傘齒輪工藝規(guī)程及工裝設(shè)計(jì)

周 聰

(鎮(zhèn)江中福馬機(jī)械有限公司，江蘇 鎮(zhèn)江 212016)

1 零件分析

傘齒輪是三塊車(chē)專(zhuān)機(jī)的關(guān)鍵零件，零件材料選擇45#中碳鋼，毛坯形式為鍛件，粗加工后進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理，保證零件具有較高的強(qiáng)度和較好的切削加工性，并具有一定的韌性、塑性和耐磨性。傘齒輪零件圖如圖1所示。

1.1 基準(zhǔn)選擇

對(duì)待加工零件而言，應(yīng)盡可能選擇不加工的表面作為加工粗基準(zhǔn)。而對(duì)有若干個(gè)不加工表面的工件，則應(yīng)以與加工要求相對(duì)位置精度較高的不加工表面作加工粗基準(zhǔn)[1-3]。精基準(zhǔn)的選擇主要應(yīng)考慮基準(zhǔn)重合的問(wèn)題，當(dāng)設(shè)計(jì)基準(zhǔn)與工序基準(zhǔn)不重合時(shí)要進(jìn)行尺寸換算。銑齒或滾齒時(shí)，以已加工的粗糙度Ra6.3端面、φ30孔及鍵槽為精基準(zhǔn)，粗糙度Ra6.3端面限制3個(gè)自由度，φ30孔限制2個(gè)自由度，鍵槽限制1個(gè)自由度。

1.2 確定生產(chǎn)類(lèi)型

已知零件的生產(chǎn)綱領(lǐng)為1 200件/年，查《機(jī)械制造工藝及設(shè)備設(shè)計(jì)手冊(cè)》確定此類(lèi)零件為中批量生產(chǎn)。

1.3 工藝設(shè)計(jì)依據(jù)

由于工件年產(chǎn)1 200件，屬中批量生產(chǎn)，且該零件結(jié)構(gòu)復(fù)雜，尺寸精度和形位公差要求高，采用普通加工方法零件的尺寸精度和位置精度難以得到保證，加工效率低，加工質(zhì)量差，廢品率高。故需對(duì)該零件進(jìn)行工藝規(guī)程設(shè)計(jì)，編制零件工藝過(guò)程卡，繪制零件毛坯圖，編制零件機(jī)械加工工序卡，并設(shè)計(jì)零件加工的銑齒工裝和滾齒工裝，以提高工效。

2 工藝規(guī)程設(shè)計(jì)

2.1 零件工藝過(guò)程卡設(shè)計(jì)

零件工藝過(guò)程卡設(shè)計(jì)見(jiàn)表1。

其余 熱處理HB240-280齒數(shù)Z20模數(shù)m5齒協(xié)角β0°刀具的壓力角do20°刀具齒頂高系數(shù)ha*1變位系數(shù)X0全齒高h(yuǎn)11精度等(JB180-60)9-8-8-De齒圈跳動(dòng)公差Fr0.12周節(jié)差的公差fp0.048S7.846+0.018+0.001ha*標(biāo)記處數(shù)更改文件號(hào)簽字日期設(shè) 計(jì)標(biāo)準(zhǔn)審查校 對(duì)審 定審 核批 準(zhǔn)工藝審查日 期傘齒輪45圖樣標(biāo)記重量比例0.251∶1共 頁(yè)第 頁(yè)

圖1 傘齒輪零件圖

工序一：鍛坯外協(xié)，正火處理；

工序二：粗車(chē)各部均留5 mm余量，臺(tái)階處大圓弧過(guò)渡(C620臥式車(chē)床)；

工序三：調(diào)質(zhì)HB240-280(箱式爐)；

工序四：粗車(chē)外圓夾頭部達(dá)φ112(C620臥式車(chē)床)；

工序五：夾緊頭部，找正，車(chē)左端面，外圓φ60，臺(tái)階面，內(nèi)孔，并反車(chē)端面一段供調(diào)面找正，倒角(C620臥式車(chē)床)；

工序六：調(diào)面夾φ60外圓，找正，車(chē)右端各部達(dá)圖尺寸，倒角(C620臥式車(chē)床)；

工序七：插鍵槽(B5032插床)；

工序八：以φ30孔為基準(zhǔn)，以左端面為定位面，銑齒部成形(X53立式銑床)。

2.2 零件毛坯圖設(shè)計(jì)

零件毛坯圖如圖2所示。

圖2 零件毛坯圖

表1 零件工藝過(guò)程卡設(shè)計(jì)

工 藝 過(guò) 程 卡 片第1頁(yè)共1頁(yè)產(chǎn)品名稱(chēng)三塊車(chē)專(zhuān)機(jī)零件名稱(chēng)傘齒輪每臺(tái)件數(shù)10毛坯種類(lèi)鍛件每一毛坯零件數(shù)1產(chǎn)品型號(hào)零件圖號(hào)材料牌號(hào)45毛坯尺寸零件重量工序號(hào)車(chē)間名稱(chēng)工種工 序 名 稱(chēng)設(shè)備編號(hào)工藝裝備及編號(hào)工時(shí)定額基本準(zhǔn)備備注1生產(chǎn)處外鍛坯外協(xié),正火處理2金工車(chē)間車(chē)粗車(chē)各部均留5 mm余量,臺(tái)階處大圓弧過(guò)渡C6203刀片分廠熱調(diào)質(zhì)HB240-2804金工車(chē)間車(chē)粗車(chē)外圓夾頭部達(dá)?112(見(jiàn)工序卡1)C6205金工車(chē)間車(chē)夾夾頭部,找正,車(chē)左端面,外圓?60,臺(tái)階面,內(nèi)孔,并反車(chē)端面一段供調(diào)面找正,倒角(見(jiàn)工序卡2)6金工車(chē)間車(chē)調(diào)面夾?60外圓,找正,車(chē)右端各部達(dá)圖尺寸,倒角(見(jiàn)工序卡3)C6207金工車(chē)間插插鍵槽B50328金工車(chē)間銑以?30孔為基準(zhǔn),以左端面為定位面,銑齒部成形(見(jiàn)工序卡4)X53銑齒工裝檢轉(zhuǎn)裝修改標(biāo)記文件編號(hào)簽字日期擬定校對(duì)工時(shí)會(huì)簽審核批準(zhǔn)

3 夾具設(shè)計(jì)

3.1 傘齒輪銑齒工裝

傘齒輪為直齒，模數(shù)為5，齒數(shù)為20，通過(guò)工裝上把手的旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)工裝軸系及動(dòng)分度盤(pán)旋轉(zhuǎn)，利用插銷(xiāo)實(shí)現(xiàn)工件的分度，采用成形銑刀分別銑傘齒輪的20個(gè)齒形。

3.1.1 傘齒輪銑齒工裝結(jié)構(gòu)

傘齒輪銑齒工裝結(jié)構(gòu)如圖3所示。

圖3 傘齒輪銑齒工裝1.把手φ12；2.平面軸承51100；3.蓋板；4、5.軸承61810；6.軸承座；7.軸承61809；8.靜分度盤(pán)；9.動(dòng)分度盤(pán)；10、14.螺栓M5×10；11.連接套；12、13.鍵10×32；15.主軸；16.擋板；17.插銷(xiāo)

3.1.2 傘齒輪銑齒工裝的工作原理

將傘齒輪銑齒工裝放置在X53立式銑床工作臺(tái)上，用表找正軸承座底板的側(cè)面，用鍵將工裝定位在銑床工作臺(tái)的T型槽內(nèi)，并用壓板壓緊；以工件φ30孔為基準(zhǔn)，以工件左端面為定位面，將工件組裝在工裝上，并用擋板壓緊，通過(guò)把手的旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)軸系及動(dòng)分度盤(pán)的旋轉(zhuǎn)，插入插銷(xiāo)實(shí)現(xiàn)工件的分度，分別銑傘齒輪20個(gè)齒形。

通過(guò)使用這種自行設(shè)計(jì)的傘齒輪銑齒工裝加工出的傘齒輪齒部，達(dá)到圖紙要求的尺寸精度要求，保證了批量生產(chǎn)的一致性，解決了加工效率低的問(wèn)題，提高了工效和產(chǎn)品各項(xiàng)性能指標(biāo)。

3.1.3 傘齒輪銑齒工裝的主要零件設(shè)計(jì)

(1)軸承座。軸承座設(shè)計(jì)如圖4所示，該零件為工裝的基礎(chǔ)零件，在其上分別組裝靜分度盤(pán)、蓋板、螺栓、軸承等零件。為保證工件的尺寸精度和位置精度，在軸承座設(shè)計(jì)上標(biāo)注有安裝軸承61809孔的尺寸精度為φ58K7，由于軸承外圓精度為正公差，所以裝軸承的孔與軸承的配合為過(guò)盈配合；裝軸承61810孔的尺寸精度為φ65K7，由于軸承外圓精度為正公差，所以安裝軸承的孔與軸承的配合為過(guò)盈配合。φ58K7、φ65K7孔的表面粗糙度為Ra3.2，工藝需安排精鏜孔。軸承座材料選擇HT200灰口鑄鐵件進(jìn)行退火處理，要求毛坯不得有氣孔、縮松等鑄造缺陷，保證軸承座有一定的機(jī)械強(qiáng)度及減振性。

圖4 軸承座

(2)靜分度盤(pán)。靜分度盤(pán)設(shè)計(jì)如圖5所示，該零件用于工件的分度和定位，與軸承座、插銷(xiāo)、螺栓連接。在靜分度盤(pán)設(shè)計(jì)上有20-φ5H7銷(xiāo)孔公差要求，由于插銷(xiāo)外圓公差為φ5g6，所以靜分度盤(pán)分度銷(xiāo)孔與插銷(xiāo)的配合為間隙配合，便于插銷(xiāo)的裝拆定位；20-φ5H7銷(xiāo)孔孔位直徑為φ160±0.01，所以工藝需安排在加工中心上一次裝夾下加工20-φ5H7銷(xiāo)孔。20-φ5H7內(nèi)孔表面粗糙度為Ra3.2，所以工藝需安排鉸孔。靜分度盤(pán)材料選擇45#中碳調(diào)質(zhì)結(jié)構(gòu)鋼，經(jīng)調(diào)質(zhì)處理后具有較高的強(qiáng)度和較好的切削加工性，并具有一定的韌性、塑性和耐磨性。

(3)動(dòng)分度盤(pán)。動(dòng)分度盤(pán)設(shè)計(jì)如圖6所示，該零件用于工件的分度和定位，與連接套、插銷(xiāo)、螺栓連接。在動(dòng)分度盤(pán)設(shè)計(jì)上有20-φ5H7銷(xiāo)孔公差要求，由于插銷(xiāo)外圓公差為φ5g6，所以動(dòng)分度盤(pán)分度銷(xiāo)孔與插銷(xiāo)的配合為間隙配合，便于插銷(xiāo)的裝拆定位；20-φ5H7銷(xiāo)孔孔位直徑為φ160±0.01，所以工藝需安排在加工中心上一次裝夾下加工20-φ5H7銷(xiāo)孔。20-φ5H7內(nèi)孔表面粗糙度為Ra3.2，所以工藝需安排鉸孔。動(dòng)分度盤(pán)材料選擇45#中碳調(diào)質(zhì)結(jié)構(gòu)鋼，經(jīng)調(diào)質(zhì)處理后具有較高的強(qiáng)度和較好的切削加工性，并具有一定的韌性、塑性和耐磨性。

圖5 靜分度盤(pán)

圖6 動(dòng)分度盤(pán)

(4)連接套。連接套設(shè)計(jì)如圖7所示，該零件用于連接動(dòng)分度盤(pán)、主軸、螺栓、鍵等零件，在連接套設(shè)計(jì)上有與主軸配合孔的尺寸精度為φ38H7，由于主軸外圓尺寸精度為φ38h6，所以與主軸連接的孔與主軸的配合為過(guò)渡配合；鍵槽尺寸精度為10(-0.015/-0.051)，由于鍵的尺寸精度為0位，所以鍵槽與鍵的配合為過(guò)盈配合。φ38H7孔的表面粗糙度為Ra3.2，工藝安排磨削加工。連接套材料選擇HT200灰口鑄鐵件退火處理，要求毛坯不得有氣孔、縮松等鑄造缺陷，保證連接套有一定的機(jī)械強(qiáng)度及減振性。

2.2.1 術(shù)中監(jiān)測(cè) 心律失?？砂l(fā)生于安裝起搏器任何時(shí)期，術(shù)中護(hù)士應(yīng)密切觀察患者生命體征及心電監(jiān)護(hù)情況，尤其是起搏電極進(jìn)入心腔，醫(yī)師在尋找最佳起搏位置時(shí)，醫(yī)師的注意力集中在推送電極導(dǎo)線上，此時(shí)護(hù)士應(yīng)密切觀察心電變化，及時(shí)把病情告知醫(yī)師，以便隨時(shí)調(diào)整電極導(dǎo)線。對(duì)持續(xù)性室速，按醫(yī)囑予利多卡因50 mg靜脈推注，室速消失后方可繼續(xù)手術(shù)，若癥狀仍未改善，以利多卡因4 mg/min靜脈滴注，控制室速后再繼續(xù)手術(shù)［15］;對(duì)伴血流動(dòng)力學(xué)改變的持續(xù)性室速或室顫需配合醫(yī)師行電擊復(fù)律。

(5)主軸。主軸設(shè)計(jì)如圖8所示，該零件為工裝的關(guān)鍵零件，與連接套、螺栓、蓋板、鍵、軸承、把手連接。在主軸設(shè)計(jì)上有φ30g6的外圓公差要求，由于工件上與其連接的孔公差為φ30H7，所以工件與主軸的配合為間隙配合，便于工件的裝拆；在主軸設(shè)計(jì)上有φ38h6外圓公差要求，由于連接套上與其連接的孔公差為φ38H7，所以連接套與主軸的配合為過(guò)渡配合；在主軸設(shè)計(jì)上有φ45h6、φ50h6外圓公差要求，由于軸承上與其連接的孔公差為負(fù)公差，所以主軸與軸承的配合為過(guò)盈配合；在主軸設(shè)計(jì)上有φ12k6外圓公差要求，由于把手與其連接的孔公差為φ12H7，所以把手與主軸的配合為過(guò)盈配合。同時(shí)，設(shè)計(jì)要求φ30g6、φ38h6、φ45h6、φ50h6、φ12k6外圓的同軸度為0.03 mm。φ30g6、φ38h6、φ45h6、φ50h6、φ12k6外圓表面粗糙度為Ra3.2，所以工藝安排磨削加工。主軸材料選擇45#中碳調(diào)質(zhì)結(jié)構(gòu)鋼，經(jīng)調(diào)質(zhì)處理后具有較高的強(qiáng)度和較好的切削加工性，并具有一定的韌性、塑性和耐磨性。

圖7 連接套

圖8 主軸

(6)擋板。擋板設(shè)計(jì)如圖9所示，該零件用于工件的緊固，與工件和螺栓連接。擋板材料選擇Q235-A普通碳鋼，經(jīng)濟(jì)性較好。

(7)插銷(xiāo)。插銷(xiāo)設(shè)計(jì)如圖10所示，該零件為工件分度的定位件，其分別與定分度盤(pán)、動(dòng)分度盤(pán)等零件連接。插銷(xiāo)設(shè)計(jì)有φ5g6外圓尺寸公差，與其配合的動(dòng)、定分度盤(pán)上的孔尺寸公差為φ5H7，所以插銷(xiāo)與動(dòng)、定分度盤(pán)的配合為間隙配合，便于插銷(xiāo)的定位。插銷(xiāo)外圓φ5g6的表面粗糙度為Ra3.2，所以工藝安排磨削加工，且插銷(xiāo)外圓表面需滾花。插銷(xiāo)材料選擇45#中碳調(diào)質(zhì)結(jié)構(gòu)鋼，經(jīng)調(diào)質(zhì)處理后具有較高的強(qiáng)度和較好的切削加工性，并具有一定的韌性、塑性和耐磨性。

圖9 擋板

圖10 插銷(xiāo)

(8)蓋板。蓋板設(shè)計(jì)如圖11所示，該零件為工裝的緊固件，其分別與軸承座、螺栓、平面軸承等零件連接。蓋板材料選擇Q235-A普通碳鋼，經(jīng)濟(jì)性較好。

圖11 蓋板

3.2 傘齒輪滾齒工裝

傘齒輪為直齒，模數(shù)為5，齒數(shù)為20，設(shè)計(jì)的滾齒工裝通過(guò)滾齒機(jī)上工作臺(tái)的旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)，工裝及工件進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，利用滾齒刀和工件的展成運(yùn)動(dòng)分別滾20個(gè)齒形。

3.2.1 工裝結(jié)構(gòu)

傘齒輪滾齒工裝結(jié)構(gòu)如圖12所示，其主要由蓋板、芯軸、套筒、工作臺(tái)、螺母M5等組成。

圖12 傘齒輪滾齒工裝1.螺母M5；2.蓋板；3.芯軸；4.套筒；5.工作臺(tái)

在滾齒機(jī)工作臺(tái)上組裝芯軸和套筒，將工件組裝在芯軸上，工件一端面與套筒接觸，再將蓋板壓在工件上，用螺母將工件夾緊，并使芯軸錐面與工作臺(tái)錐孔貼合，通過(guò)滾刀與工件的展成運(yùn)動(dòng)加工傘齒輪的齒形。

通過(guò)使用這種自行設(shè)計(jì)的傘齒輪滾齒工裝加工出的傘齒輪齒部，達(dá)到圖紙要求的尺寸精度，保證了批量生產(chǎn)的一致性，解決了加工效率低的問(wèn)題，提高了工效和產(chǎn)品各項(xiàng)性能指標(biāo)。

3.2.3 傘齒輪滾齒工裝的主要零件設(shè)計(jì)

(1)蓋板。蓋板設(shè)計(jì)如圖13所示，該零件為工件的緊固件，分別與芯軸、工件、螺母等零件連接。蓋板材料選擇Q235-A普通碳鋼，經(jīng)濟(jì)性較好。

圖13 蓋板

(2)芯軸。該零件既是工裝與機(jī)床的定位件，又是工件與工裝的定位件，其分別與蓋板、套筒、工作臺(tái)、螺母等零件連接。芯軸設(shè)計(jì)有φ30g6外圓尺寸公差，與其配合的工件上孔及套筒上的孔尺寸公差均為φ30H7，所以芯軸與工件和套筒的配合均為間隙配合。芯軸外圓φ30g6、1∶10錐面的表面粗糙度為Ra1.6，且其徑向跳動(dòng)均為0.01 mm，所以工藝安排在一次裝夾下磨削加工。芯軸材料選擇45#中碳調(diào)質(zhì)結(jié)構(gòu)鋼，經(jīng)調(diào)質(zhì)處理后具有較高的強(qiáng)度和較好的切削加工性，并具有一定的韌性、塑性和耐磨性。

(3)套筒。該零件為工件的軸向定位件，其分別與芯軸、工作臺(tái)、工件等零件連接。套筒設(shè)計(jì)有φ30H7內(nèi)孔尺寸公差，與其配合的芯軸外圓尺寸公差為φ30g6，所以套筒與芯軸的配合為間隙配合。套筒內(nèi)孔φ30H7的表面粗糙度為Ra3.2，所以工藝安排磨削加工。套筒材料選擇45#中碳調(diào)質(zhì)結(jié)構(gòu)鋼，經(jīng)過(guò)調(diào)質(zhì)處理后具有較高的強(qiáng)度和較好的切削加工性，并具有一定的韌性、塑性和耐磨性。

(4)工作臺(tái)。工作臺(tái)設(shè)計(jì)如圖14所示，該零件用于連接芯軸、套筒等零件，為工裝的基礎(chǔ)件。工作臺(tái)材料選擇HT200灰口鑄鐵件進(jìn)行退火處理，要求毛坯不得有氣孔、縮松等鑄造缺陷，保證工作臺(tái)有一定的機(jī)械強(qiáng)度及減振性。

4 小結(jié)

通過(guò)零件分析、工藝規(guī)程設(shè)計(jì)及工裝夾具設(shè)計(jì)，經(jīng)生產(chǎn)使用表明，不僅提高了傘齒輪的加工精度，還 降低了操作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，縮短了生產(chǎn)周期，大大提高了生產(chǎn)率，保證了產(chǎn)品質(zhì)量。

圖14 工作臺(tái)