1、 重慶工商大學畢業設計說明書 課題名稱： 齒輪滾刀的設計院（系） 應用技術學院 專業年級 2005級機電（高專）班 學生姓名： 劉青山 學號： 2004405217 指導教師： 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. 齒輪滾刀設計······························3 1. 齒輪滾刀的特點及其發展趨勢·····&#

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

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

5、3;···117. 齒輪滾刀與心軸配合鍵的設計···········128.結論·······························

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····································19六附錄（圖紙）

9、 前言畢業設計是在我學完整個大學課程，。三年的機電一體化專業知識的學習，使我主要學習了工程制圖、機械設計、機械制造、工程力學等基礎知識，還進行了一定的實訓課程，包括金工實訓，齒輪減速箱的零件圖，裝配圖的繪制，以及齒輪設計、工件夾具設計和AotoCAD/CAM實訓。這是對我們之前所學各課程的一次深入的綜合性的復習，也是一次理論聯系實際的訓練，因此，它在我們大學的學習任務中占有非常重要的地位。畢業設計在于，培養我們調查研究，熟悉有關技術的改革，運用國家標準、規范、手冊、圖冊等工具書進行設計計算、數據處理、編寫技術文件及軟件運用的獨立工作能力。通過畢業設計，使我們能夠建立正確的設計思想，充分理解理論

10、設計與現場加工的差距，使理論上的理解轉化為加工中的實際操作，初步解決專業工程技術問題的方式和手段。就我個人而言，通過本次的畢業設計，能對我將來從事的工作進行一次適應性的訓練，從中鍛煉自己分析解決問題的能力。齒輪滾刀的設計1.齒輪滾刀的特點及其發展趨勢。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

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，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。2 齒輪滾刀的計算及其驗證 一法向模數為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，其金相組織應該符合：YB（T）2-80高速工具鋼技術條件的規定，其碳化物均勻度應不超過5級。二：標準齒輪滾刀的選擇。對于110模數的齒輪滾刀，按照國標JB2495-78所規定的標準選擇，此標準適合加工基準齒形角為20°的漸開線齒輪。為此，我們選擇以下的標準齒輪滾刀da0=112, di=40,全長L=112，圓周齒數zk=14,前角r=0°.三：標準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hf=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O1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h0可得C點和E點，以O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：要公差及技術條件如圖。 3.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

18、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

19、 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。 4 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

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，故選擇了強度和硬度較高的38CrMoAlA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。 5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

21、螺紋 螺距P=1.5 采用六角螺頭螺栓e=17.7 s=163 上述參數根據使用要求參照GBIT5782-2000進行設計。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.

22、3Fa/d12/4 為螺紋升角2.940 fc=0.15 1=6.590 d2=9.782螺栓螺紋部分強度條件為1.3Fa/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 6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

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要求見圖紙。 7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.8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

24、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

25、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

26、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

27、=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（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21

28、2，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。機加車間磨床齒輪滾刀軸套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1每臺件數1備注工序號工序名稱 工序內容車間