渐开线斜齿轮的滚齿夹具设计及加工工艺工装含5张CAD图.zip
渐开线斜齿轮的滚齿夹具设计及加工工艺工装含5张CAD图.zip,渐开线,齿轮,夹具,设计,加工,工艺,工装,CAD
渐开线斜齿轮加工工艺及工装设计【摘要】本设计主要内容是对渐开线斜齿轮的加工工艺路线进行设计和研究,其中包括了各道工序的加工方法以及选择合适的刀具、机床、夹具,选取基准面,定位和夹紧方案,对其中的一道工序设计专用夹具。端面、齿面和内孔为斜齿轮的主要加工表面,按照先面后孔的原则进行设计。夹具方面选取专用夹具,夹紧刚性高,合适大批量生产的情况。此次设计主要内容在于如何简化加工工序,降低加工难度,从而完成提高产品加工效率的目的。 【关键词】工艺,工序,夹具,定位,夹紧IInvolute 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渐开线斜齿轮加工工艺及工装设计目录前言11 零件的分析21.2 渐开线斜齿轮的工艺要求21.3 齿轮的工艺分析32 工艺规程设计42.1 选择毛坯42.2 确定定位基准42.3 工艺路线的拟定52.4 机械加工余量,工序尺寸及毛坯尺寸的确定92.5 确定切削用量及工时93 夹具设计153.1专用夹具简介153.2 问题的提出163.3 夹具的设计163.4 确定定位元件173.5 夹紧装置设计183.6定位误差分析223.7夹紧误差分析233.8夹具设计及操作说明234 总结24参 考 文 献25致谢26III前言齿轮工业机械,基础件,广泛应用于机床,汽车,摩托车,农业机械,建筑机械,工程机械,航空,武器,工具和精密加工,效率和灵活性越来越多需求量大。齿轮加工技术的发展分为四个阶段,即:公元前400年 - 手工制作阶段200年,18世纪后的机械复制阶段,19世纪后机械加工阶段和1980年以来数控技术加工阶段。在中国大部分地区仍然是普通机床占大多数,精度难以提高。据统计,截至1995年底,我国53的机器已使用超过16年,已使用6 - 15年的机床占31,不到16的机器使用寿命较少超过15年。齿轮尤其是生产齿轮的汽车也越来越大,在中国由于齿轮的质量不能达到图纸要求,导致变速箱噪音,寿命短,这严重阻碍了机器的质量,这样的表现一直在汽车行业特别严重。为了满足加工设备加工的质量和效率要求,自1995年以来,大量的加工设备数控机床已依赖进口。近年来,在开发过程中出现了一些技术齿轮加工新技术:通过磨料精加工工艺,磨削- 珩磨联合工艺。相信在不久的将来,设备加工技术将在数控,智能,高速,集成和环保方面发展。331 零件的分析1.1 渐开线斜齿轮的结构 对于零件的结构分析于渐开线斜齿轮加工工艺及夹具设计的设计十分重要。设计主要考虑的方面有施加加工是否可能、机械加工工艺是否合理、设计是否符合要求等等,尤其需要考虑加工方便,而且要保证加工质量,同时要使劳动强度最小化。1.2 渐开线斜齿轮的工艺要求在设计的时候,考虑各种性因素可以知道设计出渐开线斜齿轮零件工程图纸,具体见图1可以看出。图一 渐开线斜齿轮零件图本次设计的渐开线斜齿轮零件,它们的作用是调节啮合。根据设计的渐开线斜齿轮零件的机械结构之中,能够知道加工表面对于渐开线斜齿轮的需求,以及孔系的对渐开线斜齿轮要求的重要性。平面加工的精度必须与加工表面相匹配,并且应严格按照设计尺寸生产孔系统的精度。因此,在加工渐开线斜齿轮时,应严格对待孔与平面之间的关系。主要关注以下方面:(1)各表面加工方案的确定 在设计本渐开线斜齿轮时,对于设计要求的重要性来说,结构是非常重要的,因此在设计时,应该考虑加工工艺的问题。因此,思考设计和工艺是一个关键问题。此外,除了考虑渐开线斜齿轮的精度和效率之外,还必须考虑经济的成本因素。(2)各表面和孔的要求在生产过程中,由于市场上的产品的影响,为了节省成本,它们可以用小批量或单独加工的通用设备进行加工。大批量生产需要高效率的专用夹具。由于渐开线斜齿轮的不同应用要求,加工材料的选择也很重要。其他因素,如工件形状,物理性质等。渐开线斜齿轮有2组加工面他们有位置度要求。这2组加工面的分别为一个是左端端面为基准的加工面,这组加工面包括车右端端面47孔,一个是以47孔为基准的加工面,这个主要是渐开线斜齿轮的加工。1.3 齿轮的工艺分析从零件图中可以看出,该零件的结构复杂,加工表面较多,且齿轮的加工精度很高,材料为20CrMnTi。主要加工表面的尺寸:齿面及两端的倒角。内孔47,六个孔M63714H。端面。加工表面的主要技术参数:内孔的粗糙度为Ra1.6,齿面的粗糙度是Ra3.2,背面的粗糙度是Ra3.2,端面的粗糙度是Ra3.2,其余表面粗糙度为Ra12.5。内孔的圆度是0.022。通过以上分析得知,对于这两组加工表面,可以先选一组表面加工,然后以之前加工过的表面作为基准,加工其他表面,并确保他们之间的相互位置。2 工艺规程设计2.1 选择毛坯渐开线斜齿轮零件的可锻性好,材料为20CrMnTi,据生产纲领以及零件在工作过程中所受的载荷情况,选用锻造成型技术,且大批量生产。2.2 确定定位基准在设计过程中选择基面也是最重要的。在选择基面时,要求尽可能正确,严谨和合理。只有这样才能保证加工质量,并大大提高生产率。如果不这样做,则处理过程中可能会出现意外问题。如果情况严重,将导致大量零件被报废,给工厂造成巨大损失,严重影响生产进度。2.2.1 粗基准的选择在设计中,我们还需要考虑选择粗基准。由于其重要的功能,具体要求如下:(1)选择粗基准时,主要使用加工表面。这是为了满足加工的精度要求。(2)表面均匀的加工余量。这主要是为了确保可以有效地去除余量,从而保持精细的导轨结构,从而实现耐磨性要求。(3)为了满足对足够的加工余量的需要,粗基准的选择还包括选择加工余量最小的表面。(4)无论选择如何,都应考虑表面光滑和平整等因素,因此该要求包含在粗基准的选择中。(5)因为不规则和粗糙的基准面没有被重复使用,因此应更多考虑粗基准的选择,以确保加工的准确性。粗基准面的选择:对于渐开线斜齿轮这样的回转体零件,选择粗基准非常重要。对于回转体零件,我们通常使用外圆作为粗基准。2.2.2 精基准的选择在粗基准的基础上要求,还有精基准选择,主要要求更严格,要完全符合标准设计,要求是:(1)基准重合性原则。在选择设计时,完全符合参考选择标准,是为了确保选择不会导致设计基准和定位基准不匹配,不会导致基准偏差或误差。(2)基准统一原则,标准化设定统一的基准定位,范围标准主要是将市场上具有通用性的产品统一,使产品可以互换。因此,标准选择用于选择定位基准。(3)自我原则。有时在某些特殊工艺设计中需要它作为加工表面参考。可以避免不同工件中的错误,这有助于提高准确性。(4)相互基准原则。由于选择精基准面直接决定设计成败,因此加工表面的两个方面,基准面能够互为基准的面重复加工操作,均匀性可以达到产品的表面需求。选择精基准面时我们主要考虑的是安装的准确性和加工精度。选择精基准:主要考虑的是基准重合原则和工艺基准要与设计基准一致。因此,使用内孔作为定位基准。2.3 工艺路线的拟定由于市场需求的影响,部分应在生产前加工和发布。确定支架加工的标准十分重要,主要是因为支架在加工,设计和分析生产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顶部平面中。2.3.1工序的合理组合通常,在比较处理方法之后,生产过程中的工序编号可以通过生产类型,技术要求和特定生产条件(例如机床)来识别。 那么如何确定步骤数,基本上应遵循以下原则: (1)工序分散原则单个过程可以知道其操作的内容非常简单,因此可以达成切削用量的合理性和高效率,并且使用与其通用相关的设备也很方便。 工艺分配原则对机床设备和装置的要求相对简单,生产负荷也相对较小,这使得更换产品更加容易。因此,正因为如此,工人各方面的技术要求都不会很高。然而,对设备的需求巨大,劳力需求量大,生产面积占用大。此外,该生产线还将意味着工厂的复杂和难以管理生产。 (2)工序集中原则生产商采用工序集中化的原则,可以有效的缩短生产线的长度,同时可以减少占用生产面积,大大减少工件的固定次数,而且工作量也相应减少。它减轻了管理生产的难度,更有利于管理,相关设备的使用也将减少,生产效率也得到提高。但是,该原理的多余设备的需求准确性和技术要求相对较高,这也增加了生产成本,并且制作过程中的工作量也很大。为了考虑生产要求,需要混合搭配,特别是在工序集中和工序分散这两个原则的选择上。2.3.2工序的集中与分散在制定工艺路线时,首先要注意的是流程的数量。应根据实际情况确定应用工序集中原则或工序分散原则。工序集中是指使用少量工序数量完成的零件的加工的原则,并且工序分散原则与之相关联。由于这两个过程的选择有其自身的特点,实际的选择应该与生产类型,生产过程,结构和精度相结合,以确定应该使用哪个原则。伴随着互联网技术的发展,电脑控制技术在机床和加工中心中也非常重要,并且可以在使用该技术下载工序集中上有效地解决,并且在单个过程中生产变为准确可控。生产和加工过程中产生的介质不允许被低估。2.3.3加工阶段的划分在确定零件加工过程的选择之后,由于加工质量的问题,加工过程包括以下步骤:(1)粗加工阶段进行粗加工,主要是为了减少多余金属的加工,这可以用来对这些不需要且不必要的东西进行筛除,从而保护设备并保证完美的精加工水准,这同时也减少了加工处理的时间。及时发现缺陷和问题并对其进行改进。由于粗加工的对象都是毛坯料,因此存在一定程度的加工困难,这导致相对大的加工使用的折别功率的损失,并且用于加工的设备也需要刚度和精度,越多越好。尽量使用最好的设备,以便使得加工出来的毛坯料质量更好。粗糙度Ra的选择在80和100m之间,粗加工公差的选择在IT11和IT12之间。(2)半精加工阶段粗加工后,还需要将处理过的材料进行半精加工。该阶段主要是完成一些表面要求平整度的精加工操作,从而保证合理的加工余量。因此,为了确保精加工的需要,在IT9至IT10类别中选择半精加工的公差等级中进行选择。Ra粗糙度的选择选择在10到1.25微米之间。(3)精加工阶段完成上述加工阶段后,最后的精加工主要是有效地打磨和加工细节并切割剩余的加工余量,以保证零件的形状,尺寸,位置和表面粗糙度的精度。因此,在IT6至IT7的范围内选择精加工的加工精度,精加工表面Ra粗糙度应在10至1.25微米的范围内选取。2.3.4加工方案的比较在在设计和制造中,由于尺寸公差和零件形状以及表面粗糙度要求的要求,在大规模生产中使用特殊机床进行加工和生产可以极大提高生产率。 同时,它将有效降低生产成本,促进经济效益的快速发展,并比较两种工艺设计方案,并寻求最佳的加工解决方案。方案一工序号工 名序 称工 序 内 容1锻造锻造2时效处理时效处理3车车左端端面 4车粗车右端端面47孔5车精车外圆6车精车47内孔7插插宽14mm键槽8钻钻6-37孔9滚滚齿轮10检验检验11入库入库方案二工序号工 名序 称工 序 内 容1锻造锻造2时效处理时效处理3车车左端端面 4车车右端端面47孔5插插宽14mm键槽6钻钻6-37孔7滚滚齿轮8检验检验9入库入库工艺方案一和方案二的区别在于方案一有粗车外圆和精车外圆,粗车47内孔和精车47内孔,可进一步保证加工精度的要求,而方案二只有粗车加工,不能进一步保证位置度要求和加工精度的要求.具体的工艺路线如下方案一工序号工 名序 称工 序 内 容1锻造锻造2时效处理时效处理3车车左端端面 4车粗车右端端面47孔5车精车外圆6车精车47内孔7插插宽14mm键槽8钻钻6-37孔9滚滚齿轮10检验检验11入库入库2.4 机械加工余量,工序尺寸及毛坯尺寸的确定生产类型为大批量生产,采用锻造毛坯。1、 不加工表面毛坯尺寸不加工表面毛坯按图给定的尺寸为自由度公差,可由锻造可直接获得。2、 渐开线斜齿轮的端面由于渐开线斜齿轮端面要与其他接触面接触,查相关资料知余量留2mm比较合适。3、渐开线斜齿轮的孔毛坯为空心,铸造出孔。IT7IT8之间为孔的精度要求,按照文献参数,明确工艺尺寸余量为2mm2.5 确定切削用量及工时2.5.1车左端端面1) 切削深度 单边余量为Z=2mm 2) 进给量根据机械加工工艺手册取=0.8mm/r3) 计算切削速度 (1)其中:=342, =0.15, =0.35, m=0.2。修正系数见切削手册表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) 确定机床主轴转速ns= 457r/min (3)与457r/min相近的机床转速为500r/min。现选取=500r/min。所以实际切削速度= (4) 5) 切削工时, t=i ;其中l=62mm; =4mm; =0mm; (5) t=i=0.165(min) (6)2.5.2粗车右端端面47孔1) 切削深度 单边余量为Z=2mm 2) 进给量根据机械加工工艺手册取=0.8mm/r3) 计算切削速度 (7)其中:=342, =0.15, =0.35, m=0.2。修正系数见切削手册表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) 确定机床主轴转速ns= 753r/min (9)与753r/min相近的机床转速为750r/min。现选取=750r/min。所以实际切削速度= (10) 5) 切削工时, t=i ;其中l=25mm; =4mm; =0mm; (11) t=i=x2=0.966(min) (12)2.5.3精车外圆1) 切削深度 单边余量为Z=2mm 2) 进给量 根据机械加工工艺手册取=0.8mm/r3) 计算切削速度 (13)其中:=104, =0.15, =0.35, m=0.2。修正系数见切削手册表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) 确定机床主轴转速ns= 382r/min (15) 与382r/min相近的机床转速为400r/min。现选取=400r/min。所以实际切削速度= (16) 5) 切削工时, t=i ;其中l=19mm; =4mm; =0mm; t=i=0.059(min) (17)2.5.4精车47内孔1) 切削深度 单边余量为Z=0.5mm 2) 进给量 根据机械加工工艺手册取=0.2mm/r3) 计算切削速度 (18)其中:=342, =0.15, =0.35, m=0.2。修正系数见切削手册表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) 确定机床主轴转速ns= 885r/min (20) 与885r/min相近的机床转速为900r/min。现选取=900r/min。所以实际切削速度= (21) 5) 切削工时, t=i ;其中l=12mm; =4mm; =0mm; t=i=0.02(min) (22)2.5.5钻6-37孔机床:Z525立式钻床 刀具:根据机械加工工艺手册表10-61选取高速钢麻花钻371)进给量 取=0.13mm/r2)切削速度V=2434m/min. 取V=30m/min3)确定机床主轴转速ns= 258r/min (23)与258r/min相近的机床转速为300r/min。现选取=300r/min。所以实际切削速度= (24)5) 切削工时,按工艺手册表6.2-1。t=i ;其中l=10mm; =4mm; =3mm; (25) t=6x() =6x()=2.61(min)2.5.6滚齿Y58滚齿机1) 已知毛坯长度方向的加工余量为27mm,模数m为4mm2) 进给量 查找实用机械加工工艺手册中表2.4-3,工件直径为 按滚齿机说明书(见切削手册)取 =0.83mm/r3) 计算切削速度,按切削手册表1.27,切削速度的计算公式为(寿命T=60min) (m/min) (26)其中:=342, =0.15, =0.35, m=4. T=60min 。修正系数见切削手册表1.28,即 =1.44 , =0.8 , =1.04 , =0.81 , =0.97。所以 (27) 4)确定机的主轴转速 ns= 114r/min (28)按机床说明书(见工艺手册表4.2-8),现选取=120r/min。5) 切削工时,按工艺手册表6.2-1 L=40mm, =2mm,=0,=0 tm=(min) (293 夹具设计根据生产要求进行处理。最后,上述过程的额定工作时间和切削参数与其他处理数据相结合,以完成加工工艺卡片。在设计时考虑到多方面因素经,决定设计第9道工序渐开线斜齿轮夹具设计。3.1专用夹具简介专用设备旨在满足特定的工件加工要求。其功能主要包括以下几个方面:1.它可以提供专用夹具表面的精确位置,例如常用有效距离的精度,专用夹具的同轴度和专用夹具的平行度。2.使用专用夹具可缩短所需的工作时间,从而大大提高工作效率。可以减少其中某一步过程所需的时间,例如,加工工件时在装卸零件方面和加工辅助装置所用的时间。进一步使用专用夹具,并可以在工作站上转换安装,它将大大简化工作量和所需的工作量,提高利用率和使用时间。在安装之前不必在绘制直线和对齐上花费额外的时间,从而节省了工序的绘制线。此外,在需要加工和生产多个工件夹具的同时,一些工件的运动时间与工件的操作时间相同。连续旋转的可以实现多工位的连续加工夹具,用于在加工某些工件期间装载和卸载其他工件,从而操作时间与辅助时间相匹配。总之,专用夹具在功能和结构上的不断完善,使得生产和加工时间得到有效削减,可以满足当前倡导的可持续生产的需要。 3.使用专用夹具可以扩大机床使用技术的有效范围。例如,将专用夹具装入普通车床上的镗床后,镗孔机的工作性能能够得到完全发挥,通用专用夹具可以完全利用和发挥通用机床的功能。 4.使用专用夹具可降低劳动强度,以确保安全生产。专用夹具适用于气动,液压或其他方式下的特殊制造过程,可以实现机械化,高度自动化生产,保护工人的健康,大大降低工作强度,确保生产过程中的安全性和产品质量的稳定性,实现产品的高产量。在加工大型工件时,例如,机械加工车床床身的两侧时,需要对螺旋孔进行多次翻转,存在劳动强度大和相对较大的安全隐患,但是,当使用专用夹具和电动旋转钻床后,问题得以解决而且提高了生产效率,工作强度大大降低,确保了质量和稳定的安全生产。虽然专用夹具起到了非常显着的作用,但也存在一些缺点,即特定产品的夹具特殊性与特定产品种类之间的矛盾。由于一个工作过程中只能对应使用一种特殊夹具,夹具的数量随产品种类的增多而增多,产品不再生产时原始设备无法重复使用,导致浪费,并且使管理和存储困难。同时,特殊夹具生产设计周期很长,这与生产的快速发展相矛盾。但是,在现在的大规模的机械生产中,仍然使用专用夹具配合通用机床来加工产品。3.2 问题的提出渐开线斜齿轮及夹具设计在加工中占有重要地位。传统机床所用的渐开线斜齿轮和夹具具有劳动强度大,操作和维护不容易,给生产带来很大的困难,特别是在提高工作强度的同时还费时费力,如果渐开线斜齿轮及夹具设计的不够紧凑,产品的生产质量将会受到严重破坏,这将使生产成本增加了很多并且也对公司或工厂的效率和声誉产生影响,生产效率将大大降低,所以设计一款全新的渐开线斜齿轮加工工艺及工装设计是很有必要的。渐开线斜齿轮及夹具设计与制造将在市场上具有很高的经济效益,具有很好的可行性和经济性。该装置主要采用滚齿,对孔加工的同轴度和精度有一定的要求。 为了减少误差,在此过程中,必须保证滚齿对中心线的准确度,要考虑如何提高生产率,降低工作强度和提高加工质量。 滚齿夹具是针对齿端加工设计的。以内孔和端面作为定位基准,定位方法是通过工件内孔锁定定位位置,然后用端面当成轴向定位基准,这使得设计,安装,定位和测量基准重合,并且定位精度高,这适合于大规模生产。 然而,这对于夹具的精度要求很高。3.3 夹具的设计3.3.1 定位基准和方案的选择我们使用47内孔和端面作为定位的基准,因为工作台,滚齿时间和滚刀同时在旋转,并且渐开线斜齿轮可以从任何位置下刀,在正确定位的情况下,渐开线斜齿轮加工取决于滚刀和工作台的移动。因此,在将工件放置在合适位置然后压紧就行,我们采用47的内孔和端面配合键槽来定位,满足要求应选用用开口压板压紧,使用47内圆定位我们用的是一个心轴和工件过度配合来定位工件。 定位工件时,一般是限制工件的6个自由度,但根据实际工件结构的需要,端面限制3个自由度,分别是,47内孔限制2个自由度,分别是,共限制了5个自由度,属于不完全定位。 图2 夹具定位方案3.4 确定定位元件3.4.1定位元件的选用为了获得工件在夹具上的正确定位,应首先选择正确的定位基准,然后选择相应的定位元件。当工件定位时,夹具的定位元件和工件的定位基准形成定位副,以达成工件的六点工件。选用定位元件时,应根据定位元件的结构特征和工件定位基准面进行选取。根据工艺流程图中规定的定位基准,应选择孔47mm作为精基准,由于零件加工量相对较小,铣削零件时,确保齿顶圆跟内孔同轴是一个重要的技术问题。如果零件的定位精度不符合工艺要求,则不能进行零件的修理。在加工过程中,大部分选择心轴定位。由于工件的内部定位孔垂直于基准端面,为了减小由于间隙引起的工件倾斜和便于夹紧,选择具有台阶定位的心轴。且由于定心精度高,心轴和定位元件内孔选用过盈配合。查公差与配合速查手册表1-8,可以将心轴与定位孔的配合尺寸确定为。3.4.2定位元件的基本要求1、定位元件和限位基面应具有足够的精度,以确保工件定位精度。2、定位元件应易于去除切屑。定位元件的工作表面的形状和结构应便于切屑的清除,以防止切屑插入夹具中,从而影响定位和加工的精度。3、定位元件必须具有良好的可加工性。定位元件设计合理,结构简单,易于制造,安装和更换。4、.支撑元件必须具有足够的强度和刚度。定位元件在加工过程中受到零件重力,切削力和夹紧力的影响。因此,定位元件需要具有刚度和足够的强度以避免在使用期间的损伤和变形。5、限位基面应具有良好的耐磨性。因为定位元件的工作表面时常与元件接触并被摩擦,易于磨损。因此,定位元件的限位表面的耐磨性对于保持使用寿命和定位的精度是很重要的。3.5 夹紧装置设计在加工过程中,工件受到切削力,惯性力,离心力等的影响。为了确保在这些外力的作用下,工件仍然可以保持由定位元件在夹具上确定的加工位置而不会产生抖动和移动,必须在夹具中提供固定的夹紧装置可靠地夹住工件。3.5.1 夹紧装置的组成和设计原则(1)夹紧装置的组成夹紧装置由以下三部分组成。动力源装置 它是产生夹紧力的来源。具体分为手动夹紧和电机夹紧。手动夹紧力的动力源来自劳动力,缺点是费时费力。为了提高生产率和改善工作条件,目前电机夹紧用于大规模生产。电机夹紧的动力源来自液压,气动,气液混合,真空,电磁和其他动力夹紧设备。传力机构 它是在电源和夹紧元件之间传递动力的机构。作用是改变力的方向和大小,具有自锁的功能,因此在夹紧力消失后,整个夹紧系统依然可以可靠地固定。手动夹紧时,这一点尤为重要。夹紧元件 它是最终直接与工件接触并完成夹紧的执行元件。(2)夹紧装置的设计原则在夹紧工件的过程中,工件的表面粗糙度、加工精度以及生产效率会被夹紧作用的效果所直接影响,所以,设计夹紧装置应按照以下原则。工件不振动原则对于刚性较弱的工件,或不合适用气缸压紧和间断的切削的工件必须增加夹紧元件和支承元件的刚度,夹紧部位应与加工区域表面靠的足够近,以避免工件和系统发生震动。工件不变形原则夹紧力应该是适当和可靠的。必须要确保工件在加工过程中不会振动和移动,并且工件在夹紧力的作用下不会导致超出加工精度范围的变形。工件不移动原则在夹紧过程中,定位后工件所占的准确位置不应被改变,即工件不得在夹紧力的作用下离开定位支承。安全可靠原则力传递机构应有充足的夹紧行程,手动夹紧应具有自锁功能,以确保可靠的夹紧。经济实用原则夹紧装置的复杂性和自动化应与生产要求一致,在保证生产效率的前提下,结构简单,易于生产和维护,工艺性能良好,操作简便,使用性能都很好。3.5.2 减小夹紧变形的措施工件有些时候很难找到合适的夹紧位置,那么可以使用以下方案来减少夹紧变形。均匀的对称变形,部分变形量可通过调整刀具消除,从而实现所需的精度。分散着力点,使用移动压板将夹紧力的力点分配成两个或四个,改变力点位置,减小压力,减少夹紧变形的效果。增加压紧构件之间的接触面积,增加压板下的垫环,刚性良好的垫环上的夹紧力均匀的作用在工件上,从而避免工件因局部压力而下陷。一些非常薄的特殊工件,依靠具有精确的冲压工艺依然不能达到加工所需的精度但需要加工的,上述各种措施往往难以满足其需要,这时可以选用一种冷冻式夹具。这种类型的夹具是将非常薄的特殊工件定位在型腔里,然后倒入低熔点金属,并在其凝固后同时进行加工。完成后,再加热使其融化取出工件。在生产线上进行倒入和分离低熔点金属。(1)切削力的计算机床: 滚齿机 由3 所列公式 得 (30)查表 9.48 得其中: 修正系数 z=24 代入上式,可得 F=458N 因在计算切削力时,须把安全系数考虑在内。安全系数 K=其中:为基本安全系数1.5 为加工性质系数1.1 为刀具钝化系数1.1 为断续切削系数1.1 所以 (2)夹紧力的计算 选用夹紧螺钉夹紧机 由 (31) 其中f为夹紧面上的摩擦系数,取 F=+G G为工件自重 (32)夹紧螺钉: 公称直径d=16mm,材料45钢 性能级数为6.8级 (33) 螺钉疲劳极限: 极限应力幅: (34)许用应力幅: (35)螺钉的强度校核:螺钉的许用切应力为 (36) s=3.54 取s=4 得 满足要求 (37) 经校核: 满足强度要求,夹具安全可靠,使用快速螺旋定位机构快速人工夹紧,调节夹紧力调节装置,即可指定可靠的夹紧力3.6定位误差分析由于生产中的各种潜在因素而存在些许误差,并且一些生产误差非常大。使得这些产品将成为完全不合格的产品,一些制造误差非常小,我们可以接受它们在此类别的范围内,我们暂时认为它可以在当前市场上生产出售的合格产品。在目前的市场中,无论是食品加工还是机械加工,都会看到标称值背后的正负号,这就意味着生产过程中会出现误差,因此误差分析对于产品合格和销售非常重要。由于定位采用的是47内孔与端面,定位基准与渐开线斜齿轮设计基准重合,所以轴向尺寸不存在基准不重合度误差。径向尺寸不存在极限偏差、位置和形状公差,所以径向尺寸不存在基准不重合度误差。本工序采用的工件用圆孔在心轴上定位,垂直放置心轴,因为定位副间有径向间隙的存在,所以必将导致径向基准位移误差。所以这时的径向基准位移误差只存在Z轴方向,且向下,见下图。 (38)式中 定位副间的最小配合间隙(mm); 工件圆孔直径公差(mm); 心轴外圆直径公差(mm)。 图3 基准位移误差3.7夹紧误差分析由于这个过程的夹具是由内孔定位的,只要定位内孔轴的尺寸精度得到保证,就可以保证加工精度,因为我们由内孔定位,直接压紧开口压板,此时压紧力垂直。没有压紧误差。因此,不考虑压紧误差。3.8夹具设计及操作说明如上所述,在夹具设计时,应注意工作率的增加。由于这个原因,为了便于装卸,在夹紧螺母的过程中应选用开口压板,并且位于夹具体底面上的止口定位可以准确保证分度圆和齿顶圆相对中心线的跳动,方便加工滚齿,该夹具的整体感觉是操作相对简单,结构紧凑,效率明显提高。 4 总结本课题所设计的渐开线斜齿轮加工工艺及夹具设计设计在经过长时间的准备,在设计过程中,一步一步,从设计理念,到功能构思,所以通过这次设计我很清楚地知道完成一个完整的机械设计需要准备很多东西,从软件安装到学会使用绘图软件,最后实现设计,我需要解决设计过程出现的问题和合理的安排时间,在这次的设计过程中,我将书本知识运用到实际的设计过程中,还将理论与实践相结合经过认真分析,我克服了困难并且问题也得到了解决,使得自己分析问题的能力得到了极大的提升,还学会了用计算机来完成机械设计当中的计算部分,绘制比例图,获取国内和国际及相关英文手册参考资料,掌握多个国家的标准,以规范设计。我相信这次经历将将会使得我在今后的工作与学习中受益终生并且获益良多。所有设计和项目的过程并不顺利,在渐开线斜齿轮及夹具设计的过程中,我遇到了很多问题,但经过与同学的仔细讨论和老师耐心的教导下,问题得到解决,我想这就是团队合作精神的强大力量。谨慎分析渐开线斜齿轮及夹具设计过程中遇到的困难,我很清楚完成一个项目并不是完全能够如我所愿,其中包括众多因素,尤其是要进行全面的机械设计,我们必须具备丰富的理论知识和实践经验,此外还要有一支优秀的团队。此外,在设计中,我也必须承认我仍然有一些学习理论没完全掌握的弱点,还需要加强努力。这次我深刻理解理论知识的重要性,并明白设计必须付诸实践才能将教科书学习的知识运用到工程项目中。参 考 文 献1 许晓旸,专用机床设备设计M,重庆:重庆大学出版社,2003。2 孙已德,机床夹具图册M,北京,机械工业出版社,1984: 20-23。3 贵州工业学院机械制造工艺教研室,机床夹具结构图册M,贵阳:贵州人民出版社,1993: 42-50。4 王伯平,互换性与测量技术基础,北京:机械工业出版社,2004。5 陈明,机械制造工艺学,北京:机械工业出版社,2012.6 陈立德,机械设计基础,北京:高等教育出版社,2008.7孟少龙,机械加工工艺手册第1卷M,北京:机械加工出版社,1991。8东北重型机械学院等,机床夹具设计手册M,上海:上海科学技术出版社,1997。9 金属机械加工工艺人员手册增订组,金属机械加工工艺人员手册M,上海:上海科学技术出版社,1981。10 李洪,机械加工工艺人员手册M,北京,中国工业出版社,1990。11 马贤智,机械加工余量与公差手册M,北京:中国标准出版社,1994。12 上海金属切削技术协会,金属切削手册M,上海,上海科学技术出版社,1984。13 周永强,高等学校毕业设计指导M,北京,中国建材工业出版社,2002。 刘文剑,曹天河,赵维,夹具工程师手册M,哈尔滨:黑龙江科学技术出版社,1987。14 余光国,马俊,张兴发,机床夹具设计M,重庆:重庆大学出版社,1995。15 东北重型机械学院,洛阳农业机械学院,长春汽车厂工人大学,机床夹具设计手册M,上海:上海科学技术出版社,1980。16 李庆寿,机械制造工艺装备设计实用手册M,银川:宁夏人民出版社,1991。致谢大学四年光阴如同白马过隙,回头看过去的时光,心中不禁感到充实,眼看着就要离开生活四年的大学校园,毕业论文也接近尾声,这些都离不开老师、朋友和同学给我的热情的帮助。本论文是在导师XX教授的悉心指导下完成的,在这里首先我要诚挚的感谢XX教授,他在忙碌的工作中来指导、审查、修改我的论文。在选题过程中为我细心指导,并在研究的过程中为我答疑解惑,帮助我精心点拨,开拓思路,对眭老师的感激之情无法用语言来表达。导师严谨的教学态度,深厚的专业知识,卓越的工作作风,和高尚的师德,平易近人的人格魅力对我产生深远的影响 对我来说 它不仅使我掌握了基本的研究方法,树立了的学术目标,还让我明白了为人处世的道理。其次我要感谢我的大学专业课老师们对我的教育培养。他们指导我的学习与研究,在此,我要向各位老师表达最真诚的感谢。最后要感谢的是我的父母,他们不仅培养了我对中国传统文化的,让我的心灵在漫长的人生旅途中有了能够躲避风雨的港湾,而且也为我能够顺利完成毕业论文提供了不可或缺的帮助与鼓励。在今后的日子里,我会更加努力的工作和学习,不负他们对我的期望!我一定会竭尽全力,好好的报答他们。
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