先进制造技术 双联齿轮夹具设计说明Word格式.docx
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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
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。
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
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
查阅
文献
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。
0.3
评阅教师评审成绩
（加权分合计乘以8）
分
评阅教师签名：
课程设计总评成绩
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
91.5
Φ57.5外圆
57.5
61.5
Φ42
42
47
42长
18厚
18
21
20厚
20
23
花键孔
28
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
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
上芯轴，精车外圆，端面及槽至要求
上芯轴装夹
高速钢外圆，端面及车槽刀
60
铣
滚齿（Z=33）留剃余量0.07-0.12mm
Y3150E
高速钢剃前齿轮滚刀
CD320G光栅式多能单面啮合检查仪
70
插齿（Z=21）留剃余量0.04-0.06mm
Y5132
盘形直齿插齿刀
80
倒角（1,2齿15o牙角）
75o外圆车刀
90
100
剃齿（Z=33）公法线长度至尺寸上限
Y4232C
盘形剃齿刀
110
剃齿（Z=21）公法线长度至尺寸上限
120
推孔
130
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！
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