1、 齒輪滾刀設計 專業 機械設計與制造 班級 04級機電一體化一班 學號 04031211 姓名 劉青山 電話QQ 495754789目錄一畢業設計任務書 31 畢業設計呈報表 3二前言 8二滾刀設計 91 滾刀設計計算及驗證 92 滾刀心軸設計計算及驗證 123 滾刀軸套設計 134 滾刀拉緊螺栓和鎖緊螺母的選配 145 滾刀與心軸裝配鍵設計 156 結論 16三滾刀加工工藝 171 滾刀的加工工藝 172 滾刀心軸的加工工藝 193 滾刀軸套的加工工藝 20四謝辭 21五參考文獻 22六附錄（圖紙） 22重慶三峽職業學院機械系畢業設計（論文）呈報表題 目 齒輪滾刀設

2、計設計（論文）地點 重慶工具廠公司學生姓名劉青山學號04031211專業班級04級機點1班指導教師姓名年齡學歷職稱職務劉明 51本科工程師儀器修理技術員所在單位重慶工具廠公司聯系電話指導教師教學科研經歷：具體條件（住宿、實驗場所、儀器設備等）：住宿：重慶工具廠公司宿舍。 實驗場所：重慶工具廠公司品質部儀器修理室。 儀器設備： 滾刀螺旋測量儀，前角測量儀。萬能工具顯微鏡。指導教師所在單位人事部門意見： （單位蓋章） 年 月 日專業組意見： 簽 名： 年 月 日附件2 畢業設計任務書題 目： 齒輪滾刀設計 課題性質：理論研究 應用與理論結合研究實際應用研究專 業： 機械設計與制造 班 級： 04級

3、機點1班 學 號： 04031211 學生姓名： 楊榮富 起訖日期： 08.3.508.5.9 指導教師： 劉明 職稱： 工程師 教研室主任： 審核日期： 08.5.10 一、畢業設計的要求和內容（包括原始數據、技術要求、工作要求） 設計加工法向模數為4，法向齒形角a0=200,齒高系數ha=1, 徑向間隙系數c=0.25, 法向弧齒厚Sn=Mn/2=6.28.分圓螺旋角=80634。右旋，精度等級7Dc0 . 設計的滾刀要能加工上述要求的齒輪，盡量采用先進的加工技術，在設計時考慮滾刀的工藝合理性，按要求計算滾刀尺寸，再按國家標準制圖。最后對所設計的產品數據進行驗算，看設計是否合理，能否達到加

4、工要求。 根據被加工的齒輪的數據分析和計算。確定選擇直槽右旋齒輪滾刀，查閱資料確定滾刀的尺寸。二、畢業設計圖紙內容及張數論文研究方案、目標 滾刀設計共7張圖紙，包括齒輪滾刀圖，滾刀裝夾心軸圖，軸套圖，左端拉緊螺栓圖，右端鎖緊螺母圖，滾刀與心軸裝配的鍵圖。滾刀裝配圖。 三、畢業設計進度計劃序號各階段工作內容起訖日期備注1研究設計任務,熟悉設計目的,收集資料08.3.408.3.11在重慶工具廠公司實習2熟悉滾刀的加工方法和工藝08.3.1208.3.173根據要求計算滾刀的數據確定滾刀設計方案08.3.1808.3.254按計算的數據制圖08.3.2608.4.135對設計的數據和圖紙進行驗算0

5、8.4.1408.4.206對數據和圖紙進行審核和修改08.4.2108.4.257編寫工藝卡片08.4.2608.5.8四、主要參考資料 寇世瑤 主編 機械制圖 高等教育出版社 2002徐紹軍 主編 工程制圖 高等教育出版社 2003程光蘊 主編 機械設計基礎 高等教育出版社 1999周宏莆 主編 機械制造技術基礎 高等教育出版社 1998鄭修本 主編 機械制造工藝學 高等教育出版社 2000劉華明 主編 齒輪刀具設計 新時代出版社 1983周兆元 主編 互換性與測量技術 機械工業出版社 2000曾令宜 主編 A utoCAD2004工程制圖 高等教育出版社 2004 指導教師 學生姓名 楊

6、榮富 2008-5-8 前言齒輪滾刀 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。加工的模數范圍大，從儀表中用的模數小于0.1的齒輪到大于40以上模數的齒輪都可用滾刀加工。同一把滾刀可以加工模數相同的任意齒數和滾輪。滾齒生產效率比插齒高，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（但多頭滾刀各頭之間的分度誤差會影響齒輪的齒距誤差）。滾齒機床的滾刀結構也不是很復雜，由于這些優點，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發展很快，采用了優質高速鋼和鋼性高的滾齒機，以及相應地改進滾刀結構，

7、使滾齒提速到100米/分。許多工業部門日益廣泛地采用了多頭滾刀，在重型機器制造廠中采用了一些高效率的粗加工滾刀。現在用硬質合金滾刀高速切齒輪也都在進行。齒輪滾刀設計 試設計法向模數4，法向齒形角an=20°，齒高系數ha=1;徑向間隙系數c¢=0.25法向弧形齒厚sn= mn/2 =6.28,分度圓螺旋角b=8°6¢34²,右旋,精度等級7-De的直槽滾刀。一. 材料選擇滾刀用W18Cr4V或同等性能以上的高速鋼制造，其金相組織符合：YB（T）2-80高速工具鋼技術條件的規定，其碳化物均勻應不超過5級。二. 標準齒輪滾刀選擇對于1-10模數的齒

8、輪滾刀,按照國家標準GB×2495-78所規定的標準選擇，此標準適合加基準齒形角為20°的漸開線齒輪。為此，我們選擇以下的標準齒輪滾刀dao=112，di=40，全長L=112，圓周齒數2n=14，前角a=0°三. 標準齒輪滾刀的計算步驟 1.鏟背量 K= do/zk*tanae=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.驗算測后角 3.決定第二鏟背量度 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選用) 4.齒頂高 ha0=(ha+c)mn=(1+0

9、.25)*4=5 5.齒根高 hf0=ha+(0.20.25)mn=4=0.25*4=5 6.全齒高 h0=ha0+hf0=5+5=10 7.容屑槽深度 H=h0+k+k1/2+(0.51.5)=17.75 8.槽底半徑 r=9. 容屑槽角 =25010. 作圖校驗 不干涉，強度系數要求能達到要求。11. 分圓直徑 d0=da0-2ha0-(0.20.4)k=99.812. 分圓螺旋開角 0 sin0=mz0/ d0=0.040080 0=201749” 0 =2018. 13. 容屑槽螺旋角 和0想等14. 容屑槽導程 pk=d0ctgk15. 法向齒距 pon=mn=12.56616. 法

10、向齒厚 son= pon-sn=6.2817. 軸向齒距 pox= pon/cos0=12.57618. 軸向齒厚 sox= son/ cos0=6.2919. 齒頂圓角半徑 rc=(0.20.3)mn=1.220. 齒根圓角半徑 rc=(0.20.3)mn=1.221. 軸向齒形角 ao=200053” ctgao= ctagancos0=ctg20ocos2o1822. 軸臺直徑 D1=70 根據標準齒輪滾刀57型選取23. 軸臺長度 L=5 根據標準齒輪滾刀57型選取寬b1=10.10+0.224. 鍵槽尺寸 高t1 =43.50+0.62 根據標準齒輪滾刀。5-16。2 型選取 圓弧半

11、徑r1=0.525. 內孔及空刀尺寸空刀直徑 dl=di+2=42孔磨光部分長度 L2=(0.70.8)di=32 根據標準齒輪滾刀5-16I型選取。 倒角c1=1 圓弧rA=2 26滾刀螺旋方向：加工直齒輪與b<10°的斜齒輪時滾刀做成右旋，加工b>10°時斜齒輪滾刀螺旋方向與被切齒輪螺旋方向相同。 27主要尺寸的公差和技術要求條件見圖紙。滾刀校驗（齒數）B>（1/23/4）H B刀齒根部寬度過 H螺旋槽深度 保證刀齒根部強度 保證鏟刀能順利退刀刀齒與砂輪磨時是否干涉當用盤形或碗形砂輪鏟磨滾刀前一個刀齒齒背時，砂輪應不碰到后一個刀齒。且當m 4時鏟磨寬度

12、不應小于齒背寬度的1/2，當m>4時不應小于齒背寬度的2/3，砂輪鏟磨后應保證這個尺寸。采用作圖法校驗，按步驟進行：1按確定的滾刀尺寸dao ZkiH Q r 作滾刀的端面投影圖。圖1-1示（1） 在刀齒前做出鏟背量K得B點，以da/2為半徑，以A，B兩點為圓心。畫弧相交于O點，再以O1點為圓心，dao/2為半徑畫弧AB，得近似齒頂鏟背曲線。在刀齒前刀面作全齒高ho可得C點和E點，以O1為圓心為O1C為半徑畫弧CD，得近似齒底鏟背曲線。（2） 選擇砂輪直徑為Ds=2ho+ds+5a*ds為砂輪法蘭盤直徑，ho為滾刀齒全高，Ds一般應不小于60mm（3） 以rH=dao/2sinae (a

13、e 取10°-12°)為半徑，O為圓心畫圓。按m 4時鏟背磨光寬度b=1/2,m>4時齒背磨光寬度b=2/3b1,過要求的鏟磨長度末點a作切于半徑為rH圓的切線，砂輪中心O2點應位于該切線上。作砂輪外圓（已知砂輪半徑Ds）半徑砂輪外徑切于齒底鏟背曲線CD。此時砂輪外圓在如下一個刀齒E點的上方，砂輪鏟磨第一齒時不會和第二齒干涉。如果砂輪外圓在E點下方，則砂輪將和第二個刀齒干涉。如發生這種干涉需改變滾刀的外徑dao或減少齒數Zk, 使其不發生干涉。 根據設計確定的滾刀參數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° 作圖校驗。根據作圖校驗所得數據確定該滾刀在鏟磨時不會發生干涉，且所得要求的強度能滿足加工要求。齒輪滾刀裝夾心軸設計 試設計安裝滾刀的心軸。滾刀的主要尺寸為dao=112,di=40,機床裝夾臺間距為192，軸承內徑為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，右邊采用螺母預緊。一材料選擇齒輪滾刀裝夾心軸根據工作情況選擇20CrMoTi低碳合金鋼。它能在高轉速、重載荷下工作，并且耐沖擊性好，耐磨性和疲勞強度高。適合滾刀的加工條件。二軸各部的尺寸1軸總長 l=3022

15、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滾刀尺寸和機床夾頭尺寸進行設計。9對該軸進行驗算： 該軸的強計算為 I=T/WT=9.55*106P/0.2d3n mpa I為軸的扭切 應 力 ，T為轉矩，WT為抗扭截面系數，圓截面時WT=d3/16=0.2d3 P為傳遞的功率，n為軸轉

16、速，d為軸的直徑根據設計給定的尺寸和實際工作的參數得：D=40mm p=16kw n=240r/minI=T/WT=9.55*106P/0.2d3n =49.736 20CrMoTi的許用扭動應為I40-52I I 在許用的范圍內，可以采用此材料和設計尺寸方案。10主要尺寸的公差和技術要求條件見圖紙。齒輪滾刀心軸軸套設計 試設計與齒輪滾刀心軸配合壓緊軸套。根據心軸尺寸設計直徑O外=50，d內=36 ，長為40的壓緊軸套。主要用于壓緊滾刀，防止滾刀在工作中松動而產生加工誤差。一材料選擇軸套材料選擇38CrMoAlA。由于軸套承受一定的壓力且要求有一定的耐磨性，故選擇了強度和硬度較高的38CrMo

17、AlA優質合金鋼。二軸套主要參數：D=50 d=36 l=40三主要尺寸差和技術要求見圖紙。拉緊螺栓設計試設計與心軸左端M10-6H 深28 的螺孔相配的位緊螺栓。根據要求采用國標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碳素結構鋼。此螺栓用于心軸的位緊，受軸向的位力較大，而Q235強度高。拉伸強度且有較好的韌性。二標準螺栓的選擇1 螺栓長度 45，螺紋部份長262 螺栓螺紋部參數d=10,d1=8.376,d2=9.351 粗牙螺紋 螺距P=1.5 采用六角螺頭螺栓e=17.7 s=163 上述參數根據使用要求參照GBIT5782-2000進

18、行設計。4 螺栓強度校驗：螺栓拉應力=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的許用拉應力為50-80螺栓拉應力滿足工作條件,可以采用.螺紋力矩的扭切應力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)按照第四強度理論 當量應力e為 e=1.36螺栓螺紋部分強度條件為 1.3Fa/d12/4 為螺紋升角2.940 fc=0.15 1=6.590 d2=9.782螺栓螺紋部分強度條件為1.

19、3Fa/d12/41.3Fa/d12/4=59.012Q235為 5080螺栓螺紋部分強度條件也滿足 。5主要尺寸差及技術要求見圖紙齒輪滾刀心軸右端螺紋相配螺母設計 試設計心軸右端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工作的實際情況選擇zcusn10p1(鑄造錫青銅)具有很強的耐磨性，適合經常拆御的零件。二螺母的形式和主要參數根據心軸右端M36*30和機床裝夾臺的尺寸。按GB/T6170-2000選擇六角螺母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術要求見圖紙。

20、齒輪滾刀與心軸配合鍵的設計 試設計與齒輪滾刀與軸配合時的鍵。根據配合要求和鍵槽的尺寸設計鍵的主要尺寸。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 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=8.5三主要尺寸公差及技術要求見圖紙.結論 本次設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。它能加工模數為4的任意齒數的齒輪，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和精度都很高。為了適應科技的不斷向前發展和一些齒輪的特殊要求，本次設計改善了許多滾刀的結構和加工工藝性。 滾刀采用W18Cr4V高速

21、鋼，經 處理后再加工保證加工中的精度再淬火再進行磨削加工。這樣不但提高了刀具的強度和韌性，精度也大大的提高了。最后再進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，還要繼續努力改善滾刀的加工技術和加工工藝，使滾刀的生產效率和精度更高。齒輪滾刀滾刀加工工藝卡片產品型號零件圖號產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每個毛陪可制件數1每臺件數1備注工序號工序名稱 工序內容車間設備1備料W18Cr4V2精段116*115鍛造立式精段機3熱處理鍛件退火熱處理

22、4銑端面鉆中心孔銑兩端面至L=1120-0.50機加車間銑床5鉆孔鉆孔30 配鉆機加車間車床6精車內孔精車內孔至39.600.05機加車間車床7粗精車外圓粗車外圓至113 精車外圓到112.7-0.2機加車間車床8軸臺加工粗精車軸臺71.100.3,兩端車進5， 倒角2*450 。機加車間車床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，螺旋升角20 18。機加車間車床11銑直槽 直槽螺旋角為2018，深17.8，槽角250，槽底半徑r=1.5 .機加車間銑床12鏟外圓及

23、齒形第一鏟背量5.5，第二鏟背量8 。機加車間鏟床13修余齒修兩端余齒機加車間鏟床14熱處理整體淬火 HRC63-66 ， 吹砂 。機加車間15磨孔 內孔磨至39.97+00.015機加車間磨床16研孔 內孔研至40+00.025， 內孔表面粗糙度0.32um機加車間磨床17磨軸臺外圓及端面兩端面磨到112+00.2 軸臺磨至70+00.2機加車間磨床18開口對外圓上各齒進行開刃口機加車間開口磨床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=1.2機加車間鏟齒磨床20涂層滾刀表面進行鈦的涂層處理涂層車間齒輪滾刀心軸加工工藝卡片產品型號零件圖號產品名稱齒輪滾刀零件名稱心軸共

24、（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1每臺件數1備注工序號工序名稱 工序內容車間設備1備料備20GrMoTi2精段55*306鍛造立式精段機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機加車間銑床5粗車車各外圓面機加車間車床6熱處理調質處理230280HBS熱處理7粗精車大端各部外圓車520+0.13車進90，端面車進30 大徑36的1：4圓臺機加車間車床8粗精車小端各部外圓車4200.15 車進212，端面車進100，3800.15機加車間車床9鉆孔 大端圓臺中心鉆8孔，深35機加車間車床10熱處理高頻淬火42 4550HRC機加車間車床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。機加車間銑床13車內外螺紋大端8孔內車內螺紋M10-6H深25。小端36上車M36*4的外螺紋 ，車進20。機加車間車床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3