先进制造技术双联齿轮夹具设计.docx
《先进制造技术双联齿轮夹具设计.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《先进制造技术双联齿轮夹具设计.docx(22页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
先进制造技术双联齿轮夹具设计
先进制造技术
设计题目:
双联齿轮夹具设计
班级:
机制131
组别:
第四组
成员:
郭永胜、柳林、姚国廉、张海龙
指导老师:
白斌
沈阳工程学院机械学院
沈阳工程学院
双联齿轮专用夹具设计成绩评定表
系(部):
机械学院班级:
机制131班学生姓名:
第四组
指导教师评审意见
评价
内容
具体要求
权重
评分
加权分
调研
论证
能独立查阅文献,收集资料;能制定课程设计方案和日程安排。
0.1
5
4
3
2
工作能力
态度
工作态度认真,遵守纪律,出勤情况是否良好,能够独立完成设计工作,
0.2
5
4
3
2
工作量
按期圆满完成规定的设计任务,工作量饱满,难度适宜。
0.2
5
4
3
2
说明书的质量
说明书立论正确,论述充分,结论严谨合理,文字通顺,技术用语准确,符号统一,编号齐全,图表完备,书写工整规范。
0.5
5
4
3
2
指导教师评审成绩
(加权分合计乘以12)
分
加权分合计
指导教师签名:
年月日
评阅教师评审意见
评价
内容
具体要求
权重
评分
加权分
查阅
文献
查阅文献有一定广泛性;有综合归纳资料的能力
0.2
5
4
3
2
工作量
工作量饱满,难度适中。
0.5
5
4
3
2
说明书的质量
说明书立论正确,论述充分,结论严谨合理,文字通顺,技术用语准确,符号统一,编号齐全,图表完备,书写工整规范。
0.3
5
4
3
2
评阅教师评审成绩
(加权分合计乘以8)
分
加权分合计
评阅教师签名:
年月日
课程设计总评成绩
分
一、产品简介………………………………………………………………
(2)
二、FMS系统介绍……………………………………………………(4)三、先进制造工艺介绍………………………………………………(7)四、零件加工工艺规程设计及计算…………………………………(9)
(一)确定毛坯的制作式………………………………………(9)
(二)基准的选择…………………………………………………(9)(三)工艺路线的拟定及工艺方案的分析………………………(9)
(四)机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定……………(12)
(五)各工序的定位夹紧方案的选择……………………………(13)
(六)专用夹具的选择…………………………………………(14)
(七)机械加工工艺过程卡…………………………………(15)
五、典型工序基于Edegcam软件虚拟加工仿真……………(17)
六、课程设计总结………………………………………………(20)
一、产品简介
2D设计图
3D实体图
(一)零件的作用
双联齿轮是一些机械设备变速箱中,通过操作机构相结合,滑动齿轮,从而实现变速。
Φ32花键孔有较高精度。
(二)零件的工艺分析
该零件时齿轮类零件,形状规则,尺寸精度和形位精度要求均较高,零件的主要技术分析如下:
(1)齿轮端面对准A的圆跳动公差不超过0.05mm,主要是保证端面平整光滑,双联是利用花键轴和花键孔进行配合定位,因此必须保证花键孔的尺寸精度。
双联齿轮之间啮合要求严格,要保证双联齿轮的齿形准确及同轴度较高。
(2)由于零件是双联齿轮,轴向距离较小,根据生产纲领是选择合理的加工工艺
(3)齿轮要求加工精度高,要严格控制好定位
(4)Φ32的花键孔是比较重要的孔,也是以后机械加工各工序中的主要定位基准。
因此加工花键孔的工序是比较重要的。
要在夹具设计中考虑保证到此孔精度及粗糙度要求。
(三)零件的应用前景
(1)主要应用在汽车的变速箱中
(2)机床变速箱和减速器
(3)随着汽车的日渐普及,减速器变速箱等需求量大大增加,因此该零件有广阔的市场前景。
(四)我们的优势
采用先进制造理念,在保证精度强度的前提下,大大提高了生产效率,节约宝贵的人力物力。
1、FMS系统介绍
(一)简介
(1)该件为典型的双联齿轮,在FMS系统中,需要完成双联齿轮的车端面外圆、钻孔、拉花键和插齿工序。
(2)对输入铸造毛坯进行粗加工,然后对零件表面进行精加工处理,之后对其进行车外圆、铣平面、钻孔、拉花键和插齿。
最后输出成品,输送存储
(二)FMS柔性制造系统示意图
(三)机床型号
DKGP-36P系列自动车床
三、先进制造工艺介绍
我们的齿轮加工过程将采用高速切削加工,下面介绍高速切削
(一)高速切削的速度定义
高速切削速度不能简单地用某一切削速度数值来定义,不同的切削条件,具有不同的高速切削速度范围。
不同的工件材料的大致高速切削速度范围如图1所示。
高速铣削钢时,切削速度的下限是500-800m/min,高速铣削铝合金时,切削速度的下限是3000-5500m/min。
(二)高速切削的主要优点
1)随切削速度提高,材料切除效率增加,大幅度提高加工教率,降低加工成本。
2)切削速度提高,切削力随之减少,平均切削力可下降30%。
这对降低高转速主轴的功耗有明显影响,并有利于低刚性和薄壁零件的加工。
3)高速切削平时采用小切深,大进给,并且切削力降低,使加工表面质量明显提高,并有利于低刚性零件的加工。
4)高速切削大量的切削热随切屑排出,大致在90%以上,加工工件的温升小,有利于降低工件的热变形和减小加工的残留内应力。
5)从切削动力学分析,机床转速提高,使切削系统的工作频率远高于机床的低阶固有频率,这有利于降低加工表面粗糙度。
6)高速切削可代替磨削用于淬硬工件的粗加工和半精加工,不仅明显提高加工效率,而且不用切削液,有利于环境保护。
四、零件加工工艺规程设计及计算
(一)确定毛坯的制造形式
由于零件结构简单,尺寸较小,且有台阶轴,力学性能要求较高,精度较高且要进行大量生产所以选用模锻件,其加工余量小,表面质量好,机械强度高,生存率高。
工件材料选用45钢,毛坯的尺寸精度要求为IT11—12级
(二)基准的选择
根据零件图纸及零件的使用情况分析。
知Φ32花键孔,端面圆跳动,平行度等均应通过正确的定位才能保证,故对基准的选择应欲与分析
(1)粗基准的选择
按照粗基准的选择原则,为保证不加工表面和加工表面的位置要求,应选择不加工表面为粗基准,故应分别选择AB端面为粗基准,在加工Φ32花键孔应选择花键孔以及B面为第二位毛基准。
(2)精基准的选择
在加工完Φ32花键孔以后各工序则分别一面两孔为定位精基准。
这样就满足了基准重合的原则和互为基准的原则。
在加工某些表面时,可能会出现基准不重合,这时需要进行尺寸链的换算。
(三)工艺路线的拟定
(1)工艺路线的拟定
为保证达到零件的几何形状、尺寸精度、位置精度及各项技术要求,必须制定合理的工艺路线。
由于生产纲领为批量生产,所以采用通用机床配以专用的工具、夹具、量具,并考虑工序集中,以提高生产率和减少机床数量,使生产成本下降。
工艺路线一:
工艺路线二
锻造、正火锻造、正火
1粗车外圆及端面1粗车外圆及端面
2拉花键孔2拉花键孔
3去毛刺3去毛刺
4精车外圆、端面4精车外圆及端面
5检验5检验
6滚齿6滚齿
7插齿7倒角
8倒角8去毛刺
9去毛刺9剃齿
10剃齿10齿部高频淬火
11齿部高频淬火11推孔
12推孔12衍齿
13衍齿13总检
14总检
两个工艺方案中除第七道工序不同外,其他的工序都相同,二这道工序都是为了获得Z=21的切削加工。
方案一是对Z=33的齿形进行滚齿加工后再对Z=21的齿轮进行插齿加工,这样能保证切削加工顺利地进行下去。
方案二是对Z=33的齿坯进行滚齿加工后继续对Z=21的齿轮进行滚齿加工,由于该零件是双联齿轮,两齿轮间隔很小,若再对Z=21的齿坯进行滚齿加工需得有专门的设备,增加了成本和加工难度
另外,选择方案时还应考虑工厂的具体条件等因素,如设备,能否借用工具、夹具、量具等、本次设计选择工艺路线方案一。
根据工序方案一制定出详细的工序划分如下所示:
毛坯为锻件,清理后进行正火处理,以消除内应力机械切削加工性能,在毛坯车间,对其认真检验分析,达到毛坯的技术要求,然后送到机械加工车间来加工
1毛坯锻造
2正火
3粗车外圆及端面,留余量1.5~2mm,钻、镗花键底孔至尺寸
Φ28H12
4拉花键孔
5钳工去毛刺
6上心轴,精车外圆,端面及槽至要求
7检验
8滚齿(Z=33)留余量0.07~0.1mm
9插齿(Z=21)留余量0.04~0.06
10倒角
11钳工去毛刺
12剃齿(Z=33)公法线长度至尺寸上限
13剃齿(Z=21)采用螺旋角度为5度的剃齿刀,剃齿后公法
线长度至尺寸上限
14齿部高频淬火
15推孔
16衍齿
17总检入库
根据此工序安排,编出机械加工工艺过程卡及工序卡。
见附表机械工艺加工过程卡,附表机械加工工艺卡
(四)机械加工余量,工序尺寸及毛坯尺寸的确定
1、毛坯尺寸的确定,画毛坯图
双联齿轮室一些设备变速箱中,通过与操纵机构相结合,滑动齿轮,从而实现变速。
要求配合精度较高,力学性能较好,且生产纲领是成批生产,所以毛坯选用模锻件,再给以正火处理,以消除锻件在锻造过程中的内应力。
由文献1,该种锻件的工差等级为CT7~9级,故取CT为9级。
由文献1可用查表法确定各表面的总余量,但由于用查表法所确定的总余量与生产实际情况有些差距,故还应根据工厂具体情况进行适当的调整。
由文献1可查出锻件主要尺寸的公差,先将调整后的主要毛坯尺寸及公差,如下表所示
主要面尺寸
零件尺寸
总余量
毛坯尺寸
φ87.5外圆
87.5
4
91.5
Φ57.5外圆
57.5
4
61.5
Φ42
42
5
47
42长
42
5
47
18厚
18
3
21
20厚
20
3
23
花键孔
28
3
27
(五)各工序的定位夹紧方案的选择
1.粗车外圆及端面,钻镗花键底孔至尺寸φ28
(1)已知φ87.5外圆长度方向上的加工余量为3mm,实际加工余量为1.5mm,故分一次加工,长度加工公差为IT11级取-0.19mm
2、扩孔
刀具直径do=27mm;刀具几何参数同上。
倒角刀具15°锪钻由于两孔直径相差不大,以表面粗度要求不高手动进给。
3、倒角
刀具:
专用刀具。
此工步使用到专用刀具与手动进给。
4拉花键孔
单面齿升:
根据有关手册,确定拉花键孔时花键拉刀的单面齿
为0.06mm,
5.齿轮加工
(1)滚齿加工33齿
(2)插齿加工21齿
6.齿部高频淬火珩齿
精磨工件,砂轮宽度b=2mm
(六)专用夹具的选择
齿轮加工夹具示意图
磨孔时一般以齿轮分度圆定心,如图9-20所示,这样可使磨孔后的齿圈径向跳动较小,对以后磨齿或珩齿有利。
为提高生产率,有的工厂以金刚镗代替磨孔也取得了较好的效果。
一、为了提高劳动生产率,保证零件的加工质量,降低劳动强度,通过对零件分析、毛坯的制造形式和基面的选择,工艺路线的拟定可以知道加工双联齿轮需要用专用的夹具。
二、定位基准的选择
由零件图可知,设计基准为齿轮的中心线,采用V形块定位,既能用于精基面定位,又能用于粗基面定位,既能用于完整的圆柱面,也能用于局部的圆柱面,而且具有对中性(使工件的定位基准总处在V形块两工作表面的对称面内),活动V形块还可以兼作夹紧元件。
三、为了保证加工精度,采用V形块定位时,需要考虑定位误差(基准不重合和基准位移),保证齿轮的装配精度。
四、为了提高劳动生产率,降低生产成本,在保证齿轮装配精度的前提下,采用大量生产,采用专用夹具。
(七)机械加工工艺过程卡
零件名称
双联齿轮《二》
锻造
每件毛坯制坯数
第一页
零件生产批量
5000
45钢
零件外形尺寸
工序号
工种
工序名称
机床型号
夹具名称
刀具名称
辅助名称
量具
10
车
粗车外圆及端面留余量1.5-2mm
CA6140
车夹具
高速钢车刀
游标卡尺150×0.02
20
车
钻镗花键孔至尺寸Φ28H12
C6136(专)
车Φ28孔夹具
钻扩复合钻Φ28×Φ40
1-50mm内径千分尺
30
拉
拉花键孔至规格
L6120
拉夹具
矩形花键拉刀
拉夹头
花键量规
40
钳
去毛刺
50
车
上芯轴,精车外圆,端面及槽至要求
CA6140
上芯轴装夹
高速钢外圆,端面及车槽刀
游标卡尺150×0.02
60
铣
滚齿(Z=33)留剃余量0.07-0.12mm
Y3150E
上芯轴装夹
高速钢剃前齿轮滚刀
CD320G光栅式多能单面啮合检查仪
70
铣
插齿(Z=21)留剃余量0.04-0.06mm
Y5132
上芯轴装夹
盘形直齿插齿刀
CD320G光栅式多能单面啮合检查仪
80
车
倒角(1,2齿15o牙角)
CA6140
上芯轴装夹
75o外圆车刀
90
钳
去毛刺
100
铣
剃齿(Z=33)公法线长度至尺寸上限
Y4232C
上芯轴装夹
盘形剃齿刀
CD320G光栅式多能单面啮合检查仪
110
铣
剃齿(Z=21)公法线长度至尺寸上限
Y4232C
上芯轴装夹
盘形剃齿刀
CD320G光栅式多能单面啮合检查仪
120
铣
推孔
130
铣
珩齿
砂轮
5、典型工序基于Edegcam软件虚拟加工仿真
六、课程设计总结
本次的《先进制造技术》课程设计我又重新温习了书本上的内容,对书本上的知识有个进一步深入的了解。
书上的东西永远是基础的,而基础正是向更深的领域迈进,没有这个基础我们永远都不会享受到成功的喜悦。
这次的设计我基本是满意的,这时这段时间我与同组同学共同努力的结果。
通过这次课程设计,一个深刻的体会就是,一个良好的设计思路往往可以省略一大半的时间,所以以后不论做设计还是干什么,一定要做好前期准备工作,做好计划,这样后面才能得心应手,解决问题势如破竹,同时我也建议同学们这样做,而且在细节上也要认真,不能马虎,就像这次课程设计的绘图阶段,绘图是一件比较烦琐的事,所以必须一步一步,不能贪图省事!
这次课程设计,老师为了让我们做好好充分的准备,发挥出自己的全部水平,给了我们充裕的时间,真心的感谢老师为我们尽心尽责,我们一定不会辜负老师的期望,学好每一门知识,努力充实自己,为自己的明天努力奋斗。
最后,再次感谢老师对我们的辛勤辅导,我们一定会努力,不辜负您的期望。
谢谢您,您辛苦了!