齿轮刀具设计说明书.pdf
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1、目目录录 一一径节制径节制齿轮滚刀设计齿轮滚刀设计.1 1.1设计原理1 1.2参数计算4 1.3设计图9 二二马格插齿刀部分马格插齿刀部分.11 2.1设计原理11 2.2参数计算15 2.3设计图24 三三工艺设计工艺设计.26 3.1径节制滚齿刀加工工艺26 3.2马格插齿刀工艺设计30 3.3成形车刀线切割加工33 四四设计总结设计总结.38 4.1设计心得38 4.2未来展望39 参考文献参考文献.40 第 1 页 共 41 页 一一、径节制径节制齿轮滚刀齿轮滚刀设计设计 1.1 设计原理设计原理 齿轮滚刀是加工外啮合直齿和斜齿圆柱齿轮最常用的刀具。一般地说,滚齿 的生产率比插齿高。
2、齿轮滚刀加工齿轮的原理,犹如一对螺旋齿轮的啮合过程。 滚刀就是具有一定切削角度的渐开线斜齿圆柱齿轮,滚刀的头数即相当于螺旋齿 轮的齿数。这种齿数极少、螺旋角很大、牙齿能绕轴线很多圈的变态斜齿圆柱齿 轮,其实质就是一个蜗杆。基本蜗杆的螺旋表面若是渐开螺旋面,则称为渐开线 基本蜗杆,而这样的滚刀称为渐开线滚刀。用渐开线滚刀理论上可以切出正确的 渐开线齿轮,但是,由于这种滚刀制造困难,生产上很少用到。生产中大量的采 用近似造型的滚刀,它们的基本蜗杆是阿基米德蜗杆或是法向直廓蜗杆。 ( (一一) )滚刀的结构参数:滚刀的结构参数: (1)(1)滚刀的外径:滚刀的外径: 齿轮滚刀的外径是一个很重要的结构
3、尺寸,其大小直接影响到其他结构参数 的合理性。滚刀外径愈大,则滚刀分圆螺纹升角愈小,因而可使滚刀的近似造型 误差愈小,提搞齿形的设计精度; (2)(2)滚刀的长度:滚刀的长度: 除2m 的 II 型滚刀长度略小于滚刀外径以外, 其余滚刀长度均等于其外径 (3)(3)齿轮的容屑槽:齿轮的容屑槽: 一般当 f 右边,符合不等式 要求,故取 max 0 g 求最小变位系数 15 保证被 切齿轮 不发生 顶切时 插齿刀 与被切 齿轮的 最小啮 合角 1 ming d 22 11 1 min 1 2 ()cos eo g d gf Rr tg m zz 0.0000001 0.0001 22 1 min
4、 66.755.194 (21 21)cos25 2 5.8 0.3392582 g d tg 1 min 1 min 1 min 1 min 18.73993 0.0121847 sin0.3212730 cos0.9469866 g d g d g d g d inv 16 保证被 切齿轮 不发生 顶切的 最小变 位系数 min1 min 1 1 () 2 gdg df g f invinv zz tg 0.01 min (0.01218470.0299753) 2121 0 225 0.80 gd tg mingd 第 20 页 共 41 页 17 验算插 齿刀在 切削齿 轮时是 否发生
5、 根切 将 min 0.80 gd 带入下列公 式中验算是否发生根切: 1 1 min 1 min ()cos 2cos gf g d g d m zz A 0.001 1 min 5.8 (2121)0.9063078 20.9469866 116.568 g d A minmin () 2 g egdeggd z Rmf0.001 min 21 5.8 1.15( 0.80) 2 62.93 egd R 1 min1 min sin g dg d A 22 min 0 egdog Rr 0.001 116.568 0.3212730 22 62.9355.194 7.2210 符合公式要求
6、,所以 min 0.80 g 18 原始截 面到前 端面距 离 0 b max 0 g e m b tg 0.1 0 0b 19厚度B maxmin () (35) gg e m B tg B的尺寸还受到工艺因素的 限制,B不宜取过大,参照表 2.4-6 选取 整数 5.8 0( 0.8) (35) 0.1051 44(35) B 按表 2.4-6 取40B 第 21 页 共 41 页 20 修正后 齿形角 fg 1 f fg e tg tg tgtg 0.00001 或 1 21 侧刃后 角 c sin cfge tgtg 0.0000001 0.4258319 0.1051042 0.04
7、47566 2 33 c c tg 22 分圆直 径 fgg dmz 0.001 5.821 121.8 fg d 23 齿形角 修正后 的基圆 直径 0g d 0 cos gfgfg dd 0.001 0 121.8 0.9048023 110.205 g d 原始截面上的齿形尺寸 24齿顶高 0e geg hf m 0.01 0 1.15 5.86.67 e g h 25 分圆弧 齿厚 0fg S 0 2 fg m S 0.001 25 165 0.4706354 fg tg tg tgtg 25.203342512 12 fg cos0.9048023 sin0.4258319 fg f
8、g fg d 0e g h 0 3.1416 5.8 9.111 2 fg S 第 22 页 共 41 页 26齿全高 00 2 ge g hh 0.01 0 26.6713.34 g h 前端面上的齿形尺寸 27齿顶高 eg h 00ege ge hhb tg 0.01 6.6706.67 eg h 28 分圆弧 齿厚 fg S 00 2 fgfgef SSb tgtg 0.01 9.11109.111 fg S 29 顶圆直 径 eg D2 egfgeg Ddh 0.01 121.826.67 135.14 eg D 30 根圆直 径 ig D 0 2 igegg DDh 0.01 135
9、.142 13.34 108.46 ig D 31 前刃面 齿顶高 eg h cos eg eg h h 0.01 6.67 6.70 0.9961947 eg h 32 其他结 构尺寸 按表 2.4-6 选取 在距前端面 2.5 毫米处进行齿形检验,计算检验用的展开角 33 顶圆上 的展开 角 e o r egeg tg 式中 eg 齿顶圆压力角 0 cos 5 g eg ege d Dtg 0.0000001 0.00001 1 110.205 cos 135.145tg6 0.8186712 35.04800 0.7014568 eg eg eg tg 55.1025 0.7014568
10、 38.6520238 39 e 0g h 第 23 页 共 41 页 34 齿形有 效部分 起始点 展开角 y 1=rogy tg 式中 y 齿形 有效部分起始点压力角 式中 1e f 被切齿轮的原始齿 条齿顶高系数 0.0000001 1 0.4706354 y tg 1 5.8(02.5)0.1051 110.205 0.4258319 2 0.2122546 55.1025 0.2122546 11.6957611 41 y 35 有效部 分展角 x xey 1 36 齿根圆 压力角 ig 0 2 cos g ig ig r D 当 0igg Dd时, 以 0g d处计算 齿间宽 0.
11、0000001 0.00001 由于 0igg Dd,以 0g d计算 0 0 cos1 0 0 g ig g ig ig d d inv 37 根圆齿 厚 ig S () fg igigfig fg S SDinvinv d 0.01 9.111 (0.02997530) 121.8 11.57 本设计以基圆直径代入,所 得 ig S为基圆齿厚 38 根圆齿 间宽 ig W (11.5) ig igig g D WS z 如(11.5) ig W ,磨齿形时有 困难,可适当减少 g h 0.01 3.1416 110.388 21 11.574.94(11.5) ig W 本设计以基圆直径代
12、入,所 得齿间宽为基圆齿间宽 38 3911 4126 58 x 110.388 ig S 10 0 (2.5) sin 2 yfg ee g fg tgtg f mbtg d 第 24 页 共 41 页 2.3 设计图设计图 (一)CAD 设计详图: (二)三维设计图: 第 25 页 共 41 页 第 26 页 共 41 页 三、三、工艺设计工艺设计 3 3.1.1、径节制径节制滚齿刀加工工艺滚齿刀加工工艺 本设计非标齿轮滚刀采用高速钢 W6Mo5Cr4V2,其具有很高的硬度、 耐磨性及 热硬性(也称红硬性) ,当刃具温度高达 500600 摄氏度左右时,硬度仍无明显 下降,能以比低合金刃具
13、钢更高的速度进行切削。由于此材料含 W、Mo 故提高 了回火稳定性,但是须经过分级淬火、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。进行三 次回火使其弥散硬化。 南南 华华 大大 学学 机机 械械 工工 程程 学学 院院 零零 件件 加加 工工 工工 艺艺 卡卡 图号零件名称材料 径节制齿轮滚刀W6Mo
14、5Cr4V2 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 一下料:Gt4230 二锻造:106 106 第 27 页 共 41 页 三正火 四 车 1、 清一端端面, 光大部分外圆, 打两端中心孔; 2、钻内孔至37mm; 3、 车内孔至 +0.1 0 39.4mm,大外 圆留 0.6mm,凸台外圆留 0.3mm, 两端面各留 0.3mm,内孔中间凹 槽作出。 C620 30 五钻:钻 38mm 的内孔。Z35 15 六 车:车内孔至 0.1 0 39.7 ; 端面各留 0.3mm 的余量; 外圆车至 101mm; 内凹位作出; 两个凸台车至 60
15、.6mm; 其余按图(注意留磨余量) 。 C6201.00 七磨:磨内孔至 +0.025 0 39.7。M212020 八 磨:穿锥度心轴,光大外圆,靠 两端面见光 M131锥度心轴 10 九 插:键槽至尺寸,注意内孔留磨 量,去毛刺。 B52525 第 28 页 共 41 页 十 车:螺旋槽深度至尺寸,分圆齿 厚留 0.5mm 余量。 1.33226 12 z ac t i bd 螺距 16389 0.75061 8390i 8390 1.33226 12 6389 z t i 螺距 C620 带键锁紧心轴 成形车刀 2.40 转 工 序 1.00 十一铣:铣容屑槽至尺寸,其余按图。 X62
16、W 带键锁紧心轴 成形铣刀 1.30 十二钳:去不全齿,去毛刺 10 十三 铲:铲顶、分圆齿厚留 0.3mm 余 量 12471 0.79439 3955i 3955 1.25882 12.7 2471 z t i 螺距 C8955 带键锁紧心轴 成形车铲刀 2.30 转 工 序 2.00 十四 热处理: :一次淬火、560三次 回火,使硬度达到6366HRC 十五磨:内孔留0.010.02mm 余量M2120开口套筒20 十六研磨:内孔至尺寸1.00 十七 磨:穿心轴磨两凸台外圆,靠两 端面至尺寸 M131 40锥度心 轴 20 第 29 页 共 41 页 十八磨:前刀面且留余量 0.25-
17、0.4mmM6420D14槽数分度盘 25 十九铲磨:铲磨齿形至尺寸以及 R 角。 C89554.00 转 工 序 2.00 二十送检 二十一液体喷砂 二十二激光刻标记 二十三浸蜡,真空包装 工艺说明: 1) 工序二锻造,由于非标准刀具是单件生产,锻造毛坯一般采用自由锻, 所 留的余量也较大。 2) 工序三正火的目的在于去应力,提高零件的切削性能。 3) 工艺过程中所用锥度心轴其锥度为 1:3000。 4) 工序十、十一、十三用带键锁紧心轴是因为车螺纹槽、铣容屑、槽铲齿时 切削力过大,用锥度芯轴容易打滑。工序十和工序十三在配挂轮时,值应取计 算机默认值,而不是 3.14,因为 i 值至少取到小
18、数点后五位,3.14 不一定达到精 度。 5) 工序十三铲齿时所用的成形车铲刀比滚刀容屑槽瘦窄。 6) 工序十中转工序用时 1 小时,主要是因为车螺旋槽时要配挂轮。 7) 工序十三和十六分别转工序用时 2 小时 40 分钟和 4 小时,主要是要配挂 轮,调凸轮的升距。 8)工序十九激光打标记5.08153 23mAA 、。 第 30 页 共 41 页 3.23.2、马格插齿刀、马格插齿刀工艺设计工艺设计 本设计盘形插齿刀采用高速钢 W6Mo5Cr4V2, 硬度为 6366HRC , 红硬比较 好,韧性也不错。由于此材料含 W、Mo 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,
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