毕业论文-渐开线花键滚刀的设计与加工工艺

毕业设计渐开线花键滚刀的设计与加工工艺学生姓名：学号：系部：机械工程系专业：机械设计制造及其自动化指导教师：二零一五年六月诚信声明本人郑重声明：本论文及其研究工作是本人在指导教师的指导下独立完成的，在完成论文时所利用的一切资料均已在参考文献中列出。本人签名：年月日

毕业设计任务书设计题目：渐开线花键滚刀的设计与加工工艺系部：机械工程系专业机械设计制造及其自动化学号：学生：指导教师（含职称）专业负责人：1．设计的主要任务及目标（1）了解渐开线花键滚刀的工作原理。（2）掌握渐开线花键滚刀的齿形设计。、（3）了解渐开线花键滚刀切削过程及其特点。（4）了解渐开线花键滚刀结构参数的确定。（5）了解渐开线花键滚刀的公差与技术要求。（6）掌握渐开线花键滚刀的设计步骤。（7）掌握渐开线花键滚刀加工工艺并编制加工工艺过程卡。2．设计的基本要求和内容（1）要求了解渐开线花键滚刀的工作原理。（2）要求基本掌握渐开线花键滚刀的齿形设计及结构设计，并能出产品图纸。（3）要求了解渐开线花键滚刀加工工艺。（4）根据设计的产品图，编制加工工艺过程卡。3．主要参考文献（1）袁哲俊编《齿轮刀具设计》上、下册，新时代出版社，1983年（2）四川省机械工业局编《复杂刀具设计手册》上、下册，机械工业出版社，（3）太原工具厂齿轮刀具工艺资料4．进度安排设计各阶段名称起止日期1确定设计思路，进行开题检查2014.12.01~2014.12.222渐开线花键滚刀的齿形及结构设计，出产品图。2014.12.22~2015.04.013编制工艺过程卡，进行中期检查2015.04.01~2015.04.205设计及图纸整理，准备答辩2015.05.20~2015.06.05注：一式4份，系部、指导教师各1份、学生2份：[毕业设计]及答辩评分表各一份4根据设计的产品图，编制加工工艺过程卡2015.04.20~2015.05.205设计及图纸整理，准备答辩2015.05.20~2015.06.05审核人：年月日②磨光部分长度：4计算精度序号计算项目符号计算精度1滚刀上齿高0.012滚刀下齿高0.013滚刀全齿高0.014滚刀法向齿距0.0015滚刀法向齿厚0.016滚刀齿顶圆弧半径7滚刀前角0.18第一次铲背量圆整到0.59第二次铲背量圆整到0.510容屑槽深度H圆整到0.511容屑槽槽底半径圆整到0.2512容屑槽槽行角13分度圆直径0.0114分度圆螺纹升角15轴向齿距P0.00116轴向齿厚0.0117轴向齿形角18容屑槽导程119齿顶圆弧半径0.120齿根圆弧半径0.15产品图的绘制详见CAD图：6技术条件1.滚刀用W18Cr4V高速钢制造，其碳化物偏析，不大于4级，不大于5级。也可用性能相当的其他牌号高速钢制造。2.滚刀加工表面不应有裂纹、斑点、锈痕或其他金属缺陷，其表面光洁度应符合JB178-60光洁度标准。前刃面不低于齿形不低于内孔不低于端面不低于轴台外圆不低于3.磨光和研磨的表面上不得有黑斑和未研的痕迹。4.滚刀必须磨的锋利，不得有崩刃、烧伤现象。4.非工作部分的尖角修钝。5.滚刀不完整齿的顶部应修去，使其在刀齿全长内齿顶宽不小于模数的0.5倍。6.用W18Cr4V高速钢制造的滚刀，切削部分硬度为HRC63~66。7.滚刀外形尺寸的偏差：外径按规定；总长与轴台长度按9规定。8.滚刀孔径的偏差应符合下表的规定：检查项目代号精度等级孔刀孔径222732405060孔径偏差AA—+9+11+11+11+13A、B+13+13+15+15——C+23+23+27+27——9.滚刀制造时的主要项目公差应符合下表：序号检查项目公差代号精度等级模数（2.5~4）1轴台的径向跳动A102端面跳动A63啮合误差A204转内切削刃的螺旋线误差A135相邻切削刃的螺旋线误差A86滚刀一转内切削刃的螺旋线误差A207最大齿距偏差A8刀齿的径向跳动A259齿形误差A910刀齿前刃面的非径向性A5011刀齿前刃面与内孔轴线的不平行度A6312容屑槽周节的最大累积误差A6313容屑槽的相邻周节差A4014齿厚偏差A滚刀成品精度采用：、、、、、、、、进行校验。11.滚刀端面上应标志：模数、原始齿形角、螺纹升角、螺纹方向（本产品为右旋，右旋不标）、精度等级、材料（普通高速钢不标）。12.滚刀在HB160~200的45号钢上进行试验。13.试验时的冷却液为5％的乳化油水溶液或硫化油，使用量不小于5升/分。14.试验时一次切至全深切削范围应与下表相符：模数走刀量切削速度M精度等级精度等级ABAB0.5~0.80.50.540~4540~451~1.51.01.540301.5~2.51.752.2540302.5~42.03.040304~5.52.53.540305.5~102.53.5402515.经试验后滚刀不得有崩刃或显著的磨钝现象，应保持其原有性能，并能继续使用。16.在包装前没把滚刀应仔细清理，并涂上防锈剂，用防潮纸包裹，然后装入硬纸盒中。17.在每盒上应附带下列字样的标签或印记：制造厂名称、滚刀名称、模数、精度等级、材料。7工艺设计设计渐开线花键滚刀关键在于齿形设计计算和工艺设计。在齿形设计计算过程中常见的问题有齿形的修正和变位系数的选取。而工艺设计过程中不仅要了解齿轮滚刀加工过程程和原理，还要了解加工的难易程度，以及经济成本，所以工艺设计时要考虑的问题就会很多，比如：现场加工的条件、工人的技术水平、加工机床的性能等。综合以上各种因素，合理的设计加工工艺非常重要。本文设计渐开线花键滚刀采用W18Cr4V，硬度为63－66HRC，红硬比较好，韧性也不错。由于此材料含W、Cr故提高了回火稳定性，但是须经过一次淬火、三次回火才能达要求，所以在工艺设计热处理中要考虑这个问题。原材料须经过锻造使晶粒细化，同时要愋慢冷却避免形成马氏体。为了便于加工，还必须退火以降低硬度(一般采用等温退火)。退火之后会形成索氏体和细粒状碳化物。当车削加工完成之后，需淬火、回火以提高硬度，符合刀具的硬度要求。其中要注意加热时要在盐炉中，还须预热两至三次，采用油淬火。进行多次回火使其弥散硬化。剃前齿轮滚刀的加工工艺路线7.1工艺路线综合加工工艺性和经济性，确定工艺路线方案如下：锻造→正火→粗车外圆→粗车端面→打孔→钻孔→粗车内孔→插键槽→粗磨内孔→车直槽→铣容屑槽→铲齿→钳去不全齿→精磨内孔→研磨内孔→磨前端面→磨前刀面→铲磨齿形→送检→液体喷砂→激光刻标记→包装。7.2渐开线花键滚刀的加工方法1.车削加工粗车加工后，表面粗糙度Ra=12.5～25um，精度IT10～IT12半精车加工后，表面粗糙度Ra=6.3～12.5um，精度IT9～IT10精车加工后，表面粗糙度Ra=1.6～3.2um，精度IT7～IT82.磨削加工粗磨加工后，表面粗糙度Ra=0.8～1.6um，精度IT8～IT9精磨加工后，表面粗糙度Ra=0.1～0.8um，精度IT6～IT8粗研磨加工后，表面粗糙度Ra=0.16～0.63um，精度IT5～IT63.拉削加工粗拉削加工后，表面粗糙度Ra=1.25～5um，精度IT9～IT10精拉削加工后，表面粗糙度Ra=0.16～0.63um，精度IT5～IT64.铣削加工粗铣加工后，表面的粗糙度Ra=10～80um，精度IT12～IT13半精铣加工后，表面粗糙度Ra=2.5～10um，精度IT11～IT15.钻孔加工当孔的直径大于15mm时，钻孔加工后，表面粗糙度Ra=20～80um，精度IT10～IT126.半精镗孔半精镗孔加工后，表面粗糙度Ra=2.5～10um，精度IT10～IT117.3工艺过程卡零件加工工艺卡图号零件名称材料1渐开线花键滚刀W18Cr4V工序号工序名称及内容设备型号工装夹具、刃具、量具工时定额备注一锻造：Ø75×75二正火三车：粗车外圆，清两端面，见光，一头打出中心孔C6140A1.00四钻：内孔至Ø25Z3520'五车：内孔至Ø，0.4两端面各留0.15，外圆留1，内孔空刀槽做出至尺寸C6140A1.00六插：键槽，注意内孔留磨量，去毛刺B503025'七磨：内孔至ØM212020'八车：直槽，注意槽深至尺寸，分圆齿厚留0.5，C6140AØ26.4带键螺旋心轴，车铲成形刀2.30转工序1.00九铣：容屑槽X62WØ26.4带键螺纹心轴，30°成形刀1.00十铲：铲齿，外圆留0.4，齿厚留0.3C8955Ø26.4带键螺纹心轴，30°成形刀2.00转工序2.00十一钳：去不全齿，去毛刺15'十二热处理：63~66HRC十三磨：内孔留0.01~0.015M212025'十四研：内孔至尺寸内孔研磨机1.30十五磨：两凸台外圆，两端面至尺寸M131Ø27锥度心轴20'十六磨：前刀面M6420D40'十七铲磨：齿形至尺寸C89554.00转工序2.00十八送检十九液体喷砂二十激光刻标记二十一浸蜡，真空包装由于工艺设计部分较为复杂，详情见工艺卡：8结论渐开线花键滚刀的设计与花键滚刀的设计基本相似。本设计就30°压力角渐开线花键滚刀进行齿形设计，以及加工工艺的设计。在这次的设计过程中我认识到了自己的不足之处，这是一次全面的检测，是对我们大学期间所学知识的一次回顾和总结。渐开线花键滚刀的设计首先根据已知条件，也即是被加工齿轮的参数选定渐开线花键滚刀的基本结构参数，确定其为单头，右旋，容屑槽为直槽的渐开线花键滚刀。通过查表选定基本结构尺寸：模数、外径、长度、内径、容屑槽数、轴台直径、轴台长度。然后根据基本结构尺寸计算出渐开线花键滚刀的各项参数。最后就是技术条件和工艺过程的设计。

参考文献[1]袁哲俊.齿轮刀具设计(上、下)[M].北京：新时代出版社，1983[2]四川省机械工业局.复杂刀具设计手册(上、下).机械工业出版社，1979[3]太原工具厂编.太原工具厂齿轮刀具工艺资料[4]陵严清,岑继平,刘殿亭编.花键滚刀原理与设计.北京:国防工业出版社，1986[5]赵炳桢，商宏谟，辛节之主编.现代刀具设计与应用.北京:国防工业出版社,1998[6]刘杰华编.刀具精确设计理论与实践.北京:国防工业出版社，1996[7]田培常主编.齿轮道具设计与选用手册.北京:国防工业出版社，1987[8]上海工具厂编.刀具热处理.上海：人民出版社[9]孙桓、陈作模主编.机械原理(第6版).北京：高等教育出版社，2001(2002重印)[10]王先逵主编.机械制造工艺学.北京：机械工业出版社，1995(2000重印)[11]傅水根主编.机械制造工艺基础.北京：清华出版社，1998(2001重印)

致谢经过将近四个月的时间终于将这篇论文写完，其中包括一个多月的寒假。本次的设计的课题为渐开线花键滚刀的设计与加工工艺，是一个很贴近机械设计加工的题目，以前也完成过各种的机械设计，但是这次是第一次这么全面的去设计一个刀具，这是对我们大学以来学的机械知识的一个全方面的检测，也是对自己机械能力的一次展现，记得刚开始拿到课题，因为自己学的都是一个大概，对于夹具的了解并不是很透彻，觉得特别困难，但是大学的一次检验自己的机会不能白白浪费，开始自己在网上查阅相关的资料，了解夹具需要的书籍还有其他需要的资料，将刀具以及工艺相关的知识点重新整理了一遍，相关的公式，表格全部查出来，但是还是没有一丝丝头绪。不知道从哪开始。在论文的写作设计过程中遇到了很多的困难和阻碍，很多困难都在自己的辛苦阅读资料和同学以及指导老师的帮助下克服了，特别是在开题的时候，以及刚开始写论文的时候的手足无措。在这里我尤其要强烈感谢我的论文指导老师工具厂的王老师，他对我进行了很多耐心的指导和无私的帮助，不厌其烦的帮助我解读设计的内容和进行论文的修改和改进，以及给了我许多参考资料。另外，在校图书馆查找资料的时候，图书馆的老师也