1、I本科毕业论文（20 届）渐开线花键滚刀的设计与加工工艺所在学院专业班级 机械设计制造及其自动化学生姓名指导教师完成日期II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III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
2、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 2014.12.012014.12.222 渐开线花键滚刀的齿形及结构设计，出产品图。2014.1
3、2.222015.04.013 编制工艺过程卡，进行中期检查 2015.04.012015.04.205设计及图纸整理，准备答辩2015.05.202015.06.05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 2015.04.202015.05.205 设计及图纸整理，准备答辩 2015.05.202015.06.05审核人： 年 月 日IV渐开线花键滚刀的设计与加工工艺摘 要：本篇论文就渐开线花键滚刀的设计与加工工艺进行了详细的阐述，渐开线花键滚刀的设计最主要的就是其齿形的设计。本篇论文先对渐开线花键滚刀做了一
4、些简单的介绍，然后根据已知被切齿轮参数，选定渐开线花键滚刀的模数、外径、长度、内径、容屑槽数等以及选定设计 30压力角渐开线花键滚刀，A 级精度。然后就是齿形计算，计算其轴向齿形尺寸、法向齿形尺寸、切削部分尺寸等等，列表总结了各个参数的计算精度，根据计算出来的各个参数绘制产品图以及规定技术条件。最后部分是其加工工艺的设计，附上工艺卡。关键词：渐开线花键滚刀、齿形计算、计算精度、技术条件、工艺卡Involute spline hob design and processing technologyAbstract:the paper has a detailed elaboration abou
5、t involute spline hob design and processing technology ,and the main design of involute spline hob is the tooth profile designing. This paper made some simple introduction about involute spline hob firstly,then according to the known by grinding wheel parameters, selected the modulus involute spline
6、 hob, outer diameter, length, diameter, let crumbs slot number and so on, and selected 30 pressure Angle involute spline hob, which is grade A precision. And next step is tooth shapeCalculation,including axial tooth size,normal tooth size, cutting parts, etc.,and the list summarizes the calculation
7、precision of each parameter,according to the calculation of each parameter map product technical conditions and regulations.The last part is Design of process technology, attached a process card.Keywords: involute spline hob, tooth profile calculation, precision, technical conditions, process CARDSI
8、I目 录1 绪论 .11.1 渐开线花键滚刀简介： .11.2 滚刀的国内外发展现状： .31.3 齿轮滚刀材料与结构： .42 已知条件： .52.1 已知被切齿轮参数： .52.2 渐开线花键滚刀的结构参数： .53 齿形计算: .94 计算精度 .125 产品图的绘制： .136 技术条件 .147 工艺设计 .177.1 工艺路线： .177.2 剃前齿轮滚刀的加工方法： .177.3 工艺过程卡： .188 结 论： .21参考文献 .22致 谢 .2311 绪论1.1 渐开线花键滚刀简介为了更深入的了解渐开线花键滚刀，必须先了解齿轮滚刀的工作原理。我们先说一下齿轮滚刀的工作原理，齿
9、轮滚刀是一种最常见的刀具，它既可以加工直齿和斜齿圆柱齿轮也可以加工变位齿轮和非变位齿轮。齿轮滚刀按结构形式可分为整体滚刀和镶齿滚刀。按精度等级可分为四级： 级、 级、 级、 级，在一定工艺ABC条件下，分别用于加工 、 、 、 级精度的齿轮 。齿轮滚刀加工齿轮的原理图如78910下图，其工作原理好比俩个相错轴渐开线圆柱齿轮的啮合传动过程。滚刀刀齿的左右两侧刃口与理论切削刃口的形状相符是为了能够正确的切出渐开线齿轮。滚刀其实就是一个渐开线斜齿圆柱齿轮，只不过是具有一定切削角度的齿轮。滚刀的头数即相当于螺旋齿轮的齿数。渐开线花键滚刀和齿轮滚刀一样是按展成法加工直齿轮以及斜齿轮的刀具。滚刀它可以加工
10、直齿轮、斜齿轮、非变位齿轮、变位齿轮。齿轮滚刀按结构形式分类可分为整体滚刀和镶齿滚刀，生产实际中一般最常见的是整体齿轮滚刀。本文要设计的渐开线花键滚刀选择整体滚刀的结构形式。渐开线花键滚刀精度按 GB 5104-85规定的渐开线花键滚刀，精度分为 A 级和 B 级和 C 级三种，本文选用的 压力角渐30开线花键滚刀，选用 A 级精度。滚刀分为俩种型式：I 型为平齿顶滚刀，用于加工平齿根的花键轴；II 型为园齿顶滚刀，用于加工圆齿根的花键轴。渐开线花键滚刀是用来加工渐开线花键轴的。它的设计方法与齿轮滚刀的设计方法基本一致。渐开线花键滚刀精度按 GB 5104-85 规定的渐开线花键滚刀，精度分为
11、 A 级和 B级和 C 级三种，A 级为精加工滚刀（不留磨滚刀），B 级为粗加工滚刀（留磨滚刀）。用于加工 mm、压力角为 、与标准标准 GB 34781-83圆柱直齿渐开)105.(m302线花键（齿侧配合）模数、基准齿形、公差相符的渐开线花键轴。GB 5105-85 规定的渐开线花键滚刀精度等级为 C 级一种精度等级。用于加工 mm、压力)5.2.0(m角为 、与标准 GB 34781-83圆柱直齿渐开线花键（齿侧配合）模数、基准齿45形、公差相符的渐开线花键轴。设计渐开线花键滚刀时，要参考标准滚刀的设计程序、计算公式、图表和依据外齿形花键的主要参数进行刀具设计。渐开线花键滚刀可分为 30
12、压力角渐开线花键滚刀和 45压力角渐开线花键滚刀：（1） 压力角渐开线花键滚刀，滚刀分为俩种型式：I 型为平齿顶滚刀，用于加30工平齿根的花键轴；II 型为园齿顶滚刀，用于加工圆齿根的花键轴。滚刀为单头、右旋、容屑槽做成平行其轴心线的直槽。滚刀的结构型式见图1。渐开线花键滚刀的基本尺寸应符合表1的规定。（2）45压力渐开线花键滚刀 滚刀为圆齿顶一种型式，用于加工圆齿根的花键轴。滚刀为单头、右旋、容屑槽做成为平行其轴心线的直槽。滚刀的结构型式见图1。滚刀的基本尺寸（这里由于不选用 压力角，不做介45绍）。轴向齿形如下路所示：31.2 滚刀的国内外发展现状我国的滚刀设计技术虽然现在已达到世界较先进
13、水平，但是由于起步较晚，仍然和一些欧洲国家存在差距。在几百年以前人们就开始使用磨前滚刀了，磨前滚刀的设计在国内也有相当熟练的技术，意大利的 公司和西班牙的 等公司的SUFHUSA磨前滚刀现都已得到广泛应用，代表着世界最先进水平。此外对于一些新型滚刀和特殊型滚刀国内外学者和技术人员也进行了相当长时间的研究并有了很大的成果。欧洲许多国家目前使用的刀具制造设备基本上已实现数控化。刀具的设计、制造现已经普遍采用 CAD/CAM/CAPP 技术，技术人员只需要输入相应的刀具图号，数控加工机床即可自动从中央计算机系统中提取机床调整数据和加工工艺数据，从而实现自动加工。设计新的刀具时，会根据用户对工件的要求
14、，先采用 CAD 进行滚刀的齿形设计，之后还用计算机模拟描绘设计的刀具所加工出来的齿轮齿形。若不符合用户的需求则重做，若符合用户的要求，在确认无误后再将设计数据输入数控砂轮修整器，进行齿轮的磨削。在刀具磨削的过程中均采用带数控砂轮修整器的数控工具磨床，而且配备了完善的加工软件，可以根据刀具轮廓形状自动计算和挑选砂轮的形状和运动修正。数控车床和数控铲齿机用来做齿轮滚刀的车齿、铲齿工序；用数控滚刀铲磨机来铲磨齿形，用数控砂轮修整器修整砂轮的运动形式，对于一些模数不大于 5mm 的滚刀，其齿形的两个侧面、齿底面、齿顶面、齿底圆弧、齿顶圆弧都可以通过单次修整砂轮运动一次性完成加工。41.3 齿轮滚刀材
15、料与结构通过查阅相关资料对齿轮制造行业的了解，得出了一些关于目前齿轮滚刀的制造材料以及使用方式的结论。就目前而言齿轮滚刀的制造材料主要是M35+TiN、M35+TiNC、ASP60+TiAlN、硬质合金四类。其中 M35M35+TiN 和 M35+TiNC主要用于湿式切削，这俩种材料对于湿式切削而言哪个更好需要长期的生产实践和研究。而 ASP60+TiAlN 和硬质合金用于干式切削，硬质合金虽然具有硬度大、耐磨、强度和韧性较好、耐热、耐腐蚀等一系列优良性能，但是通过一系列的生产实践表明，ASP60+TiAlN 滚刀效果更好。随着科技的进步和人们的不断研究齿轮滚刀的结构也在不知不觉中慢慢变化着。
16、第一个方面比如说滚刀滚齿头数和滚刀加工被切齿轮的速度有关，滚刀的基本结构参数和根据被切齿轮的结构参数以及滚刀的使用寿命要求有关。因此，我们在设计滚刀时，先得了解到加工工件的具体参数以及每次重磨后滚刀的参数变化来确定滚刀的基本结构参数。第二个方面就是 0前角滚刀和正前角滚刀的选取问题，正前角滚刀的切削性能在只考虑齿形设计时，其切削速度等各方面性能是优于 0前角滚刀的，但是正前角滚刀在制造方面却有很多问题，它的齿形较为复杂，制造起来困难，因此目前常用的还是 0前角滚刀。最后一个就是随着技术的进步和生产的要求，有时候需要将多把滚刀集成于一体可以实现在同一台机床上可以一次性加工不同的齿轮。实现了效率的
17、提升。随着科技的发展和生产实践中的不断摸索，齿轮表面的涂层材料也在发生着翻天覆地的变化。在目前的滚刀生产中常用的滚刀表面涂层材料有TiAlN+WC/C、TiCN、TiN 等 TiAlN+WC/C 最高工作温度为 800涂层颜色为深灰，TiCN 最高工作温度也为 400涂层颜色为青灰，TiN 最高工作温度为 600涂层颜色为金黄。52 已知条件外齿形渐开线花键在配套使用中一般按齿形定中心，因为以齿形定中心可以起到孔、轴连接和滑动配合作用。标准渐开线花键滚刀适用于加工以齿形定中心的外齿形渐开线花键，其原始参数为：分度圆压力角 =30上齿高系数为 =0.5，径向间隙系数 =0.2，理论工f C作高度 = 现在我们设计渐开线花键滚刀时我们需要观看标准齿轮滚刀的设计过gh0m程，查阅书籍中的各种表格来选定渐开线花键滚刀的主要参数和计算精度进行设计计算。2.1 已知被切齿轮参数现假设已知一辆汽车的变速箱中有一外齿渐开线花键参数： 2.2 渐开线花键滚刀的结构参数名称 被切齿轮参数符号 数值法向模数 nm3分度圆压力角 f 30齿数 z48齿顶高系数 f 1径向间隙系数 C0.25齿形移距系数 n0.48量棒跨距 M 153.924mm分度圆直径 fd144mm齿顶园直径 e149.4mm已知条件量棒直径 p5.24mm
