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本科畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)
題目：雙聯(lián)齒輪零件機(jī)械加工工藝及其典型夾具設(shè)計(jì)
系 別： 機(jī)電信息系
專(zhuān) 業(yè)： 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化
班 級(jí)：
學(xué) 生：
學(xué) 號(hào)：
指導(dǎo)教師：
2013年05月
雙聯(lián)齒輪零件機(jī)械加工工藝及其典型夾具設(shè)計(jì)
摘 要
通過(guò)對(duì)零件的分析，制定一套合理的工藝方案，并設(shè)計(jì)出可行的夾具。本文主要是圍繞雙聯(lián)齒輪零件的機(jī)械加工工藝以及對(duì)其中兩道工序的夾具設(shè)計(jì)來(lái)展開(kāi)的。其主要內(nèi)容有：首先分析了零件圖，確定生產(chǎn)類(lèi)型和毛坯，確定加工設(shè)備，確定加工方案及裝夾方案，刀具的選擇，切削用量的選擇與計(jì)算，數(shù)據(jù)處理等。本次設(shè)計(jì)主要是對(duì)鉆28的孔和滾齒進(jìn)行夾具設(shè)計(jì)，對(duì)夾具設(shè)計(jì)方案進(jìn)行分析和選擇。選定方案后，通過(guò)查閱相關(guān)夾具設(shè)計(jì)書(shū)籍和相關(guān)圖例，最終完成鉆孔和滾齒的夾具設(shè)計(jì)。試圖找出一種簡(jiǎn)單、實(shí)用的加工方法，以提高勞動(dòng)生產(chǎn)率和降低成本。
關(guān)鍵詞：雙聯(lián)齒輪；工藝分析；工藝規(guī)程設(shè)計(jì)；夾具設(shè)計(jì)
I
The machining process and fixture design of the Dual gear
Abstract
Part of the analysis,to develop a reasonable process scheme, and design a feasible fixture.This paper is mainly about the Dual gear machining process and fixture design for the two processes to start. Its main contents are: the first analysis of the parts diagram, determine the production type and blank, determine the processing equipment, determine the processing scheme and clamping scheme, tool selection, selection and calculation of cutting parameters, data processing etc.. This design is mainly to drill 28 holes and hobbing fixture design, analysis and selection of design scheme of fixture. The selected solution, by consulting the related jia design books and related legend, fixture design finished drilling and hobbing. Trying to find a processing method of simple, practical, to improve labor productivity and reduce the cost.
Key words：Dual gear; Process analysis; Process design; fixture design
IV
目 錄
1 緒論 1
1.1設(shè)計(jì)內(nèi)容及意義 1
1.2國(guó)內(nèi)外相關(guān)研究情況 1
1.3課題背景知識(shí) 2
1.4夾具設(shè)計(jì) 5
2 工藝規(guī)程設(shè)計(jì) 7
2.1工藝分析 7
2.1.1零件的作用 7
2.1.2零件工藝分析 7
2.1.3生產(chǎn)綱領(lǐng)計(jì)算 8
2.2毛坯選擇 8
2.2.1選擇毛坯種類(lèi) 8
2.2.2確定毛坯尺寸及機(jī)械加工總余量 9
2.2.3 繪制毛坯圖 10
2.3制定工藝路線 10
2.3.1定位基準(zhǔn)選擇 10
2.3.2加工階段劃分 11
2.3.3工序的集中與分散 13
2.3.4工序順序的安排 13
2.3.5工藝路線擬定 13
2.3.6 加工設(shè)備及工藝裝備選擇 15
2.3.7工序尺寸確定 16
2.3.8切削用量及基本工時(shí) 17
3 滾齒夾具設(shè)計(jì) 26
3.1問(wèn)題的提出 26
3.2確定定位方案 26
3. 3確定夾緊機(jī)構(gòu) 26
3. 4確定其他裝置 26
3. 5繪制夾具總圖 27
3. 6夾具簡(jiǎn)要說(shuō)明 28
4 鉆夾具設(shè)計(jì) 29
4.1問(wèn)題的提出 29
4.2定位基準(zhǔn)的選擇 29
4.3確定夾緊機(jī)構(gòu) 29
4.4繪制夾具裝配圖 29
4.5切削力和夾緊力計(jì)算 30
4.6定位誤差分析 31
4.7夾具簡(jiǎn)要說(shuō)明 31
5 結(jié)論 32
參考文獻(xiàn) 33
致謝 34
畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）知識(shí)產(chǎn)權(quán)聲明 35
畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）獨(dú)創(chuàng)性聲明 36
畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）
1 緒論
1.1設(shè)計(jì)內(nèi)容及意義
本次設(shè)計(jì)是在我們學(xué)完了大學(xué)的全部基礎(chǔ)課，技術(shù)基礎(chǔ)課以及專(zhuān)業(yè)課之后而進(jìn)行的。此次的設(shè)計(jì)是對(duì)大學(xué)期間所學(xué)各課程及相關(guān)的應(yīng)用繪圖軟件的一次深入的綜合性的總復(fù)習(xí)，也是一次理論聯(lián)系實(shí)際的訓(xùn)練。其目的在于：
a．鞏固我們?cè)诖髮W(xué)里所學(xué)的知識(shí)，也是對(duì)以前所學(xué)知識(shí)的綜合性的檢驗(yàn)；
b．加強(qiáng)我們查閱資料的能力，熟悉有關(guān)資料；
c．樹(shù)立正確的設(shè)計(jì)思想，掌握設(shè)計(jì)方法，培養(yǎng)我們的實(shí)際工作能力；
d．通過(guò)對(duì)雙聯(lián)齒輪零件的機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)，使我們?cè)跈C(jī)械制造工藝規(guī)程設(shè)計(jì)，工藝方案論證，機(jī)械加工余量計(jì)算，工藝尺寸的確定，編寫(xiě)技術(shù)文件及查閱技術(shù)文獻(xiàn)等各個(gè)方面受到一次綜合性的訓(xùn)練。初步具備設(shè)計(jì)一個(gè)中等復(fù)雜程度零件的工藝規(guī)程的能力。
e. 能根據(jù)被加工零件的技術(shù)要求，運(yùn)用夾具設(shè)計(jì)的基本原理和方法，學(xué)會(huì)擬定夾具設(shè)計(jì)方案，完成夾具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，初步具備設(shè)計(jì)出高效，省力，經(jīng)濟(jì)合理并能保證加工質(zhì)量的專(zhuān)用夾具的能力。
f．通過(guò)零件圖，裝配圖繪制，使我們對(duì)于AutoCAD繪圖軟件的使用能得到進(jìn)一步的提高[1]。
本次設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容為：首先運(yùn)用AutoCAD軟件繪制雙聯(lián)齒輪零件的二維零件圖，然后根據(jù)圖紙的技術(shù)要求等確定生產(chǎn)類(lèi)型，其次進(jìn)行工藝分析，確定毛坯類(lèi)型和制造方法，雙聯(lián)齒輪零件的材料為45鋼，擬采用以鍛造的形式進(jìn)行毛坯的制造，并確定零件的機(jī)械加工工藝路線，完成機(jī)械加工工序設(shè)計(jì)，進(jìn)行必要的經(jīng)濟(jì)分析。最后，對(duì)某道加工工序進(jìn)行夾具裝配圖及主要零件圖的設(shè)計(jì)。
1.2國(guó)內(nèi)外相關(guān)研究情況
建國(guó)初期，當(dāng)時(shí)基本上沒(méi)有齒輪產(chǎn)品的生產(chǎn)能力。經(jīng)過(guò)第一、二個(gè)五年計(jì)劃的建設(shè)，我國(guó)初步形成了一套包括機(jī)床、汽車(chē)、重型機(jī)械、電站設(shè)備，石油化工與通用設(shè)備等機(jī)械制造能力。同時(shí)，相應(yīng)的齒輪制造業(yè)也隨著發(fā)展起來(lái)，到1963年左右，我國(guó)已不僅能成批生產(chǎn)齒輪及其裝置，而且普通規(guī)格的齒輪機(jī)床、刀具、量?jī)x也能由國(guó)內(nèi)制造。1970年后，國(guó)家為了上水平，新建與改建一批生產(chǎn)齒輪及齒輪箱的專(zhuān)業(yè)廠與車(chē)間，并從國(guó)外引進(jìn)一批關(guān)鍵設(shè)備，使齒輪產(chǎn)品的生產(chǎn)能力和水平上了一個(gè)臺(tái)階。到1980年初，當(dāng)時(shí)結(jié)合發(fā)展硬齒面齒輪制造技術(shù)與齒輪產(chǎn)品的更新?lián)Q代，進(jìn)一步裝備了一批齒輪制造企業(yè)，這就基本上形成了我國(guó)齒輪制造業(yè)的完整體系。
齒輪傳動(dòng)在我國(guó)的發(fā)展是從漸開(kāi)線齒廓起步的。漸開(kāi)線齒輪在技術(shù)上最成熟，應(yīng)用最具備條件，因而使用也最普遍，并在機(jī)械傳動(dòng)設(shè)計(jì)中，占有主導(dǎo)地位。70年代末，隨著國(guó)外機(jī)械產(chǎn)品的引進(jìn)與齒輪制造水平的提高，齒面經(jīng)滲碳淬火、氮化或感應(yīng)淬火處理的所謂硬齒面漸開(kāi)線齒輪開(kāi)始為人們所重視。這種齒輪由于齒面硬度高與輪齒精度好而大大提高承載能力和使用壽命，并因結(jié)構(gòu)尺寸小使齒輪裝置的成本大為降低。目前，我國(guó)已頒布各項(xiàng)齒輪國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)88項(xiàng)，齒輪行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)283項(xiàng)。其中大多數(shù)齒輪技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，均已與國(guó)際接軌，達(dá)到了國(guó)際通用技術(shù)水平[2]。
1.3課題背景知識(shí)
1.3.1零件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)
圓柱齒輪一般分為齒圈和輪體兩部分，根據(jù)齒輪輪體的結(jié)構(gòu)形狀來(lái)劃分可雙聯(lián)齒輪為盤(pán)類(lèi)齒輪，有兩個(gè)齒圈，在齒圈上切出直齒齒形，在輪體上帶有花鍵孔。雙聯(lián)齒輪零件如圖1.1所示。
圖1.1 雙聯(lián)齒輪三維圖
1.3.2機(jī)械制造工藝技術(shù)相關(guān)知識(shí)
a．根據(jù)零件圖和產(chǎn)品裝配圖，對(duì)零件進(jìn)行工藝分析
在對(duì)雙聯(lián)齒輪零件進(jìn)行工藝規(guī)程設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)掌握該零件在部件或總成中的位置、公用以及部件或總成對(duì)該零件提出的技術(shù)要求，明確零件的主要工作表面，以便在擬定工藝規(guī)程過(guò)程中采取措施予以保證。
掌握零件的結(jié)構(gòu)形狀、材料、硬度及熱處理等情況，了解該零件的主要工藝特點(diǎn)，形成工藝規(guī)程設(shè)計(jì)的總體構(gòu)想。
分析零件上有哪些表面需要加工，以及各加工表面的尺寸精度、形狀精度、位置精度、表面粗糙度及熱處理等方面的技術(shù)要求；明確哪些表面是主要加工表面，以便在選擇表面加工方法及擬定工藝路線時(shí)重點(diǎn)考慮；對(duì)全部技術(shù)要求應(yīng)進(jìn)行歸納整理[3]。
b．計(jì)算零件的生產(chǎn)綱領(lǐng)，確定生產(chǎn)類(lèi)型
根據(jù)零件圖查表可知，雙聯(lián)齒輪零件為輕型零件，根據(jù)生產(chǎn)要求將確定該零件為大批量生產(chǎn)。
c．確定毛坯種類(lèi)和制造方法
機(jī)械加工中毛坯種類(lèi)有很多種，如鑄件、鍛件、型材、擠壓件、沖壓件及焊接組合件等。根據(jù)雙聯(lián)齒輪零件圖所選擇的材料，雙聯(lián)齒輪零件加工過(guò)程中應(yīng)達(dá)到的技術(shù)指標(biāo)和加工特點(diǎn)，零件生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)性，如何選擇合適的毛坯種類(lèi)也是設(shè)計(jì)重點(diǎn)。其次，如何選擇毛坯制造方法也是設(shè)計(jì)中必不可少的環(huán)節(jié)，一般地，選擇毛坯的制造方法應(yīng)考慮以下幾個(gè)方面因素：材料的工藝性能、毛坯尺寸、形狀和精度要求、零件生產(chǎn)綱領(lǐng)、采用新型材料、新工藝、新技術(shù)的可能性。
d．確定毛坯尺寸和公差
如何確定毛坯尺寸，也就是如何確定加工余量，對(duì)確保加工質(zhì)量、提高生產(chǎn)率和降低成本都有重要的意義。余量不能確定過(guò)大或是過(guò)小，所以應(yīng)當(dāng)選擇合適的方法來(lái)確定加工余量，保證零件加工各項(xiàng)尺寸及技術(shù)指標(biāo)。同時(shí)，選擇合適的尺寸公差對(duì)零件加工和零件生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)性也有很大的影響。
e．?dāng)M定工藝路線
擬定工藝路線包括：定位基準(zhǔn)的選擇；各表面加工方法的確定；加工階段的劃分；工序集中程度的確定；工序順序的安排。
f．確定各個(gè)工序的加工余量，計(jì)算工序尺寸及公差
g．選擇各個(gè)工序的機(jī)床設(shè)備及刀具、量具等工藝裝備
h．確定各個(gè)工序的切削用量和時(shí)間定額
i．編制工藝文件
1.3.3機(jī)床夾具的作用
在機(jī)械制造的各個(gè)加工工藝過(guò)程中，必須使工件在工藝系統(tǒng)中處于正確的位置，以保證加工質(zhì)量，并提高生產(chǎn)效率。把為了使工件處于正確位置上所使用的各種工藝裝備，稱(chēng)為夾具。
在機(jī)床上對(duì)工件進(jìn)行切削加工時(shí)，為了保證加工精度，必須正確地安放工件，使工件相對(duì)于刀具和機(jī)床占有正確的位置，這一過(guò)程稱(chēng)為“定位”。為了保護(hù)這個(gè)正確位置在加工過(guò)程中穩(wěn)定不變，應(yīng)該對(duì)工件施加一定的夾緊力，這個(gè)過(guò)程稱(chēng)為“夾緊”。這兩個(gè)過(guò)程總稱(chēng)為“安裝”。在機(jī)床上實(shí)現(xiàn)安裝任務(wù)的工藝裝備，就是“機(jī)床夾具”。
機(jī)床夾具的種類(lèi)很多，其中，使用范圍最廣泛的是通用夾具，如車(chē)床上用的三爪卡盤(pán)和銑床上用的平口虎鉗等。這類(lèi)夾具的規(guī)格尺寸已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化，由專(zhuān)業(yè)廠進(jìn)行生產(chǎn)。而用于批量生產(chǎn)，專(zhuān)門(mén)為工件某加工工序服務(wù)的專(zhuān)用夾具，則必須由各個(gè)制造廠自行設(shè)計(jì)制造[4]。
機(jī)床夾具在機(jī)械加工中起著重要的作用，所以應(yīng)用十分廣泛。歸納起來(lái)有以下幾個(gè)方面的作用：
a. 保證工件的加工精度，穩(wěn)定產(chǎn)品質(zhì)量
夾具在機(jī)械加工中的基本作用就是保證工件的相對(duì)位置精度。由于采用了能直接定位的夾具，因此，可以準(zhǔn)確地確定工件相對(duì)于刀具和機(jī)床切削成形運(yùn)動(dòng)中的相互位置關(guān)系，不受或者少受各種主觀因素的影響，可以穩(wěn)定可靠地保證加工質(zhì)量。
b. 提高勞動(dòng)生產(chǎn)率和降低加工成本
提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，降低單件時(shí)間定額的主要技術(shù)措施是增大切削用量和壓縮輔助時(shí)間。采用機(jī)床夾具，既可以提高工件加工時(shí)的剛度，有利于采用較大的切削用量，又可以省去劃線找正等工作，使安裝工作的輔助工時(shí)大大減小，因此能顯著地提高勞動(dòng)生產(chǎn)率和降低成本。
c. 改善工人勞動(dòng)條件
采用夾具后，工件的裝卸顯然比不用夾具方便、省力、安全。使用專(zhuān)用夾具安裝工件，定位方便、迅速，夾緊可采用增力、機(jī)動(dòng)等裝置，因此可以減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度。還可設(shè)計(jì)保護(hù)裝置，確保操作者安全。
d. 在流水線生產(chǎn)中，便于平衡生產(chǎn)節(jié)拍
工藝過(guò)程中，當(dāng)某些工件所需要工序時(shí)間特別長(zhǎng)時(shí)，可以采用多工位或高效夾具等，以提高生產(chǎn)效率，使生產(chǎn)節(jié)拍能夠比較平衡。
1.3.4機(jī)床夾具的分類(lèi)
a. 專(zhuān)用夾具
專(zhuān)用夾具是針對(duì)某一種工件的一定工序而專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)的。因?yàn)椴恍枰紤]通用性，所以?shī)A具可以設(shè)計(jì)得結(jié)構(gòu)緊湊、操作方便。還可以按需要采用各種省力機(jī)構(gòu)、動(dòng)力裝置、分度裝置等。因此，此類(lèi)夾具可以保證較高的加工精度和勞動(dòng)生產(chǎn)率，主要在產(chǎn)品固定和工藝穩(wěn)定的較大批量生產(chǎn)中應(yīng)用。這類(lèi)夾具也是本課程研究的主要對(duì)象。
b. 可調(diào)式夾具
可調(diào)式夾具的特點(diǎn)是：加工完一種零件后，通過(guò)調(diào)整或更換夾具中的個(gè)別元件，即可加工形狀相似、尺寸和加工相近的多種零件。
可調(diào)式夾具又可以分為通用可調(diào)夾具和專(zhuān)用可調(diào)夾具。通用可調(diào)夾具如滑柱式鉆模等，使用范圍較大。專(zhuān)門(mén)化可調(diào)夾具常稱(chēng)為成組夾具，通常配合成組技術(shù)，用于裝夾和加工一組結(jié)構(gòu)與工藝相似的工件。
c. 專(zhuān)門(mén)化拼裝夾具
專(zhuān)門(mén)化拼裝夾具是針對(duì)其工件的特定工序加工要求，由實(shí)現(xiàn)制造好的通用性較強(qiáng)的標(biāo)準(zhǔn)化元件和部件拼裝組成。從這個(gè)特點(diǎn)來(lái)看，這類(lèi)夾具具有很大的通用性，但同時(shí)又是為某一種特定工序而專(zhuān)門(mén)拼裝的夾具。因此，這類(lèi)夾具又具有專(zhuān)門(mén)夾具的優(yōu)點(diǎn)。
d. 自動(dòng)化生產(chǎn)用夾具
自動(dòng)化生產(chǎn)用夾具駐澳是自動(dòng)線上所使用的夾具。基本上分為兩類(lèi)：一類(lèi)是固定式夾具，它與一般專(zhuān)用夾具相似；一類(lèi)是隨行夾具，它除了具有一般家具所擔(dān)負(fù)的安裝工件任務(wù)外，還擔(dān)負(fù)著沿自動(dòng)線輸送工件的任務(wù)，即在這工件從一個(gè)工位移動(dòng)到下一個(gè)工位。故稱(chēng)為“隨行夾具”[4] 。
1.4夾具設(shè)計(jì)
1.4.1夾具設(shè)計(jì)的特點(diǎn)
a．針對(duì)性強(qiáng)，設(shè)計(jì)人員必須全面掌握工藝和生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況。
專(zhuān)用夾具是為某零件的某工序設(shè)計(jì)的，設(shè)計(jì)人員必須全面了解和掌握產(chǎn)品零件的要求，工藝工程的安排以及所使用的機(jī)床、刀具，鋪具的具體情況才可能提出合理可行的最佳方案，確定最合理的定位、夾緊裝置。
b．保證加工質(zhì)量和勞動(dòng)生產(chǎn)率是夾具設(shè)計(jì)的兩項(xiàng)主要任務(wù)，而保證加工質(zhì)量又是第一位的。因此，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)重點(diǎn)把住定位方案的確定和精度分析這兩道關(guān)。對(duì)于制造精度要求不高的零件，其夾具設(shè)計(jì)應(yīng)該重點(diǎn)保證提高勞動(dòng)生產(chǎn)率和改善勞動(dòng)條件。
c．夾緊機(jī)構(gòu)對(duì)整個(gè)夾具結(jié)構(gòu)起決定性作用。
夾緊裝置的結(jié)構(gòu)形式和種類(lèi)很多，選用的靈活性很大，特別是夾緊裝置中力源及傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)對(duì)夾具結(jié)構(gòu)的影響最大。因此，在同樣能保證工序要求的情況下，每個(gè)人設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)可能大不相同。而不同復(fù)雜程度的夾具在不同的生產(chǎn)規(guī)模條件下其經(jīng)濟(jì)效果也不一樣，設(shè)計(jì)人員必須使自己的設(shè)計(jì)和生產(chǎn)規(guī)模相適應(yīng)，不可片面追求高精度而忽視了經(jīng)濟(jì)性。
d．夾具的制造多屬于單件生產(chǎn)，因此，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮采用組合加工，修配和調(diào)整等措施來(lái)保證夾具的制造精度，盡可能地考慮設(shè)置修配和調(diào)整環(huán)節(jié)，而不能完全依靠用完全互換的辦法保證制造精度。
e．設(shè)計(jì)周期短，一般不進(jìn)行強(qiáng)度剛度計(jì)算。
夾具設(shè)計(jì)是直接為產(chǎn)品生產(chǎn)服務(wù)的生產(chǎn)技術(shù)準(zhǔn)備工作，其設(shè)計(jì)周期要求短，因此設(shè)計(jì)時(shí)多采用參照法或是憑經(jīng)驗(yàn)確定的辦法來(lái)保證受力件的強(qiáng)度和剛度，通常不進(jìn)行詳細(xì)計(jì)算，有時(shí)采用簡(jiǎn)便公式或用圖表做為設(shè)計(jì)參考。倒是應(yīng)注意，在設(shè)計(jì)一些具有較高精度的夾具時(shí)，應(yīng)該對(duì)定位精度、夾緊力等進(jìn)行必要的計(jì)算和分析[5]。
1.4.2設(shè)計(jì)的基本要求
夾具設(shè)計(jì)的原則是經(jīng)濟(jì)和實(shí)用，它可以概括為“好用、好造、好修”這六個(gè)字，其中好用是主要的，但好用也必須以不脫離生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際制造和維修水平為前提。具體要求為：
a．夾具的構(gòu)造應(yīng)與其用途和生產(chǎn)規(guī)模相適應(yīng)，正確處理好質(zhì)量、效率、方便性與經(jīng)濟(jì)性四者的關(guān)系。
b．保證工件精度。
c．保證使用方便，要便于裝卸、便于夾緊、便于測(cè)量、便于觀察、便于排屑排液、便于安裝運(yùn)輸，保證安全第一。
d．注意結(jié)構(gòu)工藝性，對(duì)加工、裝配、檢驗(yàn)和維修等問(wèn)題應(yīng)通盤(pán)考慮，以降低制造成本。
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畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）
2 工藝規(guī)程設(shè)計(jì)
2.1工藝分析
2.1.1零件的作用
雙聯(lián)齒輪是一些機(jī)械設(shè)備變速箱中，通過(guò)操作機(jī)構(gòu)相結(jié)合，滑動(dòng)齒輪，從而實(shí)現(xiàn)變速。32花鍵孔有較高精度。雙聯(lián)齒輪零件如圖2.1所示。
圖2.1 雙聯(lián)齒輪零件
2.1.2零件工藝分析
該零件是齒輪類(lèi)零件，形狀規(guī)則，尺寸精度和形位精度要求均較高，零件的主要技術(shù)分析如下：
a．齒輪端面對(duì)準(zhǔn)A的圓跳動(dòng)公差不超過(guò)0.05mm，主要是保證端面平整光滑，雙聯(lián)是利用花鍵軸和花鍵孔進(jìn)行配合定位，因此必須保證花鍵孔的尺寸精度。雙聯(lián)齒輪之間嚙合要求嚴(yán)格，要保證雙聯(lián)齒輪的齒形準(zhǔn)確及同軸度較高。
b．由于零件是雙聯(lián)齒輪，軸向距離較小，根據(jù)生產(chǎn)綱領(lǐng)選擇合理的加工工藝。
c．齒輪要求加工精度高，要嚴(yán)格控制好定位。
d．32的花鍵孔是比較重要的孔，也是以后機(jī)械加工各工序中的主要定位基準(zhǔn)。因此加工花鍵孔的工序是比較重要的。要在夾具設(shè)計(jì)中考慮保證到此孔精度及粗糙度要求。
2.1.3生產(chǎn)綱領(lǐng)計(jì)算
零件的生產(chǎn)類(lèi)型是指企業(yè)（或車(chē)間、工段、班組、工作地等）生產(chǎn)專(zhuān)業(yè)化程度的分類(lèi)，它對(duì)工藝規(guī)程的制訂具有決定性的影響。生產(chǎn)類(lèi)型一般可分為大量生產(chǎn)、成批生產(chǎn)和單件生產(chǎn)三種類(lèi)型，不同的生產(chǎn)類(lèi)型有著完全不同的工藝特征。零件的生產(chǎn)類(lèi)型是按零件的年生產(chǎn)綱領(lǐng)和產(chǎn)品特征來(lái)確定的。生產(chǎn)綱領(lǐng)是指企業(yè)在計(jì)劃期內(nèi)應(yīng)當(dāng)生產(chǎn)的產(chǎn)品產(chǎn)量和進(jìn)度計(jì)劃。年生產(chǎn)綱領(lǐng)是包括備品和廢品在內(nèi)的某產(chǎn)品年產(chǎn)量。零件的生產(chǎn)綱領(lǐng)N可按下式計(jì)算：
（2.1）
式中 ----零件的生產(chǎn)綱領(lǐng)
----產(chǎn)品的年產(chǎn)量（臺(tái)、輛/年）
----每臺(tái)（輛）產(chǎn)品中該零件的數(shù)量（件/臺(tái)、輛）
---備品率，一般取2%-4%
---廢品率，一般取0.3%-0.7%
根據(jù)上式就可以計(jì)算求得出零件的年生產(chǎn)綱領(lǐng)，再通過(guò)查表，就能確定該零件的生產(chǎn)類(lèi)型[7]。
根據(jù)本零件的設(shè)計(jì)要求，Q=10000臺(tái)，m=1件/臺(tái)，分別取備品率和廢品率3%和0.5%，將數(shù)據(jù)代入生產(chǎn)綱領(lǐng)計(jì)算公式得出N=10351件/年，可知本設(shè)計(jì)零件的生產(chǎn)類(lèi)型為大批量生產(chǎn)。
2.2毛坯選擇
2.2.1選擇毛坯種類(lèi)
機(jī)械加工中毛坯的種類(lèi)有很多種，如鑄件、鍛件、型材、擠壓件、沖壓件、焊接組合件等，同一種毛坯又可能有不同的制造方法。為了提高毛坯的制造質(zhì)量，可以減少機(jī)械加工勞動(dòng)量，降低機(jī)械加工成本，但往往會(huì)增加毛坯的制造成本。選擇毛坯的制造方法一般應(yīng)當(dāng)考慮一下幾個(gè)因素。
a. 材料的工藝性能
材料的工藝性能在很大程度上決定毛坯的種類(lèi)和制造方法。例如，鑄鐵，鑄造青銅等脆性材料不能鍛造和沖壓，由于焊接性能差，也不宜用焊接方法制造組合毛坯，而只能用鑄造。低碳鋼的鑄造性能差，很少用于鑄造；但由于可鍛性能，可焊接性能好，低碳鋼廣泛用于制造鍛件、型材、沖壓件等。
b. 毛坯的尺寸、形狀和精度要求
毛坯的尺寸大小和形狀復(fù)雜程度也是選擇毛坯的重要依據(jù)。直徑相差不大的階梯軸宜采用棒料；直徑相差較大的宜采用鍛件。尺寸很大的毛坯，通常不采用模鍛或壓鑄、特種鑄造方法制造，而適宜采用自由鍛造或是砂型鑄造。形狀復(fù)雜的毛坯，不宜采用型材或自由鍛件，可采用鑄件、模鍛件、沖壓件或組合毛坯。
c. 零件的生產(chǎn)綱領(lǐng)
選擇毛坯的制造方法，只有與零件的生產(chǎn)綱領(lǐng)相適應(yīng)，才能獲得最佳的經(jīng)濟(jì)效益。生產(chǎn)綱領(lǐng)大時(shí)宜采用高精度和高生產(chǎn)率的毛坯制造方法，如模鍛及熔模鑄造等；生產(chǎn)綱領(lǐng)小時(shí)，宜采用設(shè)備投資少的毛坯制造方法，如木模砂型鑄造及自由鍛造[8]。
根據(jù)上述內(nèi)容的幾個(gè)方面來(lái)分析本零件，零件材料為45鋼，首先分析材料的性能，具有較高的強(qiáng)度，塑性和耐磨性，由于零件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，尺寸較小，且有臺(tái)階軸，力學(xué)性能要求較高，精度較高且要進(jìn)行大批量生產(chǎn)，所以選用模鍛件，其加工余量小，表面質(zhì)量好，機(jī)械強(qiáng)度高，生產(chǎn)率高。毛坯的尺寸精度要求為IT11—12級(jí)。
2.2.2確定毛坯尺寸及機(jī)械加工總余量
雙聯(lián)齒輪是一些設(shè)備變速箱中，通過(guò)與操縱機(jī)構(gòu)相結(jié)合，滑動(dòng)齒輪，從而實(shí)現(xiàn)變速。要求配合精度較高，力學(xué)性能較好，且生產(chǎn)綱領(lǐng)是大批量生產(chǎn)，所以毛坯選用模鍛件，再給以正火處理，以消除鍛件在鍛造過(guò)程中的內(nèi)應(yīng)力。
查文獻(xiàn)[13]該種鍛件的公差等級(jí)為CT7~9級(jí)，故取CT為9級(jí)。
由文獻(xiàn)[13]可用查表法確定各表面的總余量，但由于用查表法所確定的總余量與生產(chǎn)實(shí)際情況有些差距，故還應(yīng)根據(jù)工廠具體情況進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。
由文獻(xiàn)[13]可查出鍛件主要尺寸的公差，先將調(diào)整后的主要毛坯尺寸及公差，如下表2.1所示：
表2.1 零件毛坯尺寸及公差 mm
主要面尺寸
零件尺寸
總余量
毛坯尺寸
87.5外圓
87.5
4
91.5
57.5外圓
57.5
4
61.5
42
42
4
46
42長(zhǎng)
42
4
46
18厚
18
3
21
23厚
23
2
25
由此可繪出零件毛坯圖。
2.2.3 繪制毛坯圖
雙聯(lián)齒輪零件毛坯圖如圖2.2所示。
圖2.2 雙聯(lián)齒輪零件毛坯圖
2.3制定工藝路線
2.3.1定位基準(zhǔn)選擇
定位基準(zhǔn)的選擇在工藝規(guī)程制定中直接影響到工序數(shù)目，各表面加工順序，夾具結(jié)構(gòu)及零件的精度。
定位基準(zhǔn)分為粗基準(zhǔn)和精基準(zhǔn)，用毛坯上未經(jīng)加工的表面作為定位基準(zhǔn)成為粗基準(zhǔn)，使用經(jīng)過(guò)加工表面作為定位基準(zhǔn)稱(chēng)為精基準(zhǔn)。在制定工藝規(guī)程時(shí)，先進(jìn)行精基準(zhǔn)的選擇，保證各加工表面按圖紙加工出來(lái)，再考慮用什么樣的粗基準(zhǔn)來(lái)加工精基準(zhǔn)。
a. 粗基準(zhǔn)的選擇原則
為保證加工表面與不加工表面之間的位置精度，則應(yīng)以不加工表面為粗基準(zhǔn)。若工件上有很多個(gè)不加工表面，應(yīng)選其中與加工表面位置精度要求較高的表面為粗基準(zhǔn)。
為保證工件某重要表面的余量均勻，應(yīng)選重要表面為粗基準(zhǔn)。
應(yīng)盡量選光滑平整，無(wú)飛邊，澆口，冒口或其他缺陷的表面為粗基準(zhǔn)，以便定位準(zhǔn)確，夾緊可靠。
粗基準(zhǔn)一般只在頭道工序中使用一次，應(yīng)盡量避免重復(fù)使用。
b. 精基準(zhǔn)的選擇原則
“基準(zhǔn)重合”原則 應(yīng)盡量選擇加工表面的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)為定位基準(zhǔn)，避免基準(zhǔn)不重合引起的定位誤差。
“基準(zhǔn)統(tǒng)一”原則 盡可能在多數(shù)工序中采用同一組精基準(zhǔn)定位，以保證各表面的位置精度，避免因基準(zhǔn)變換產(chǎn)生的誤差，簡(jiǎn)化夾具設(shè)計(jì)與制造。
“自為基準(zhǔn)”原則 某些精加工和光整加工工序要求加工余量小而均勻，應(yīng)選該加工表面本身為精基準(zhǔn)，該表面與其他表面之間的位置精度由先行工序保證。
“互為基準(zhǔn)”原則 當(dāng)兩個(gè)表面相互位置精度及尺寸、形狀精度都要求較高時(shí)，可采用“互為基準(zhǔn)”方法，反復(fù)加工。
所選的精基準(zhǔn)應(yīng)能保證定位準(zhǔn)確、夾緊可靠、夾具簡(jiǎn)單、操作方便[10]。
2.3.2加工階段劃分
雙聯(lián)齒輪零件加工質(zhì)量要求較高，可將加工階段分為粗加工，精加工幾個(gè)階段。
a. 工藝過(guò)程分析
圖2.1為一雙聯(lián)齒輪零件圖，材料為45鋼，精度為7FL級(jí)，齒部50HRC。
齒輪的加工工藝過(guò)程大致要包括以下內(nèi)容：毛坯熱處理、齒坯加工、齒形加工、齒端加工、齒面熱處理、精基準(zhǔn)修正及齒形精加工等。
加工的第一階段是齒坯最初進(jìn)入機(jī)械加工的階段。由于齒輪的傳動(dòng)精度主要決定于齒形精度和齒距分布均勻性，而這與切齒時(shí)采用的定位基準(zhǔn)（孔和端面）的精度有著直接的關(guān)系，所以，這個(gè)階段主要是為下一階段加工齒形準(zhǔn)備精基準(zhǔn)，使齒的內(nèi)孔和端面的精度基本達(dá)到規(guī)定的技術(shù)要求。在這個(gè)階段中除了加工出基準(zhǔn)外，對(duì)于齒形以外的次要表面的加工，也應(yīng)盡量在這一階段的后期加以完成。
第二階段是齒形的加工。對(duì)于不需要淬火的齒輪，一般來(lái)說(shuō)這個(gè)階段也就是齒輪的最后加工階段，經(jīng)過(guò)這個(gè)階段就應(yīng)當(dāng)加工出完全符合圖樣要求的齒輪來(lái)。對(duì)于需要淬硬的齒輪，必須在這個(gè)階段中加工出能滿(mǎn)足齒形的最后精加工所要求的齒形精度，所以這個(gè)階段的加工是保證齒輪加工精度的關(guān)鍵階段，應(yīng)予以特別注意。
加工的第三階段是熱處理階段。在這個(gè)階段中主要對(duì)齒面的淬火處理，使齒面達(dá)到規(guī)定的硬度要求。
加工的最后階段是齒形的精加工階段，這個(gè)階段的目的，在于修正齒輪經(jīng)過(guò)淬火后引起的齒形變形，進(jìn)一步提高齒形精度和降低表面粗糙度，使之達(dá)到最終的精度要求。在這個(gè)階段中首先應(yīng)對(duì)定位基準(zhǔn)面（孔和端面）進(jìn)行修整，因淬火以后齒輪的內(nèi)孔和端面均會(huì)產(chǎn)生變形，如果在淬火后直接采用這樣的孔和端面作為基準(zhǔn)進(jìn)行齒形精加工，是很難達(dá)到齒輪精度的要求的。以修整過(guò)的基準(zhǔn)面定位進(jìn)行齒形精加工，可以使定位準(zhǔn)確可靠，余量分布也比較均勻，以便達(dá)到精加工的目的[10]。
b. 基準(zhǔn)的選擇
零件在加工、測(cè)量和裝配過(guò)程中所采用的基準(zhǔn)稱(chēng)為工藝基準(zhǔn)。零件的尺寸精度需通過(guò)正確的定位才能保證，故對(duì)基準(zhǔn)的選擇應(yīng)予以分析。
(1) 粗基準(zhǔn)的選擇
按照粗基準(zhǔn)的選擇原則，選擇加工余量小的、較準(zhǔn)確的、表面質(zhì)量好的、面及較大的毛面作為粗基準(zhǔn)。因此選擇毛坯大端面作為粗基準(zhǔn)。
(2) 精基準(zhǔn)的選擇
在加工完32花鍵孔以后選擇一孔（花鍵孔）兩面（端面和圓面）作為精基準(zhǔn)。這樣就滿(mǎn)足了基準(zhǔn)重合的原則和互為基準(zhǔn)的原則。在加工某些表面時(shí)，可能會(huì)出現(xiàn)基準(zhǔn)不重合，這時(shí)需要進(jìn)行尺寸鏈的換算。
c. 齒端加工
如圖2.3所示，齒輪的齒端加工有倒角、倒尖、倒棱和去毛刺等。倒圓、倒尖后的齒輪，沿軸向滑動(dòng)時(shí)容易進(jìn)入嚙合。倒棱可去除齒端的銳邊，這些銳邊經(jīng)滲碳淬火后很脆，在齒輪傳動(dòng)中容易崩裂。
圖2.3 齒端加工形式
齒端加工必須在淬火之前進(jìn)行，通常都在滾（插）齒之后，剃齒之前安排齒端加工。
d. 精基準(zhǔn)修正
齒輪淬火后基準(zhǔn)孔產(chǎn)生變形，為保證齒形精加工質(zhì)量，對(duì)基準(zhǔn)孔必須給予修正。
對(duì)外徑定心的花鍵孔齒輪，通常用花鍵推刀修正。推孔時(shí)要防止歪斜，有的工廠采用加長(zhǎng)推刀前引導(dǎo)來(lái)防止歪斜，已取得較好的效果。
對(duì)圓柱孔齒輪的修正，可采用推孔和磨孔，推孔生產(chǎn)率高，常用于未淬硬齒輪；磨孔精度高，但生產(chǎn)率低，對(duì)于整體淬火后內(nèi)孔變形大硬度高的齒輪，或內(nèi)孔較大、厚度較薄的齒輪，則以磨孔為宜。磨孔應(yīng)以齒面定位，符合互為基準(zhǔn)原則。
2.3.3工序的集中與分散
本零件采用工序集中原則安排零件的加工工序。本零件的生產(chǎn)類(lèi)型為大批量生產(chǎn)，可以采用各種機(jī)床配以專(zhuān)用工具、夾具、以提高生產(chǎn)率；而且運(yùn)用工序集中原則使工件的裝夾次數(shù)少，不但可縮短輔助時(shí)間，而且由于在一次裝夾中加工了許多表面，有利于保證各加工表面之間的相對(duì)位置精度要求[10]。
2.3.4工序順序的安排
a. 機(jī)械加工順序
（1） 遵循“先基準(zhǔn)后其他”原則，首先加工精基準(zhǔn)，即在前面加工階段先加工上下端面。
（2） 遵循“先粗后精”原則，先安排粗加工工序，后安排精加工工序。
（3） 遵循“先主后次”原則，先加工主要表面端面，后加工次要表面及各孔。
（4） 遵循“先面后孔”原則，先加工下端面，上端面，后加工孔。
b. 熱處理工序
毛坯為鍛件，清理后進(jìn)行正火處理，以消除內(nèi)應(yīng)力提高機(jī)械切削加工性能。
c. 輔助工序
在對(duì)本零件的所有加工工序完成之后，安排去毛刺、清洗、終檢工序。
2.3.5工藝路線擬定
為保證達(dá)到零件的幾何形狀、尺寸精度、位置精度及各項(xiàng)技術(shù)要求，必須制定合理的工藝路線。
由于生產(chǎn)綱領(lǐng)為大批量生產(chǎn)，所以采用通用機(jī)床配以專(zhuān)用的工具、夾具、量具，并考慮工序集中，以提高生產(chǎn)率和減少機(jī)床數(shù)量，使生產(chǎn)成本下降。
工藝路線一：
鍛造、正火
工序1：粗車(chē)外圓及端面
工序2：拉花鍵孔
工序3：去毛刺
工序4：精車(chē)外圓、端面
工序5：檢驗(yàn)
工序6：滾齒
工序7：插齒
工序8：倒角
工序9：去毛刺
工序10：剃齒
工序11：齒部高頻淬火
工序12：推孔
工序13：衍齒
工序14：總檢
工藝路線二：
鍛造、正火
工序1：粗車(chē)外圓及端面
工序2：拉花鍵孔
工序3：去毛刺
工序4：精車(chē)外圓及端面
工序5：檢驗(yàn)
工序6：滾齒
工序7：倒角
工序8：去毛刺
工序9：剃齒
工序10：齒部高頻淬火
工序11：推孔
工序12：衍齒
工序13：總檢
兩個(gè)工藝方案中除第七道工序不同外，其他的工序都相同，這二道工序都是為了獲得Z=21的切削加工。方案一是對(duì)Z=33的齒形進(jìn)行滾齒加工后再對(duì)Z=21的齒輪進(jìn)行插齒加工，這樣能保證切削加工順利地進(jìn)行下去。方案二是對(duì)Z=33的齒坯進(jìn)行滾齒加工后繼續(xù)對(duì)Z=21的齒輪進(jìn)行滾齒加工，由于該零件是雙聯(lián)齒輪，兩齒輪間隔很小，若再對(duì)Z=21的齒坯進(jìn)行滾齒加工需得有專(zhuān)門(mén)的設(shè)備，增加了成本和加工難度。
另外，選擇方案時(shí)還應(yīng)考慮工廠的具體條件等因素，如設(shè)備，能否借用工具、夾具、量具等、本次設(shè)計(jì)選擇工藝路線方案一。根據(jù)工序方案一制定出詳細(xì)的工序劃分如下所示：
毛坯為鍛件，清理后進(jìn)行正火處理，以消除內(nèi)應(yīng)力提高機(jī)械切削加工性能，在毛坯車(chē)間，對(duì)其認(rèn)真檢驗(yàn)分析，達(dá)到毛坯的技術(shù)要求，然后送到機(jī)械加工車(chē)間來(lái)加工。
毛坯鍛造、正火
工序1：粗車(chē)外圓及端面，鉆、鏜花鍵底孔至尺寸28H12
工序2：拉花鍵孔
工序3：鉗工去毛刺
工序4：上心軸，精車(chē)外圓，端面及槽
工序5：檢驗(yàn)
工序6：滾齒（Z=33）
工序7：插齒（Z=21）
工序8：倒角
工序9：鉗工去毛刺
工序10：剃齒（Z=33）
工序11：剃齒（Z=21）
工序12：齒部高頻淬火
工序13：推孔
工序14：衍齒
工序15：總檢入庫(kù)
根據(jù)此工序安排，編出機(jī)械加工工藝過(guò)程卡及工序卡。見(jiàn)附表機(jī)械工藝加工過(guò)程卡，附表機(jī)械加工工藝卡。
2.3.6 加工設(shè)備及工藝裝備選擇
a. 機(jī)床的選擇
依據(jù)參考文獻(xiàn)資料[8]，選擇各加工工序所用機(jī)床如下：
（1） 車(chē)，外圓及端面、倒角，選用CA6140臥式車(chē)床，專(zhuān)用車(chē)夾具和游標(biāo)卡尺。
（2） 鉆鏜花鍵孔，選用Z304016鉆床，專(zhuān)用鉆夾具和內(nèi)徑千分尺。
（3） 拉花鍵孔，選用L6120拉床，專(zhuān)用拉夾具和花鍵量規(guī)。
（4） 滾齒（Z=33），選用Y3150E滾齒機(jī)，上芯軸裝夾
（5） 插齒（Z=21），選用Y5132插齒機(jī)，上芯軸裝夾
（6） 剃齒，選用Y4232C剃齒機(jī)，上芯軸裝夾
b. 夾具的選擇
本零件的生產(chǎn)類(lèi)型為大批量生產(chǎn) ，為提高生產(chǎn)效率，所用的夾具應(yīng)為專(zhuān)用夾具。
c. 刀具的選擇
依據(jù)參考文獻(xiàn)資料[8]，選擇各加工工序所用刀具如下：
（1） 車(chē)刀，選擇刀片材料為YG6、刀桿尺寸為16mm×25mm的高速鋼車(chē)刀
（2） 鉆孔選用高速鋼麻花鉆鉆頭，=28mm
（3） 拉花鍵孔，選擇矩形花鍵拉刀
（4） 倒角（15o牙角）選用75o外圓車(chē)刀
（5） 滾齒（Z=33），選用高速鋼剃前齒輪滾刀
（6） 插齒（Z=21），選用盤(pán)形直齒插齒刀
（7） 剃齒，選用盤(pán)形剃齒刀
（8） 推孔，選用總長(zhǎng)為255mm，推削長(zhǎng)度為18~50mm的矩形花鍵推刀
（9） 珩齒，選用珩磨輪
d. 量具的選擇
量具主要根據(jù)生產(chǎn)類(lèi)型和所檢驗(yàn)的精度來(lái)選擇。在單件小批量生產(chǎn)中應(yīng)采用通用量具，在大批量生產(chǎn)中則采用各種量規(guī)和一些高生產(chǎn)率的專(zhuān)用量具。根據(jù)零件的表面的精度要求，尺寸和形狀特點(diǎn)，參考相關(guān)資料，選擇如下：
（1） 加工面的量具用讀數(shù)值為0.02mm的游標(biāo)卡尺測(cè)量。
（2） 選擇加工孔量具。
因?yàn)榭椎募庸ぞ冉橛贗T7～I(xiàn)T9之間，選擇測(cè)量范圍為1-50mm的內(nèi)徑千分尺即可?；ㄦI孔量具選擇花鍵量規(guī)。
2.3.7工序尺寸確定
（1）外圓
根據(jù)毛坯尺寸為91.5mm，毛坯的余量為4mm，粗加工單側(cè)余量為1.5mm，查參考文獻(xiàn)[13]表2.3-8確定工序尺寸及余量。
粗車(chē) 89mm 2z=1.5mm
精車(chē) 87.5mm
（2）端面
根據(jù)毛坯尺寸為21mm，毛坯的余量為3mm，粗加工余量為1mm，查參考文獻(xiàn)[13]表2.3-8確定工序尺寸及余量。
粗車(chē) 19mm z=1mm
精車(chē) 18mm
（3）外圓
根據(jù)毛坯尺寸為61.5mm，毛坯的余量為4mm，粗加工單側(cè)余量為1.5mm，查參考文獻(xiàn)[13]表2.3-8確定工序尺寸及余量。
粗車(chē) 59mm 2z=1.5mm
精車(chē) 57.5mm
（4）端面
根據(jù)毛坯尺寸為25mm，毛坯的余量為2mm，粗加工余量為1.5mm，查參考文獻(xiàn)[13]表2.3-8確定工序尺寸及余量。
粗車(chē) 24mm z=1mm
精車(chē) 23mm
（5）孔
加工長(zhǎng)度為46mm，毛坯的余量為4mm。毛坯為實(shí)心、不沖出孔，孔內(nèi)要求精度介于IT8～I(xiàn)T9之間。查參考文獻(xiàn)[13]表2.3-8確定工序尺寸及余量。
鉆 26mm 2z=2mm
鏜 28mm
（6）滾齒 2z=0.1mm
（7）插齒 2z=0.06mm
2.3.8切削用量及基本工時(shí)
工序1 粗車(chē)外圓及端面
a. 加工條件
機(jī)床：CA6140臥式車(chē)床
刀具：高速鋼車(chē)刀，刀片材料為YG6、刀桿尺寸為16mm×25mm
b. 計(jì)算切削用量
（1） 粗車(chē)的端面
1) 確定端面最大加工余量：已知毛坯的高度是46，粗車(chē)余量總共為3mm，單邊為1.5，由于是粗車(chē)，可一次性加工到位，精度暫時(shí)不要求。
2) 確定進(jìn)給量f：根據(jù)參考文獻(xiàn)[14]表3.29，當(dāng)?shù)稐U尺寸為16mm×25mm，≤3mm以及工件直徑為87.5mm時(shí)，=0.6-0.8mm/r，取=0.6mm/r
3) 計(jì)算切削速度：
刀具材料YG6
由參考文獻(xiàn)[14]，查得切削速度的計(jì)算公式為（壽命選T=60min）
（2.2）
其中：kmv=1.15 kkv=0.8 kkrv=0.8 ksv=1.04 kBV=0.81
∴==0.87(m/s)
4) 確定機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速：
n===181r/min （2.3）
按機(jī)床說(shuō)明書(shū)，與181r/min相近的機(jī)床轉(zhuǎn)速為160r/min及200r/min，現(xiàn)選取200r/min，所以實(shí)際切削速度=0.96m/s
5) 計(jì)算切削工時(shí)：
按參考文獻(xiàn)[14]查表12.1車(chē)削基本時(shí)間的計(jì)算
=3 =3 =0
==0.363min （2.4）
（2） 粗車(chē)的外圓表面
1) 已知87.5外圓長(zhǎng)度方向上的加工余量為3mm，實(shí)際加工余量為1.5mm，故分一次加工，長(zhǎng)度加工公差為IT11級(jí)取-0.19mm
2) 確定進(jìn)給量：
根據(jù)參考文獻(xiàn)[14]表3.29，當(dāng)?shù)稐U尺寸為16mm×25mm，≤3mm以及工件直徑為87.5時(shí)，=0.6-0.8mm/r，取=0.6 mm/r
3) 計(jì)算切削速度：
按參考文獻(xiàn)[14]，切削速度的計(jì)算公式為（壽命選T=60min）
刀具材料YG6
（m/s） （2.5）
其中：=158 =0.15 =0.4 =0.2
外圓縱車(chē)：=1.0；
∴=3m/s
4) 確定機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速：
n===623r/min
按機(jī)床說(shuō)明書(shū)，與623r/min相近的機(jī)床轉(zhuǎn)速為560r/min及710r/min，現(xiàn)選取560r/min。所以實(shí)際切削速度=2.7m/s
5) 計(jì)算切削工時(shí)：
按參考文獻(xiàn)[14]查表12.1車(chē)削基本時(shí)間的計(jì)算
=21mm =0 =0 =0
==0.063min
(3) 粗車(chē)的外圓表面
1) 進(jìn)刀量計(jì)算得加工一次加到58.5，由61.5到58.5單邊加工余量Z=1.5，即=1.5，58.5到57.5，Z =0.5，即=0.5
2) 進(jìn)給量由上步=0.6mm/r
3) 計(jì)算切削速度：
按參考文獻(xiàn)[14]，切削速度的計(jì)算公式為（壽命選T=60min）
刀具材料YG6
（m/s）
其中：=158 =0.15 =0.4 =0.2
外圓縱車(chē)：=1.0；
∴=3m/s
4) 確定機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速：
n===623r/min
按機(jī)床說(shuō)明書(shū)，與623r/min相近的機(jī)床轉(zhuǎn)速為560r/min及710r/min，現(xiàn)選取560r/min。所以實(shí)際切削速度=2.7m/s
5) 計(jì)算切削工時(shí)：
按參考文獻(xiàn)[14]，車(chē)削基本時(shí)間的計(jì)算
=23mm =0 =0 =0
==0.068min
工序2 鉆孔
a. 加工條件
機(jī)床：Z304016鉆床
刀具：麻花鉆
b. 計(jì)算切削用量
由參考文獻(xiàn)[14]表2.4-39得：進(jìn)給量=0.56mm/r
切削速度： =0.283m/s
機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速：
n= =r/min
取n=200 r/min
實(shí)際切削速度：
== m/s （2.6）
被切削層長(zhǎng)度： =46mm
刀具切入長(zhǎng)度：
=+（1~2）=cot45+1=15mm (2.7)
刀具切出長(zhǎng)度： =0mm
根據(jù)參考文獻(xiàn)[14]可得
==32.6s
工序3 拉花鍵孔
a. 加工條件
機(jī)床：L6120拉床
刀具：矩形花鍵拉刀
b. 計(jì)算切削用量
單面齒升：根據(jù)有關(guān)手冊(cè)，確定拉花鍵孔時(shí)花鍵拉刀的單面齒為0.06mm
拉削速度： =0.06m/s(3.6m/min)
切削工時(shí)： = （2.8）
式中： 單面余量2mm(由28mm拉削到32mm)；
拉削表面長(zhǎng)度，42mm；
考慮校準(zhǔn)部分的長(zhǎng)度系數(shù)，取1.2；
考慮機(jī)床返回行程系數(shù)，取1.4 ；
拉削速度（m/min）；
拉刀單面齒升；
拉刀同時(shí)工作齒數(shù)，Z=；
拉刀齒距。
=(1.25~1.5)=1.35=9mm
∴拉刀同時(shí)工作齒數(shù)==≈5
∴其本工時(shí) ==0.20min
工序4 精車(chē)外圓及端面
a. 加工條件
機(jī)床：CA6140 臥式車(chē)床
刀具：高速鋼車(chē)刀
b. 計(jì)算切削用量
(1) 精車(chē)端面
刀具不變，且由于工序?qū)Χ嗣孢M(jìn)行了粗加工，且精度的未加工的毛坯高，所以這次夾緊后對(duì)工件車(chē)削可大些。
1) 背吃刀量為0.7mm
2) 進(jìn)給量，查參考文獻(xiàn)[14]表3.29，=0.6-0.8 mm/r，取=0.6mm/r
3) 由工序1得到的轉(zhuǎn)速，尺寸相差不大，且可直接不更換使用=0.87m/s
4) 確定機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速
n===181r/min
按機(jī)床說(shuō)明書(shū)，與181r/min相近的機(jī)床轉(zhuǎn)速為160r/min及200r/min，現(xiàn)選取200r/min.所以實(shí)際切削速度=0.96m/s
5) 計(jì)算切削工時(shí)：
按參考文獻(xiàn)[13]查表12-1車(chē)削基本時(shí)間的計(jì)算
==30.5 =3 =3 =0
==0.308min
(2) 精車(chē)外圓
1）單邊切削余量為Z=0.55mm，則=0.55mm
2）進(jìn)給量查參考文獻(xiàn)[14]表3-29，=0.6-0.8 mm/r，取=0.6mm/r
3）由工序一得到的轉(zhuǎn)速，尺寸相差不大，且可直接不更換使用=0.87m/s
4）確定機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速
n===181r/min
按機(jī)床說(shuō)明書(shū)，與181r/min相近的機(jī)床轉(zhuǎn)速為160r/min及200r/min，現(xiàn)選取200r/min.所以實(shí)際切削速度=0.96m/s
5）計(jì)算切削工時(shí)：
按參考文獻(xiàn)[13]查表12-1車(chē)削基本時(shí)間的計(jì)算
=18mm =0 =0 =0
==0.15min
（3）精車(chē)外圓
1）單邊切削余量為Z=0.55mm，則=0.55mm
2）進(jìn)給量，查實(shí)用參考文獻(xiàn)[14]表3.29，=0.6-0.8 mm/r，取=0.6mm/r
3）由工序一得到的轉(zhuǎn)速，尺寸相差不大，且可直接不更換使用=0.87m/s
4）確定機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速
n===181r/min
按機(jī)床說(shuō)明書(shū)，與181r/min相近的機(jī)床轉(zhuǎn)速為160r/min及200r/min，現(xiàn)選取200r/min.所以實(shí)際切削速度=0.96m/s
5） 計(jì)算切削工時(shí)：
按參考文獻(xiàn)[13]查表12-1車(chē)削基本時(shí)間的計(jì)算
=20mm =0 =0 =0
==0.19min
工序5 滾齒
a. 加工條件
機(jī)床：Y3150E滾齒機(jī)
刀具：高速鋼滾刀
b. 計(jì)算切削用量
（1）切削用量：
本工序?yàn)闈L齒，工作時(shí)每轉(zhuǎn)滾刀軸想進(jìn)給量=2.4～2.8mm/r
依據(jù)參考文獻(xiàn)[14]表2.19的計(jì)算公式確定齒輪滾刀的切削速度
= （2.9）
式中=364 y=0.85 T=240min =2.65mm/r m=0.5 m=2.5 x=-0.5 k=0.8×0.8=0.64
=m/min
根據(jù)Y3150型滾齒機(jī)主軸轉(zhuǎn)速表5.8，選n=165r/min 實(shí)際切削速度為=15.78m/min
加工時(shí)的切削功率按下式計(jì)算表2.20
= （2.10）
式中=124 =0.9 =1.7 =-1.0 =0 =2.65mm/r m=2.5mm =87.5 Z=33 =13.78m/min =1.2 =0.27kw
Y3150型滾齒機(jī)的主電動(dòng)機(jī)功率=3kw，查表5.79，因＜，故所選擇的切削用量可在滾齒機(jī)床上使用。
（2）計(jì)算切削工時(shí)
根據(jù)參考文獻(xiàn)[14]表2.5-16，用滾刀滾圓柱齒輪的基本時(shí)間為
= （2.11）
式中=18mm =0° Z=33 =1 =2.75r/s =2.65mm/r
=+(2～3) =+(2～3)=24.5mm
=3mm
==3.43min
工序6 插齒
a. 加工條件
機(jī)床：Y5120A 插齒機(jī)
刀具：盤(pán)形直齒插刀
b. 計(jì)算切削用量
本工序?yàn)椴妪X。進(jìn)給量應(yīng)取較小值，即=0.32mm，往復(fù)=0.024mm，往復(fù)切削速度=20m/min
（1）插齒刀的行程長(zhǎng)度
（2.12）
式中—被加工齒輪寬度
插直齒時(shí)，5~6
（2） 插齒刀每分鐘雙行程數(shù)
（2.13）
（3） 計(jì)算切削工時(shí)：
按參考文獻(xiàn)[13]查表12-1車(chē)削基本時(shí)間的計(jì)算
d=52.5mm
（2.14）
工序7 倒角
a. 加工條件
機(jī)床：CA6140臥式車(chē)床
刀具：75o外圓車(chē)刀
b. 計(jì)算切削用量
此工步使用到專(zhuān)用刀具手動(dòng)進(jìn)給。
檢驗(yàn)機(jī)床功率，按參考文獻(xiàn)[13]可查出，當(dāng)σｂ＝160～245HBS，2.8mm，0.6mm/r，41m/min，＝3.4kw
主電機(jī)功率＝11kw，可見(jiàn)比小得多，所以機(jī)床功率足夠所用，切削用量符合要求。
工序8 剃齒
a. 加工條件
機(jī)床：Y4232C剃齒機(jī)
刀具：盤(pán)形剃齒刀
b. 計(jì)算切削用量
（1） 剃齒Z=33
依據(jù)參考文獻(xiàn)[14]表2.4-137得
工件每轉(zhuǎn)工作臺(tái)的縱向進(jìn)給量=0.35~0.4mm/r，圓周速度=2.16m/s，機(jī)床主軸轉(zhuǎn)數(shù)n=230r/min
計(jì)算切削工時(shí)：
按參考文獻(xiàn)[13]查表12-1車(chē)削基本時(shí)間的計(jì)算
（2.16）
（2） 剃齒Z=21
查參考文獻(xiàn)[14]表2.4-137得
工件每轉(zhuǎn)工作臺(tái)的縱向進(jìn)給量=0.20~0.30mm/r，圓周速度=2.16m/s，機(jī)床主軸轉(zhuǎn)數(shù)n=230r/min
計(jì)算切削工時(shí)：
按參考文獻(xiàn)[13]查表12-1車(chē)削基本時(shí)間的計(jì)算
工序9 珩齒
依據(jù)參考文獻(xiàn)[17]得，珩齒余量單邊為0.01～0.02mm，珩磨輪轉(zhuǎn)速在為1000r/min，縱向進(jìn)給量為0.05～0.065mm/r。一般工作臺(tái)3～5個(gè)往復(fù)行程即可完成珩齒，生產(chǎn)率很高。
25
畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）
3 滾齒夾具設(shè)計(jì)
3.1問(wèn)題的提出
本夾具主要用來(lái)滾齒（Z=33），以齒輪花鍵孔和端面作為定位基準(zhǔn)，在加工本工序以后還要進(jìn)行剃齒，因此，在加工本道工序時(shí)，主要應(yīng)考慮如何提高勞動(dòng)生產(chǎn)率和降低勞動(dòng)強(qiáng)度。
3.2確定定位方案
選擇既是設(shè)計(jì)基準(zhǔn)又是測(cè)量和裝配基準(zhǔn)的內(nèi)孔作為定位基準(zhǔn)，既符合“基準(zhǔn)重合”原則，又能使齒形加工等工序基準(zhǔn)統(tǒng)一，只要嚴(yán)格控制內(nèi)孔精度，在專(zhuān)用芯軸上定位時(shí)不需要找正。故選擇下面的方案：以花鍵孔和端面為主要定位基準(zhǔn)，采用花鍵心軸和中間墊圈做定位元件。花鍵心軸限制了五個(gè)自由度、、、、，中間墊圈限制了一個(gè)自由度 。滾齒定位夾緊方案如圖3.1
圖3.1 滾齒定位夾緊方案
3. 3確定夾緊機(jī)構(gòu)
此夾具選用支承墊圈和夾緊墊圈來(lái)進(jìn)行夾緊，使用時(shí)通過(guò)螺帽來(lái)壓緊球面墊圈，從而將夾緊墊圈夾緊，夾緊墊圈將齒輪夾緊。而花鍵心軸裝在底座的1：10的錐孔里，錐孔鍥緊后能自鎖，心軸不會(huì)發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)。
3. 4確定其他裝置
由于心軸的長(zhǎng)度較長(zhǎng)，為了增加其剛性，故在螺母的頂端加一個(gè)固定扶架，同時(shí)襯套和底座處用螺釘連接。
3. 5繪制夾具總圖
滾齒夾具裝配圖如圖3.2所示。
圖3.2 滾齒夾具裝配圖
3. 6夾具簡(jiǎn)要說(shuō)明
使用本夾具時(shí)，按以下步驟進(jìn)行：
（1）將襯套套在心軸的錐度端，錐孔能自鎖，使心軸不能發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)。
（2）將花鍵心軸和襯套一起裝入底座里，將襯套用螺釘固定在底座上。
（3）然后把花鍵心軸上依次裝上支撐墊圈，雙聯(lián)齒輪和中間墊圈。
（4）套上夾緊墊圈，在夾緊墊圈上固定好球面墊圈，并用螺母固定好，螺母壓緊夾緊墊圈后，使夾緊墊圈壓緊工件，在螺母上端加上固定扶架。
（5）滾齒結(jié)束以后，將工件取出。
31
4鉆夾具設(shè)計(jì)
4.1問(wèn)題的提出
本夾具主要用來(lái)鉆孔，以小齒輪外圓表面和大端面作為定位基準(zhǔn)，為了保證技術(shù)要求，最關(guān)鍵就是找到定位基準(zhǔn)。同時(shí)，應(yīng)考慮如何提高勞動(dòng)生產(chǎn)率和降低勞動(dòng)強(qiáng)度
4.2定位基準(zhǔn)的選擇
出于定位簡(jiǎn)單和快速的考慮，選擇小齒輪外圓表面和大齒輪端面為主要定位基準(zhǔn)，工件以外圓定位加工內(nèi)孔，保證同軸度。由零件圖可知，設(shè)計(jì)基準(zhǔn)為齒輪的中心線，采用形塊定位，既能用于精基面定位，又能用于粗基面定位，既能用于完整的圓柱面，也能用于局部的圓柱面，而且具有對(duì)中性，但需要考慮定位誤差，保證齒輪的裝配精度[18]。采用支承釘做定位元件，支承釘限制了三個(gè)自由度，，，形塊限制了兩個(gè)自由度，。鉆孔定位夾緊方案圖4.1所示。
圖4.1 鉆孔定位夾緊方案
4.3確定夾緊機(jī)構(gòu)
此夾具選用螺栓式定心夾緊機(jī)構(gòu)進(jìn)行夾緊，使用時(shí)通過(guò)手柄使雙向螺桿轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)滑座上的形塊和壓板，從而夾緊雙聯(lián)齒輪。這種夾緊機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,工作行程大，通用性好。
4.4繪制夾具裝配圖
鉆孔夾具裝配圖如圖4.2所示。