滾齒刀、插齒刀課程設(shè)計(jì)

1、南 華 大 學(xué)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 課程名稱：機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè)課程設(shè)計(jì) 學(xué)生姓名： 專業(yè)班級(jí)： 這是我們學(xué)校特有的題目，所以放心吧！學(xué)弟or學(xué)妹 指導(dǎo)教師： 學(xué)長(zhǎng)只能幫你到這了 學(xué) 院： 機(jī)械工程學(xué)院 起止時(shí)間：2012年12月17日至2013年1月7日2013年1月5日 南 華 大 學(xué)課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū) 題 目：齒輪滾刀、插齒刀設(shè)計(jì)及其加工工藝 學(xué)生姓名： 專業(yè)班級(jí)： 指導(dǎo)教師： 學(xué) 院： 機(jī)械工程學(xué)院 起止時(shí)間：2012年12月17日至2013年1月7日一、課程設(shè)計(jì)內(nèi)容及要求：1齒輪滾刀、插齒刀的設(shè)計(jì)，包括參數(shù)計(jì)算、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、刀具加工工藝的設(shè)計(jì)2插齒刀零件圖（2#圖一張）3滾刀零件圖（2#

2、圖一張）4插齒刀、滾刀加工工藝5課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)：應(yīng)闡述整個(gè)課程設(shè)計(jì)內(nèi)容，要突出重點(diǎn)和特色，圖文并茂，文字通暢。應(yīng)有目錄、摘要及關(guān)鍵詞、正文、參考文獻(xiàn)等內(nèi)容，字?jǐn)?shù)一般不少于6000字。二、主要參考資料有關(guān)復(fù)雜刀具參數(shù)計(jì)算及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、機(jī)械制造工藝與設(shè)備的手冊(cè)與圖冊(cè)。三、課程設(shè)計(jì)進(jìn)度安排階段階 段 內(nèi) 容起止時(shí)間1布置任務(wù)，準(zhǔn)備資料1天(12月17日)2方案設(shè)計(jì)1天(12月18日)3設(shè)計(jì)計(jì)算4天(12月1923日)4結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及繪圖8天(12月241月1日)5工藝編制2天(1月2日3日)6編寫(xiě)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)3天(1月3日6日)7準(zhǔn)備答辯和正式答辯1天(1月7日)指導(dǎo)教師（簽名）： 時(shí)間： 教研室主任(簽名

3、)： 時(shí)間： 院 長(zhǎng)（簽名）： 時(shí)間： 專 業(yè) 課 程 設(shè) 計(jì) 刀 具 方 向 第 一 組任 務(wù) 書(shū)題目1：外嚙合盤(pán)形直齒插齒刀的設(shè)計(jì)已知條件名稱被切齒輪參數(shù)共軛齒輪參數(shù)符號(hào)數(shù)值符號(hào)數(shù)值模數(shù)44分圓壓力角27°27°齒數(shù)1911齒頂高3.63.6齒根高4.64.6齒全高8.28.2分圓弧齒厚6.286.28變位系數(shù)00齒頂圓半徑41.625.6根圓半徑33.417.4分圓半徑3822基圓半徑33.85819.602要求：（1）設(shè)計(jì)公稱分圓100的外嚙合A級(jí)盤(pán)形直齒插齒刀，前角=5°，齒頂后角=6°，齒數(shù)=25，齒頂高系數(shù)=1.15，=0。（2）編制該刀具

4、加工工藝。題目2：齒輪滾刀的設(shè)計(jì)已知條件名稱被切齒輪參數(shù)符號(hào)數(shù)值法向模數(shù)4.25分圓法向壓力角17.5°齒數(shù)47齒頂高系數(shù)1徑向間隙系數(shù)0.25分圓法向弧齒厚6.68變位系數(shù)0分圓螺旋角5°1410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，=90或95，前角=0°，頂刃后角=10°12°，側(cè)刃后角不小于3°，有第二鏟背量K2，滾刀螺旋角5°。（2）編制該刀具加工工藝。目 錄1、 齒輪滾刀部分5 1.1設(shè)計(jì)原理5 1.2結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)5 1.3參數(shù)計(jì)算7 1.4工藝設(shè)計(jì) 102、 插齒刀

5、部分12 2.1 設(shè)計(jì)原理12 2.2 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)14 2.3 參數(shù)計(jì)算14 2.4 工藝設(shè)計(jì) 203、 刀具現(xiàn)狀與發(fā)展方向 21四、設(shè)計(jì)總結(jié)23五、主要參考文獻(xiàn) 25一、齒輪滾刀部分1.1設(shè)計(jì)原理（1）齒輪滾刀簡(jiǎn)單介紹齒輪滾刀是加工直齒和斜齒圓柱齒輪最常用的刀具之一。一般地說(shuō)，滾齒的生產(chǎn)率比插齒高。按其結(jié)構(gòu)不同有整體式和鑲片式。按模數(shù)的大小有小模數(shù)滾刀、中模數(shù)滾刀和大模數(shù)滾刀（m>8）。按加工用途可分為粗加工滾刀和精加工滾刀。按精度等級(jí)又可分為四種：AA級(jí)（用于加工7級(jí)精度齒輪）；A級(jí)（用于加工8級(jí)精度齒輪）；B級(jí)（用于加工9級(jí)精度齒輪）；C級(jí)（用于加工10級(jí)精度齒輪）。 滾刀很少做成雙

6、頭刀，因?yàn)殡p頭滾刀加工出來(lái)的齒輪容易出現(xiàn)相鄰齒齒距誤差超差情況，難以滿足運(yùn)動(dòng)精度，傳動(dòng)精度。（2）加工齒輪原理齒輪滾刀加工齒輪的原理，猶如一對(duì)螺旋齒輪的嚙合過(guò)程。滾刀就是具有一定切削角度的漸開(kāi)線斜齒圓柱齒輪，滾刀的頭數(shù)即相當(dāng)于螺旋齒輪的齒數(shù)。這種齒數(shù)極少、螺旋角很大、牙齒能繞軸線很多圈的變態(tài)斜齒圓柱齒輪，其實(shí)質(zhì)就是一個(gè)蝸桿。滾刀切削刃位在該蝸桿的螺紋表面上，這種切削刃所在的蝸桿稱為基本蝸桿。滾刀要滾出正確的漸開(kāi)線齒形，作為滾刀的基本蝸桿，應(yīng)該是漸開(kāi)線蝸桿。但是由于漸開(kāi)線滾刀在制造上存在很多困難。工業(yè)上采用易于制造和檢驗(yàn)，而端截面又近似于漸開(kāi)線的蝸桿，作為滾刀的基本蝸桿。端面的齒形為阿基米德螺旋

7、線。用這種近似蝸桿作為基本蝸桿的滾刀，稱為阿基米德滾刀。但其存在造型誤差 1.2結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)： (1)滾刀的外徑 齒輪滾刀的外徑是一個(gè)很重要的結(jié)構(gòu)尺寸，其大小直接影響到其他結(jié)構(gòu)參數(shù)的合理性。精度高的齒輪，滾刀的外徑應(yīng)愈大；反之可選擇小一些。但滾刀外徑愈大，則滾刀分圓螺紋升角愈小，因而可使?jié)L刀的近似造型誤差愈小，提搞齒形的設(shè)計(jì)精度。但是國(guó)外普遍采用小外徑的滾刀。減少進(jìn)給時(shí)間，效率高，精度低。但是靠剃齒提高精度。從而總工時(shí)少，精度反而更高。(2)滾刀的長(zhǎng)度 滾刀螺紋部分出去兩端不全齒以外，應(yīng)至少具有包絡(luò)出被切齒面兩側(cè)完整齒形的所需長(zhǎng)度，以及切削斜齒齒輪時(shí)所必須的增加量。 除的II型滾刀長(zhǎng)度略小于滾刀外

8、徑以外，其余滾刀長(zhǎng)度均等于其外徑(3)齒輪的容屑槽 除花鍵滾刀做成螺旋槽形式。滾刀的容屑槽一般做成與軸心線平行的直槽形式。提高制造和刃磨精度。直槽滾刀左右兩側(cè)刃的切削條件不一致。當(dāng)滾刀螺紋升角時(shí)，直槽滾刀并不引起被加工齒輪齒面質(zhì)量有明顯差別。時(shí)容屑槽做成垂直于滾刀螺紋的螺旋槽形式。當(dāng)滾刀的容屑槽數(shù)關(guān)系到切削過(guò)程的平穩(wěn)性、齒形精度和齒面光潔度，以及滾刀的每次重磨后的耐用度和使用壽命容屑槽數(shù)愈多。切削重疊系數(shù)愈大，分配在每個(gè)刀齒的負(fù)荷越小，因此切削過(guò)程愈平穩(wěn)，滾刀耐用度愈高。但是槽數(shù)過(guò)多，刀齒的寬度減小，會(huì)使?jié)L刀的可重磨次數(shù)減少。(4)滾刀的切削角度： 滾刀的前角：精加工滾刀和標(biāo)準(zhǔn)滾刀為便于制造和

9、測(cè)量，一般都采用前角（非標(biāo)刀同樣適用）。負(fù)前角用于切削鑄鐵、硬齒面齒輪。正前角主要用于粗加工，精加工還是用前角 滾刀的后角: 齒輪滾刀的頂刃后角和側(cè)刃后角應(yīng)保持一定的關(guān)系，側(cè)刃后角小于頂刃后角。使?jié)L刀重磨后齒形不發(fā)生變化。因此，滾刀的頂刃與側(cè)刃必須采用相同的鏟背量。其值用下式計(jì)算： 式中 滾刀徑向鏟背量； 滾刀外徑； 滾刀容屑槽數(shù)； 滾刀頂刃后角。為使?jié)L刀鏟磨時(shí)有砂輪空刀，滾刀必須進(jìn)行雙重鏟齒。K22.533.544.555.566.57891012K20.6-0.70.7-0.80.8-0.9簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)圖如下：結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)參考一般齒輪滾刀的結(jié)構(gòu)參數(shù)。具體參數(shù)，請(qǐng)看所附零件圖。1.3參數(shù)計(jì)算齒輪滾刀

10、的設(shè)計(jì)步驟及計(jì)算已知條件被加工齒輪參數(shù)： 齒頂高系數(shù)f=1 變位系數(shù) 分度圓螺旋角 螺旋方向：右旋精度等級(jí)：8FJ GB10095-88序號(hào)計(jì)算項(xiàng)目符號(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)A級(jí)2基本尺寸（1） 外徑（2） 孔徑（3） 全長(zhǎng)（4） 容屑槽數(shù)dL根據(jù)滾刀精度等級(jí)為AA級(jí)，按表2-2-1選取基本尺寸3法向齒形尺寸（1） 齒頂高（2） 齒根高（3） 齒全高（4） 法向齒距（5） 法向齒厚0.010.010.0010.014切削部分（1） 前角（2） 鏟背量第一鏟背量側(cè)刃后角第二鏟背量（3） 容屑槽深度（4） 槽底半徑（5） 槽形角KHR采用前角

11、滾刀前刃面偏位值：0.1圓整到0.5圓整到0.5圓整到0.5圓整到0.25 e=0取K=6取5作圖校驗(yàn)見(jiàn)注略6分圓直徑0.017分圓螺紋升角8容屑槽螺旋角 直槽9容屑槽導(dǎo)程T直槽滾刀T=110軸向齒形尺寸（1） 軸向齒距（2） 軸向齒厚（3） 齒頂圓弧半徑（4） 齒根圓弧半徑0.0010.010.10.111軸向齒形角直槽滾刀（左右側(cè)齒形角相等）12滾刀螺紋方向右旋13軸向尺寸（1） 直徑（2） 長(zhǎng)度（3） 倒棱按表2.2-1按表2.2-1按總附錄表V14鍵槽尺寸（1） 鍵寬（2） 鍵高（3） 圓弧按總附錄表按總附錄表按總附錄表15內(nèi)孔空刀尺寸（1） 空刀直徑（2） 磨光部分長(zhǎng)度按總目錄表V按

12、總目錄表V1.4工藝設(shè)計(jì) 本設(shè)計(jì)非標(biāo)齒輪滾刀采用高速鋼W6Mo5Cr4V2，硬度為6366HRC，紅硬比較好，韌性也不錯(cuò)。由于此材料含W、Mo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)化，同時(shí)要愋慢冷卻避免形成馬氏體。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)行多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

13、 卡圖 號(hào)零 件 名 稱材 料GD0001齒輪滾刀W6Mo5Cr4V2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：Ø95×95二正火三粗車：清一頭端面，光大部分外圓，打兩端中心孔CA614025'四鉆：內(nèi)孔鉆至Ø29（雙邊余量留3mm）Z3510'五車：內(nèi)孔至Ø，精度留0.3mm的余量，大外圓留0.6mm，凸臺(tái)外圓留0.3mm，兩端各留0.2mm，內(nèi)孔中間凹槽做出CA61401.20六插：鍵槽，注意內(nèi)孔余量，去毛刺B5032專用鍵槽刀25'七磨：粗磨內(nèi)孔至ØM212015'八

14、粗磨：穿錐度心軸，光大外圓，靠?jī)啥嗣嬉?jiàn)光M131W10'九車：螺旋槽，深度至尺寸，分圓齒厚留0.6mmC6140A帶鍵鎖緊心軸，專用車鏟刀2.40轉(zhuǎn)工序1.00十銑：容屑槽X62W帶鍵心軸，成形銑刀1.00十一鉗：去不全齒，去毛刺20'十二鏟：鏟頂，齒形，齒厚留0.3mm=1.1139333=0.89771=，i=C8955帶鍵鎖緊心軸，成形車鏟刀2.30轉(zhuǎn)工序2.00十三熱處理：一次淬火，三次回火，6366HRC十四磨：內(nèi)孔留0.010.02mm的余量M2120開(kāi)口套20'十五研磨：內(nèi)孔至尺寸1.00十六磨：穿錐度心軸，磨兩凸臺(tái)、外圓，靠?jī)啥嗣嬷脸叽鏜131錐度心軸2

15、0'十七磨：刃磨前刀面MG642525'十八鏟磨：齒形至尺寸C89554.00轉(zhuǎn)工序2.00十九送檢二十液體噴砂二十一激光打標(biāo)二十二浸蠟，真空包裝工藝說(shuō)明： 工序九、十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3.14，因?yàn)閕值至少取到小數(shù)點(diǎn)后五位，3.14不一定達(dá)到精度。掛輪 滾刀計(jì)算軸向齒距是為了便于檢測(cè)二、插齒刀部分2.1設(shè)計(jì)原理 插齒刀實(shí)際是變型的變位齒輪。插齒刀的設(shè)計(jì)重點(diǎn)在變位系數(shù)的確定。變位系數(shù)越大，那么加工出來(lái)的齒輪表面精度越高。但是變位系數(shù)的增大會(huì)相應(yīng)的帶來(lái)兩個(gè)問(wèn)題。第一是插齒刀

16、的齒頂變尖使刀具的耐用度降低；第二是插出齒輪的齒根過(guò)渡曲線與嚙合齒輪的齒頂發(fā)生干涉。所以在設(shè)計(jì)時(shí)我們要充分的考慮這兩個(gè)因素，以確定變位系數(shù)的最大值。 變位系數(shù)越小，則有利于插齒刀的重磨次數(shù)，即可提高使用壽命。但的減小又會(huì)引起兩個(gè)問(wèn)題。第一是加工少齒數(shù)的齒輪時(shí)，容易產(chǎn)生根切；第二是加工多齒數(shù)齒輪時(shí)易產(chǎn)生頂切。因此設(shè)計(jì)插齒刀時(shí)也必須考慮這兩個(gè)因素，以確定變位系數(shù)的最小值。 最大變位系數(shù)的確定，可參考以下的幾道公式： (1)齒頂變尖的限制：(2)齒輪過(guò)渡曲線干涉的限制：式中 被切齒輪與共軛齒輪嚙合時(shí)的中心距；被切齒輪與共軛齒輪嚙合時(shí)的嚙合角；共軛齒輪的齒頂圓半徑；共軛齒輪的基圓半徑；插齒刀切削齒輪時(shí)

17、的中心距；插齒刀切削齒輪時(shí)的嚙合角；插齒刀齒頂圓半徑；插齒刀基圓半徑；齒輪分圓壓力角；被切齒輪與共軛齒輪齒數(shù)；被切齒輪與共軛齒輪變位系數(shù)。最小變位系數(shù)的確定，也可參考以下的幾道公式：(1)齒輪根切的限制：齒輪的齒數(shù)越少或它的變位系數(shù)越小，越易發(fā)生根切。當(dāng)插齒刀的齒數(shù)越多、變位系數(shù)越小以及齒頂高越大時(shí)，越易發(fā)生根切。(2)齒輪頂切的限制：式中 插齒刀切齒時(shí)保證被切齒輪不發(fā)生頂切的最小嚙合角； 被切齒輪齒頂圓和基圓半徑。確定最小變位系數(shù)的方法，先求出保證被切齒輪不發(fā)生頂切的值，然后代入限制根切的不等式進(jìn)行計(jì)算。如果不等式成立，則此時(shí)的可以保證不發(fā)生頂切和不發(fā)生根切。如果不等式不成立，則將發(fā)生根切。

18、那就要相應(yīng)的增大然后重新計(jì)算。當(dāng)不等式左右相等時(shí)，即為最小值。 另一重點(diǎn)是插齒刀前角和齒形的修正。插齒刀有前角可以改善切削條件，但這將造成齒形誤差，必須修正齒形以減少齒形誤差。插齒刀切削齒輪時(shí)，切削刃上下運(yùn)動(dòng)的軌跡包絡(luò)形成齒輪的漸開(kāi)線齒形。故切削刃在基面上的投影應(yīng)是漸開(kāi)線才沒(méi)有理論上的誤差。但是由于有了前角和變位，這種誤差就不可避免。如下為修正公式：tan = 式中 修正后齒形角； 分圓壓力角；齒頂后角；前角。附：MAAG制和徑節(jié)制模數(shù)，以彌補(bǔ)公制數(shù)離散點(diǎn)間隔過(guò)大的缺陷。MAAG制模數(shù)部分系列如下表：5系列5.15.25.35.45.55.65.75.85.96系列6.16.26.36.46.

19、56.66.76.86.92.2結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)根據(jù)題目要求為盤(pán)形插齒刀，分圓直徑為。模數(shù)為4.齒數(shù)為可以查的相關(guān)的結(jié)構(gòu)參數(shù)。 結(jié)構(gòu)圖如下： 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)參考工稱直徑125mm碗形插齒刀的結(jié)構(gòu)參數(shù)。具體參數(shù)，請(qǐng)看所附零件圖。2.3參數(shù)計(jì)算齒輪插刀的設(shè)計(jì)步驟及計(jì)算序號(hào)計(jì)算項(xiàng)目符號(hào)計(jì)算公式或選取方法計(jì)算精度結(jié)果1頂刃前角通常取2頂刃后角3齒數(shù)根據(jù)模數(shù)按標(biāo)準(zhǔn)插齒刀（表2.4-3）選取采用公稱分圓的盤(pán)形插齒刀4齒頂高系數(shù)式中為被切齒輪原始齒條的齒根高系數(shù)0.01求最大變位系數(shù)5允許齒頂厚0.016計(jì)算參數(shù)0.017求據(jù)設(shè)計(jì)要求0.018共軛齒輪的嚙合角0.00000019共軛齒輪中心距0.00110被切齒輪和插齒

20、刀的嚙合角0.000000111被切齒輪和插齒刀的中心距0.00112插齒刀基圓半徑0.00113插齒刀基圓半徑14計(jì)算參數(shù)將813項(xiàng)的計(jì)算結(jié)果帶入下面不等式中：如不等式不成立，則說(shuō)明發(fā)生過(guò)度曲線干涉，此時(shí)必須減少值或增加插齒刀的齒數(shù)后重新計(jì)算0.001左邊=右邊=，符合不等式要求，故取求最小變位系數(shù)15保證被切齒輪不發(fā)生頂切時(shí)插齒刀與被切齒輪的最小嚙合角0.0000001Sin=0.2945794Cos=0.955627016保證被切齒輪不發(fā)生頂切的最小變位系數(shù)0.0117驗(yàn)算插齒刀在切削齒輪時(shí)是否發(fā)生根切將帶入下列公式中驗(yàn)算是否發(fā)生根切：0.0010.001 0.001符合公式要求，所以1

21、8原始截面到前端面距離0.119厚度的尺寸還受到工藝因素的限制，不宜取過(guò)大，參照表2.4-6選取整數(shù)按表2.4-3取B=2420修正后齒形角或21側(cè)刃后角0.000000122分圓直徑0.00123齒形角修正后的基圓直徑0.001原始截面上的齒形尺寸24齒頂高0.0125分圓弧齒厚0.00126齒全高0.01前端面上的齒形尺寸27齒頂高0.0128分圓弧齒厚0.0129頂圓直徑0.0130根圓直徑0.0131前刃面齒頂高0.0132其他結(jié)構(gòu)尺寸按表2.4-3選取在距前端面2.5毫米處進(jìn)行齒形檢驗(yàn)，計(jì)算檢驗(yàn)用的展開(kāi)角33頂圓上的展開(kāi)角式中齒頂圓壓力角0.000000134齒形有效部分起始點(diǎn)展開(kāi)角

22、式中齒形有效部分起始點(diǎn)壓力角式中被切齒輪的原始齒條齒頂高系數(shù)0.000000135有效部分展開(kāi)角36齒根圓壓力角當(dāng)時(shí)，以處計(jì)算齒間寬0.0000001由于，以處計(jì)算37根圓齒厚0.01本設(shè)計(jì)以基圓直徑代入，所得為基圓齒厚38根圓齒間寬如，磨齒形時(shí)有困難，可適當(dāng)減少0.01本設(shè)計(jì)以基圓直徑代入，所得齒間寬為基圓齒間寬 2.4工藝設(shè)計(jì) 本設(shè)計(jì)盤(pán)形插齒刀采用高速鋼W6Mo5Cr4V2，硬度為HRC6768，紅硬比較好，韌性也不錯(cuò)。由于此材料含W、Mo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)化，同時(shí)要愋慢冷卻避免形成馬

23、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)行多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CD002插齒刀W6Mo5Cr4V2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：Ø115×29，孔可不沖出二正火三車：車外圓錐面、內(nèi)孔，要預(yù)留0.3mm，內(nèi)外支承面各留0.15，外支承面內(nèi)孔裝夾定位，外錐

24、面、內(nèi)孔、內(nèi)支承面、前刀面一次裝夾做出，其余按圖紙要求CA61401.20四滾齒：外支承面要朝下，找正外錐面，滾出錐底，測(cè)量高度在原圖紙尺寸上加大0.15，測(cè)量齒厚在原圖紙尺寸上加大0.3mmY38走刀樣板40'轉(zhuǎn)工序40'五鉗：去毛刺，不得傷到刀刃8'六熱處理:一次淬火，三次回火，6366HRC七磨：內(nèi)孔使用開(kāi)頭彈性套，找正節(jié)圓，前刀面磨內(nèi)孔至，磨內(nèi)支承面，在前刀面上磨出寬度1.5至2mm的環(huán)狀平面M2120珠棒40'八磨：外支承面，以環(huán)狀面定位M712020'九研磨：內(nèi)孔至尺寸1.00十磨：外錐面至圖紙要求M131錐度心軸25'十一磨：前刀面

25、M6025C插齒刀心軸碗形砂輪25'十二磨：齒形至圖紙要求，齒厚按K向檢測(cè)，基圓直徑，側(cè)后刀面基圓螺旋角M7132插齒刀心軸4.00轉(zhuǎn)工序4.00十三送檢：齒形精度（在距前刀面2.5mm處檢查齒形），K向齒厚漸開(kāi)線檢查儀轉(zhuǎn)工序4.00十四除內(nèi)孔外表面涂鍍TiN十五浸蠟，真空包裝三、刀具現(xiàn)狀與發(fā)展方向我國(guó)是國(guó)際上公認(rèn)的制造業(yè)大國(guó),但并不是制造業(yè)的強(qiáng)國(guó),制造業(yè)的水平并不是很高,能夠獨(dú)立制造的產(chǎn)品種類少,附加值和技術(shù)含量較低。有些產(chǎn)品不是設(shè)計(jì)不出來(lái),而是制造精度不夠,達(dá)不到設(shè)計(jì)的要求。而制造精度的高低在一定程度上取決于常用制造機(jī)器的基本零部件的設(shè)計(jì)、制造和裝配的能力。齒輪傳動(dòng)是最常見(jiàn)的一種機(jī)

26、械傳動(dòng),是傳遞機(jī)器動(dòng)力和運(yùn)動(dòng)的一種重要形式。它與帶、鏈、摩擦、液壓等機(jī)械傳動(dòng)相比,具有功率范圍大、傳動(dòng)效率高、圓周速度高、傳動(dòng)比準(zhǔn)確、使用壽命長(zhǎng)、結(jié)構(gòu)尺寸小等一系列特點(diǎn)。齒輪已成為許多機(jī)械產(chǎn)品的重要基礎(chǔ)零件,它的設(shè)計(jì)與制造水平將直接影響到機(jī)械產(chǎn)品的性能和質(zhì)量,而決定齒輪加工質(zhì)量的關(guān)鍵因素是齒輪刀具的設(shè)計(jì)、制造等。目前我國(guó)齒輪刀具設(shè)計(jì)還是比較傳統(tǒng),齒輪刀具設(shè)計(jì)仍然是人工計(jì)算、用手工畫(huà)圖,標(biāo)注尺寸和公差;有的根據(jù)人工設(shè)計(jì)結(jié)果,在AutoCAD中繪圖,設(shè)計(jì)思想仍然延用傳統(tǒng)的方法,計(jì)算機(jī)僅用于繪圖。但實(shí)際上早在20世紀(jì)50年代，美國(guó)的Barter Colman公司和Fellows公司等，就已經(jīng)應(yīng)用計(jì)算

27、機(jī)進(jìn)行齒輪刀具齒形的設(shè)計(jì)計(jì)算，有效地提高了齒輪刀具的設(shè)計(jì)速度和精度。我國(guó)起步較晚，漸漸的開(kāi)始與國(guó)際接軌。例如應(yīng)用CAD技術(shù)，宏LISP語(yǔ)言編制剃齒刀專家系統(tǒng)，初步實(shí)現(xiàn)智能化。到了20世紀(jì)末，復(fù)雜刀具CAD技術(shù)基于DOS系統(tǒng)環(huán)境下，主要側(cè)重于CAD系統(tǒng)的模型建立、算法研究、參數(shù)化繪圖和系統(tǒng)構(gòu)成的討論。進(jìn)入21世紀(jì)后，面向日趨應(yīng)用廣泛的復(fù)雜刀具CAD系統(tǒng)。逐漸開(kāi)始要求該系統(tǒng)具有良好的人機(jī)對(duì)話功能。第一汽車集團(tuán)公司工具廠尹宏偉利用VB6.0和AutoCAD開(kāi)發(fā)出一套集設(shè)計(jì)計(jì)算、參數(shù)查詢、繪圖輸出、刀具信息管理和齒形包絡(luò)模擬等功能于一體的集成化插齒刀CAD系統(tǒng)，提高了插齒刀的設(shè)計(jì)效率和品質(zhì)；四川大學(xué)王

28、玫等人根據(jù)漸開(kāi)線插齒刀設(shè)計(jì)的特點(diǎn)，分析了漸開(kāi)線插齒刀設(shè)計(jì)的關(guān)鍵參數(shù)，即變位系數(shù)和齒數(shù)的合理選擇，進(jìn)而提出了一種實(shí)用的漸開(kāi)線插齒刀的方法。近幾年產(chǎn)品設(shè)計(jì)從二維繪圖發(fā)展到三維建模不能不說(shuō)是個(gè)質(zhì)的飛躍，對(duì)機(jī)械制造業(yè)來(lái)說(shuō)具有不可代替的深遠(yuǎn)意義，同期國(guó)內(nèi)外出現(xiàn)了眾多優(yōu)秀的商業(yè)化三維建模軟件，如美國(guó)EDS公司的UG、Theorem公司的Solidworks,PTC公司的Pro/ENGINEER，國(guó)內(nèi)北航海爾軟件有限公司的CAXA實(shí)體設(shè)計(jì)等。這些軟件為復(fù)雜刀具的CAD技術(shù)提供了新的平臺(tái)，國(guó)內(nèi)許多高校都展開(kāi)了針對(duì)復(fù)雜刀具三維建模技術(shù)的研究工作。西北工業(yè)大學(xué)吳占陽(yáng)等人在UG環(huán)境下通過(guò)對(duì)矩形花鍵滾刀三維參數(shù)化建模

29、過(guò)程的分析，提出了將特征參數(shù)化和草圖參數(shù)化結(jié)合進(jìn)行三維建模的方法，實(shí)現(xiàn)了復(fù)雜刀具參數(shù)化三維建模。 傳統(tǒng)齒輪制造一般是濕切法，環(huán)保干切在齒輪加工方面已得到應(yīng)用，國(guó)內(nèi)外主機(jī)廠如美國(guó)Gleason公司、日本三菱公司、國(guó)內(nèi)重慶機(jī)床等均研發(fā)了專用干切滾齒機(jī)床。值得一提的是在國(guó)內(nèi)外，CBN、PCD等超硬刀具也得到了越來(lái)越多的應(yīng)用，也會(huì)成為未來(lái)刀具發(fā)展的方向。數(shù)控技術(shù)的發(fā)展極大地推動(dòng)了機(jī)床向數(shù)控、高速、高效和復(fù)合方向快速發(fā)展，為了滿足高精和高效切削加工的需要環(huán)保干切在齒輪加工方面已得到應(yīng)用，國(guó)內(nèi)外主機(jī)廠如美國(guó)Gleason公司、日本三菱公司、國(guó)內(nèi)重慶機(jī)床等均研發(fā)了專用干切滾齒機(jī)床。與傳統(tǒng)濕切方式相比，干切方

30、式不需要冷卻液，既環(huán)保又降低了滾齒加工成本，干切方式還可以采用更高的切削速度，提高加工效率，近年來(lái)，國(guó)內(nèi)外齒輪刀具的研發(fā)也與數(shù)控高效機(jī)床的發(fā)展保持了同步并取得了很大進(jìn)展，在傳統(tǒng)意義上，齒輪刀具材料一般是高速鋼（高性能粉末冶金高速鋼也已普遍應(yīng)用），隨著硬質(zhì)合金材料的發(fā)展和加工技術(shù)的進(jìn)步，硬質(zhì)合金刀具比例越來(lái)越高，在歐洲發(fā)達(dá)國(guó)家已高達(dá)70以上，近年來(lái)國(guó)內(nèi)外各刀具廠商如Gleason、Kennametal、Fette、Ingersoll、SandvikCoromant研發(fā)了各種硬質(zhì)合金可轉(zhuǎn)位齒輪刀具，大大提高了齒輪加工效率，也大大提高了刀具壽命。近十年來(lái)，隨著高強(qiáng)度鋼、高溫合金、噴涂材料等難加工金屬

31、材料以及非金屬材料與合材料應(yīng)用的增加，現(xiàn)代刀具已不局限目前廣泛使用的高速鋼刀具和硬質(zhì)合金刀具，陶瓷刀具、金剛石與立方氮化硼等超硬材料刀具、涂層刀具與合材料刀具更是今後的發(fā)展趨向，表示切削效率進(jìn)一步提高。由於HSS中鎢、鈷等主要元素的資源緊絀，其發(fā)展方向包括：發(fā)展各種少鎢的通用型高速鋼；擴(kuò)大使用各種無(wú)鈷、少鈷的高性能高速鋼，如501、Co3N等鋼種；推廣使用粉末冶金高速鋼（PM HSS）和涂層高速鋼。例如，用ERASTEEL公司生產(chǎn)的ASP2030加TiN涂層造的插齒刀插削12Cr2Ni鋼制齒輪時(shí)，刀具壽命比普通熔煉高速鋼M2提高34倍。高速鋼是鐵磁性材料，具有較高的剩磁感應(yīng)和較大的矯頑磁力，而

32、正常的切削溫度都不超過(guò)650，因此高速鋼可進(jìn)行磁化切削。浙江大學(xué)提交的“磁化切削研究”論文中，詳細(xì)介紹了磁化原理與方法，分析比較了磁化切削與普通切削在切削力、切削功率、切削熱及加工精度方面的差別。結(jié)果表明，磁化切削可大大改善高速鋼的切削性能，延長(zhǎng)刀具使用壽命，提高加工質(zhì)量。與刀具材料同步發(fā)展的還有化學(xué)涂層CVD和物理涂層PVD技術(shù)。當(dāng)代CVD涂層的特點(diǎn)是多層涂層。其涂層結(jié)構(gòu)包括TiCN、TiC、TiN、ZnCN和Al2O3。通過(guò)對(duì)CVD工藝的良好控制，刀具制造商現(xiàn)在可提供質(zhì)量穩(wěn)定的從520m厚度的涂層刀具，以及用于高硬度材料工件加工的單層涂層厚度不超過(guò)0.2m的多層涂層合金刀具。PVD物理涂層

33、技術(shù)使在金屬陶瓷和硬質(zhì)合金基體上的涂層厚度為25m 的硬質(zhì)涂層已經(jīng)進(jìn)入商業(yè)化。典型的商業(yè)化涂層方式包括TiN、TiCN、TiAlN、CrN、TiB2，還有諸如TiN-TiAlN的多層涂層。PVD涂層工藝具有的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)為：可以給銳利的切削刃面提供超細(xì)晶粒、平滑、低摩擦和防止高溫?zé)崃训耐繉?。新近發(fā)展的硬質(zhì)合金刀具涂層采用外部為PVD類的TiN或者TiAlN涂層與內(nèi)部為CVD類的TiN/TiCN/TiN涂層相結(jié)合的方式。內(nèi)部CVD涂層可提供極好的基體粘合力和耐磨性;而外部PVD涂層提供一個(gè)堅(jiān)固的、超細(xì)晶粒的、不易脆裂的、表面光滑的刀具表層。這種CVD-PVD相互結(jié)合的涂層有助于延長(zhǎng)刀具在難加工金屬材

34、料和鋼材加工的斷續(xù)切削時(shí)刀具的使用壽命。齒輪刀具采用TiN、TiCN或TiAlN涂層，在用于切削加工過(guò)程中，其可靠性得到了改進(jìn)。它們的化學(xué)成分穩(wěn)定，具有高紅硬性和維持高速切削的能力，確保了降低被加工零件的尺寸誤差，獲得了良好的表面質(zhì)量、高的效率以及更長(zhǎng)的刀具使用壽命。 我國(guó)切削加工與刀具技術(shù)的水平與工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家相比仍有很大差距，要縮小這個(gè)差距，僅靠工具行業(yè)的努力是不夠的，還必須有用戶行業(yè)增加對(duì)刀具的投入，充分利用刀具在提高效率、降低成本、縮短交貨期、加快新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)中的作用。有數(shù)據(jù)表明，刀具占制造成本的2%5%，但它卻直接影響占制造成本20%的機(jī)床費(fèi)用和38%的人工費(fèi)用，進(jìn)給速度和切削速度每提高

35、15%20%，可降低制造成本10%15%。這說(shuō)明，使用好的刀具固然會(huì)增加刀具的成本，但由于切削效率提高，使機(jī)床費(fèi)用和人工費(fèi)用有很大的降低，這正是工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家的制造業(yè)采取這個(gè)經(jīng)營(yíng)策略的緣由。目前，我國(guó)由于普通機(jī)床及服役超期的機(jī)床占多數(shù)，加上人工費(fèi)用較低，刀具對(duì)制造成本的影響還達(dá)不到這個(gè)程度，但使用先進(jìn)刀具投入少、見(jiàn)效快的特點(diǎn)同樣適合我國(guó)企業(yè)的現(xiàn)狀，同樣可以收到很好的效果。為了縮小與工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家的差距，我國(guó)刀具企業(yè)和與之相關(guān)的一些企業(yè) , 必須努力加快關(guān)鍵技術(shù)的開(kāi)發(fā)應(yīng)用。四、設(shè)計(jì)總結(jié) 這次的課程設(shè)計(jì)正好也是我們大學(xué)所有課程正式結(jié)束的學(xué)期，這次的課程設(shè)計(jì)剛好可以檢驗(yàn)我們知識(shí)掌握程度。以及對(duì)即將來(lái)臨的

36、工作崗位的認(rèn)知都是有好處的。時(shí)間上我算了算還是很充裕的，之前也正是這種想法一直左右著我。所以都沒(méi)怎么積極。但也緊趕慢趕的還是磕磕絆絆的把東西做出來(lái)了。把東西拿出來(lái)和同學(xué)一比，高下立判。所以有時(shí)候盡管是看似很容易比較程式化的東西。同一個(gè)老師教導(dǎo)。但是最后做出來(lái)的東西水平還是會(huì)不一樣。我想這和對(duì)待這次設(shè)計(jì)的態(tài)度還是很有關(guān)系的。其實(shí)搞課程設(shè)計(jì)最有價(jià)值的時(shí)刻往往不是你拿出作品應(yīng)付老師檢查，而是在老師知道的過(guò)程教會(huì)你如何去學(xué)習(xí)。我尤其喜歡老師跟我們講工廠里的事情，比如一切約定俗成的行話，還有一些我們剛出學(xué)校經(jīng)常犯的錯(cuò)誤。老師也會(huì)在不經(jīng)意間的透露一切。也從老師口中得知工人師傅的不容易。其實(shí)我覺(jué)得在一個(gè)自己

37、還涉入未深的領(lǐng)域，最怕的就是自大。特別是我們心高氣傲的年輕人。有時(shí)候盡管自己明白這一點(diǎn)也難免會(huì)犯錯(cuò)。所以李老師也特別強(qiáng)調(diào)了這一點(diǎn)就是要謙虛。不管你多牛，其實(shí)作為一名機(jī)械設(shè)計(jì)人員和工人對(duì)于工廠來(lái)說(shuō)都是一樣的。畢竟都是靠手藝。還有一點(diǎn)感觸最深的就是通過(guò)李老師的講述讓我有點(diǎn)迫不及待的想要走出校門(mén)去工廠了。希望有朝一日能夠像李老師這樣在工廠獨(dú)當(dāng)一面。 關(guān)于滾刀和插齒刀，以前在實(shí)習(xí)的時(shí)候是見(jiàn)識(shí)過(guò)的。當(dāng)時(shí)以為是個(gè)很復(fù)雜的東西。聽(tīng)?zhēng)ш?duì)老師講述什么角度啊，什么雙聯(lián)齒輪不能加工啊等等?，F(xiàn)在自己設(shè)計(jì)了一遍之后感覺(jué)它也就是那樣的東西。這讓我對(duì)以后設(shè)計(jì)更復(fù)雜的東西有了決心。非標(biāo)我都能設(shè)計(jì)，標(biāo)準(zhǔn)的東西還設(shè)計(jì)難道還弄不出來(lái)？也只能這么安慰自己了。這次設(shè)計(jì)手工繪圖的比例不是很高。