =1， =0.92C y k k所以 =242600.2×30.15×0.60.35×1×0.92=100（m/min）確定機床主軸轉速(r/min)=1000=1000×100×80398按機床說明書取380r/min所以實際切削速度 =96/切削工時 t =+1+2其中 , ,=34l1=42=0所以 （min）t=34+4380×0.6=0.167三、夾具設計為了提高勞動生產率，保證加工質量，降低勞動強度，需要設計專用卡具。經過與指導老師和小組同學協(xié)商，決定設計鉆 20 孔的鉆床夾具。本夾具vyxpmfaTcvv10用于 Z525 立式鉆床，對兩個孔分別進行加工。（一）問題的提出本夾具主要用來鉆 20 孔，此孔為通孔且有精度等級要求，保證其內表面粗糙度為 1.6um，并將垂直度控制在 0.05mm 之內。所以在本道工序加工時，既要考慮如何保證精度和垂直度，同時盡可能降低成本。為了提高勞動生產率，降低勞動強度，所以為了滿足該要求，采用快速鉆套提高鉆孔的速度，能夠提高加工效率。（二）夾具設計1. 定位基準的選擇由零件圖可知，此孔有精度要求并與其上下斷面均有一定的垂直度要求，在本工藝中上下端面已銑并達到一定的精度，故采用 20 孔的上端面為主要定位基準，所以其尺寸可由 V 型塊卡緊和大平面保證。2.切削力及夾緊力計算刀具：高速鋼細齒圓鋸片銑刀 直徑 齒數 Z=50 又由切160odm削手冊表 3.28 中的公式：KfdCFymZf0其中： mm 41F2.fz75.0my8.19od64.0f安全系數 34K1 為基本安全系數 1.0K2為加工性質系數 1.0K3 刀具鈍化系數 1.0K4 為切削特點系數（斷續(xù)切削）0.85則 4027.485.064.8.1907.2mF11可知,鉆削時的主要切削力為鉆頭的切削方向,即垂直于第一定位基準面,在兩側只需要采用兩個 V 型塊適當夾緊后本夾具即可安全工作. 一個固定式，一個采用氣動型活動 V 型塊，因此 ,無須再對夾緊力進行計算 .3.定位誤差分析一批工件在卡具中定位時，各個工件所占據的位置不完全一致，因此使加工后，各工件加工尺寸的不一致，而形成誤差，即工件定位時造成的加工表面相對工序基準的誤差。形成原因有兩個，一是由于定位基準與設計基準不重合而造成。二是定位基準與限位基準不重合而造成。（1（ 定位元件尺寸以及公差的確定。本夾具主要定位元件為 V 型塊和大平面。其中 V 型塊和大平面保證了孔的尺寸精度（2（ 活動 V 型塊是可以滑動的，防止形成過定位。本工序采用 20 孔上端面定位，工序基準與定位基準重合，故其基準不重合為 0，在本工序主要考慮鉆套索形成的誤差：mm01.24.61.所以 mm0.021mm，滿足要求.零件圖規(guī)定大孔與小孔的中心距為 72mm.采用自動對中夾具后,定位誤差取決于對中塊螺桿以及滑塊的制造誤差.同時,對中塊利用調整螺釘進行調整并加裝鉆套后,鉆孔后的誤差只有 0.08mm.在后續(xù)的銑斷工序中,利用中間大孔定位,孔壁與定位銷的配合間隙為 0.05mm.因此加工完成后大孔與小孔的中心距的最大誤差為m2.013.05.8. 所以能滿足精度要求.4.夾具設計及操作的簡要說明如前所述，在設計夾具時為了降低成本，應采用手動加緊裝置，本道工序的鉆床就是選用了手動加緊，在本工序中的夾具主要用來鉆 20 孔，此孔有精度和垂直度要求，所以在本道工序加工時，應先考慮這些要求，其次是如何降低成本。12在進行裝夾時先將工件從側面裝入夾具體中，V 型塊和 32 外圓接觸，同時與支撐板接觸形成平面定位，當確定定好位后，即可擰緊螺母加緊。夾具體鉆模板上配有鉆套，襯套，可使夾具在一批零件的加工之前很好的對刀。四、參考文獻書 名 出 處 作 者機床夾具圖冊 機械工業(yè)出版社 孫巳德機械制造工藝學課程設計指導書哈爾濱工業(yè)大學 趙家齊切削用量簡明手冊 機械工業(yè)出版社 艾興 肖詩綱機械制造工藝設計簡明手冊哈爾濱工業(yè)大學 李益民機械制造工藝學 清華大學 王先逵簡明機械加工工藝手冊上?？茖W技術出版社徐圣群現代夾具設計手冊 機械工業(yè)出版社 朱耀祥13五、小結為期兩周的課程設計已經接近尾聲，回顧整個過程，我組七名同學在老師的指導下，取得了可喜的成績，課程設計作為實踐性學習的重要環(huán)節(jié)，使理論與實踐更加接近，加深了理論知識的理解，強化了生產實習中的感性認識。本次課程設計主要經歷了兩個階段：第一階段是機械加工工藝規(guī)程設計，第二階段是專用夾具設計。第一階段我們運用了基準選擇、切削用量選擇計算、機床選用、時間定額計算等方面的知識；夾具設計的階段運用了工件定位、夾緊機構及零件結構設計等方面的知識。通過此次設計，使我們基本掌握了零件的加工過程分析、工藝文件的編制、專用夾具設計的方法和步驟等。學會了查相關手冊、選擇使用工藝裝備等等?？偟膩碚f，這次設計，使我們在基本理論的綜合運用及正確解決實際問題等方面得到了一次較好的訓練。提高了我們的思考、解決問題創(chuàng)新設計的能力，為以后的設計工作打下了較好的基礎。由于能力所限，設計中還有許多不足之處，懇請各位老師、同學們批評指正！