課程設(shè)計(jì)齒輪滾刀設(shè)計(jì)

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1、課程設(shè)計(jì)-齒輪滾刀設(shè)計(jì) 課程設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)任務(wù)書 齒輪滾刀的設(shè)計(jì) 設(shè) 計(jì) 者 指導(dǎo)老師 設(shè)計(jì)時(shí)間2021年12月17日 至2021年12月22日 目 錄 設(shè)計(jì)任務(wù)3設(shè)計(jì)原理4參數(shù)計(jì)算6結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)9工藝設(shè)計(jì) 10設(shè)計(jì)總結(jié) 11參考文獻(xiàn) 11 設(shè)計(jì)任務(wù)齒輪滾刀是依照螺旋齒輪副嚙合原理用展成法切削齒輪的刀具齒輪滾刀相當(dāng)于小齒輪被切齒輪相當(dāng)于一個(gè)大齒輪如圖924所示齒輪滾刀是一個(gè)螺旋角0很大而螺紋頭數(shù)很少13個(gè)齒齒很長(zhǎng)并能繞滾刀分度圓柱很多圈的螺旋齒輪這樣就象螺旋升角z很小的蝸桿了為了形成刀刃在蝸桿端面沿著軸線銑出幾條容屑槽以形成前面及前角經(jīng)鏟齒和鏟磨形成后刀面及后角已知條件名稱被切齒輪參數(shù)符號(hào)數(shù)值法向模數(shù)6

2、35分圓法向壓力角20齒數(shù)25齒頂高系數(shù)1徑向間隙系數(shù)025分圓法向弧齒厚997變位系數(shù)0分圓螺旋角161835螺旋方向右旋精度等級(jí)8FJ GB10095-88要求1設(shè)計(jì)A級(jí)型單頭右旋齒輪滾刀 110前角 0頂刃后角 1012側(cè)刃后角不小于3有第二鏟背量K2滾刀螺旋角52編制該刀具加工工藝 設(shè)計(jì)原理切割原理齒輪滾刀是依照螺旋齒輪副嚙合原理用展成法切削齒輪的刀具齒輪滾刀相當(dāng)于小齒輪被切齒輪相當(dāng)于一個(gè)大齒輪如圖924所示齒輪滾刀是一個(gè)螺旋角0很大而螺紋頭數(shù)很少13個(gè)齒齒很長(zhǎng)并能繞滾刀分度圓柱很多圈的螺旋齒輪這樣就象螺旋升角z很小的蝸桿了為了形成刀刃在蝸桿端面沿著軸線銑出幾條容屑槽以形成前面及前角經(jīng)

3、鏟齒和鏟磨形成后刀面及后角 根本蝸桿齒輪滾刀的兩側(cè)刀刃是前面與側(cè)鏟外表的交線它應(yīng)當(dāng)分布在蝸桿螺旋外表上這個(gè)蝸桿稱為滾刀的根本蝸桿根本蝸桿有以下三種 1漸開線蝸桿漸開線蝸桿的螺紋齒側(cè)面是漸開螺旋面在與基圓柱相切的任意平面和漸開螺旋面的交線是一條直線其端剖面是漸開線漸開線蝸桿軸向剖面與漸開螺旋面的交線是曲線用這種根本螺桿制造的滾刀沒(méi)有齒形設(shè)計(jì)誤差切削的齒輪精度高然而制造滾刀困難 2阿基米德蝸桿阿基米德蝸桿的螺旋齒側(cè)面是阿基米德螺旋面通過(guò)蝸桿軸線剖面與阿基米德蝸螺旋面的交線是直線其它剖面都是曲線其端剖面是阿基米德螺旋線用這種根本蝸桿制成的滾刀制造與檢驗(yàn)滾刀齒形均比漸開線蝸桿簡(jiǎn)單和方便但有微量的齒形誤

4、差不過(guò)這種誤差是在允許的范圍之內(nèi)為此生產(chǎn)中大多數(shù)精加工滾刀的根本蝸桿均用阿基米德蝸桿代替漸開線蝸桿 3法向直廓蝸桿法向直廓蝸桿法剖面內(nèi)的齒形是直線端剖面為延長(zhǎng)漸開線用這種根本蝸桿代替漸開線根本蝸桿作滾刀其齒形設(shè)計(jì)誤差大故一般作為大模數(shù)多頭和粗加工滾刀用 508 分圓法向壓力角 齒高系數(shù) 1 徑向間隙系數(shù) 分圓法向弧齒厚 798 分圓螺旋角 螺旋方向 左旋 精度等級(jí) 7FJ GB0095-88 序號(hào)計(jì)算工程符號(hào)計(jì)算公式或選取方法計(jì)算精 度計(jì)算舉例1滾刀精度等級(jí)按齒輪精度等級(jí)選定滾刀精度等級(jí)AA級(jí) 2根本尺寸外徑孔徑全長(zhǎng)容屑槽數(shù) 根據(jù)滾刀精度等級(jí)為AA級(jí)按表22-1選取I型根本尺寸 100 40

5、100 14 3法向齒形尺寸齒頂高齒根高齒全高法向齒距法向齒厚 001001 0001001 4切削局部前角 鏟背量 第一鏟背量 側(cè)刃后角 第二鏟背量 容屑槽深度 槽底半徑 5 槽形角 K H R 0度前角 前刃面偏位置 取 應(yīng)不小于3度 采用型鏟背形式可按表22-3選取第二鏟背量取0708 1315K051 01 圓整到05 圓整到05 圓整到05 圓整到025 5 75 取R 150取5作圖校驗(yàn)見注略6分圓直徑滾刀外徑偏差001 8864 7分度圓螺旋升角精加工滾刀8容屑槽螺旋角 直槽9容屑槽導(dǎo)程直槽滾刀螺旋槽滾刀1 10軸向齒形尺寸軸向齒距 軸向齒厚 齒頂圓弧半徑齒根圓弧半徑 0001

6、001 0101 11軸向齒形角直槽滾刀直槽0前角滾刀 12滾刀螺旋方向加工直齒輪與小于10的斜齒輪時(shí)一般制成右旋螺紋加工大于10的斜齒齒輪時(shí)滾刀螺紋方向與被切齒輪方向相同左旋螺紋13軸臺(tái)尺寸直徑長(zhǎng)度側(cè)棱 查表22-1查表22-1按總附錄表V 14鍵槽尺寸鍵寬鍵高圓弧 按附錄表按附錄表按附錄表 15內(nèi)孔空刀尺寸空刀直徑磨光局部長(zhǎng)度 按附錄表按附錄表 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 結(jié)構(gòu)圖如下 具體參數(shù)見圖紙工藝設(shè)計(jì) 本設(shè)計(jì)非標(biāo)齒輪滾刀采用高速鋼硬度為HRC6768紅硬比擬好韌性也不錯(cuò)由于此材料含WMo故提高了回火穩(wěn)定性但是須經(jīng)過(guò)一次淬火三次回火才能達(dá)要求所以在工藝設(shè)計(jì)熱處理中要考慮這個(gè)問(wèn)題 原材料須經(jīng)過(guò)鍛造使晶粒細(xì)

7、化同時(shí)要愋慢冷卻防止形成馬氏體為了便于加工還必須退火以降低硬度 一般采用等溫退火 退火之后會(huì)形成索氏體和細(xì)粒狀碳化物當(dāng)車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熱時(shí)要在鹽爐中還須預(yù)熱兩至三次采用油淬火進(jìn)行屢次回火使其彌散硬化南 華 大 學(xué) 機(jī) 械 工 程 學(xué) 院 零 件 加 工 工 藝 卡圖 號(hào)零 件 名 稱材 料非標(biāo)齒輪滾齒刀高速鋼工序號(hào)工 序 名 稱 及 內(nèi) 容設(shè)備型號(hào)工裝夾具刃具量具工時(shí)定額備 注一鍛造鍛造毛胚至105105二正火三車初車外圓清兩端面見光一頭打出中心孔C6140A100四鉆內(nèi)孔至38Z35五車車內(nèi)孔至Ra04兩端面各留015外圓留10內(nèi)孔空刀槽至尺

8、寸C6140A100六插插鍵槽注意內(nèi)孔留磨量去毛刺B5032七磨內(nèi)孔至M2120八車車螺旋槽螺旋槽深度至尺寸分圓齒厚留05 1598512選取掛輪abcd分別為30375054C6140A帶鍵錐度芯軸車鏟成形刀230轉(zhuǎn)工序100九銑銑容屑槽X62W帶鍵螺紋芯軸25成形銑刀100十鏟鏟齒外圓留04齒厚留03 15985127選取掛輪abcd分別為33365260C8955帶鍵螺紋芯軸25成形銑刀200轉(zhuǎn)工序200十一鉗去不全齒去毛刺十二熱處理6366HRC十三磨內(nèi)孔留0010015M2120十四研內(nèi)孔至尺寸內(nèi)孔研磨機(jī)130十五磨兩凸臺(tái)外圓兩端面至尺寸M131W錐度芯軸20十六磨前刀刃M6420D

9、40十七鏟磨齒形至尺寸C8955400轉(zhuǎn)工序200十八送檢十九液體噴砂二十激光刻標(biāo)記二十一浸蠟真空包裝工藝說(shuō)明工序八九用帶鍵錐度芯軸是因?yàn)檐嚶菁y槽和銑容屑槽時(shí)切削力過(guò)大用錐度芯軸容易打滑工序十車鏟滾刀螺旋槽時(shí)車鏟單邊而不是雙邊同時(shí)進(jìn)行是因?yàn)檐囩P螺紋槽時(shí)切削力太大切削系統(tǒng)中刀具強(qiáng)度和機(jī)床剛度難以承受工序八和工序十在配掛輪時(shí)值應(yīng)取計(jì)算機(jī)默認(rèn)值而不是314因?yàn)閕值至少取到小數(shù)點(diǎn)后五位314不一定到達(dá)精度滾刀計(jì)算軸向齒距是為了便于檢測(cè)設(shè)計(jì)總結(jié)高速鋼是一種含多量碳 C 鎢 W 鉬 Mo 鉻 Cr 釩 V 等元素的高合金鋼熱處理后具有高熱硬性當(dāng)切削溫度高達(dá)600以上時(shí)硬度仍無(wú)明顯下降用其制造的刀具切削速度

10、可達(dá)每分鐘60米以上而得其名高速鋼按化學(xué)成分可分為普通高速鋼及高性能高速鋼按制造工藝可分為熔煉高速鋼及粉末冶金高速鋼高性能高速鋼具有更好的硬度和熱硬性這是通過(guò)改變高速鋼的化學(xué)成分提高性能而開展起來(lái)的新品種它具有更高的硬度熱硬性切削溫度達(dá)攝氏650度時(shí)硬度仍可保持在60HRC以上耐用性為普通高速鋼的15-3倍適用于制造加工高溫合金不銹鋼鈦合金高強(qiáng)度鋼等難加工材料的刀具 主要品種有4種分別為高碳系高速鋼高釩系高速鋼含鈷系高速鋼和鋁高速鋼國(guó)內(nèi)在復(fù)合刀片生產(chǎn)方面主要采用熱軋焊的方法以生產(chǎn)工業(yè)機(jī)械刀片的重點(diǎn)企業(yè)柳州市機(jī)械刀片廠為例該廠生產(chǎn)的永豐利牌工業(yè)刀片在國(guó)內(nèi)久負(fù)盛名銷量始終保持國(guó)內(nèi)前三位產(chǎn)品在國(guó)內(nèi)具

11、有典型性目前使用的制造技術(shù)是刀體材料為碳素結(jié)構(gòu)鋼Q235刀刃材料為普通合金工具鋼制造過(guò)程是先將合金工具鋼同刀體焊接定住然后將已定位的刀片加熱到高溫再進(jìn)行熱軋將刀片壓合在刀體內(nèi)從制造過(guò)程來(lái)說(shuō)刀體和刀刃局部在加熱時(shí)發(fā)生氧化這些氧化物在壓合面上可能形成夾雜降低產(chǎn)品的成品率其次是復(fù)合后的加工余量很大消耗大量工時(shí) 從刀片的使用觀點(diǎn)出發(fā)刀片的連續(xù)工作時(shí)間太短一般在工作68小時(shí)后必須下機(jī)磨刀口對(duì)要求高的切削加工其連續(xù)工作時(shí)間不得超過(guò)4小時(shí)工作過(guò)程中如遭遇硬度較高的材質(zhì)刀口的鋒利性也比高速鋼復(fù)合刀片差對(duì)用戶來(lái)說(shuō)生產(chǎn)效率顯然偏低國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的普通工具鋼復(fù)合刀片與國(guó)外的高速鋼復(fù)合刀片相比技術(shù)性能存在相當(dāng)大的差距為提高

12、刀片的性能國(guó)內(nèi)刀片制造行業(yè)也進(jìn)行大量研究但只有少數(shù)廠家可以少量生產(chǎn)小尺寸的高速鋼刀片如上海 IKS公司和大連星海刀片廠采用的方法是在可控氣氛爐中加熱的釬焊復(fù)合方式生產(chǎn)效率低而且目前只能少量生產(chǎn)1米以下刀片1米以上刀片國(guó)內(nèi)還沒(méi)有突破釬焊技術(shù)只能依靠進(jìn)口復(fù)合好的半成品再加工柳州市機(jī)械刀片廠1998年研制成功了高速鋼圓刀產(chǎn)品的生產(chǎn)工藝通過(guò)成功開發(fā)高速鋼圓刀產(chǎn)品對(duì)高速鋼材的性能和特點(diǎn)有一定的了解2001年我廠對(duì)高速鋼鑲鋼焊接課題立項(xiàng)對(duì)高速鋼復(fù)合刀片的連接研究有一定的進(jìn)展了解了制造工業(yè)的難點(diǎn)制定了克服難點(diǎn)的技術(shù)措施為攻克高速鋼復(fù)合刀片的技術(shù)難關(guān)明確了方向隨后也曾經(jīng)投入大量經(jīng)費(fèi)對(duì)高速鋼復(fù)合刀片進(jìn)行過(guò)初步的

13、研制以縮小與國(guó)外產(chǎn)品的差距提高產(chǎn)品在國(guó)外市場(chǎng)上的競(jìng)爭(zhēng)力但由于高速鋼復(fù)合刀片的制造工藝較復(fù)雜刀片合格率不到10無(wú)法投入批量生產(chǎn)實(shí)際上高速鋼大型刀片在我國(guó)刀片生產(chǎn)領(lǐng)域尚屬空白研究大型高速鋼復(fù)合刀片制造技術(shù)對(duì)提高我國(guó)切紙和木材加工行業(yè)的技術(shù)開展具有重要意義從刀片制造技術(shù)的初步探索結(jié)果看制約刀片生產(chǎn)的主要技術(shù)是復(fù)合焊接技術(shù)柳州市機(jī)械刀片廠將與北京航空航天大學(xué)合作研究大型復(fù)合刀片的全套制造工藝和設(shè)備北京航空航天大學(xué)在焊接工藝設(shè)備方向有很深的造詣具有扎實(shí)的理論根底豐富的實(shí)際經(jīng)驗(yàn)和良好的測(cè)試設(shè)備高性能高速鋼是在通用型高速鋼中增大含碳量含釩量還增加了鉆鋁等合金元素捉高了高速鋼的耐磨性和耐熱性這些高性能高速鋼溫度在650時(shí)其硬度為HRC60而普通高速鋼W18Cr4V只有49492高出了10HRC耐用度為普通高速鋼的13倍用它制作各種切削刀具切削加工難切削材料如不銹鋼高溫合金鈦合金高強(qiáng)度鋼等高速鋼按性能分為普通型和高性能高速鋼按化學(xué)成分分為鎢系鎢鉬系鉬系高速鋼按工藝分為熔煉和高速鋼