齿轮滚刀设计

1、 齿轮滚刀设计 专业 机械设计与制造 班级 04级机电一体化一班 学号 04031211 姓名 刘青山 电话QQ 495754789目录一毕业设计任务书 31 毕业设计呈报表 3二前言 8二滚刀设计 91 滚刀设计计算及验证 92 滚刀心轴设计计算及验证 123 滚刀轴套设计 134 滚刀拉紧螺栓和锁紧螺母的选配 145 滚刀与心轴装配键设计 156 结论 16三滚刀加工工艺 171 滚刀的加工工艺 172 滚刀心轴的加工工艺 193 滚刀轴套的加工工艺 20四谢辞 21五参考文献 22六附录（图纸） 22重庆三峡职业学院机械系毕业设计（论文）呈报表题 目 齿轮滚刀设

2、计设计（论文）地点 重庆工具厂公司学生姓名刘青山学号04031211专业班级04级机点1班指导教师姓名年龄学历职称职务刘明 51本科工程师仪器修理技术员所在单位重庆工具厂公司联系电话指导教师教学科研经历：具体条件（住宿、实验场所、仪器设备等）：住宿：重庆工具厂公司宿舍。 实验场所：重庆工具厂公司品质部仪器修理室。 仪器设备： 滚刀螺旋测量仪，前角测量仪。万能工具显微镜。指导教师所在单位人事部门意见： （单位盖章） 年 月 日专业组意见： 签 名： 年 月 日附件2 毕业设计任务书题 目： 齿轮滚刀设计 课题性质：理论研究 应用与理论结合研究实际应用研究专 业： 机械设计与制造 班 级： 04级

3、机点1班 学 号： 04031211 学生姓名： 杨荣富 起讫日期： 08.3.508.5.9 指导教师： 刘明 职称： 工程师 教研室主任： 审核日期： 08.5.10 一、毕业设计的要求和内容（包括原始数据、技术要求、工作要求） 设计加工法向模数为4，法向齿形角a0=200,齿高系数ha=1, 径向间隙系数c=0.25, 法向弧齿厚Sn=Mn/2=6.28.分圆螺旋角=80634。右旋，精度等级7Dc0 . 设计的滚刀要能加工上述要求的齿轮，尽量采用先进的加工技术，在设计时考虑滚刀的工艺合理性，按要求计算滚刀尺寸，再按国家标准制图。最后对所设计的产品数据进行验算，看设计是否合理，能否达到加

4、工要求。 根据被加工的齿轮的数据分析和计算。确定选择直槽右旋齿轮滚刀，查阅资料确定滚刀的尺寸。二、毕业设计图纸内容及张数论文研究方案、目标 滚刀设计共7张图纸，包括齿轮滚刀图，滚刀装夹心轴图，轴套图，左端拉紧螺栓图，右端锁紧螺母图，滚刀与心轴装配的键图。滚刀装配图。 三、毕业设计进度计划序号各阶段工作内容起讫日期备注1研究设计任务,熟悉设计目的,收集资料08.3.408.3.11在重庆工具厂公司实习2熟悉滚刀的加工方法和工艺08.3.1208.3.173根据要求计算滚刀的数据确定滚刀设计方案08.3.1808.3.254按计算的数据制图08.3.2608.4.135对设计的数据和图纸进行验算0

5、8.4.1408.4.206对数据和图纸进行审核和修改08.4.2108.4.257编写工艺卡片08.4.2608.5.8四、主要参考资料 寇世瑶 主编 机械制图 高等教育出版社 2002徐绍军 主编 工程制图 高等教育出版社 2003程光蕴 主编 机械设计基础 高等教育出版社 1999周宏莆 主编 机械制造技术基础 高等教育出版社 1998郑修本 主编 机械制造工艺学 高等教育出版社 2000刘华明 主编 齿轮刀具设计 新时代出版社 1983周兆元 主编 互换性与测量技术 机械工业出版社 2000曾令宜 主编 A utoCAD2004工程制图 高等教育出版社 2004 指导教师 学生姓名 杨

6、荣富 2008-5-8 前言齿轮滚刀 齿轮滚刀是按展成法加工齿轮的刀具。它可以用来切斜齿齿轮；可加工非变位齿轮和变位齿轮。加工的模数范围大，从仪表中用的模数小于0.1的齿轮到大于40以上模数的齿轮都可用滚刀加工。同一把滚刀可以加工模数相同的任意齿数和滚轮。滚齿生产效率比插齿高，用滚刀切出齿轮的齿距高，因为齿轮的各牙齿都由滚刀同一刀齿切出，所以滚刀的齿距误差不影响工件的齿距精度（但多头滚刀各头之间的分度误差会影响齿轮的齿距误差）。滚齿机床的滚刀结构也不是很复杂，由于这些优点，滚刀成为使用最广泛的一种齿轮刀具。 由于近年来滚齿技术发展很快，采用了优质高速钢和钢性高的滚齿机，以及相应地改进滚刀结构，

7、使滚齿提速到100米/分。许多工业部门日益广泛地采用了多头滚刀，在重型机器制造厂中采用了一些高效率的粗加工滚刀。现在用硬质合金滚刀高速切齿轮也都在进行。齿轮滚刀设计 试设计法向模数4，法向齿形角an=20°，齿高系数ha=1;径向间隙系数c¢=0.25法向弧形齿厚sn= mn/2 =6.28,分度圆螺旋角b=8°6¢34²,右旋,精度等级7-De的直槽滚刀。一. 材料选择滚刀用W18Cr4V或同等性能以上的高速钢制造，其金相组织符合：YB（T）2-80高速工具钢技术条件的规定，其碳化物均匀应不超过5级。二. 标准齿轮滚刀选择对于1-10模数的齿

8、轮滚刀,按照国家标准GB×2495-78所规定的标准选择，此标准适合加基准齿形角为20°的渐开线齿轮。为此，我们选择以下的标准齿轮滚刀dao=112，di=40，全长L=112，圆周齿数2n=14，前角a=0°三. 标准齿轮滚刀的计算步骤 1.铲背量 K= do/zk*tanae=5.34 圆整到0.5 , 故k取5.5 式中ae为滚刀顶刃后角,一般取10°-12° 2.验算测后角 3.决定第二铲背量度 K1=(1.2-1.5)K=5.5*1.4=7.7 取K1=8(参照滚刀铲背量常用值表格选用) 4.齿顶高 ha0=(ha+c)mn=(1+0

9、.25)*4=5 5.齿根高 hf0=ha+(0.20.25)mn=4=0.25*4=5 6.全齿高 h0=ha0+hf0=5+5=10 7.容屑槽深度 H=h0+k+k1/2+(0.51.5)=17.75 8.槽底半径 r=9. 容屑槽角 =25010. 作图校验 不干涉，强度系数要求能达到要求。11. 分圆直径 d0=da0-2ha0-(0.20.4)k=99.812. 分圆螺旋开角 0 sin0=mz0/ d0=0.040080 0=201749” 0 =2018. 13. 容屑槽螺旋角 和0想等14. 容屑槽导程 pk=d0ctgk15. 法向齿距 pon=mn=12.56616. 法

10、向齿厚 son= pon-sn=6.2817. 轴向齿距 pox= pon/cos0=12.57618. 轴向齿厚 sox= son/ cos0=6.2919. 齿顶圆角半径 rc=(0.20.3)mn=1.220. 齿根圆角半径 rc=(0.20.3)mn=1.221. 轴向齿形角 ao=200053” ctgao= ctagancos0=ctg20ocos2o1822. 轴台直径 D1=70 根据标准齿轮滚刀57型选取23. 轴台长度 L=5 根据标准齿轮滚刀57型选取宽b1=10.10+0.224. 键槽尺寸 高t1 =43.50+0.62 根据标准齿轮滚刀。5-16。2 型选取 圆弧半

11、径r1=0.525. 内孔及空刀尺寸空刀直径 dl=di+2=42孔磨光部分长度 L2=(0.70.8)di=32 根据标准齿轮滚刀5-16I型选取。 倒角c1=1 圆弧rA=2 26滚刀螺旋方向：加工直齿轮与b<10°的斜齿轮时滚刀做成右旋，加工b>10°时斜齿轮滚刀螺旋方向与被切齿轮螺旋方向相同。 27主要尺寸的公差和技术要求条件见图纸。滚刀校验（齿数）B>（1/23/4）H B刀齿根部宽度过 H螺旋槽深度 保证刀齿根部强度 保证铲刀能顺利退刀刀齿与砂轮磨时是否干涉当用盘形或碗形砂轮铲磨滚刀前一个刀齿齿背时，砂轮应不碰到后一个刀齿。且当m 4时铲磨宽度

12、不应小于齿背宽度的1/2，当m>4时不应小于齿背宽度的2/3，砂轮铲磨后应保证这个尺寸。采用作图法校验，按步骤进行：1按确定的滚刀尺寸dao ZkiH Q r 作滚刀的端面投影图。图1-1示（1） 在刀齿前做出铲背量K得B点，以da/2为半径，以A，B两点为圆心。画弧相交于O点，再以O1点为圆心，dao/2为半径画弧AB，得近似齿顶铲背曲线。在刀齿前刀面作全齿高ho可得C点和E点，以O1为圆心为O1C为半径画弧CD，得近似齿底铲背曲线。（2） 选择砂轮直径为Ds=2ho+ds+5a*ds为砂轮法兰盘直径，ho为滚刀齿全高，Ds一般应不小于60mm（3） 以rH=dao/2sinae (a

13、e 取10°-12°)为半径，O为圆心画圆。按m 4时铲背磨光宽度b=1/2,m>4时齿背磨光宽度b=2/3b1,过要求的铲磨长度末点a作切于半径为rH圆的切线，砂轮中心O2点应位于该切线上。作砂轮外圆（已知砂轮半径Ds）半径砂轮外径切于齿底铲背曲线CD。此时砂轮外圆在如下一个刀齿E点的上方，砂轮铲磨第一齿时不会和第二齿干涉。如果砂轮外圆在E点下方，则砂轮将和第二个刀齿干涉。如发生这种干涉需改变滚刀的外径dao或减少齿数Zk, 使其不发生干涉。 根据设计确定的滚刀参数dao=112, Zk=14，H=17.75, Q=25°, r=1.5, ho=10, k

14、=5.5, m=4, Ds=60, ae取10°-12° 作图校验。根据作图校验所得数据确定该滚刀在铲磨时不会发生干涉，且所得要求的强度能满足加工要求。齿轮滚刀装夹心轴设计 试设计安装滚刀的心轴。滚刀的主要尺寸为dao=112,di=40,机床装夹台间距为192，轴承内径为d左=50，d右=36，左边有锥孔锥度为67°，左右的装夹台长都为50左边需用螺栓拉紧，右边采用螺母预紧。一材料选择齿轮滚刀装夹心轴根据工作情况选择20CrMoTi低碳合金钢。它能在高转速、重载荷下工作，并且耐冲击性好，耐磨性和疲劳强度高。适合滚刀的加工条件。二轴各部的尺寸1轴总长 l=3022

15、左端与车床夹头装夹部总长为50，锥台为1：4，长为30：方台为长20，厚36，高363左端内螺孔 孔深为30，螺孔为m10-6h深28 配钻d=10 配螺栓4中间与滚刀配合长度为l中 =112 d中 =405键槽尺寸 宽b2=10.1 高t2=5 长l2=906右端与轴套配合尺寸 长40 直径367右端的外螺杆尺寸为M36*20 配螺母8上述各部尺寸都是根据滚刀尺寸和机床夹头尺寸进行设计。9对该轴进行验算： 该轴的强计算为 I=T/WT=9.55*106P/0.2d3n mpa I为轴的扭切 应 力 ，T为转矩，WT为抗扭截面系数，圆截面时WT=d3/16=0.2d3 P为传递的功率，n为轴转

16、速，d为轴的直径根据设计给定的尺寸和实际工作的参数得：D=40mm p=16kw n=240r/minI=T/WT=9.55*106P/0.2d3n =49.736 20CrMoTi的许用扭动应为I40-52I I 在许用的范围内，可以采用此材料和设计尺寸方案。10主要尺寸的公差和技术要求条件见图纸。齿轮滚刀心轴轴套设计 试设计与齿轮滚刀心轴配合压紧轴套。根据心轴尺寸设计直径O外=50，d内=36 ，长为40的压紧轴套。主要用于压紧滚刀，防止滚刀在工作中松动而产生加工误差。一材料选择轴套材料选择38CrMoAlA。由于轴套承受一定的压力且要求有一定的耐磨性，故选择了强度和硬度较高的38CrMo

17、AlA优质合金钢。二轴套主要参数：D=50 d=36 l=40三主要尺寸差和技术要求见图纸。拉紧螺栓设计试设计与心轴左端M10-6H 深28 的螺孔相配的位紧螺栓。根据要求采用国标GBIT5782-2000 M10*45的六角头螺栓。一材料的选择 六角螺栓的材料用Q235碳素结构钢。此螺栓用于心轴的位紧，受轴向的位力较大，而Q235强度高。拉伸强度且有较好的韧性。二标准螺栓的选择1 螺栓长度 45，螺纹部份长262 螺栓螺纹部参数d=10,d1=8.376,d2=9.351 粗牙螺纹 螺距P=1.5 采用六角螺头螺栓e=17.7 s=163 上述参数根据使用要求参照GBIT5782-2000进

18、行设计。4 螺栓强度校验：螺栓拉应力=fa/d12/4=45.394Fa轴向工作载荷 d1螺栓小径工作时轴向载荷为2.5KN, d1=8.376Q235的许用拉应力为50-80螺栓拉应力满足工作条件,可以采用.螺纹力矩的扭切应力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)按照第四强度理论 当量应力e为 e=1.36螺栓螺纹部分强度条件为 1.3Fa/d12/4 为螺纹升角2.940 fc=0.15 1=6.590 d2=9.782螺栓螺纹部分强度条件为1.

19、3Fa/d12/41.3Fa/d12/4=59.012Q235为 5080螺栓螺纹部分强度条件也满足 。5主要尺寸差及技术要求见图纸齿轮滚刀心轴右端螺纹相配螺母设计 试设计心轴右端M36*20相配的螺母。螺母主要用于锁紧心轴和固定作用。一材料选择螺母材料根据工作的实际情况选择zcusn10p1(铸造锡青铜)具有很强的耐磨性，适合经常拆御的零件。二螺母的形式和主要参数根据心轴右端M36*30和机床装夹台的尺寸。按GB/T6170-2000选择六角螺母D=36 D1=31.670 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术要求见图纸。

20、齿轮滚刀与心轴配合键的设计 试设计与齿轮滚刀与轴配合时的键。根据配合要求和键槽的尺寸设计键的主要尺寸。形式材料。一材料选择 选择常用的45钢二键的形式和主要参数 采用圆头普通平键GB/T1096 10.1*90 键长l=90 键宽b=10.1 键高h=8.5三主要尺寸公差及技术要求见图纸.结论 本次设计的是加工齿轮的滚刀，它是齿轮加工中最常见的刀具。它采取展成法加工，不间断切削。它能加工模数为4的任意齿数的齿轮，且齿轮各齿都是由同一滚刀切出。从而滚刀加工齿轮的效率和精度都很高。为了适应科技的不断向前发展和一些齿轮的特殊要求，本次设计改善了许多滚刀的结构和加工工艺性。 滚刀采用W18Cr4V高速

21、钢，经 处理后再加工保证加工中的精度再淬火再进行磨削加工。这样不但提高了刀具的强度和韧性，精度也大大的提高了。最后再进行表面的钛涂层处理提高刀具的耐磨性和寿命。 由于滚刀的形状较为复杂精度要求较高，加工工序较多且耗时，从而滚刀的价格也较高。因此，还要继续努力改善滚刀的加工技术和加工工艺，使滚刀的生产效率和精度更高。齿轮滚刀滚刀加工工艺卡片产品型号零件图号产品名称齿轮滚刀零件名称齿轮滚刀共（2页第（1页材料牌号W18Cr4V毛陪种类锻件毛陪外形116*115每个毛陪可制件数1每台件数1备注工序号工序名称 工序内容车间设备1备料W18Cr4V2精段116*115锻造立式精段机3热处理锻件退火热处理

22、4铣端面钻中心孔铣两端面至L=1120-0.50机加车间铣床5钻孔钻孔30 配钻机加车间车床6精车内孔精车内孔至39.600.05机加车间车床7粗精车外圆粗车外圆至113 精车外圆到112.7-0.2机加车间车床8轴台加工粗精车轴台71.100.3,两端车进5， 倒角2*450 。机加车间车床9键槽加工 拉键槽 宽10.1 00.2 ，高43.5+00.62，圆弧半径r=1.5.机加车间拉床10车螺纹车右旋螺纹 轴向螺距12.576，轴向螺厚6.29，深10，螺旋升角20 18。机加车间车床11铣直槽 直槽螺旋角为2018，深17.8，槽角250，槽底半径r=1.5 .机加车间铣床12铲外圆及

23、齿形第一铲背量5.5，第二铲背量8 。机加车间铲床13修余齿修两端余齿机加车间铲床14热处理整体淬火 HRC63-66 ， 吹砂 。机加车间15磨孔 内孔磨至39.97+00.015机加车间磨床16研孔 内孔研至40+00.025， 内孔表面粗糙度0.32um机加车间磨床17磨轴台外圆及端面两端面磨到112+00.2 轴台磨至70+00.2机加车间磨床18开口对外圆上各齿进行开刃口机加车间开口磨床19铲磨外圆齿形及齿顶圆角将外圆上各齿铲磨到图样要求，齿顶圆半径r=1.2机加车间铲齿磨床20涂层滚刀表面进行钛的涂层处理涂层车间齿轮滚刀心轴加工工艺卡片产品型号零件图号产品名称齿轮滚刀零件名称心轴共

24、（1页第（1页材料牌号W18Cr4V毛陪种类锻件毛陪外形55*306每个毛陪可制件数1每台件数1备注工序号工序名称 工序内容车间设备1备料备20GrMoTi2精段55*306锻造立式精段机3热处理锻件退火热处理4铣端面钻中心孔铣两端面至L=306机加车间铣床5粗车车各外圆面机加车间车床6热处理调质处理230280HBS热处理7粗精车大端各部外圆车520+0.13车进90，端面车进30 大径36的1：4圆台机加车间车床8粗精车小端各部外圆车4200.15 车进212，端面车进100，3800.15机加车间车床9钻孔 大端圆台中心钻8孔，深35机加车间车床10热处理高频淬火42 4550HRC机加车间车床11精车各外圆并开槽.大端52车至50.4h8.小端42车至40.4h8,38车至36.3h8. 各轴台处车槽2*1。机加车间车床12铣键槽及方台大端从圆台大径处在52上铣进20，高宽为36的方台。40上铣长90宽10.10+0.2深5，圆角r5的键槽。机加车间铣床13车内外螺纹大端8孔内车内螺纹M10-6H深25。小端36上车M36*4的外螺纹 ，车进20。机加车间车床14粗精磨外圆及圆台各面 大端圆台小径22-0.025-0.009，大径 36-0.025-0.009，方台宽高3