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 0.1 5 评分 4 3 2 加权分 调研 能独立查阅文献,收集资料；能制定课程设计方案论证 和日程安排。 工作工作态度认真，遵守纪律，出勤情况是否良好，能能力 够独立完成设计工作， 态度 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 0.2 5 4 3 2 说明说明书立论正确，论述充分，结论严谨合理，文字书的通顺，技术用语准确，符号统一，编号齐全，图表质量 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） 指 导 教 师 签 名： 分 加权分合计 年 月 日 评 阅 教 师 评 审 意 见 评价 内容 查阅 文献 工作量 具 体 要 求 查阅文献有一定广泛性；有综合归纳资料的能力 工作量饱满，难度适中。 权重 0.2 0.5 评分 加权分 5 5 5 4 4 4 3 3 3 2 2 2 说明说明书立论正确，论述充分，结论严谨合理，文字书的通顺，技术用语准确，符号统一，编号齐全，图表质量 完备，书写工整规范。 0.3 评阅教师评审成绩 （加权分合计乘以8） 评 阅 教 师 签 名： 课 程 设 计 总 评 成 绩 分 加权分合计 年 月 日 分 目 录

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）

1

一、产品简介

2D设计图

3D实体图

2

（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

3

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

9

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

10

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

11

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。

12

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 φ87.5外圆 Φ57.5外圆 Φ42 42长 18厚 20厚 花键孔 42 42 18 20 28 5 5 3 3 3 47 47 21 23 27 57.5 4 61.5 87.5 4 91.5 零件尺寸 总余量 毛坯尺寸 （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

13

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

14

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 双联齿锻造 轮《二》 45钢 零件外形尺寸 每件毛坯制坯数 第 一 页 零件生产批量 5000 工序工工序名称 种

机床型夹具名称 刀具名辅助名量 具 号 15

称 称 号 10 车 粗车外圆及端CA6140 车夹具 面留余量1.5-2mm 20 车 钻镗花键孔至C6136尺寸Φ28H12 车Φ28孔钻扩复 合钻Φ28×Φ40 30 拉 拉花键孔至规L6120 格 40 50 钳 去毛刺 拉夹具 矩形花拉夹头 花键量规 键拉刀 游标卡尺150×0.02 1-50mm内径千分尺 高速钢 车刀 游标卡尺150×0.02 （专） 夹具 车 上芯轴，精车CA6140 上芯轴装高速钢 外圆，端面及槽至要求 夹 外圆，端面及车槽刀 60 铣 滚齿（Z=33)留Y3150E 上芯轴装高速钢 剃余量夹 剃前齿轮滚刀 上芯轴装盘形直 夹 齿插齿刀 CD320G光栅式多能单面啮合检查仪 CD320G光栅式多能单面啮合检查仪 0.07-0.12mm 70 铣 插齿（Z=21)留Y5132 剃余量0.04-0.06mm 16

80 车 倒角（1,2齿CA6140 上芯轴装75o外 15o牙角） 夹 圆车刀 90 钳 去毛刺 100 铣 剃齿（Z=33)公Y4232C 上芯轴装盘形剃 法线长度至尺寸上限 110 铣 剃齿（Z=21)公Y4232C 上芯轴装盘形剃 法线长度至尺寸上限 120 铣 推孔 130 铣 珩齿 CD320G光栅式多能单面啮合检查仪 CD320G光栅式多能单面啮合检查仪 夹 齿刀 夹 齿刀 砂轮

五、典型工序基于Edegcam软件虚拟加工仿真

17

18

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/lbrh.html