毕业设计（论文）-矩形花键滚刀的设计与加工工艺.docx

毕业设计 矩形花键滚刀的设计与加工工艺机械工程系师骞102011441学生姓名： 学号： 机械设计制造及其自动化系 部： 王建中专 业： 指导教师： 二一四年六月诚信声明本人郑重声明：本毕业设计及其研究工作是本人在指导教师的指导下独立完成的，在完成毕业设计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 日毕业设计任务书设计题目：矩形花键滚刀的设计与加工工艺系部：机械工程系 专业： 机械设计制造及其自动化 学号：102011441学生：师骞 指导教师（含职称）：王建中（高工）专业负责人：田静1设计的主要任务及目标（1）掌握矩形花键滚刀的齿形设计和设计步骤。（2）了解矩形花键滚刀的工作原理、滚齿切削过程及其特点。（3）了解矩形花键滚刀结构参数的确定。（4）了解矩形花键滚刀的公差与技术要求。（5）掌握矩形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）要求基本掌握矩形花键滚刀的齿形设计及结构设计，并能出产品图纸。（2）要求了解矩形花键滚刀的工作原理和加工工艺。（3）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 四川省机械工业局主编.复杂刀具设计手册（上、下册）M.北京：机械工业出版社，1979.2 太原工具厂齿轮刀具工艺资料G3 袁哲俊、刘华明主编.刀具设计手册M.北京：机械工业出版社，1999.64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2013.122014.03.142矩形花键滚刀的齿形设计及结构设计，出产品图。2014.03.142014.04.143编制工艺过程卡，进行中期检查2014.04.142014.04.254根据设计的产品图，编制加工工艺过程卡2014.04.252014.06.015设计及图纸整理，准备答辩2014.06.012014.06.10矩形花键滚刀的设计及工艺摘要：滚刀的种类多种多样，滚刀的外形结构及其设计在刀具中属于比较复杂刀具，因此，滚刀的设计也叫复杂刀具设计。矩形花键滚刀作为滚刀中的一种，也属于复杂刀具；它是花键轴滚刀中的一种，对于实际生产中的很多花键轴等都需要用到花键轴滚刀来加工，矩形花键滚刀作为加工非渐开线齿形的花键轴滚刀，它有其独特的特点，它的刀具通用性比较好，同时又是连续的切削，有很高的生产效率，因此在实际生产中的应用十分广泛。本文主要介绍的是齿轮刀具的大致概况和非渐开线滚刀花键轴滚刀中的矩形花键滚刀的介绍、详细计算设计说明、齿形设计方法中的代圆弧法和加工矩形花键滚刀的工艺路线等。关键词：复杂刀具，矩形花键滚刀，非渐开线，展成刀具 The rectangle spline hob design and machiningAbstract: the kinds of hob is varied, shape structure of the hob and its design belongs to the more complex tools in the tool, therefore, the design of the hob is also called the complex cutting tool design. Rectangle spline hob as one of the hob, also belong to complex cutting tool; It is one of the spline hob, for the actual production of a lot of spline shaft and so on all need to use the spline shaft gear hob to processing, rectangle spline hob as processing of involute spline shaft hob tooth profile, it has its unique characteristics, its versatility is good tool, but it is also a continuous cutting, has high production efficiency, so they are widely used in the actual production. This paper mainly introduces the general situation of the gear cutting tools, and not the involute spline gear hob hob is introduced, the detailed calculation of rectangle spline hob design, design method of tooth profile generation of circular arc method and the processing of rectangular spline hob processing route, etc.Key words: complex cutting tool, the rectangle spline hob, involute, generative cutting tools.目 录1绪论11.1齿轮刀具的概述11.2齿轮刀具的研究意义11.3矩形花键滚刀的概述21.4矩形花键滚刀设计过程中的现状21.5矩形花键滚刀的发展趋势21.6矩形花键滚刀的研究意义32矩形花键滚刀的理论分析42.1矩形花键滚刀与加工渐开线齿形工件滚刀的区别42.2矩形花键滚刀齿形的形成原理42.3常见花键滚刀的类型与用途53矩形花键滚刀的参数选取.63.1选择矩形花键轴63.2矩形花键轴类型的选择64矩形花键滚刀设计步骤和计算74.1辅助计算74.2 确定矩形花键滚刀的齿形84.3矩形花键滚刀法向齿形分析114.4矩形花键滚刀的结构参数124.5 矩形花键滚刀的主要技术条件选取145.矩形花键滚刀的工艺分析165.1花键轴结构零件的分析165.2 加工滚刀用具的选择175.3滚刀材料的选择185.4 矩形花键滚刀的工艺加工顺序制定195.5 矩形花键滚刀的工艺流程21结论31参考文献32致谢33太原工业学院毕业设计1绪论我国是国际上公认的制造业大国，但是并不是制造业的强国，制造业的水平并不是很高，能够独立制造的产品种类少，技术含量低。有些产品不是制造不出来，而是制造精度不够，但不到设计的要求。而制造精度的高低在一定程度上取决于常用制造机器的基本零件的设计、制造和装配能力。花键轴是生活中常见的一种零件，它的生产需要齿轮刀具中的花键滚刀来进行加工。花键作为机械传动中的重要基础零件，它的设计和制造水平将直接影响到机械产品的性能好坏和质量水平，而决定其加工质量的关键是花键滚刀的设计、制造等。1.1齿轮刀具的概述齿轮刀具是指能够加工带有齿形和花键等工件的刀具。它的种类比较繁多，设计方案比较复杂，因此也叫复杂刀具。它在实际生活生产中的应用十分广泛。齿轮刀具是按照展成法来加工的一种刀具。它可以用来加工直齿轮，也可以用来加工斜齿轮，能加工非变位齿轮，也能加工变位齿轮等等。在实际生产生活中，齿轮刀具的应用显得非常重要。1.2齿轮刀具的研究意义生活中的很多机械的零件都需要用到齿轮刀具加工，齿轮刀具不管是从设计计算上来看，还是从加工制造上来看，它是所有刀具中最复杂的一种刀具。齿轮刀具种型繁多，各有其特点。目前，对齿轮刀具的设计和制造，有许多的问题都尚待深入的去研究解决。而且想要真正的了解掌握各种齿轮刀具的设计和制造，还必须认真对各种齿轮的啮合原理加以深入的研究思考。齿轮刀具的外形比较复杂，为了减少齿形的误差，有些齿轮刀具目前采取零度前角及其很小的后角。为了进一步提高切削加工的效率，提高齿轮得质量和刀具的寿命，创造新的切齿方法和新的齿轮加工刀具，深入研究齿轮刀具的设计理论和齿轮刀具的设计方法，改进齿轮刀具的几何角度，制定齿轮刀具的合理公差等，都是有着非常重要的现1实意义。1.3矩形花键滚刀的概述矩形花键滚刀是齿轮刀具中的一种类型，它是属于非渐开线齿轮刀具，主要用于加工非渐开线齿形工件，因此也属于展成滚刀。在用展成滚刀加工非渐开线齿形工件的工作原理，和加工渐开线齿轮的工作原理是一样的。滚刀的切齿过程，相当于是滚刀的基本蜗杆与工件的啮合过程，从理论上讲它们是一对交错轴斜齿轮的空间啮合。在一般的设计中，为了简化计算起见，常常将空间啮合简化为平面啮合，既将滚刀的法向齿形视作为与工件共轭的齿条齿形。按照平面啮合原理求出这个齿条齿形后，滚刀的法向齿形就是按照这个齿条齿形设计制造。简化为平面啮合会产生一定的误差，但是当滚刀的导程角很小时，这一误差并不是很大，常常在允许的范围内，所以常常就是按照平面啮合原理进行设计的。1.4矩形花键滚刀设计过程中的现状在对很多工厂的调研中发现，复杂刀具（比如：矩形花键滚刀）设计的过程中有的仍然是人工计算、用手工画图、标注尺寸和公差，虽然现在CAD画图已经开始取代手工绘图，但设计思想仍然延用于传统的方法，计算机仅用于绘图。但是在进行结构设计和校核等很多方面，很少有切削运动的仿真，因此大部分结果是根本不知道设计出来的刀具合不合格。刀具设计合理与否，往往要待加工出的零件经检验后才知道，从而使企业在复杂刀具设计过程中试制周期长，试切调试费用高，难以适应当前制造业的需求，大大影响了设计制造的效率和精度。1.5矩形花键滚刀的发展趋势矩形花键滚刀滚刀属于复杂刀具中的一种特殊刀具，它同其它复杂刀具一样2还处于继续的研究与发展之中。就复杂刀具的CAD技术而言，目前尚未形成完善的商用复杂刀具CAD系统。围绕企业创新能力的普遍提高，矩形花键滚刀的发展趋势可以归纳为一下几个方面：（1）集成化（2）绿色化（3）网络化（4）智能化（5）高效自动化（6）高精度化1.6矩形花键滚刀的研究意义在现实生产中有许多非渐开线齿形的工件，例如花键轴、链轮、圆弧齿轮、摆线针轮、同步带轮、棘轮、成形内孔、多面体、凸轮蜗杆、齿条、手柄等。这些工件的齿形，在大多数情况下，可按展成法用滚刀来加工，还可用仿形法、成形滚切法和成形展成组合法加工。除矩形花键轴外，对不同齿数的工件在一定的齿数范围内也可用同一把滚到加工，刀具的通用性好，同时连续切削。矩形花键滚刀作为一种典型代表，是按展成法工作的刀具，在非渐开线的展成刀具中，因其具有较高的生产效率和加工精度，故应用十分广泛。因此研究矩形花键滚刀有其特殊的意义。32矩形花键滚刀的理论分析2.1矩形花键滚刀与加工渐开线齿形工件滚刀的区别矩形花键滚刀属于加工非渐开线齿形滚刀中的一种，而加工非渐开线齿形工件的滚刀与加工渐开线齿形工件的滚刀是不同的，它必须根据工件来进行特殊的设计，若工件的形状、尺寸不相同，则所需用的刀具也不同。此外渐开线齿轮与滚刀的啮合，在任何时间，其啮合角是不变值，啮合线是直线；而非渐开线齿形的工件与滚刀啮合时的啮合角是不断变化的，其啮合线是曲线。2.2矩形花键滚刀齿形的形成原理从理论上来讲，花键滚刀齿形应该是和花键轴相啮合的蜗杆齿形。但因为其计算过于复杂，所以在实际生产中常常近似的用能和花键轴啮合的齿条齿形作为滚刀的法向齿形。但是用这种滚刀加工的花键轴，齿形上会产生一些误差，而螺纹升角越大，齿形误差越大。故在设计中，螺纹升角应该取得小一点。另外，从工艺方面来看，也希望螺纹升角取得小些。所以一般情况下，螺纹升角取值不大于6。当已知工件的齿形时，可以用这齿形在啮合时的许多位置包络出与其共轭的滚刀法向齿形来。但并不是任何齿形都能有与其共轭的法向齿形，即并非任何齿形的工件都可以用展成法加工。只有工件与刀具的齿形符合齿形啮合基本原理时，才能用展成法进行加工。齿形共轭的必要条件为：（1）两个齿形在接触点处应该有公切线和公法线。（2）公法线应该通过啮合节点。（3）工件齿形上的所有各点的法线应该与节圆相割，而且这些割线应当按照次序排列。当不符合上述条件时就不能求出刀具的齿形或者加工不出来符合工件要求的齿形。在实际生产中常见的有下述三种情况不能用展成滚刀加工。（1）没有共轭的滚刀法向齿形。（2）滚刀齿形变尖达不到要求的刀齿高度。4（3）过渡曲线过高，齿形达不到要求高度2.3常见花键滚刀的类型与用途（1）不带触角的花键滚刀常用于加工按外径定心的矩形花键和按键宽定心的重系列花键。用这种滚刀加工的花键，齿根处有过渡曲线。（2）带触角的花键滚刀 常用于加工按照内径定心或者键宽、键底留有磨削余量的矩形花键。这种滚刀的优点是消除了齿根处的过渡曲线，便于磨削。缺点是“触角”容易磨损，降低了花键轴的强度。（3）三角花键滚刀常用于加工直线齿形的三角花键，齿根处有过渡曲线。（4）定装花键滚刀 常用于加工齿根处既没有过渡曲线，又没有像“带触角”滚刀所加工的那样齿根处带有小沟的花键。它的制造和使用均较为复杂。53矩形花键滚刀的参数选取.3.1选择矩形花键轴根据国标GB114474，矩形花键连接按键尺的尺寸和数目的不同，分为轻、中、重和补充4个系列，共82个规格。定心方式有三种，按大径定心、按小径定心、按键侧定心。国标GB114487只规定了轻、中两个系列，共35个规格，定心方式只有一种：按小径定心。查取国标GB114487，选取矩形花键轴已知参数：（1）花键轴的外径及公差:De=88-0.058-0.036mm；（2）花键轴的内径及公差:Di=82-0.0350mm；（3）花键轴的键宽及公差:b=12-0.07-0.05mm；（4）花键键数:n=10；（5）花键倒角:C=0.4mm；（6）键根圆角半径：R=1mm;（7）花键按小径定心。3.2矩形花键轴类型的选择选取带倒角的矩形花键轴。64矩形花键滚刀设计步骤和计算4.1辅助计算（1）在确定花键滚刀的齿形之前，应根据花键轴的已知参数进行辅助计算。 花键轴的计算外径: Dec=Demax-2Cmin=87.964-20.4mm=87.164mm.其中：Cmin为花键轴键顶的最小倒角；Demax为花键轴的最大内径。 花键轴的计算内径：Dic=Dimin+0.25E=81.965+0.250.035mm=81.970mm.其中：Dimin为花键轴最小内径;E=Dimax-Dimin=82-81.065mm=0.035mm为花键轴的内径公差； 花键轴的计算键宽bc: E1=bmax-bmin=11.95-11.93mm=0.02mm。 bc=bmin+0.5E1=11.93+0.50.02mm=11.94mm。其中：E1为花键轴的键宽公差；bc为花键轴的计算键宽。 查取复杂道具设计手册（下册），选择花键轴键顶带有倒角时的计算公式计算花键轴的节圆直径、节圆半径：dj=Dec2-0.75bc2=87.1642-0.7511.942mm=86.548mm；rj=86.5482mm=43.274mm。 键侧在节圆上的齿形角： sinj=bcdj =11.9486.548 =0.1379581rad； j=arcsin0.1379581=7.8140258；查取复杂道具设计手册（下册）表33-4。 由于表33-4中sinj=0rad。 sinj=0.1391731rad与sinj=0.1379581rad最为接近，所以可取值sinj=0.1391731和j=8。（2）因齿形角修正，重新计算节圆直径和节圆半径：将j=8带入可以得 到：dj=bcsinj=11.940.1391731=85.792mm； rj=dj2=85.7922=42.896mm。74.2 确定矩形花键滚刀的齿形在确定矩形花键滚刀的法向齿形时，常常会用到三种计算方法，分别是计算法、代圆弧法和查表法。在这里将选择代圆弧法计算矩形花键滚刀的法向齿形。计算法需要将滚刀的法向齿形逐点计算出其x和y坐标值，比较麻烦。比较方便的办法是计算滚刀法向齿形上三个点的坐标（通常让一个点在坐标原点上），并且以这三个点的圆弧作为滚刀的齿形，这就是代圆弧法。如果将代圆的参数（代圆的半径、圆心得坐标）预先计算出来列成表格，确定滚刀齿形时只需要查表即可，这就是查表法。因此，差、查表法是最简单的。如果超出表列范围，就要用代圆弧法计算代圆参数。在用代圆弧法不能保证齿形精度时，就必须用计算法逐点计算齿形的坐标。这里用代圆弧法进行计算滚刀法向齿形。（1）计算滚刀齿形上的最大齿形角max： 因滚刀带触角，所以cosmax=Dic2-bc2dj=81.9702-11.94285.792rad=0.945259805rad， max=cos0.945259805=19.04549。（2）滚刀节线刀齿顶的高度： 滚刀带触角时：h1eg=rjsinmax(sinmax-sinj)； 当滚刀不带触角时：heg= dj-Dic2；因滚刀带触角所以按照中公式进行计算，将数据带如中公式得：h1eg=rjsinmax(sinmax-sinj)=42.8960.32631875(10.326318750.1391732）=2.620mm。（3）花键轴键根处的小沟深度f:因用带触角的滚刀加工按小径定心的花键轴时，键根处有小沟，小沟深度f=h1eg-(rj-Ric)=2.620-(42.896-40.985)mm=0.709mm。（4）过渡曲线高度g： 因为花键轴带触角，按小径定心，所以可以不验算g。（5）计算代替圆弧： 计算两点齿形角和坐标8.顶点B的齿形角：2=max(12)=16.967511.5=15346751。取2=15。顶点B的坐标：x2=rj(2sin2cos2)sinjcos2j=42.896(0.26179940.25881900.9659258)0.13917310.96592580.1396263mm=0.2832868mm。y2=rj (sin22-sin2sinj)=42.896(0.06698730.25881900.1391731)mm=1.3283457mm。.中间点A的齿形角： 1=2+j2（22.5）=1582（22.5）=13.75。所以可以取 值1=14。 中间点A的坐标x1=rj(1sin1cos1) sinjcos1j=42.8960.009610030.13917310.97029570.1396263mm=0.2154692mm。y2=rj(sin22sin2sinj)42.8960.06698730.25881900.1391731)mm=1.3283457mm。 代替圆弧半径Ra：tan y1x1 1.06627360.2154692 1.9486126rad，= arctan1.948612678.57570 。tan y2x2 1.32834570.2832868 4.6890491rad， arctan4.689049077.96129。tanx2x1y2y10.28328680.21546821.32834571.06627360.2587746rad，arctan0.258774614.50843。Rax2x12sinsin()0.28328680.21546922sin14.50843sin(78.5757077.96129)12.622mm。 代替圆弧中心的横坐标和纵坐标：.代替圆弧中心的横坐标：xa Racos（）x212.622cos(14.5084378.5757077.96129）0.2832868mm12.468mm。.代替圆弧中心的纵坐标：yay2 Rasin() 1.328345712.622sin(14.5084378.57570797.96129)mm1.965mm。（6）法向齿距和法向齿厚的计算： 法向齿距：tnndj0.31415985.79226.952mm. n的值查取复杂刀具设计手册（下册）表33-3。 法向齿厚：sndj（nj）85.792（0.3141598180）mm14.974mm. n 的值取复杂刀具设计手册（下册）表33-3。（7）齿形误差计算： 各点的误差：在计算齿形误差的时候，的值可以在j和max之间每隔23取一个点。K的值可以查复杂刀具设计手册（下册）表33-4进行取值，而ya取绝对值进行计算。所以取值：18、211、 314、417。xaxa rj j12.46842.896818018.45741。按公式 xacosyasin krj(Rabc2)进行计算：118.457410.99026811.9650.13917310.000905642.89618.5920.1391731；218.457410.98162721.9650.19080900.002350142.89618.5920.00201；318.457410.97029571.9650.24192190.004833942.89618.5920.00012；418.457410.95630481.9650.29237170.008630442.89618.5920.00552。 总误差：4 1 0.003630.001890.00552。键宽误差：bmaxbmin11.9511.930.02。（8）校核误差：总误差应该小于键宽误差的三分之一，所以有：0.0055230.0067。10所以误差合格。4.3矩形花键滚刀法向齿形分析（1）第一测量线距节线的高度hx1： hx1（0.30.4）h1eg 0.32.6200.786mm。求辅助角1：sin1hx1yaRa0.786(1.965)12.6220.21795278rad；所以112.58882。距节线hx1处的法向齿厚sx1：sx1sn2（xaRacos1）14.9742(12.24812.622cos12.58882) mm14.675mm。（2）第二测量线距节线的高度hx2：hx2h1eg（0.40.7）2.620-0.5mm2.120mm。求辅助角2：sin2hx2yaRa2.120(1.965)12.6220.32364126rad；所以218.88328。距节线hx2处的法向齿厚sx2： sx2sn2(xaRacos2) 14.9742（12.46812.622cos18.88328）mm13.923mm。（3）滚刀齿顶刀第一测量线的高度hx1：hx1h1eghx12.620-0.786mm1.834mm。滚刀齿顶到第二测量线的高度hx2： hx2h1eghx22.6202.120mm0.5mm。（4）倒角：当齿数n48时，取35。当齿数n1014时，取40。当齿数n1620时，取4550。所以由已知条件知：倒角取值为：40。（5）从节线到倒角起始点的距离e：按照公式计算eDecdj287.16485.7922mm0.686mm。114.4矩形花键滚刀的结构参数（1）滚刀外径Deg不应该超过机床说明书中允许的最大外径，并应使滚刀外径加花键轴内径之和，大于机床最小中心距的两倍。在一般情况下，查取复杂刀具设计手册（下册）表33-10 花键滚刀基本尺寸及槽数。由花键轴的已知参数查表得：取矩形花键滚刀外径：Deg100-+1.4mm； 滚刀槽数：Zg14；滚刀长度：L85-1.40mm； 轴台外径：D155-+0.74mm；轴台长度：a4-+0.3mm； 孔径：d32-+0.015mm；（2）确定矩形花键滚刀的前角和后角e： 一般取滚刀的前角为: 0。 滚刀后角取值范围为1012，所以取滚刀后角e10。（3）确定触角的尺寸： 触角的宽度： b20.07 Sn0.20.0714.9740.2mm0.85mm。为避免因为触角太尖而容易磨损，触角的宽度应该大于0.3毫米。 触角斜角1：触角的斜角一般取值在45至60范围内，所以取触角的斜角160。 触角的高度hy:hy h1egheg2.6201.911mm0.709mm。其中heg指滚刀不带触角时的滚刀节线到滚刀齿顶的最大高度，hegdjDic285.79281.9702mm1.911mm。（4）铲背量的计算： 计算第一铲背量K：KDegZgtan e10014tan10mm4mm。结果圆整到1。12其中：取e18；sinnyaRa1.96512.622rad0.155680557rad；tanctanesinntan100.155680557rad0.050583679rad， c2.93，因c3。结果圆整到1。 计算第二铲背量K1：查取复杂刀具设计手册表22-10，取值K20.7，再利用公式代入数据得：K1KK240.7mm4.7mm。 （5）齿间凹槽的尺寸：齿间凹槽的宽度：l0tnSn4C26.95214.97440.4mm=10.378mm。齿间凹槽的深度：h2K(0.51.0) 41mm5mm。（6）滚刀的齿全高、分圆和螺旋槽： 滚刀的齿全高H1： H1heg(或者h1eg) e2Ctanh22.6200.68620.4tan405mm8.98mm。其中：heg指不带触角的滚刀的节线到滚刀齿顶的高度； h1eg指带触角的滚刀的节线到滚刀齿顶的高度。 滚刀分圆直径dfg和分圆上的螺纹升角f：滚刀分圆直径dfg：dfgDeg2h1eg0.2K0.2D10022.620.240.21.9mm93.58mm。滚刀分圆上的螺纹升角f：sinf tndfg26.95293.58rad0.091676512rad。farcsin0.0916765125.26。 螺旋槽的导程T、深度H、螺旋槽底圆半径R和螺旋槽夹角：螺旋槽的导程T：Tdfgcotf93.58cot5.263193 螺旋槽的深度H：HH1KK12（11.5）8.9844.721.2mm14.5mm。13螺旋槽底圆半径R：取值R1.5mm。螺旋槽的夹角：的取值范围为2530度。所以取值28。（7）轴向齿距tz：tz tn cosf26.952cos5.26mm27.066mm。（8）校验计算： 校验计算：花键的节圆直径：djntn1026.952mm85.79mm。花键在节圆上的齿形角：jtnSndj26.95214.97485.790.139620002rad。所以j8。花键的计算键宽： bcdjsinj85.79sin8mm11.94mm。花键的计算内径： Dicdj2heg85.7921.911mm81.97mm。因上列计算数据结果如果与前面计算数据结果基本一致，所以计算无误。 校验代替圆弧半径和代替圆弧半径中心是否协调： Ra2xa2ya22Ra12.622212.46821.9652212.6220.000100.0018。所以校验合格。 注：上述所有公式及其计算方法参照复杂刀具设计手册和刀具设计手册。 4.5 矩形花键滚刀的主要技术条件选取（1）滚刀分为A、B两级，A级为径滚刀，B级为留磨滚刀。此设计滚刀选择为A级。（2）滚刀一般的表面光洁度：前刃面、齿形、内孔及两个端面的光洁度不14低于8，轴台外圆的光洁度不低于7。（3）滚刀内径极限偏差不超过D1级。（4）滚刀外径、轴台直径和轴台长度的极限偏差不超过d10级。（5）滚刀总长的极限偏差不超过d9级。（6）滚刀制造与刃磨公差见复杂刀具设计手册（下册）33-12，齿形误差见复杂刀具设计手册（下册）33-13。注:以上技术条件作为参照，具体技术条件见CAD矩形花键滚刀图。155.矩形花键滚刀的工艺分析5.1花键轴结构零件的分析（1）该工件属于刚性工件；主要加工表面有圆柱面、花键、螺纹等，采用一般的加工即可；表面精度要求较高，需要进行磨削方可满足要求；加工中心孔时，采用专用夹具定位和加紧，螺纹加工安排在半精加工后。（2）花键轴的尺寸要求和热处理要求： 热处理要求：淬火加高温回火HB198269，非齿面部分回火HB269。 花键轴的基本尺寸： 图 5.116（3）主要加工方法：表 5.1 加工方法加工表面加工方案花键轴右端面粗车-半精车-精车花键轴左端面粗车中心孔钻孔花键粗铣-精铣外圆表面粗车-半精车-精车-金刚石车（4）定位基准的选择： 粗车加工中，采用三爪卡盘一夹一顶的定位方式即可满足要求； 精车加工中，该零件利用中心孔和完成粗加工的圆柱段进行装夹定位； 零件的轴向定位基准的选择在外花键圆柱段以及轴段的外圆表面。5.2 加工滚刀用具的选择（1）用具选择： 机床的选择：锯床、C3163车床、C620车床、C1616车床、C630车床、L6110拉床、2515钻攻台、台钻、X62W铣床、X63W铣床、C8955铲床、磨612K工具磨床、MG1432外圆磨床、M6420B滚刀开刃磨床、C8955铲磨床、Y38滚齿机。 夹具选择：三爪卡盘、车床专用夹具、铣床专用夹具、磨床专用夹具、滚齿机专用夹具。 刀具选择：台阶车刀YT15、外圆弯头有车刀YT15、内孔车刀YT15、锥柄麻花钻等。 其它用具选择：塞规、键槽塞规、单字头2.51.5、环行卡箍、顶尖、卡尺0.05200、钢直尺、深度直尺、百分表、1kg榔头、平锉、内径千分表、气动仪表、金刚石、白刚玉磨料（WA）、千分表、千分表架、滚刀检测仪、卧式滚刀检测仪。（2）背吃刀量ap：17背吃刀量ap又叫切削深度，一般根据加工余量和性质来确定。背吃刀量是指工件上已经加工的表面和待加工的表面之间的垂直距离，用ap来表示，单位为mm,对于圆车削，背吃刀量ap即： apDwDm2切削用量的选择见下表：表5.2 切削用量加工表面工序余量（mm）ap(mm)F(mm/r)Vc(m/s)n(r/min)轴右端面粗车230.61.5318.5半精车0.41.60.71.5318.5精车00.40.30.9191.5轴左端面粗车030.61.5318.5中心孔钻孔050.51.0212花键粗铣0.62.40.153.0651.4精铣00.60.13.5760外圆表面粗车311.50.91.5258.2半精车1.41.60.51.5265.4精车0.41.40.31.0179.6金刚石车00.40.22.0362.65.3滚刀材料的选择（1）滚刀材料应该具备的性能：刀具在工作时，要承受很大的压力和冲击力。同时，由于切削时产生的金属塑性变形以及在刀具、切屑、工件相互接触表面间产生的强烈摩擦，使刀具切削刃上产生很高的温度和受到很大的应力。因此刀具材料应该具备以下特性： 高的硬度； 高的耐磨性； 足够的强度和韧性； 高的耐热性；18 良好的热物理性能和耐热冲击性能； 良好的工艺性； 经济性。（2）选择滚刀的材料根据刀具材料的性能，以及查阅刀具设计手册中刀具材料的种类和不同刀具材料的基本性能分析，以及花键轴的热处理要求、花键轴硬度和刀具硬度等等。选取通用型高速钢作为滚刀的材料，滚刀材料的通用型高速钢型号为：W18Cr4V。毛坯种类为：锻坯。5.4 矩形花键滚刀的工艺加工顺序制定 （1）在制作工艺加工卡片之前需要先制作专用工艺装备明细表、厂标准工艺装备明细表和外购工艺装备明细表。专用工艺装备明细表中列出了加工矩形花键滚刀过程中所需要的专用工装。专用工艺装备（简称专用工装），它是指仅适合于某种产品，某个零部件，某道工序等由企业自己设计和制造的。具体专用工装见工艺卡片专用工艺装备明细表。厂标准工艺装备明细表中列出了工艺加工过程中所需要的一些标准工装等。具体用具见工艺卡片厂标准工艺装备明细表。外购工艺装备明细表中列出了一些工艺加工过程中需要用到的而必须从外购买的一些用具。具体工装见工艺卡片中外购工艺装备明细表。（2）完成专用工艺装备明细表、厂标准工艺装备明细表和外购工艺装备明细表后需制定机械加工工艺过程。矩形花键滚刀加工工艺顺序： 1.工序锯料； 车间锻冶； 设备锯床。 2.工序锻坯； 车间锻冶； 设备锻锤。3.工序退火； 车间锻冶： 设备退火炉。4.工序粗车一端面、外圆和轴台； 车间滚刀； 设备车床。5.工序粗车另一端面、外圆、轴台和钻孔； 车间滚刀； 设备车床； 工艺装备轴台车刀、卡尺和三爪卡盘。6.工序精镗孔； 车间滚刀； 设备车床； 工艺装备内孔车19刀、塞规；7.工序粗车轴台外圆、端面及倒角； 车间滚刀； 设备车床； 工艺装备粗车端面芯轴31.6、检查芯杆。8.工艺镗内孔凹槽； 车间滚刀； 设备车床； 工艺装备内孔车刀、深度卡尺。9.工艺拉键槽； 车间滚刀； 设备拉床； 工艺装备键槽塞规、键槽拉刀和导胎。10.工艺修键槽毛刺及倒角； 车间滚刀； 设备钳工台、台钻；工艺装备倒角芯轴、倒角立铣刀。11.工艺精车外圆螺纹； 车间滚刀； 设备车床； 工艺装备外圆车刀、螺纹车刀、样板和芯轴。12.工艺铣容屑槽； 车间滚刀； 设备铣床； 工艺装备铣沟槽芯杆、滚刀检查芯杆。13.工艺调质、处理； 车间热处理。 14.工艺铲外圆及齿形； 车间滚刀； 设备铲床； 工艺装备外圆铲刀、铲齿芯轴、滚刀检查芯杆。15.工艺剔余齿、修光； 车间滚刀； 设备钳工台； 工艺装备榔头、平锉、錾子。16.工艺打标志； 车间滚刀； 设备钳工台； 工艺装备榔头、单字头。17.工艺粗磨两端面； 车间滚刀； 设备工具磨； 工艺装备精车端面芯轴、砂轮。18.工艺热处理、喷砂； 车间热处理。19.工艺磨内孔； 车间滚刀； 设备内圆磨； 工艺装备磨内孔夹具、塞规、检查芯杆。20.工艺磨研内孔； 车间滚刀； 设备研磨机； 工艺装备基准芯轴、塞规、研磨棒、金刚砂。21.工艺磨轴台外圆及端面； 车间滚刀； 设备外圆磨床； 工艺装备铲磨芯轴、滚刀检查芯杆、砂轮。2022.工艺磨前刃面； 车间滚刀； 设备开刃磨床； 工艺装备开刃芯轴、检查芯杆、等分盘、砂轮。23.工艺铲磨齿形； 车间滚刀； 设备铲磨床； 工艺装备铲磨芯轴、打砂轮夹具、样板、凸轮。24.工艺切试环； 车间滚刀； 设备滚齿机。 25.工艺清洗、包装； 车间包装； 设备包装台。5.5 矩形花键滚刀的工艺流程（1）工序1.锯料：选取材料通用型高速钢，材料型号为W18Cr4V，作为锯料，在设备G-72锯床上加工外圆直径为104.50+1.5mm,长度为880+1.0mm的锻坯。外圆直径和长度也可以根据原材料的规格，由热工科给出下料尺寸。（2）工序2.锻坯：锯料完成后，在锻冶车间用G41-740、G41-1000的锻锤进行锻坯。锻锤时，碳化不均匀度为4级，锻坯的外圆直径为104.50+1.0mm,长度为890+2.0mm,锻坯完成后进行下一步退火处理。（3）工序3.退火：将锻坯在锻冶车间的退火炉中进行退火处理，退火时要求按照锻造操作规程，退火后的硬度要求达到：HB207HB225。（4）工序4.粗车端面、外圆及轴台：在C3163、C620、C1616车床上加工，加工时需要冷却，冷却液为乳化液。车外圆时L2尺寸由操作者掌控，端面车平为宜。轴台外圆d1可以车成锥度但锥角不大于60度（即斜角不大于30度）。d1（D11）0.50，D1为成品滚刀外圆轴台直径。deg（Deg2）-+0.5 , Deg为成品滚刀的外圆直径。a1（ a1）0+0.5，a为滚刀成品轴台的长度。进行加工时需要用到的刀具和用具有：轴台车刀YT15、外圆弯头车刀YT15、卡尺0.05200、三爪卡盘。21（5）工序5.粗车另一端面、外圆、轴台及钻孔：使用C3163、C620、C1616车床加工，加工时需要冷却，冷却液选取乳化液。加工时使用台阶车刀YT15、锥柄麻花钻29.5、三爪卡盘、300钢直尺、游标卡尺。要求加工孔径为29.50+0.3mm,轴台外径56-0.50mm,滚刀外径102-+0.5mm,滚刀890+2.0mm,轴台长度为50+0.5mm.（6）工序6.精镗孔：在C620车床上使用内孔车刀YT15、塞规、三爪卡盘等工具精镗孔，精镗孔时每端喇叭口不得超过内孔公差的1.5倍。每端喇叭口的长度不大于6mm,孔径为31.600+0.062mm。 图 5.222（7）工序7.精车端面、外圆、轴台及倒角：在C620车床上进行加工，精车端面芯轴31.60mm,滚刀检查芯杆31.60mm。加工轴台长度4.8-0.40mm;倒角145；轴台外径55.2-1.00mm；滚刀长度85.5-0.500 图 5.3（8）工序8.镗内孔凹槽：选择设备C620车床，自制内孔车刀YT15，用深度卡尺进行测量。镗内孔凹槽的直径为34-0.50mm；凹槽的两端长度都为21-0.50mm。23图 5.4（9）工序9.拉键槽：使用L6110拉床进行加工。拉键槽时需要进行冷却，选取冷却液为乳化液。加工时需要用到键槽塞规31.96、键槽拉刀、键槽拉刀导胎31.96、垫片h2.28。加工时按照技术要求：加工时：当滚刀成品孔径d22mm时，轮毂槽深t23.920+0.10mm,键槽宽度b6.070+0.075mm。当滚刀成品孔径 d27mm时，轮毂槽深 t29.620+0.20mm，键槽宽度b7.080+0.090mm。当滚刀成品孔径 d32mm时，轮毂槽深 t34.800+0.62mm，键槽宽度 b8.100+0.20mm。当滚刀成品孔径