齒輪滾刀的設(shè)計(jì)與加工工藝

齒輪滾刀的設(shè)計(jì)與加工工藝,齒輪,設(shè)計(jì),加工,工藝 2015年 06 月 1 日 誠(chéng)信聲明 本人鄭重聲明：本論文及其研究工作是本人在指導(dǎo)教師的指導(dǎo)下獨(dú)立完成 的，在完成論文時(shí)所利用的一切資料均已在參考文獻(xiàn)中列出。 本人簽名：  齒輪滾刀的設(shè)計(jì)與加工工藝 學(xué)號(hào)： 112011102 裴迪 起 止 日 期 查閱文獻(xiàn)，了解研究目的意義，完成開(kāi)題報(bào)告 廣泛閱讀相關(guān)文獻(xiàn)，制定滾刀設(shè)計(jì)方案 對(duì)齒輪滾刀參數(shù)的確定和尺寸及工藝等設(shè)計(jì) 齒輪滾刀的圖紙繪制及工藝卡片 撰寫畢業(yè)論文，準(zhǔn)備答辯 指導(dǎo)教師（含職稱）： 2014.12.01至2014.12.31 2015.01.01至2015.03.10 2015.03.11至2015.04.30 2015.05.01至2015.05.15 2015.05.16至2015.06.10 王建中（高工） 太原工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū) 設(shè)計(jì)題目： 系部： 機(jī)械工程系 專業(yè)： 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 學(xué)生： 1．課題意義及目標(biāo) 學(xué)生應(yīng)通過(guò)本次畢業(yè)設(shè)計(jì)，綜合運(yùn)用所學(xué)過(guò)的基礎(chǔ)理論知識(shí)，深入了解 齒輪滾刀的設(shè)計(jì)及工藝設(shè)計(jì)掌握設(shè)計(jì)思路及思想，為以后的工作需要打好基礎(chǔ)。 2．主要任務(wù) （1）根據(jù)參考文獻(xiàn)資料，了解齒輪滾刀的研究目的意義，完成開(kāi)題報(bào)告。 （2）廣泛閱讀相關(guān)文獻(xiàn)，制定滾刀設(shè)計(jì)方案（包括滾刀的參數(shù)確定、尺寸計(jì)算、 強(qiáng)度校核、加工工藝設(shè)計(jì)等。） （3）對(duì)齒輪滾刀進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算及加工工藝設(shè)計(jì)。 （4）繪制圖紙及工藝卡片以及設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)。 （5）撰寫畢業(yè)論文。 3．主要參考資料 【1】四川省機(jī)械工業(yè)局編，復(fù)雜刀具設(shè)計(jì)手冊(cè)，機(jī)械工業(yè)出版社，，1979 【2】楊黎民等編，刀具設(shè)計(jì)手冊(cè)，兵器工業(yè)出版社，1999 【3】孟少農(nóng)主編，機(jī)械加工工藝手冊(cè)，機(jī)械工業(yè)出版社，1992 4．進(jìn)度安排 設(shè)計(jì)各階段名稱 1 2 3 4 5  hob，design，technology 太原工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 齒輪滾刀的設(shè)計(jì)與加工工藝 摘 要:齒輪滾刀是常用的加工外嚙合直齒和斜齒圓柱齒輪的刀具。加工時(shí)，齒 輪滾刀相當(dāng)于一個(gè)有很大螺旋角的螺旋齒輪，其齒數(shù)就是滾刀的頭數(shù)，工件相 當(dāng)于另一個(gè)螺旋齒輪，互相按照一對(duì)螺旋齒輪做空間嚙合，以固定的速比旋轉(zhuǎn)， 由依次切削的各相鄰位置的刀齒齒形包絡(luò)成齒輪的齒形。 在數(shù)控機(jī)床誕生之前，我國(guó)工具廠制造齒輪滾刀的主要設(shè)備是C8955和 CW8925型鏟磨床。這些設(shè)備精度較差，精度保持性較短，生產(chǎn)出的滾刀精度等 級(jí)不夠高。近幾年由于專用數(shù)控滾刀刃磨機(jī)床的普及和先進(jìn)的工藝設(shè)備，從而 保證了滾刀品種結(jié)構(gòu)的多樣化和產(chǎn)品質(zhì)量水平的不斷提高。 關(guān)鍵詞：齒輪滾刀，設(shè)計(jì)，工藝 Thedesignandprocessingtechnologyofthegearhob Abstract:Gearhobiscommonlyusedtoprocesstheoutermeshingstraightteethand helicalcylindricalgearcuttingtools.Whenmachining,gearhobisequivalenttoalarge spiralAngleofhelicalgear,thegearhobisNumbers,workpieceisequivalenttoanother helicalgear,todoapairofhelicalgearspacemeshingwitheachother,atafixedrotation, bycuttingofeachadjacentpositionofcuttertoothenvelopeintogeartoothprofile. BeforethebornofCNCmachinetools，themainequipmentfortoolfactory manufacturinggearhobisC8955andCW8925relievinggrindingmachinerinour country.Thesedevicesarelessaccuracy，precisionandkeepshort，hobaccuracy gradeisnothighenough.Inrecentyears，duetothespecialCNChobsharpening machineandpopularizationofadvancedtechnologyandequipment,thusensurethat thevarietiesofthestructureofthehobandconstantlyimprovethelevelofproduct quality. Keywords：gear 目 錄 I  太原工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 1 緒論....................................................................................................................1 1.1齒輪滾刀的概述.............................................................................................1 1.2齒輪滾刀研究的目的及意義.........................................................................2 1.3齒輪滾刀的發(fā)展概況和趨勢(shì).........................................................................2 2齒輪滾刀的設(shè)計(jì)計(jì)算.........................................................................................3 2.1齒輪滾刀的齒形設(shè)計(jì).....................................................................................3 2.2 齒輪滾刀的結(jié)構(gòu)參數(shù)..................................................................................5 2.2.1 滾刀的結(jié)構(gòu)尺寸......................................................................................5 2.2.2 滾刀的切削角度......................................................................................7 2.3 齒輪滾刀的設(shè)計(jì)步驟及計(jì)算過(guò)程................................................................8 3 齒輪滾刀的加工工藝......................................................................................12 3.1 齒輪滾刀的工藝性分析..............................................................................12 3.2 選擇加工方法，制定工藝路線..................................................................12 3.2.1 滾刀表面加工的選擇..............................................................................12 3.2.2 齒輪滾刀的工藝路線..............................................................................13 3.3 確定工序尺寸及技術(shù)要求..........................................................................14 3.4 編制加工工藝卡片......................................................................................25 總 結(jié)....................................................................................................................26 參考文獻(xiàn)..............................................................................................................27 致 謝....................................................................................................................28 II 太原工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 1 緒論 齒輪滾刀是齒輪加工中應(yīng)用最廣泛的刀具。我國(guó)齒輪滾刀的生產(chǎn)除一些專業(yè)工具 廠外,汽車、重型、軍工、拖拉機(jī)等行業(yè)的許多企業(yè)都生產(chǎn)自用的這類刀具。它對(duì)汽車、 機(jī)床、動(dòng)力、重型、輕工等行業(yè)的齒輪加工效率、精度、經(jīng)濟(jì)性有著直接影響。齒輪 滾刀計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)作為我國(guó)“七五”國(guó)家重點(diǎn)攻關(guān)課程之一，國(guó)內(nèi)現(xiàn)已開(kāi)發(fā)出齒輪 滾刀CAD應(yīng)用軟件，具有較強(qiáng)的人機(jī)對(duì)話功能，可完成多種結(jié)構(gòu)和型式的滾刀結(jié)構(gòu) 沒(méi)計(jì)。但是由于起步晚，基礎(chǔ)差，加上資金，專業(yè)人員的限制，在工具廠的應(yīng)用尚未 普及。目前各工具廠仍以傳統(tǒng)的經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)為主要方法，效率低，適應(yīng)性差。齒輪滾刀 就總體水平而言，與國(guó)外比存在一定的差距。 1.1齒輪滾刀的概述 齒輪滾刀相當(dāng)于一個(gè)齒數(shù)很少，螺旋角很大的斜齒輪其外貌呈蝸桿狀。一般情況下， 滾齒的生產(chǎn)率要比插齒高。 齒輪滾刀按模數(shù)大小，可分為小模數(shù)滾刀、中模數(shù)滾刀和大模數(shù)滾刀。按其結(jié)構(gòu) 不同，可分為整體滾刀，焊接式滾刀，裝配式滾刀，和端面鍵槽試滾刀等。按照加工 性質(zhì)分為:精切滾刀，粗切滾刀，剃前滾刀，刮前滾刀，擠前滾刀，磨前滾刀，留磨滾 刀，倒角修圓滾刀，漸開(kāi)線滾刀，凹凸圓弧滾刀，同步帶輪滾刀，花鍵滾刀，擺線滾 刀，和雙圓弧滾刀等 齒輪滾刀加工齒輪時(shí)的原理，就好比一對(duì)螺旋齒輪的嚙合過(guò)程。滾刀是具有一定 切削角度的漸開(kāi)線斜齒圓柱齒輪，滾刀的頭數(shù)就相當(dāng)于螺旋齒輪的齒數(shù)。像這種齒數(shù) 極少的、螺旋角很大的、牙齒能繞軸線很多圈的變位斜齒圓柱齒輪，實(shí)質(zhì)就是一個(gè)蝸 桿。滾刀切削刃在此蝸桿的螺紋表面上，這種切削刃所在的蝸桿，稱為滾刀的基本蝸 桿。 工業(yè)上一般采用易于制造和檢驗(yàn)，而端截面的齒形又非常近似于漸開(kāi)線的蝸桿， 作為滾刀的基本蝸桿。現(xiàn)在普遍采用的有兩種，即阿基米德螺桿和法向直廓蝸桿。阿 基米德蝸桿的軸向截面為直線齒形，端截面的齒形為阿基米德螺旋線。用這種近似蝸 桿作為基本蝸桿的滾刀稱為阿基米德滾刀。法向直廓蝸桿又分為齒紋法向直廓蝸桿和 1  太原工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 齒槽法向直廓蝸桿，二者的法向截面都是直線齒形，而端面的齒形為延長(zhǎng)漸開(kāi)線。用 這種近似蝸桿作為基本蝸桿的滾刀，稱為法向直廓滾刀。 1.2齒輪滾刀研究的目的及意義 機(jī)械制造的主要加工方法是切削加工，而刀具是機(jī)床實(shí)現(xiàn)切削加工的直接執(zhí)行者， 沒(méi)有刀具，機(jī)床就無(wú)法工作。切削加工硬件系統(tǒng)中刀具最小，投入比機(jī)床要少的多。 但刀具也是最活躍，最靈活多樣的，對(duì)加工質(zhì)量、成本、效率影響十分顯著。古人云： “工欲善其事，必先利其器”。在研究和設(shè)計(jì)刀具時(shí)，就是要選擇與加工材料匹配的優(yōu) 質(zhì)刀具材料和先進(jìn)的刀具結(jié)構(gòu)，使其有助于提高加工齒輪的生產(chǎn)率、刀具的耐用度、 齒輪的加工精度和實(shí)現(xiàn)齒輪制造工藝的現(xiàn)代化。 1.3齒輪滾刀的發(fā)展概況和趨勢(shì) 自從十九世紀(jì)下半葉發(fā)明齒輪滾刀以來(lái)，滾切法獲得了極大的發(fā)展。至今，其加 工范圍不僅限于齒輪與蝸輪，而且已擴(kuò)展到各種花鍵軸、棘輪等特形工件。特別是齒 輪滾刀，其桔構(gòu)有了極大的改進(jìn)。在齒輪加工中，滾切法一直占有重要的地位。 隨著機(jī)械工業(yè)的發(fā)展，對(duì)蝸桿的傳動(dòng)性能要求愈來(lái)愈高,蝸輪加工技術(shù)有了飛躍性 進(jìn)展。近幾十年來(lái)一些新的蝸輪精加工方法(如磨齒法、珩齒法等)的出現(xiàn)和采用，使 蝸輪的制造精度有了很大的提高。另一方面，由于采用了新的滾刀材料，滾刀桔構(gòu)的 改進(jìn)和制造精度的提高，以及新的蝸輪淬硬工藝—低溫氮化技術(shù)的掌握等，因而用滾 刀來(lái)加工蝸輪的方法，又有了新的重要的發(fā)展。 隨著蝸輪加工要求的提高，用普通高速綱制造的滾刀已不能滿足要求。因此，近 十多年來(lái)，很多國(guó)家都致力于尋求新品種的滾刀材料，其目的在于： （1)提高滾刀的耐用度。 （2)提高滾刀的生產(chǎn)率。 （3)用來(lái)精加工難加工材料及淬硬齒輪。 迄今為止，先后進(jìn)行過(guò)試驗(yàn)和已研究成功的新品種滾刀材料有兩大類，即優(yōu)質(zhì)高 速鋼與硬質(zhì)合金。提高了滾刀的切削性能，對(duì)提高滾齒生產(chǎn)率、被加工齒輪的精度以 及使?jié)L刀作為精密齒輪的精加工刀具等都有重大的意義。所以，研究改進(jìn)滾刀材料的 性能是一項(xiàng)極為重要的工作。 2  cota ± Zk———滾刀容屑槽數(shù) x x KZk x = Pk tana cos n 太原工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 改進(jìn)滾刀桔構(gòu)的目的，一方面在于提高滾刀的切削性能、滾齒生產(chǎn)率和齒輪的加 工精度，另一方面在于改善滾刀的制造工藝。刀具桔構(gòu)的改進(jìn)與齒輪生產(chǎn)工藝的現(xiàn)代 化、新桔構(gòu)滾齒機(jī)的設(shè)計(jì)有著密切的聯(lián)系。 齒輪滾刀設(shè)計(jì)的發(fā)展趨勢(shì)： （1）齒輪滾刀CAD系統(tǒng)的集成化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化。 （2）齒輪滾刀設(shè)計(jì)中的虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的應(yīng)用。 （3）綠色制造是齒輪滾刀設(shè)計(jì)中的一個(gè)發(fā)展方向。 2齒輪滾刀的設(shè)計(jì)計(jì)算 2.1齒輪滾刀的齒形設(shè)計(jì) 滾刀的切削刃是前刀面與刀齒側(cè)鏟面的交線。 （1）阿基米德滾刀的軸向齒形角 阿基米德滾刀的齒形是指其在軸向截面的齒形， 是一條直線。 cotax= 式中 Pk———滾刀容屑槽導(dǎo)程 K———滾刀徑向鏟削量 公式中的正負(fù)號(hào)是用于右旋滾刀與左旋滾刀的。對(duì)于零度前角直槽滾刀，Pk=￥。 軸向齒形角a 是以漸開(kāi)線蝸桿軸向截面在分度圓處切線的斜角作為其軸向齒形角的， 其值用下式求得： tana 式中 3  pn mn———被切齒輪的模數(shù) px0= 0 sn———被切齒輪在分度圓處的法向齒厚。 0 Ds———被切齒輪的精加工留量（見(jiàn)下表） Ds 0.4 0.6 0.8 = 0 0 pn0 cos =pn =pn mn >8-10 >10-14 >14-20 sn0 cosgz =pmn 0 0 Ds 1.0 1.2 1.5 -sn -sn -Ds 太原工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) （2）滾刀的齒距 1）法向齒距 式中 2）軸向齒距 （3）滾刀的齒厚 1）法向齒厚 對(duì)精加工滾刀： sn 式中 對(duì)粗加工滾刀： sn 式中 mn 2-4 >4-6 >6-8 2）軸向齒厚 sx0 （4）滾刀的齒高 滾刀的齒頂高h(yuǎn)a 應(yīng)該與被切齒輪的的齒根高h(yuǎn)f相等，即 4  0 0 =ha c*———頂隙系數(shù)。 一般情況下取 =(0.2-0.3)mn 在an= =(0.2-0.3)mn 齒輪滾刀的結(jié)構(gòu)參數(shù) 滾刀的結(jié)構(gòu)尺寸 0 mntan 1-cos2 sin =hf c*mn),即 +c*mn 20o時(shí)，一般取 滾刀選取外徑的原則是，在要求精度較高或者齒數(shù)較多時(shí)， 0 0 cosan ? [4cos 1 n +c *)(1- cos2 sin2 0) n 1+cosb +c *) + sin2an]2-sin ü n ty 太原工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) ha 滾刀的齒根高h(yuǎn)f 等于被切齒輪的齒頂高h(yuǎn)a加上一個(gè)頂隙c(c= hf0 式中 （5）齒頂圓弧半徑r1 r1 （6）齒根圓弧半徑r2 r2 2.2 2.2.1 （1）滾刀的外徑da 滾刀的外徑應(yīng)選大一些，但一般情況下，應(yīng)在保證剛度滿足條件下，盡量減小外徑。 （2）滾刀的長(zhǎng)度L 滾刀的最小長(zhǎng)度應(yīng)滿足以下兩個(gè)條件： 1）滾刀能完整的切除整個(gè)齒形 2）滾刀邊緣刀齒的符合不宜太重。 事實(shí)上，在確定滾刀長(zhǎng)度L時(shí)，還應(yīng)考慮竄刀量，以便延長(zhǎng)兩次重磨間的使用壽命。 為了使?jié)L刀能完全切出整個(gè)齒形，首先滾刀滾切齒輪左右兩側(cè)的有效嚙合線長(zhǎng)度均 應(yīng)處于滾刀的本體。這也是所要求的滾刀的最小長(zhǎng)度。用下式計(jì)算 L= cosb0= 5  h*———被切齒輪法向齒高系數(shù) 因?yàn)辇X輪滾刀的直徑會(huì)隨著滾刀的刃磨而減小，所以用 =da0 Dda0———滾刀外徑公差。 0 = Z0———滾刀螺紋頭數(shù)。 0 = 在加工大直徑的齒輪時(shí)，需要的滾刀長(zhǎng)度很長(zhǎng)。若長(zhǎng)度不夠， n -2ha mnZ0 d0 5o時(shí)，做成直槽。 tan 0 -0.2(K +Dda0) 太原工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 式中 c*———被切齒輪頂隙系數(shù)。 （3）滾刀的分度圓直徑與螺旋升角 1）滾刀的分度圓直徑d0 以下式子計(jì)算分度圓直徑d0 d0 式中 2）滾刀的分度圓螺旋升角gz sin 式中 （4）滾刀的容屑槽 滾刀的容屑槽分為螺旋槽和直槽兩種 滾刀的容屑槽一般是直槽形式，這樣既能提高制造和刃磨精度，有可以便于檢查。 當(dāng)滾刀的螺旋升角gz >5o時(shí)，容屑槽做成螺旋槽；當(dāng)gz0￡ 螺旋槽導(dǎo)程pk的求法： Pk （5）滾刀的切削錐度 則其邊緣上切人工件的第一個(gè)刀齒載荷將很重。此時(shí)，為了減輕第一個(gè)刀齒的載荷， 可將滾刀邊緣刀齒作出切削錐。 在加工較大螺旋角的齒輪時(shí)，滾刀的安裝角就較大，此時(shí)要求滾刀的長(zhǎng)度較長(zhǎng)。但 可能滾刀的實(shí)際長(zhǎng)度不夠，所以在滾刀上做出切削錐。切削錐的部位應(yīng)依據(jù)滾刀的螺 旋方向，被切齒輪的螺旋方向及切削方式而定。 6  滾刀的切削角度 標(biāo)準(zhǔn)滾刀和精加工滾刀為了便于測(cè)量與制造，一般都采用零度前 = tana0 K———滾刀徑向鏟削量； - = 1 =(1.3-1.5)K 1 I II 2 3 6 d Z 12o。當(dāng)K值圓整后，驗(yàn)算側(cè)刃后角a 大小，其值應(yīng)大于或等于3， KZk 2.5 4 6.5 0 k c0 sinan 3 3.5 4 4.5 7 4.5 5.5 8 5 6 9 5.5 7 10 7.5 11 8.5 12 太原工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 2.2.2 （1）滾刀的前角 角。 （2）滾刀的側(cè)刃后角和頂刃后角 滾刀的側(cè)刃后角和頂刃后角應(yīng)保持一定的關(guān)系， 是重磨后的滾刀所切出的齒輪仍能保證齒高和齒厚的準(zhǔn)確。同時(shí)，還要保證滾刀的最 小側(cè)后角，使?jié)L刀不易磨損，滾刀側(cè)刃的鏟削量應(yīng)等于頂刃的鏟削量，用下式計(jì)算其 值： K 式中 o 按下式計(jì)算 tanac0 需要磨齒的滾刀，須進(jìn)行雙重鏟削，第二鏟削量K用下式計(jì)算 K1 K和K的值都要符合鏟床凸輪的升距。 滾刀常用鏟削量分為 型和 型，見(jiàn)下表： 滾刀常用鏟削量（I 型） 第一鏟背量 第二鏟背量 第一鏟背量 7  9 K K 數(shù) 列 2 32 63 16 71 32 80 27 90 100 14 5 112 90 10 2，2.5，3，3.5 0.6~0.7 1 I da0 63 71 80 90 100 32 112 10.5 4,4.5,5,5.5 0.7~0.8 型 L 27 63 56 71 40 80 5 90 12 6,6.5,7,8,9,10,12 0.8~0.9 II D 50 50 63 80 13.5 型 amin 40 12 71 15 Zk 22 16.5 da0 18 L D amin Zmin 太原工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第二鏟背量 滾刀常用鏟削量（II 型） 第一鏟背量 第二鏟背量 2.3 齒輪滾刀的設(shè)計(jì)步驟及計(jì)算過(guò)程 標(biāo)準(zhǔn)齒輪滾刀基本尺寸表 模 系 1 1 1.25 1.5 1.75 2 2.25 2.5 2.75 3 3.25 3.5 3.75 4 4.5 8  100 125 112 50 140 160 180 200 表面粗糙度 A Ra Ra Ra Ra Ra Rz 參數(shù) mn=5 100 125 112 140 160 180 200 滾刀的精等級(jí) B 0.32 0.63 0.63 0.63 0.32 3.20 分度圓法向壓力角 10 118 118 12 60 150 C 0.32 0.63 0.63 0.63 0.63 3.20 = 125 125 140 170 0.63 0.63 1.25 0.63 0.63 6.30 20° 132 150 50 1.25 1.25 1.25 1.25 1.25 6.30 40 太原工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 5 5.5 6 6.5 7 8 9 10 齒輪滾刀表面粗糙度參數(shù)及其數(shù)值表 檢查表面 參數(shù) AA 表面粗糙度 內(nèi)孔表面 軸臺(tái)表面 軸臺(tái)外徑 刀齒前面 刀齒側(cè)面 刀齒頂面及 圓角部分 齒輪滾刀的設(shè)計(jì)及計(jì)算過(guò)程見(jiàn)下表： 被加工齒輪 已 知 條 件 法向模數(shù) 9  h=1 c* =0° 計(jì)算項(xiàng)目 度 滾刀精度等 度等級(jí) da0 D 3）全長(zhǎng) Zk=12 Zk ha0 hf0 3）全齒高 pn0 sn0 K K1 tanac0 0.5 H Zk=12 =0.25 精度等級(jí) 代號(hào) 按齒輪精度等級(jí)選定滾刀精 da =125 按標(biāo)準(zhǔn)齒輪滾刀基本尺寸表 L ha0 hf0 h0 pn0=pmn sn= K 查滾刀常用鏟削量表 = sinan c0 H=21.8 分度圓法向弧齒厚 8級(jí) 計(jì)算公式或選取方法 A級(jí) 0 D=50 L=125 =(h+c*)mn =(h+c*)mn h0 0.001 2 = tana0 K =10.5 KZ =4o2' sn=7.854 計(jì)算精 0.01 0.01 =ha0 pn =15.708 0.01 Zk 1 圓整到 k 計(jì)算示例 ha =6.25 hf0 +hf0 0 sn=7.85 K=7 0 =6.25 0.01 h =12.5 0 太原工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 容屑槽數(shù) 齒高系數(shù) 徑向間隙系 數(shù) 分度圓螺旋 角 序 號(hào) 1 級(jí) 基本尺寸 1）外徑 2）孔徑 選取 2 4）容屑槽數(shù) 法向齒形尺 寸 1）齒頂高 2）齒根高 3 4）法向齒距 5）法向齒厚 切削部分 1）鏟削量 4 2）側(cè)刃后腳 a0 3）容屑槽深 10  H=h0+ R = 分度圓直徑 分度圓螺旋 singz0 容屑槽螺旋 容屑槽導(dǎo)程 軸向齒形尺 px0 sx0 r1 r1 r2 r2 tanax 軸臺(tái)尺寸 D1 a K 2 = 25° d0 = ￡5°，b Pk px0 sx0 =0.3mn =0.3mn = D =da0 a + - 10Zk =25o d0 mnn d0 k =0°，Pk = = r =1.5 r =1.5 tanan cosgz0 1 =4~5 K 2H） =da0 1' =0° =￥ pn0 cosgz0 sn0 cosgz0 1 2 1' x -2 a=5 1 R=2 -2ha0 =2o58' 直槽 Pk=￥ 0.001 0.01 =20o02' H-（1~2） +（0.5~1） -0.2K Px =15.724 sx =7.86 D =80.4 0.001 0 0 1 d =110.5 0 太原工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 度 R 4）槽底圓角 半徑 一般情況下q 5）槽型角 5 6 線導(dǎo)程角 7 角 8 9 寸 1）軸向齒距 2）軸向齒厚 3）齒頂圓角 半徑 4）齒根圓角 半徑 10 軸向齒形角 11 1）直徑 2）高度 依照上面的計(jì)算結(jié)果，并查閱“齒輪滾刀的通用技術(shù)條件”繪制出零件圖。 11  135mm。 0 -1.6 0.63。 0.009 0 0.63。 0.63。 軸臺(tái)外圓徑向圓跳動(dòng)不大于0.019，兩端面圓跳動(dòng)不大于0.003，表 太原工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 3 齒輪滾刀的加工工藝 3.1 齒輪滾刀的工藝性分析 滾刀的精度等級(jí)為A級(jí)，材料為W6Mo5Cr4V2，毛坯為高速鋼，采用鍛坯成形處 理。根據(jù)鍛坯后的尺寸來(lái)確定毛坯尺寸為F125′ 1、兩端F80 面粗糙度Ra 2、F50+ 內(nèi)孔表面粗糙度Ra0.32。 3、刀齒前面表面粗糙度Ra0.63。 4、刀齒側(cè)面表面粗糙度Ra0.63。 5、倒角 6、容屑槽深度21.8 mm，表面粗糙度Ra 7、刀齒的徑向圓跳動(dòng)不大于0.030，齒形表面表面粗糙度Ra 3.2 選擇加工方法，制定工藝路線 3.2.1 滾刀表面加工的選擇 滾刀的主要加工表面有外圓、內(nèi)孔、端面、槽、倒角、齒形等，其加工方法選擇 如下表所示： 12  粗糙度(Ra/ m)m 0.63 0 -1.6 0.25 -0.15 12.5 0.32 12.095 6.30 6.30 0.63 工序名 鋸料 鍛坯 退火 粗車 粗車及鉆孔 精鏜孔 精車 鏜內(nèi)孔凹槽 拉鍵槽 倒角 加工方法 粗車一精車一磨 0.63 0.63 鏜孔 鉆孔一精鏜孔一研磨 12.5 車 銑 粗車一精車一鏟磨 工序內(nèi)容 鋸料F125′ 鍛坯F125′ 退火處理 粗車一端外圓、端面及軸臺(tái) 粗車另一端外圓、端面、軸臺(tái)及鉆孔 C620-1臥式車床 精鏜孔?47.65mm 精車軸臺(tái)外圓、端面及倒角 鏜內(nèi)孔凹槽?50 拉鍵槽 修鍵槽毛刺及倒角 粗車一精車一磨 粗車一精車一磨 拉 設(shè)備 135mm 125mm 燜火爐 C620-1臥式車床 C620-1臥式車床 C620-1臥式車床 C620-1臥式車床 12.095 鉗工臺(tái)、臺(tái)鉆 金屬帶鋸床 鍛錘 拉床 太原工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 表3-1 主要加工表面加工方法的選擇 位置 端面 軸臺(tái)F80 外徑F125+ 內(nèi)孔?48 內(nèi)孔凹槽?50 鍵槽 倒角 容屑槽 齒形 3.2.2 齒輪滾刀的工藝路線 齒輪滾刀的加工工藝路線一般先進(jìn)行外圓、軸臺(tái)及內(nèi)孔的加工，在進(jìn)行齒形加工。 齒形加工以內(nèi)孔為基準(zhǔn)，其加工工藝路線如表3-2所示： 表3-2 加工工藝路線 工序號(hào) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 13  精車 銑容屑槽 調(diào)質(zhì)、清洗 鏟外圓及齒形 剔余齒、修光 打標(biāo)志 粗磨兩端面 熱處理、噴砂 磨內(nèi)孔 研磨內(nèi)孔 磨軸臺(tái)及端面 磨前刀面 鏟磨齒形 清洗、包裝 精車外圓及螺紋 銑容屑槽深度21.8 mm 調(diào)質(zhì)、清洗處理 鏟外圓F125 剔余齒、修光 打標(biāo)志 輕微粗磨兩端面 熱處理、噴砂處理 磨內(nèi)孔?47.97mm 研磨內(nèi)孔?48mm 磨軸臺(tái)外圓及端面 磨前刀面達(dá)到圖樣要求 鏟磨齒形達(dá)到圖樣要求 按要求清洗包裝 C620-1臥式車床 X62W銑床 鹽浴爐 mm及齒形 鉗工臺(tái) 鉗工臺(tái) M612K工具磨床 噴砂機(jī) M2120內(nèi)圓磨床 研磨機(jī) HG1432磨床 M6420B磨床 CW8925鏟床 生產(chǎn)部 C8955鏟床 太原工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 3.3 確定工序尺寸及技術(shù)要求 通過(guò)查閱太原工具廠齒輪刀具工藝資料，確定各個(gè)工序尺寸、公差和技術(shù)要求等。 工序1：鋸料 圖 3-1鋸料 技術(shù)要求： 1．根據(jù)滾刀成品L尺寸及規(guī)格,確定L0的尺寸。 14  eg 0 eg 1 0 2 的尺寸。 太原工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 2．根據(jù)滾刀成品D 尺寸及原料規(guī)格，確定de 工序2：鍛坯 圖 3-2鍛坯 技術(shù)要求： 1．按鍛造工藝規(guī)程操作，碳化物的不均勻度等級(jí)小于或等于4級(jí)。 2．成品外徑D ￡100 mm時(shí)，鍛坯后直徑d De eg= +( 6)+2 成品長(zhǎng)度L￡100 mm時(shí)，鍛坯后的長(zhǎng)度L1 0= +(L 4)+ 工序3：退火 技術(shù)要求： 1．退火硬度：HB￡255。 2．按高速鋼退火工藝規(guī)程操作。 工序4：粗車 圖 3-3 粗車 技術(shù)要求： 15  0.5 0.5 1 0 0 ( 2)-0.3，D一成品孔徑基本尺寸 ， 太原工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 1．粗車外圓時(shí)，L2尺寸由操作者掌握，車一端面時(shí)，車平為宜。 2．工序尺寸 （1）d d1= + ±( 1.5) 0.5，d一成品軸臺(tái)外圓基本尺寸 （2）d d2= + ±( 4) 0.5e ，de一成品外徑基本尺寸 （3）a1 0= +(a 1)+ ，a一成品軸臺(tái)長(zhǎng)度基本尺寸 工序5：粗車及鉆孔 圖 3-4 粗車及鉆孔 技術(shù)要求： 工序尺寸 （1）d d1= + ±( 1.5) 0.5，d一成品軸臺(tái)外圓基本尺寸 （2）d d2= + ±( 4) 0.5e ，de一成品外徑基本尺寸 （3）a1 0= +(a 1)+ ，a一成品軸臺(tái)長(zhǎng)度基本尺寸 （4）D D= - （5）L L1 0.5= +( 1.5)- L一成品長(zhǎng)度基本尺寸 工序6：精鏜孔 圖 3-5 精鏜孔 16  22時(shí)，D =21.65+0.052。 0 0 0 2 0 太原工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 技術(shù)要求： 1．兩端喇叭口不得超過(guò)內(nèi)孔公差的1.2倍。 2．每端超出公差的喇叭口長(zhǎng)度不大于6mm。 3．當(dāng)成品孔徑D= 工序7：精車 圖 3-6 精車 技術(shù)要求： 1．工序尺寸 （1）C C1= +( 0.3)，C一成品倒角尺寸 （2）d d3 1.0= +( 0.2)- ，d一軸臺(tái)外圓成品基本尺寸 （3）a2 0.4= +(a 0.8)- ，a一成品軸臺(tái)長(zhǎng)度基本尺寸 (4)L L3 0.5= +( 0.5)- ，L一成品長(zhǎng)度基本尺寸 2．軸臺(tái)外圓、端面圓跳動(dòng)： （1）徑向圓跳動(dòng)：0.1 （2）端面圓跳動(dòng)：0.03 3．本工序所列工裝不能滿足要求時(shí)，應(yīng)另行設(shè)計(jì) 17  1 0 太原工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 工序8：鏜內(nèi)孔凹槽 圖 3-7 鏜內(nèi)孔凹槽 技術(shù)要求： l尺寸按成品圖要求加工。 D3尺寸按成品圖要求加工。 工序9：拉鍵槽 圖 3-8 拉鍵槽 技術(shù)要求： 1．工序尺寸 t t= -( 0.18)+0.1，t一成品尺寸 2．圓角r和鍵槽寬b1按成品圖要求加工。 3. 所列工裝不能滿足要求時(shí)，應(yīng)重新設(shè)計(jì)。 18  1 1 0 ( 0.002 ) 0.10，Px一成品法向齒距尺寸。 ( 0.7)+0.15，Sn一成品法向齒厚尺寸。 太原工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 工序10：倒角 圖 3-9 倒角 工序11：精車外圓及螺紋 圖 3-10 精車外圓及螺紋 技術(shù)要求： 1．齒高h(yuǎn)、齒頂高h(yuǎn)a及齒形角an按成品圖要求加工。 2．外徑尺寸d d4= + ±( 1.8) 0.15e ，de一成品外徑尺寸。 3．齒距尺寸P P Px x x= - ± 4．齒厚尺寸S Sn n= + 5．外圓徑向跳動(dòng)不大于0.10，全長(zhǎng)上的錐度不大于0.15 19  1 0 均按成品圖要求。 ( )D ，H一成品圖容屑槽深度，D一精車后的余量。 +0.5 2 太原工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 工序12：銑容屑槽 圖 3-11銑容屑槽 技術(shù)要求： 1. 工序尺寸 （1）H H= + （2）R尺寸和角度q （3）導(dǎo)程偏差比成品圖偏差放大10%。 工序13：調(diào)質(zhì)、清洗 技術(shù)要求： 1. 按熱處理工藝規(guī)程進(jìn)行操作。 2. 滾刀成品外徑￡65時(shí)進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理。 工序14：鏟外圓及齒形 圖 3-12-1 鏟外圓及齒形 20  0.20 2 n n n n2 2 n 太原工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 圖 3-12-2 鏟外圓及齒形 技術(shù)要求： 1．工序尺寸 （1）d d5 0= +( 0.80)+e ，de一成品外徑基本尺寸 （2）S Sn n= +0.30, S 一成品法向齒厚尺寸 (3) P P P= -0.002 ，Pn一成品法向齒距尺寸 （4）P P Px x x= -0.002 ，Px一成品軸向齒距尺寸 2．軸向齒距偏差±0.04，三個(gè)齒距長(zhǎng)度內(nèi)累計(jì)偏差±0.06。 3．R、Zk、ha、h、k、a 按成品圖尺寸要求。 4．刀齒徑向圓跳動(dòng)不大于0.12，外圓錐度不大于0.12。 工序15：剔余齒、修光 圖 3-13 剔余齒、修光 21  太原工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 技術(shù)要求： 1．齒根厚小于正常齒根厚1/3的齒應(yīng)全部銼掉。 2．齒根厚為正常齒根厚1/3～1/2的齒切去齒頂為全齒高的2/3為止。 3．齒根厚為正常齒根厚1/2～2/3的齒切去齒頂為全齒高的1/3為止。 4．不完整的齒頂逐漸圓滑過(guò)渡。 工序16：打標(biāo)志 圖 3-14打標(biāo)志 技術(shù)要求： 1．人面向前刀面為準(zhǔn)，在滾刀左端面打標(biāo)志，字跡必須清楚。 2．標(biāo)志內(nèi)容：按成品圖紙內(nèi)容要求打字。 3．普通高速鋼不打材料號(hào)。 4．生產(chǎn)順序打在邊齒上。 工序17：粗磨兩端面 圖 3-15 粗磨兩端面 22  3 0 太原工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 技術(shù)要求： 1. 兩端面輕輕磨起即可。 2. 工裝不能滿足要求時(shí)，重新設(shè)計(jì)。 工序18：熱處理、噴砂 技術(shù)要求： 1. 熱處理硬度：HRC64～66。 2. 具體操作按熱處理工藝和噴砂工藝。 工序19：磨內(nèi)孔 圖 3-16 磨內(nèi)孔 技術(shù)要求： 1．磨內(nèi)孔后滾刀外徑徑向圓跳動(dòng)不大于0.12。 2．磨孔后中間不得過(guò)大，要保證具有最小研磨量。錐度和圓度為本工序公差的 1/2。 3．工序尺寸D =21.97+0.021 4．工裝不能滿足要求時(shí)，重新設(shè)計(jì)。 工序20：研磨內(nèi)孔 圖 3-17 研磨內(nèi)孔 23  4 太原工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 技術(shù)要求： 1．研磨桿和滾刀之間的接觸要保持壓力均勻一致，要調(diào)頭研磨，以免產(chǎn)生錐度。 2．研磨后內(nèi)孔表面不得有嚴(yán)重的痕跡，研孔后用煤油進(jìn)行清洗。 3．內(nèi)孔尺寸D 按成品圖要求。 4．粗糙度按成品圖紙要求。 5．工裝不能滿足要求時(shí)，重新設(shè)計(jì)。 工序21：磨軸臺(tái) 圖 3-18 磨軸臺(tái) 技術(shù)要求： 1．軸臺(tái)外圓、端面粗糙度，徑向圓跳動(dòng)和端面圓跳動(dòng)，尺寸L、a、d均按成品 圖要求。 2．鏟磨用芯軸可作檢查芯軸用。 3．現(xiàn)有工裝不能滿足要求時(shí)，重新設(shè)計(jì)。 工序22：磨前刀面 圖 3-19 磨前刀面 24  太原工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 技術(shù)要求： 1．前刀面粗糙度、徑向性偏差、導(dǎo)程偏差，容屑槽相鄰周節(jié)差、最大累積誤差均 按成品圖要求。 2．工裝不能滿足要求時(shí)，重新設(shè)計(jì)。 3．前刀面不得有磨退火跡象，不允許有崩刃和毛刺。 工序23：鏟磨齒形 圖 3-20 鏟磨齒形 技術(shù)要求： 1．粗糙度、Pn、Px、Sn、R、R1、R2、h、ha、an、de及k按成品圖尺寸要求。 2．按軸向齒距Px計(jì)算掛輪。 3．工裝不能滿足要求時(shí)，重新設(shè)計(jì)。 工序24：清洗、包裝 技術(shù)要求： 1．按包裝工藝進(jìn)行清洗、包裝。 2．包裝盒上應(yīng)標(biāo)志：產(chǎn)品名稱、××工具廠、模數(shù) 、精度等級(jí)、材料、制造年 月、生產(chǎn)許可證編號(hào)等。 3.4 編制加工工藝卡片 根據(jù)確定的工序尺寸和技術(shù)要求，編制滾刀的加工工藝卡片。 25  太原工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 總 結(jié) 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)到此已接近尾聲，通過(guò)本次設(shè)計(jì)，提高了我對(duì)所學(xué)知識(shí)的綜合運(yùn)用 能力，掌握了齒輪滾刀的工作原理及其設(shè)計(jì)步驟，了解了齒輪滾刀加工工藝以及對(duì)工 藝卡片的編制。本次畢業(yè)設(shè)計(jì)也是我在大學(xué)生涯里做的最后一次設(shè)計(jì)，回想起這幾個(gè) 月來(lái)緊張而有序的設(shè)計(jì)工作, 使我受益匪淺。 第一，它考驗(yàn)了我運(yùn)用知識(shí)的能力，是否真的牢固掌握了全部所學(xué)的專業(yè)知識(shí)， 以及是否能用廣泛的視角來(lái)處理機(jī)械方面的問(wèn)題。對(duì)我而言，本次畢業(yè)設(shè)計(jì)，使我深 深感覺(jué)到如果基礎(chǔ)知識(shí)掌握的不牢固，就還不可以很靈活的解決所遇到的各種問(wèn)題， 就會(huì)在本次畢業(yè)設(shè)計(jì)中表現(xiàn)出這樣或那樣的不足和漏洞，這些就說(shuō)明了基本功的不扎 實(shí)。但所幸我得到了老師和同學(xué)們的熱情幫助和耐心指導(dǎo)，使這些問(wèn)題得到了一一的 解決，這將對(duì)我以后的學(xué)習(xí)和工作有極大的幫助。 第二,本次畢業(yè)設(shè)計(jì)全方面的鍛煉了我運(yùn)用知識(shí)的能力，使我對(duì)這四年來(lái)所學(xué)的知 識(shí)進(jìn)行了條理化、系統(tǒng)化、全面化的復(fù)習(xí)和回顧，讓我懂得了如何運(yùn)用自己所學(xué)的知 識(shí)，同時(shí)又學(xué)到了獲取其他知識(shí)的方法。這些都是對(duì)課本知識(shí)的有益補(bǔ)充，為我們以 后所要從事的工作打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。 最后，這次設(shè)計(jì)不僅使我收獲了知識(shí)而且也鍛煉了認(rèn)真耐心的品質(zhì)，通過(guò)這次認(rèn) 真又細(xì)致的畢業(yè)設(shè)計(jì)，我對(duì)待事情的態(tài)度更加嚴(yán)謹(jǐn)，更加有耐心，并且我希望能把所 做的事情做的更好更完美，我想這將是一生受益的財(cái)富。更重要的是，我要將所獲取 的全部知識(shí)都運(yùn)用于實(shí)踐，并用實(shí)踐來(lái)彌補(bǔ)自身的不足和缺點(diǎn)，使我成為一名真正的 理論扎實(shí)而又具有很強(qiáng)的實(shí)踐能力的機(jī)械工作者。 26  太原工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 參考文獻(xiàn) [1]袁哲俊,劉華明,唐宜勝.齒輪刀具設(shè)計(jì)[M].北京：新時(shí)代出版社，1983. [2]四川省機(jī)械工業(yè)局.復(fù)雜刀具設(shè)計(jì)手冊(cè)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1979. [3]陸劍中，孫家寧.金屬切削原理與刀具[M].5版.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2011. [4]孫桓，陳作模，葛文杰.機(jī)械原理[M].7版.北京：高等教育出版社，2006. [5]陸鳳儀，鐘守炎.機(jī)械設(shè)計(jì)[M].2版. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2010. [6]王先逵.機(jī)械制造工藝學(xué)[M].2版. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2006. [7]孟少農(nóng).機(jī)械加工工藝手冊(cè)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1991. [8]李益民.機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1994. [9] 袁哲俊.齒輪刀具的技術(shù)發(fā)展[J].工具技術(shù),2013年09期. [10]黃勇.齒輪刀具設(shè)計(jì)的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)[J].南方農(nóng)機(jī),2005(03). 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