南 华 大 学

课程设计说明书

课程名称：机械设计制造及其自动化专业课程设计

学生姓名：

专业班级： 这是我们学校特有的题目，所以放心吧！学弟or学妹

指导教师： 学长只能帮你到这了

学 院： 机械工程学院

起止时间：2012年12月17日至2013年1月7日

2013年1月5日

1 南 华 大 学

课程设计任务书

题 目：齿轮滚刀、插齿刀设计及其加工工艺

学生姓名：

专业班级：

指导教师：

学 院： 机械工程学院

起止时间：2012年12月17日至2013年1月7日

2 一、课程设计内容及要求：

1．齿轮滚刀、插齿刀的设计，包括参数计算、结构设计、刀具加工工艺的设计

2．插齿刀零件图（2#图一张）

3．滚刀零件图（2#图一张）

4．插齿刀、滚刀加工工艺

5．课程设计说明书：应阐述整个课程设计内容，要突出重点和特色，图文并茂，文字通畅。应有目录、摘要及关键词、正文、参考文献等内容，字数一般不少于6000字。

二、主要参考资料

有关复杂刀具参数计算及结构设计、机械制造工艺与设备的手册与图册。

三、课程设计进度安排

阶段 阶 段 内 容 起止时间

1 布置任务，准备资料 1天(12月17日)

2 方案设计 1天(12月18日)

3 设计计算 4天(12月19～23日)

4 结构设计及绘图 8天(12月24～1月1日)

5 工艺编制 2天(1月2日～3日)

6 编写设计说明书 3天(1月3日～6日)

7 准备答辩和正式答辩 1天(1月7日)

指导教师（签名）： 时间：

教研室主任(签名)： 时间：

院 长（签名）： 时间：

3 专 业 课 程 设 计 刀 具 方 向 第 一 组

任 务 书

题目1：外啮合盘形直齿插齿刀的设计

已

知

条

件 名称 被切齿轮参数 共轭齿轮参数

符号 数值 符号 数值

模数 m 4 m 4

分圆压力角 f 27° f 27°

齿数 1z 19 2z 11

齿顶高 1eh 3.6 2eh 3.6

齿根高 1ih 4.6 2ih 4.6

齿全高 1h 8.2 2h 8.2

分圆弧齿厚 1fS 6.28 2fS 6.28

变位系数 1 0 2 0

齿顶圆半径 1eR 41.6 2eR 25.6

根圆半径 1iR 33.4 2iR 17.4

分圆半径 1fr 38 2fr 22

基圆半径 01r 33.858 02r 19.602

要求：（1）设计公称分圆φ100的外啮合A级盘形直齿插齿刀，前角=5°，齿顶后角e=6°，齿数gz=25，齿顶高系数egf=1.15，g=0。

（2）编制该刀具加工工艺。

题目2：齿轮滚刀的设计

要求：（1）设计A级Ⅱ型单头右旋齿轮滚刀，egD=90或95，前角=0°，顶刃后角

e=10°～12°，侧刃后角c不小于3°，有第二铲背量K2，滚刀螺旋角f≤5°。

（2）编制该刀具加工工艺。 已

知

条

件 名称 被切齿轮参数

符号 数值

法向模数 nm 4.25

分圆法向压力角 fn 17.5°

齿数 z 47

齿顶高系数 f 1

径向间隙系数 'C 0.25

分圆法向弧齿厚 fnS 6.68

变位系数 1 0

分圆螺旋角 f 5°14′10″

螺旋方向 右旋

精度等级 8FJ GB10095-88

4

目 录

一、齿轮滚刀部分„„„„„„„„„„„„„„„„„5

1.1设计原理„„„„„„„„„„„„„„„„„„5

1.2结构设计„„„„„„„„„„„„„„„„„„5

1.3参数计算„„„„„„„„„„„„„„„„„„7

1.4工艺设计 „„„„„„„„„„„„„„„„„„10

二、插齿刀部分„„„„„„„„„„„„„„„„12

2.1 设计原理„„„„„„„„„„„„„„„„„„„12

2.2 结构设计„„„„„„„„„„„„„„„„„„„14

2.3 参数计算„„„„„„„„„„„„„„„„„„„14

2.4 工艺设计 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„20

三、刀具现状与发展方向 „„„„„„„„„„„„„21

四、设计总结„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„23

五、主要参考文献 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„25

5 一、齿轮滚刀部分

1.1设计原理

（1）齿轮滚刀简单介绍

齿轮滚刀是加工直齿和斜齿圆柱齿轮最常用的刀具之一。一般地说，滚齿的生产率比插齿高。按其结构不同有整体式和镶片式。按模数的大小有小模数滚刀、中模数滚刀和大模数滚刀（m>8）。按加工用途可分为粗加工滚刀和精加工滚刀。按精度等级又可分为四种：AA级（用于加工7级精度齿轮）；A级（用于加工8级精度齿轮）；B级（用于加工9级精度齿轮）；C级（用于加工10级精度齿轮）。

滚刀很少做成双头刀，因为双头滚刀加工出来的齿轮容易出现相邻齿齿距误差超差情况，难以满足运动精度，传动精度。

（2）加工齿轮原理

齿轮滚刀加工齿轮的原理，犹如一对螺旋齿轮的啮合过程。滚刀就是具有一定切削角度的渐开线斜齿圆柱齿轮，滚刀的头数即相当于螺旋齿轮的齿数。这种齿数极少、螺旋角很大、牙齿能绕轴线很多圈的变态斜齿圆柱齿轮，其实质就是一个蜗杆。滚刀切削刃位在该蜗杆的螺纹表面上，这种切削刃所在的蜗杆称为基本蜗杆。滚刀要滚出正确的渐开线齿形，作为滚刀的基本蜗杆，应该是渐开线蜗杆。但是由于渐开线滚刀在制造上存在很多困难。工业上采用易于制造和检验，而端截面又近似于渐开线的蜗杆，作为滚刀的基本蜗杆。端面的齿形为阿基米德螺旋线。用这种近似蜗杆作为基本蜗杆的滚刀，称为阿基米德滚刀。但其存在造型误差

1.2结构设计：

(1)滚刀的外径

齿轮滚刀的外径是一个很重要的结构尺寸，其大小直接影响到其他结构参数的合理性。精度高的齿轮，滚刀的外径应愈大；反之可选择小一些。但滚刀外径愈大，则滚刀分圆螺纹升角愈小，因而可使滚刀的近似造型误差愈小，提搞齿形的设计精度。但是国外普遍采用小外径的滚刀。减少进给时间，效率高，精度低。但是靠剃齿提高精度。从而总工时少，精度反而更高。

(2)滚刀的长度

滚刀螺纹部分出去两端不全齿以外，应至少具有包络出被切齿面两侧完整齿形的所需长度，以及切削斜齿齿轮时所必须的增加量。

除2m的II型滚刀长度略小于滚刀外径以外，其余滚刀长度均等于其外径

(3)齿轮的容屑槽

除花键滚刀做成螺旋槽形式。滚刀的容屑槽一般做成与轴心线平行的直槽形式。提高制造和刃磨精度。

直槽滚刀左右两侧刃的切削条件不一致。当滚刀螺纹升角5f时，直槽滚刀并不引起被加工齿轮齿面质量有明显差别。5f时容屑槽做成垂直于滚刀螺纹的螺旋槽形式。当滚刀的容屑槽数关系到切削过程的平稳性、齿形精度和齿面光洁度，以及滚刀的每次重磨后的耐用度和使用寿命容屑槽数愈多。切削重叠系数愈大，分配在每个刀齿的负荷越小，因此切削过程愈平稳，滚刀耐用度愈高。但是槽数过多，刀齿的宽度减小，会使滚刀的可重磨次数减少。

6 (4)滚刀的切削角度：

滚刀的前角：精加工滚刀和标准滚刀为便于制造和测量，一般都采用0前角（非标刀同样适用）。负前角用于切削铸铁、硬齿面齿轮。正前角主要用于粗加工，精加工还是用0前角

滚刀的后角:

齿轮滚刀的顶刃后角和侧刃后角应保持一定的关系，侧刃后角小于顶刃后角。使滚刀重磨后齿形不发生变化。因此，滚刀的顶刃与侧刃必须采用相同的铲背量。其值用下式计算：

tanegegKDz

式中 K———滚刀径向铲背量；

Deg—— 滚刀外径；

zg—— 滚刀容屑槽数；

e—— 滚刀顶刃后角。

为使滚刀铲磨时有砂轮空刀，滚刀必须进行双重铲齿。

K 2 2.5

3 3.5 4 4.5 5 5.5 6 6.5 7 8 9 10 12

K2 0.6--0.7 0.7--0.8 0.8--0.9

简单结构图如下：

结构设计参考一般齿轮滚刀的结构参数。具体参数，请看所附零件图。

7 1.3参数计算

齿轮滚刀的设计步骤及计算

已

知

条

件 被加工齿轮参数：

25.4mn法向模数 5.17。分度圆法向压力角fn 47z齿数

齿顶高系数f=1 25.0'C径向间隙系数 68.6Sfn分度圆法向弧齿厚

变位系数01 分度圆螺旋角01415f 螺旋方向：右旋

精度等级：8FJ GB10095-88

序号 计算项目 符号 计算公式或选取方法 计算精度 计算举例

1 滚刀精度等级 按齿轮精度等级选定滚刀精度等级 A级

2 基本尺寸

（1）外径

（2）孔径

（3）全长

（4）容屑槽数

egD

d

L

Zg 根据滚刀精度等级为AA级，按表2-2-1选取基本尺寸

10903290zgLdDeg

3 法向齿形尺寸

（1）齿顶高

（2）齿根高

（3）齿全高

（4）法向齿距

（5）法向齿厚

heg

Sthhfngngig mnCfheg)'(

2)('mnSmnthhhmnfhfngnigeggigC

0.01

0.01

0.001

0.01 68.6225.41416.325.1325.41416.363.103125.53125.531.525.425.0131.525.425.01Sthhhfngngigeg