三聯(lián)齒輪工藝設(shè)計(jì)及撥叉零件夾具設(shè)計(jì)

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課程設(shè)計(jì)說明書題目：三聯(lián)齒輪工藝設(shè)計(jì)及撥叉零件夾具設(shè)計(jì)班 級 機(jī)械 0709 班 學(xué) 生 朱乾君 學(xué) 號 0801060927 指導(dǎo)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(shè)計(jì) .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(jī)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(shè)計(jì) .9（一）問題的提出 9（二）夾具設(shè)計(jì) 10四、參考文獻(xiàn) .12五、小結(jié) .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(zhuǎn)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(yùn)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(nèi)外旋轉(zhuǎn)表面和花鍵孔組成，即一組加工表面?，F(xiàn)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 ?500-0.16?95 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(dá)到它們之間的位置精度要求。二、工藝規(guī)程設(shè)計(jì)（一）確定毛坯的制造形式零件材料為 40Gr，在變速箱內(nèi)的變速齒輪，工作過程中須有足夠的強(qiáng)度，傳遞一定功率，同時要耐沖擊。軋制鋼材內(nèi)部組織纖維有一定方向，當(dāng)齒輪受力后容易從纖維間撕裂，齒輪強(qiáng)度較差。采用鍛件鐓粗的方法，材料內(nèi)部組織形成有利的緞紋方向，可以提高強(qiáng)度，生產(chǎn)方式為大量生產(chǎn)，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(shè)計(jì)中的重要工作之一?；娴倪x擇正確與合理，可以使加工質(zhì)量得到保證，生產(chǎn)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(bào)廢，使生產(chǎn)無法正常進(jìn)行。（1）粗基準(zhǔn)的選擇。對于一般的齒輪加工而言，以外圓作為粗基準(zhǔn)是完全合理的，裝夾外圓粗車端面。鉆擴(kuò)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(zhǔn)的選擇。該齒輪花鍵孔是裝配基準(zhǔn)，加工時應(yīng)按基準(zhǔn)統(tǒng)一原則，齒坯和齒圈加工都以花鍵孔作為定位基準(zhǔn)，減少基準(zhǔn)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(diǎn)，應(yīng)當(dāng)是使零件的幾何形狀、尺寸精度及位置精度等技術(shù)要求能得到合理的保證。在生產(chǎn)綱領(lǐng)已確定為大批生產(chǎn)的條件下，可以考慮采用萬能性機(jī)床配以專用夾具，并盡量是工序集中來提高生產(chǎn)效率。除此之外，還應(yīng)當(dāng)考慮經(jīng)濟(jì)效果，以便使生產(chǎn)成本盡量下降。1. 工藝路線方案一工序Ⅰ 車 ф72.5mm 端面，外圓 ф95mm，ф72.5mm工序Ⅱ 車 ф50mm 端面，外圓 ф50mm工序Ⅲ 鉆并擴(kuò)花鍵底孔 ф22mm，锪沉頭孔 ф48mm工序Ⅳ 拉花鍵孔工序Ⅴ 精車ф95mm外圓，切右端槽，粗，精切12mmm撥叉槽，車齒Ⅱ右端面，精車ф72.5mm外圓工序Ⅵ 切左端7mm槽，精車ф50mm外圓，車齒Ⅱ左端工序Ⅶ 車左端端面，保證總長為82mm3工序Ⅷ 分別插Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ齒工序Ⅸ 4處齒端倒10°圓角，內(nèi)花鍵孔1.5×30°倒角，圖樣各部分倒角工序Ⅹ 齒部及12mm槽高頻淬火工序Ⅺ 檢驗(yàn)2. 工藝路線方案二工序Ⅰ 車 ф72.5mm 端面，外圓 ф95mm，ф72.5mm工序Ⅱ 車 ф50mm 端面，外圓 ф50mm工序Ⅲ 鉆并擴(kuò)花鍵底孔 ф22mm，锪沉頭孔 ф48mm工序Ⅳ 拉花鍵孔工序Ⅴ 精車ф95mm外圓，切右端槽，粗，精切12mmm撥叉槽，車齒Ⅱ右端面，精車ф72.5mm外圓工序Ⅵ 切左端7mm槽，精車ф50mm外圓，車齒Ⅱ左端工序Ⅶ 車左端端面，保證總長為82mm工序Ⅷ 插Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ齒工序Ⅸ 4處齒端倒10°圓角，內(nèi)花鍵孔1.5×30°倒角，圖樣各部分倒角工序Ⅹ 齒部及12mm槽高頻淬火工序Ⅺ 檢驗(yàn)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Ⅱ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(shù)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(yùn)輸量大、刀具裝拆時間長，因而生產(chǎn)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(xì)，尤其對齒形不在進(jìn)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(nèi)應(yīng)力，同時為以后淬火時減少變形做好組織準(zhǔn)備，因此齒坯粗加工后應(yīng)安排正火處理。為了提高齒面的硬度及耐磨性，按技術(shù)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(yīng)按7級精度加工檢驗(yàn)，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(xiàn)縮孔現(xiàn)象，對基準(zhǔn)孔應(yīng)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(zhǔn)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Ⅰ 車 ф72.5mm 端面，外圓 ф95mm，ф72.5mm 至齒Ⅱ右端面。以 ф50 外圓為基準(zhǔn)，選用 C620-1 臥式車床工序Ⅱ 車 ф50mm 端面，外圓 ф50mm。以 ф72.5mm 外圓為基準(zhǔn)，選用選用 C620-1 臥式車床工序Ⅲ 鉆并擴(kuò)花鍵底孔 ф mm，锪沉頭孔 ф48mm。以 ф5022+0.21 0外圓及其端面定位，選用 Z550 立式鉆床工序Ⅳ 拉 6- 25H7× 22H12×6D9 花鍵孔至要求。以 ф50 外圓及? ?其端面為基準(zhǔn)，選用 L6120 臥式拉床工序Ⅴ 精車 ф95mm 外圓，切右端槽，粗，精切 12mmm 撥叉槽，車齒Ⅱ右端面，精車 ф72.5mm 外圓。以 ф50 外圓為基準(zhǔn)，選用 C620-1 臥式車床工序Ⅵ 切左端7mm槽，精車ф50mm外圓，車齒Ⅱ左端。以ф72.5mm外圓為基準(zhǔn)，選用選用C620-1臥式車床工序Ⅶ 車左端端面，保證總長為82mm。以ф72.5mm外圓及其端面定位，選用選用C620-1臥式車床工序Ⅷ 插Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ齒。以花鍵孔定位，選用Y5120插齒機(jī)工序Ⅸ 4處齒端倒10°圓角，內(nèi)花鍵孔1.5×30°倒角，圖樣各部分倒角工序Ⅹ 齒部及12mm槽高頻淬火工序Ⅺ 檢驗(yàn)以上工藝過程詳見工藝過程卡片5（四）機(jī)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(chǎn)類~型為大批生產(chǎn)，采用在模鍛毛坯。根據(jù)上述原始資料及加工工藝，分別去定各加工表面的機(jī)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 。?72.50-0.19????2. 齒輪長度方向的加工余量查《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)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(nèi)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(kuò)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Ⅰ:車削右端面、外圓。本工序采用計(jì)算法確定切削用量。1. 加工條件工件材料：40Gr正火， =0.70GPa、模鍛。σ ??6加工要求：粗車 端面及 外圓至齒Ⅱ右端?72.50-0.19???? ?72.5 0-0.19????面、 外圓?950-0.22????機(jī)床：C620-1臥式車床刀具：刀片材料YT15，刀桿尺寸16×25 ， =90°， mm2 κ ??=15°， =12°， =0.5mm。γ ?? α ?? rε2. 計(jì)算切削用量（1）粗車 端面?72.50-0.19????1）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=2mm????2）確定進(jìn)給量f 根據(jù)《切削用量簡明手冊》（第3版）（以下簡稱《切削手冊》）表1.4，當(dāng)?shù)稐U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(jì)算切削速度 按《切削手冊》表1.27，切削速度的計(jì)算公式ν為（壽命選T=60min）。(m/min)其中： =242， =0.15， =0.35，m=0.2。修正系數(shù) （見《切削Cν ??ν yν ??ν手冊》表1.27） ??ν =????ν ????ν ??κ ??ν ????ν ????ν ??κν????ν =0.88??κ ??ν =0.92????ν =0.8????ν =1.0??κν =1.0所以 ν ??=242600.2×20.15×0.60.35×0.88×1×0.8×1×0.92=74.5（m/min）4）確定機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速(r/min)ns=1000ν Cπ dw =1000×74.5π ×80≈ 297按機(jī)床說明書（見《工藝手冊》表4.2-8），與297r/min相近的轉(zhuǎn)速為vxpmkfaTcvv?7230r/min及305r/min。現(xiàn)選取 =305r/min。如果選 r/min，則速度損nw nw=230失太大。所以實(shí)際切削速度 ν =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(yīng)校驗(yàn)機(jī)床功率及進(jìn)給機(jī)構(gòu)強(qiáng)度?95 0-0.22mm1）切削深度 單邊余量Z=3mm，可一次切除ap2）進(jìn)給量f 根據(jù)《切削手冊》表1.4，選用f=0.6mm/r3) 計(jì)算切削速度 見《切削手冊》表1.27ν=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(zhuǎn)速(r/min) ns=1000ν Cπ dw =1000×74.5π ×80≈ 237按機(jī)床選取n=230r/min所以實(shí)際切削速度ν =πdn1000=π100×2301000=72m/min5）檢驗(yàn)機(jī)床功率 主切削力 按《切削手冊》表1.29所示公式計(jì)算FcFc=CFcapxFcfyFcν CnFckFc其中： ， ， ，CFc=2795xFc=1.0yFc=0.75nFc= -0.15kMp=(σ 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）vyxpmkfaTcvv?8切削時消耗功率 為PcPc=Fcν c6×104=1785.7×726×104 =2.14（kW）由《切削手冊》表1.30中C620-1機(jī)床說明書可知，C620-1主電動機(jī)功率為7.8kW，當(dāng)主軸轉(zhuǎn)速為230r/min時，主軸傳遞的最大功率為5.9kW，所以機(jī)床功率足夠，可以正常加工。6） 校驗(yàn)機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)強(qiáng)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(jì)算FpFp=CFpapxFpfyFpν CnFpkFp其中： ， ， ， -0.3CFp=1940xFp=0.9yFp=0.6nFp=kMp=(σ 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 =FfCFfafxFffyFcν cnFfkFf其中： ， ， ，CFf=2880xFf=1.0fyFc=0.5nFf= -0.4????=(????650)????=(650650)1.0=1????=1.17軸向切削力 F??=2880×2×0.60.5×72?0.4×1×0.5=403.2N取機(jī)床導(dǎo)軌與床鞍之間的摩擦系數(shù) ，則切削力在縱向進(jìn)給方向?qū)??=0.1進(jìn)給機(jī)構(gòu)的作用力為??=????+??（ ????+????）=403.2+0.1 （1785.7+369.3）×=618.7（N）而機(jī)床縱向進(jìn)給機(jī)構(gòu)可承受的最大縱向力為3530（見《切削手冊》表91.30），故機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)可正常工作。7）切削工時t =??+??1+??2????其中 , ,??=15l1=4??2=0所以 （min）t=15+4230×0.6=0.14（3） 外圓至齒Ⅱ右端面粗 車 ?72.50?0.19????f=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(jī)床主軸轉(zhuǎn)速(r/min)????=1000??????????=1000×100??×80≈398按機(jī)床說明書取380r/min所以實(shí)際切削速度 ??=96??/??????切削工時 t =??+??1+??2????其中 , ,??=34l1=4??2=0所以 （min）t=34+4380×0.6=0.167三、夾具設(shè)計(jì)為了提高勞動生產(chǎn)率，保證加工質(zhì)量，降低勞動強(qiáng)度，需要設(shè)計(jì)專用卡具。經(jīng)過與指導(dǎo)老師和小組同學(xué)協(xié)商，決定設(shè)計(jì)鉆 φ20 孔的鉆床夾具。本夾具vyxpmfaTcvv?10用于 Z525 立式鉆床，對兩個孔分別進(jìn)行加工。（一）問題的提出本夾具主要用來鉆 φ20 孔，此孔為通孔且有精度等級要求，保證其內(nèi)表面粗糙度為 1.6um，并將垂直度控制在 0.05mm 之內(nèi)。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(chǎn)率，降低勞動強(qiáng)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(shè)計(jì)1. 定位基準(zhǔn)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(dá)到一定的精度，故采用 φ20 孔的上端面為主要定位基準(zhǔn)，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(jì)算刀具：高速鋼細(xì)齒圓鋸片銑刀 直徑 齒數(shù) Z=50 又由《切160odm?削手冊》表 3.28 中的公式：KfdCFymZf0?其中： mm 41F2.?fz75.0my8.19?od64.0?f安全系數(shù) 34K1 為基本安全系數(shù) 1.0K2為加工性質(zhì)系數(shù) 1.0K3 刀具鈍化系數(shù) 1.0K4 為切削特點(diǎn)系數(shù)（斷續(xù)切削）0.85則 4027.4????85.064.8.1907.2mF11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(zhǔn)面,在兩側(cè)只需要采用兩個 V 型塊適當(dāng)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(jìn)行計(jì)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(jù)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(zhǔn)的誤差。形成原因有兩個，一是由于定位基準(zhǔn)與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)不重合而造成。二是定位基準(zhǔn)與限位基準(zhǔn)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 φ20 孔上端面定位，工序基準(zhǔn)與定位基準(zhǔn)重合，故其基準(zhǔn)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(diào)整螺釘進(jìn)行調(diào)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(shè)計(jì)及操作的簡要說明如前所述，在設(shè)計(jì)夾具時為了降低成本，應(yīng)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 φ20 孔，此孔有精度和垂直度要求，所以在本道工序加工時，應(yīng)先考慮這些要求，其次是如何降低成本。12在進(jìn)行裝夾時先將工件從側(cè)面裝入夾具體中，V 型塊和 φ32 外圓接觸，同時與支撐板接觸形成平面定位，當(dāng)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(xiàn)書 名 出 處 作 者《機(jī)床夾具圖冊》 機(jī)械工業(yè)出版社 孫巳德《機(jī)械制造工藝學(xué)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書》哈爾濱工業(yè)大學(xué) 趙家齊《切削用量簡明手冊》 機(jī)械工業(yè)出版社 艾興 肖詩綱《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡明手冊》哈爾濱工業(yè)大學(xué) 李益民《機(jī)械制造工藝學(xué)》 清華大學(xué) 王先逵《簡明機(jī)械加工工藝手冊》上?？茖W(xué)技術(shù)出版社徐圣群《現(xiàn)代夾具設(shè)計(jì)手冊》 機(jī)械工業(yè)出版社 朱耀祥13五、小結(jié)為期兩周的課程設(shè)計(jì)已經(jīng)接近尾聲，回顧整個過程，我組七名同學(xué)在老師的指導(dǎo)下，取得了可喜的成績，課程設(shè)計(jì)作為實(shí)踐性學(xué)習(xí)的重要環(huán)節(jié)，使理論與實(shí)踐更加接近，加深了理論知識的理解，強(qiáng)化了生產(chǎn)實(shí)習(xí)中的感性認(rèn)識。本次課程設(shè)計(jì)主要經(jīng)歷了兩個階段：第一階段是機(jī)械加工工藝規(guī)程設(shè)計(jì)，第二階段是專用夾具設(shè)計(jì)。第一階段我們運(yùn)用了基準(zhǔn)選擇、切削用量選擇計(jì)算、機(jī)床選用、時間定額計(jì)算等方面的知識；夾具設(shè)計(jì)的階段運(yùn)用了工件定位、夾緊機(jī)構(gòu)及零件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等方面的知識。通過此次設(shè)計(jì)，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(shè)計(jì)的方法和步驟等。學(xué)會了查相關(guān)手冊、選擇使用工藝裝備等等。總的來說，這次設(shè)計(jì)，使我們在基本理論的綜合運(yùn)用及正確解決實(shí)際問題等方面得到了一次較好的訓(xùn)練。提高了我們的思考、解決問題創(chuàng)新設(shè)計(jì)的能力，為以后的設(shè)計(jì)工作打下了較好的基礎(chǔ)。由于能力所限，設(shè)計(jì)中還有許多不足之處，懇請各位老師、同學(xué)們批評指正！