《屈文平：齿轮零件的机械加工工艺过程及及进行滚齿加工用的夹具设计》由会员分享，可在线阅读，更多相关《屈文平：齿轮零件的机械加工工艺过程及及进行滚齿加工用的夹具设计（14页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、齿轮零件的机械加工工艺过程及进行滚齿加工用的夹具设计齿轮零件的机械加工工艺过程及进行滚齿加工用的夹具设计 第一部份第一部份 齿轮零件的机械加工工艺过程齿轮零件的机械加工工艺过程1、定位基准的选择在零件的加工过程中,合理的选择定位基准对保证零件的尺寸精度和位置度有着决定性的作用。根据工件加工要求确定工件应限制的自由度数后，某一方向自由度的限制往往会有几个定位基准可选择，则提出了如何正确选择定位基准的问题。定位基准有粗基准和精基准之分。1.1. 粗基准的选择原则：（1）尽量选择不要求加工的表面作为粗基准.这样可使加工表面与不加工表面之间的位置误差量最小,同时还可以在一次装夹中加工出更多的表面。（2
2、）若零件的所有表面都要加工,应选择加工余量和公差最小的表面作为粗基准.这样可保证作为粗基准的表面在加工时,余量均匀。（3）选择光洁 、平整、面积足够大、装夹稳定的表面作为粗基准。（4）粗基准一般只在第一到工序中用,以后应避免重复使用。1.2精基准的选择原则:基准重合的选择原则。尽可能的用设计基准作为定位基准,这样可避免因定位基准与设计基准不重合而引起的定位误差,以保证加工表面与设计基准间的位置精度。基准同一原则.一尽可能多的表面加工都用同一个定位基准,这样有利于保证各加工面之间的位置精度。选择面积大、精度较高、安装稳定的表面作为精基准,而且所选的基准使夹具结构简单,装夹和加工方便。综合上面的粗
3、基准和精基准的选择原则,为使基准同一和基准重合,齿轮加工时常选内孔和端面作为精基准加工外圆和齿轮,用作精基准的端面和内孔要在一次装夹中加工出来以保证两者之间的垂直度,但是在加工大型齿轮时可用外圆作找正基准,但此时应保证内孔与外圆同轴。所以加工本设计齿轮用齿轮外圆和端面作为粗基准,用内孔和端面作为精基准。2.、装夹方法在加工齿轮时在滚齿机上一般用心轴装夹,滚齿心轴夹具3.、加工工艺问题(1)、基准修正齿形表面淬火后,内孔会受到影响而变形:一般的孔直径会缩小 0.01-0.05mm,因此淬火后应安排精基准修正工序.修正的方法有推孔和磨孔,也可以用镗孔。推孔是用推刀进行的,用压力机将推刀强行从孔中间
4、推过既可。此法生产率较高,一般不要留推孔余量。对精度要求较高的或是淬硬后的孔、直径大而短的孔则应采用,磨孔工艺,磨孔必须留有磨削余量。(2)、齿轮加工方案保证齿轮精度是齿轮加工的主要工艺问题,轮齿的加工方案主要取决于加工精度和热处理要求。根据各个加工精度等级的加工方案如下: 8 级以下精度的齿轮多采用:滚(插)齿齿端加工热处理修正内孔。因热处理后的齿面不再加工,为弥补热处理变形,热处理前的齿形加工精度应比设计图纸上的精度要求要提高一级。6-7 级精度的齿轮有两个方案。剃-珩方案:滚(插) 齿端加工剃齿表面淬火修正基准珩齿。此方案生产率高、设备简单、成本较低,一般用于 6 级精度或热处理变形较大
5、时。5 级以上精度的齿轮采用的方案为粗滚(插)齿精滚(插)齿齿端加工淬火修正基准粗磨齿精磨齿。此方案精度最高,但成本高,生产率最低。参考文献表 2.3.2 齿形加工方案,得出各方案所达到的齿面加工质量如下表:加工方案 精度等级 齿面的表面粗糙度 Ra/mm 适用范围 成形法铣齿 9 级以下 6.33.2 单件小批生产中加工直齿和螺旋齿轮及齿条 展成法 滚齿 87 3.21.6 各种批量生产中加工直齿、斜外啮合圆柱轮和蜗轮 插齿 87 1.6 各种批量生产中加工内外圆柱齿轮、双联齿轮等 剃齿 76 0.80.4 大批量生产中滚齿或插齿后未经淬火的齿轮精加工 珩齿 76 1.60.4 大批量生产中
6、高频淬火硬齿形的精加工 磨齿 63 0.80.2 单件小批生产中淬硬或不淬硬的精加工 研齿 0.40.2 淬硬齿轮的齿形精加工,可有效地减小齿面的 Ra 值 由设计图纸给出的加工精度和热处理要求确定齿轮的加工方案如下:滚齿热处理修正基准剃齿(3)、热处理的安排由设计图纸上的技术要求,热处理工序在工艺过程中的安排如下： 正火 调质 表面渗碳淬火及低温回火 毛坯 粗加工 半精加 精加工正火。大多数锻件都要经过正火处理,一般安排在毛坯制造和粗加工之间,以改善金属的机械切削性能。调质。调质可获得良好是机械性能,调质后仍可用刀具进行加工,因而一般安排在粗精加工与半精加工之间,这样有助于消除粗加工产生的内
7、应力。渗碳。经渗碳后表层与心部含碳量相差明显,表现出表面硬、耐磨和心部韧性和朔性好的特点。渗碳后的工件一般要经过淬火和低温回火处理,使表面层有回火马氏体结构和消除渗碳过程中形成的粗晶粒结构。淬火。这种方法是快速加热使工件表层奥氏体化,不等心部组织发生变化,立即快速冷却,表层起到淬火作用,其结果是表层获得马氏体组织,而心部仍然保持朔性,韧性均匀的组织,工件各部都能满足使用要求。低温回火。经过低温回火的工件的硬度没有发生大的变化(HRC60 左右),但是应力减少了很多。(4)、制定工艺路线根据各表面加工要求和各种加工方法能达到的经济精度，确定各表面的加工方法如下：齿坯外圆：粗车精车；齿坯端面：由设
8、计图纸上的要求，齿坯的小端面的表面粗糙度要求是 1.6，而大端面的表面要求较低，但是在加工齿轮的整个过程中都要用到端面作为精基准，所以端面的加工方法为：先粗车后精车，同时也可以保证尺寸 21.5；内孔：由于毛坯采用的是锻造的，所以内孔先经过粗车，精车后再用镗孔的方法加工以保证它的精度等级表面质量 1.6 和跳动精度控制在 0.056；齿行的加工：先滚齿，精度等级还不能达到，而且热处理后内孔回缩小，所以要基准修配，然后在经过精加工用镗孔的方法来保证齿形的精度等级。综合上面的分析，工艺路线确定如下：序号 工 序 内 容 1 锻造毛坯 2 热处理正火 3 粗车各外形 4 调质 5 精车各部分 6 滚
9、齿 7 齿端加工倒角 8 钳工去毛刺 9 热处理齿面渗碳淬火及低温回火处理 10 钳工划键槽加工线 11 插键槽 12 钻通孔 13 攻丝 14 磨端面 15 镗孔 16 剃齿 17 检验 （5）、选择加工设备及刀具由于生产类型为大批量生产，故加工设备宜以通用机床为主，辅以少量专用机床。其生产方式为以通用机床加工专用夹具为主，辅以少量专用机床的流水生产线。工件在各机床上的装卸及各机床之间的传送均由人工完成。车床的选择：根据设计图纸上的设计尺寸，最大外径为 750.14 加上加工余量，其直径比较大查机械加工工艺设计手册一般的车床难以加工，由手册表-立式车床，选择立式车床512-1A，其技术规格如
10、下表：技术指标 C512 垂直度刀架加工最大直径 1250 倒刀架加工最大直径 1120 工件最大高度 900 工件最大质量（） 2 工作台直径 1030 工作台转速 7.5-150 刀架数量：水平垂直 1 1 垂直刀架最大行程：水平垂直 630 690 垂直刀架最大回转角 40 滚齿机的选择:由参考文献表 4-25 滚齿机,选择 Y31125 型滚齿机,其技术规格如下:技术规格 Y31125 加工齿轮最大直径:用外支架时不用支架时 -1250 加工斜齿轮最大直径:当旋转角为 30时当旋转角为 60时 - 加工齿轮最大宽度: 550 加工齿轮最大模数: 12 加工齿轮最大螺旋角: - 滚刀最大
11、直径: 200 滚刀心轴最大直径: 27、32、40 剃齿机的选择:由参考文献选择剃齿机 Y42125,其技术要求如下表:技术规格 Y42125 加工齿轮直径:外啮合内啮合 200-1250600 加工齿轮模数 2-8 加工齿轮宽度 200 剃齿刀直径 300 剃齿刀宽度 - 刀架最大回转轴 20 工件与剃齿刀的中心距 140-770 镗床的选择:由参考文献选择镗床 T616,最大加工直径为 240mm。(6)、加工工序设计、工序 3 粗车毛坯外圆与工序 5 精车外圆查参考文献表 9-5 机械加工的工序余量,粗车的工序余量为 1.54mm,取余量为 2mm,精车的加工余量为 0.22.5mm,
12、取精加工精度 Z =2,已经知道毛坯外圆的加工余量为4,故粗加工余量 Z =4-2=2mm 由参考文献立式车床的进给量f=1.52.0mm 取 f=2.0(mm/r),粗车走刀一次 a =2.0mm.由设计手册得粗车加工的公差等级为 IT13IT11,取 IT11,T=0.4mm;精加工的公差等级为 IT8IT7,取 IT=0.063;所以 X =754 0.2,精加工后的尺寸为 752 校核加工余量 Z :Z =X -X =(754-0.4)-752=1.6取 270r/mm,故切削速度为:V = =3.14*754*270/1000=206查表 2.1 得单位切削力 P=1962N/mmF
13、 =P*A =1962*0.3*2=1177.2P = =1172*206*10 /60=4.02KW由参考文献得 C512-1A 的功率为 28KW,取机床的效率为 0.85 则 28*0.85=23.84.02所以机床的功率满足。第二部份第二部份 进行滚齿加工用的夹具设计进行滚齿加工用的夹具设计2.1 夹紧原理简介本夹具以内孔及端面在斜面定心机构上定心。在压板 4 上装有三个可摆动的压爪 5，压爪 5 的一端通过滑柱 6 压在圆板 7 上，另一端压在盘形压板 2 上，旋紧螺母 3，圆板 7 带动三个长销（或楔块）8 向下移动，将工件定心夹紧；同时盘形压板 2 将工件轴向夹紧。松开工件时，借
14、碟形弹簧 1 的作用，是盘形压板 2 和长销 8 向上移动，取下盘形压板 2 即可卸下工件。零件二维图如图 2.1 所示：图 2.1 加工大型齿圈用滚齿机夹具装配模型2.2 夹具设计大量工程经验和实践可知，设计夹具时有以下基本要求：1、满足使用要求，应保证工件装夹时定位可靠、夹紧牢固，并能保证精度要求。良好的结构工艺性，所设计的夹具应便于制造、装配、调整、维修、且便于加工中切屑的清理。2、使用安全省力，操作方便，有利用实现优质、高产、低耗、改善劳动条件。3、应尽量使用标准件、通用件、借用件等，以提高标准化、通用化、系列化的水平，降低生产成本。在基本要求中，由于每个机床的工作方式不同，所以机床夹
15、具又各自具备不同的特点。根据齿轮齿形的形成原理，滚齿机床和插齿机床夹具多为心轴和套筒类结构。这类夹具在设计过程中主要是保整心轴轴线及端面的垂直度要求，套筒内外圆柱面同轴度及对端面和安装基面的位置度要求。同时，保证夹具在机床上安装后定位元件工作面与机床工作台回转轴线同轴度要求，必要时还应设计找正基准。把握好这一点，滚齿机床和插齿机床夹具的设计过程就变的简单多了。本套夹具针对如图 2.2 的大型齿圈设计，采用定心夹紧机构，在实现准确定心的同时达到夹紧工件的目的。2.2 大齿圈模型图定心夹紧机构是利用定位夹紧元件的等速移动或均匀弹性变形的方式，来消除定位尺寸偏差对工件定心或对中的不利影响。因此，其基本类型亦可分为等速移动的定心夹紧机构和均匀弹性变形的夹紧机构。等速移动定心夹紧机构的工作原理如图 2.3 所示：图 2.3 等速移动定心夹紧机构原理图该种定心夹紧机构可采用左右螺旋机构，楔块滑柱机构，杠杆机构等。本套夹具采用楔块滑柱机构的等速移动达到定心夹紧的目的，属于等速移动定心夹紧机构。先设计夹具体底座，该底座应设计成锥形，保证与楔块的配合，实现等速移动并加紧的目的。如图 2.4 所示。图 2.4 夹具体模型图然后设计夹紧机构的其他零部件，主要零部件如下图 2.5
