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齒輪加工工藝及鉆孔夾具設(shè)計(jì) 第 4 頁(yè) 共 23 頁(yè) 齒輪加工工藝及鉆孔夾具設(shè)計(jì) 摘 要 在生產(chǎn)過程中，使生產(chǎn)對(duì)象（原材料，毛坯，零件或總成等）的質(zhì)和量的 狀態(tài)發(fā)生直接變化的過程叫工藝過程，如毛坯制造，機(jī)械加工，熱處理，裝配 等都稱之為工藝過程。在制定工藝過程中，要確定各工序的安裝工位和該工序 需要的工步，加工該工序的機(jī)車及機(jī)床的進(jìn)給量，切削深度，主軸轉(zhuǎn)速和切削 速度，該工序的夾具，刀具及量具，還有走刀次數(shù)和走刀長(zhǎng)度，最后計(jì)算該工 序的基本時(shí)間，輔助時(shí)間和工作地服務(wù)時(shí)間。 [關(guān)鍵詞]： 工序，工藝，工步，加工余量，定位方案，夾緊力 齒輪加工工藝及鉆孔夾具設(shè)計(jì) 第 5 頁(yè) 共 23 頁(yè) Abstract Enable producing the target in process of production (raw materials, the blank , state of quality and quantity on part become always ) take place direct course of change ask craft course, if the blank is made, machining, heat treatment , assemble etc. and call it the craft course. In the course of making the craft , is it confirm every erector location and worker step that process need this of process to want, the locomotive of processing , this process , and the entering the giving amount of the lathe, cut depth , the rotational speed of the main shaft and speed of cutting, the jig of this process, the cutter and measuring tool, a one hundred sheets of number of times still leaves and a one hundred sheets of length leaves, calculate basic time of this process , auxiliary time and service time of place of working finally. [Keywords]： The process,Worker one, Worker's step ,The surplus of processing,Orient the scheme ,Clamp strength 目 錄 摘 要 ..........................................................................................................................I ABSTRACT .................................................................................................................II 第 1 章 齒輪加工工藝 .................................................................................................6 1.1 齒輪的工藝 分析 .....................................................................................6 1.2 齒輪的工藝要求及工藝分析 .................................................................6 1.2.1 齒輪的技術(shù)要求 .........................................................................7 1.3 加工工藝過程 .........................................................................................7 1.4 確定各表面加工方案 .............................................................................7 1.4.1 在選擇各表面及孔的加工方法時(shí)，要綜合考慮以下因素 .....8 1.4.2 平面的加工 .................................................................................8 1.4.3 孔的加工方案 ..............................................................................8 1 .4. 4 齒形的加工方案 .....................................................................................8 齒輪加工工藝及鉆孔夾具設(shè)計(jì) 第 6 頁(yè) 共 23 頁(yè) 1.5 確定定位基準(zhǔn) .........................................................................................8 1.5.1 粗基準(zhǔn)的選擇 .............................................................................8 1.5.2 精基準(zhǔn)選擇的原則 .....................................................................9 1.6 工藝路線的擬訂 ...................................................................................10 1.6.1 工序的合理組合 ........................................................................10 1.6.2 工序的集中與分散 ...................................................................11 1.6.3 加工階段 的劃分 .......................................................................11 1.7 齒輪的毛坯尺寸及機(jī)械加工工藝過程的確定.......................... 12 1.7.1 毛坯的結(jié)構(gòu)工藝要求......................................... ........ ... ............... .12 1.7.2 齒輪的機(jī)械加工工藝過程的確定 ......... ............. ... ...... .....13 第 2 章 專用夾具設(shè)計(jì) ............................................................................................................15 2.1 加工零件的工藝分析 ...........................................................................15 2.1.1 加工零件的原始工藝資料................... ..... .... ....... ... .............15 2.1.2 齒坯的機(jī)械加工工藝分析........... ..... .... ........... .... ...... ... ... ....... 15 2.2 鉆孔夾具設(shè)計(jì)分析.............................................................................. ........ 17 2.2.1 鉆孔夾具總體結(jié)構(gòu)方案的設(shè)計(jì)構(gòu)思............................... 17 2.2.2 鉆孔夾具零件的公差和技術(shù)要求的確定..................... . 18 2.3 夾具設(shè)計(jì)及操作的簡(jiǎn)要說明.............................. ............ ...... .............. ....20 結(jié) 論 ...........................................................................................................................................21 參考文獻(xiàn) .......................................................................................................................................22 致 謝 ...........................................................................................................................................23 附 錄 盤角齒輪加工工藝及夾具設(shè)計(jì) 第 6 頁(yè) 共 23 頁(yè) 1 齒輪加工工藝 1.1 齒輪的工藝分析 齒輪是東風(fēng)汽車后輪驅(qū)動(dòng)的從動(dòng)齒輪，因?yàn)槠淞慵叽巛^小，結(jié)構(gòu)形狀也不是很 復(fù)雜，但齒形和內(nèi)孔及端面的精度要求較高，此外還有端面上的 10 個(gè) 孔要求加工，17? 其各孔的位置度精度要求較高。盤角齒的定位內(nèi)孔表面粗糙度要求 0.8，定位端面Ra 表面粗糙度要求 1.6,所以都要求精加工。另外,盤角齒的齒形接觸精度要求較高,Ra 故主動(dòng)齒輪與從動(dòng)齒輪需要進(jìn)行配對(duì)研磨。因此,盤齒輪的尺寸精度、幾何形狀精度 和相互位置精度，以及各表面的表面質(zhì)量均影響東風(fēng)汽車后驅(qū)動(dòng)的裝配質(zhì)量，進(jìn)而影 響整臺(tái)汽車性能與工作壽命，因此它的加工是非常關(guān)鍵和重要的。 1.2 齒輪的工藝要求及工藝分析 CrMnTi2:1AR.5 RDIN3965 SeLX|Δha??fdp?ΑzmH7H7X mMaschioL/2HBS. m,RC.Max15%3 IT 一個(gè)好的結(jié)構(gòu)不但要應(yīng)該達(dá)到設(shè)計(jì)要求，而且要有好的機(jī)械加工工藝性，也就是 要有加工的可能性，要便于加工，要能夠保證加工質(zhì)量，同時(shí)使加工的勞動(dòng)量最小。 而設(shè)計(jì)和工藝是密切相關(guān)的，又是相輔相成的。設(shè)計(jì)者要考慮加工工藝問題。工藝師 要考慮如何從工藝上保證設(shè)計(jì)的要求。 盤角齒輪加工工藝及夾具設(shè)計(jì) 第 7 頁(yè) 共 23 頁(yè) 1.2.1 齒輪的技術(shù)要求 其加工有三組重要的加工。定位用內(nèi)孔和端面、端面上的 10 個(gè) 孔、以及齒17? 形的接觸精度。 ⑴．定位用內(nèi)孔和端面為主要加工表面，其內(nèi)孔 的粗糙度要求是20H? ,端面的粗糙度要求是 ，其與基準(zhǔn)面 A 的垂直度要求是 0.05。0.8Ra?6.1?Ra ⑵．另一組加工端面上的 10 個(gè) 孔，其內(nèi)孔表面粗糙度要求 但其對(duì)7?6.3Ra? 基準(zhǔn)面 A 的位置度要求是 。0.2 ⑶．盤角齒的齒形接觸精度要求較高,故主動(dòng)齒輪與從動(dòng)齒輪需要進(jìn)行配對(duì)研磨, 保證接觸印痕:凸面:離小端 3～7㎜,齒長(zhǎng)方向占 40～60%,齒高方向占 50%左右;凹面: 中間偏小端,齒長(zhǎng)方向占 40～60%,齒高方向占 50%。 單邊余量一般在 ，模鍛毛坯，年產(chǎn)量是 5000 件，由[7]《機(jī)械加工工1.2~m 藝手冊(cè)》表 2.1-3 可知是中批量生產(chǎn) 1.3 加工工藝過程 由以上分析可知。該盤類零件的主要加工表面是齒形、平面及孔系。一般來說， 保證平面的加工精度要比保證孔系的加工精度容易。因此，對(duì)于齒輪來說，加工過程 中的主要問題是保證孔的尺寸精度及位置精度，處理好孔和平面之間的相互關(guān)系。 由上面的一些技術(shù)條件分析得知：齒輪的尺寸精度，形狀以及位置精度要求都很 高，給加工帶來了困難，必須重視。 1.4 確定各表面加工方案 一個(gè)好的結(jié)構(gòu)不但應(yīng)該達(dá)到設(shè)計(jì)要求，而且要有好的機(jī)械加工工藝性，也就是要 有加工的可能性，要便于加工，要能保證加工的質(zhì)量，同時(shí)是加工的勞動(dòng)量最小。設(shè) 計(jì)和工藝是密切相關(guān)的，又是相輔相成的。對(duì)于我們?cè)O(shè)計(jì)的齒輪加工工藝來說，應(yīng)選 擇能夠滿足孔系加工精度要求的加工方法及設(shè)備。除了從加工精度和加工效率兩方面 考慮以外，也要適當(dāng)考慮經(jīng)濟(jì)因素。在滿足精度要求及生產(chǎn)率的條件下，應(yīng)選擇價(jià)格 較低的機(jī)床。 盤角齒輪加工工藝及鉆孔夾具設(shè)計(jì) 第 8 頁(yè) 共 23 頁(yè) 1.4.1 在選擇各表面及孔的加工方法時(shí)，要綜合考慮以下因素 ⑴．要考慮加工表面的精度和表面質(zhì)量要求，根據(jù)各加工表面的技術(shù)要求，選擇加 工方法及分幾次加工。 ⑵．根據(jù)生產(chǎn)類型選擇，在大批量生產(chǎn)中可選用專用的高效率設(shè)備。在單件小批量 生產(chǎn)中則常用通用設(shè)備和一般的加工方法。如、柴油機(jī)連桿小頭孔的加工，在小批量生 產(chǎn)時(shí)，采用鉆、擴(kuò)、鉸加工方法；而在大批量生產(chǎn)時(shí)采用拉削加工。 ⑶．要考慮被加工材料的性質(zhì)，例如，淬火鋼必須采用磨削或電加工；而有色金屬 由于磨削時(shí)容易堵塞砂輪，一般都采用精細(xì)車削，高速精銑等。 ⑷．要考慮工廠或車間的實(shí)際情況，同時(shí)也應(yīng)考慮不斷改進(jìn)現(xiàn)有加工方法和設(shè)備， 推廣新技術(shù)，提高工藝水平。 ⑸．此外，還要考慮一些其它因素，如加工表面物理機(jī)械性能的特殊要求，工件形 狀和重量等。 選擇加工方法一般先按這個(gè)零件主要表面的技術(shù)要求選定最終加工方法。再選擇前 面各工序的加工方法，如加工某一軸的主要外圓面，要求公差為 IT6，表面粗糙度為 Ra0.63μm ，并要求淬硬時(shí)，其最終工序選用精磨，前面準(zhǔn)備工序可為粗車 ——半精 車——淬火——精磨。 1.4.2 平面的加工 由參考文獻(xiàn)[7]《機(jī)械加工工藝手冊(cè)》表 2.1-12 可以確定，盤類零件端面的粗糙度為 ，其加工方案為：精車—磨削， 。1.6Ra 1.4.3 孔的加工方案 ⑴．由參考文獻(xiàn)[7]《機(jī)械加工工藝手冊(cè)》表 2.1-11 確定，以 內(nèi)孔的表面粗207H? 糙度為 0.8，則其內(nèi)孔的加工順序?yàn)椋壕嚒ハ鳌?⑵．端面的 10 個(gè) 孔采取的加工方法是：因?yàn)榭椎谋砻娲植诙仁?，要求不17? 6.3aR 高，所以我們采用一次鉆孔的加工方法。 1.4.4 齒形的加工方案 根據(jù)螺旋齒輪加工的特點(diǎn)和精度要求，因其精度為 DIN3965 9 級(jí)，尤其是對(duì)齒面的 接觸精度要求較高，故其齒形采取的加工方法為：粗切齒—精切齒---研磨。 1.5 確定定位基準(zhǔn) 1.5.1 粗基準(zhǔn)的選擇 盤角齒輪加工工藝及鉆孔夾具設(shè)計(jì) 第 9 頁(yè) 共 23 頁(yè) 選擇粗基準(zhǔn)時(shí)，考慮的重點(diǎn)是如何保證各加工表面有足夠的余量，使不加工表面與 加工表面間的尺寸、位置符合圖紙要求。 粗基準(zhǔn)選擇應(yīng)當(dāng)滿足以下要求： ⑴．粗基準(zhǔn)的選擇應(yīng)以加工表面為粗基準(zhǔn)。目的是為了保證加工面與不加工面的相 互位置關(guān)系精度。如果工件上表面有好幾個(gè)不需加工的表面，則應(yīng)選擇其中與加工表面 的相互位置精度要求較高的表面作為粗基準(zhǔn)。以求壁厚均勻、外形對(duì)稱、少裝夾等。 ⑵．選擇加工余量要求均勻的重要表面作為粗基準(zhǔn)。例如：機(jī)床床身導(dǎo)軌面是其余 量要求均勻的重要表面。因而在加工時(shí)選擇導(dǎo)軌面作為粗基準(zhǔn)，加工床身的底面，再以 底面作為精基準(zhǔn)加工導(dǎo)軌面。這樣就能保證均勻地去掉較少的余量，使表層保留而細(xì)致 的組織，以增加耐磨性。 ⑶．應(yīng)選擇加工余量最小的表面作為粗基準(zhǔn)。這樣可以保證該面有足夠的加工余量。 ⑷．應(yīng)盡可能選擇平整、光潔、面積足夠大的表面作為粗基準(zhǔn)，以保證定位準(zhǔn)確夾 緊可靠。有澆口、冒口、飛邊、毛刺的表面不宜選作粗基準(zhǔn)，必要時(shí)需粗加工。 ⑸．粗基準(zhǔn)應(yīng)避免重復(fù)使用，因?yàn)榇只鶞?zhǔn)的表面大多數(shù)是粗糙不規(guī)則的。多次使用 難以保證表面間的位置精度。 要從保證孔與孔、孔與平面、孔與齒形之間的位置，能保證齒輪在整個(gè)加工過程中 基本上都能用統(tǒng)一的基準(zhǔn)定位。從齒輪零件圖分析可知，選擇端面為加工粗基準(zhǔn)。 1.5.2 精基準(zhǔn)選擇的原則 ⑴．基準(zhǔn)重合原則。即盡可能選擇設(shè)計(jì)基準(zhǔn)作為定位基準(zhǔn)。這樣可以避免定位基準(zhǔn) 與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)不重合而引起的基準(zhǔn)不重合誤差。 ⑵．基準(zhǔn)統(tǒng)一原則，應(yīng)盡可能選用統(tǒng)一的定位基準(zhǔn)?；鶞?zhǔn)的統(tǒng)一有利于保證各表面 間的位置精度，避免基準(zhǔn)轉(zhuǎn)換所帶來的誤差，并且各工序所采用的夾具比較統(tǒng)一，從而 可減少夾具設(shè)計(jì)和制造工作。例如：軸類零件常用頂針孔作為定位基準(zhǔn)。車削、磨削都 以頂針孔定位，這樣，不但能在一次裝夾中加工大多數(shù)表面，而且保證了各外圓表面的 同軸度及端面與軸心線的垂直度。 ⑶．互為基準(zhǔn)的原則。選擇精基準(zhǔn)時(shí)，有時(shí)兩個(gè)被加工面，可以互為基準(zhǔn)反復(fù)加工。 例如：對(duì)淬火后的齒輪磨齒，是以齒面為基準(zhǔn)磨內(nèi)孔，再以孔為基準(zhǔn)磨齒面，這樣能保 證齒面余量均勻。 盤角齒輪加工工藝及鉆孔夾具設(shè)計(jì) 第 10 頁(yè) 共 23 頁(yè) ⑷.自為基準(zhǔn)原則。有些精加工或光整加工工序要求余量小而均勻，可以選擇加工表 面本身為基準(zhǔn)。例如：磨削機(jī)床導(dǎo)軌面時(shí)，是以導(dǎo)軌面找正定位的。此外，像拉孔在無 心磨床上磨外圓等，都是自為基準(zhǔn)的例子。 此外，還應(yīng)選擇工件的精度高尺寸較大的表面為精基準(zhǔn)，以保證定位穩(wěn)固可靠。并 考慮工件裝夾和加工方便、夾具設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單等。 要從保證孔與孔、孔與平面、內(nèi)孔與齒形之間的位置，能保證齒輪在整個(gè)加工過程 中基本上都能用統(tǒng)一的基準(zhǔn)定位。從齒輪零件圖分析可知，它的端平面與齒形面平行而 且占有的面積較大，故采用內(nèi)孔和端面作為精基準(zhǔn)使用。則基本上可以滿足整個(gè)加工過 程中都采用統(tǒng)一基準(zhǔn)定位的要求。 選擇精基準(zhǔn)考慮的原則，重點(diǎn)是有利于保證工件的加工精度并使裝夾準(zhǔn)確。 1.6 工藝路線的擬訂 對(duì)于大批量生產(chǎn)的零件，一般總是首先加工出統(tǒng)一的基準(zhǔn)。齒輪加工的第一個(gè)工序 也就是加工統(tǒng)一的基準(zhǔn)。具體安排是先以端面定位,粗、精加工定位用端面和內(nèi)孔。 后續(xù)工序安排應(yīng)當(dāng)遵循粗精分開和先面后孔的原則。 1.6.1 工序的合理組合 確定加工方法以后，就按生產(chǎn)類型、零件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、技術(shù)要求和機(jī)床設(shè)備等具體 生產(chǎn)條件確定工藝過程的工序數(shù)。確定工序數(shù)的基本原則： ⑴．工序分散原則 工序內(nèi)容簡(jiǎn)單，有利選擇最合理的切削用量。便于采用通用設(shè)備。簡(jiǎn)單的機(jī)床工藝 裝備。生產(chǎn)準(zhǔn)備工作量少，產(chǎn)品更換容易。對(duì)工人的技術(shù)要求水平不高。但需要設(shè)備和 工人數(shù)量多，生產(chǎn)面積大，工藝路線長(zhǎng)，生產(chǎn)管理復(fù)雜。 ⑵．工序集中原則 工序數(shù)目少，工件裝夾次數(shù)少，縮短了工藝路線，相應(yīng)減少了操作工人和生產(chǎn)面積， 也簡(jiǎn)化了生產(chǎn)管理，一次裝夾能加工數(shù)個(gè)表面易于保證這些表面間的相互位置精度。使 用設(shè)備少，大量生產(chǎn)可采用高效率的專用機(jī)床，以提高生產(chǎn)率。但采用復(fù)雜的專用設(shè)備 和工藝裝備，使成本增高，調(diào)整維修費(fèi)事，生產(chǎn)準(zhǔn)備工作量大。 一般情況下，單件小批生產(chǎn)中，為簡(jiǎn)化生產(chǎn)管理，多將工序適當(dāng)集中。但由于不采 用專用設(shè)備，工序集中程序受到限制。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的專用機(jī)床和夾具組織流水線生產(chǎn)。 加工工序完成以后，將工件清洗干凈。清洗是在 的含 0.4%—1.1%蘇打及809C?? 盤角齒輪加工工藝及鉆孔夾具設(shè)計(jì) 第 11 頁(yè) 共 23 頁(yè) 0.25%—0.5%亞硝酸鈉溶液中進(jìn)行的。清洗后用壓縮空氣吹干凈。保證零件內(nèi)部雜質(zhì)、鐵 屑、毛刺等的殘留量不大于 。20mg 1.6.2 工序的集中與分散 制訂工藝路線時(shí)，應(yīng)考慮工序的數(shù)目，采用工序集中或工序分散是其兩個(gè)不同的原 則。所謂工序集中，就是以較少的工序完成零件的加工，反之為工序分散。 工序集中與工序分散各有特點(diǎn)，必須根據(jù)生產(chǎn)類型。加工要求和工廠的具體情況進(jìn) 行綜合分析決定采用那一種原則。 由于近代計(jì)算機(jī)控制機(jī)床及加工中心的出現(xiàn)，使得工序集中的優(yōu)點(diǎn)更為突出，即使 在單件小批生產(chǎn)中仍可將工序集中，而不至于花費(fèi)過多的生產(chǎn)準(zhǔn)備工作量，從而可取的 良好的經(jīng)濟(jì)效果。 1.6.3 加工階段的劃分 零件的加工質(zhì)量要求較高時(shí)，常把整個(gè)加工過程劃分為幾個(gè)階段： ⑴．粗加工階段 粗加工的目的是切去絕大部分多余的材料，為以后的精加工創(chuàng)造較好的條件，并為 半精加工，精加工提供定位基準(zhǔn)，粗加工時(shí)能及早發(fā)現(xiàn)毛坯的缺陷，予以報(bào)廢或修補(bǔ)， 以免浪費(fèi)工時(shí)。 粗加工可采用功率大，剛性好，精度低的機(jī)床，選用大的切削用量，以提高生產(chǎn)率、 粗加工時(shí)，切削力大，切削熱量多，所需夾緊力大，使得工件產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力和變形大， 所以加工精度低，粗糙度值大。一般粗加工的公差等級(jí)為 IT11~IT12。粗糙度為 Ra80~100μm。 ⑵．半精加工階段 半精加工階段是完成一些次要面的加工并為主要表面的精加工做好準(zhǔn)備，保證合適 的加工余量。半精加工的公差等級(jí)為 IT9~IT10。表面粗糙度為 Ra10~1.25μm 。 ⑶．精加工階段 精加工階段主要目的是保證零件的形狀位置精度,尺寸精度及表面粗糙度,使各主要表 面達(dá)到圖紙要求.另外精加工工序安排在最后,可防止或減少工件精加工表面損傷。 精加工應(yīng)采用高精度的機(jī)床，小的切削用量，工序變形小，有利于提高加工精 度．精加工的加工精度一般為 IT6~IT7，表面粗糙度為 Ra10~1.25μm 。 ⑷．光整加工階段 盤角齒輪加工工藝及鉆孔夾具設(shè)計(jì) 第 12 頁(yè) 共 23 頁(yè) 對(duì)某些要求特別高的需進(jìn)行光整加工，主要用于改善表面質(zhì)量，對(duì)尺寸精度改善很 少。一般不能糾正各表面相互位置誤差，其精度等級(jí)一般為 IT5~IT6,表面粗糙度為 Ra1.25~0.32μm。 此外，加工階段劃分后，還便于合理的安排熱處理工序。由于熱處理性質(zhì)的不同， 有的需安排于粗加工之前，有的需插入粗精加工之間。 但須指出加工階段的劃分并不是絕對(duì)的。在實(shí)際生活中，對(duì)于剛性好，精度要求不 高或批量小的工件，以及運(yùn)輸、裝夾麻煩的重型零件往往不嚴(yán)格劃分階段，在滿足加工 質(zhì)量要求的前提下，通常只分為粗、精加工兩個(gè)階段，甚至不把粗精加工分開。必須明 確劃分階段是指整個(gè)加工過程而言的，不能以某一表面的加工或某一工序的性質(zhì)區(qū)分。 例如工序的定位精基準(zhǔn)面，在粗加工階段就要加工的很準(zhǔn)確，而在精加工階段可以安排 鉆小孔之類的粗加工。 1.7 齒輪的毛坯尺寸及機(jī)械加工工藝過程的確定 齒輪的制造，其材料是 ，硬度 156～207HBS，生產(chǎn)類型為中批量生產(chǎn)，20CrMnTi 采用模鍛精化毛坯。 1.7.1 毛坯的結(jié)構(gòu)工藝要求 ⑴．齒輪為盤類零件，對(duì)毛坯的結(jié)構(gòu)工藝有一定要求： ①、鍛件的壁厚應(yīng)合適、均勻，不得有突然變化。 ②、鍛造圓角要適當(dāng)，不允許出現(xiàn)銳角。 ③、鑄件結(jié)構(gòu)要盡量簡(jiǎn)化，并要有合理的模鍛斜度，應(yīng)盡量選用較小的模鍛斜度,同 時(shí)要注意充分利用鍛件的固有斜度。 ④、鍛件的選材要合理，應(yīng)有較好的可鍛性。 ⑤、連皮的厚度要適當(dāng),不可太薄或太厚。 ⑵．設(shè)計(jì)毛坯形狀、尺寸還應(yīng)考慮到： ①、各加工面的幾何形狀應(yīng)盡量簡(jiǎn)單。 ②、工藝基準(zhǔn)以設(shè)計(jì)基準(zhǔn)相一致。 ③、便于裝夾、加工和檢查。 ④、結(jié)構(gòu)要統(tǒng)一，盡量使用普通設(shè)備和標(biāo)準(zhǔn)刀具進(jìn)行加工。 在確定毛坯時(shí)，要考慮經(jīng)濟(jì)性。雖然毛坯的形狀尺寸與零件接近，可以減少加工余 量，提高材料的利用率，降低加工成本，但這樣可能導(dǎo)致毛坯制造困難，需要采用昂貴 盤角齒輪加工工藝及鉆孔夾具設(shè)計(jì) 第 13 頁(yè) 共 23 頁(yè) 的毛坯制造設(shè)備，增加毛坯的制造成本。因此，毛坯的種類形狀及尺寸的確定一定要考 慮零件成本的問題但要保證零件的使用性能。在毛坯的種類 形狀及尺寸確定后，必要時(shí)繪出毛坯圖。 1.7.2 齒輪的機(jī)械加工工藝過程的確定 根據(jù)上述分析,列出如下機(jī)械加工作業(yè)指導(dǎo)過程卡: 產(chǎn)品型號(hào) 零件名稱 螺旋錐齒輪 產(chǎn)品名稱 零件圖號(hào)機(jī)械加工作業(yè)指導(dǎo) 過程卡 毛坯種類 模 鍛 材 料 20CrMnTi 使 用 設(shè) 備 主 要 工 裝工序 號(hào) 工序名稱 各零件對(duì)應(yīng)各自工序,經(jīng)過 工序 О 表示,不經(jīng)過 Ф 表 示 型 號(hào) 名 稱 單件時(shí) 間（分） 編號(hào)或型號(hào) 名稱及規(guī)格 5 粗坯檢驗(yàn)（見粗坯圖） 10 精車 O CK6450 數(shù)控車床 外購(gòu) 電動(dòng)卡盤/軟爪 15 精車 O CK6450 數(shù)控車床 外購(gòu) 電動(dòng)卡盤/軟爪 20 鉆孔 O Z525 鉆床 J31-0006 鉆孔夾具接盤 25 粗切齒 O № 606 銑齒機(jī) J21-0480 銑齒夾具 30 精切齒 O № 607 銑齒機(jī) J21-0480 銑齒夾具 35 打廠標(biāo) O 鉗工臺(tái) 鉗工臺(tái) F02-0001 廠標(biāo)字頭 40 清洗 O 45 熱處理 O 50 磨內(nèi)孔 O M2120 磨床 J17-0008 磨孔夾具 55 倒棱 O YMDV-50 磨棱倒角機(jī) 60 配對(duì) O YB9550 配對(duì)機(jī) L65-0014 配對(duì)夾具 盤角齒輪加工工藝及鉆孔夾具設(shè)計(jì) 第 14 頁(yè) 共 23 頁(yè) 65 研齒 O YB2550 研磨機(jī) J24-0172 研磨夾具 70 修齒頂 O MGF-100 風(fēng)動(dòng)磨光機(jī) 產(chǎn)品型號(hào) 零件名稱 螺旋錐齒輪 產(chǎn)品名稱 零件圖號(hào)機(jī)械加工作業(yè)指導(dǎo) 過程卡 毛坯種類 模 鍛 材 料 20CrMnTi 使 用 設(shè) 備 主 要 工 裝工序 號(hào) 工序名稱 各零件對(duì)應(yīng)各自工序,經(jīng)過 工序 О 表示,不經(jīng)過 Ф 表 示 型 號(hào) 名 稱 單件時(shí) 間（分） 編號(hào)或型號(hào) 名稱及規(guī)格 75 終檢 O 80 清洗 O 85 涂油包裝 O 盤角齒輪加工工藝及鉆孔夾具設(shè)計(jì) 第 15 頁(yè) 共 23 頁(yè) 2 鉆孔夾具設(shè)計(jì) 為了提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，保證加工質(zhì)量，降低勞動(dòng)強(qiáng)度。在加工齒輪零件時(shí)，需要設(shè) 計(jì)專用夾具。 根據(jù)任務(wù)要求中的設(shè)計(jì)內(nèi)容，需要設(shè)計(jì)加工 孔鉆孔夾具一套。鉆孔用機(jī)床為107?? 多軸鉆床,使用刀具為標(biāo)準(zhǔn)麻花鉆。在多軸鉆床上一次性將 10 個(gè) 全部鉆出，并要求保1 證尺寸公差和形位公差要求。 2.1 加工零件的工藝分析 2.1.1 加工零件的原始工藝資料 1、加工零件工藝特征 加工零件為錐齒輪（見產(chǎn)品圖） ，也稱齒輪，外形特征屬盤、套類零件。其直徑大， 厚度薄，容易造成上下兩端面的扭曲變形。 2、生產(chǎn)類型為中批量生產(chǎn)。 3、機(jī)床： 1）使用數(shù)控車床加工端面和內(nèi)孔。 2）使用數(shù)控車床精車內(nèi)孔、端面及加工成形表面。 3）使用立式多軸專用鉆床加工 內(nèi)孔，并用冷卻液冷卻。17? 4 刀具： 使用 標(biāo)準(zhǔn)麻花鉆頭。17? 2.1.2 齒坯的機(jī)械加工工藝分析 對(duì)于盤齒類零件，由于其直徑大，厚度薄，故如何解決孔、端面、輪齒與內(nèi)、外圓 表面的幾何精度，對(duì)保證齒形精度具有重大影響。為了保證齒輪精度，應(yīng)盡可能在一次 安裝下切出全部齒形加工用的基面，當(dāng)難以實(shí)現(xiàn)時(shí)，則應(yīng)采取可靠的工藝措施保證基準(zhǔn) 精度。 1、根據(jù)產(chǎn)品圖，畫車、鉆工序圖。并按 IT9 級(jí)經(jīng)濟(jì)精度確定工序尺寸和表面粗糙度。 盤角齒輪加工工藝及鉆孔夾具設(shè)計(jì) 第 16 頁(yè) 共 23 頁(yè) 具體尺寸由參考文獻(xiàn)[7]《機(jī)械加工工藝手冊(cè)》表 2.1-11 確定如下： 1）齒輪材料為 ，毛坯為模鍛件，熱處理正火，硬度為 156～207HBS；20CrMnTi 2）內(nèi)孔 尺寸至 ,即留磨量 0.6㎜，表面粗糙度 3.2。??.467H??0.1469?? aR? 3）內(nèi)孔深度尺寸 16.5 至 16.3,即留磨量 0.2㎜,表面粗糙度 3.2。a 4）其余長(zhǎng)度尺寸、形位公差、表面粗糙度均按產(chǎn)品圖要求加工。 2、根據(jù)車、鉆工序圖的要求，齒坯的加工過程為： 1）加工階段的劃分為：粗車—半精車-精車； 2） 以端面 B 為粗基準(zhǔn)定位，加工端面 D 見光， 至要求，表面粗糙251.47,6.29? 度 ；6.3aR? 3） 以端面 D 為精基準(zhǔn)，加工端面 B,保證尺寸 27.5。加工尺寸 至0.146?? 盤角齒輪加工工藝及鉆孔夾具設(shè)計(jì) 第 17 頁(yè) 共 23 頁(yè) 、16.3 至 16.1 和退刀槽至要求。并保證垂直度要求（即要求一刀落） 。??0.18519.2H?? 此為后續(xù)車工工序和鉆孔工序準(zhǔn)備精基準(zhǔn)。 4）以端面 D 為精基準(zhǔn)，數(shù)控車精車端面、內(nèi)孔，保證尺寸 16.3，尺寸 ，0.1469?? 5) 以端面 C 和內(nèi)孔 為精基準(zhǔn)定位，在數(shù)控車床上加工各外圓、端面及表0.1469?? 面粗糙度至要求。 5) 以 內(nèi)孔和端面 C 定位,在鉆孔夾具上鉆孔至要求。0.1469?? 2.2 鉆孔夾具設(shè)計(jì)分析 2.2.1 鉆孔夾具總體結(jié)構(gòu)方案的設(shè)計(jì)構(gòu)思 1、由于生產(chǎn)類型為中批量生產(chǎn)，且擬在立式多軸專用鉆床上加工，在一次裝夾中將 全部孔同時(shí)加工完。 2、根據(jù)上述要求，可將鉆孔夾具設(shè)計(jì)成固定式鉆模，將其固定在立式鉆床的工作臺(tái) 上，這樣可保證鉆頭與工件間的相對(duì)位置固定不變，而獲得穩(wěn)定的加工精度，又可節(jié)省 大量的對(duì)刀、找正等輔助時(shí)間。從而獲得較高的生產(chǎn)效率。 3、鉆孔夾具的結(jié)構(gòu)型式擬設(shè)計(jì)為可卸式鉆模板，此結(jié)構(gòu)形式鉆孔精度較高，裝卸工 件較費(fèi)時(shí)，但由于工件較小，故鉆模板也不太大，如輔以快速拆裝鉆模板的形式，生產(chǎn) 效率應(yīng)仍然較高。 4、鉆模板下表面離工件加工上表面保持 15㎜距離，這樣便于鉆孔時(shí)的容屑、排屑， 有利于保證加工精度，延長(zhǎng)刀具的使用壽命。 5、確定工件的定位方案 1）工件為盤類零件，根據(jù)定位原理，應(yīng)采用內(nèi)孔與端面共同定位方式，因此，采用 以端面 C 和 內(nèi)孔為精基準(zhǔn)定位。定位公差取工件位置度公差的 ，產(chǎn)品圖要0.1469?? 13 求位置度公差為 ，即： ㎜。.2.063? 取定位盤定位尺寸為 ，則工件的工序尺寸定為：.8194?? 公稱尺寸： . 上偏差： ；0.60.14ES??? 下偏差： 。??6I?? 盤角齒輪加工工藝及鉆孔夾具設(shè)計(jì) 第 18 頁(yè) 共 23 頁(yè) 故：鉆孔工序的內(nèi)孔定位工序尺寸為： 0.1469?? 2）為防止工件轉(zhuǎn)動(dòng)，在圓周方向采用平鍵定位。 6、確定工件的夾緊方案 1）采用六個(gè)圓柱支承銷組成一個(gè)壓緊平面，用于對(duì)工件端面 C 的夾緊。由于每個(gè) 支承銷的著力點(diǎn)都在加工位置附近，這樣，可保證工件有最可靠的夾緊力。因此，這種 壓緊方式對(duì)于盤類零件是最合適的。 2）夾緊方式采用螺栓+開口墊圈手動(dòng)夾緊。因此，裝卸工件時(shí)，壓緊螺母只要旋轉(zhuǎn) 不到一圈，即可快速壓緊或松開工件。 7、確定刀具的對(duì)刀或引導(dǎo)方式 1）刀具的對(duì)刀方式 由于是采用多把鉆頭同時(shí)鉆削，故多把鉆頭的長(zhǎng)度應(yīng)一樣長(zhǎng)，對(duì)刀時(shí)，所有鉆頭的 切削刃應(yīng)在同一高度上，誤差不超過 2㎜。 2）刀具的引導(dǎo)方式 刀具的引導(dǎo)方式采用鉆套引導(dǎo)，安裝鉆孔夾具時(shí)，應(yīng)將鉆頭全部引入鉆套內(nèi)并上下 移動(dòng)自如后，再將鉆孔夾具固定在鉆床工作臺(tái)面上。這樣，既可保證鉆頭與工件間的相 對(duì)位置不變，也節(jié)省了大量的引導(dǎo)刀具的時(shí)間。 2.2.2 鉆孔夾具零件的公差和技術(shù)要求的確定 根據(jù)夾具設(shè)計(jì)原理和夾具設(shè)計(jì)手冊(cè)的具體要求，針對(duì)加工件的設(shè)計(jì)要求，對(duì)鉆孔夾 具零件公差和技術(shù)要求確定如下： 1、鉆模板 1）產(chǎn)品上 孔的位置度對(duì) 中心的誤差要求小于 ㎜，故設(shè)計(jì)鉆7???0.4627H?? 0.2? 模板時(shí)，其孔位的位置度誤差取產(chǎn)品誤差的 ，即鉆模板上鉆套孔的中心線對(duì)端面 B 的1 垂直度小于 0.05㎜，與內(nèi)孔 A 的中心線的位置度誤差不超過 0.05㎜，各孔的軸線是孔的 理想位置，它們之間的距離由理論正確尺寸 確定。鉆模板的圓周方向用平鍵固定，68? 另外，平鍵也起鉆模板裝、卸時(shí)的位置導(dǎo)向作用。 內(nèi)孔與端面 B 的垂直度誤差應(yīng)不大于 ㎜，與定位心軸定心直徑的配0.254?? 0.15 合間隙不大于 0.05㎜。 2）鉆模板材料 ，滲碳 0.8～1.2㎜,淬火 40～45HRC,并作發(fā)藍(lán)防銹處理。Cr 盤角齒輪加工工藝及鉆孔夾具設(shè)計(jì) 第 19 頁(yè) 共 23 頁(yè) 3）鉆模板厚度按鉆套長(zhǎng)度確定。 2、定位心軸 定位心軸對(duì)鉆模板起定位和夾緊作用，且其自身在定位盤中也有一個(gè)定位要求，故 其加工精度要求較高，強(qiáng)度要求也較高。 1）查夾具設(shè)計(jì)手冊(cè)，與定位盤、鉆模板配合的部位，其尺寸公差、表面粗糙度等， 孔按 H7，軸按 g6 選取。 2）垂直度、同軸度等形位公差按尺寸公差的 選取。13 3）M24 螺紋應(yīng)保持韌性，不得滲碳淬火，否則將會(huì)損壞牙形。 4） 鍵與 6× 孔的位置關(guān)系應(yīng)如圖所示成 位置，這樣，鉆孔夾具裝在機(jī)0.51?9?90? 床上時(shí)，可保證鍵的位置在操作者這面，從而便于裝卸工件。 5）材料用 ，滲碳 0.8～1.2㎜,淬火 58～63HRC,使其心部具有較好的韌性，而2Cr 外表面又耐磨，從而滿足定位心軸既作定位又起夾緊作用的復(fù)雜工作要求，并作發(fā)藍(lán)防 銹處理。 3、定位盤 定位盤是夾具本體，同時(shí)也是工件的定位元件，其本身的強(qiáng)度、剛度和精度都直接 影響到工件的加工精度。 1）機(jī)床上緊固夾具用螺栓為 M16，查夾具設(shè)計(jì)手冊(cè)，取定位盤厚度為 28㎜，裝螺 栓用的座耳寬度為 18㎜。 2）查夾具設(shè)計(jì)手冊(cè)，定位盤與定位心軸配合的內(nèi)孔尺寸公差按 H7、表面粗糙度按 選取。0.8Ra? 3）垂直度、同軸度等形位公差按尺寸公差的 選取。13 4）10× 與 6×M8 孔的位置關(guān)系應(yīng)如圖所示在一個(gè)平面內(nèi)，這樣，鉆孔夾具裝在2? 機(jī)床上時(shí)，可保證定位心軸上鍵的位置在操作者這面，從而便于裝卸工件。 5）材料用 ，滲碳 0.8～1.2㎜,淬火 58～63HRC,使其心部具有較好的韌性，而0Cr 外表面又耐磨，從而滿足定位盤既作定位又起支承作用的復(fù)雜工作要求，并作發(fā)藍(lán)防銹 處理。 4、鉆套 鉆套是鉆孔夾具的刀具引導(dǎo)元件，其制造精度的高低，直接影響到工件的加工精度， 盤角齒輪加工工藝及鉆孔夾具設(shè)計(jì) 第 20 頁(yè) 共 23 頁(yè) 其耐磨性也直接影響到夾具的使用壽命。 1）鉆套內(nèi)徑基本尺寸就是刀具的最大極限尺寸，按使用 ㎜麻花鉆，查夾具設(shè)計(jì)17? 手冊(cè)，確定鉆套尺寸，其內(nèi)孔按 F7，外圓按 n6 精度制造。 2）垂直度、同軸度等形位公差按尺寸公差的 選取。13 3）材料用 T10A，淬火 58～64HRC。 4）鉆套長(zhǎng)度應(yīng)比鉆模板長(zhǎng)度長(zhǎng) 1㎜左右。 5、支承銷 1）支承銷在本夾具中的作用是起傳遞壓緊力的作用，六個(gè)支承銷裝配到鉆模板上后， 其六個(gè)支承平面應(yīng)共面且應(yīng)與鉆模板的平面平行，為了保證這項(xiàng)要求，在六個(gè)支承銷裝 配到鉆模板上后，可用鉆模板平面定位，在平面磨床上將六個(gè)支承點(diǎn)磨平。 2）材料用 T8，淬火 55～60HRC。 6、開口墊圈 1）為了保證快速裝、卸工件和鉆模板，采用了開口墊圈，拆卸工件時(shí)，只要稍為轉(zhuǎn) 動(dòng)螺母，即可松開并抽出開口墊圈，取下鉆模板而卸下工件，非常方便。 2）開口墊圈外圓滾 0.8 網(wǎng)紋，增加手感，方便裝卸。 3）材料用 ，滲碳 0.8～1.2㎜,淬火 50～55HRC,使其心部具有較好的韌性，而0Cr 外表面具有較高的硬度,且耐磨，并作發(fā)藍(lán)防銹處理。 2.3 夾具設(shè)計(jì)及操作的簡(jiǎn)要說明 如前所述，夾具在設(shè)計(jì)與工作時(shí),既要保證產(chǎn)品質(zhì)量和提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，又要操作簡(jiǎn) 單、靈活。該夾具設(shè)計(jì)采用了手動(dòng)夾緊方式，在夾緊和松開工件時(shí)比較費(fèi)時(shí)費(fèi)力。由于 該工件體積小，工件材料易切削，切削力不大等特點(diǎn)。經(jīng)過方案的認(rèn)真分析和比較，選 用了手動(dòng)夾緊方式（螺旋夾緊機(jī)構(gòu)） 。這類夾緊機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、夾緊可靠、通用性大，在 機(jī)床夾具中很廣泛的應(yīng)用。 夾具安裝與操作說明： 夾具在鉆床上安裝時(shí)，應(yīng)使夾具左右手柄與操作者的工作位置相適應(yīng)，且使夾具上 的鍵槽位置面對(duì)操作者。再將鉆頭全部引入鉆套內(nèi)并使其上下移動(dòng)自如，手感無任何阻 礙后，方可用螺栓與壓板將鉆孔夾具底座固定在鉆床工作臺(tái)面上。這樣，既可保證鉆頭 與工件間的相對(duì)位置不變，也方便操作者操作鉆孔夾具。 在夾具上安裝工件時(shí)，先將壓緊螺母擰松兩圈，應(yīng)保證夾具上無鐵屑等雜物，再將 盤角齒輪加工工藝及鉆孔夾具設(shè)計(jì) 第 21 頁(yè) 共 23 頁(yè) 工件內(nèi)孔及端面等定位基準(zhǔn)面擦拭干凈，然后將工件裝入夾具定位心軸上，用手輕輕左 右轉(zhuǎn)動(dòng)半圈，再將鉆模板的鍵槽對(duì)準(zhǔn)定位心軸上的平鍵后裝入，將開口墊圈從左邊插入， 最后擰緊螺母即可開始鉆削加工。 在夾具上拆卸工件，只需將壓緊螺母擰松半圈，向左抽出開口墊圈，即可將鉆模板 卸下，從而將工件卸下即可。 第 22 頁(yè) 共 23 頁(yè) 結(jié) 論 通過本次的畢業(yè)設(shè)計(jì)，使我能夠?qū)镜闹R(shí)做進(jìn)一步的了解與學(xué)習(xí)，對(duì) 資料的查詢與合理的應(yīng)用做了更深入的了解，本次進(jìn)行工件的工藝路線分析、 工藝卡的制定、工藝過程的分析、鉆孔夾具的設(shè)計(jì)與分析，對(duì)我們?cè)诖髮W(xué)期間 所學(xué)的課程進(jìn)行了實(shí)際的應(yīng)用與綜合的學(xué)習(xí)。通過這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，使我對(duì)知識(shí) 在實(shí)踐中的應(yīng)用有了更進(jìn)一步的認(rèn)識(shí)，對(duì)我以后的工作，有著極其重大的意義。 第 23 頁(yè) 共 23 頁(yè) 參考文獻(xiàn) [1] 許曉旸，專用機(jī)床設(shè)備設(shè)計(jì)[M] ，重慶：重慶大學(xué)出版社， 2003。 [2] 孫已德，機(jī)床夾具圖冊(cè)[M] ，北京：機(jī)械工業(yè)出版社， 1984：20-23。 [3] 貴州工學(xué)院機(jī)械制造工藝教研室，機(jī)床夾具結(jié)構(gòu)圖冊(cè)[M] ，貴陽(yáng)：貴州任命出版社， 1983：42-50。 [4] 東北重型機(jī)械學(xué)院等，機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè)[M] ，上海：上?？茖W(xué)技術(shù)出版社， 1979。 [5] 孟少龍，機(jī)械加工工藝手冊(cè)第 1 卷[M] ，北京：機(jī)械工業(yè)出版社， 1991。 [6] 《金屬機(jī)械加工工藝人員手冊(cè)》修訂組，金屬機(jī)械加工工藝人員手冊(cè) [M]，上海： 上?？茖W(xué)技術(shù)出版社，1979。 [7] 李洪，機(jī)械加工工藝手冊(cè)[M] ，北京：機(jī)械工業(yè)出版社， 1990。 [8] 馬賢智，機(jī)械加工余量與公差手冊(cè)[M] ，北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社， 1994。 [9] 上海金屬切削技術(shù)協(xié)會(huì)，金屬切削手冊(cè)[M] ，上海：上?？茖W(xué)技術(shù)出版社， 1984。 [10] 周永強(qiáng)，高等學(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)指導(dǎo)[M] ，北京：中國(guó)建材工業(yè)出版社， 2002。 [11] 劉文劍，曹天河，趙維，夾具工程師手冊(cè)[M] ，哈爾濱：黑龍江科學(xué)技術(shù)出版社， 1987。 [12] 余光國(guó)，馬俊，張興發(fā)，機(jī)床夾具設(shè)計(jì)[M] ，重慶：重慶大學(xué)出版社， 1995。 [13] 東北重型機(jī)械學(xué)院，洛陽(yáng)農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)院，長(zhǎng)春汽車廠工人大學(xué)，機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手 冊(cè)[M]，上海：上?？茖W(xué)技術(shù)出版社，1980。 [14] 李慶壽，機(jī)械制造工藝裝備設(shè)計(jì)適用手冊(cè)[M] ，銀州：寧夏人民出版社， 1991。 [15] 廖念釗，莫雨松，李碩根，互換性與技術(shù)測(cè)量[M] ，中國(guó)計(jì)量出版社， 2000：9- 19。 [16] 王光斗，王春福，機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè)[M] ，上?？茖W(xué)技術(shù)出版社， 2000。 [17] 樂兌謙，金屬切削刀具，機(jī)械工業(yè)出版社，2005：4-17。 [18] Machine Tools N.chernor 1984. 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