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本科生畢業(yè)設計中期進展情況檢查表
學生姓名
學號
專業(yè)
機械設計制造及其自動化
填表日期
設計題目
蝸輪滾刀的設計與加工工藝
已
完
成
的
任
務
1. 明確本課題所需完成的任務
2. 蝸輪滾刀的設計及繪制滾刀加工零件圖
3. 初步完成對滾刀加工工藝的編制
是否符合任務書
要求進度
是
尚
須
完
成
的
任
務
根據(jù)設計零件圖，編制加工工藝過程卡
能否按期完成任務
能
存
在
的
問
題
和
解
決
辦
法
存在的問題
1. 對專業(yè)知識掌握的不夠全面、深刻，對新舊國標的使用不夠規(guī)范
2. 對CAD繪圖軟件操作不夠熟練
擬采取的辦法
1. 查閱相關(guān)專業(yè)資料和通過老師指導來完成本設計
2. 多加練習來熟練掌握作圖軟件
指導教師意見
簽名：
中期檢查專家組意見
組長簽名：
教學主任意見
簽名：
檢查日期： 年 月 日
畢業(yè)設計任務書
設計題目： 蝸輪滾刀的設計與加工工藝
系部： 機械工程系 專業(yè)： 機械設計制造及其自動化 學號：
學生： 指導教師（含職稱）： 專業(yè)負責人：
1．設計的主要任務及目標
（1）了解蝸輪滾刀的工作原理。
（2）掌握蝸輪滾刀的齒形設計。
（3）了解蝸輪滾刀滾齒切削過程及其特點。
（4）了解蝸輪滾刀結(jié)構(gòu)參數(shù)的確定。
（5）了解蝸輪滾刀的公差與技術(shù)要求。
（6）掌握蝸輪滾刀的設計步驟。
（7）掌握蝸輪滾刀加工工藝并編制加工工藝過程卡。
2．設計的基本要求和內(nèi)容
（1）要求了解蝸輪滾刀的工作原理。
（2）要求基本掌握蝸輪滾刀的齒形設計及結(jié)構(gòu)設計，并能出產(chǎn)品圖紙。
（3）要求了解蝸輪滾刀加工工藝。
（4）根據(jù)設計的產(chǎn)品圖，編制加工工藝過程卡。
3．主要參考文獻
[1]袁哲俊,劉華明,唐宜勝.齒輪刀具設計[M].北京：新時代出版社，1983.
[2]四川省機械工業(yè)局.復雜刀具設計手冊[M].北京：機械工業(yè)出版社，1979.
[3]太原工具廠齒輪刀具工藝資料
4．進度安排
設計各階段名稱
起 止 日 期
1
確定設計思路，進行開題檢查
2013.12~2014.03.14
2
蝸輪滾刀的齒形設計及結(jié)構(gòu)設計，出產(chǎn)品圖。
2014.03.14~2014.04.14
3
編制工藝過程卡，進行中期檢查
2014.04.14~2014.04.25
4
根據(jù)設計的產(chǎn)品圖，編制加工工藝過程卡
2014.04.25~2014.06.01
5
設計及圖紙整理，準備答辯
2014.06.01~2014.06.10
外文翻譯
譯文題目 一種自動化夾具設計方法
原稿題目A Clamping Design Approach for Automated Fixture Design
原稿出處 Int J Adv Manuf Technol (2001)18:784–789
一種自動化夾具設計方法
塞西爾
美國，拉斯克魯塞斯，新墨西哥州立大學，，工業(yè)工程系，虛擬企業(yè)工程實驗室（VEEL）
在這片論文里，描述了一種新的計算機輔助夾具設計方法。對于一個給定的工件，這種夾具設計方法包含了識別加緊表面和夾緊位置點。通過使用一種定位設計方法去夾緊和支撐工件，并且當機器正在運行的時候，可以根據(jù)刀具來正確定位工件。該論文還給出了自動化夾具設計的詳細步驟。幾何推理技術(shù)被用來確定可行的夾緊面和位置。要識別所完成工件和定位點就還需要一些輸入量包括CAD模型的技術(shù)要求、特征。
關(guān)鍵詞：夾緊；夾具設計
1. 動機和目標
夾具設計是連接設計與制造間的一項重要任務。自動化夾具設計和計算機輔助夾具設計開發(fā)（夾具CAD）是下一代制造系統(tǒng)成功實現(xiàn)目標的關(guān)鍵。在這片論文里，討論了一種夾具設計的方法，這種方法有利于在目前環(huán)境下夾具設計的自動化。
夾具設計方法的研究已成為國內(nèi)多家科研工作的重點。作者：周在[1]中對工件的穩(wěn)定和總需求約束了雙重標準，突出重點的工作。在夾具設計中廣泛的運用了人工智能（AI）以及專家系統(tǒng)。部分CAD模型幾何信息也被用于夾具設計。Bidanda [4]描述了一個基于規(guī)則的專家系統(tǒng)，以確定回轉(zhuǎn)體零件的定位和夾緊。夾緊機制同時用于執(zhí)行定位和夾緊功能。其他研究者（如DeVor等，[5,6]）分析了切削力鉆井機械和建筑模型及其他金屬切削加工?？涤袨榈仍赱2]中定義了裝配約束建模的模塊化與夾具元件之間的空間關(guān)系。一些研究人員采用模塊化夾具設計原則，用以生成[2,7-11]，另一些夾具設計工作者已經(jīng)報告了[1,3,9,12-23]。可以在[21,24]中找到夾具設計相關(guān)的大量的審查工作。
在第二節(jié)中，對夾具設計任務中各種步驟進行了概述。在第3節(jié)和第四節(jié)中描述了工件的加工過程，要夾緊工件表面，否則將面臨工件的全面自動測定。第5節(jié)討論了對工件的夾緊點的測定。
2. 夾具設計的整體方法
在本節(jié)中，描述了整體夾緊的設計方法。通常對較理想的位置的那一部分進行夾緊，并減低切削力的影響。夾緊的位置和夾具設計中定位的位置是高度相關(guān)的。通常，夾緊和定位可以通過同樣的方法來完成。但是，不明白這兩個是夾具設計中不同的方面，可能導致夾具設計的失敗。多數(shù)人的在規(guī)劃過程中首先解決定位問題，這樣可以使開發(fā)的定位與設計的定位相契合。不過，整體定位及設計方法不在本文討論范文內(nèi)。
除了零件的設計（為此夾具設計有待開發(fā)），公差規(guī)格，過程序列，定位點和設計等因素外，還應投入CAD模型到夾具設計方法中。這樣的夾具可以夾緊并支撐定位器。指導使用的主要內(nèi)容應盡量不抵制切割或加工過程和中所涉及的操作。相反，應定位夾具，使切削力在正確的方向，這將有助于保持在一個特定的部分加工操作安全。通過引導對定位器的切割力量，部分（或工件）被固定，固定定位點，因此不能移動的定位器。
在這里討論的夾具的設計方法必須在整體夾具設計方法的范圍內(nèi)。在此之前進行定位器/支撐和夾具設計的初步階段，涉及到的分析和識別的功能、相關(guān)的公差和其他規(guī)范是必要的。根據(jù)初步的評估和測定，定位/支撐設計與夾具設計結(jié)果的在此基礎上可以同時進行。本文對所描述夾具設計的方法討論基于定位器/支撐設計與先前已經(jīng)確定的假設（包括適當?shù)亩ㄎ缓椭С譁y定一個工件的定位，以及識別和夾具，如V元素的支持面塊，基礎板，定位銷等）。
（1） 夾具設計的輸入
輸入包括對特定產(chǎn)品的設計翼邊模型，公差信息，提取的特征，過程順序和部分在給定的每一個設計的相關(guān)特性的加工方向，面向的位置和定位裝置，以及加工過程中的各種工序，須出示每個相應的功能。
（2）夾具設計的方法
圖一是自動化夾具設計主要步驟總結(jié)圖。對這些步驟概述如下：
第1步：設置配置清單以及相關(guān)的[進程_功能]條目。
第2步：確定方向和夾緊力。輸入必要的加工方向向量mdv1，mdv2……mdvn，面對nvs的支持力，并確定法向量。如果加工方向向下（對應的方向向量[0，0，-1]），和面的支持向量平行于加工方向，那么，夾緊力方向平行向下加工方向[0，0，-1]。如果必需要側(cè)面夾緊并沒有可夾緊的地方，那么在其中放置一個夾具夾緊下調(diào)，然后邊鉗方向計算如下。讓sv和tv輔助常規(guī)的向量代替次要的和三級定位孔。然后，使用夾緊機構(gòu)夾緊一個方向，例如，av應平行于這兩個法向量，即，正常向量應分別與每塊表面的sv和tv向量平行。側(cè)面夾緊面應該是一對分別平行于面sv和tv的平面孔。
第三步：從列表中選出最大有效加工力。這樣能夠有效的平衡各加工力。
第四步：利用計算出的最高有效加工力，才能確定用來支撐工件加工的面積的夾具尺寸（例如，一個帶夾子可以作為一個夾緊機構(gòu)使用）。
第五步：確定給定工件的夾緊面。這一步在第4步中所述過。
第六步：該夾具的夾緊面的實際位置自動在第5節(jié)中確定?？紤]接下來的步驟并返回第一步。
3. 判斷夾具尺寸
在這項工作中所用到的夾具都來自一個系列。夾具的原理與圖二相同。在這一節(jié)里，描述了一個自動化夾具。鎖模力所需的有關(guān)螺桿的螺紋裝置大小或保存到位鉗。夾緊力平衡加工工件使工件保持恰當?shù)奈恢?。讓鎖模力為W和螺桿直徑為D。各種螺絲夾緊力大小，可以按以下方式確定：最初，極限拉伸強度（抗拉強度）和該夾具的材料（供應情況而定）可以從數(shù)據(jù)檢索庫檢索。各種材料有不同的拉伸強度。該夾具材料的選擇，也可直接采用啟發(fā)式規(guī)則進行。例如，如果部分材料是低碳鋼，那么鉗材料可低碳鋼或機器鋼。為了確定設計應力，抗拉強度值應除以安全系數(shù)（如4或5）。根區(qū)的螺絲格A1（如一個螺絲鉗）可以被確定：[鎖模力/設計應力]。隨后，螺栓截面全面積可以計算為等于{格A1 /（65％），}（因為螺絲的地方可能會發(fā)生根切面積約為65％螺栓的總面積） 。螺釘?shù)闹睆紻可以被確定等同于（D2的3.14 / 4）。另一項涉及可用于方程有關(guān)的寬度B，高度H和跨度的鉗L的螺絲直徑為D（B，H和L可以為不同的值計算D）：d2 =4/3 BH2/L.
4. 判斷夾緊表面
確定夾具經(jīng)常出現(xiàn)的相關(guān)參數(shù)包括了產(chǎn)品的CAD模型，提取的特征信息，特征尺寸，定位面和定位器的選擇。考慮所有潛在的加緊面，如圖3。最關(guān)鍵的是夾緊表面不應重疊或與該面相交，如圖4所示。夾緊面積是與工件表面（或PCF）接觸的是一個二維輪廓線段組成的（見圖6）。利用線段相交測試，可以測定在給定的光子晶體光纖的任何范圍內(nèi)是否可能有接觸面夾緊面重疊。
夾緊面的確定可以如下所示：
第1步：鑒別平行于二級和三級定位面（lf1和lf2）是分別到lf1和tcj最遠的距離的面。如下所示：（一）鑒別面tci,tcj,使面tci和 tcj平行l(wèi)f1和tcj平行l(wèi)f2。（二）在TCF中列出面對tci的面。（三）通過檢查所有TCF中面對tci的面，確定的面對tci和tcj的面是到lf1和lf2分別最遠的面，并舍棄所有其他TCF中的面。
第2步：鑒別平行面的位置，除了不相鄰的附加面。最好是選擇一個不與其他定位面垂直相鄰的面。這一步如下所示：
(a) 考慮TCF列表中的tci面，獲得與每個tci面垂直或相鄰的面然后，在FCF列表中插入每個fci面。
(b) 檢查每個FCI面，并執(zhí)行以下測試：如果FCI是相鄰、垂直于lf1或lf2，然后從列表中舍棄它并插入NTCF列表中。
第3步:確定加緊面都在有效的加緊面上，如下所述夾緊面：
例1:如果沒有條目在列表NTCF中，就使用TCF中的面并繼續(xù)執(zhí)行步驟4。如果任何面發(fā)現(xiàn)，垂直于第二，第三位置的面孔lf1和lf2，這將要面臨的是下次選擇可行的夾具。在這種情況下，唯一剩下的選擇是重新審視在列表NTCF的面。
例2：如果列表中NTCF條目數(shù)為1時，可行夾緊面為FCI。與TCI的法向量垂直相鄰的相應軸是夾緊軸。
例3：如果在列表NTCF項數(shù)大于1，確定最大的TCI加緊面再進行步驟4。
例4：:夾緊力的方向可以是[1，0，0]或[0，1，0]，可以夾緊TCI面的中心位置。
在其他幾何位置可確定使用零件幾何形狀和拓撲信息，這在下一節(jié)中描述。
5. 判斷夾緊表面上的夾緊點
確定夾緊面后，必須確定實際夾緊位置。輸入夾具側(cè)面積，沿著[x，Y，Z]和潛在的夾緊面CF方向。容下使用CF幾何獲得夾具側(cè)面積：
第一步是確定一個箱體的大小，這是用來測試它是否包含在它里面的任何部分。相交測試也可以在前面介紹的方法使用。如果相交測試返回一個負的結(jié)果，那么有部分箱體與夾具相交，如圖4所示。如果相交測試返回一個正的結(jié)果，可以執(zhí)行下列步驟：
1． 劃分成更小的矩形大小條（1 W）夾框輪廓(圖5和圖6)。
2． 執(zhí)行指定與功能配置文件出現(xiàn)在CF面的零件設計的相交測試。
3． 沒有功能相交的條形區(qū)域，都是可行夾緊區(qū)域。如果有一個以上的長方形候選
面，矩形配置文件，向中沿軸夾緊CF面點的是夾緊配置文件（夾點）。
如果沒有發(fā)現(xiàn)配置文件，夾具寬度可減少一半，夾具數(shù)可以增加兩個。使用這些修改過的夾具尺寸，執(zhí)行前面描述的特征相交測試。如果此測試也失敗了，那么可以用相鄰的面作為夾緊面用于執(zhí)行端夾緊。這面可以重復進行PCF和功能相交測試。
:
5.1試驗曲線的交點
輸入需要的二維輪廓P1、P2，使用下列方法可以自動確定該配置文件的交集。每一個輸入的資料組成一個封閉環(huán)。此配置文件測試的步驟如下：
(T1) 考慮P1線段中的L（i，1）和P2線段中的L（2，j）。
(T2) 采用L（i，1）線段和L（2，j）線段的相交段。如果邊緣相交測試返回一個正值，那么特征面和潛在面相交。如果它返回一個負值，繼續(xù)執(zhí)行步驟3。
（T3）重復與步驟（T1）相同的部分或者緩慢走過其余P1中的(Li,1)段直到P2中的 [(L2, j+1) till j =n–1]段。
(T4) 其余部分邊和P1中的L12、L13到L1n段重復（T1）和（T2）步驟。
如果特征面與夾緊面重復，線相交測試將決定該事件。相交的邊可以進行自動檢測兩個面是否相互交叉。輸入所需的邊L12{連接 (x1, y1) 和 (x2, y2)}和L34{連接 (x3, y3) 和(x4, y4)}。
L12型方程的可表示為：
F(x,y) =0 (1)
L34型方程的可表示為：
H(x,y) =0 (2)
. 第一步：使用等式（1）計算R3 =F(x3, y3)，用X和Y取代X3和Y3;計算R4 =F(x4, y4)，用X和Y取代X4和Y4。
第二步：如果R3和R4都與0不相等，但R3與R4結(jié)果相同（R1與R2在相同的一邊），則邊L12與L34不相交。如果這樣不滿足條件，那么進行第三步。
第三步：使用等式（2）計算R1 =H(x1, y1)。接著，計算R2 =G(x2, y2)再進行第四步。
第四步：如果R1與R2都不等于0，且R1與R2的結(jié)果相同，那么把R1與R2放在相同的一邊并輸入不相交。如果，這個也不滿足條件，那么進行第五步。
第五步：給定相交線段。這樣就完成了測試?？紤]如圖7所示的一部分樣品。將要生產(chǎn)一個盲孔。起初，完成定位設計。定位器的（或主要定位器）是一個基盤（放在F4面）和二級和三級定位器面臨F6和F5（對應到定位面lf1和lf2在第4節(jié)中討論）。一個輔助定位器也被使用，這是一個V型塊（對F3和F5面輔助定位），如圖8所示。在前面討論的夾具設計方法中所述的步驟的基礎上，候選面孔（這是平行的，并在從lf1和lf2最遙遠的距離）是面對F3和F5面。沒有面孔，這是平行到定位面，但他們不相鄰。在這種情況下使用的優(yōu)先權(quán)規(guī)則（如步驟3第4步討論），剩余的候選面面對的是F2面。夾具方向向下的V型塊徑向定位器和其他與對工件夾緊底面提供所需位置。
根據(jù)第五步選擇夾具的位置。如果沒有功能發(fā)生在面F2上，那么也沒有必要進行相交測試確定夾具優(yōu)美加緊。夾具位置應遠離V型定位器（這是輔助定位位置）的夾緊面毗鄰輔助定位面（這確保了更好的快速夾緊）。最終位置和夾具的設計如圖8所示。
本文討論的方法，毫不遜色于其他夾具設計文獻中討論的方法。本文所討論的方法的獨特性是零件的夾緊面的幾何形狀，拓撲和功能發(fā)生了被加工為基礎的系統(tǒng)鑒定。其他方法都沒有利用了定位器的位置，該方法使用定位器在對持有一級，二級和三級定位器加工的工件。這種方法的另一個好處是在可行的候選面上確定在面上用夾具面交點測試（如前所述），并迅速和有效地確定潛在的下游過程中可能出現(xiàn)問題，夾緊和加工的功能檢測。
6. 總結(jié)
在這篇論文中，對在一個夾具設計方法的總體框架內(nèi)進行了夾具設計方面的討論。
設計定位器，規(guī)范零件設計，和其他相關(guān)被用來確定夾緊面和夾緊方向。并討論了各種自動化步驟。
設計開題報告
學 生 姓 名：
學 號：
系 部：
機械工程系
專 業(yè)：
機械設計制造及其自動化
設 計 題 目：
蝸輪滾刀的設計與加工工藝
指導教師：
畢 業(yè) 設 計 開 題 報 告
一．課題研究目的及意義：
課題研究的目的及意義：
機械制造的主要加工方法是切削加工，而刀具是機床實現(xiàn)切削加工的直接執(zhí)行者，沒有刀具，機床就無法工作。切削加工硬件系統(tǒng)中刀具最小，投入比機床要少的多。但刀具最為活躍，靈活多樣，對加工質(zhì)量、效率、成本影響顯著。古人云：“工欲善其事，必先利其器”。研究設計刀具，就是要選擇與加工材料匹配的優(yōu)質(zhì)刀具材料和先進的刀具結(jié)構(gòu)，使其有助于提高加工齒輪的生產(chǎn)率、刀具的耐用度、齒輪的加工精度和實現(xiàn)齒輪制造工藝的現(xiàn)代化。
齒輪滾刀設計的發(fā)展動向：
（1）齒輪滾刀CAD系統(tǒng)的集成化、智能化、網(wǎng)絡化
（2）齒輪滾刀設計中的虛擬現(xiàn)實技術(shù)的應用
（3）綠色制造是齒輪滾刀設計中的一個發(fā)展方向
產(chǎn)品從設計變?yōu)楝F(xiàn)實是必須通過加工才能完成的，工藝是設計和制造的橋梁，設計的可行性往往會受到工藝的制約。工藝是制造技術(shù)的靈魂、核心和關(guān)鍵。同樣的設計可以通過不同的工藝方法來實現(xiàn)，工藝不同，所用的加工設備、工藝裝備也就不同，其質(zhì)量和生產(chǎn)率也會有差別。工藝是生產(chǎn)中最活躍的因素，有了某種工藝方法才有相應的工具和設備出現(xiàn)。
參考文獻
[1]袁哲俊，劉華明，唐宜勝.齒輪刀具設計（上下冊）[M].北京：新時代出版社，1983.
[2]四川省機械工業(yè)局.復雜刀具設計手冊（上下冊）[M].北京：機械工業(yè)出版社，1979.
[3]袁哲俊，劉華明.刀具設計手冊[M].北京：機械工業(yè)出版社，1999.
[4]陸劍中，孫家寧.金屬切削原理與刀具[M].5版.北京：機械工業(yè)出版社，2011.
[5]孫桓，陳作模，葛文杰.機械原理[M].7版.北京：高等教育出版社，2006.
[6]陸鳳儀，鐘守炎.機械設計[M].2版.北京：機械工業(yè)出版社，2010.
[7]王先逵.機械制造工藝學[M].2版.北京：機械工業(yè)出版社，2006.
[8]孟少農(nóng).機械加工工藝手冊[M].北京：機械工業(yè)出版社，1991.
[9]李益民.機械制造工藝設計簡明手冊[M].北京：機械工業(yè)出版社，1994.
[10] 袁哲俊.齒輪刀具的技術(shù)發(fā)展[J].工具技術(shù)，2013年09期.
[11]黃勇.齒輪刀具設計的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢[J].南方農(nóng)機，2005(03).
[12]陳昆.齒輪滾刀的制造技術(shù)與對策[J].機械工藝師，1991年08期.
[13]太原工具廠齒輪刀具工藝資料
畢 業(yè) 設 計 開 題 報 告
二．本課題要研究或解決的問題和擬采用的研究手段（途徑）：
1．設計的主要任務及目標
（1）了解蝸輪滾刀的工作原理。
（2）掌握蝸輪滾刀的齒形設計。
（3）了解蝸輪滾刀滾齒切削過程及其特點。
（4）了解蝸輪滾刀結(jié)構(gòu)參數(shù)的確定。
（5）了解蝸輪滾刀的公差與技術(shù)要求。
（6）掌握蝸輪滾刀的設計步驟。
（7）掌握蝸輪滾刀加工工藝并編制加工工藝過程卡。
2．設計的基本要求和內(nèi)容
（1）要求了解蝸輪滾刀的工作原理。
（2）要求基本掌握蝸輪滾刀的齒形設計及結(jié)構(gòu)設計，并能出產(chǎn)品圖紙。
（3）要求了解蝸輪滾刀加工工藝。
（4）根據(jù)設計的產(chǎn)品圖，編制加工工藝過程卡。
3.研究手段：
到廠參觀學習和查閱相關(guān)資料
進度安排：
設計各階段名稱
起 止 日 期
1
確定設計思路，進行開題檢查
2013.12~2014.03.14
2
蝸輪滾刀的齒形設計及結(jié)構(gòu)設計，出產(chǎn)品圖。
2014.03.14~2014.04.14
3
編制工藝過程卡，進行中期檢查
2014.04.14~2014.04.25
4
根據(jù)設計的產(chǎn)品圖，編制加工工藝過程卡
2014.04.25~2014.06.01
5
設計及圖紙整理，準備答辯
2014.06.01~2014.06.10
畢 業(yè) 設 計 開 題 報 告
指導教師意見：（對本課題深度、廣度、工作量及預期達到的目標的意見）
指導教師：
年 月 日
教研室審查意見：
專業(yè)負責人：
年 月 日
所在系審查意見：
系主任：
年 月 日
蝸輪滾刀的設計與加工工藝,學生姓名： 指導教師：,,,目錄,,1.緒論,課題研究的目的及意義：,古人云：“工欲善其事，必先利其器”。研究設計刀具，就是要選擇與加工材料匹配的優(yōu)質(zhì)刀具材料和先進的刀具結(jié)構(gòu)，使其有助于提高加工齒輪的生產(chǎn)率、刀具的耐用度、齒輪的加工精度和實現(xiàn)齒輪制造工藝的現(xiàn)代化。,,1.緒論,用蝸輪滾刀加工蝸輪的過程就是模擬蝸桿與蝸輪嚙合的過程。蝸輪滾刀就相當于原蝸桿，只是在其上做出切削刃，這些切削刃應在原蝸桿的螺旋面上，這個蝸桿稱為蝸輪滾刀的基本蝸桿 。,蝸輪滾刀的工作原理,,1.緒論,滾刀類型,,1.緒論,用蝸輪滾刀加工蝸輪可采用兩種不同的走刀方式，即徑向進給和切向進給。,蝸輪滾刀的進給方向,,2.蝸輪滾刀的設計,,,,,3,2.蝸輪滾刀的設計,【滾刀的外徑】,【圓周齒數(shù)】,【鏟背量】,8,7,6,5,4,2,1,【容屑槽深度】,【槽形角】,【螺紋升角】,【容屑槽螺紋角】,【導程】,主要結(jié)構(gòu)要素,,2.蝸輪滾刀的設計,蝸輪滾刀的齒形設計,阿基米德蝸輪滾刀的軸向齒形,,2.蝸輪滾刀的設計,阿基米德蝸輪滾刀的法向齒形,,法向直廓蝸輪滾刀的法向齒形,2.蝸輪滾刀的設計,,2.蝸輪滾刀的設計,,3.蝸輪滾刀的加工工藝,滾刀的精度等級為A級，材料為W6Mo5Cr4V2高速工具鋼，毛坯類型為熱軋圓鋼，采用鍛坯成形處理。根據(jù)鍛坯后的尺寸來確定毛坯尺寸為 。滾刀生產(chǎn)類型為小批量生產(chǎn)。,,3.蝸輪滾刀的加工工藝,定位基準的選擇,（1）粗基準的選擇。滾刀是軸類零件，粗加工以外圓作為粗基準。 （2）精基準的選擇。精加工以內(nèi)孔作為精基準。,,主要加工表面加工方法的選擇,3.蝸輪滾刀的加工工藝,,3.蝸輪滾刀的加工工藝,蝸輪滾刀的加工工藝路線一般先進行外圓、軸臺及內(nèi)孔的加工，在進行齒形加工。主要工藝路線如下： 鍛坯 退火 粗車 鉆鏜孔 精車 拉鍵槽 車螺紋 銑容屑槽 鏟齒 打標志 熱處理 磨內(nèi)孔 磨軸臺及端面 磨前刀面 磨齒形 包裝,,,,,,,,,,,,,,,,,4.致謝,Thank You !,在整個畢業(yè)設計過程中，得到了王建中老師悉心的指導，耐心的教誨。王老師平日里工作繁多，每周還定時為我們舉行的答疑與指導，使設計過程中的遇到的問題得到了及時解決在此先說聲謝謝！同時也要感謝母校太原工業(yè)學院和機械工程系所有教師四年來對我的培養(yǎng)。,,謝謝您的耐心閱讀！,
設計
蝸輪滾刀的設計與加工工藝
機械工程系
學生姓名： 學號：
系 部：
機械設計制造及其自動化
專 業(yè)：
指導教師：
誠信聲明
本人鄭重聲明：本設計及其研究工作是本人在指導教師的指導下獨立完成的，在完成論文時所利用的一切資料均已在參考文獻中列出。
本人簽名： 年 月 日
畢業(yè)設計任務書
設計題目： 蝸輪滾刀的設計與加工工藝
系部： 機械工程系 專業(yè)： 機械設計制造及其自動化 學號：
學生： 指導教師（含職稱）： （高工） 專業(yè)負責人：
1．設計的主要任務及目標
（1）了解蝸輪滾刀的工作原理。 （2）掌握蝸輪滾刀的齒形設計。
（3）了解蝸輪滾刀滾齒切削過程及其特點。 （4）了解蝸輪滾刀結(jié)構(gòu)參數(shù)的確定。
（5）了解蝸輪滾刀的公差與技術(shù)要求。 （6）掌握蝸輪滾刀的設計步驟。
（7）掌握蝸輪滾刀加工工藝并編制加工工藝過程卡。
2．設計的基本要求和內(nèi)容
（1）要求了解蝸輪滾刀的工作原理。
（2）要求基本掌握蝸輪滾刀的齒形設計及結(jié)構(gòu)設計，并能出產(chǎn)品圖紙。
（3）要求了解蝸輪滾刀加工工藝。
（4）根據(jù)設計的產(chǎn)品圖，編制加工工藝過程卡。
3．主要參考文獻
[1]袁哲俊，劉華明，唐宜勝.齒輪刀具設計（上下冊）[M].北京：新時代出版社，1983.
[2]四川省機械工業(yè)局.復雜刀具設計手冊（上下冊）[M].北京：機械工業(yè)出版社，1979.
[3]太原工具廠齒輪刀具工藝資料
4．進度安排
設計各階段名稱
起 止 日 期
1
確定設計思路，進行開題檢查
2013.12~2014.03.14
2
蝸輪滾刀的齒形設計及結(jié)構(gòu)設計，出產(chǎn)品圖。
2014.03.14~2014.04.14
3
編制工藝過程卡，進行中期檢查
2014.04.14~2014.04.25
4
根據(jù)設計的產(chǎn)品圖，編制加工工藝過程卡
2014.04.25~2014.06.01
5
設計及圖紙整理，準備答辯
2014.06.01~2014.06.10
蝸輪滾刀的設計與加工工藝
摘要：蝸輪滾刀是指加工線性蝸桿傳動的蝸輪所用的滾刀。蝸輪滾刀加工蝸輪的過程是模擬蝸桿與蝸輪嚙合的過程，蝸輪滾刀就相當于原蝸桿，只是在其上做出切削刃，這些切削刃應在原蝸桿的螺旋面上。所以蝸輪滾刀的基本參數(shù)必須與原蝸桿相同，蝸輪滾刀是專用刀具，加工每一規(guī)格的蝸輪要用專用的滾刀。
在數(shù)控機床誕生之前，我國工具廠制造齒輪滾刀的主要設備是C8955和CW8925型鏟磨床。這些設備精度較差，精度保持性較短，生產(chǎn)出的滾刀精度等級不夠高。近幾年由于專用數(shù)控滾刀刃磨機床的普及和先進的工藝設備，從而保證了滾刀品種結(jié)構(gòu)的多樣化和產(chǎn)品質(zhì)量水平的不斷提高。
關(guān)鍵詞：蝸輪滾刀，設計，工藝
The design and machining technology of worm gear hob
Abstract：Worm gear hob is used for processing linear worm drive’s worm hob.Worm gear hob processing worm gear is to simulate the process of the worm and worm gear meshing process，worm gear hob is equivalent to the original worm，which just make a cutting edge on it，these cutting edge should be in the original worm screw surface.So the worm gear hob’s basic parameter must be the same with the original worm，the worm gear hob is special cutting tools，processing each specifications of the worm gear to use special hob.
Before the born of CNC machine tools，the main equipment for tool factory manufacturing gear hob is C8955 and CW8925 relieving grinding machiner in our country. These devices are less accuracy，precision and keep short，hob accuracy grade is not high enough. In recent years，due to the special CNC hob sharpening machine and popularization of advanced technology and equipment, thus ensure that the varieties of the structure of the hob and constantly improve the level of product quality.
Key words：worm gear hob，design，technology
目 錄
1 緒論 1
1.1 蝸輪滾刀的概述 1
1.1.1 蝸輪滾刀的工作原理 1
1.1.2 蝸輪滾刀的進給方向 2
1.2 蝸輪滾刀研究的目的及意義 3
1.3 蝸輪滾刀的發(fā)展概況和趨勢 3
2 蝸輪滾刀的設計計算 5
2.1 蝸輪滾刀的結(jié)構(gòu)形式 5
2.2 蝸輪滾刀的結(jié)構(gòu)要素 6
2.3 蝸輪滾刀的齒形 8
2.3.1阿基米德蝸輪滾刀的齒形 8
2.3.2 法向直廓蝸輪滾刀的齒形 9
2.3.3蝸輪滾刀的齒形計算 10
2.4 蝸輪滾刀的設計步驟及計算過程 11
2.5 蝸輪滾刀的公差與技術(shù)要求 15
2.6 繪畫產(chǎn)品零件圖 15
3 蝸輪滾刀的加工工藝 16
3.1 蝸輪滾刀的工藝性分析 16
3.2 選擇加工方法，制定工藝路線 16
3.2.1 定位基準的選擇 16
3.2.2 滾刀表面加工的選擇 16
3.2.3 蝸輪滾刀的工藝路線 17
3.3 確定工序尺寸及技術(shù)要求 18
3.4 編制加工工藝卡片 30
結(jié) 論 31
參考文獻 32
致 謝 33
1 緒論
蝸桿傳動是機電設備中常見的一種機械傳動形式，屬于齒輪傳動范疇，具有傳動比大、結(jié)構(gòu)緊湊、工作平穩(wěn)等特性。生產(chǎn)中常用的的普通圓柱蝸桿有阿基米德蝸桿（ZA型）、法向直廓蝸桿（ZN型）、漸開線蝸桿（ZI型）及錐面包絡型蝸桿（ZK型）。阿基米德蝸桿和滾刀的制造與檢驗比較方便，在生產(chǎn)中應用廣泛。法向直廓蝸桿和滾刀的制造比較麻煩，但蝸桿副的傳動效率較高，而且磨損特性較好，所以應用也較多。漸開線蝸桿和滾刀的制造麻煩，很少應用。普通蝸桿副中的蝸桿一般采用車削法或磨削法加工，而加工蝸輪主要用蝸輪滾刀和飛刀。
1.1 蝸輪滾刀的概述
齒輪滾刀是齒輪加工中最廣泛采用的刀具，它對汽車、機床、動力、重型、輕工等行業(yè)的齒輪加工效率、精度、經(jīng)濟性有著直接影響。我國齒輪滾刀的生產(chǎn)除一些專業(yè)工具廠外，汽車、重型、軍工、拖拉機等行業(yè)的許多企業(yè)都生產(chǎn)自用的這類刀具。齒輪滾刀計算機輔助設計作為我國“七五”國家重點攻關(guān)課程之一，國內(nèi)現(xiàn)已開發(fā)出齒輪滾刀CAD應用軟件，具有較強的人機對話功能，可完成多種結(jié)構(gòu)和型式的滾刀結(jié)構(gòu)沒計。但是由于起步晚，基礎差，加上資金，專業(yè)人員的限制，在工具廠的應用尚未普及。目前各工具廠仍以傳統(tǒng)的經(jīng)驗設計為主要方法，效率低，適應性差。齒輪滾刀就總體水平而言，與國外比存在一定的差距。
1.1.1 蝸輪滾刀的工作原理
蝸輪滾刀是加工蝸輪的主要刀具，用蝸輪滾刀加工蝸輪的過程就是模擬蝸桿與蝸輪嚙合的過程。蝸輪滾刀就相當于原蝸桿，只是在其上做出切削刃，這些切削刃應在原蝸桿的螺旋面上，這個蝸桿稱為蝸輪滾刀的基本蝸桿。根據(jù)這一原理，蝸輪滾刀的基本尺寸，如模數(shù)、齒形角、螺紋升角、螺旋方向、螺紋頭數(shù)、齒距、分度圓直徑等都與原蝸桿相同。
蝸輪滾刀的外觀和齒輪滾刀很相似，在設計上也有不少相同之處。齒輪滾刀的基本蝸桿相當于螺旋齒輪副中的一個齒輪，其分度圓直徑和螺旋角都沒有一定限制，可由設計者決定。蝸輪滾刀則不然，它的基本蝸桿類型和基本尺寸都必須與原蝸桿相同。因此，蝸輪滾刀是專用刀具，每加工一種蝸輪，須專門設計、制造相應的滾刀。而齒輪滾刀則是通用刀具，同一齒輪滾刀可切齒數(shù)不同、螺旋角不同的齒輪，只要齒輪的模數(shù)和法向齒形角與齒輪滾刀一致即可。
1.1.2 蝸輪滾刀的進給方向
用蝸輪滾刀加工蝸輪可采用兩種不同的走刀方式，即徑向進給和切向進給，如圖1-1和1-2所示。用徑向進給法加工蝸輪時，滾刀每轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)，蝸輪轉(zhuǎn)過的齒數(shù)應等于滾刀的頭數(shù)，形成展成運動。滾刀在旋轉(zhuǎn)的同時，沿著蝸輪的半徑方向進給，達到規(guī)定的中心距后停止進給，但展成運動繼續(xù)進行，直至包絡好蝸輪的齒形為止。
圖 1-1 徑向進給加工蝸輪
圖 1-2 切向進給加工蝸輪
用切向進給時，首先把滾刀和蝸輪的中心距調(diào)整合格，滾刀和蝸輪除作展成運動外，滾刀還沿著本身的軸線方向進給。因此，當滾刀每轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)，蝸輪除了須轉(zhuǎn)過與滾刀頭數(shù)相等的齒數(shù)外，還需有附加的轉(zhuǎn)動。
為了改善切削條件和減輕第一個切入齒的負荷，切向進給的蝸輪滾刀在一端具有切削錐，如圖1-2和圖2-1所示。切削錐的角度一般取11°~13°。切削錐的位置按以下原則確定：面對滾刀的前刀面，右旋滾刀的切削錐在右端；左旋滾刀的切削錐在左端。
由于不斷的切向進給，增加了切削刃包絡齒面的包絡線數(shù)，因此切向滾齒可提高所切齒面的光潔程度。同時，由于切削錐，滾刀耐用程度也較高。但切向進給法滾齒時切入長度大，因而生產(chǎn)率較低。另外，要求機床上要有切向進給機構(gòu)。
1.2 蝸輪滾刀研究的目的及意義
機械制造的主要加工方法是切削加工，而刀具是機床實現(xiàn)切削加工的直接執(zhí)行者，沒有刀具，機床就無法工作。切削加工硬件系統(tǒng)中刀具最小，投入比機床要少的多。但刀具最為活躍，靈活多樣，對加工質(zhì)量、效率、成本影響顯著。古人云：“工欲善其事，必先利其器”。研究設計刀具，就是要選擇與加工材料匹配的優(yōu)質(zhì)刀具材料和先進的刀具結(jié)構(gòu)，使其有助于提高加工齒輪的生產(chǎn)率、刀具的耐用度、齒輪的加工精度和實現(xiàn)齒輪制造工藝的現(xiàn)代化。
1.3 蝸輪滾刀的發(fā)展概況和趨勢
自從十九世紀下半葉發(fā)明齒輪滾刀以來，滾切法獲得了極大的發(fā)展。至今，其加工范圍不僅限于齒輪與蝸輪，而且已擴展到各種花鍵軸、棘輪等特形工件。特別是齒輪滾刀，其桔構(gòu)有了極大的改進。在齒輪加工中，滾切法一直占有重要的地位。
隨著機械工業(yè)的發(fā)展，對蝸桿的傳動性能要求愈來愈高，蝸輪加工技術(shù)有了飛躍性進展。近幾十年來一些新的蝸輪精加工方法(如磨齒法、珩齒法等)的出現(xiàn)和采用，使蝸輪的制造精度有了很大的提高。另一方面，由于新的滾刀材料的采用，滾刀桔構(gòu)的改進和制造精度的提高，以及新的蝸輪淬硬工藝一低溫氮化技術(shù)的掌握等，因而用滾刀來加工蝸輪的方法，又有了新的重要的發(fā)展。
隨著蝸輪加工要求的提高，用普通高速鋼制造的滾刀已不能滿足要求。因此，近十多年來，很多國家都致力于尋求新品種的滾刀材料，其目的在于：
（1） 提高滾刀的耐用度。
（2） 提高滾刀的生產(chǎn)率。
（3） 用來精加工難加工材料及淬硬齒輪。
迄今為止，先后進行過試驗和已研究成功的新品種滾刀材料有兩大類，即優(yōu)質(zhì)高速鋼與硬質(zhì)合金。提高滾刀的切削性能，對提高滾齒生產(chǎn)率、被加工齒輪的精度以及使?jié)L刀作為精密齒輪的精加工刀具等都有重大的意義。所以，研究改進滾刀材料的性能是一項極為重要的工作。
改進滾刀桔構(gòu)的目的，一方面在于提高滾刀的切削性能、滾齒生產(chǎn)率和齒輪的加工精度，另一方面在于改善滾刀的制造工藝。刀具桔構(gòu)的改進與齒輪生產(chǎn)工藝的現(xiàn)代化、新桔構(gòu)滾齒機的設計有著密切的聯(lián)系。
蝸輪滾刀設計的發(fā)展趨勢：
（1）蝸輪滾刀CAD系統(tǒng)的集成化、智能化、網(wǎng)絡化。
（2）蝸輪滾刀設計中的虛擬現(xiàn)實技術(shù)的應用。
（3）綠色制造是蝸輪滾刀設計中的一個發(fā)展方向。
2 蝸輪滾刀的設計計算
蝸輪滾刀的設計主要包括齒形設計和結(jié)構(gòu)設計兩個方面。
2.1 蝸輪滾刀的結(jié)構(gòu)形式
蝸輪滾刀的結(jié)構(gòu)分為帶孔式和整體連軸式兩類。圖2-1和圖2-2所示。
圖2-1 帶孔式蝸輪滾刀
圖2-2 整體連軸式蝸輪滾刀
帶孔式結(jié)構(gòu)簡單，設計時根據(jù)滾刀的強度和機構(gòu)的可能性，應盡量選擇孔式結(jié)構(gòu)形式，但要根據(jù)強度條件進行如下驗算：
（2-1）
式中 一 內(nèi)徑底到鍵槽頂?shù)木嚯x；
一 滾刀孔徑；
一 滾刀外徑；
一滾刀容屑槽深度。
滿足不等式則表明刀體強度足夠，可以制作成帶孔式結(jié)構(gòu)，并確定滾刀的軸臺直徑：
(2-2)
如果不滿足式（2-1），則應采用整體連軸式結(jié)構(gòu)。連軸式滾刀兩端軸臺直徑按下式計算：
（2-3）
2.2 蝸輪滾刀的結(jié)構(gòu)要素
（1）蝸輪滾刀的外徑
滾刀的外徑應大于蝸桿的外徑，以便用用鈍刀刃磨后仍有必要的徑向間隙。通常按下式進行計算：
（2-4）
式中 一 蝸桿的外徑；
一 徑向間隙，=0.2；
一 軸向模數(shù)。
（2）蝸輪滾刀的底徑
（2-5）
式中一 蝸桿的底徑。
（3）蝸輪滾刀的圓周齒數(shù)
滾刀的圓周齒數(shù)越多，包絡蝸輪齒面的刀刃數(shù)越多，加工出的蝸輪齒面就越光潔。因此在保證滾刀刀齒足夠強度前提下，應盡力增加滾刀的圓周齒數(shù)。在初步確定蝸輪滾刀齒數(shù)時，應盡量使蝸輪滾刀的圓周齒數(shù)符合以下要求：
加工6級精度蝸輪時，取12；
加工7級精度蝸輪時，取10；
加工8級精度蝸輪時，取8；
加工9級精度蝸輪時，取6。
初步確定蝸輪滾刀的圓周齒數(shù)后，為使蝸輪滾刀應有的刃磨次數(shù)和刀齒強度得以保證，還必須符合下列要求：
加工7級以上精度的蝸輪時，0.35；
加工8～9級精度的蝸輪時，0.45。
式中 一 滾刀刀齒根部寬度，可近似按計算。
最后確定滾刀圓周齒數(shù)時，還應校驗鏟磨時砂輪是否干涉。
（4）蝸輪滾刀容屑槽形式
滾刀的容屑槽形式有直槽和螺旋槽兩種。當螺紋升角5°時，容屑槽形式做成直槽；當螺紋升角>5°時，為使?jié)L刀有均勻的前角，容屑槽形式做螺旋槽。此時槽的螺旋角，方向相反。為便于檢查齒形，法向直廓滾刀一般制成螺旋容屑槽，且前角取為零度。
（5）蝸輪滾刀的前角、后角及鏟背量
為保證滾刀齒形精度及使齒形測量方便蝸輪滾刀的前角一般取為零度。粗加工滾刀也可以取正前角。
蝸輪滾刀的后角與齒輪滾刀一樣，是由鏟齒形成的。當滾刀螺旋升角15°，可用下式近似公式計算鏟背量
（2-6）
式中 一 滾刀端截面上齒頂后角，一般取9°~11°。
當>15°，按下式計算：
（2-7）
式中 一滾刀螺旋線方向的齒頂后角，一般取=10°~12°。
滾刀齒形需要鏟磨時，則采用二次鏟背，其二次鏟背量為：
（2-8）
（6）蝸輪滾刀容屑槽深度
（2-9）
（7）蝸輪滾刀槽底圓角半徑
（2-10）
（8）蝸輪滾刀槽形角
取=25°～35°，對小模數(shù)滾刀取=45°。
（9）蝸輪滾刀的螺紋升角、容屑槽螺紋角及導程
(2-11)
= （2-12）
(2-13)
（10）蝸輪滾刀的長度
孔式滾刀的長度按下式確定：
（2-14）
式中 一 滾刀軸臺長度
一 滾刀切削部分長度，對于徑向走刀的蝸輪滾刀，切削部分長度，此處為滾刀螺紋部分長度，為軸向齒距。 對于切向走刀的蝸輪滾刀，切削部分長度，此處為滾刀切削錐部分的長度，取。
整體連軸式蝸輪滾刀的長度查閱參考文獻[1]表7-2進行確定。
2.3 蝸輪滾刀的齒形
2.3.1阿基米德蝸輪滾刀的齒形
阿基米德蝸輪滾刀側(cè)后刀面與滾刀前刀面相交所得的切削刃應在阿基米德幾本蝸桿的螺旋面上。按此要求解出的滾刀側(cè)后刀面應是一個軸向齒形為直線的螺旋面。齒形設計計算的任務就是尋找一個側(cè)鏟面，使此側(cè)鏟面與滾刀前刀面相交得到的切削刃恰在阿基米德基本蝸桿的螺旋面上。阿基米德蝸輪滾刀的齒形如圖2-3和2-4所示：
圖2-3 阿基米德蝸輪滾刀的軸向齒形
圖2-4 阿基米德蝸輪滾刀的法向齒形
2.3.2 法向直廓蝸輪滾刀的齒形
法向直廓蝸桿的螺旋面，在法向截面內(nèi)的截形為直線。所謂法向截面，是指經(jīng)過蝸桿齒紋中點或齒槽中點而垂直于分圓柱上的螺旋線的截面。法向直廓滾刀的齒形設計和阿基米德滾刀一樣，即刀刃必須在基本蝸桿螺旋面上。
法向直廓蝸桿可分為齒紋法向直廓蝸桿和齒槽法向直廓蝸桿，圖2-5為齒紋法向直廓蝸桿的示意圖。法向直廓蝸輪滾刀的齒形如圖2-6所示：
圖2-5 齒紋法向直廓蝸桿
1-右側(cè)螺旋面母線 2-左側(cè)螺旋面母線 3-準圓柱
圖2-6法向直廓蝸輪滾刀的法向齒形
2.3.3蝸輪滾刀的齒形計算
（1）齒頂高
（2-15）
（2）齒全高
（2-16）
（3）軸向齒距
（2-17）
（4）法向齒距
（2-18）
（5）齒頂圓角半徑
（2-19）
（6）齒根圓角半徑
（2-20）
（7）法向齒形角 對于法向直廓蝸輪滾刀來說，其法向齒形角應等于蝸桿的法向齒形角。
（8）軸向齒形角 對螺紋升角5°的直槽阿基米德蝸輪滾刀，軸向齒形角等于蝸桿的軸向齒形角。對螺紋升角>5°的螺旋槽阿基米德蝸輪滾刀，齒形角可按以下公式求得：
軸截面齒頂斜角， （2-21）
軸向左側(cè)齒形角，； （2-22）
軸向右側(cè)齒形角，。 （2-23）
（9）軸向齒厚 對螺紋升角5°的直槽阿基米德蝸輪滾刀，軸向齒厚按下式計算：
（2-24）
（10）法向齒厚 對于螺紋升角>5°的螺旋槽阿基米德蝸輪滾刀和法向直廓蝸輪滾刀，其法向齒厚為：
（2-25）
2.4 蝸輪滾刀的設計步驟及計算過程
齒槽法向直廓蝸輪滾刀的設計步驟及計算過程見表2-1。
表2-1 齒槽法向直廓蝸輪滾刀的設計步驟及計算過程 ()
已
知
條
件
1．蝸桿：（1）蝸桿類型：法向直廓蝸桿 （2）模數(shù)=5
（3）蝸桿頭數(shù) = 1 （4）法向齒形角 = 15°
（5）螺旋線方向：右旋 （6）螺紋升角= 4°46′
（7）分圓直徑= 60 （8）蝸桿外徑 = 67
（9）蝸桿底徑 = 50 （10）徑向間隙C= 0.2
（11）蝸桿螺紋部分長度= 90
2．蝸輪：（1）齒數(shù) =62 （2）精度等級：7級
（3）傳動中心距A=185
序
號
計 算 項 目
符
號
計 算 公 式
精
度
計 算 舉 例
1
滾刀外徑
=+2(C+0.1m)
0.1
=67+2(0.2m+0.1m)
=70
2
滾刀底徑
=
0.1
=50
3
滾刀容屑槽形式
左旋螺旋槽，零度前角
=0°
4
初選容屑槽數(shù)
按加工蝸輪的精度：7級，選徑向切削方式加工
初選=10
5
滾刀鏟背量
K
因15°取=10°
K=
=（1.3~1.5）K
0.5
取K= 4
=1.54=6
6
滾刀容屑槽深度
H
H=
0.1
H= 15.5
7
滾刀槽底圓角
半徑
r
r =
0.5
r = 1
8
槽形角
=25°~35°
取=25°
續(xù)表2-1
9
螺紋升角
螺旋角
螺旋槽導程
T
=
1′
1
4°46′
=4°46′
2264
10
作圖校驗滾刀齒根強度與鏟磨時砂輪的干涉，確定滾刀 槽數(shù)
，并計算值
圖見注
9.75
0.62>0.35
經(jīng)作圖校驗，刀齒強度滿足要要求，最終確定=10
11
驗算滾刀壁厚的強度，確定滾刀的結(jié)構(gòu)形式
查[1]表2.3 –1取=22代入式進行驗算
根據(jù)=22驗算：
=6.4>0.25；
所以確定選=22套式帶軸向鍵結(jié)構(gòu)
12
確定軸臺直徑
=75.3-218.5-2=36
13
滾刀長度
L
=90+0=90
=190+10=100
14
齒頂高
0.01
15
齒全高
0.01
16
軸向齒距
0.001
=15.708
17
法向齒距
0.001
續(xù)表2-1
18
齒頂圓角半徑
0.1
19
齒根圓角半徑
0.1
20
法向齒形角
°
°
21
法向齒厚
0.001
22
準圓柱半徑
式中
1°16′
303.9093.7320
15.41
15.41
0.34
23
蝸桿生成母線與端剖面的夾角
=0.25793
=14°95′
注：作圖校驗滾刀鏟磨時砂輪的干涉情況：
按滾刀外徑=70、容屑槽數(shù)=10、槽形角=25°、槽底圓角半徑=1，作出滾刀滾刀端面投影圖如圖2-7所示：
圖2-7 滾刀鏟磨時砂輪的干涉情況校驗
在滾刀一個刀齒的前面作出鏟背量可得到B點。以/2為半徑，分別以、兩點為圓心，畫弧相交于點，再以點為圓心，以/2為圓弧半徑畫弧，得近似齒頂鏟背曲線。在相鄰刀齒前刀面作出齒全高可得到C點。以為圓心，C為半徑畫弧，得近似齒底鏟背曲線。
（1）選擇砂輪直徑為，為砂輪法蘭盤直徑，為滾刀齒全高。
（2）以=（取10°12°）為半徑，為圓心畫圓。
按時齒背磨光寬度，過要求的鏟磨長度末點a作切于半徑為圓的切線，砂輪中心點應位于改切線上。作砂輪外圓并使砂輪外徑切于齒底鏟背曲線。此時砂輪外圓在下一個刀齒點的上方，砂輪鏟磨第一個齒時不會和第二個刀齒干涉。如果砂輪外圓在點下方，則砂輪將和第二個刀齒干涉。如發(fā)生這種干涉需要改變滾刀的外徑或減少齒數(shù)，使其不發(fā)生干涉。
2.5 蝸輪滾刀的公差與技術(shù)要求
（1）滾刀切削刃應鋒利，表面不得有裂紋、崩刃、銹跡及磨削燒傷等影響使用性能的缺陷。
（2）滾刀表面粗糙度最大允許值按參考文獻[3]中表11-8 選取。
（3）滾刀外圓直徑的極限偏差按參考文獻[3]中表11-9 選取。
（4）滾刀總長的極限偏差為js15。
（5）蝸輪滾刀的制造精度分為AA、A、B、C四種等級。各級精度滾刀的制造公差按參考文獻[3]中表11-10 選取。
（6）滾刀切削部分硬度為63~66HRC。整體連軸式滾刀柄部硬度不低于30HRC。
2.6 繪畫產(chǎn)品零件圖
根據(jù)以上計算結(jié)果，并查閱“蝸輪滾刀的公差與技術(shù)要求”，繪成產(chǎn)品零件圖。
3 蝸輪滾刀的加工工藝
3.1 蝸輪滾刀的工藝性分析
滾刀的精度等級為A級，材料為W6Mo5Cr4V2高速工具鋼，毛坯類型為熱軋圓鋼，采用鍛坯成形處理。根據(jù)鍛坯后的尺寸來確定毛坯尺寸為。滾刀生產(chǎn)類型為小批量生產(chǎn)，各加工表面分析如下：
（1）兩端軸臺外圓徑向圓跳動不大于0.010，兩端面圓跳動不大于0.008，表面粗糙度。
（2）內(nèi)孔表面粗糙度。
（3）鍵槽圓角，表面粗糙度。
（4）內(nèi)孔凹槽表面粗糙度。
（5）倒角。
（6）容屑槽深度15.5 ，前刀面表面粗糙度。
（7）刀齒的徑向圓跳動不大于0.030，齒形表面表面粗糙度。
3.2 選擇加工方法，制定工藝路線
3.2.1 定位基準的選擇
（1）粗基準的選擇。滾刀是軸類零件，粗加工以外圓作為粗基準。
（2）精基準的選擇。精加工以內(nèi)孔作為精基準。
3.2.2 滾刀表面加工的選擇
滾刀的主要加工表面有外圓、內(nèi)孔、端面、槽、倒角、齒形等，其加工方法選擇如表3-1所示：
表3-1 主要加工表面加工方法的選擇
位置
粗糙度
加工方法
端面
0.63
粗車一精車一磨
軸臺
0.63
粗車一精車一磨
續(xù)表3-1
0.63
粗車一精車一磨
內(nèi)孔凹槽
12.5
鏜孔
內(nèi)孔
0.32
鉆孔一精鏜孔一研磨
鍵槽
12.5
拉
倒角
6.30
車
容屑槽
6.30
銑
齒形
0.63
粗車一精車一鏟磨
3.2.3 蝸輪滾刀的工藝路線
蝸輪滾刀的加工工藝路線一般先進行外圓、軸臺及內(nèi)孔的加工，在進行齒形加工。齒形加工以內(nèi)孔為基準，其加工工藝路線如表3-2所示：
表3-2 加工工藝路線
工序號
工序名
工序內(nèi)容
設備
1
鋸料
鋸料
金屬帶鋸床
2
鍛坯
鍛坯
鍛錘
3
退火
退火處理
燜火爐
4
粗車
粗車一端外圓、端面及軸臺
C620-1臥式車床
5
粗車及鉆孔
粗車另一端外圓、端面、軸臺及鉆孔
C620-1臥式車床
6
精鏜孔
精鏜孔
C620-1臥式車床
7
精車
精車軸臺外圓、端面及倒角
C620-1臥式車床
8
鏜內(nèi)孔凹槽
鏜內(nèi)孔凹槽
C620-1臥式車床
9
拉鍵槽
拉鍵槽
L6110拉床
10
倒角
修鍵槽毛刺及倒角
鉗工臺、臺鉆
11
精車
精車外圓及螺紋
C620-1臥式車床
12
銑容屑槽
銑容屑槽深度18.4
X62W銑床
13
鏟外圓及齒形
鏟外圓及齒形
C8955鏟床
14
剔余齒、修光
剔余齒、修光
鉗工臺
續(xù)表3-2
15
打標志
打標志
鉗工臺
16
粗磨兩端面
輕微粗磨兩端面
M612K工具磨床
17
熱處理、噴砂
熱處理、噴砂處理
噴砂機
18
磨內(nèi)孔
磨內(nèi)孔
M2120內(nèi)圓磨床
19
研磨內(nèi)孔
研磨內(nèi)孔
研磨機
20
磨軸臺及端面
磨軸臺外圓及端面
MG1432磨床
21
磨前刀面
磨前刀面達到圖樣要求
M6420B磨床
22
鏟磨齒形
鏟磨齒形達到圖樣要求
CW8925鏟床
23
清洗、包裝
按要求清洗包裝
生產(chǎn)部
3.3 確定工序尺寸及技術(shù)要求
查閱太原工具廠齒輪刀具工藝資料來確定各工序尺寸、其公差及技術(shù)要求。
（1）工序1：鋸料
圖 3-1鋸料
技術(shù)要求：
①．依據(jù)滾刀成品尺寸及原料規(guī)格,確定尺寸。
②．依據(jù)滾刀成品尺寸及原料規(guī)格，確定尺寸。
（2）工序2：鍛坯
圖 3-2鍛坯
技術(shù)要求：
①．按鍛造工藝規(guī)程操作，碳化物不均勻度等級不大于4級。
②．當成品外徑100 時，鍛坯后的直徑
當成品長度100 時，鍛坯后的長度
（3）工序3：退火
技術(shù)要求：
①．退火硬度：255。
②．按高速鋼退火工藝規(guī)程操作。
（4）工序4：粗車
圖 3-3 粗車
技術(shù)要求：
①．粗車外圓時，尺寸由操作者掌握，車一端面時，車平為宜。
②．工序尺寸
，一成品軸臺外圓基本尺寸
，一成品外徑基本尺寸
，一成品軸臺長度基本尺寸
（5）工序5：粗車及鉆孔
圖 3-4 粗車及鉆孔
技術(shù)要求：
工序尺寸
，一成品軸臺外圓基本尺寸
，一成品外徑基本尺寸
，一成品軸臺長度基本尺寸
，一成品孔徑基本尺寸
，一成品長度基本尺寸
（6）工序6：精鏜孔
圖 3-5 精鏜孔
技術(shù)要求：
①．兩端喇叭口不得超過內(nèi)孔公差的1.2倍。
②．每端超出公差的喇叭口長度不大于6。
③．當成品孔徑時，。
（7）工序7：精車
圖 3-6 精車
技術(shù)要求：
①．工序尺寸
，一成品倒角尺寸
，一軸臺外圓成品基本尺寸
，一成品軸臺長度基本尺寸
，一成品長度基本尺寸
②．軸臺外圓、端面圓跳動：
徑向圓跳動：0.1
端面圓跳動：0.03
③．本工序所列工裝不能滿足要求時，應另行設計。
（8）工序8：鏜內(nèi)孔凹槽
圖 3-7 鏜內(nèi)孔凹槽
技術(shù)要求：
尺寸按成品圖要求加工。
尺寸按成品圖要求加工。
（9）工序9：拉鍵槽
圖 3-8 拉鍵槽
技術(shù)要求：
①．工序尺寸
，一成品尺寸
②．圓角和鍵槽寬按成品圖要求加工。
③. 所列工裝不能滿足要求時，應重新設計。
（10）工序10：倒角
圖 3-9 倒角
（11）工序11：精車外圓及螺紋
圖 3-10 精車外圓及螺紋
技術(shù)要求：
①．齒高、齒頂高及齒形角按成品圖要求加工。
②．外徑尺寸，一成品外徑尺寸。
③．齒距尺寸，一成品法向齒距尺寸。
④．齒厚尺寸，一成品法向齒厚尺寸。
⑤．外圓徑向跳動不大于0.10，全長上的錐度不大于0.15。
（12）工序12：銑容屑槽
圖 3-11銑容屑槽
技術(shù)要求：
工序尺寸
，一成品圖容屑槽深度，一精車后的余量。
尺寸和角度均按成品圖要求。
導程偏差比成品圖偏差放大10%。
（13）工序13：鏟外圓及齒形
圖 3-12-1 鏟外圓及齒形
圖 3-12-2 鏟外圓及齒形
技術(shù)要求：
①．工序尺寸
，一成品外徑基本尺寸
, 一成品法向齒厚尺寸
，一成品法向齒距尺寸
，一成品軸向齒距尺寸
②．軸向齒距偏差0.04，三個齒距長度內(nèi)累計偏差0.06。
③．、、、、、按成品圖尺寸要求。
④．刀齒徑向圓跳動不大于0.12，外圓錐度不大于0.12。
（14）工序14：剔余齒、修光
圖 3-13 剔余齒、修光
技術(shù)要求：
①．齒根厚小于正常齒根厚1/3的齒應全部銼掉。
②．齒根厚為正常齒根厚1/3～1/2的齒切去齒頂為全齒高的2/3為止。
③．齒根厚為正常齒根厚1/2～2/3的齒切去齒頂為全齒高的1/3為止。
④．不完整的齒頂逐漸圓滑過渡。
（15）工序15：打標志
圖 3-14打標志
技術(shù)要求：
①．人面向前刀面為準，在滾刀左端面打標志，字跡必須清楚。
②．標志內(nèi)容：按成品圖紙內(nèi)容要求打字。
③．普通高速鋼不打材料號。
④．生產(chǎn)順序打在邊齒上。
（16）工序16：粗磨兩端面
圖 3-15 粗磨兩端面
技術(shù)要求：
① 兩端面輕輕磨起即可。
② 工裝不能滿足要求時，重新設計。
（17）工序17：熱處理、噴砂
技術(shù)要求：
① 熱處理硬度：HRC64～66。
② 具體操作按熱處理工藝和噴砂工藝。
（18）工序18：磨內(nèi)孔
圖 3-16 磨內(nèi)孔
技術(shù)要求：
① 磨內(nèi)孔后滾刀外徑徑向圓跳動不大于0.12。
② 磨孔后中間不得過大，要保證具有最小研磨量。錐度和圓度為本工序公差的1/2。
③ 工序尺寸
④ 工裝不能滿足要求時，重新設計。
（19）工序19：研磨內(nèi)孔
圖 3-17 研磨內(nèi)孔
技術(shù)要求：
①．研磨桿和滾刀之間的接觸要保持壓力均勻一致，要調(diào)頭研磨，以免產(chǎn)生錐度。
②．研磨后內(nèi)孔表面不得有嚴重的痕跡，研孔后用煤油進行清洗。
③．內(nèi)孔尺寸按成品圖要求。
④．粗糙度按成品圖紙要求。
⑤．工裝不能滿足要求時，重新設計。
（20）工序20：磨軸臺
圖 3-18 磨軸臺
技術(shù)要求：
① 軸臺外圓、端面粗糙度，徑向圓跳動和端面圓跳動，尺寸、、均按成品圖要求。
② 鏟磨用芯軸可作檢查芯軸用。
③ 現(xiàn)有工裝不能滿足要求時，重新設計。
（21）工序21：磨前刀面
圖 3-19 磨前刀面
技術(shù)要求：
① 前刀面粗糙度、徑向性偏差、導程偏差，容屑槽相鄰周節(jié)差、最大累積誤差均按成品圖要求。
② 工裝不能滿足要求時，重新設計。
③ 前刀面不得有磨退火跡象，不允許有崩刃和毛刺。
（22）工序22：鏟磨齒形
圖 3-20 鏟磨齒形
技術(shù)要求：
① 粗糙度、、、、、、、、、、及按成品圖尺寸要求。
② 按軸向齒距計算掛輪。
③ 工裝不能滿足要求時，重新設計。
（23）工序23：清洗、包裝
技術(shù)要求：
①．按包裝工藝進行清洗、包裝。
②．包裝盒上應標志：產(chǎn)品名稱、××工具廠、模數(shù) 、精度等級、材料、制造年月、生產(chǎn)許可證編號等。
3.4 編制加工工藝卡片
根據(jù)確定的工序尺寸和技術(shù)要求，編制滾刀的加工工藝卡片。
結(jié) 論
本次畢業(yè)設計到此已接近尾聲，通過本次設計，提高了我對所學知識的綜合運用能力，掌握了蝸輪滾刀的工作原理及其設計步驟，和對蝸輪滾刀工藝路線分析以及對工藝卡片的編制。同時也是對制圖軟件Auto CAD熟練掌握的考驗。本次設計也是我在大學生涯里的最后一次設計，回想起這幾個月來緊張而有序的設計工作, 深覺受益匪淺。?
首先，它考驗了我是否真的牢固掌握了全部所學的專業(yè)知識，以及運用知識的能力并且是否具有廣泛的視角來看待機械方面的問題。就我而論，通過本次畢業(yè)設計，我深深感覺到基礎知識的不健全和不牢固，比如對國標的使用和工藝路線分析及工藝卡片的編制。所幸我得到了老師和同學們的熱情幫助，使這些問題得到了解決，這將對我以后的工作和學習有極大的幫助。
其次,本次畢業(yè)設計全面鍛煉了我駕御知識的能力，使我對這四年來所學的理論知識進行了系統(tǒng)化、條理化、全面化的回顧和復習，讓我懂得了如何運用自己所學的知識，同時又學到了獵取其他知識的方法。這些都將作為課本知識的有益補充，為我們以后所要從事的工作打下堅實的基礎。
最后，這次設計不僅使我收獲了知識而且也鍛煉了品質(zhì)，通過這次認真而又細致的畢業(yè)設計，我對待事情的態(tài)度更加嚴謹更加有耐心，并且我更希望把所做的事情做好做完美，我想這將是一種很重要的財富。重要的是，我要將所獲取的各種知識運用于實踐，并用實踐來彌補自身的不足和缺陷，使我真正成為一名理論扎實而又具有很強的實踐能力的機械工作者。
參考文獻
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[13] 太原工具廠齒輪刀具工藝資料
致 謝
在整個畢業(yè)設計過程中，得到了王建中老師悉心的指導，耐心的教誨。王老師平日里工作繁多，每周還定時為我們舉行的答疑與指導，不定時的對我們每階段的進展狀況的檢查督促，使設計過程中的遇到的問題得到了及時解決。正因為老師的悉心教導，畢業(yè)設計才得以順利的完成。
其次要感謝在一起愉快的度過畢業(yè)設計階段的同學們，正是由于你們的幫助和支持，我才能克服一個一個的困難和疑惑，直至本設計的順利完成。
最后，我要感謝母校太原工業(yè)學院和機械工程系所有教師四年來對我的培養(yǎng)，是你們的辛勤汗水培養(yǎng)出了我獨立處理和解決問題的能力，并且教會我如何從不同的角度分析問題,令我受益匪淺，為我以后的工作打下良好的專業(yè)知識基礎。
本設計由于作者水平有限，難免會有不當甚至錯誤之處，敬請老師給予批評和指正。
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