毕业设计（论文）-D85推土机齿轮工艺及刀具设计.doc

毕业设计(论文)说明书 i 摘 要 齿轮是机械系统中常用的一种传动零件，它可用来传递空间任意两轴间的运动 和动力。它具有功率范围大、传动效率高、传动比较准确、使用寿命长、工作安全可 靠等特点。当前，国际国内在汽车、拖拉机等行业的齿轮大批大量的生产中，常采用 滚-剃-珩工艺。由于剃齿对齿轮齿形误差的修正能力有限，因此备用的剃前齿轮精度一 般都不低于 8 级，剃前滚刀的精度一般制成 a 级，插齿刀的精度大都也制成 a 级。 d85 推土机齿轮有大小两个齿，根据该齿轮实际情况，大齿轮宜采用滚齿的加工方法， 小齿轮采用插齿的加工方法，花键孔采用两次拉削的加工方法。齿轮滚刀是用于加工 外啮合直齿齿轮和斜齿齿轮最常用的刀具，滚齿加工方法的生产效率比插齿、磨齿等 加工方法高。剃前滚刀的主要作用是加工符合剃齿要求的剃前齿轮，由于剃前滚刀齿 形的特殊要求，使剃前滚刀的设计比普通齿轮滚刀设计复杂得多，其设计效率低，周 期长，计算工作量大，对设计者要求较高。拉刀也是机械加工中常用的一种刀具，拉 削可加工内表面（如各种型孔、键槽、花键孔等）和外表面（如平面、半圆弧面和组 合表面等）拉削加工效率高，精度高。花键孔加工宜采用两次拉削的方法，第一次采 用梯形齿粗拉刀，第二次采用渐开线齿拉刀。 关键词：齿轮 工艺 加工方法 渐开线花键拉刀 剃前滚刀 abstract ii abstract gear is a kind of transmission part of mechanical system.it can be used to transfer motion and power of any two axis in space.it has characteristics of large power extension,highdrive,efficiency,longlife,safeandcredibility and so on.nowadays,generating process,shaving process and lapping with corundum process are used in the manufacture of car gears and tractor gears.as gear shaving is limited in amend tooth error, precision of preshaving gear ususlly no less than eight level , precision of preshaving hob usually be made to a level , precision of pinion shaped cutter also be made to a level.the gear of d85 bulldozer has two gears.one is large and the other is small according to the actual situation.the large one ought to used the method of hobbing and the small one ought to used the method of shaping.the spline aperture ought to used the method of draw hole.hob is one familiar reamer that used to processs spur gears and helical gears.the efficiency of hobbing is higher than shaping and lapping,the main function of preshaving hob is to process the preshaving gears,which complies with the requirements of shaving gears.because of the especial requirement of gear form of preshaving hob the design of preshaving hob is more comples than common gear hob.the design method is inefficience，takes much time,and requires highly of designers.drawwing reamer is a common reamer it can process a lot kind of surface ,and the spline hole adopt the method of drawing. keywords: gear technics processing methods involute spline broach preshaving hob 毕业设计(论文)说明书 1 第 1 章绪 论 本课题是“d85”推土机齿轮的机械加工工艺规程的编制及工艺装备的设计，齿轮 是推土机上必不可少的传动部件，它有着传动平稳的作用，因此在加工时，零件的配 合部分需要精加工，保证其配合准确，提高其推土机的综合性能，又因为被加工零件 的结构比较复杂加工难度大，需进行专用刀具、夹具的设计与装配。 毕业设计是对我们学习完大学阶段的机械类基础和技术基础课以及专业课程之后 的一个综合性的考查，它是将设计和制造知识有机的结合，并融合现阶段机械制造业 的实际生产情况和较先进成熟的制造技术的应用，而进行的一次理论联系实际的训练， 通过本次的训练，将有助于我们对所学知识的理解，并为后续的课程学习以及今后的 工作打下一定的基础。 1.1机械制造业在国民经济中的地位 制造业是将制造资源（物料、能源、设备、工具、技术、信息和人力）通过制造 过程转化为可供人们使用与利用的工业品和生活消费品的行业。机械制造业就是制造 具有一之定形状和尺寸的零件或产品，并把它们装配成机械装备的行为。 机械制造业的产品即可以直接供人们使用，也可以为其他行业的生产提供装备， 这些行业的产品再被人们所使用。社会的各行务业使用的各式各样的机器、机械、仪 器和工具等都是机械制造业的产品。我们的日常生活中，从身上穿的，戴的、到吃的、 用的都不开机械制造业。因此，机械制造业在国民经济中占有重要的地位，是一个国 家和地区发展的重要基础及有力支柱，特别是在发达国家，它创造了 1/41/3 的国民 收入。在我国，工业（主体是制造业）占国民经济比重的 45%，是我国经济的战略重 点。从某种意义上讲，机械制造水平的高低是衡量一个国家国民经济综合实力和科学 技术水平的重要指标。 1.2机械制造技术状况 自 20 世纪 80 年代发展到 90 年代末到 21 世纪，制造技术，特别是自动化制造技 术向着柔性化、集成化、智能化方向发展；在超精加工技术方面，其加工精度已进入 纳米级，表面粗糙度已成功地小于 0.0005um;在切削速度方面，国外车削钢最高已达 915m/min；对于不断出现的难加工材料、型腔以及微小深孔，通过特种加工方法得以 解决。 我国的机械制造业经过 50 多年，特别是近 20 年的发展，已形成了品种繁多、门 第 1 章 绪论 2 类齐、布局合理的机械制造工业体系。许多科研院所、大专院校和企业研制出了一大 批成套技术装备和多种高精尖产品，有些已接近或达到国际先进水平。通过对这些产 品的研发，我国已建立起了自己的人才培养和软件控制技术开发基地以及高精加工设 备生产基地，从而使我国的国民经济综合实力和科学技术水平迅速提高，国防尖端武 器的生产、 “神六号”的成功发射与回收、人们生活用品的质量提高，有力地说明了我 国机械制造业的发展状况。 1.3本章小结 本章首先对该课题做了简单介绍,然后对机械制造业在国民经济的地位，各机械制 造技术的发展状况做了概述.让我们明白目前机械行业的发展情况，让我们对我们所从 事的这个行业有所了解，以及让我们更好地在机械行业中工作、学习、作好心理准备。 毕业设计(论文)说明书 3 第 2 章加工工艺规程的制订 2.1d85 推土机齿轮工艺分析 2.1.1 齿齿坯的加工方案分析坯的加工方案分析 d85 推土机齿轮齿坯为模锻件。齿坯可采用的加工方案有以下几种： 1.车车拉方案。先粗车所有的端面和外圆，并以粗车后的端面和外圆为定位基 准，进行精车。以精车后的外圆和端面为基准，拉花键孔。这种加工方案工序不多， 加工时间短，生产效率高，但是粗车后的端面和外圆精度并不高，以此为定位基准， 进行精车不妥，会导致整个齿轮的精度不高，故不选用。 2.车插车方案。先粗车所有端面和外圆，以粗车后的端面和外圆为定位基准， 插花键孔，最后以内孔定位，精车端面和外圆。这种加工方案由于精车采用内孔定位， 定位精度较高，所以整个齿轮的精度较第一种方案加工出来的齿轮高。但是插削的生 产效率不够高，d85 齿轮是年产 5 万件，属成批量生产。这样的生产效率是不可行的， 故不采用。 3.车拉车方案。先粗车所有端面和外圆，再以加工后的端面和外圆为定位基准， 拉花键孔，最后以内孔定位，精车端面和外圆。这种加工方案用内孔定位进行精车， 保证了加工精度。拉削不但加工精度很高，生产效率很高。这种方案兼顾了加工精度 和生产效率，是切实可行的方案，故选用该方案进行加工。 2.1.2 齿齿形加工方案分析形加工方案分析 d85 推土机齿轮有大小两个齿，齿形的加工方案有以下几种： 1.磨削。直接用磨削的方法加工大小两个齿轮。磨削的加工精度很高，可以直接保 证齿轮的加工精度，但是，磨削的生产效率很低，对这种中批量生产的零件来说，是 不切合实际的，故不予选用。 2.插剃珩方案。先进行插齿，再剃齿，最后珩磨。这种方案也能够保证足够的 加工精度，但是依旧面临和第一种方案一样的问题，插齿的生产效率依旧不是很高。 不选用这种方案。 3.滚（两齿）剃珩方案。即先用滚齿的方法加工大小两个齿轮，再剃齿，最后 进行珩磨。这种方案看上去是兼顾了生产效率和加工精度，但是滚小齿轮的时候会， 由于大齿轮离得太近，会滚伤大齿轮，故这种方案不可行。 4.滚（大齿）剃珩方案。即先滚大齿轮，再插小齿轮，再剃齿，最后进行珩磨。 第 2 章 加工工艺规程的制定 4 这种方案兼顾了生产效率和加工精度，且不存在滚伤另一个齿的问题，是一个切实可 行的方案，故选用该方案进行加工。 2.2d85 推土机齿轮工艺规程的步骤 2.2.1 零件零件图图分析分析 d85 推土机齿轮大齿轮的外径为 179.03mm，小齿轮外径为 141.29mm，槽直径 120mm，齿轮总长 980.5mm，花键内孔外径 85mm，内径 75mm。齿轮热处理按 kes04.015.2 标准 2929522632 规范进行，硬化层深 1.11.7mm，表面硬度 hrc6264，齿端倒角尺寸应按 jb/zq3838-86 的规定。 2.2.2 零件的功用零件的功用 题目所给零件是“d85”推土机用齿轮，它以花键孔与相配，齿轮表面经氮碳共渗 处理，使其表面层硬度达到 hb217314，该齿轮通过渐开线花键孔与轴相配合，齿轮 可在轴上左、右，滑移，从而与其不同的齿轮之间相啮合，来实现主轴各档位的变速。 2.2.3 计计算生算生产纲领产纲领，确定生，确定生产类产类型型 1、所给任务的零件如图纸所示，该推土机年产量为 48000 台/年，且每台机器 仅有一件该零件，其中该零件备品率 1%，机械加工废品率 2% 则该零件的年生产纲领为： nq（1+a%+b%）件/年50000 件 由此可知该零件属于机体类小零件，因此可以确定其生产类型为大批量生产。 2、度工作时间：两班制的情况下 t 制度=（365-252-7）天/年2 班/天8 小时/班60 分钟/小时=243840 分钟。 365-252-7：一年 365 天减去 52 周的双休日，再减去国家法定假日，即春节三天、 五一一天、国庆两天、元旦一天共七天。 3、有效利用系数：指扣除设备维修和班内休息时间（喝水、抽烟、上厕所、重体 力劳动休息一定时间）以后的有效工作时间与制度工作时间的比值，一般为 0.960.94。在多品种流水线上由于增加设备调整时间，有效利用系数还要小，一般为 0.90.85（上限用于通用设备，下限用于专用设备）故流水线生产节拍为： t 节=计划有效时间（min）/计划年产量 毕业设计(论文)说明书 5 =制度工作时间有效利用系数计划年产量 =2438400.9525000=0.92644 2.2.4 零件的工零件的工艺艺性分析和零件性分析和零件图图的的审查审查 该零件图的视图正确，完整、尺寸、公差及技术都符合要求，但是，零件的加工 过程需要有较高的垂直度要求，某些地方需要较高的表面粗糙度，各装配基面要求有 一定的尺寸精度，否则会影响该齿轮在传递动动和力时的平稳性。 由于零件的结构形状较复杂，加工时需要用到夹具才能准确定位可以通过内孔用 定位心轴定位，可以利用外圆表面定位，同时在基准在的选择也是很重要的，总之在 加工过程中，应尽量减少安装次数，从而减少安装时带来的装夹误差。 从零件图上可以看出，该齿轮的结构形状复杂，加工的表面多，且轮齿的加工精 度要求高，其主要加工表面可以分为四个部份： 1、零件的左、右端面，以及中间台阶面。 2、零件的外圆表面加工 、外圆面以及 r1 的圆角。 0 4 . 0 29.141 0 4 . 0 03.179 3、渐开线花键孔 87 深 26mm 孔（用于加工齿轮时的精基准加工其他表面）以 及 1的倒角、 0 15 倒角。 0 45 4、滚、剃、磨 m=4,z=33,b=40mm 的圆柱齿轮 a 和 m=4,z=42,b=25mm 的圆柱齿 轮 b，以及齿部的倒角。 以上各表面的主要技术要求如下： 1、 零件的左、右端面粗糙度为 ra3.2,以及左端面的斜面各右端面的圆周 0 30 0 45 斜面。 2、a 齿轮外圆需要达 的公差，以及左端面与基准 c 有垂直度 0.05 和 0 4 . 0 29.141 b 齿外圆达到 和端面与 c 基准的垂直度达到 0.05，其它外圆表面粗糙度达 0 4 . 0 03.179 到 ra3.2。 3、渐开线花键孔的加工，花键孔齿顶达到 ，齿底达到 的公 0 22 . 0 85 19 . 0 0 1175 h 差，其孔各表面粗糙度达到 ra3.2。 4、a、b 齿的加工，其三个公差组精度等级 766 齿轮表面粗糙度为 ra0.8,齿 面经碳、氮共渗处理其中 a 齿硬化层深 1.11.7mm，hb217314，b 齿部硬化层深 1.11.7mm，hb217302 其中齿根部达到 0.8mm 以上，其中 a、b 齿形修正按零件 图纸上的修正图要求对其磨齿修正和齿部 1倒角。 0 45 由以上分析可知，对于以上几组加工表而来 讲，可以选择其中一组表面并保证它 们之间的相对位置精度。 第 2 章 加工工艺规程的制定 6 2.3零件工艺规程设计 2.3.1 确定零件生确定零件生产类产类型型 由年生产纲领可知 q50000 件/年，为大批量生产 2.3.2 确定零件毛坯的制造形式确定零件毛坯的制造形式 零件材料为 20crmnti,在工作时齿轮可通过花键轴与之相配可以左、右滑动，与其 它齿轮经常啮合、脱开，所以零件在工作过程中经常受交变载荷和冲击载荷，要求有 较高的强度、因此应选择锻件毛坯由于零件的轮廓尺寸不大，生产纲领已达到成批生 产的水平，可采用模锻成型，这对于提高生产率、减少切削加工的劳动量保证加工精 度都是有利的（附锻件毛坯的制订过程） 2.3.3 拟拟定零件的机械加工工定零件的机械加工工艺艺路路线线 制订工艺路线的出发点，应当是使零件的几何形状，尺寸精度及位置精度等技术 要求能得到合理的保证，在一产纲领已确定为成批生产的条件下，可以考虑采用万能 性机床配以专用夹具，并尽量使用工序集中的原则来提高生产效率，除此之外，应该 考虑经济效果，以便使生产成本尽量下降。 2.3.3.1 定位基准面的选择 定位基面的选择是拟定零件的机械加工路线，确定加工方案首先要做的工作，基 面选择得正确、合理与否，将直接影响加工质量和生产率。在选择定位面时需要同时 考虑以下三下问题： 以哪一个表面作为加工时的精基面或统一基准，才能保证加工精度使整个机械 加工工艺过程顺利地进行。 为加工上述精基面或统一基准应该采用哪一个表面作为粗基准。 是否有个别工序为了特殊的加工要求，需要采用统一基准以外的精基面，精基 面的选择根据精基面的选择原则，首先应该考虑基准重合的问题，即在可能的情况下， 应尽量选择加工表面的设计基准为定位基准根据工件的特点和加工要求，选择花键孔 和端面作为精基面，加工各档外圆表面，各斜端面、齿轮时以花键孔左端面作为定位 基面，加工花键孔时以外圆表面定位。 粗基面的选择：为了加工出上述精基面，很显然，应以外圆和一个端面作为粗基 面，镗拉内孔。 毕业设计(论文)说明书 7 2.3.3.2 零件主要表面加工方法的选择 零件各表面加工方法和方案的选择，首先要保证加工表面的加工精度和表面粗粮 度的要求，另外还需考虑生产率和经济性方面的要求，在选择时应根据各种加工方法 的特点及其经济加工精度和表面粗糙度，结合零件的特点和技术要求慎重决定。 该工件毛坯经模锻成型其各表面加工方法选择如下： 75mm、85mm 的孔：粗车半精车 85155 花键孔：拉校正 各档外圆表面，台阶面、端面：粗车精车 齿轮 a、b：滚齿剃齿磨齿 2.3.3.3 零件加工顺序的安排 1. 加工阶段的划分 为了达到规定的技术要求，该齿轮的加工分为如下三个加工阶段： 粗加工阶段：车外圆、端面、粗车内孔、拉花键孔。 半精加工阶段：以拉出的花键孔为主要精基准，精车外圆端面、滚齿、剃齿。 精加工阶段：校正花键孔，并以校正好的花键孔为主要精基准对对经过碳氮共渗 处理的齿轮进行磨齿修正。 2. 加工顺序的安排 机械加工顺序的安排 根据机械加工顺序安排时应该遵守的原则，考虑到工件的具体特点先安排外圆、 端面、内孔的加工，由于花键孔是以后各表面加工的主要精基准，所以接着安排花键 孔的拉削，花键孔加工好以后，以花键孔为主要精基准，粗车、外圆、端面、然后安 排花键孔的校正，最后，滚齿、剃齿、磨齿。 3. 热处理工序的安排 由于毛坯为模锻件、在机械加工之前，应该安排正火处理、以削除锻造内应力， 改善金属组织、细化晶粒、降低硬度、改善切削加工性。在粗加工后安排第二次热处 理调质处理以获得均匀细致的回火索氏体，提高零件的综合力学性能，最后根据零 件的技术要求规定、对轮齿进行碳氮共渗处理，以得到较高的表面硬度，提高其耐磨 性。 4. 辅助工序的安排 检验工序：在热处理工序后安排中间检验工序，最后安排终结，检验工序。 其他辅助工序：在各加工工序后，应安排钳工去毛刺，在最终检验前，应安排清 洗工序，最后将零件涂以 kp9 防锈油，将零件油封入库。 第 2 章 加工工艺规程的制定 8 5、工序的组合 在确定加工顺序后，根据该工件的生产地，规模以及工件的结构特点与技术条件， 为了尽量减少工件的安装次数，在一次装夹中加工多个表面，以便保证高的表面相互 位置精度，考虑使用通通机床配以专用刀具、夹具，并采用工序集中的原则来组合工 序。这样一来确定了两套该工件的加工工艺路线方案。 方案一，见表 2-1。 表 2-1 d85 推土机齿轮加工工艺方案一 工序号工 序 内 容定位基准 10毛坯锻造 20正火处理 30 粗车外圆及端面、留余量 1-1.5mm，粗、半精镗花键底孔 至尺寸 75mm、85mm 外圆及端面 40拉花键孔 179.03mm 外圆 50钳工去毛刺 60上心轴粗车外圆、端面至尺寸花 键 孔 70检验 80滚齿（z42，z=33）留剃余量 0.070.10mm,花 键 孔 90齿部倒角、及各 r1 角花键孔及端面 100钳工去毛刺 110剃齿（z42，z33）齿公法线长度至尺寸花 键 孔 120 齿部碳氮共渗处理 kes04.015.2 标准 292952263 规范，硬 化层深 1.11.7mm，表面硬化 hrc6264 130推孔 140磨齿至修正图尺寸要求 150表面涂 kp9 防锈油 160总检入库 方案二，见表 2-2。 表 2-2 d85 推土机齿轮加工工艺方案二 工序 号 工序名工 序 内 容 毕业设计(论文)说明书 9 10下料 20锻造锻造并退火检查 30正火处理调质 250hb 并检查 40粗车粗车大端外圆 50粗车 用卡爪夹住粗车后的外圆表面，车端面尺寸 980.5 至 0 4 . 0 03.179 990.5，粗车外圆至 142.29，粗车小端外圆、端面、沉 0 4 . 0 29.141 孔、内孔、渐开线花键孔倒角 60粗车 三爪卡盘夹毛坯外圆，校正车端面、粗车外圆 0 4 . 0 29.141 至 180.03，粗车大端端面、沉孔、内孔、通孔、渐开线花键 0 4 . 0 03.179 孔倒角尺寸 25 至 26 70拉 拉花键孔至尺寸及其左端 1x倒角，右端深至 50mm 处倒 0 15 角 0 45 80精车 套花键心轴装夹于二顶间，精车大端外圆、端面、沉孔、内孔、齿轮倒角, 精车小端外圆、端面、沉孔、齿轮倒角；精车外圆 141.29 至图纸尺寸， 精车外圆 179.03 至尺寸，车两端面、中间台阶面至尺寸，长度 980.5 保证尺寸 40mm、25mm, 90车切中间槽 33mm 100检齿坯检验 110滚齿 工件以花键孔定位于心轴上，校正心轴按图纸要求滚 z=42 齿。 120插齿插 z=33 的小齿 130剃齿工件以花键孔定位于心轴上，校正心轴按图纸要求剃 z=42,z=33 的齿。 140齿部倒角工件以花键孔定位于心轴上，校正按图纸要求齿部倒角。 150检清洗、热处理前检验 160热处理 对 a、b 齿部进行碳氮共渗处理 ke04.015.2 标准 2929522632 规范进行， 硬化层深 1.11.7mm 表面硬度 hrc6264 使其达到零件图纸要求 170推校正花键孔 180磨齿工件以花键孔定位于花键心轴上分别对其 a、b 齿按其图纸上所给要求地 其磨齿修正至尺寸，检查。 190钳去毛刺、清洗、表面涂 kp9 防锈油 200检总检入库 6、工艺方案的比校与分析 上述两个工艺方案的特点在于：方案一将工序分散，在对轮齿 a、b 用了滚、插、 第 2 章 加工工艺规程的制定 10 剃，虽然这样呆以达到该齿的精度，但是增加了加工工序和机械装备的数量，总体上 来说就增加了该工件的制造成本，另外就是在对该齿进行碳、氮共渗处理后，a、b 齿 的齿形变形较大，需要对其按零件图纸有所给了的齿形修正细进行磨齿修正，方案二 中采用了工序集中的原则，在粗车外圆、以及端面，镗、半精镗孔时都可在车床上进 行，同时减少了装夹次数，减少了加工误差，也减少了机械加工装备，而且该工序集 中，在齿形进行了热处理后，按排了磨齿加工工序，经过二套方案的比较，以及对其 综合加工性的比较，选择方案二最为适合。 2.4工序设计 根据各原始资料、零件机械加工工艺路线拟定后还需要对每一工序进行设计，其 主要内容包括：确定毛坯图的制订过程，确定每一工步的加工余量，计算各工序尺寸 及公差，选择各工序所使用的机床及工艺装备、确定切削用量、计算工时定额等。 2.4.1 锻锻件件图图坯的制坯的制订订 1、确定机械加工余量：钢质模锻件的机械加工余量按有关标注确定时，根据估算 锻件质量、加工精度及锻件形状复杂系数，由附表可查得除孔以外各内、外表在的加 工余量。 锻件质量根据零件成品质量 6.8kg，估算为 7.8kg。 加工精度:零件除孔以外的各表面为一般加工精度。 锻件形状复杂系数 s 为 sm 锻件/m 外轮廓包容体 假设的最大直径为 183.43，长 103mm 则 m 外轮廓包容体3.14 2 r ld 密度3.14（） 18.3 2 2 10.37.8521255g21.25kg。 m 锻件2.2kg 所以：s0.104 2.2 21.25 按表 2-3 查得形状复杂系数 s4，一般级别为 f 表 2-3 锻件形状复杂系数 s4 级别s 数值范围级别s 数值范围 简单s10.631s30.160.32 毕业设计(论文)说明书 11 一般s20.320.63s4表 2.5-3 t= 其中=4, =0,=28 nf lll21 1 l 2 ll 所以：t=0.2min 8.0 200 428 2.4.4.2 粗车外圆粗车外圆 到 142.29 0 4 . 0 29.141 粗车外圆粗车外圆 到 142.29 时=1mm,f=0.5mm/r 查表(2.4-17-18-19)将以上各参数代入(2-1)式v=129m/min n=283r/min d v 14.3 1000 29.14514.3 1291000 按机床说明表 2.4-7,ra=6.3,切 p a 削速度： vc=kv 其中 cv=291=0.2,m=0.2.t=60, cv v y kv= mv k tv k kv k =0.690.870.7 =0.42 查表 3.1-18 取 n=560r/min,则此时 v=217m/min 1000 14.3dn 1000 5606.12314.3 切削工时 查表 2.4-3,ra=3.2-6.3,切削 p a 速度： vc=kv 其中 cv=235=0.45,m=0.2.t=60, cv v y kv= mv k tv k kv k =0.690.870.7 =0.42 查表 3.1-18 取 n=250r/min,则此时 v = =112m/min 1000 14.3dn 1000 25029.14214. 3 切削工时 查表 2.4-3,ra=3.2-6.3,切削速度： p a vc = kv 其中 cv=235=0.45,m=0.2.t=60 cv v y kv=0.690.870.7=0.42 mv k tv k kv k 查表 3.1-18 取 n=320r/min,则此时 v= =114m/min 1000 14.3dn 1000 32011314 . 3 切削工时 查表 2.4- p a 3,ra=3.2-6.3,切削速度 vc=kv 其中 cv=242=0.35,m=0.2.t=60 cv v y kv= mv k tv k kv k =0.690.870.7 =0.42 查表 3.1-18 取 n=200r/min,则此时 v = =114m/min 1000 14.3dn 1000 20003.18014 . 3 第 2 章 加工工艺规程的制定 20 切削工时 查表 2.4-3,ra=3.2-6.3, p a 切削速度 vc=kv 其中 cv=235=0.45,m=0.2.t=60 cv v y kv= mv k tv k kv k =0.690.870.7 =0.42 查表 3.1-18 取 n=200r/min,则此时 v = =114m/min 1000 14.3dn 1000 20003.18114.3 切削工时 查表 2.4-3,ra=3.2-6.3,切削速度 vc=kv 其中 cv=235=0.45,m=0.2.t=60 cv v y kv= mv k tv k kv k =0.690.870.7 =0.42 查表 3.1-18 取 n=200r/min,则此时 毕业设计(论文)说明书 21 v =95m/min 1000 14.3dn 1000 20015214.3 切削工时 查表 2.4-3,ra=3.2-6.3,切削速度 p a vc=kv 其中 cv=235=0.45,m=0.2.t=60 cv v y kv= mv k tv k kv k =0.690.870.7 =0.42 查表 3.1-18 取 n=320r/min,则此时 v = =108m/min 1000 14.3dn 1000 32010714. 3 切削工时 查表 15-37 查得切削速度 v =2.2m/s=122m/min,所 n= d v 14. 3 1000 =517r/min 7514.3 1221000 按机床说明表 15-37 查得切削速度 v =2.2m/s=122m/min,所以 n= =446r/min xd v 14. 3 1000 8714.3 1221000 x x 按机床说明 0 4 . 0 29.141 表 2.4-4 =1mm,f=0.35mm/r 查表(2.4-17-18-19)将上各参数代入(2-1)v =2.4m/s=147m/min n=329r/min d v 14. 3 1000 29.14214.3 1471000 按机床说明，表 2.4-4 0 4 . 0 03.179 =1mm,f=0.35mm/r 查表(2.4-17-18-19)将以上各参数代(2-1)v =2.4m/s=147m/min n=260r/min d v 14 . 3 1000 03.18014.3 1471000 按机床说明表 2.4-122 f=2.15mm/r, v =0.54m/s=32.4m/min,pm=0.99kw(表 2.4-124) 所以 n=114r/min d v 14 . 3 1000 9014.3 4.321000 查表 2.4-122 f=2.15mm/r, v =0.54m/s=32.4m/min,pm=0.99kw(表 2.4-124) 所以 n=114r/min d v 14 . 3 1000 9014.3 4.321000 查表 2.4-142-143,得分度圆单边加工余量 z=0.22mm,粗加工, 半精加工,精加工行程次数分别为 211,每一双行程的切削深度分别为 0.075,0.065,0.045, 每一双行程横向进给量 f(mm)对于 a 形齿来说 f=2.7mm,对 b 形齿来说 f=3.3mm,由工作 行程长度 lp(mm)查得磨头每分钟双行程数为 133. lp=l+(510)mm,l 为齿的长度(由表 2.5-18)查出.由表 2.5-16 可算出磨齿加工的机动时间: =(+)+2(i1+2)z j t hd l2 1 1 ft i 2 1 ft 2 1 ft 2 t 所以 a 形齿切削工时： =(+)+20.04 (2+2) 33 aj t 133 452 7 . 2 2 7 . 2 1 7 . 2 1 =55.7min 所以 b 形齿切削工时： =(+)+20.045 (2+2) 42 b t 133 252 3 . 3 2 3 . 3 1 3 . 3 1 =41.16min 毕业设计(论文)说明书 25 附:机械加工艺过程卡及工序卡一套 2.5本章小结 齿轮加工属于典型机械零件加工，本章主要介绍了锻坯的制造过程、齿轮加工工 艺路线的选择论证和工艺路线的指定（包括齿坯分模面的选择、加工余量和尺寸公差 的确定、齿坯和齿形加工等） 。本章是后序几个章节的基础，它对剃前齿轮滚刀以及渐 开线花键拉刀的设计具有很好的参考意义。 第 3 章 渐开线花键拉刀设计 26 第 3 章渐开线花键拉刀设计 3.1概述 渐开线花花键拉刀除齿形部分外，其余与矩形花键拉刀设计相同。 渐开线花花键拉刀按其用途不同，可设计成单独加工渐开线齿形的拉刀，或设计 成倒角-渐开线、圆孔-渐开线、倒角-圆孔-渐开线等各种形式的符合拉刀。 随着花键孔模数大小的不同，渐开线齿形可用一把拉刀拉出，也可用两把或三把 拉刀拉出。在后述情况下，粗拉刀可做成梯形刀齿，只有最后一把精拉刀才做成渐开 线齿形。模数 m表 2-30 max f f e z f 取=255n/mm f =b=9.82965mm 1 s z=n=16 =6 e z 所以=(2559.82965166)=225598n max f 表 4.5-8 拉刀部分,花渐拉刀取 l=1090mm 3.4渐开线花键拉刀技术要求 1、刀具材料：w18cr4v（切削部分） 40cr（柄部） 毕业设计(论文)说明书 37 2、硬度：刃部及导向部 hrc6366，柄部 hrc4045 3、外圆直径在全长上的径向跳动0.04 4、切削齿外圆直径上相邻两齿直径偏差0.025 5、花键齿圆周齿距不等分累积误差0.04 6、花键齿圆周相邻齿距误差0.01 7、齿形在轴向不得有正锥度 8、轮齿两侧面轴向螺旋度误差0.025 9、轮齿对刀体中心不对称度0.015 10、校准齿直径偏差和拉刀各表面粗糙度按拉刀技术条件。 11、标志：颈部打印 m5,200,15ii 3.5本章小结 本章详细的对拉刀的种类，拉刀的组成部分，以及拉削加工的优点做了讲述；同 时还讲解了专用渐开线花键拉刀设计的步骤及其拉刀各部分的计算过程。包括拉刀材 料的选择、拉削余量、齿升量，齿距、容屑槽尺寸的确定、等等。渐开线花键拉刀设 计是为后序加工渐开线花键孔的重点，它关系到后续工作的进行。 四川理工学院毕业设计(论文)说明书 37 第 4 章剃前齿轮滚刀设计 4.1d85 推土机齿轮留剃余量形式选择 为了使剃齿工序能够得到预期的效果，对剃前齿轮齿形提出了如下要求：1）必须 在齿轮的齿形上有一定的剃削余量，齿轮在分圆上的留剃余量，可按表 2.1 选取；2） 在保证齿轮有效齿形的高度的基础上，应将齿根部分作出少量的沉割，以避免在剃齿 时剃齿刀的齿顶角参加工作，否则将会影响剃齿精度以及剃齿刀的寿命；3）在齿轮齿 顶处作出尽可能小的倒棱，以避免剃齿后该处残留毛刺。留剃余量的形式，对剃齿刀 的工作条件和齿轮的加工精度有很大影响。最常用的留剃余量形式如图 2-1 所示四种： 剃前齿轮齿形 剃前滚刀齿形 （ 图2.1 留剃余量的形式和剃前滚刀的齿形 （带触角的剃前滚刀； （带触角及倒缘的剃前滚刀 （双齿形角的剃前滚刀 ； （减小齿形角的剃前滚刀 图 4-1 （a）带触角的剃前滚刀 （b）带触角及倒缘的剃前滚刀 （c）双齿形角的剃前滚刀 （d）减小齿形角的剃前滚刀 （1）带触角的剃前滚刀 如图 4-1（a）所示，留剃余量为沿齿高平均分布，齿轮的齿根处切有沉割，这就 为剃齿刀创造了有利的工作条件，剃齿时使剃齿刀齿顶能自由地退出，从而提高了剃 齿刀的耐用度和剃齿精度。但是，由于齿轮齿顶没有倒缘，使齿轮在剃齿后沿外圆产 生毛刺。 （2）带触角及倒缘的剃前滚刀 将前一种留剃形式在齿顶处再增加倒缘得到如图 4-1（b）所示留剃余量形式。这 种留剃余量形式适用于模数为 28mm 的剃前滚刀。这种形式具有前一种的优点。由于 增加了倒缘，可以满足齿轮齿顶不产生毛刺的要求，因此是一种比较好的留剃形式。 表 4-1 齿轮分度圆上的齿厚留剃余量 模数11.7522.75355.566.58 毕业设计(论文)说明书 39 齿厚留剃余量 0.080.100.120.150.18 （3）双齿形角的剃前滚刀 如图 4-1（c）所示这是一种留剃余量分布不均匀的留剃形式，在齿根处有沉割， 在齿顶处有倒缘，这就使剃齿刀在剃齿时齿顶能自由地退出，同时也能避免齿轮齿顶 产生毛刺。这种留剃形式剃前滚刀的通用性好，可以用同一把剃前滚刀来加工齿数不 同的齿轮，而不致使齿轮的齿顶倒缘值变化过大（相差在 0.02mm 左右） 。剃齿后残留 在齿轮齿顶上的倒缘值很接近齿轮的修缘尺寸，对减少齿轮传动中的动载荷也有一定 的作用。 但是，这种留剃余量有很大的缺点：对剃前齿轮的制造误差比较敏感，因此工艺 要求较高；由于剃前滚刀的齿形角为双齿形角，因此对齿轮的精度检查很不方便。 （4）减小齿形角的剃前滚刀 这是一种最为简单的留剃形式，适用于模数小于 2mm 的剃前滚刀。齿轮在齿根处 的沉割靠减小剃前滚刀的齿形角来获得。一般是将剃前滚刀的齿形角做得比齿轮分度 圆压力角小 12，使滚齿后的齿轮在齿根处切出 0.010.03mm 的沉割。这种形式 的留剃余量也呈不均匀分布，沿齿轮外圆为最大，因此不可避免的会产生毛刺。 综上所述，本文中剃前滚刀设计采用齿顶修缘，齿根沉切的留剃余量形式，加工 该齿轮的剃前滚刀轴向齿形齿顶带触角，齿根有倒缘刃。 4.2制件原始参数 表 4-2 制件原始参数 序号名 称被加工齿轮共扼齿轮 1模 数m=4m=4 2压 力 角 =20=20 3分 圆 螺 旋 角 =0 f =0 f 4齿 高 系 数f=1f=1 5法面径向间隙系数=0.25 n c=0.25 n c 6齿 顶 高=5.515 1a h=5.81 2a h 7齿 全 高=8.613 1 h=8.61 2 h 8齿 数 =42 1 z=19 2 z 9变 位 系 数=0.4755 1n x=0.55 2n x 10分 度 圆 直 径 =168 1f d=76 2f d 11基 圆 直 径=157.868 01 d=71.417 02 d 第 4 章 剃前齿轮滚刀设计 40 12顶 圆 直 径=179.03 1e d=87.62 2e d 13中 心 距a=125.72 4.3计算设计步骤 本设计计算分为三个部分 1、滚刀共同部分的计算 2、修缘部分的计算 3、突角的计算 对于普通滚刀，其加工范围是精滚不剃齿齿轮，粗滚剃前齿轮及滚切不倒角的渐 开线花键轴，只需进行第一部分的计算，如果制件需要倒角，则尚应该进行第二部分 的计算，对于剃前滚刀则三个部分都需要计算。 4.3.1 共同部分的共同部分的计计算算 4.3.1.1 制件的原始参数 1、z42 8、 g 2、m=4 9、 h 3、= 10、h10 g 0 20 4、tg=0.3639702 11、6.28 g g s 5、sin=0.3420201 12、179.03 g e d 6、cos=0.9396926 13、di158 g 7、=168 g d 4.3.1.2 滚刀尺寸计算 滚刀的结构参数 14、90（滚刀直径） 15、d=32（内孔直径） e d 16、n=1 （头数） 17、19（齿数） 18、r= （前角） 19、（顶刃后角） 0 12 0 14 30 20、ta=0.2586176 21、k=0.2586176 12 90 22 、1.5k=9 （二次铲背量） =6(铲背量） 1 k 23、tg=tasin=0.25861760.3420201=0.088（侧刃后角正切） g 24、（侧刃后角） 0 5 4.3.1.3 齿形尺寸计算 25、m=3.144=12.566（法向齿距） h t 毕业设计(论文)说明书 41 26、（s）=12.566-(6.28+0.09)=6.19（法向齿厚） h s h t g s 27、1/2(-di)=1/2(168-158)=5（齿顶高） n h g d 28、90-25=80（计算中径） g d e d n h 29、sin=n.m/=24/80=0.1（螺旋升角正切） g d 30、= 取（螺旋升角） 0 73917 . 5 0 5 44 31、cos=0.994981 32、t=/ cos=12.566/0.994987=12.629（轴向齿距） h t 33、n.t=212.629=25.2586（螺距） d s 34、/ cos6.19/0.994987=6.2212（分圆轴向齿厚） h s 35、sin r=0.2079117（前角正切） 36、e=/2 sinr=90/2 0.2079117=9.356（前面偏距） e d 37、tg=2e/+tg（前面左侧齿形角正切） 左 d s 2 dg 2 )/2(1dge g =225.2599.356/3.14x+0.363972 2 80 2 )80/356 . 9 2(1 =0.3768 38、=（前面左侧齿形角） 左 0 20 38 39、cos=0.93577 左 40、tg-0.33038（负号表示与方向相反） （前面右侧齿形角正切） 右 左 右 41、 （前面右侧齿形角） 右 0 28254.18 右 0 18 17 42、cos=0.94951 右 43、tg=tg/(1-ezxk/).cos （轴向齿形角正切） g g d - =0.3639702/(1-9.356126/3.148)0.99487 - =0.42299 44、 （轴向齿形角） 0 8794.22 0 22 52 45、h=- （齿顶高修正） - =- =44.061-38.8904 =5.13 46、（齿全高） h - =- =44.0166-32.4793=11.53 取12 h 4.3.1.4 图纸尺寸 47、3 （台肩长度） 48、80（滚刀长度） 1 ll 第 4 章 剃前齿轮滚刀设计 42 49、2（齿槽底园角） 50、12+6+220（齿槽深） 3 r 1 h 51、90-220-(1-2)=48（台肩直径） 1 d 52、（1/3-1/4）8026（定位孔长度） 2 l 53、（齿槽角） 0 24 4.3.1.5 校验齿根圆角 54、略 4.3.2 修修缘缘部分部分计计算算 4.3.2.1 计算用数据 55、cos（齿轮螺旋升角余弦） g 56、tgtg/cos=0.3639702/10.36