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
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)
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。

一、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
（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
五、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！。