1、 重慶工商大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書 課題名稱： 齒輪滾刀的設(shè)計院（系） 應(yīng)用技術(shù)學(xué)院 專業(yè)年級 2005級機(jī)電（高專）班 學(xué)生姓名： 劉青山 學(xué)號： 2004405217 指導(dǎo)教師： 唐全波 (職稱：副教授 ) 劉勝軍（職稱：工程師） 日 期 2008年5月 目錄一前言····························

2、··········2二. 齒輪滾刀設(shè)計······························3 1. 齒輪滾刀的特點及其發(fā)展趨勢·····&#

3、183;·······3 2. 齒輪滾刀的計算及其驗證·················33. 滾刀心軸設(shè)計計算及驗證·················84. 齒輪滾刀心軸軸套設(shè)計·

4、;·················95. 拉緊螺栓設(shè)計··························106. 齒輪滾刀心軸右端螺紋相配螺母設(shè)計·

5、3;···117. 齒輪滾刀與心軸配合鍵的設(shè)計···········128.結(jié)論·······························

6、3;····12三. 滾刀加工工藝 1 滾刀的加工工藝······················ 142 滾刀心軸的加工工藝··················

7、;·163 滾刀軸套的加工工藝···················17四致謝···························

8、;···········18五.參考文獻(xiàn)····································19六附錄（圖紙）

9、 前言畢業(yè)設(shè)計是在我學(xué)完整個大學(xué)課程，。三年的機(jī)電一體化專業(yè)知識的學(xué)習(xí)，使我主要學(xué)習(xí)了工程制圖、機(jī)械設(shè)計、機(jī)械制造、工程力學(xué)等基礎(chǔ)知識，還進(jìn)行了一定的實訓(xùn)課程，包括金工實訓(xùn)，齒輪減速箱的零件圖，裝配圖的繪制，以及齒輪設(shè)計、工件夾具設(shè)計和AotoCAD/CAM實訓(xùn)。這是對我們之前所學(xué)各課程的一次深入的綜合性的復(fù)習(xí)，也是一次理論聯(lián)系實際的訓(xùn)練，因此，它在我們大學(xué)的學(xué)習(xí)任務(wù)中占有非常重要的地位。畢業(yè)設(shè)計在于，培養(yǎng)我們調(diào)查研究，熟悉有關(guān)技術(shù)的改革，運用國家標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范、手冊、圖冊等工具書進(jìn)行設(shè)計計算、數(shù)據(jù)處理、編寫技術(shù)文件及軟件運用的獨立工作能力。通過畢業(yè)設(shè)計，使我們能夠建立正確的設(shè)計思想，充分理解理論

10、設(shè)計與現(xiàn)場加工的差距，使理論上的理解轉(zhuǎn)化為加工中的實際操作，初步解決專業(yè)工程技術(shù)問題的方式和手段。就我個人而言，通過本次的畢業(yè)設(shè)計，能對我將來從事的工作進(jìn)行一次適應(yīng)性的訓(xùn)練，從中鍛煉自己分析解決問題的能力。齒輪滾刀的設(shè)計1.齒輪滾刀的特點及其發(fā)展趨勢。齒輪滾刀是按展成法加工齒輪的刀具。它可以用來切斜齒齒輪；可加工非變位齒輪和變位齒輪。加工的模數(shù)范圍大，從儀表中用的模數(shù)小于0.1的齒輪到大于40以上模數(shù)的齒輪都可用滾刀加工。同一把滾刀可以加工模數(shù)相同的任意齒數(shù)和滾輪。滾齒生產(chǎn)效率比插齒高，用滾刀切出齒輪的齒距高，因為齒輪的各牙齒都由滾刀同一刀齒切出，所以滾刀的齒距誤差不影響工件的齒距精度（但多頭

11、滾刀各頭之間的分度誤差會影響齒輪的齒距誤差）。滾齒機(jī)床的滾刀結(jié)構(gòu)也不是很復(fù)雜，由于這些優(yōu)點，滾刀成為使用最廣泛的一種齒輪刀具。 由于近年來滾齒技術(shù)發(fā)展很快，采用了優(yōu)質(zhì)高速鋼和鋼性高的滾齒機(jī)，以及相應(yīng)地改進(jìn)滾刀結(jié)構(gòu)，使?jié)L齒提速到100米/分。許多工業(yè)部門日益廣泛地采用了多頭滾刀，在重型機(jī)器制造廠中采用了一些高效率的粗加工滾刀。現(xiàn)在用硬質(zhì)合金滾刀高速切齒輪也都在進(jìn)行。2 齒輪滾刀的計算及其驗證 一法向模數(shù)為4，法向齒形角an=20°,齒高系數(shù)ha=1,徑向間隙系數(shù)c=0.25,法向弧齒厚sn=mn2=6.28,分度圓螺旋角ß=8°634，右旋，精度等級7-De的直槽滾

12、刀。一：材料的選擇。 滾刀用W18Cr4V或者同類性能以上的高速鋼制造，其金相組織應(yīng)該符合：YB（T）2-80高速工具鋼技術(shù)條件的規(guī)定，其碳化物均勻度應(yīng)不超過5級。二：標(biāo)準(zhǔn)齒輪滾刀的選擇。對于110模數(shù)的齒輪滾刀，按照國標(biāo)JB2495-78所規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)選擇，此標(biāo)準(zhǔn)適合加工基準(zhǔn)齒形角為20°的漸開線齒輪。為此，我們選擇以下的標(biāo)準(zhǔn)齒輪滾刀da0=112, di=40,全長L=112，圓周齒數(shù)zk=14,前角r=0°.三：標(biāo)準(zhǔn)齒輪滾刀的計算步驟。1: 鏟背量：k=5.34 圓整到0.5，故K取5.5。式中ae為滾刀頂刃后角，一般取10°-12°。2: 驗算側(cè)后

13、角：ac=4°19.3. 定第二鏟背量k1=(1.2-1.5)k=5.5*1.4=7.7 取k1=8(參照滾刀鏟背量常用值表格取用)。4. 頂高=ha*+c=(1+0.25)*4=5齒根高h(yuǎn)f=ha+(0.2-0.5)mn=4+1=5齒全高 ho=ha0+hf0=5+5=15. 溶屑槽深度 H=+(0.5-1.5) =10+(5.5+8)2+1=17.75 取H=17.8 . 屑槽角一般取20°-30°，取25°。 槽底半徑r=1.71 圓整到0.5，故取r=1.56.作圖校驗：（1）初步選擇了刀齒和容屑槽的參數(shù)后，作出滾刀的端面投影圖，按照測量刀齒根部

14、寬度B（如圖1-1），大于（-34）H,故刀齒根部強(qiáng)度夠好，還可以測出弧DF弧CF大于或等于16,這樣鏟齒的時候鏟刀能夠順利退出。（2）校驗鏟磨時砂輪是否與刀齒干涉。 A：按所規(guī)定的滾刀尺寸da0, zk,H,r等作出端面投影圖，如圖（1-1） B：在滾刀一個刀齒的前面作出鏟背量K可得B點，以da02為半徑，分別以A，B兩點為圓心，畫弧相交與O1點，再以O(shè)1為圓心，da02為半徑畫弧，得近似齒頂鏟背量曲線。在刀齒前刀面作全齒高h(yuǎn)0可得C點和E點，以O(shè)為圓心，O1C為半徑畫弧，得近似齒底鏟背曲線。 C：選擇砂輪直徑DS=2h0+ds+5, ds為砂輪法蘭盤直徑，h0為滾刀全齒高，ds一般不小于6

15、0MM。D：以rh=(da02)sinae ( ae一般取10°-12°)為半徑，O為圓心畫圖，按照m小于或等于4時鏟背量寬度b=d12,m小于4時齒背磨光寬度b=(23)b1,過要求的鏟磨長度末點a做切與半徑為rN的圓的切線，砂輪中心O2點應(yīng)在該切線上，作砂輪外圓并使砂輪外徑切與齒底鏟背曲線CD，此時可以看出，砂輪的外圓在下一個刀齒E點的上方，砂輪鏟磨第一個齒時不會和第二個刀齒干涉。 (1-1)7： 分度圓直徑：do=da0-(0.20.4)k =112-2*5-0.4*5.5=99.8 分度螺旋升角¢0 sin¢0=mz0d0=0.04008 取2&

16、#176;188： 法向齒距 pon=mn =*4=12.556 軸向齒距 pox= poncos¢0=12.566cos2°18 =12.576 法向齒厚 son= pon-sn =12.566-6.28=6.28 齒頂圓角半徑 rc=(0.20.3)mn=0.3*4=1.2 齒根圓角半徑 rc=(0.20.3)mn=1.2軸向齒形角 ao Ctgao=CtgaNcos¢0 Ctgao=Ctg20cos2°18 故a0=20°053軸臺直徑D1=70 B2495-78 I型中選取）軸臺長度 L=5 （國標(biāo)JB2495-78 I型中選取） 9：

17、鍵槽尺寸 鍵寬b1=10.1+0.2 鍵高t1=43.5+0.62圓弧半徑 r1=0.5空刀直徑d1=di+2=42孔磨光部分長度 l2=(0.70.8)di l2=3210: 刀的螺旋方向，一般地，ß小于10°為右旋。11：要公差及技術(shù)條件如圖。 3.齒輪滾刀裝夾心軸設(shè)計 試設(shè)計安裝滾刀的心軸。滾刀的主要尺寸為dao=112,di=40,機(jī)床裝夾臺間距為192，軸承內(nèi)徑為d左=50，d右=36，左邊有錐孔錐度為67°，左右的裝夾臺長都為50左邊需用螺栓拉緊，右邊采用螺母預(yù)緊。一材料選擇齒輪滾刀裝夾心軸根據(jù)工作情況選擇20CrMoTi低碳合金鋼。它能在高轉(zhuǎn)速、重載

18、荷下工作，并且耐沖擊性好，耐磨性和疲勞強(qiáng)度高。適合滾刀的加工條件。二軸各部的尺寸1軸總長L=3022左端與車床夾頭裝夾部總長為50，錐臺為1：4，長為30：方臺為長20，厚36，高363左端內(nèi)螺孔：孔深為30，螺孔為m10-6h，深28，配鉆d=10 配螺栓。4中間與滾刀配合長度為l中 =112 d中 =405鍵槽尺寸 寬b2=10.1 高t2=5 長l2=906右端與軸套配合尺寸 長40 直徑367右端的外螺桿尺寸為M36*20 配螺母8上述各部尺寸都是根據(jù)滾刀尺寸和機(jī)床夾頭尺寸進(jìn)行設(shè)計。9對該軸進(jìn)行驗算： 該軸的強(qiáng)計算為 I=T/WT=9.55*106P/0.2d3n mpa I為軸的扭切

19、 應(yīng) 力 ，T為轉(zhuǎn)矩，WT為抗扭截面系數(shù)，圓截面時WT=d3/16=0.2d3 P為傳遞的功率，n為軸轉(zhuǎn)速，d為軸的直徑根據(jù)設(shè)計給定的尺寸和實際工作的參數(shù)得：D=40mm p=16kw n=240r/minI=T/WT=9.55*106P/0.2d3n =49.736 20CrMoTi的許用扭動應(yīng)為I40-52I I 在許用的范圍內(nèi)，可以采用此材料和設(shè)計尺寸方案。10主要尺寸的公差和技術(shù)要求條件見圖紙。 4 齒輪滾刀心軸軸套設(shè)計 試設(shè)計與齒輪滾刀心軸配合壓緊軸套。根據(jù)心軸尺寸設(shè)計直徑O外=50，d內(nèi)=36 ，長為40的壓緊軸套。主要用于壓緊滾刀，防止?jié)L刀在工作中松動而產(chǎn)生加工誤差。一材料選擇軸

20、套材料選擇38CrMoAlA。由于軸套承受一定的壓力且要求有一定的耐磨性，故選擇了強(qiáng)度和硬度較高的38CrMoAlA優(yōu)質(zhì)合金鋼。二軸套主要參數(shù)：D=50 d=36 l=40三主要尺寸差和技術(shù)要求見圖紙。 5拉緊螺栓設(shè)計試設(shè)計與心軸左端M10-6H 深28 的螺孔相配的位緊螺栓。根據(jù)要求采用國標(biāo)GBIT5782-2000 M10*45的六角頭螺栓。一材料的選擇 六角螺栓的材料用Q235碳素結(jié)構(gòu)鋼。此螺栓用于心軸的位緊，受軸向的位力較大，而Q235強(qiáng)度高。拉伸強(qiáng)度且有較好的韌性。二標(biāo)準(zhǔn)螺栓的選擇：1 螺栓長度 45，螺紋部份長262 螺栓螺紋部參數(shù)d=10,d1=8.376,d2=9.351 粗牙

21、螺紋 螺距P=1.5 采用六角螺頭螺栓e=17.7 s=163 上述參數(shù)根據(jù)使用要求參照GBIT5782-2000進(jìn)行設(shè)計。4 螺栓強(qiáng)度校驗：螺栓拉應(yīng)力=fa/d12/4=45.394Fa軸向工作載荷 d1螺栓小徑工作時軸向載荷為2.5KN, d1=8.376Q235的許用拉應(yīng)力為50-80螺栓拉應(yīng)力滿足工作條件,可以采用.螺紋力矩的扭切應(yīng)力II=T1/d13/16=Fatg(+1)*d2/2/d13/16=(2d2/d1)*tg(+1)*Fa/d12/4tg1=f1=0.15 I=0.56 (d2 ,d1 , 取平均值)按照第四強(qiáng)度理論 當(dāng)量應(yīng)力e為 e=1.36螺栓螺紋部分強(qiáng)度條件為 1.

22、3Fa/d12/4 為螺紋升角2.940 fc=0.15 1=6.590 d2=9.782螺栓螺紋部分強(qiáng)度條件為1.3Fa/d12/41.3Fa/d12/4=59.012Q235為 5080螺栓螺紋部分強(qiáng)度條件也滿足 。5主要尺寸差及技術(shù)要求見圖紙 6齒輪滾刀心軸右端螺紋相配螺母設(shè)計 試設(shè)計心軸右端M36*20相配的螺母。螺母主要用于鎖緊心軸和固定作用。一材料選擇螺母材料根據(jù)工作的實際情況選擇zcusn10p1(鑄造錫青銅)具有很強(qiáng)的耐磨性，適合經(jīng)常拆御的零件。二螺母的形式和主要參數(shù)根據(jù)心軸右端M36*30和機(jī)床裝夾臺的尺寸。按GB/T6170-2000選擇六角螺母D=36，D1=31.670

23、，D2=35.3405，P=4 l =30，S=55 . e=60.79， dw=51，c=1三主要尺寸公差及技術(shù)要求見圖紙。 7齒輪滾刀與心軸配合鍵的設(shè)計 試設(shè)計與齒輪滾刀與軸配合時的鍵。根據(jù)配合要求和鍵槽的尺寸設(shè)計鍵的主要尺寸。形式材料。一材料選擇 選擇常用的45鋼二鍵的形式和主要參數(shù) 采用圓頭普通平鍵GB/T1096 10.1*90 鍵長l=90 鍵寬b=10.1 鍵高h(yuǎn)=8.5三主要尺寸公差及技術(shù)要求見圖紙.8結(jié)論 本次設(shè)計的是加工齒輪的滾刀，它是齒輪加工中最常見的刀具。它采取展成法加工，不間斷切削。它能加工模數(shù)為4的任意齒數(shù)的齒輪，且齒輪各齒都是由同一滾刀切出。從而滾刀加工齒輪的效率

24、和精度都很高。為了適應(yīng)科技的不斷向前發(fā)展和一些齒輪的特殊要求，本次設(shè)計改善了許多滾刀的結(jié)構(gòu)和加工工藝性。 滾刀采用W18Cr4V高速鋼，經(jīng) 處理后再加工保證加工中的精度再淬火再進(jìn)行磨削加工。這樣不但提高了刀具的強(qiáng)度和韌性，精度也大大的提高了。最后再進(jìn)行表面的鈦涂層處理提高刀具的耐磨性和壽命。 由于滾刀的形狀較為復(fù)雜精度要求較高，加工工序較多且耗時，從而滾刀的價格也較高。因此，還要繼續(xù)努力改善滾刀的加工技術(shù)和加工工藝，使?jié)L刀的生產(chǎn)效率和精度更高。 齒輪滾刀滾刀加工工藝卡片產(chǎn)品型號零件圖號產(chǎn)品名稱齒輪滾刀零件名稱齒輪滾刀共（2頁第（1頁材料牌號W18Cr4V毛陪種類鍛件毛陪外形116*115每個毛

25、陪可制件數(shù)1每臺件數(shù)1備注工序號工序名稱 工序內(nèi)容車間設(shè)備1備料W18Cr4V2精段116*115鍛造立式精段機(jī)3熱處理鍛件退火熱處理4銑端面鉆中心孔銑兩端面至L=1120-0.50機(jī)加車間銑床5鉆孔鉆孔30 配鉆機(jī)加車間車床6精車內(nèi)孔精車內(nèi)孔至39.600.05機(jī)加車間車床7粗精車外圓粗車外圓至113 精車外圓到112.7-0.2機(jī)加車間車床8軸臺加工粗精車軸臺71.100.3,兩端車進(jìn)5， 倒角2*450 。機(jī)加車間車床9鍵槽加工 拉鍵槽 寬10.1 00.2 ，高43.5+00.62，圓弧半徑r=1.5.機(jī)加車間拉床10車螺紋車右旋螺紋 軸向螺距12.576，軸向螺厚6.29，深10，螺

26、旋升角20 18。機(jī)加車間車床11銑直槽 直槽螺旋角為2018，深17.8，槽角250，槽底半徑r=1.5 .機(jī)加車間銑床12鏟外圓及齒形第一鏟背量5.5，第二鏟背量8 。機(jī)加車間鏟床13修余齒修兩端余齒機(jī)加車間鏟床14熱處理整體淬火 HRC63-66 ， 吹砂 。機(jī)加車間15磨孔 內(nèi)孔磨至39.97+00.015機(jī)加車間磨床16研孔 內(nèi)孔研至40+00.025， 內(nèi)孔表面粗糙度0.32um機(jī)加車間磨床17磨軸臺外圓及端面兩端面磨到112+00.2 軸臺磨至70+00.2機(jī)加車間磨床18開口對外圓上各齒進(jìn)行開刃口機(jī)加車間開口磨床19鏟磨外圓齒形及齒頂圓角將外圓上各齒鏟磨到圖樣要求，齒頂圓半徑r

27、=1.2機(jī)加車間鏟齒磨床20涂層滾刀表面進(jìn)行鈦的涂層處理涂層車間齒輪滾刀心軸加工工藝卡片產(chǎn)品型號零件圖號產(chǎn)品名稱齒輪滾刀零件名稱心軸共（1頁第（1頁材料牌號W18Cr4V毛陪種類鍛件毛陪外形55*306每個毛陪可制件數(shù)1每臺件數(shù)1備注工序號工序名稱 工序內(nèi)容車間設(shè)備1備料備20GrMoTi2精段55*306鍛造立式精段機(jī)3熱處理鍛件退火熱處理4銑端面鉆中心孔銑兩端面至L=306機(jī)加車間銑床5粗車車各外圓面機(jī)加車間車床6熱處理調(diào)質(zhì)處理230280HBS熱處理7粗精車大端各部外圓車520+0.13車進(jìn)90，端面車進(jìn)30 大徑36的1：4圓臺機(jī)加車間車床8粗精車小端各部外圓車4200.15 車進(jìn)21

28、2，端面車進(jìn)100，3800.15機(jī)加車間車床9鉆孔 大端圓臺中心鉆8孔，深35機(jī)加車間車床10熱處理高頻淬火42 4550HRC機(jī)加車間車床11精車各外圓并開槽.大端52車至50.4h8.小端42車至40.4h8,38車至36.3h8. 各軸臺處車槽2*1。機(jī)加車間車床12銑鍵槽及方臺大端從圓臺大徑處在52上銑進(jìn)20，高寬為36的方臺。40上銑長90寬10.10+0.2深5，圓角r5的鍵槽。機(jī)加車間銑床13車內(nèi)外螺紋大端8孔內(nèi)車內(nèi)螺紋M10-6H深25。小端36上車M36*4的外螺紋 ，車進(jìn)20。機(jī)加車間車床14粗精磨外圓及圓臺各面 大端圓臺小徑22-0.025-0.009，大徑 36-0.025-0.009，方臺寬高36長40+0.1+0.3，40.4h8磨至40k6 長112+0.05+0.2，36.3h8磨至36g6。其他按圖紙加工。機(jī)加車間磨床齒輪滾刀軸套加工工藝卡片產(chǎn)品型號零件圖號產(chǎn)品名稱齒輪滾刀零件名稱軸套共（1第（1頁材料牌號38CrMoAlA毛陪種類棒料毛陪外形f55*42每個毛陪可制件數(shù)1每臺件數(shù)1備注工序號工序名稱 工序內(nèi)容車間