摆线齿轮泵外转子加工工艺及主要工装DOC 49页

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1、本文就摆线的基本概念作了介绍，并阐述摆线齿轮泵中，外转子的加工工艺过程、 工装设备以及成形拉刀的设计计摆线齿轮泵中以内转子为主动轮转子为从动轮， 在设计中要求外转子精度高，同时考虑到经济成本，在设计加工工艺时，尽量采用既高 精度又经济的方式而且还介绍了在单件生产纲领诚行摆线齿轮泵外转子曲面磨削 的方法。确定了磨削参数及工艺装备。本加工方法具有传动链短，砂轮修磨简单，可稳 定的保持加工精度。关键词 摆线齿轮外转子；工艺；结构设计；工装设备；成形拉刀。AbstractThis article introduced the basic concept of cycloid and cycloid g

2、ear pump described, the outer rotor of the machiningprocess,tooling equipmentand design calculationof forming broach. Within the rotor cycloidal gear pump for the driving wheel, outer rotor to the driven wheel, the rotor in the design requirements of high precision, taking into account economic cos

3、in the design process, try to use the high-precision and economical way. But also introduced th programin the singleproductionunder the cycloidgear pump outer rotor surfacegrinding method. Determinethe parametersand processesof grindingequipment.This processing method has a short transmission chain,

4、 grinding wheel simple, steady and precisionKeywords : cycloidal gear outer rotor; process; structural design; tooling equipment; forming broach摘要I.第1章绪论L.1.1齿轮泵概述1.1.2齿轮泵发展趋势1.1.3外转子设计的基本要求3.第2章 外转子的加工工艺设计4.2.1零件的分析4.2.1.1零件的作用4.2.1.2零件工艺分析4.2.2工艺规程设计4.2.2.1确定毛坯的制造形式4.2.2.2基面的选择5.2.2.3制定工艺路线5.2.2.4

5、机械加工余量，工序尺寸及毛坯尺寸确定Z第3章夹具设计18.3.1 拉胎18.3.1.1问题的提出.8.3.1.2定位基准的选择L&.3.1.3定位误差分析18.3.1.4夹紧力18.3.1.5胎具结构18.3.2 磨胎18.3.2.1问题的提出.8.iiiL9.3.2.2定位基准的选择3.2.3夹具结构19.3.3 磨头22.3.4打磨砂轮工具23.第4章 内曲面成形拉刀设计23.4.1粗拉刀设计23.4.1.1切削部设计23.4.1.2校准部设计29.4.1.3其它部分及拉刀总长度30.4.1.4拉刀强度计算及拉削力的校验334.2精拉刀设计34.4.2.1参数选择34.4.2.2校核最大拉

6、削力.37.4.2.3拉刀强度校验37.4.2.4拉刀总长度37.结束语40.致谢41.参考文献42.CONTENTSAbstractHChapter One Introduction.1.1 Gear Pump Overview1.2 Development Trend of gear pump.1.3 The basic requirements of external rotor designChapter Wo External rotor design process2.1 Parts of the analysis2.1.1 Parts of the role2.1.2 Parts

7、 Process Analysis2.2 Process plannin.g2.2.1 Determine the form of blank manufacturing.42.2.2 The choice of the base surface52.2.3 Development of process routes2.2.4 Machining allowance, process to determine the size and rough.size. 7Chapter Three Fixture Design3.1 Pull tire.183.1.1 Proposed of the p

8、roblems183.1.2 The choice of locating datumL83.1.3 Orientation error183.1.4 Clamping force1.8.3.1.5 Mold structureL83.2 Tire wear183.2.1 Proposed of the problems183.2.2 The choice of locating datumL93.2.3 Fixture Structure1.9.3.3 Grinding head223.4 Tool grinding wheel.23.Chapter Four Broach the surf

9、ace forming the design4.1 Rough broach design234.1.1 Department of Design Cutting234.1.2 Department of Design Calibration29.4.1.3 Other parts and the total length of broach304.1.4 Broach broaching force strength calculation and validation334.2 Essence broach design344.2.1 Parameter selection34.4.2.2

10、 Checking the maximum broaching force Fmax 37.max4.2.3 Broach strength check37.4.2.4 The total length of broach37ConclusionThanks for.Reference.s第1章绪论1.1齿轮泵概述随着现代科学技术和国民经济生产的发展对泵的条件越来越特殊，对特殊泵的需求 越来越多，发展特殊泵是泵类产品发展的一个主要趋势。近年来，为了提高齿轮泵的性 能，国内外正在进行一些特殊齿形齿轮泵的研究已取得了一定的进展旦目前我国 石化行业使用的高粘度齿轮泵多属于国外进口产品了研究开发适合我

11、国石化生产条 件的高粘度齿轮泵，对此类泵的进一步研究成为当前齿轮泵技术发展的一个重要课题。国外对特种齿轮泵及高参数聚合物输送用卤轮泵进行了大量的研究开发6跌。 瑞士、德国、日本等国家先后开发出了各自的系列产特种齿轮泵以美Wiking内啮 合齿轮泵和日本大晃株式会社的外啮合齿轮泵比较所数聚合物输送用齿轮泵以 美国的聚合物设备公WOIYMER EQUIPMENT CO）和瑞士玛格公司MAAG）的不 带同步齿轮的产品居国际领先小平这些聚合物齿轮泵应用于高温、高压、高粘度的 液体物料的输送炫目前国内生产的特殊齿轮泵主要有B-T型内啮合齿轮泵、TC七 型特殊齿形高粘度齿轮泵以及B-T型外啮合齿轮泵。但国

12、内产品性能与国外同类产 品相比，还有不小的差距。开发新的齿轮泵，以提高齿轮泵的性能，更好的满足啮合和输送介质的要求，也是 促进齿轮泵的发展满足现代工业的需要而我国特殊齿形齿轮泵转子的型线设计原则、 啮合特性的分析制造加工技术等还没有建立较为完善的理论体系。所以这些方面的研 究对提高我国齿轮泵设计制造水平具有重要意义。1.2齿轮泵发展趋势齿轮技术的历史可追溯到0045000年前，而作为齿轮在工业中应用的一种重要 装置一一齿轮泵的雏形只能追溯到世纪，但它是所有类型泵中最古老的一6种通 常将抽吸、输送液体和使液体压力增加的机器统称为齿轮泵是其中容积式回转泵 的一种，它是一种使用非常广泛的流体机械。齿

13、轮泵的主要特点是结构简单、体积小、 重量轻、自吸性能好、转速范围大、不容易咬死、对污染不敏感使用可靠、寿命较长、便于制造、便于维修，成本低。齿轮泵在高速、低速甚至手摇时可靠地进行抽吸 液体8，因此它广泛应用于机床轻工、农林、冶金矿山、建筑、船舶飞机、汽车、 石化机械等行业，特别是输送粘度较大的液体，例高粘度聚合物、润滑油、燃烧油等。 例如齿轮泵在液压泵中曲.2%。而且齿轮泵的使用领域还在不断扩许多过去用 轴向柱塞泵的液压设备也已改用齿轮泵工程起重机等1。齿轮泵借助于一对齿轮副轮齿脱开啮合侧和进入啮合侧在密封壳体内形成的工作 容积的周期性变化来实现液体的输送。根据齿轮传动形式的不同把齿轮泵分为外

14、 啮合齿轮泵和内啮合齿轮泵两大类按齿轮泵的用途不同分为普通泵和特殊泵，普通泵 大多用于输送油类液体或用于液压传动系统称为油泵或液压泵，特殊泵则多用于石 油、化工等输送粘稠物料的行业按齿轮泵转子型线不同可分为普通渐开线型线和特殊 型线齿轮泵。典型齿轮泵的结构如图-1、1-2所示，主要由两转子，以及容纳它们的泵体和前 后泵盖所组成。特殊结构的泵有非对称渐开线多1 齿泵三齿轮外啮合齿轮泵复 合齿轮泵4-2等，这些泵克服了普通齿轮泵的流量和压力脉动大、噪声大、径向力不平 衡、轴承磨损严重等缺点，使泵的流量成倍增加命大幅度提高，具有设计先进、 构新颖、性能优越、效率高等优点为变革传统的二齿轮式齿轮泵提供

15、了一种创新思路。ii-i外嘴命rc轮泉图1-2内啮合齿轮系近十几年来，齿轮泵行业取得了长足的发展。多新型齿廓齿轮泵的相继出现使齿 轮泵的性能得到了很大的改善&轮泵的工作压力有了很大提前品结构有了不少改 进，变量泵的研究也在进行。齿轮泵技术正朝着设计多样化、进一步&广ZAM 技术和发展无密封泵等方向发展；生产朝多品种、小批量发展；产品发展以控制泄漏、 减少污染、减少能耗和降低成本为布向目前各国一般用途泵的比重下降，特殊用途的泵大量发展，例逐年增加据估 计，目前国外特殊泵的比例已%左右玦而我国石化行业用来传输高粘度介质的大 模数，大螺旋角，少齿数的特殊泵还处于研究开发阶内，使用的高粘度齿轮泵多属

16、于国外进口产晶，这使企业投资成本大大增加，企业竞争力减弱。与国外同类产品相比国产齿轮泵的效可靠性与使用寿命还相差甚远。要存在 以下问题:齿轮泵的流量和压力脉动大排量小，出口压力小，噪声高，困油现象严重， 强度低。1.3外转子设计的基本要求摆线齿轮泵结构紧凑自吸能力强，传动平稳。在采煤机液压回路中，主要应用在 辅助供油系统回路中。内、外较摆线齿轮泵工作时最高压力弛5kg/cm，属低压 工作。考虑瞬时启动及停车等情况产生的液压冲击，对内、外转子造成一定的短时高压 力。所以摆线齿轮在工艺上应在提高齿形表面硬度的同时提高转子的综合机械性 能。第2章外转子的加工工艺设计2.1零件的分析2.1.1零件的作

17、用题目所给定的零件是（摆线齿轮泵）的外转子。在油泵中，内转子为主动轮，外转 了为从动轮内转子转速tfeZ/Z=6/7,在油泵的工作过程中内转子的每一个齿每转过一12周时，出现一个工作循环，即吸排油一次，对于六个齿的内转子将出现六个工作循环， 即吸排油六次，外转子的作用主要是与内转子配合完成吸油、排油，其齿间粗糙度为 Ra0.4,外圆柱面与偏心套接触，其表面粗糙度也很高，外转子两端面与两侧泵的腔壁 之间保持很小的间隙，保证外转子旋转时不受阻碍，同时防止吸油腔与排油腔相通，达 不到吸排油的作用，因此两侧的尺寸精度较高，表面粗糙度.为。由此可见整个外a转子的尺寸精度位置精度（七圆弧面与两端面及外圆柱

18、面的位置精彪状精度（七 圆弧的一致性精度）及表面质量的要求都比较高。2.1.2零件工艺分析摆线泵的外转子在进行齿形加工时要以外圆及端面定为外转子的齿形与外圆 及端面定位，有很高的位置要求，即：1、曲面7 - R9.5 - 0.02母线的R0.4端面不垂直度允差005mm。2、曲面7 - R9.5 - 0.02对4 57 -0.06的不平行度允差为01mm。-0.73因此在加工齿形时要先加工基准面，精加工齿形时要借助于专用夹具来保证尺寸 位置精度。2.2工艺规程设计2.2.1确定毛坯的制造形式零件材料20CMo低碳合金钢，考虑零件的作用及功能，毛料均选钆制棒料，对 于提高生产率，保证加工精度来说

19、也是应该的。2.2.2基面的选择基面的选择是工艺规程设计中的一项重要工作面选择的正确与合理可以使加 工质量得到保证提高劳动生产率降低生产成本否则会使加工工艺过程中问题百出， 更有甚者还会造成零件大批量报废，使生产无法进行。通过对上述分析，粗基准的选择：对于外转子，选用外圆为粗基准于车外圆、内孔 及端面，符合粗基准的选择原则；若零件上每个表面都要则应该以加工余量最小 的表面作为粗基面，使这个表面在以后的加工中不会留下毛坯表面而造成报废。精基准的选择选用外转子一端面及外圆为精基在加工齿形时可保证位置精度， 而精加工外圆本身时，按外圆本身找正。2.2.3制定工艺路线制定工艺路线的出发点应当是使零件的

20、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。在生产纲领已确定为成批生产时，可以考虑用通用机床配以专 用夹具，并使工序尽量集中，从而提高劳动生产率，同时要考虑经济效果，使生产成本 尽量降低。1. 工艺路线方案一工序1：切断。工序11：车外圆断面、内孔。工序111：磨削，做记号面，再磨另一面。工序*：拉齿形。工序V：精车外圆及一端面。工序丑：磨两面。工序可：切单个车端面工序训I：热处理，渗碳、淬火、清理。工序以：粗、精磨两端面工序乂：按外圆找正磨外圆工序刈：磨齿形工序刈：表面处理钳工倒棱、去毛刺。2. 工艺路线方案二工序I：车外圆、内孔、一端面工序II：拉齿形工序111：切单个车端面工

21、序*：热处理、渗碳、淬火、清理工序V：磨齿形工序丑：磨外圆工序可：粗、精磨两端面工序训I：表面处理，去毛刺、倒棱。3. 工序、工艺路线分析工艺按工序方案一，虽然简洁，但不一定达到精度要求。方案二，虽然相对复杂， 可达到精度要求。方案一，在拉齿之前先磨端面，提高定位精度，以保证位置精度，这样使两件被切 单位之间的位置精度进一步提高，两件一起加工更容易保证位置精度。在热处理之前，提高加工面的精度并进行去毛刺，使得渗碳深度均匀，使工件的切 削质量更好，而且这两个方案均是在热处理之后去刺，因此渗碳深度不能完成，保证均 匀。方案一，最后工序，在磨端面和外外圆之后进行磨椭得齿形位置精度得以保证， 所以综合

22、以上两工艺方案，最后确定工艺路线如下： 工序1：切断工序11：车外圆、内孔及端面（外圆、内孔及一端面一刀下，仅一个面做记号）工序111：先磨做记号面，再磨另一面。工序*：拉齿形工序V：车外圆、端面工序丑：磨两端面工序可：切断，车端面工序11：磨平面工序IX：钳工去毛刺工序X：热处理工序刈：粗磨、精磨端面工序刈：粗磨，精磨外圆工序XIII：磨齿形工序XIV :倒棱2.2.4机械加工余量，工序尺寸及毛坯尺寸确定1. 外圆表面$57mm ):考虑其长度为2mm ,为便于加工，先两件一起加工然后分别进行精加工又要用外 圆表面做基准且本身要加工达到级精度，表面粗糙度改=0.6，参照机械加工工艺 手册对：

23、表1-27”及工艺手册表3-6制定工序尺寸及余量为：毛坯：$60mm粗车到：$ 58mm半精车到：$57.52mm精车至：$57.32mm粗磨至：$57.07mm精磨至：$57mm2. 孔加工：孔加工最后尺寸为34.75mm，留磨量0.125mm，最后确定各工序尺寸及余量分别为:一次钻孔至:$ 20mm二次钻孔至:$ 33mm用车刀镗孔至：$ 34.7mm扩孔至：$34.75mm3. 齿形加工：齿形加工用成形拉刀粗拉，精拉，最JerSmm的弧面磨量4. 两端面：参照机械加工工艺手册表1-24表1-39表1-28制订工序尺寸及余量为：棒料长：65mm切断：60mm粗车至：57mm磨：56.4mm

24、车：54.4mm磨：54.2mm车至：22.3mm磨至：22.6mm粗磨至：22mm5.确定切削用量：工序1：切断成66mm,断口5 mm刀具：硬质合金车TYT5,刀头长度65mm，刀宽5mm，切削用量的计算查表:1）进给量：查手册表3-16f = 0.100.13mm/r取 f = 0.10mm/r2）切削速度查机械加工工艺手册表3-20，选k = 2.5m/s3）确定机床主轴转速1000vn =s 兀d1000 x 2.53.14 x 60=13.3r/s = 79.6r/min(2-1)按机床C620-1选取n = 800r/min实际切削速度为(2-2)u =兀 d% = 3.14x

25、60x 800 = 2 37v = 1000105. s工序11车削外圆、端面及内孔1）加工条件工件材料：20CM & = 0.45曲 棒料直徇60mm，长65 mm加工要求：外圆57 mm,达至【由 57.52。mm, Ra = 3.2 -0.05端面达到57 +0 mm Ra = 3.2-0.2内孔达到& 34.75 +0.01 mm Ra = 3.2-0.02机床：C -1620刀具：端面车刀刀片材料：YH5刀杆尺寸：16 x 25mm 2刀片参数：k = 90。 y = 15。d = 12。7= 0.052）切削用量a）粗车外圆切削深度：a = 1.0mm 一次车出进给量：f = 0.

26、7mm/r切削速度查表 T9 v = 1.1m/s（6.6m/min）确定机床主轴转速：1000y n =S 兀dO按机床：n = 375r/min(6.17r/s)实际切削速度为：1000 x1.13.14 x 60=5.8m/s = 350r/min(附表 8-3-1)(2-3)(2-4)I，=兀 dn = 3.14 x 60 x 6.17 = 116m/sV = 10001000. Sb）半精车外圆切削深度：a = 0.24mm切除 进给量为：f = 0.3mm/r切削速度：u = 1.0m/s 确定机床主轴转速：=5.49r/s = 329r/min(2-5)1000v_ 1000 X

27、1.0兀 d 3.14 X 58按机床选取：n = 5.08r/s = 300r/min实际切速：兀d nV = 10003.14 x 58 x 5.08100=0.93m/s(2-6)c）粗车端面切削深度：。=3 mm 进给量为：f = 0.5mm/r切削速度：u = 1.4m/s确定主轴转速：1000V n =s兀dCO 按机床选取:n = 7.67r/s = 400r/min实际切速：1000 x 1.4 =7.43r/s = 446r/min3.14 x 60(2-7)u =兀叩。=3.14 x 60 x 7.67 = 1 45恍u = 1000100. s(2-8)d） 一次钻孔）2

28、0进给量：f = 0.43mm/r 按表3-88切削速度：根据BV197查表3-42v = 0.3m/s确定机床主轴转速：1000V 1000 x 0.3 n =s 兀 d 3.14x 20(0= 4.18r/s = 286r/min(2-9)按机床选：n = 5.08r/s = 300r/min所以实际切削速度为：兀d nV _ 10003.14 x 20 x 5.081500=0.32m/s(2-10)e）二次钻孔）33查手册3-54吃刀深度：。=6.5mm进给量：f = f锻 x 1.8 = 0.43 x 1.8 = 0.78mm/r切削速度：3 v = 3 x 0.3 = 0.1m/s

29、确定机床主轴转数：1000v 1000 x 0.1=0.97r/s = 58r/min兀 d3.14x 53(D(2-11)按机床选：n = 56r/min实际切速：v = 0.1m/sf）车刀镗孔）34.7选择刀杆尺寸为16伸出长度为0mm切削深度：。=0.85mm进给量查表3-15： f = 0.3mm/r切削速度选择比加工外圆的切削用量略小，故选用机床主轴转为:n = 250r/min实际切削速度：_ 兀 d n _ 3.14 x 34.7 x 4.17v= 10001500= 0.45m/s(2-12)g）扩孔车昂34.75由机械加工工艺手册表8-54根据钻孔取参孔值进给量：切削速度为

30、:主轴转速：f = /钻 x 2.4 = 0.43 x 2.4 = 1.03mm/r3 v = 3 x v 钻=3 x 0.30 = 0.1mm/s(2-13)1000v1000 x 0.1n = 54.97r/minw(2-14)按机床选:实际切速:n = 0.96r/s = 56r/mlnv = W =10003.14 x 34.75 x 0.961500=0.105m/s(2-15)工序m磨两端面1) 选择砂轮查机械加工工艺手册表3-91、3-97及表4-15选择砂轮为GZ46IR A P350 x 40 x 1272) 切削用量的选择1 6查表4-12要把机床诺130选n =1500,

31、 /mlnv = 27.5m/s查表3-107,轴向进给量:f = 0.58 =20mm双行程工件速度：v = 0.166m/s(10m/mln)查表3-106径向进给量:f = 0.015mm.;双行程工序IV拉齿形拉削进给量:f = 0.06mm，表3-86拉削速度：查表-87及表3-88选u = 0.04m/s工序V车外圆甄57.32皿然后车另一个端面刀具：端面车刀广1.0 1）车外圆切削深度：。=0.1mm 进给量：f = 0.25mm/r 切削速度：v = 1.6m/s确定机床主轴转数:1000v按机床选:实际切削速度为:1000 x1.6g =8.89r/s = 533r/min兀

32、 d 3.14 x 57.32n = 8.3r/s = 500r/mini，=兀 d n = 3.14x57.32 x8.3 =站恍V = 1000. S1000(2-16)(2-17)2）车端面切削深度：。=1.0mm 进给量：f = 0.28mm ;r 切削速度：v = 1.6m/s 确定机床主轴转速：1000v _ 1000 x1.6 nd- 3.14 x 57.32=8.89r/s = 533r/min(2-18)CO按机床选：n = 8.3r/s = 500r/min(0实际切速:(2-19)I，_ 兀 dn _ 3.14 x57.32 x 8.3 _ 15V _ 10001500.

33、 S工序巧磨两面至4.2mm1）选择砂轮查机械加工工艺手册表3-91、3-97及表4-13选砂轮型号为GZ46IR A P350 x 40 x 1272）切削用量的选择1 6查表4-13根据机床选n _ 1500r/min，v _ 27.5m/s查表3-107,轴向进给量 f _ 0.5B _ 20mm/双行程工件速度：v _ 0.166m/s _ 10m/min查表3-106径向进给量:fr _ 0.075mm/双行程工序W切单个22mm车成223mm （磨面、不车）1）切断切削用量进给量：f _ 0.10 mm r切削速度：v _ 2.5m/s确定机床主轴转速：_ 13.3r/s _ 79

34、6r/min(2-20)1000v1000 x 2.5n _s 兀 d3.14 x 57.32G)按机床选:实际切速：n _ 12.6r/s _ 750r/min2)车端面由于54.2切断后断口为，则长度平均为：(54.2 - 5)/2 = 24.6则发削深度按取：a = 3mm选择切削用量切下，查表1& 3-9,进给量：f = 0.5mm r切削速度：u = 1.4m/s确定机床主轴转速：1000v 1000 x 1.4(2-21)=7.43r/s = 460r/min兀 d 3.14 x 60G)按机床取:n = 7.67r/s = 450r/min则实际切削速度:v = 1.45m/s工

35、序皿磨车面1) 选择砂轮由表3-91、3-97及表4-13选砂轮型号为Z46IR A P350x 40x 1272) 切削用量选择：查表4-1& 3-107、3-106具体选择如下：n = 1500r/min，v =27.5m/s轴向进给量：f = 0.5 B = 20mm/ 双行程工件速度：v = 0.166m/s = 10m/min径向进给量：f = 0.015mm/ 双行程工序XI粗精磨端面至尺寸1）选择砂轮由表3-91、3-97及表4-13选取粗磨砂轮 GZ46IR A P350 x 40 x127精磨砂轮 GZ60IR S P350 x 40 x 1272）切削用量的选择查表4-1八

36、表3-107. 3-106n 砂 = 1500r/min , v砂=27.5m/s 轴向进给量顼=0.5 B = 20mm/双行程/工件速度：v = 0.166m/s = 10m/min粗磨径向进给量:f = 0.015mm/双行程r粗精磨径向进给量:f精=0.015mm/双行程 工序XII磨外圆1) 选择砂轮查表3-91、3-97及表4-10选取粗磨砂轮 GZ46IR A P600 x 65 x 305精磨砂轮 GZ60IRS P600x65x3052) 切削用量查表4-10n =18.5r/s(1110r/min),(2-22)砧v =W = 34 x 600 x18.5 = 34.85m

37、/s砂 10001000查表3-107，轴向进给量：f = 0.5 B = 0.5 x 63 = 31.5mm/ 双行程工件速度：v = 0.25m/s = 15m/min查表3-106粗磨径向进给量:f = 0.015mm/双行程部精磨径向进给量:f = 0.015mm /双行程r精3、选择砂轮 GZ60IRS P600x65x305砂轮转速为5000转/分第3章夹具设计为了提高劳动生产率，保证加工质量，降低劳动强度因此需要设计专用夹具。3.1拉胎3.1. 1问题的提出为保证外转子七圆弧齿齿形的位置精度和形状精度，在拉床上使用拉胎进行加工。3.1.2定位基准的选择为保证齿面与外圆柱面及两端面

38、的位置精度采用端面为主要定位圆为辅助定 位。3.1.3定位误差分析由于端面是靠平面定位故定位误差为，而以外圆柱面为定位基准的定位误差为：A定=不+A基=0.017mm。而同轴度、垂直度在本工序允差要求小于8即可，可见满足要求。土3.1.4夹紧力靠拉削力夹紧，在设计时计算出的拉刀拉削力，即为夹紧力。3.1.5胎具结构为防止端面与外圆柱面同时定位产生过定位，设计时采用球面垫来做适当调整，清 楚过定位，以防止损坏拉刀。工人在加工时要注意，上刀时应摆正球面垫，如果球面垫歪斜将会损坏拉刀，甚至 使拉刀折断。3.2磨胎3.2.1 问题的提出由于外转子需加工出均布圆周上的七个圆弧齿形就要求设计分度装置并且要

39、保证齿形精度，因而提高精度是主要问题。3.2.2定位基准的选择由零件图可知，曲面-R9.5-0.02母线对R 0.4端面的不垂直度允茬005mm，对4 57 -0.010的不平行度允H.01mm。因而，为保证位置精度，将外圆柱面及端面作为 -0.025定位基准，所以在磨齿以前先保证定位基准之间的精度，过定位影响加工质量，并 采用自动定心的弹性夹具进一步保证精度，这样在理论上讲定位误差位置误差由 夹具精度及工件定位基准的位置精度决定。3.2.3夹具结构1. 定位装置端面及外圆柱面均采用七个均布定位销来定位，在安装之后在磨床上磨一刀保证精 度。2. 夹紧装置采用膜片夹盘自动定心装置该装置的主要元件

40、是弹性薄圆板，在外缘部分有卡爪， 其工件原理如图-1EQ-S3图3-1夹紧装置我所设计的磨胎就是符合上述原理的膜片卡盘以左方端面和外圆为定位基准，在七 个等支承钉和膜片的七个卡爪上夹紧螺使用时先正转螺钉使顶块顶住膜片中心处， 使膜片产生弹性变形从而使七个卡爪同时张开，以便放入工件。膜片恢复，使七个卡 爪同时收缩将工件定心夹紧。卡爪上的螺钉可以调节以适应直径尺寸不同的工件。支承 钉在每次调节之后要用螺母锁紧，并在磨床上将定位表面（由诸支承“就地” 再磨一次，目的是保证该定位表面与机床回转轴线的I为了，使卡爪在弹性恢复后具 有足够的夹紧力。这种“就地”加工必须在卡爪有一定预紧量下进行。生产实践证明

41、，使用膜片卡盘有以下优点：1）定心精度高若调整工作的定心精度可达.005，这样可以满足工件位置精度， 齿形对）57 -0.010的不平度，允羞01mm，又由于端面与外圆柱面一刀下，也就保证了-0.025对R 0.4端面的不垂直度允遍05mm。a2）由于磨削力不大，所以使用膜片卡盘能承受切削力产生扭矩。在设计膜片卡盘时应注意以下问题：1）膜片应有合适而均匀的厚度，以保证必要的刚性和稳定的定心精度，同时要使 工件装卸方便省力膜片厚度不小于7mm，设计时可参考表-1，其厚度不均匀性 应不大于0.01mm，否则影响定心精度，取膜片直彳径为mm，厚度为0mm。2）卡爪数目越多时，每一个卡爪所承受的负荷就

42、越小，薄壁工件受压局部变形就 小，有利于提高精度，参囹取卡爪数目为七个。3）卡爪的外伸高度应根据膜片大小和工件尺寸来决定，一般取为膜片外径的 到1/4,这里取48mm，为了使夹持的稳定性良好，爪应能保持在工件宽度2到2/3 处为宣。4）膜片材料宜前5Mn钢，热处理硬度为RC45-50.3. 分度装置各种分度装置的精度较低，是以其分度误差来衡量，分度误差是指工件在分度中所 得到的实际转角与理想转角的差值。本工件要求等分允差为3影响分度误差的主要 因素。1）分度装置主要元件间的配合间隙如分度销与分度孔之间的配合间隙分度1销与导套之间的间隙2.2）有关元件工作表面的相互位置误差，如分度盘上各孔槽之间

43、的角度误差 另外还有一些位置误差因对分度误差影响量很小或无影响可不予以考虑如分度销本身误差，只要分度销不转动，属于固定因素，不影响分度误差；导套内外圆的同轴度 误差也是固定因素，他们只影响分度销能否顺利插入分度孔，并且不影响分度误差。上述各主要因素凡处于分度孔部位的将直接影响工作的分度误差量也大，而 处于转轴部位的影响较小，通过工件的加工部件距转轴之半倒及距分度销之距g离匕来计算，就拿转轴两轴间的跳动量的影响来说由于间龄3/匕会使转轴绕分度销转动而产生转角误塾3L ,因而两工位之间的弧线就会专气的变化，这对r_，、一. k_ 一. 一、一、.一 、于工件中心来说，分度误差就近似为方R气，因气所

44、致的误差较小所以当精度g达到秒时应加以考虑。考虑上述因素在设计夹具时采用直拉式单斜槽分度装置。1）安装后通过修整分度销保证分度销与分度盘结合简单接触精度不小馈小分度销的间隙1。2）通过楔块弹簧装置消除分度销与导套之间闻隙23）增大分度盘直径可以使分度误差大大减小。4）正确安排分度销的位置，因考虑转轴与轴承间隙的影响，分度销就应与被加工 表面位于转轴的同侧。3.3磨头砂轮：热处理后2110磨床上采用微型磨头，成型砂轮磨圆弧齿性如下图图3-2磨头专用微型磨头：为结构紧凑制造简单5采0500g- 5超微型轴承，规格为d xDxB = 5x18x3 D级精度并选用汨180/砂轮，硫磺粘结，砂轮转数约为

45、 15000转/分。3.4打磨砂轮工具用测量套调整金刚石点距转轴中心的距离使其半（径mm,调整其高度并掰转 定角度即可修整砂轮。第4章 内曲面成形拉刀设计4.1粗拉刀设计4.1.1切削部设计切削部担负着拉刀的切削工作切除工作上全部加工余量。它是由粗切齿、过度齿 和精切齿组成，是拉刀结构中最重要的部分这部分设计是否合理将直接影响拉削质量 及拉削生产率。1. 拉削方式的确定成形拉刀是采用成形分层拉削方珞刀齿的廓形为不同半径的圆弧，采用这种拉 削方式可获得较高的工作表面粗糙度。2. 拉削余量的确定拉削余量的大小应保证把前道工序所造成的加工误表面不平度及其破坏层的厚 度全部拉长，拉削余量过小无法达到这

46、些要求；拉削量过大则必然使拉刀长度增加，一 般拉削余量的选取是根据拉削长度、孔径的大小以及拉削需达到的精度等情况而定。成形拉削的余量不等对于工件采用粗拉精拉两部拉齿,证磨削余量.125 mm,拉削余量4 = d d . =41.14-34.75 = 6.39 mm,其中d是拉削后孔的最大直径，d是拉削后孔的最小直径。Wmin设计拉刀时，在一定拉削余量下，齿升量留取的大，切下全部余量所需的刀齿数就 小，则制造拉刀的工艺性好，拉削生产率高，但是齿升量过大，切削力也随之增大， 能因拉刀强度不够而使拉刀折断或机床超负荷而停顿工此只有拉刀强度和机床负 荷允许及表面质量得到保证的情况下，齿升量才能取大些。

47、齿升量最小不应低于.0Emm，因为齿升量太小切削厚度太薄，要求刀齿非常锋利 不然刀齿很难切下，薄薄的金属层则容易造成挤刮现象速刀具的磨损，降低拉刀的 耐用度，同时使加工表面恶化。齿升量一般根据被加工材料、拉刀类型及工件刚性等因素选取。粗切法过度齿及精切齿的齿升量是不同的，通常粗切齿应该切去拉肖8余量的右，每齿的齿升量均相I为了使拉削负荷逐渐下降，过渡齿升量，是按粗切齿齿升量 逐渐递减至精切的齿升量。齿升量一般可SOI表18-2选取粗切齿顼=0.06 mm过度齿：a = 0.025 0.05 mm4.齿距两个相邻刀齿间的轴间的距离就是拉刀的齿距，见图图4-1拉刀的齿距齿距大，则拉刀长，拉削生产率

48、低。齿距小，同时工作齿数多，则拉刀工作平稳， 加工表面质量提高，但若齿距过小，使容削空间减小，造成切削挤塞，会导致拉刀折断 或刀齿崩裂现象，且因同时工作齿数增多，拉削边也相应的增加会造成拉刀负荷超载， 拉刀同时工作齿数一般为 8个。同时工作齿数可用下式计算:七=。 +1 所得之值应略去小数成整数 拉刀的齿距可用以下经验公式计算(4-1)t = (1.25 1.5)立式中L为拉削长度，单位为m计算所得的值取成0.5的倍数拉刀上的齿距一般不规定公差则t = (1.25 1.5)(奇9舌11.5由于成形拉齿余量不变，所以去标准值t = 12 “mz = 54.6/12 +1 = 5.6圆整后取与=5

49、过度齿的齿距数值与粗切齿相同，t取 t = 12 精切齿的齿距与标准齿的齿距一样。可按下式计算：t精=t = (0.6 0.8)t = (0.6 0.8)t x 12 = 7.2 9.6取t =9mmg5.容屑槽容屑槽是形成刀齿的前刀面和容纳切屑的拉削是属于封闭容削形式的必须全 部容纳在拉刀的容削形成槽中如果容屑槽不够大，切削会在槽内挤塞，轻而影响加工 表面质量，严重时会使拉刀损堀此容屑槽的形状与尺寸对整个拉削过程有很大影响， 理想的容屑槽的形状保证切削能顺利地卷成较紧密的螺卷并保证刀齿有足够的强度和 重磨次数，常用的容屑槽有三种形式，直线齿背形这种容屑槽形式是由一段直线，段圆弧和前刀面组成槽

50、型简单、制造容易、适用 成形拉削脆性材料(铸铁黄铜，青铜等以及加工普遍钢材时适用成形拉削方式的拉 刀。曲线齿背形这种容屑槽形式是由两段圆弧和前刀面组成的特点是容削空间较大有利于切削的卷起和清除适用于拉削韧性材料的大齿升量拉刀，轮切式拉刀大都采用这种形式 的容屑槽。加长齿距形这种容屑槽形成的底部是由两段圆弧和一段直线组成，它的齿距较大，有足够的容 屑空间，适用于拉削深孔，由于拉削齿形时余量较多且不均匀，采用加长齿距形的容屑 槽，能保证有足够的容屑空咽而选用第三种加长齿距形容屑槽形式作为我所设计拉 刀的容屑槽形式其参数关系为： 切削法：由表8-4及18-5有h = 5 g = 4 r = 2.5校

51、准齿：h = 5 g = 3 r = 2容屑槽的尺寸必须经过校验估计才能最后确定则所适的容屑槽可能会产生容屑 槽空间过小，造成拉削时切屑挤塞，使刀齿或拉刀损坏。显然，切屑的体积屑在极限情况下只能等于容屑槽的有效容槽积但实际上切屑 在容屑槽中卷曲和填空是不完全紧实其中存在空间，为了保证有充分的空间容纳切 屑，则切屑体积必须小于容屑槽的有效容积后者与前者的比值就称为容屑槽容屑系 数k，即上=v /七。如果忽略切屑宽度方向的变形，那么容屑系数可以近似的用它们在拉刀轴向截 面中面积比来表示即：上=F槽/。所以在设计拉刀时为了保证有充分的容屑空间， 容屑系魏的数值必须选择适当，显然它是和切屑的类别卷曲程

52、度有密切的关系。对于 带状切屑，当卷曲愈疏松时，空隙越大时，则容屑系要愈大。而崩碎切屑的容屑 系数可比带状切屑小些切屑的类别和卷曲程度受加工材料性质齿升量和切屑宽度等许 多因素的影响。因此对于不同的加工情况容屑系数大小也应选用不同，通常由实验 研究加以确定，计标时宙1表18-6取=2.7。拉刀容屑槽的有效截面%可看作半径=0.5h的圆面积，即:F =半，艮口f = 45!而拉刀切下的切屑截面积可近似地取为切屑层的断面积=七 t，其 中a f为齿升量，t为拉削长度。F 兀 x 52即，F = 0.06 x 54.6。因此设计拉刀槽=5.99 k = 2.7。屑 .故容屑槽能满足要求。6. 前角y

53、 ，后角x和刃赧前角对切屑的形成和卷曲，对拉刀的耐用度和拉削刀的大小都有很大角数 值一般根据工件材料的性质来选加，工韧性金属时前角宜取大些加工脆性金属时， 前角宜取小些参照出I表18-7,选Y0=15。后角气的作用是减少刀齿后刀面与被加 工表面之间的摩擦，内拉刀的后角较小，因为若后角过大，则拉刀磨后的直径将减小很 多，拉刀使用寿命大为缩短。查表 18-8取a = 2。30 土 30，刃带。.1的作用是便于在制造拉刀时控制刀齿直径，刃带不能太宽，否则会加剧摩 擦，降低加工表面粗糙度，查表 18-8, b 取0.05 0.157. 分屑槽分屑槽的作用是减少切屑宽度?于切屑容纳在槽中,切削韧性金属时

54、如没有分 屑槽，则成形拉刀每齿切下的金属层是圆中，切削经受很大的变形才能卷起来，同时它 会套在容屑槽中使切屑清除十分困难，对拉削过程十分不利。所以切削宽度较大的拉刀 刀齿上，都有分屑槽将切削分成许多小段。如图分屑槽的深度一定要不大于齿升 量af，否则将不起分屑作用。图4-2分屑槽分屑槽上沿整个刀齿的后刀面上的槽深应做成相等以保证整个分屑槽底部产生了负后角，前后刀齿上分屑槽的位置，要相互错开，以便后一刀齿可以拉削前一个齿留下的金 属层。分屑槽的形成如图-2所示在分屑槽的尖角处槽侧角8要为于，改善散热条件，应避免的情况。在我所设计的拉刀中，第10个齿按圆孔拉刀磨分屑槽，即一周晰分屑槽， 保证分屑后

55、切削宽度为F 7 mm。第11 - 25个齿奇数齿上磨一个分屑槽，错排列。其 尺寸，查工艺装备设计手刀具设计2表18 -9取，力=10，h = 0.7.8. 切削齿的齿数和直径尺寸选定齿升最常值，切削齿的齿数可按下式进行估算：(4-2)z = 4 +(3 5) = 414 34/75 + (3 5) = 54 58 2a2 x 0.06f选取z = 54个齿第一个齿的直径尺寸礼1= 34.75mm,第二切削齿开始，粗切齿、过渡齿的直径为:D = d + 2a4.1.2校准部设计校准部用以提高孔的精度和表面粗糙度，校准齿还可作为精切齿的后备齿。校准齿的功用是清除切削齿遗留下来的不平度准孔的尺寸和

56、形状，校准齿的直 径时相同的，没有齿升量，因此它的主要参数与切削齿有所不同。1. 校准齿的直径由于是粗拉，不考虑拉孔径的扩大或收缩。因此了使拉刀的重磨次数增多，使 用寿命增长，拉刀校准齿的直径应取为工件孔的最大尺寸，在所设计的拉刀中，取校准 齿的直径为41.14mm。2. 校准齿齿数拉刀的校准齿直径重磨后一次补成精加工切齿被加工孔精度要求高时则校准 齿就应取得多一些，反之，则少些。查表11，取Zg = 6。3. 校准齿齿距由于校准齿不起切削作用，准齿齿距可以做的短些当切削齿齿距710mm时，取t = (0.6 0.9)t = 7.2 10.8 mmg在所设计的拉刀中取校准齿齿距 9 mmg4.

57、 校准齿的前角、后角和刃带校准齿的前角Y可取弟3。，有时为了制造方便，前角值与切削齿相同，在此y = 15。校准齿上的后角取得比切削齿的后角要/J因为校准齿的直径就是拉孔后所要求 的尺寸。如果后角大，重磨前刀面后拉刀直径会很快减小，使拉刀使用寿命缩短，一般 圆孔拉刀的校准齿后角=302。30，所设计拉刀为成形拉橄可取！ =0。301。为了保证校准齿尺寸不会很快减明一方面为了提高拉削过程的平稳1校准齿 上后刀面的刃带危做得比切削齿的刃带宽很多，b取=0.51mmo在此，选校准 齿刃带b = 0.7 mm。4.1.3其它部分及拉刀总长度1. 拉刀头部、颈部和过渡锥部的尺寸1）拉刀头部的结构形成对于

58、拉刀头部结构要求是能保证快速装夹和承受最大拉速装夹拉刀的头部尺 寸可查工艺装备设计手刀具设计2表18-12，如图4-3,图4-3拉刀头部选择各参数尺寸如下D = 32 , D = 25 , l = 20, l = 32, l = 52）拉刀颈部12拉刀颈部的直径略小于头部的直径1mm,也可以把颈部与头部做成一样粗细， 拉刀颈部的长度应保证拉刀第一个刀齿尚未进入工件以前，拉刀的头部被拉床夹头卡 住。因此，颈部的长度的情况确定，需考虑到拉床的档避壁法度盘厚度，卡头与 挡壁的间隙等有关数值，由于此拉刀在140拉床上使用，故取=142mm。1l3为前导部长度，其值等于工件长度la 法兰盘厚度，通常30

59、-40 mmlb 一拉床挡壁厚度lc 一卡头与拉床挡壁间隙，一般为20 mmL 一柄部长度，其计算公式为2L = L +1 +1 +1 （mm） L、L为拉刀头部尺寸21231123）过渡锥部的确定过渡锥部的作用是便于把工件套前导部它的小端直径是与颈部直径相同，过渡 锥长度为L = 10、15、20 mm三种，在此取 =20 mm。2. 前导部、后导部及尾部拉刀的前导部和后导部主要是在拉削时起主导向作用们的长短和直径数值要选 择的合适，否则将直接影响加工质量。1前导部的长度3此长度是过渡锥大端到第一个刀齿（包括第一个刀齿的容屑槽长度）之间的距离。 通常取拉刀的前导部的长度等于工件的长度出七，在

60、这里孔的拉削长度较长，物=56%4 75T6较大，故取3 = 20mm。长度公差为自由公差前导部的直街 -0等于工件拉前孔的最小直径。2后导部的长度后这一段长度可取为工件长度13，但不得小于:0 mm，取长度为20 mm。后导部的直径）后等于拉削后工件孔的最小直径，现取其值尚+0023 拉刀尾部口当拉刀又长又重时，尾部用来承推拉刀，防止拉刀下垂，一般拉刀则不需要，因此 所设计拉刀没有尾部。3.拉刀总长L拉刀总长度是各部分长度的总和（见图刀具图）L L + L +1 +1 +1 +1 +11213 切 校 后L1、L2 一拉刀头部尺寸11 一拉刀颈部长度13 拉刀前导部长度1切一拉刀切削部分长度1校一拉刀校准部分长度1后一拉刀后导部分长度确