1、矩形花鍵滾刀的設計與加工工藝任務書1 設計的主要任務及目標(1) 掌握矩形花鍵滾刀的齒形設計和設計步驟。(2) 了解矩形花鍵滾刀的工作原理、滾齒切削過程及其特點。(3) 了解矩形花鍵滾刀結構參數的確定。(4) 了解矩形花鍵滾刀的公差與技術要求。(5) 掌握矩形花鍵滾刀加工工藝并編制加工工藝過程卡。2 設計的基本要求和內容(1) 要求基本掌握矩形花鍵滾刀的齒形設計及結構設計，并能出產品圖紙。(2) 要求了解矩形花鍵滾刀的工作原理和加工工藝。(3) 根據設計的產品圖，編制加工工藝過程卡。3.主要參考文獻1 四川省機械工業局主編復雜刀具設計手冊(上、下冊)M.北京：機械工 業出版社，1979.2 太

2、原工具廠齒輪刀具工藝資料G3 袁哲俊、劉華明主編.刀具設計手冊M.北京：機械工業出版社，1999.64.進度安排設計各階段名稱起止日期1確定設計思路，進行開題檢查2013.122014.03.142矩形花鍵滾刀的齒形設計及結構設計，出產品圖。2014.03.142014.04.143編制工藝過程卡，進行中期檢查2014.04.142014.04.254根據設計的產品圖，編制加工工藝過程卡2014.04.252014.06.015設計及圖紙整理，準備答辯2014.06.012014.06.10矩形花鍵滾刀的設計及工藝摘要：滾刀的種類多種多樣，滾刀的外形結構及其設計在刀具中屬于比較復雜刀 具，因此

3、，滾刀的設計也叫復雜刀具設計。矩形花鍵滾刀作為滾刀中的一種，也 屬于復雜刀具；它是花鍵軸滾刀中的一種，對于實際生產中的很多花鍵軸等都需 要用到花鍵軸滾刀來加工，矩形花鍵滾刀作為加工非漸開線齒形的花鍵軸滾刀， 它有其獨特的特點，它的刀具通用性比較好，同時又是連續的切削，有很高的生 產效率，因此在實際生產中的應用十分廣泛。本文主要介紹的是齒輪刀具的大致概況和非漸開線滾刀花鍵軸滾刀中的矩形花鍵滾刀的介紹、詳細計算設計說明、 齒形設計方法中的代圓弧法和加工矩形花鍵滾刀的工藝路線等。關鍵詞：復雜刀具，矩形花鍵滾刀，非漸開線，展成刀具The recta ngle spli ne hob desig n a

4、nd mach iningAbstract: the kinds of hob is varied, shape structure of the hob and its design belongs to the more complex tools in the tool, therefore, the desig n of the hob is also called the complex cutt ing tool desig n. Recta ngle spli ne hob as one of the hob, also bel ong to complex cutt ing t

5、ool; It is one of the spli ne hob, for the actual product ion of a lot of spli ne shaft and so on all n eed to use the spli ne shaft gear hob to process in g, recta ngle spline hob as processing of involute spline shaft hob tooth profile, it has its unique characteristics, its versatility is good to

6、ol, but it is also a continuous cutting, has high product ion efficie ncy, so they are widely used in the actual product ion. This paper mainly in troduces the gen eral situati on of the gear cutt ing tools, and not the invo lute spline gear hob hob is introduced, the detailed calculation of rectang

7、le spline hob design, design method of tooth profile generation of circular arc method and the process ing of recta ngular spli ne hob process ing route, etc.Key words: complex cutting tool, the rectangle spline hob, involute, generative cutt ing tools.目錄1緒論 11.1齒輪刀具的概述 11.2齒輪刀具的研究意義 11.3矩形花鍵滾刀的概述 2

8、1.4矩形花鍵滾刀設計過程中的現狀 21.5矩形花鍵滾刀的發展趨勢 21.6矩形花鍵滾刀的研究意義 32矩形花鍵滾刀的理論分析 42.1矩形花鍵滾刀與加工漸開線齒形工件滾刀的區別 42.2矩形花鍵滾刀齒形的形成原理 42.3常見花鍵滾刀的類型與用途 53矩形花鍵滾刀的參數選取. 63.1選擇矩形花鍵軸 63.2矩形花鍵軸類型的選擇 64矩形花鍵滾刀設計步驟和計算 74.1輔助計算 74.2確定矩形花鍵滾刀的齒形 84.3矩形花鍵滾刀法向齒形分析 114.4矩形花鍵滾刀的結構參數 124.5矩形花鍵滾刀的主要技術條件選取 145.矩形花鍵滾刀的工藝分析 165.1花鍵軸結構零件的分析 165.2

9、加工滾刀用具的選擇 175.3滾刀材料的選擇 185.4矩形花鍵滾刀的工藝加工順序制定 195.5矩形花鍵滾刀的工藝流程 21結論31參考文獻32致謝33II1緒論我國是國際上公認的制造業大國， 但是并不是制造業的強國，制造業的水平 并不是很高，能夠獨立制造的產品種類少，技術含量低。有些產品不是制造不出 來，而是制造精度不夠，但不到設計的要求。而制造精度的高低在一定程度上取 決于常用制造機器的基本零件的設計、制造和裝配能力。花鍵軸是生活中常見的一種零件，它的生產需要齒輪刀具中的花鍵滾刀來進 行加工。花鍵作為機械傳動中的重要基礎零件， 它的設計和制造水平將直接影響 到機械產品的性能好壞和質量水平

10、，而決定其加工質量的關鍵是花鍵滾刀的設計、 制造等。1.1齒輪刀具的概述齒輪刀具是指能夠加工帶有齒形和花鍵等工件的刀具。它的種類比較繁多， 設計方案比較復雜，因此也叫復雜刀具。它在實際生活生產中的應用十分廣泛。 齒輪刀具是按照展成法來加工的一種刀具。它可以用來加工直齒輪，也可以用來 加工斜齒輪，能加工非變位齒輪，也能加工變位齒輪等等。在實際生產生活中， 齒輪刀具的應用顯得非常重要。1.2齒輪刀具的研究意義生活中的很多機械的零件都需要用到齒輪刀具加工，齒輪刀具不管是從設計 計算上來看，還是從加工制造上來看，它是所有刀具中最復雜的一種刀具。齒輪 刀具種型繁多，各有其特點。目前，對齒輪刀具的設計和制

11、造，有許多的問題都 尚待深入的去研究解決。而且想要真正的了解掌握各種齒輪刀具的設計和制造， 還必須認真對各種齒輪的嚙合原理加以深入的研究思考。齒輪刀具的外形比較復 雜，為了減少齒形的誤差，有些齒輪刀具目前采取零度前角及其很小的后角。 為 了進一步提高切削加工的效率，提高齒輪得質量和刀具的壽命，創造新的切齒方 法和新的齒輪加工刀具，深入研究齒輪刀具的設計理論和齒輪刀具的設計方法， 改進齒輪刀具的幾何角度，制定齒輪刀具的合理公差等，都是有著非常重要的現實意義。1.3矩形花鍵滾刀的概述矩形花鍵滾刀是齒輪刀具中的一種類型， 它是屬于非漸開線齒輪刀具，主要 用于加工非漸開線齒形工件，因此也屬于展成滾刀。

12、在用展成滾刀加工非漸開線齒形工件的工作原理，和加工漸開線齒輪的工作原理是一樣的。 滾刀的切齒 過程，相當于是滾刀的基本蝸桿與工件的嚙合過程， 從理論上講它們是一對交錯 軸斜齒輪的空間嚙合。在一般的設計中，為了簡化計算起見，常常將空間嚙合簡化為平面嚙合，既 將滾刀的法向齒形視作為與工件共軛的齒條齒形。按照平面嚙合原理求出這個齒 條齒形后，滾刀的法向齒形就是按照這個齒條齒形設計制造。簡化為平面嚙合會 產生一定的誤差，但是當滾刀的導程角很小時，這一誤差并不是很大，常常在允 許的范圍內，所以常常就是按照平面嚙合原理進行設計的。1.4矩形花鍵滾刀設計過程中的現狀在對很多工廠的調研中發現，復雜刀具（比如：

13、矩形花鍵滾刀）設計的過程 中有的仍然是人工計算、用手工畫圖、標注尺寸和公差，雖然現在CAD畫圖已經開始取代手工繪圖，但設計思想仍然延用于傳統的方法，計算機僅用于繪圖。 但是在進行結構設計和校核等很多方面， 很少有切削運動的仿真，因此大部分結 果是根本不知道設計出來的刀具合不合格。刀具設計合理與否，往往要待加工出的零件經檢驗后才知道， 從而使企業在 復雜刀具設計過程中試制周期長，試切調試費用高，難以適應當前制造業的需求， 大大影響了設計制造的效率和精度。1.5矩形花鍵滾刀的發展趨勢矩形花鍵滾刀滾刀屬于復雜刀具中的一種特殊刀具，它同其它復雜刀具一樣 還處于繼續的研究與發展之中。就復雜刀具的 CAD

14、技術而言，目前尚未形成完 善的商用復雜刀具CAD系統。圍繞企業創新能力的普遍提高，矩形花鍵滾刀的 發展趨勢可以歸納為一下幾個方面：（1）集成化（2）綠色化（3）網絡化（4）智能化（5）高效自動化（6）高精度化1.6矩形花鍵滾刀的研究意義在現實生產中有許多非漸開線齒形的工件，例如花鍵軸、鏈輪、圓弧齒輪、 擺線針輪、同步帶輪、棘輪、成形內孔、多面體、凸輪蝸桿、齒條、手柄等。這些工件的齒形，在大多數情況下，可按展成法用滾刀來加工，還可用仿形 法、成形滾切法和成形展成組合法加工。 除矩形花鍵軸外，對不同齒數的工件在 一定的齒數范圍內也可用同一把滾到加工，刀具的通用性好，同時連續切削。矩形花鍵滾刀作為一

15、種典型代表，是按展成法工作的刀具，在非漸開線的展成刀具 中，因其具有較高的生產效率和加工精度，故應用十分廣泛。因此研究矩形花鍵 滾刀有其特殊的意義。112矩形花鍵滾刀的理論分析2.1矩形花鍵滾刀與加工漸開線齒形工件滾刀的區別矩形花鍵滾刀屬于加工非漸開線齒形滾刀中的一種， 而加工非漸開線齒形工 件的滾刀與加工漸開線齒形工件的滾刀是不同的，它必須根據工件來進行特殊的 設計，若工件的形狀、尺寸不相同，則所需用的刀具也不同。此外漸開線齒輪與 滾刀的嚙合，在任何時間，其嚙合角是不變值，嚙合線是直線；而非漸開線齒形 的工件與滾刀嚙合時的嚙合角是不斷變化的，其嚙合線是曲線。2.2矩形花鍵滾刀齒形的形成原理從

16、理論上來講，花鍵滾刀齒形應該是和花鍵軸相嚙合的蝸桿齒形。但因為其 計算過于復雜，所以在實際生產中常常近似的用能和花鍵軸嚙合的齒條齒形作為 滾刀的法向齒形。但是用這種滾刀加工的花鍵軸，齒形上會產生一些誤差，而螺 紋升角越大，齒形誤差越大。故在設計中，螺紋升角應該取得小一點。另外，從 工藝方面來看，也希望螺紋升角取得小些。所以一般情況下，螺紋升角取值不大 于6°。當已知工件的齒形時，可以用這齒形在嚙合時的許多位置包絡出與其共軛的 滾刀法向齒形來。但并不是任何齒形都能有與其共軛的法向齒形，即并非任何齒形的工件都可以用展成法加工。只有工件與刀具的齒形符合齒形嚙合基本原理時， 才能用展成法進行

17、加工。齒形共軛的必要條件為：（1）兩個齒形在接觸點處應該有公切線和公法線。（2）公法線應該通過嚙合節點。（3）工件齒形上的所有各點的法線應該與節圓相割，而且這些割線應當按 照次序排列。當不符合上述條件時就不能求出刀具的齒形或者加工不出來符合工件要求 的齒形。在實際生產中常見的有下述三種情況不能用展成滾刀加工。（1）沒有共軛的滾刀法向齒形。（2）滾刀齒形變尖達不到要求的刀齒高度。（3）過渡曲線過高，齒形達不到要求高度2.3常見花鍵滾刀的類型與用途（1）不帶觸角的花鍵滾刀常用于加工按外徑定心的矩形花鍵和按鍵寬定心的重系列花鍵。用這種滾刀加工的花鍵，齒根處有過渡曲線。（2）帶觸角的花鍵滾刀常用于加工

18、按照內徑定心或者鍵寬、鍵底留有磨削余量的矩形花鍵。這種 滾刀的優點是消除了齒根處的過渡曲線，便于磨削。缺點是“觸角”容易磨損， 降低了花鍵軸的強度。（3）三角花鍵滾刀常用于加工直線齒形的三角花鍵，齒根處有過渡曲線。（4）定裝花鍵滾刀常用于加工齒根處既沒有過渡曲線，又沒有像“帶觸角”滾刀所加工的那 樣齒根處帶有小溝的花鍵。它的制造和使用均較為復雜。3矩形花鍵滾刀的參數選取3.1選擇矩形花鍵軸根據國標GB1144 74,矩形花鍵連接按鍵尺的尺寸和數目的不同，分為輕、 中、重和補充4個系列，共82個規格。定心方式有三種，按大徑定心、按小徑 定心、按鍵側定心。國標GB114487只規定了輕、中兩個系列

19、，共35個規格, 定心方式只有一種：按小徑定心。查取國標GB114487,選取矩形花鍵軸已知參數：（1）花鍵軸的外徑及公差：？?=880.056 mm；（2）花鍵軸的內徑及公差：？?=82°0.035 mm；（3）花鍵軸的鍵寬及公差:b= 12-0.05 mm ；（4）花鍵鍵數：n=10；（5）花鍵倒角：C=0.4mm；（6）鍵根圓角半徑：R=1mm;（7）花鍵按小徑定心。3.2矩形花鍵軸類型的選擇選取帶倒角的矩形花鍵軸。4矩形花鍵滾刀設計步驟和計算4.1輔助計算(1) 在確定花鍵滾刀的齒形之前，應根據花鍵軸的已知參數進行輔助計算。 花鍵軸的計算外徑：?2=?2?=87.964-2

20、X0.4mm=87.164mm.其中：?為花鍵軸鍵頂的最小倒角；？?為花鍵軸的最大內徑。 花鍵軸的計算內徑：?色=?+Q.25E=81.965+0.25 X 0.035mm=81.970mm.其中：？?為花鍵軸最小內徑；E=?=82-81.065mm=0.035mm為花 鍵軸的內徑公差； 花鍵軸的計算鍵寬？?？?= ?=11.9&11.93mm=0.02mm。?= ?隔?+0.5?=11.93+0.5 X 0.02mm=11.94mm其中：？?為花鍵軸的鍵寬公差；？?為花鍵軸的計算鍵寬。 查取復雜道具設計手冊(下冊)，選擇花鍵軸鍵頂帶有倒角時的計算 公式計算花鍵軸的節圓直徑、節圓半徑：

21、d?="? 0.75?=V87.164 - 0.75 X11.942mm=86.548mm;r =86.548 mm=43.274mm。2 鍵側在節圓上的齒形角:sin?=?=丄空？86.548=0.1379581rad?=arcsi n0.1379581=7.8140258;查取復雜道具設計手冊(下冊)表3?3-40由于表3?3-4中sin?=0radosi n? ?=0.1391731rad 與 si n ?=0.1379581rad 最為接近，所以可取值 sin? ?=0.1391731 和?=8 °。(2) 因齒形角修正，重新計算節圓直徑和節圓半徑：將 a=8

22、76;帶入可以得 至到: dj= ?= 1194 =85.792mm；? 1391731224.2確定矩形花鍵滾刀的齒形在確定矩形花鍵滾刀的法向齒形時，常常會用到三種計算方法，分別是計算法、代圓弧法和查表法。在這里將選擇代圓弧法計算矩形花鍵滾刀的法向齒形。計算法需要將滾刀的法向齒形逐點計算出其x和y坐標值，比較麻煩。比較方便的辦法是計算滾刀法向齒形上三個點的坐標(通常讓一個點在坐標原點上)， 并且以這三個點的圓弧作為滾刀的齒形，這就是代圓弧法。如果將代圓的參數(代 圓的半徑、圓心得坐標)預先計算出來列成表格，確定滾刀齒形時只需要查表即 可，這就是查表法。因此，差、查表法是最簡單的。如果超出表列

23、范圍，就要用 代圓弧法計算代圓參數。在用代圓弧法不能保證齒形精度時，就必須用計算法逐 點計算齒形的坐標。這里用代圓弧法進行計算滾刀法向齒形。(1) 計算滾刀齒形上的最大齒形角?：因滾刀帶觸角，所以 coS?二叵970磐Wrad=0.945259805rad?>?85.792?=cos0.945259805=19.04549。°(2) 滾刀節線刀齒頂的高度： 滾刀帶觸角時：？1?方?Sin?sin?sin?； 當滾刀不帶觸角時：？?=年卑因滾刀帶觸角所以按照中公式進行計算，將數據帶如中公式得：?!?= ?sin ?(sin ?丁sin ?)=42.896 x 0.32631875

24、 x (10.32631&75 0.1391732) =2.620mm。(3) 花鍵軸鍵根處的小溝深度f:因用帶觸角的滾刀加工按小徑定心的花鍵軸時，鍵根處有小溝，小溝深度f= ?1?(?-?=2.620-(42.89&40.985)mm=0.709mm。(4) 過渡曲線高度g:因為花鍵軸帶觸角，按小徑定心，所以可以不驗算go(5) 計算代替圓弧： 計算兩點齒形角和坐標I .頂點B的齒形角：?=?廠(2° )=16.96751-1.5 ° =15346751取？=15°頂點 B 的坐標：?=?(? sin?cos?) + sin?cos? ?=42.

25、896 X (0.26179940.2588190X 0.9659253 + 0.1391731X 0.9659258 0.1396263mm0.2832868mm。?=?(sin2?- sin?sin? =42.896 X (0.0669870.2588190X0.1391731)mm=1.3283457mm。n沖間點a的齒形角：?=?+牛(2° 2.5° =15-8- +( 2° 2.5° =13.75。所以可以取值?=14°中間點A的坐標?= ? (? sin ? cos? ) + sin ?cos? ?=42.896 X 0.00961

26、0+ 0.1391731 X 0.97029570.1396263mm=0.2154692mm=y2=?si n2?2 sin? ?si n?) 42.896X0.0669873- 0.2588190 X 0.1391731)mm=1. 3283457mm。 代替圓弧半徑？?：?1 0662736tan 母 三= 1.9486126rad S = arctan1.948612678.57570° 。?0.2154692?1.32834570tan 薩-2 = c= 4.6890491rad,尸 arctan4.6890490= 77.96129°。?0.2832868

27、9;, c ? ?0.2832868 0.2154682 cclc-t-tc . n丄 cclc-t-tctan 存 =0.2587746rad, A arctan0.2587746l ? ?1.3283457 1.0662736''=14.50843°?=? - ?. 2sin B sin( <t)0.2832868 0.21546922X sin14.50843 X s(”8.57570 77.96129)=12.622mm。 代替圓弧中心的橫坐標和縱坐標：I .代替圓弧中心的橫坐標：? = ?QOS( B+ S+ 0)+ ? = 12.622 X cos(

28、14.5084+78.57570° 77.96129°+ 0.2832868mm= 12.468mm。n .代替圓弧中心的縱坐標:?= ? ?5in( + S+ o ) = 1.3283457 12.622 X sin(14.5084378.57570- 77.96129)mm=- 1.965mm。(6)法向齒距和法向齒厚的計算:法向齒距：? ?= ?= 0.314159 X 85.79= 26.952mm.?的值查取復雜刀具設計手冊(下冊)表3?33。法向齒厚:?= ?(? ? = 85.792X(0.314159- 8X?) 180雜刀具設計手冊(下冊)表3?33。(7

29、)齒形誤差計算：?mm= 14.974mm.?的值取復各點的誤差:在計算齒形誤差的時候，a的值可以在？?和?之間每隔 K的值可以查復雜刀具設計手冊(下冊)表3?34進行取值,2。3°取一個點。而？?取絕對值進行計算。所以取 a值：? = 8°、? = 11°、? = 14°、? = 17°0?= ? + ?= 12.468+ 42.896 X 8Xn 十=88.45741。按公式？p= ?cosa+ ?sin a+ k? (?+ ?進行計算:? p = 18.45741X 0.99026胡 1.965X 0.139173 0.0009056X

30、42.89618.592=-0.1391731;? p = 18.45741X 0.98162721.965X 0.19080900.0023501X 42.89618.592=32-0.00201;? p = 18.45741X 0.97029571.965X 0.24192190.0048339X 42.89618.592=-0.00012;? p = 18.45741X 0.95630421.965X 0.29237270.0086304X 42.89618.592=0.00552。總誤差：？P=| ?p4 I +|?p1 I = 0.00363+ 0.00189= 0.00552。鍵寬

31、誤差：?= b?ax b?in = 11.95- 11.93= 0.02o(8) 校核誤差：?總誤差應該小于鍵寬誤差的三分之一，所以有：？ p = 0.00552V - = 0.0067o所以誤差合格4.3矩形花鍵滾刀法向齒形分析(1) 第一測量線距節線的高度？?1：?1=( 0.30.4) ?1?尸0.3 X 2.62& 0.786mm。求輔助角？?：? ?廠?0.786 ( - 1.965)sin?二?： - =-二 0.21795278rad 所以？= 12.58882 °距節線?1處的法向齒厚?1：?1= ? 2(? ?cos?) = 14.974 2X (12.24

32、 12.622 X cos12.58882 ° ) mm =14.675mm。(2) 第二測量線距節線的高度？?2? ?2= ? 1? (0.40.7)= 2.620-0.5mm= 2.120mm。求輔助角？?：? ?2_ ?3?2.120 一 ( - 1.965)sin?=?2 -=122= 0.32364126rad 所以? = 18.88328 °距節線？?2處的法向齒厚？?2：2= 2X?(一 ?-Q0S?) = 14.974 2X (12.468 12.622 X cos18.8832) ° mm= 13.923mm。(3) 滾刀齒頂刀第一測量線的高度?

33、1：?1= ?1? ?1= 2.620-0.786mm= 1.834mm。滾刀齒頂到第二測量線的高度？?2：?2= 1? ? ?2= 2.620 2.120mm= 0.5mm。(4) 倒角£當齒數n = 48時，取=35°。當齒數n=1014時，取=40°。當齒數n=1620時，取 =45°50°所以由已知條件知：倒角取值為：£= 40°(5) 從節線到倒角起始點的距離e：D?3?87.164 85.792按照公式計算 e= =mm = 0.686mm。4.4矩形花鍵滾刀的結構參數(1) 滾刀外徑？?不應該超過機床說明書中允

34、許的最大外徑， 并應使滾刀外 徑加花鍵軸內徑之和，大于機床最小中心距的兩倍。在一般情況下，查取復雜 刀具設計手冊(下冊)表3?3-10花鍵滾刀基本尺寸及槽數。由花鍵軸的已知參數查表得：取矩形花鍵滾刀外徑：？?汙100+l.4mm；滾刀槽數：?= 14;滾刀長度：L= 8501.4 mm；軸臺外徑：D1 = 5570.74 mm；軸臺長度：a= 47 0.3mm；孔徑：d = 32+0.015mm；(2) 確定矩形花鍵滾刀的前角 Y口后角？: 一般取滾刀的前角Y為：尸0°。 滾刀后角取值范圍為10°12°所以取滾刀后角？= 10(3) 確定觸角的尺寸： 觸角的寬度：

35、?= 0.07 ? 0.2= 0.07X 14.974 0.2mm= 0.85mm。為避免因為觸角太尖而容易磨損，觸角的寬度應該大于0.3毫米。 觸角斜角？?：觸角的斜角一般取值在45°至60°范圍內，所以取觸角的斜角？?= 60 觸角的高度?:? = ? 1?= 2.620 1.911mm= 0.709mm。d ? D ?=85.792 81.9702?= 1.911mm。(4)鏟背量的計算:?K=尹?=nX 100* 14X tan10 ° =4mm。結果圓整到1。其中？?指滾刀不帶觸角時的滾刀節線到滾刀齒頂的最大高度,其中：取? = 18°sin?

36、 = ?- ? = 1.965 十 12.622ra4 0.155680557rad;tan?=tan?sin? = tan10°x 0.155680557rad= 0.050583679rad?= 2.9 °,3因?>3°。結果圓整到 1°。 計算第二鏟背量& :查取復雜刀具設計手冊表 2?2-10,取值K2 = 0.7,再利用公式代入數據得：Ki = K + K2 = 4+ 0.7mm= 4.7mm。(5) 齒間凹槽的尺寸：齒間凹槽的寬度： 警?- ?- 4C= 26.952- 14.974- 4X 0.4mm=10.378mm 齒間凹

37、槽的深度：h2 = K + (0.5 1.0) = 4+ 1mm= 5mm。(6) 滾刀的齒全高、分圓和螺旋槽： 滾刀的齒全高H1:H = ?或者?1? + e+ 2C X tan £+ ?2 2.620+ 0.686 + 2 X 0.4 X tan4G 5mm = 8.98mm。其中：?指不帶觸角的滾刀的節線到滾刀齒頂的高度；?1?指帶觸角的滾刀的節線到滾刀齒頂的高度。 滾刀分圓直徑d?和分圓上的螺紋升角?滾刀分圓直徑d?d? D? 2h1?- 0.2K 0.2? 100-2 X 2.62-0.2 X 4 0.2 X 1.9mm 93.58mm。滾刀分圓上的螺紋升角？t?26.95

38、2sin? - rad 0.091676512rad?d? ? X 93.58? arcsi n0.091676512= 5.26°。 螺旋槽的導程T、深度H、螺旋槽底圓半徑R和螺旋槽夾角螺旋槽的導程T:T nl?cot? nX 93.58 X cot5.63193螺旋槽的深度H:H ? + K+2?1 +(1 1.5) 8.98+ 1.2mm 14.5mm。螺旋槽底圓半徑R：取值 R= 1.5mm。螺旋槽的夾角9:B的取值范圍為2530度。所以取值 缸28°(7) 軸向齒距t?tt?尸 一=26.952 寧 cos5.26mm27.066mm。cos?f(8) 校驗計算:

39、 校驗計算：花鍵的節圓直徑:? 10d?尸擰加余 26.952m冷 85.79mm花鍵在節圓上的齒形角：?S?26.952 14.974_ ,.亡嚴 /c?対一 -=0.139620002rad。所以？治8d?85.79"花鍵的計算鍵寬：?= d?sin?= 85.79 x sin8 ° mr11.94mm。花鍵的計算內徑：? d? 2h?亍 85.79 2x 1.911mm= 81.97mm。因上列計算數據結果如果與前面計算數據結果基本一致，所以計算無誤 校驗代替圓弧半徑和代替圓弧半徑中心是否協調：?鄉曠？?？12.62222?如212 468 2+ 1.965 2-.2

40、X 12.622- °.00010< °.°018。所以校驗合格。注：上述所有公式及其計算方法參照復雜刀具設計手冊和刀具設計手冊。4.5矩形花鍵滾刀的主要技術條件選取(1) 滾刀分為A、B兩級，A級為徑滾刀，B級為留磨滾刀。此設計滾刀 選擇為A級。(2) 滾刀一般的表面光潔度：前刃面、齒形、內孔及兩個端面的光潔度不低于8,軸臺外圓的光潔度不低于7（3）滾刀內徑極限偏差不超過 Di級。（4） 滾刀外徑、軸臺直徑和軸臺長度的極限偏差不超過d10級。（5）滾刀總長的極限偏差不超過d9級。（6） 滾刀制造與刃磨公差見復雜刀具設計手冊（下冊）3?3-12，齒形誤 差見

41、復雜刀具設計手冊（下冊）3?313。注:以上技術條件作為參照，具體技術條件見 CAD矩形花鍵滾刀圖。5矩形花鍵滾刀的工藝分析5.1花鍵軸結構零件的分析(1) 該工件屬于剛性工件；主要加工表面有圓柱面、花鍵、螺紋等，采用一般的加工即可；表面精度要求較高，需要進行磨削方可滿足要求；加工中心孔時，采用專用夾具定位和加緊，螺紋加工安排在半精加工后。(2) 花鍵軸的尺寸要求和熱處理要求： 熱處理要求：淬火加高溫回火 HB198269,非齒面部分回火HB269。 花鍵軸的基本尺寸：(3) 主要加工方法:表5.1加工方法加工表面加工方案花鍵軸右端面粗車-半精車-精車花鍵軸左端面粗車中心孔鉆孔花鍵粗銑-精銑外

42、圓表面粗車-半精車-精車-金剛石車(4) 定位基準的選擇： 粗車加工中，采用三爪卡盤一夾一頂的定位方式即可滿足要求； 精車加工中，該零件利用中心孔和完成粗加工的圓柱段進行裝夾定位; 零件的軸向定位基準的選擇在外花鍵圓柱段以及軸段的外圓表面。5.2加工滾刀用具的選擇(1) 用具選擇： 機床的選擇：鋸床、C3163車床、C620車床、C1616車床、C630車床、L6110拉床、2515 鉆攻臺、臺鉆、X62W 銑床、X63W銑床、C8955鏟床、磨612K工具磨床、MG1432 外圓磨床、M6420B滾刀開刃磨床、C8955鏟磨床、丫38滾齒機。 夾具選擇：三爪卡盤、車床專用夾具、銑床專用夾具、

43、磨床專用夾具、滾齒機專用夾具。 刀具選擇：臺階車刀YT15、外圓彎頭有車刀YT15、內孔車刀YT15、錐柄麻花鉆等。 其它用具選擇：塞規、鍵槽塞規、單字頭 2.5 X 1.5、環行卡箍、頂尖、卡尺 0.05 X 200、鋼 直尺、深度直尺、百分表、1kg榔頭、平銼、內徑千分表、氣動儀表、金剛石、 白剛玉磨料(WA)、千分表、千分表架、滾刀檢測儀、臥式滾刀檢測儀。(2) 背吃刀量a?:背吃刀量a?又叫切削深度，一般根據加工余量和性質來確定。背吃刀量是指 工件上已經加工的表面和待加工的表面之間的垂直距離，用 a?來表示，單位為 mm對于圓車削，背吃刀量a?即：a D?-D? a?-廠切削用量的選擇

44、見下表：表5.2切削用量加工表面工序余量(mm)ap(mm)F(mm/r)V c(m/s)n(r/mi n)軸右端面粗車230.61.5318.5半精車0.41.60.71.5318.5精車00.40.30.9191.5軸左端面粗車030.61.5318.5中心孔鉆孔050.51.0212花鍵粗銃0.62.40.153.0651.4精銃00.60.13.5760外圓表面粗車311.50.91.5258.2半精車1.41.60.51.5265.4精車0.41.40.31.0179.6金剛石車00.40.22.0362.65.3滾刀材料的選擇(1)滾刀材料應該具備的性能：刀具在工作時，要承受很大的

45、壓力和沖擊力。同時，由于切削時產生的金屬 塑性變形以及在刀具、切屑、工件相互接觸表面間產生的強烈摩擦， 使刀具切削 刃上產生很高的溫度和受到很大的應力。因此刀具材料應該具備以下特性：高的硬度; 高的耐磨性； 足夠的強度和韌性; 高的耐熱性； 良好的熱物理性能和耐熱沖擊性能； 良好的工藝性； 經濟性。（2）選擇滾刀的材料根據刀具材料的性能，以及查閱刀具設計手冊中刀具材料的種類和不同 刀具材料的基本性能分析，以及花鍵軸的熱處理要求、花鍵軸硬度和刀具硬度等 等。選取通用型高速鋼作為滾刀的材料，滾刀材料的通用型高速鋼型號為： W18Cr4V。毛坯種類為：鍛坯。5.4矩形花鍵滾刀的工藝加工順序制定（1）

46、在制作工藝加工卡片之前需要先制作專用工藝裝備明細表、廠標準工 藝裝備明細表和外購工藝裝備明細表。專用工藝裝備明細表中列出了加工矩形花鍵滾刀過程中所需要的專用工裝。 專用工藝裝備（簡稱專用工裝），它是指僅適合于某種產品，某個零部件，某道 工序等由企業自己設計和制造的。具體專用工裝見工藝卡片專用工藝裝備明細表。廠標準工藝裝備明細表中列出了工藝加工過程中所需要的一些標準工裝等。 具體用具見工藝卡片廠標準工藝裝備明細表。外購工藝裝備明細表中列出了一些工藝加工過程中需要用到的而必須從外 購買的一些用具。具體工裝見工藝卡片中外購工藝裝備明細表。（2）完成專用工藝裝備明細表、廠標準工藝裝備明細表和外購工藝裝

47、備明 細表后需制定機械加工工藝過程。矩形花鍵滾刀加工工藝順序：1工序-鋸料；車間-鍛冶；設備一鋸床。2.工序-鍛坯；車間-鍛冶；設備一鍛錘。3.工序-退火；車間-鍛冶：設備一退火爐4. 工序一粗車一端面、外圓和軸臺；車間一滾刀；設備一車床。5. 工序一粗車另一端面、外圓、軸臺和鉆孔；車間一滾刀；設備一車床；工藝裝備一軸臺車刀、卡尺和三爪卡盤。6. 工序一精鏜孔；車間一滾刀;設備一車床；工藝裝備一內孔車刀、塞規；7. 工序一粗車軸臺外圓、端面及倒角；車間一滾刀；設備一車床； 工藝裝備一粗車端面芯軸？31.6、檢查芯桿。8. 工藝一鏜內孔凹槽；車間一滾刀；設備一車床；工藝裝備一內孔車刀、深度卡尺。

48、9. 工藝一拉鍵槽；車間一滾刀；設備一拉床；工藝裝備一鍵槽塞規、鍵槽拉刀和導胎。10. 工藝一修鍵槽毛刺及倒角；車間一滾刀；設備一鉗工臺、臺鉆；工藝裝備一倒角芯軸、倒角立銑刀。11工藝一精車外圓螺紋；車間一滾刀；設備一車床；工藝裝備一外圓車刀、螺紋車刀、樣板和芯軸。12. 工藝一銑容屑槽；車間一滾刀；設備一銑床；工藝裝備一銑溝槽芯桿、滾刀檢查芯桿。13. 工藝一調質、處理；車間一熱處理。14. 工藝一鏟外圓及齒形；車間一滾刀；設備一鏟床；工藝裝備一外圓鏟刀、鏟齒芯軸、滾刀檢查芯桿。15. 工藝一剔余齒、修光；車間一滾刀；設備一鉗工臺； 工藝裝備一榔頭、平銼、鏨子。16. 工藝一打標志；車間一滾

49、刀；設備一鉗工臺；工藝裝備一榔頭、單字頭。17. 工藝一粗磨兩端面；車間一滾刀；設備一工具磨；工藝裝備一精車端面芯軸、砂輪。18. 工藝一熱處理、噴砂；車間一熱處理。19. 工藝一磨內孔；車間一滾刀；設備一內圓磨；工藝裝備一磨內孔夾具、塞規、檢查芯桿。20. 工藝一磨研內孔；車間一滾刀；設備一研磨機；工藝裝備一基準芯軸、塞規、研磨棒、金剛砂。21. 工藝一磨軸臺外圓及端面；車間一滾刀；設備一外圓磨床；工 藝裝備一鏟磨芯軸、滾刀檢查芯桿、砂輪22. 工藝一磨前刃面；車間一滾刀；設備一開刃磨床； 工藝裝備一開刃芯軸、檢查芯桿、等分盤、砂輪。23. 工藝一鏟磨齒形；車間一滾刀；設備一鏟磨床；工藝裝備

50、一鏟磨芯軸、打砂輪夾具、樣板、凸輪。24. 工藝一切試環；車間一滾刀；設備一滾齒機。25. 工藝一清洗、包裝；車間一包裝；設備一包裝臺。5.5矩形花鍵滾刀的工藝流程(1) 工 序 1.鋸料：選取材料通用型高速鋼，材料型號為 W18Cr4V，作為鋸料，在設備 G-72鋸床上加工外圓直徑為1O4.501.5mm長度為88+1.0 mm的鍛坯。外圓直徑和長 度也可以根據原材料的規格，由熱工科給出下料尺寸。(2) 工序 2.鍛坯：鋸料完成后，在鍛冶車間用 G41-740、G41-1000的鍛錘進行鍛坯。 鍛錘時，碳化不均勻度為4級，鍛坯的外圓直徑為104.501-0 mm長度為89+2.0 mm, 鍛

51、坯完成后進行下一步退火處理。(3) 工序 3.退火：將鍛坯在鍛冶車間的退火爐中進行退火處理，退火時要求按照鍛造操作規程，退火后的硬度要求達到：HB207HB225。(4) 工序 4.粗車端面、外圓及軸臺：在 C3163、C620、C1616車床上加工，加工時需要 冷卻，冷卻液為乳化液。車外圓時L2尺寸由操作者掌控，端面車平為宜。軸臺外 圓d1可以車成錐度但錐角不大于60度(即斜角不大于30度)。0d1 =( D1 + 1) 0.5，D1為成品滾刀外圓軸臺直徑。d?亍(D?#2) +0.5 , D?為成品滾刀的外圓直徑。+0.5a1 =( a+ 1) 0， a為滾刀成品軸臺的長度。進行加工時需要

52、用到的刀具和用具有：軸臺車刀YT15、外圓彎頭車刀YT15、 卡尺0.05 X 200三爪卡盤(5) 工序5.粗車另一端面、外圓、軸臺及鉆孔：使用C3163、C620、C1616車床加工，加工時需要冷卻，冷卻液選取乳化液。加工時使用臺階車刀YT15、錐柄麻花鉆？29.5、三爪卡盤、300鋼直尺、游 標卡尺。要求加工孔徑為29.500.3 mm,軸臺外徑56%5 mm,滾刀外徑102+0.5mm,滾 刀89J2'0 mm,軸臺長度為5+°5 mm.(6) 工序 6.精鏜孔：在C620車床上使用內孔車刀 YT15、塞規、三爪卡盤等工具精鏜 孔，精鏜孔時每端喇叭口不得超過內孔公差的

53、 1.5倍。每端喇叭口的長度不大于 6mm,孑L徑為 31.60+°062 mm。圖5.2(7) 工序7.精車端面、外圓、軸臺及倒角：在C620車床上進行加工，精車端面芯軸?31.60mm,滾刀檢查芯桿？31.60mm。(8) 工序8.鏜內孔凹槽：選擇設備 C620車床，自制內孔車刀 YT15，用深度卡尺進行 測量。鏜內孔凹槽的直徑為3400.5 mm；凹槽的兩端長度都為215 mm。圖5.4(9) 工序9.拉鍵槽：使用L6110拉床進行加工。拉鍵槽時需要進行冷卻，選取冷卻液為 乳化液。加工時需要用到鍵槽塞規？31.96、鍵槽拉刀、鍵槽拉刀導胎？31.96、墊片h =2.2 8。加工時按照技術要求：加工時：當滾刀成品孔徑 d= 22mm時，輪轂槽深t= 23.92+0.10 mm,鍵槽寬 度 b = 6.07+0.075 mm。當滾刀成品孔徑d= 27mm 時，輪轂槽深t= 29.6200.20mm，鍵槽寬度b =7.08+0'090 mm。當滾刀成品孔徑d= 32mm 時，輪轂槽深t= 34.8000.62mm，鍵槽寬度b =8.10+0'20 mm。當滾刀成品孔徑d= 40mm 時，輪轂槽深t= 43.3000.62mm，鍵槽寬度b =10.08+°.2° mm。因為所加工滾刀成品孔徑為 32mm,所以選取輪轂槽深t=