齿圈加工工艺及滚齿m=5z=121工装夹具设计说明书

齿圈加工工艺及滚齿m=5z=121工装夹具设计说明书内容摘要：

部位； 应靠近工件的加工表面。 根据以上的四大原则，由前面的分析已知零件的定位面为底面、主 要定位面为底面，因此夹紧力方向应指向底面，如图所示。 14 二、夹紧力大小的估算 加工过程中，工件受到切削力、离心力、惯性力及重力作用。 理论上，夹紧力的作用应与上述力（矩）的作用平衡；而实际上，夹紧力的大小还与工艺系统的刚性、 15 夹紧机构的传递效率等有关。 而且，切削力的大小在加工过程中是变化的。 因此，夹紧力达到计算是个很复的问题，只能进行估算。 （一）实际所需夹紧力的计算公式 计算夹紧力时，通常将夹具和工件看成是一个刚性系统，根据 工件受切削力、夹紧力的作用情况，找出加工过程中对夹紧最不利的瞬时状态，按静力平衡原理计算理论夹紧力，最后为保证夹紧的可靠，再乘以安全系数作为实际所需夹紧力的数值 查参考文献 （ 6） 有 WK=W K 式中： WK— 实际所需的夹紧力（ N） W— 在一定条件下由静力平衡计算出的理论夹紧力（ N） K— 安全系数 安全系数 K按下式计算： K=K0 K1 K2 K3 K4 K5 K6 式中 K0～ K6为各种因素的安全系数 根据零件的自身特点，查表 121（ 6） 有 K0= K1= K3= K4= K5= K6= 查表 122（ 6） 有： K2= ∴夹紧力的安全系数 K= = （二）、实际夹紧力的计算 本道工序属于 插削加工 ，计算夹紧力首先应算出切削力，为简化计算，可只计算出其主切削力，铣削时的主切削力为圆周方向的切削力，即 PZ 查表 123（ 6） 知： PZ= 其中 t— 切削深度 s— 每转进给量 KP— 修正系数 KP=Kmp Kψ p Kγ p Kλ p Krp Kmp、 Kψ p、 Kγ p、 Kλ p、 Krp— 考虑刀具几何参数的系数 Kmp— 考虑工件材料机械性能的系数 查表 124（ 6） Kmp=（ 736bσ ） n=（ 7361175 ） n —————— （ 1）式 查表 125（ 6） n= —————— （ 2）式 由（ 1）、（ 2）式可得出 Kmp= 查表 126（ 6） 采用极值法 Kψ pmax= Kψ pmin= Krpmax= Krpmin= Kλ p= Kpmax= = 16 Kpmin= = 由于计算本身就属于大致的估算，根据表 1112（ 3） ： 主轴转速范围为 n=12..5～ 2020r/min 为保证加工精度的要求，根据材料的性能及切削刀具的影响因素，一般取 n=300r/min 则其切削速度为： V=1000Dnπ=1000 =根据前面的工序分析可以知道： t= 又 ∵该工序属于精加工，其加工精度较高，为保证加工质量 由经验可取 S= ∴ Pzmax=2943  = W= l LPzK = 53  = 当圆周 Pz处于水平方向时，有使工件产生平移的可能。 则： W′ = 21 μμPz μ 1— 夹紧元件与工件间的摩擦系数 μ 2— 工件与夹具支承面间的摩擦系数 查表 1212（ 6） 知：μ 1= μ 2= 所以 W′ = 21 μμKPz =  = 将防止工件抬起或平移所需夹紧力的计算，比较其大小可以知道，最终较大者即为所 需的夹紧力。 ∴ Wk= 夹紧机构的设计 一、了解基本机构的特点 在设计夹紧机构时，首先应当考虑通用机构是否符合要求，尽量避免运用复杂机构。 在此先来分析几种常用的机构特点： （ 1）斜楔夹紧机构 斜楔夹紧机构是用斜楔直接夹紧工件产生夹紧力，而这种夹紧力大小有限，且操作费时，生产实际中运用较少，多数情况下是将斜楔与其他机构联合起来使用。 ， （ 2）螺旋夹紧机构 它是采用螺旋直接夹紧或与其他元件组合实现夹紧工件的机构，这类夹紧机构结构简单、夹紧可靠、适用性大，而且自锁性好、夹紧力大 、易制造，故在机床夹具中广泛运用。 但缺点是夹紧和松开工件时比较费力。 （ 3）偏心夹紧机构 17 它是用偏心件直接或间接夹紧工件的机构。 优点是结构简单、夹紧迅速、操作简单。 但它的夹紧行程受偏心距的限制，夹紧力较小，一般适用于切削力不大、振动小、没有离心力影响的加工中。 （ 4）联动夹紧机构 有些夹具需同时在几个点上夹紧工件，而有些则需要同时夹紧几个工件为提高生产率，减少工件装夹时间，可采用各种联动夹紧机构。 （ 5）铰链夹紧机构 当原始力不能产生足够的夹紧力或为了减轻工人的劳动强度，常用增力机构。 铰链夹紧机构就是一种增 力机构，其结构简单、增力系数大，所以在气动、液压夹具中应用较多。 二、选择夹紧机构 依据上面各种机构的特点，先分析该零件的此道工序。 由于零件属于大批量生产，夹具应力求结构简单、操作维修方便，便于安装及拆卸。 且零件的尺寸、重量较大，因此采用多个夹紧力可定位可靠。 虽然工件外形的比较简单，从前面的夹紧力计算可知，它对夹紧力要求较很大。 综合所有的自身因素及各类常用机构的特点，最终选择：联动夹紧机构，即简单又符合要求。 联动夹紧机构也有多种形式，根据零件的复杂性及在加工时的定位方式，还有夹紧力的作用点及 其方向，最好选用气动压板式的，它的结构紧凑，使用也方便。 再根据前面所计算的夹紧力，选择合适的施力元件。 查表施力的形式有多种；为了减轻夹具的重量，使制造方便、简洁，在此选用自动气动进行夹紧。 前面已计算的夹紧力 Pzmax=，由表中可知：螺纹直径为 16mm的螺母，其夹紧力 Wk=5380N。 由静力平衡可知：实际所需的 Wk′ =Pzmax= 〈 Wk。 因此，采用一个 M16 的六角螺母进行夹紧即可。 由此可初步设计其基本机构如图所示。 夹具体的设计 夹具上的各种装置和元 件通过夹具体连接成一个整体。 因此，夹具体的形状及尺寸取决于夹具上各种装置的布置及夹具与机床的连接。 设计夹具体时应当考虑以下基本条件： 1 足够的强度和刚度； 2 结构简单，具有良好的工艺性； 3 尺寸稳定； 4 便于排屑。 夹具体的结构设计 一、夹具体毛坯结构的选择 18 选择夹具体的毛坯结构时，应以结构的合理性、工艺性、经济性、标准化的可能性及工厂的具体条件为依据综合考虑。 本夹具用于小批量生产，应该选取制造容易、生产周期短、成本低、重量轻的毛坯结构。 查表可知：焊接结构的夹具体就满足此要求。 二、夹 具体结构设计要求 （ 1） 插 床夹具一般在悬伸状态下工作，为保证加工的稳定性，夹具的结构应力求紧凑，轮廓尺寸要小，悬伸要短、重量要轻，且重心尽量靠近主轴。 夹具体悬伸长度 L与其外廓直径 d 之比可参考下式取： 当 d〈 150 mm L/d≤ 当 d=150～ 300mm L/d≤ 当 d〉 300mm L/d≤ 夹具体外形尺寸的确定 夹具制造属于单件生产性质，为缩短设计 和制造周期，减少设计和制造费用，所以夹具体的设计，一般不会做复杂的计算。 通常都是参照类似的夹具结构，按经验类比法估计确定。 实际上在绘制夹具总图时，根据工件、定位件、夹紧装置、对刀 — 引导元件以及其他辅助机构和装置在总体上的配置，夹具体的外形尺寸便已大致确定。 根据经验大致确定一些数据： 夹具体的壁厚： 26～ 48mm 夹具体加强筋厚度： （ 12～ 22） mm 夹具体加强筋高度： 不大于 5h 夹具体不加工的毛面与工件表面间的间隙： 4～ 10mm 夹具技术要求的确定 夹具总图上无法用符号标注而又必须说明的问题， 可作为技术要求用文字写总图上。 根据零件的加工要求，他对 65 左侧的位置度要求较高，因此这就要求各定位面的位置度要比较好。 由此特拟订如下几条技术要求： 本夹具用于立式插床上加工滚齿加工。 工件以内孔定位，夹紧是通过螺丝压紧压板来实现的， 经调整压紧后即可加工。 本夹具用于 齿圈 的 滚齿加工。 夹具的定位采用支撑板支撑，定位误差较小。 其夹紧采用的是气动夹紧，夹紧简单、快速、可靠。 有利于提高生产率。 工件在夹具体上安装好后，压块在气缸活塞的推动下向下移动夹紧工件。 当工件加工完成后，压块随即在气缸活塞的作用下松开工件，即可取下 工件。 由于本夹具用于变速 齿圈 端面的粗加工，对其进行精度分析无太大意义。 所以就略去对其的精度分析。 19 参考文献 1， 邹青 主编 机械制造技术基础课程设计指导教程 北京： 机械工业出版社 2020， 8 2， 赵志修 主编 机械制造工艺学 北京： 机械工业出版社 1984， 2 3， 孙丽媛 主编 机械制造工艺及专用夹具设计 指导 北京：冶金工业出版社 2020， 12 4， 李洪 主编 机械加工工艺手册 北京： 北京出版社 1990， 12 5， 邓文英 主编 金。