曹喻齿轮内孔磨削夹具的设计Word格式文档下载.docx

曹喻齿轮内孔磨削夹具的设计Word格式文档下载.docx

《曹喻齿轮内孔磨削夹具的设计Word格式文档下载.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《曹喻齿轮内孔磨削夹具的设计Word格式文档下载.docx（35页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

尽量选用标准件；

具有良好的结构工艺性；

同时应该便于操作人员掌握和操作。

而齿轮夹具比较常见的固定式为节圆定位方式。

本次设计旨在设计一种结构简单、操作方便、精度高的节圆固定磨削齿轮内孔的专用夹具。

其设计思路为用分度圆中径定位，中径测量三根滚柱，装入专用的夹紧套中，再装入机床的卡盘中进行加工。

【关键词】齿轮夹具磨削内孔

Gearproductswithinholegrindingfixturedesign

【abstract】Becausethegearobtainedthewidespreadapplicationinswiftdevelopment’smodernmachinery,thegeardriveisoneofimportanttransmissionforms,itsmanufactureprecision,intensity,wearresistantandsoonimmediateinfluencemachine'

soverallprecisionandproductionservicelife.Thereforeenhancesunceasinglyinthisindustryworkingaccuracythetime,thegearcuttingthenbecomesaveryimportantworkinthemachineryproduction.But,ifasaresultofthegearitselfshape'

sparticularity,inprocessestimethegearusesthecommonenginebedjigtobeunabletosatisfytheclamprequest,causesthegeartobeunabletoachievetheprecisiontobehigh,theintensityisbig,wearresistantgoodmanufactureprocessingrequest.Intheprocessmustcarryontheheattreatmentinthegearcutting,thegeartoothfaceaftertheheattreatmentwillnothavetheheattreatmentdistortionwhichafterthehot-workingwillcertainlyput,thiscausedthedatumholealsowithtodistort,sothatbeforetheheattreatment,diddatumholeaftertheheattreatmenthaslosttheproperfunction,takethegeartoothfaceasthedatumgrindinggearinthehole,wastheprocessingmethodwhichusedfrequently,musthavethespecial-purposegrindingjiginthisfieldofendeavorworkingprocedure.Themachinetool'

sfixturedesignisthemaintaskoftherequest,unifiesaccordingtothedesigntaskbymechanicalpartsandmetal-cuttingequipmentanditscuttingwayandparametersandrationalselectionoflocalizationway,todesignthereasonablepositioningsupportingcomponents,clampingdevice,theknifecomponents,clipspecificdevicesorcomponents.Fixturedesignmustmeetsomerequirements:

toguaranteethetechnicalrequirementsoftheworkpiecemachining;

Withhighproductionefficiencyandproductioncostcharacteristic;

Trychoosingstandard;

Withgoodstructuremanufaturability;

Shouldalsoeasyoperationstafftograspandoperation.Butgearjigquitecommonstationarytypeforfestivalcirclelocatemode.Thisdesignisforthepurposeofdesigningonekindofstructuretobesimple,easeofoperation,inprecisionhighfestivalcirclefixedgrindinggearholeunitclamp.Itsdesignmentalitytousethepitchlinepitchdiameterlocalization,thepitchdiametersurveysthreerollers,loadsinthespecial-purposeclampset,loadsinenginebed'

schucktocarryontheprocessingagain.

【KeyWords】GearjigRollerLocalization

1绪论

1.1.1夹具的概述…………………………………………………………1

1.1.2夹具的发展趋势……………………………………………………1

1.2.1选题的作用和意义…………………………………………………3

2.对零件进行工艺分析……………………………………………………4

2.1夹具的作用……………………………………………………………4

2.2夹具的主要技术条件分析……………………………………………4

3制定工艺路线……………………………………………………………4

3.1工艺路线………………………………………………………………4

3.2加工经济精度…………………………………………………………4

3.3加工方法的选择………………………………………………………4

4夹具的设计及计算………………………………………………………5

4.1弧线夹具的工作原理…………………………………………………5

4.2滚柱直径的计算………………………………………………………5

4.3滚柱在夹紧时尺寸的计算……………………………………………7

4.4夹紧力的计算…………………………………………………………10

4.5夹具上工作弧线的计算………………………………………………10

4.5.1确定弧线中心距齿轮中心的偏心距e……………………………10

4.5.2对于弧线半径R弧的计算…………………………………………11

4.5.3程序说明……………………………………………………………11

4.6齿顶圆半径的计算……………………………………………………14

5定位基准…………………………………………………………………16

5.1定位基准的选择………………………………………………………16

5.1.1设计基准……………………………………………………………16

5.1.2工艺基准……………………………………………………………16

5.1.3精基准的选择………………………………………………………16

5.1.4粗基准的选择………………………………………………………16

5.2定位原理………………………………………………………………17

5.3定位误差的分析计算…………………………………………………17

6齿轮夹具的介绍…………………………………………………………18

7机床夹具…………………………………………………………………18

7.1机床夹具的设计………………………………………………………19

7.2机床夹具的特点和组成………………………………………………21

7.3夹具的装配图…………………………………………………………22

8夹具体的设计……………………………………………………………25

8.1夹具体的结构设计……………………………………………………26

8.2夹具体的公差配合……………………………………………………27

8.3夹具体在机床上的安装………………………………………………29

9检验及结论………………………………………………………………30

参考文献……………………………………………………………………31

致谢…………………………………………………………………………32

绪论

1.1.1夹具的概述　

机械制造过程中用来固定加工对象，使之占有正确的位置，以接受施工或检测的装置。

又称卡具。

从广义上说，在工艺过程中的任何工序，用来迅速、方便、安全地安装工件的装置，都可称为夹具。

例如焊接夹具、检验夹具、装配夹具、机床夹具等。

其中机床夹具最为常见，常简称为夹具。

在机床上加工工件时，为使工件的表面能达到图纸规定的尺寸、几何形状以及与其他表面的相互位置精度等技术要求，加工前必须将工件装好（定位）、夹牢（夹紧）。

夹具通常由定位元件（确定工件在夹具中的正确位置）、夹紧装置、对刀引导元件（确定刀具与工件的相对位置或导引刀具方向）、分度装置（使工件在一次安装中能完成数个工位的加工，有回转分度装置和直线移动分度装置两类）、连接元件以及夹具体（夹具底座）等组成。

1.1.2夹具的发展趋势

机械加工的发展史还要从机械发展来讲，三次的工业革命为历史的不同阶段！

当机器制造机器开始时，机械加工行业开始不断兴起！

机械行业的发展历程复杂漫长的过程。

　人类成为“现代人”的标志就是制造工具。

石器时代的各种石斧、石锤和木质、皮质的简单粗糙的工具是后来出现的机械的先驱。

从制造简单工具演进到制造由多个零件、部件组成的现代机械，经历了漫长的过程。

　人类从石器时代进入青铜时代，再进而到铁器时代，用以吹旺炉火的鼓风器的发展起了重要作用。

有足够强大的鼓风器，才能使冶金炉获得足够高的炉温，才能从矿石中炼得金属。

在中国，公元前1000—前900年就已有了冶铸用的鼓风器，并逐渐从人力鼓风发展到畜力和水力鼓风。

　15—16世纪以前，机械工程发展缓慢。

但在以千年计的实践中，在机械发展方面还是积累了相当多的经验和技术知识，成为后来机械工程发展的重要潜力。

17世纪以后，资本主义在英、法和西欧诸国出现，商品生产开始成为社会的中心问题。

　18世纪后期，蒸汽机的应用从采矿业推广到纺织、面粉、冶金等行业。

制作机械的主要材料逐渐从木材改用更为坚韧，但难以用手工加工的金属。

机械制造工业开始形成，并在几十年中成为一个重要产业。

　机械工程通过不断扩大的实践，从分散性的、主要依赖匠师们个人才智和手艺的一种技艺，逐渐发展成为一门有理论指导的、系统的和独立的工程技术。

机械工程是促成18—19世纪的工业革命，以及资本主义机械大生产的主要技术因素。

　动力是发展生产的重要因素。

17世纪后期，随着各种机械的改进和发展，随着煤和金属矿石的需要量的逐年增加，人们感到依靠人力和畜力不能将生产提高到一个新的阶段。

　在英国，纺织、磨粉等产业越来越多地将工场设在河边，利用水轮来驱动工作机械。

但当时的煤矿、锡矿、铜矿等矿井中的地下水，仍只能用大量畜力来提升和排除。

在这样的生产需要下，18世纪初出现了纽科门的大气式蒸汽机，用以驱动矿井排水泵。

但是这种蒸汽机的燃料消耗率很高，基本上只应用于煤矿。

生产的机械化已离不开电气化，而电气化则通过机械化才对生产发挥作用。

　　电站初期应用蒸汽机为原动力。

20世纪初期，出现了高效率、高转速、大功率的汽轮机，也出现了适应各种水利资源的水轮机，促进了电力供应系统的蓬勃发展。

　到20世纪中期开始用于铁路机车。

蒸汽机在汽轮机和内燃机的排挤下，已不再是重要的动力机械。

内燃机和以后发明的燃气轮机、喷气发动机的发展，是飞机、航天器等成功发展的基础技术因素之一。

　工业革命以前，机械大都是木结构的，由木工用手工制成。

金属（主要是铜、铁）仅用以制造仪器、锁、钟表、泵和木结构机械上的小型零件。

金属加工主要靠机匠的精工细作，以达到需要的精度。

蒸汽机动力装置的推广，以及随之出现的矿山、冶金、轮船、机车等大型机械的发展，需要成形加工和切削加工的金属零件越来越多，越来越大，要求的精度也越来越高。

应用的金属材料从铜、铁发展以刚为主。

　社会经济的发展，对机械产品的需求猛增。

生产批量的增大和精密加工技术的进展，促进了大量生产方法的形成，如零件互换性生产、专业分工和协作、流水加工线和流水装配线等。

　简单的互换性零件和专业分工协作生产，在古代就已出现。

在机械工程中，互换性最早体现在莫茨利于1797年利用其创制的螺纹车床所生产的螺栓和螺帽。

同时期，美国工程师惠特尼用互换性生产方法生产火枪，显示了互换性的可行性和优越性。

这种生产方法在美国逐渐推广，形成了所谓“美国生产方法”。

　20世纪初期，福特在汽车制造上又创造了流水装配线。

大量生产技术加上泰勒在19世纪末创立的科学管理方法，使汽车和其他大批量生产的机械产品的生产效率很快达到了过去无法想象的高度。

　20世纪中、后期，机械加工的主要特点是：

不断提高机床的加工速度和精度，减少对手工技艺的依赖；

提高成形加工、切削加工和装配的机械化和自动化程度；

利用数控机床、加工中心、成组技术等，发展柔性加工系统，使中小批量、多品种生产的生产效率提高到近于大量生产的水平；

研究和改进难加工的新型金属和非金属材料的成形和切削加工技术。

　进入21世纪的今天，机械加工行业还是在不断的发展更新！

经过2008年的经济危机之后，世界制造业的中心偏向亚洲，以中国为领跑者，将越来越扮演着重要角色！

2006年，中国全部齿轮、传动和驱动部件制造企业实现累计工业总产值102628183千元，比上年同期增长24.15％；

实现累计产品销售收入98238240千元，比上年同期增长24.37％；

实现累计利润总额5665210千元，比上年同期增长26.85％。

2007年1-12月，中国全部齿轮、传动和驱动部件制造企业实现累计工业总产值136542841千元，比上年同期增长30.96％；

2008年1-10月，中国全部齿轮、传动和驱动部件制造企业实现累计工业总产值144529138千元，比上年同期增长32.92％。

　　中国齿轮制造业与发达国家相比还存在自主创新能力不足、新品开发慢、市场竞争无序、企业管理薄弱、信息化程度低、从业人员综合素质有待提高等问题。

现阶段齿轮行业应通过市场竞争与整合,通过自主知识产权产品设计开发，形成一批车辆传动系（变速箱、驱动桥总成）牵头企业，用牵头企业的配套能力整合齿轮行业的能力与资源；

实现专业化、网络化配套，形成大批有特色的工艺、有特色的产品和有快速反应能力的名牌企业；

通过技改，实现现代化齿轮制造企业转型。

“十一五”末期，中国齿轮制造业年销售额可达到1300亿元，人均销售额上升到65万元/年，在世界行业排名中达到世界第二。

2006-2010年将新增设备10万台，即每年用于新增设备投资约60亿元，新购机床2万台，每台平均单价30万元。

到2010年，中国齿轮制造业应有各类机床总数约40万台，其中数控机床10万台，数控化率25％（高于机械制造全行业平均值17%）。

1.2.1选题的作用和意义

在各种机械产品中，齿轮得到了非常广泛的应用。

只要是与机械相关的产品，几乎都离不开齿轮。

所以齿轮传动是很重要的一种传动形式。

和其它机械传动相比较，齿轮传动的主要优点是：

工作可靠，使用寿命长；

瞬时传动比为常数；

传动效率高；

结构紧凑；

功率和速度适用范围很广等。

其制造精度，强度，耐磨性等直接影响机器的整体精度和齿轮使用寿命。

所以在齿轮加工中必须使用专用夹具以保证齿轮的加工精度。

尤其是在齿轮成形后磨削内孔是齿轮加工经常遇到的问题。

一般来说，齿轮齿面经热处理后不经过热加工会存在一定放的热处理变形，这就导致了基准孔也跟着变形，以致热处理前所做的基准孔在热处理后失去了应有的作用。

而齿轮对内孔的径向齿圆跳动是齿轮必须保证的形位公差之一，所以必须在齿轮成形后用专用夹具在内圆磨床上磨削齿轮的内孔。

所以，本次设计的任务就是设计以节圆定位方式磨削齿轮内孔的弧线夹具。

2.对零件进行工艺分析

对零件的工艺分析，本章主要是从夹具的作用和它的一些主要技术条件进行分析。

2.1夹具的作用

夹具的作用有许多概括起来大概有以下四种：

1）缩短辅助时间，提高劳动生产率；

2）可靠稳定定位，提高了加工精度的稳定性；

3）便于实现工艺过程自动化，·

扩大机床使用范围；

4）降低对工人技术等级要求和减轻工人劳动强度。

2.2夹具的主要技术条件分析

首先要懂结构的设计，主要包括定位装置、夹紧装置等，还要知道加工工艺，基本焊接结构，钢材的选用，热处理要求，表面粗糙度要求等。

其次形位公差，应该以标准规定的符号（基准符号，各种形位公差符号）形式，在图形上标注，不应该以文字的形式在技术要求中说明。

在旧的标准中，形位公差可以在技术条件中用文字表述。

最后设计时还需考虑装夹是否方便，操作是否有人性化等。

3制定工艺路线

3.1工艺路线

1）根据机器的具体运转情况和简化的计算方案，确定零件的载荷。

2）根据材料的力学性能,物理性质,经济因素及供应情况等选择零件的材料。

3）根据零件工作能力准则，确定零件的主要尺寸，并加以标准化或圆整。

4）根据确定的主要尺寸并结合结构上和工艺上的要求，绘制零件工作图。

5）零件工作图是制造零件的依据，故应对其进行严格的检查，以提高工艺性，避免差错，造成浪费。

3.2加工经济精度

各种加工方法所能达到的加工精度和表面粗糙度，都是在一定范围内的。

任何一种加工方法，只要精心操作，细心调整，选择合适的切削用量，其加工精度就可以得到提高其加工表面粗糙度值就可以减小。

但是，加工精度提得越高，表面粗糙度值减得越小，所耗费的时间与成本也会越大。

生产上加工精度的高低是用其可以控制的加工误差的大小来表示的。

加工误差和加工成本之间成反比列关系，因此，每种加工方法都有一个加工经济精度问题。

所谓加工精度是指在正常加工条件下（采用符合质量标准的设备，工艺装备和标准技术等级的工人，不延长加工时间）所能保证的加工精度和表面粗糙度。

各种加工的加工经济精度和表面粗糙度可参阅（金属机械加工工艺人员手册）。

3.3加工方法的选择

选择加工方法要综合考虑下面几个方面的因素：

各加工表面所要达到的精度，表面粗糙度，硬度；

工件的结构形状和加工表面的尺寸；

生产类型；

车间现有设备情况；

各种表面加工方法所能达到的精度和表面粗糙度等。

加工方法的选择可归纳为以下几个原则：

1）所选加工方法的经济精度及表面粗糙度应与加工表面的要求相适应。

2）所选加工方法应能保证加工表面的几何形状精度与表面相互位置精度要求。

3）所选加工方法应与零件材料的可加工性相适应。

4）所选加工方法应与生产类型相适应。

5）所选加工方法应与本厂现有生产条件相适应。

选择加工方法不能脱离本厂现有设备状况和工人的技术水平，既要充分利用现有设备也要注意不断地对原有设备和工艺进行技术改造，挖掘企业潜力。

4夹具的设计及计算

夹具用于精车和磨削圆柱直齿轮的内孔和端面，能保证加工质量和提高加工效率。

本章将主要介绍一种以节圆定位方式磨削齿轮内孔的弧线夹具，以及弧线夹具用到的相关原理，概念及计算。

4.1弧线夹具的工作原理

齿轮加工要求精度高，强度大，耐磨性好。

所以在加工过程中需要经过热处理，而热处理产生的变形，将破坏原加工精度，特别是节圆与中心孔的同轴度误差和齿面的变形误差，会给齿轮传动带来极为不利的影响。

即保证齿轮啮合精度（相应的噪音低），必须尽量提高齿轮内孔与节圆的同心度。

同时齿轮加工还有齿轮表面硬度、耐磨性等方面的要求。

因此，在热处理后，必须以节圆定位，在内圆磨床上磨削齿轮内孔，再以内孔磨削齿面，以保证节圆与中心孔的同轴度，并消除齿面变形。

以节圆定位磨削齿轮内孔的夹具，我们一般采用弧线夹具。

采用弧线夹具磨削齿轮内孔时，齿轮是通过安放在齿间当中直径相同的滚柱，在分度圆附近与齿轮接触而得到定位，并通过夹具上具有的自锁性的偏心弧线，利用机床主轴回转时所产生的惯性力和加工时的切削力，对滚柱高出齿顶圆的部分产生作用，使出了实现定心夹紧。

由于夹具的自锁性，即偏心弧线的生角小于自锁角，因此，在工作时工件不会自动松脱。

这种夹具磨削齿轮的内孔，其节圆对内孔中心圆的跳动误差可控制在0.08mm以内。

由于这类夹具能保证加工质量和提高加工效率，故常用于精车和磨削齿轮内孔和端面。

4.2滚柱直径的计算

为使弧线夹具得到准确定位，要求滚柱与齿面的接触点尽可能靠近节圆，同时又使偏心弧与齿顶圆不产生干涉。

为此，滚柱必须高出齿顶圆。

设计时可根据图1几何关系算出滚柱