齒輪滾齒夾具之二

1、湖南理工學(xué)院課程設(shè)計(jì) 湖南理工學(xué)院課程設(shè)計(jì)報(bào)告書 題 目： 齒輪滾齒夾具設(shè)計(jì) 系 部： 機(jī)械工程學(xué)院 專 業(yè)： 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 班 級(jí)： 機(jī)自10-1BF 姓 名： 梁威 劉鎮(zhèn) 張利 李小利 朱文才 朱千偉 伍源 學(xué) 號(hào)：1410240143514101901309141019013112014年 1 月 7 日1 引言 機(jī)床夾具是在金屬切削過程中，用以準(zhǔn)確的確定工件位置，并將其牢固的夾緊，以接受加工的工藝裝備。為了保證工件的加工質(zhì)量，提高加工效率，減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，充分發(fā)揮和擴(kuò)大

2、機(jī)床的工藝性能。因此，我們提出了本次設(shè)計(jì)理念。本文針對(duì)齒輪在切齒機(jī)床上的加工工藝性要求，設(shè)計(jì)滾齒機(jī)床與插齒機(jī)床專用夾具，包括滾齒機(jī)用塑料心軸夾具、加工大型齒圈用滾齒機(jī)夾具、圓錐齒輪銑齒夾具、滾齒液壓波形套脹緊夾具、內(nèi)齒輪插齒夾具、加工軸齒輪用液性塑料夾具等。并配合CAD等輔助設(shè)計(jì)軟件來實(shí)現(xiàn)整個(gè)設(shè)計(jì)過程。完成了各套夾具的完整設(shè)計(jì)過程，包括設(shè)計(jì)計(jì)算、零部件分析和原理分析等，本文設(shè)計(jì)的夾具，基本上可以滿足工程需要，本文使用的設(shè)計(jì)方法，也可為同類夾具的設(shè)計(jì)提供參考。11 本課題研究的目的和意義隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)在工業(yè)設(shè)計(jì)與制造領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，以及交互技術(shù)的迅速發(fā)展，人們更關(guān)心如何方便、容易、快捷地獲得滿意

3、的模型?，F(xiàn)在大多數(shù)企業(yè)正在為了適應(yīng)產(chǎn)品周期越來越短暫，更新速度的不斷加工，而是用無紙?jiān)O(shè)計(jì)，也就是運(yùn)用計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)產(chǎn)品，這樣才能跟上市場的需求變換，也是機(jī)械行業(yè)發(fā)展的一種趨勢。夾具設(shè)計(jì)過程中，零部件的標(biāo)準(zhǔn)化、通用化和系列化是提高設(shè)計(jì)質(zhì)量、縮短設(shè)計(jì)周期的有效途徑?？焖賹?shí)現(xiàn)夾具設(shè)計(jì)已成為企業(yè)的迫切要求。將計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)技術(shù)應(yīng)用到夾具設(shè)計(jì)的過程是解決這一問題的必然選擇。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用，計(jì)算機(jī)輔助夾具設(shè)計(jì)在理論和應(yīng)用上都得到了迅速發(fā)展,大大提高了夾具的設(shè)計(jì)效率，縮短了生產(chǎn)準(zhǔn)備周期。在產(chǎn)品設(shè)計(jì)中，大量應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)件是代表一個(gè)國家和企業(yè)設(shè)計(jì)制造水平的重要標(biāo)志。在產(chǎn)品設(shè)計(jì)中, 大量應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)件是代表一個(gè)國

4、家和企業(yè)設(shè)計(jì)制造水平的重要標(biāo)志。在機(jī)床夾具設(shè)計(jì)中, 有大約一半的零件是標(biāo)準(zhǔn)件或非標(biāo)常用件, 這些零件大多具有相同或相似的外形特征, 只是尺寸規(guī)格有所不同, 如果沒有三維標(biāo)準(zhǔn)件庫, 將不得不在夾具設(shè)計(jì)和開發(fā)過程中對(duì)標(biāo)準(zhǔn)件進(jìn)行重復(fù)建模, 不但耗費(fèi)設(shè)計(jì)人員的時(shí)間和精力, 延長設(shè)計(jì)周期, 而且增加了產(chǎn)品的生產(chǎn)制造成本, 所以建立通用的符合國家標(biāo)準(zhǔn)和企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的標(biāo)準(zhǔn)件庫和典型組合庫是提高設(shè)計(jì)效率的保證, 也是當(dāng)前制造業(yè)信息化的基礎(chǔ)研究工作之一。2 滾齒機(jī)夾具設(shè)計(jì)原理2.1夾緊原理簡介本夾具是另一種滾齒機(jī)夾具。工件在滾齒加工以前，齒頂圓、端面和內(nèi)孔均加工過。工件以大端面及內(nèi)孔定位安裝在定位支座1和心軸3共限

5、制五個(gè)自由度。心軸中四圈滾珠（每圈六個(gè)），夾緊力保證與工件定位孔無間隙配合壓板5通過與油缸（未表示出）連接的拉桿4實(shí)現(xiàn)機(jī)動(dòng)夾緊工件時(shí)，先讓油缸使拉桿4（向上）松開工件、然后將開板5轉(zhuǎn)過退出，即可快下并取出工件。為了提高夾具本身的安裝度，定位支座1可以通過調(diào)節(jié)釘6調(diào)節(jié)徑向位置。該夾具定心精度高，操作方便，同時(shí)還可實(shí)現(xiàn)多見加工。圖2.1 滾齒機(jī)夾具裝配模型3 夾具設(shè)計(jì)3.1夾具設(shè)計(jì)方法大量工程經(jīng)驗(yàn)和實(shí)踐可知，設(shè)計(jì)夾具時(shí)有以下基本要求：1、滿足使用要求，應(yīng)保證工件裝夾時(shí)定位可靠、夾緊牢固，并能保證精度要求。良好的結(jié)構(gòu)工藝性，所設(shè)計(jì)的夾具應(yīng)便于制造、裝配、調(diào)整、維修、且便于加工中切屑的清理。2、使用安

6、全省力，操作方便，有利用實(shí)現(xiàn)優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、低耗、改善勞動(dòng)條件。3、應(yīng)盡量使用標(biāo)準(zhǔn)件、通用件、借用件等，以提高標(biāo)準(zhǔn)化、通用化、系列化的水平，降低生產(chǎn)成本。在基本要求中，由于每個(gè)機(jī)床的工作方式不同，所以機(jī)床夾具又各自具備不同的特點(diǎn)。根據(jù)齒輪齒形的形成原理，滾齒機(jī)床和插齒機(jī)床夾具多為心軸和套筒類結(jié)構(gòu)。這類夾具在設(shè)計(jì)過程中主要是保整心軸軸線及端面的垂直度要求，套筒內(nèi)外圓柱面同軸度及對(duì)端面和安裝基面的位置度要求。同時(shí)，保證夾具在機(jī)床上安裝后定位元件工作面與機(jī)床工作臺(tái)回轉(zhuǎn)軸線同軸度要求，必要時(shí)還應(yīng)設(shè)計(jì)找正基準(zhǔn)。把握好這一點(diǎn)，滾齒機(jī)床和插齒機(jī)床夾具的設(shè)計(jì)過程就變的簡單多了。本套夾具針對(duì)如圖3.1的大型齒圈設(shè)計(jì)

7、，采用定心夾緊機(jī)構(gòu)，在實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確定心的同時(shí)達(dá)到夾緊工件的目的。 3.1 大齒圈模型圖3.2 夾具設(shè)計(jì)原理定心夾緊機(jī)構(gòu)是利用定位夾緊元件的等速移動(dòng)或均勻彈性變形的方式，來消除定位尺寸偏差對(duì)工件定心或?qū)χ械牟焕绊?。因此，其基本類型亦可分為等速移?dòng)的定心夾緊機(jī)構(gòu)和均勻彈性變形的夾緊機(jī)構(gòu)。等速移動(dòng)定心夾緊機(jī)構(gòu)的工作原理如圖3.2所示：圖3.2等速移動(dòng)定心夾緊機(jī)構(gòu)原理圖該種定心夾緊機(jī)構(gòu)可采用左右螺旋機(jī)構(gòu)，楔塊滑柱機(jī)構(gòu)，杠桿機(jī)構(gòu)等。本套夾具采用楔塊滑柱機(jī)構(gòu)的等速移動(dòng)達(dá)到定心夾緊的目的，屬于等速移動(dòng)定心夾緊機(jī)構(gòu)。4 夾具重要零件設(shè)計(jì)4.1 夾具底座先設(shè)計(jì)夾具體底座，該底座應(yīng)設(shè)計(jì)成錐形，保證與楔塊的配合，實(shí)現(xiàn)

8、等速移動(dòng)并加緊的目的。如圖4.1所示。圖4.1夾具體模型圖4.2 夾緊機(jī)構(gòu)的其他零部件然后設(shè)計(jì)夾緊機(jī)構(gòu)的其他零部件，主要零部件如下圖2.5、2.6、2.7、2.8所示： 圖4.2壓板模型圖 圖4.3滑柱模型圖5 夾具裝配同時(shí)調(diào)用已有的標(biāo)準(zhǔn)件，將所有零件進(jìn)行裝配，便可得到加工大型齒圈用滾齒機(jī)夾具裝配體，如下圖2.9所示： 圖2.9 夾具模型6 相關(guān)設(shè)計(jì)計(jì)算設(shè)計(jì)計(jì)算部分按以下步驟進(jìn)行：1、薄壁套筒直徑D，一般區(qū)D=Dk，工件定位面直徑（mm），公差安g6或f7制造；2、套筒薄壁部分長度L，一般情況L=（11.3）l（mm），l指工件定位面長度，l較長時(shí)取L=(0.70.8)l(mm)。3、套筒結(jié)構(gòu)

9、形式：D>l>D/2時(shí)，選用A型， l>D時(shí)，選用B形，或采用兩個(gè)薄壁套筒； l<D/2時(shí)，選用C型。4、工件與套筒定位面間在未夾緊時(shí)的最大配合間隙max 在本夾具中工件以內(nèi)孔定位，采用公式max=Dkmax-Dmin；Dkmax 工件內(nèi)孔的最大直徑（mm）；Dmin 套筒定位面最小直徑（mm）；5、套筒最大允許徑向變量Dmax;6、套筒壁厚h的計(jì)算；因?yàn)長>D/2，故h=0.015D+0.5；7、套筒固定部分長度、套筒固定部分厚的L0、h0選擇22、16；8、套筒余家夾體的配合過盈量選0.07；9、套筒產(chǎn)生的夾緊力矩、軸向夾緊力及套筒與工件定位面得實(shí)際接觸面積計(jì)

10、算；應(yīng)保證Lk/L>（0.50.8）；10、工件夾緊時(shí)，套筒內(nèi)工作容積的最大增大量計(jì)算。經(jīng)計(jì)算設(shè)計(jì)完成后，便可以繪制各部分零件圖7 結(jié)論基于以上工作，改變了以往在二維圖紙上設(shè)計(jì)夾具的傳統(tǒng)方法，而是在三維軟件中設(shè)計(jì)夾具，搭建模型，實(shí)體渲染，模擬裝配，還能依靠計(jì)算機(jī)來檢查分析干涉，確定機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)軌跡，實(shí)行加工過程的仿真。這個(gè)設(shè)計(jì)夾具的過程可以大大提高設(shè)計(jì)人員的工作效率，減少繪圖人員的工作量和勞動(dòng)強(qiáng)度，縮短機(jī)床夾具的設(shè)計(jì)周期，減少直接設(shè)計(jì)的費(fèi)用，降低成本，加快產(chǎn)品的更新?lián)Q代速率。更重要的一點(diǎn)就是有了三維實(shí)體模型，使整個(gè)二維圖紙的繪制和識(shí)別工作有了極其重要的輔助作用，這也是傳統(tǒng)二維圖紙無法比擬的優(yōu)點(diǎn)。 參考文獻(xiàn)1 楊黎明，白明光，孫光華，倪小丹等.機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè).國防工業(yè)出版社.1996.52 任志明，邢春和，徐大方.成組夾具設(shè)計(jì)與應(yīng)用.國防工業(yè)出版社3 東北重型機(jī)械學(xué)院，洛陽農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)院，長春汽車廠工人學(xué)院.機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè).上?？萍即髮W(xué)出版社.4 貴州工業(yè)學(xué)院機(jī)械制造工藝教研室. 機(jī)床夾具結(jié)構(gòu)圖冊(cè) 下冊(cè).北京工業(yè)出版社.5 東北重型機(jī)械學(xué)院，洛陽工學(xué)院，第一汽車制造廠職工大學(xué).機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè) 第二版.1990.2.