資源目錄里展示的全都有，所見即所得。下載后全都有,請放心下載。原稿可自行編輯修改=【QQ：401339828 或11970985 有疑問可加】 黑龍江科技學院 畢業(yè)設計任務書 學生姓名： 于周揚 任務下達日期：2011 年 12月 19 日 設計開題日期：2012 年 04 月 13 日 設計開始日期：2012 年 04 月 16 日 中期檢查日期：2012 年 05 月 18 日 設計完成日期：2012 年 06 月 04 日 一、設計題目：擺線齒輪泵外轉子加工工藝及主要工裝設計 二、設計的主要內容：確定設計方案——綜合運用知識，全面考慮有關科學的、經濟的及社會的情況，進行多種方案比較，確定最優(yōu)方案。設計計算——這是設計過程中工作量最大的階段， 它包括設計計算與工程圖繪制和技術文件的編制。 已知外轉子齒數(shù)Z=7，表面粗糙度Ra=1.6，主要完成加工工藝及主要工裝的設計。 三、設計目標：完成A0號圖紙2~3張。1、成形拉刀設計圖。2、修整砂輪工具圖。3、磨削裝置總裝圖。4、徒手畫零件圖。按照工程技師規(guī)范，整理技術資料，編寫設計說明書一份。 指 導 教 師： 張文生 院（系）主管領導： 2011 年 12 月 19 日 本科畢業(yè)設計開題報告 題 目： 外轉子加工工藝及主要工裝設計 院 （系）： 機械工程學院 班 級： 機械08-4班 姓 名： 于周揚 學 號： 2008026164 指導教師： 張文生 教師職稱： 教授 黑龍江科技學院本科畢業(yè)設計開題報告 題 目 擺線齒輪泵外轉子加工工藝及主要工裝設計 來源 工程實際 1、研究目的和意義 隨著現(xiàn)代科學技術和國民經濟生產的發(fā)展對泵的條件越來越特殊，對特殊泵的需求越來越多，發(fā)展特殊泵是泵類產品發(fā)展的一個主要趨勢。近年來，為了提高齒輪泵的性能，國內外正在進行一些特殊齒形齒輪泵的研究，并已取得了一定的進展。但目前我國石化行業(yè)使用的高粘度齒輪泵多屬于國外進口產品，為了研究開發(fā)適合我國石化生產條件的高粘度齒輪泵，對此類泵的進一步研究成為當前齒輪泵技術發(fā)展的一個重要課題。 國外對特種齒輪泵及高參數(shù)聚合物輸送用鹵輪泵進行了大量的研究開發(fā)工作。美國、瑞士、德國、日本等國家先后開發(fā)出了各自的系列產品，特種齒輪泵以美國Viking內嚙合齒輪泵和日本大晃株式會社的外嚙合齒輪泵比較著名。高參數(shù)聚合物輸送用齒輪泵以美國的聚合物設備公司(POLYMER EQUIPMENT CO．)和瑞士瑪格公司(MAAG)的不帶同步齒輪的產品居國際領先水平[1]。這些聚合物齒輪泵應用于高溫、高壓、高粘度的液體物料的輸送[2][3]。目前國內生產的特殊齒輪泵主要有NCB-T型內嚙合齒輪泵、TC七型特殊齒形高粘度齒輪泵以及CB-T型外嚙合齒輪泵[4]。但國內產品性能與國外同類產品相比，還有不小的差距。 開發(fā)新的齒輪泵，以提高齒輪泵的性能，更好的滿足嚙合和輸送介質的要求，也是促進齒輪泵的發(fā)展、滿足現(xiàn)代工業(yè)的需要。而我國特殊齒形齒輪泵轉子的型線設計原則、嚙合特性的分析、制造加工技術等還沒有建立較為完善的理論體系。所以這些方面的研究對提高我國齒輪泵設計制造水平具有重要意義。 2、國內外發(fā)展情況(文獻綜述) 齒輪技術的歷史可追溯到3000～5000年前，而作為齒輪在工業(yè)中應用的一種重要裝置——齒輪泵的雛形只能追溯到16世紀，但它是所有類型泵中最古老的一種[5][6]。通常將抽吸、輸送液體和使液體壓力增加的機器統(tǒng)稱為泵[7]，齒輪泵是其中容積式回轉泵的一種，它是一種使用非常廣泛的流體機械。 齒輪泵的主要特點是結構簡單、體積小、重量輕、自吸性能好、轉速范圍大、不容易咬死、對污染不敏感、使用可靠、壽命較長、便于制造、便于維修，成本低。齒輪泵在高速、低速甚至手搖時，都能可靠地進行抽吸液體[8]，因此它廣泛應用于機床、輕工、農林、冶金、礦山、建筑、船舶、飛機、汽車、石化機械等行業(yè)，特別是輸送粘度較大的液體，例高粘度聚合物、潤滑油、燃燒油等。例如齒輪泵在液壓泵中占78．2％[9]。而且齒輪泵的使用領域還在不斷擴大，許多過去用軸向柱塞泵的液壓設備也已改用齒輪泵(如工程起重機等)[10]。 齒輪泵借助于一對齒輪副輪齒脫開嚙合側和進入嚙合側在密封殼體內形成的工作容積的周期性變化來實現(xiàn)液體的輸送。根據(jù)齒輪傳動形式的不同，可以把齒輪泵分為外嚙合齒輪泵和內嚙合齒輪泵兩大類；按齒輪泵的用途不同分為普通泵和特殊泵，普通泵大多用于輸送油類液體或用于液壓傳動系統(tǒng)，常稱為油泵或液壓泵，特殊泵則多用于石油、化工等輸送粘稠物料的行業(yè)；按齒輪泵轉予型線不同可分為普通漸開線型線和特殊型線齒輪泵。 典型齒輪泵的結構如圖1-1、1-2所示，主要由兩轉子，以及容納它們的泵體和前后泵蓋所組成。特殊結構的泵有非對稱漸開線多齒泵[11][12]、三齒輪外嚙合齒輪泵[13]、復合齒輪泵[14-25]等，這些泵克服了普通齒輪泵的流量和壓力脈動大、噪聲大、徑向力不平衡、軸承磨損嚴重等缺點，使泵的流量成倍增加，壽命大幅度提高，具有設計先進、結構新穎、性能優(yōu)越、效率高等優(yōu)點，為變革傳統(tǒng)的二齒輪式齒輪泵提供了一種創(chuàng)新思路。 近十幾年來，齒輪泵行業(yè)取得了長足的發(fā)展。很多新型齒廓齒輪泵的相繼出現(xiàn)使齒輪泵的性能得到了很大的改善，齒輪泵的工作壓力有了很大提高，產品結構有了不少改進，變量泵的研究也在進行。齒輪泵技術正朝著設計多樣化、進一步推廣CAD／CAM技術和發(fā)展無密封泵等方向發(fā)展；生產朝多品種、小批量發(fā)展；產品發(fā)展以控制泄漏、減少污染、減少能耗和降低成本為方向[26]。 目前各國一般用途泵的比重下降，而特殊用途的泵大量發(fā)展，比例逐年增加。據(jù)估計，目前國外特殊泵的比例已占80％左右[26]。而我國石化行業(yè)用來傳輸高粘度介質的大模數(shù)，大螺旋角，少齒數(shù)的特殊泵還處于研究開發(fā)階段，國內使用的高粘度齒輪泵多屬于國外進口產品[27]，這使企業(yè)投資成本大大增加，企業(yè)競爭力減弱。 與國外同類產品相比國產齒輪泵的效率、可靠性與使用壽命還相差甚遠。主要存在以下問題：齒輪泵的流量和壓力脈動大，排量小，出口壓力小，噪聲高，困油現(xiàn)象嚴重，強度低。 3、研究/設計的目標： 設計參數(shù)：外轉子齒數(shù)Z2=7，表面粗糙度Ra1.6，主要完成加工工藝及主要工裝的設計。完成A0號圖紙2-3張。1、成形拉刀設計圖。2、夾具（磨削擺線齒輪夾具）圖。3、修整砂輪工具圖。4、磨削裝置總裝圖。其中1張圖必須徒手畫。按照工程技術規(guī)范，整理技術資料，編寫設計說明書一份。 4、設計方案（研究/設計方法、理論分析、計算、實驗方法和步驟等）： 加工工藝過程 毛坯加工 擺線內轉子材料為20CrMo。 剪床下長料后，內孔 ，車成西 粗糙度1.6然后以一刀下端面為基準，修磨兩端面，作為粗切齒的定位基準。滲碳、淬火等熱處理后，再重新修磨定位基準。內孔 磨成中 作為最后精切齒工藝基準。 粗加工 工件從毛坯到產品的加工過程中，材料去除量較大，為保證加工精度，防止變形，粗切齒使用成形銑刀加工，半徑方向余量取為0．25～0．30mm，將大部分加工余量切除，并為下道工序作好定位基準準備。 精加工 擺線內轉子材料為20CrMo，熱處理后，合適的磨削參數(shù)如下：砂輪轉速=1700r／min；粗磨徑向進給 =0．010～0．015mm(半徑)，精磨徑向進給 =0．005～0．010mm(半徑)。 當轉子回轉角速度(公轉及自轉)一定時，位于曲線拐點處范圍的速度較齒頂處為高，因為這部分齒面為主要受壓區(qū)，進給速度選擇以此處為準。當砂輪直徑和轉速一定時(切削速度按30m／s選擇)，工件的最佳回轉速度為1．736r／min。 5、方案的可行性分析： 通過對機械原理機械設計機械制造工程學等專業(yè)課的學習以及相關課程設計和實驗課程的實踐，同時經過張文生老師的講解和指導我堅信能把畢業(yè)設計做好，綜合分析以上設計方法和設計制造難度，方案可行。 6、該設計的創(chuàng)新之處 7、設計產品的主要用途和應用領域： 本型齒輪油泵適用于輸送介質粘度不大于150mm2/S ，溫度不高于120°C，無腐蝕性，不含硬質顆粒雜質和纖維的重油、柴油、機械油、植物油以及性質類似的其它液體。 　　本型齒輪油泵主要用于石油、化工、冶金、礦山、電站等行業(yè)油類介質的轉輸、增壓、燃油噴射等以及大型機械設備中稀油循環(huán)中，在各類機械設備中均可做潤滑泵使用。在輸油系統(tǒng)中可用作傳輸、增壓泵； 在燃油系統(tǒng)中可用作輸送、加壓、噴射的燃油泵； 在一切工業(yè)領域中，均可作潤滑油泵用。 8、時間進程 3月28號-4月06號 整理實習日記、撰寫實習總結和開題報告 4月07號-5月04號 設計計算、總體結構草圖設計 5月05號-5月25號 總體圖和部件圖設計 5月26號-5月31號 零件圖設計 6月01號-6月05號 整理、撰寫畢業(yè)設計說明書和設計圖紙 6月10號-6月20號 答辯. 9、參考文獻： [1]、甘學輝．聚合物齒輪泵特性理論研究及數(shù)值模擬：[博士學位論文]．鄭州機 械研究所，2002 [2]、Keiichi OONISHI．Shimacloid齒輪泵，島津評論，1968，25(4) [3]、孟繼安等．內嚙合擺線齒輪泵齒廓特征參數(shù)化設計探討．化工機械，1990 (3)：145—150 [4]、機械工業(yè)部科學技術委員會，中國齒輪專業(yè)協(xié)會編．中國齒輪產品目錄．北 京：機械工業(yè)出版社，1997 [5]、[美]Igor J．Karassik編，陳允中，曹占友，鄧國強，黃紅梅譯．泵手冊(第三版)．北京：中國石化出版社，2003 [6]、Darle W．Dudley．Gear Technology?Past，Present And Future，Proceedings of International Conference On Gearing，Volume I，5一i0 November 1988，Zhengzhou，China [7]、李文治．泵的結構與維修．重慶：科學技術文獻出版社，1988 [8]、嵇光國．液壓泵故障診斷與排除．北京：機械工業(yè)出版社，1997 [9]、俞云飛．液壓泵的發(fā)展展望．液壓氣動與密封，F(xiàn)eb．2002(1) [10]、朱錫成，周興業(yè)，趙恒楓．齒輪螺桿式液壓泵及馬達．北京：機械工業(yè)出版社，1988 [11]、夏立中．非對稱漸開線多齒輪泵的理論分析．東北煤炭技術，1997(1)：22—26 [12]、楊奇順．新型內外嚙合多齒輪泵的理論研究．煤礦機械，2000(12)：8-i0 [13]、常永旺，鄭應周，楊濤．三齒外嚙合齒輪泵的研制．機床與液壓，1994(2) [14]、張惠敏．齒輪泵在高分子材料成型加工中的應用及特點．特種橡膠制品，2002，23(3)：38—42 [15]、張軍等．新型多齒輪泵的理論研究．礦山機械，1998(5)：68—7l [16]、劉志國等．復合齒輪泵設計變量的整型化方法．機電工程技術，2001，V01．30，No．5，24～25 [17]、范明豪等．復合齒輪泵流量特性及計算機仿真．機床與液壓，2000(6)：10—11 [18]、范明豪等．復合齒輪泵理論及應用預測．壓氣動與密封，2000(5)：11—14 [19]、祝海林．高粘度液體輸送用新型齒輪泵及其優(yōu)化設計．輕工機械，2002(3)：36—48 [20]、侯波等．復合外齒輪泵的結構原理及性能分析．液壓與氣動，2002(6)：41—42 [21]、石喜富等．復合齒輪泵的參數(shù)優(yōu)化．機械研究與應用，2002，15(1)：22—24 [22]、李毅華，欒振輝．復合齒輪泵優(yōu)化設計方法研究．煤礦機械，2004(1) [23]、侯波，欒振輝．中心輪齒數(shù)對復合式外齒輪泵流量脈動的影響分析．機械傳動，2002，26(1) [24]、林萬昌．特殊泵類產品開發(fā)前景的研究．福建農機，1995年增刊 [25]、劉永紅，熊偉．熔體齒輪泵國產化的探討．聚酯工業(yè)，2003，16(3) 指導教師意見 教師簽字： 年 月 日 開題答辯小組意見： 組長簽字： 成員簽字： 年 月 日 畢業(yè)設計領導小組意見: 組長簽字： 年 月 日 實 習 總 結 專 業(yè)： 機械設計制造及其自動化 性 質： 畢業(yè)實習 學 年： 2011-2012 班 級： 機制08-4班 姓 名： 于周揚 學 號： 2008026164 機械工程學院 畢業(yè)在即，由于教學及畢業(yè)設計的需要，我們在實習老師的帶領下，進行了短期的畢業(yè)實習，畢業(yè)實習是培養(yǎng)學生在畢業(yè)設計中理論聯(lián)系實際的一個重要環(huán)節(jié)。通過對大量資料的收集和對現(xiàn)場生產的參觀，以及技術人員的講解，達到對設計題目具有感性認識和一定的理性認識，從而在以后的設計中能夠得心應手，避免因缺乏實踐而生搬硬套。 1.畢業(yè)實習是畢業(yè)設計的準備階段，也是重要的實踐環(huán)節(jié)。實習期間應根據(jù)設計題目的需要，深入現(xiàn)場調查研究，并收集設計所需要的各種文字和圖紙資料，為下一階段的設計計算作好充分的準備。 2.通過現(xiàn)場，以及閱讀、消化所設計設備的圖紙，掌握設備的結構。 3.通過對生產過程和設備和觀察，找出生產和設備和薄弱環(huán)節(jié)，和現(xiàn)場有關人員討論改進措施，為醞釀設計方案打下基礎。 4. 了解有關生產管理、設備管理、維修制度、經濟效益等工程師基本的實際知識。5通過拆裝來分析擺線齒輪泵的構造。 在實習老師的帶領下去單位，車間的相關技術人員帶領我們進行實地參觀，經技術人員大致介紹，這個車間有很多種型號的掘進機設備，主要參觀了 KBC系列和BCB系列兩種類型的齒輪泵。其中KCB型系列齒輪泵(輸油泵，潤滑油泵)適用于輸送不含固體顆粒和纖維，無腐蝕性，溫度不高于80℃，粘度為5×10-6～1.5×10-3m2/s (5-1500cSt)的潤滑油或性質類似潤滑油的其他液體，在一切工業(yè)領域中，均可作潤滑油泵用；BCB系列擺線內嚙合齒輪泵適用于輸送不含固體顆粒和纖維，無腐蝕性、溫度不高于120oC，粘度為5～1500cst的潤滑油或其它性質類似的液體。EBH-90 型掘進機體積較小一些，主要用作小型工作面的開采，我的實習目標是參觀擺線齒輪泵，經過整體的觀察從表面只能看到擺線齒輪泵的一少部分：由配油盤(前、后蓋)、外轉子(從動輪)和偏心安置在泵體內的內轉子(主動輪)。 由于設計擺線齒輪泵需要了解其內部空間結構及其裝配情況，技術人員又帶領我們進入相應的裝配車間進行實地參觀學習，此車間空間面積不算太大，經過工作人員的大致介紹了解到，這個車間主要從事擺線齒輪泵的裝配。在此車間既有裝配完整的擺線齒輪泵，也有擺線齒輪泵的各種零件，這些零件大部分是備用件。幾個小時的參觀實習很快結束了，雖然時間很短，但是也初步認識了擺線齒輪泵，為以后的畢業(yè)設計奠定了一定的實際基礎。 通過實習和圖書館查閱的資料得到了齒輪泵轉子的幾種制造技術： 若把轉子齒面看作螺旋齒輪，加工齒輪的方法同樣可以用來加工齒輪泵的轉子。切齒加工正向高速、高效、高精度方向發(fā)展。目前轉子的加工方法主要有如下幾種： 1）銑削加工法：大部分齒輪泵轉子是采用銑削加工進行的，刀具軸線與轉子軸線空間交錯，盤形銑刀繞其自身軸旋轉，轉子則作螺旋運動。 2）磨削加工法：為了進一步提高轉子的加工速度和精度，同時降低加工刀具的制造費用，磨削加工法獲得了越來越廣泛的應用。轉子專用數(shù)控磨床自備砂輪修正器，可快速加工出新型線的轉子，大大加快了新產品的開發(fā)速度。值得指出的是，磨削加工法常常和滾削加工和銑削加工配合使用，記在轉子的粗加工和半精加工中，采用滾削加工法或銑削加工法，而在精加工中，則采用磨削加工法。磨齒是獲得高精度齒輪最可靠的方法，在齒輪加工中的比重日益增大。特別是成型砂輪對工件的模數(shù)沒有限制，可以用來加工大模數(shù)的齒輪泵轉子。國外工業(yè)先進國家磨齒機數(shù)量在齒輪加工機床中所占比重都較大，美國一些公司磨齒機數(shù)量超過其它齒輪機床數(shù)總和。 擺線類齒輪泵轉予端面齒廓圖 3）滾削加工法：大批量生產轉子是常用滾切加工法，滾齒是應用最廣泛的切齒方法，某些國家的滾齒機擁有量占所有齒輪機床總數(shù)的50%左右。滾削加工法在切削速度、加工精度方面都較銑削加工法優(yōu)越，這是因為轉子齒面用滾刀進行加工時，其分齒是在切削齒面的同時連續(xù)進行的，因而齒距誤差較小，生產率高。 4）其它加工法：（1）指形加工法；（2）飛刀加工法；（3）涂層法；(4)精密鑄造法；(5)數(shù)控加工法。 從上述加工方法可以看出，盤形砂輪(或銑刀) 加工齒輪泵轉子不受模數(shù)限制，適合用來加工大模數(shù)、大螺旋角的特殊齒輪泵，且費用較低。而滾刀是加工齒輪泵轉子最常用的方法，精度較高。 加工特殊型線轉子的刀具屬于復雜刀具，需要根據(jù)已知的轉子型線來設計。為提高轉子制造技術水平、滿足轉子設計要求、提高轉子質量，對轉子加工方法及刀具設計的研究是必要的。 擺線齒廓的形成 擺線齒廓的形成原理? 當一個圓，沿一條直線做純滾動時，圓上任一點的軌跡稱為擺線。同樣當1個小圓沿另一個大圓做純滾動時，小圓上任一點的軌跡就是擺線齒輪的齒廓軌跡。如圖3所示，擺線的參數(shù)方程可表示如下： 圖-3 擺線的形成 X=a(t-sint) Y=a(1-cost) 由此可知擺線齒輪的齒廓面是由一條光滑的擺線齒廓曲面組成。要發(fā)揮擺線齒輪機構的優(yōu)點，關鍵是要加工出符合要求的齒廓形狀。 外嚙合擺線轉子齒輪油泵的齒形對泵的加工、性能(如:流量、脈動、噪聲)等有很大的影響。針對其缺點,提出了利用包絡原理得到的齒形的方案,得到了基于包絡原理的大轉子齒根過渡曲線,以改善泵的性能。在此基礎上,給出了避免出現(xiàn)根切的外轉子齒形圓的最大半徑公式,并對吸壓油腔的位置和大小進行確定,提高了泵的效率,減少了噪聲。利用上面的原理,對BB-B80油泵進行齒形設計,同時以“單位體積排量最大”為目標對此泵進行優(yōu)化設計。 在加工方面,針對擺線轉子齒形的特殊性,提出了一套加工方案。 擺線外轉子加工過程，從選毛坯到粗加工和精加工以及磨削加工，需要經過這些過程才能成形。 毛坯加工 擺線內轉子材料為20。 剪床下長料后，內孔，車成西粗糙度1.6然后以一刀下端面為基準，修磨兩端面，作為粗切齒的定位基準。滲碳、淬火等熱處理后，再重新修磨定位基準。內孔磨成中作為最后精切齒工藝基準。 粗加工 工件從毛坯到產品的加工過程中，材料去除量較大，為保證加工精度，防止變形，粗切齒使用成形銑刀加工，半徑方向余量取為0．25～0．30mm，將大部分加工余量切除，并為下道工序作好定位基準準備。 精加工 擺線內轉子材料為20，熱處理后，合適的磨削參數(shù)如下：砂輪轉速=1700r／min；粗磨徑向進給=0．010～0．015mm(半徑)，精磨徑向進給=0．005～0．010mm(半徑)。 當轉子回轉角速度(公轉及自轉)一定時，位于曲線拐點處范圍的速度較齒頂處為高，因為這部分齒面為主要受壓區(qū)，進給速度選擇以此處為準。當砂輪直徑和轉速一定時(切削速度按30m／s選擇)，工件的最佳回轉速度為1．736r／min。 畢業(yè)生實習總結大學生涯就在這最后的畢業(yè)實習總結劃上一個圓滿的句號。我曾經以為時間是一個不快不慢的東西，但現(xiàn)在我感到時間過的是多么的飛快，感覺就在一眨眼之間結束了我的大學生涯。畢業(yè)實習是最重要的一個過程，最能把理論知識運用到實踐當中的過程就數(shù)畢業(yè)實習了。這也是我們從一個學生走向社會的一個轉折，一個生命歷程的開始。作為剛踏入社會的年輕人來說，什么都不懂，沒有任何社會經驗。但是通過這次的畢業(yè)實習學到了很多，這對我今后踏入新的工作崗位是非常有益的。它不僅使我在理論上對機械行業(yè)這個領域有了全新的認識，而且在實踐能力上也得到了提高，真正地做到了學以致用。在一次次理論與實踐相結合的過程中，在師傅們悉心指導下，我不但對機械行業(yè)有了全新的認識 從無數(shù)次的失敗中吸取了寶貴的經驗教訓。在畢業(yè)實習的過程中，雖然遇到的問題也非常多，但在經過思索問題到解決問題的過程中收獲頗豐。 四年的時間我們收獲很多，但這僅僅是個開始，我們依舊任重道遠。匆匆四載，一路的艱辛與歡笑，雖有所收獲，然所學是伊始，新的考驗和抉擇，仍要自己奮斗不息、磨礪前行。 摘 要 本文就擺線的基本概念作了介紹，并闡述擺線齒輪泵中，外轉子的加工工藝過程、工裝設備以及成形拉刀的設計計算。擺線齒輪泵中以內轉子為主動輪，外轉子為從動輪，在設計中要求外轉子精度高，同時考慮到經濟成本，在設計加工工藝時，盡量采用既高精度又經濟的方式。而且還介紹了在單件生產綱領下，進行擺線齒輪泵外轉子曲面磨削的方法。確定了磨削參數(shù)及工藝裝備。本加工方法具有傳動鏈短，砂輪修磨簡單，可穩(wěn)定的保持加工精度。 關鍵詞：擺線齒輪外轉子；工藝；結構設計；工裝設備；成形拉刀。 Abstract This article introduced the basic concept of cycloid and cycloid gear pump described, the outer rotor of the machining process, tooling equipment and design calculation of 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 costs, in the design process, try to use the high-precision and economical way. But also introduced the program in the single production under the cycloid gear pump outer rotor surface grinding method. Determine the parameters and processes of grinding equipment. This processing method has a short transmission chain, grinding wheel simple, steady and precision Keywords: cycloidal gear outer rotor; process; structural design; tooling equipment; forming broach 目 錄 摘 要 I 第1章 緒論 1 1.1 齒輪泵概述 1 1.2 齒輪泵發(fā)展趨勢 1 1.3 外轉子設計的基本要求 3 第2章 外轉子的加工工藝設計 4 2.1 零件的分析 4 2.1.1 零件的作用 4 2.1.2 零件工藝分析 4 2.2 工藝規(guī)程設計 4 2.2.1 確定毛坯的制造形式 4 2.2.2 基面的選擇 4 2.2.3 制定工藝路線 5 2.2.4 機械加工余量，工序尺寸及毛坯尺寸確定 7 第3章 夾具設計 18 3.1 拉胎 18 3.1.1 問題的提出 18 3.1.2 定位基準的選擇 18 3.1.3 定位誤差分析 18 3.1.4 夾緊力 18 3.1.5 胎具結構 18 3.2 磨胎 18 3.2.1 問題的提出 18 3.2.2 定位基準的選擇 18 3.2.3 夾具結構 19 3.3 磨頭 21 3.4 打磨砂輪工具 22 第4章 內曲面成形拉刀設計 23 4.1 粗拉刀設計 23 4.1.1 切削部設計 23 4.1.2 校準部設計 28 4.1.3 其它部分及拉刀總長度 29 4.1.4 拉刀強度計算及拉削力的校驗 32 4.2 精拉刀設計 33 4.2.1 參數(shù)選擇 33 4.2.2 校核最大拉削力 36 4.2.3 拉刀強度校驗 36 4.2.4 拉刀總長度 37 結束語 39 致 謝 40 參考文獻 41 CONTENTS Abstract II Chapter One Introduction 1 1.1 Gear Pump Overview 1 1.2 Development Trend of gear pump 1 1.3 The basic requirements of external rotor design 3 Chapter Two External rotor design process 4 2.1 Parts of the analysis 4 2.1.1 Parts of the role 4 2.1.2 Parts Process Analysis 4 2.2 Process planning 4 2.2.1 Determine the form of blank manufacturing 4 2.2.2 The choice of the base surface 4 2.2.3 Development of process routes 5 2.2.4 Machining allowance, process to determine the size and rough size 7 Chapter Three Fixture Design 18 3.1 Pull tire 18 3.1.1 Proposed of the problems 18 3.1.2 The choice of locating datum 18 3.1.3 Orientation error 18 3.1.4 Clamping force 18 3.1.5 Mold structure 18 3.2 Tire wear 18 3.2.1 Proposed of the problems 18 3.2.2 The choice of locating datum 18 3.2.3 Fixture Structure 19 3.3 Grinding head 21 3.4 Tool grinding wheel 22 Chapter Four Broach the surface forming the design 23 4.1 Rough broach design 23 4.1.1 Department of Design Cutting 23 4.1.2 Department of Design Calibration 28 4.1.3 Other parts and the total length of broach 29 4.1.4 Broach broaching force strength calculation and validation 32 4.2 Essence broach design 33 4.2.1 Parameter selection 33 4.2.2 Checking the maximum broaching force Fmax 36 4.2.3 Broach strength check 36 4.2.4 The total length of broach 37 Conclusion 39 Thanks for 40 References 41 42 第1章 緒論 1.1 齒輪泵概述 隨著現(xiàn)代科學技術和國民經濟生產的發(fā)展對泵的條件越來越特殊，對特殊泵的需求越來越多，發(fā)展特殊泵是泵類產品發(fā)展的一個主要趨勢。近年來，為了提高齒輪泵的性能，國內外正在進行一些特殊齒形齒輪泵的研究，并已取得了一定的進展。但目前我國石化行業(yè)使用的高粘度齒輪泵多屬于國外進口產品，為了研究開發(fā)適合我國石化生產條件的高粘度齒輪泵，對此類泵的進一步研究成為當前齒輪泵技術發(fā)展的一個重要課題。 國外對特種齒輪泵及高參數(shù)聚合物輸送用鹵輪泵進行了大量的研究開發(fā)工作。美國、瑞士、德國、日本等國家先后開發(fā)出了各自的系列產品，特種齒輪泵以美國Viking內嚙合齒輪泵和日本大晃株式會社的外嚙合齒輪泵比較著名。高參數(shù)聚合物輸送用齒輪泵以美國的聚合物設備公司(POLYMER EQUIPMENT CO．)和瑞士瑪格公司(MAAG)的不帶同步齒輪的產品居國際領先水平[1]。這些聚合物齒輪泵應用于高溫、高壓、高粘度的液體物料的輸送[2][3]。目前國內生產的特殊齒輪泵主要有NCB-T型內嚙合齒輪泵、TC七型特殊齒形高粘度齒輪泵以及CB-T型外嚙合齒輪泵[4]。但國內產品性能與國外同類產品相比，還有不小的差距。 開發(fā)新的齒輪泵，以提高齒輪泵的性能，更好的滿足嚙合和輸送介質的要求，也是促進齒輪泵的發(fā)展、滿足現(xiàn)代工業(yè)的需要。而我國特殊齒形齒輪泵轉子的型線設計原則、嚙合特性的分析、制造加工技術等還沒有建立較為完善的理論體系。所以這些方面的研究對提高我國齒輪泵設計制造水平具有重要意義。 1.2 齒輪泵發(fā)展趨勢 齒輪技術的歷史可追溯到3000～5000年前，而作為齒輪在工業(yè)中應用的一種重要裝置——齒輪泵的雛形只能追溯到16世紀，但它是所有類型泵中最古老的一種[5][6]。通常將抽吸、輸送液體和使液體壓力增加的機器統(tǒng)稱為泵[7]，齒輪泵是其中容積式回轉泵的一種，它是一種使用非常廣泛的流體機械。齒輪泵的主要特點是結構簡單、體積小、重量輕、自吸性能好、轉速范圍大、不容易咬死、對污染不敏感、使用可靠、壽命較長、便于制造、便于維修，成本低。齒輪泵在高速、低速甚至手搖時，都能可靠地進行抽吸液體[8]，因此它廣泛應用于機床、輕工、農林、冶金、礦山、建筑、船舶、飛機、汽車、石化機械等行業(yè)，特別是輸送粘度較大的液體，例高粘度聚合物、潤滑油、燃燒油等。例如齒輪泵在液壓泵中占78．2％[9]。而且齒輪泵的使用領域還在不斷擴大，許多過去用軸向柱塞泵的液壓設備也已改用齒輪泵(如工程起重機等)[10]。 齒輪泵借助于一對齒輪副輪齒脫開嚙合側和進入嚙合側在密封殼體內形成的工作容積的周期性變化來實現(xiàn)液體的輸送。根據(jù)齒輪傳動形式的不同，可以把齒輪泵分為外嚙合齒輪泵和內嚙合齒輪泵兩大類；按齒輪泵的用途不同分為普通泵和特殊泵，普通泵大多用于輸送油類液體或用于液壓傳動系統(tǒng)，常稱為油泵或液壓泵，特殊泵則多用于石油、化工等輸送粘稠物料的行業(yè)；按齒輪泵轉子型線不同可分為普通漸開線型線和特殊型線齒輪泵。 典型齒輪泵的結構如圖1-1、1-2所示，主要由兩轉子，以及容納它們的泵體和前后泵蓋所組成。特殊結構的泵有非對稱漸開線多齒泵[11][12]、三齒輪外嚙合齒輪泵[13]、復合齒輪泵[14-25]等，這些泵克服了普通齒輪泵的流量和壓力脈動大、噪聲大、徑向力不平衡、軸承磨損嚴重等缺點，使泵的流量成倍增加，壽命大幅度提高，具有設計先進、結構新穎、性能優(yōu)越、效率高等優(yōu)點，為變革傳統(tǒng)的二齒輪式齒輪泵提供了一種創(chuàng)新思路。 近十幾年來，齒輪泵行業(yè)取得了長足的發(fā)展。很多新型齒廓齒輪泵的相繼出現(xiàn)使齒輪泵的性能得到了很大的改善，齒輪泵的工作壓力有了很大提高，產品結構有了不少改進，變量泵的研究也在進行。齒輪泵技術正朝著設計多樣化、進一步推廣CAD／CAM技術和發(fā)展無密封泵等方向發(fā)展；生產朝多品種、小批量發(fā)展；產品發(fā)展以控制泄漏、減少污染、減少能耗和降低成本為方向[26]。 目前各國一般用途泵的比重下降，而特殊用途的泵大量發(fā)展，比例逐年增加。據(jù)估計，目前國外特殊泵的比例已占80％左右[26]。而我國石化行業(yè)用來傳輸高粘度介質的大模數(shù)，大螺旋角，少齒數(shù)的特殊泵還處于研究開發(fā)階段，國內使用的高粘度齒輪泵多屬于國外進口產品[27]，這使企業(yè)投資成本大大增加，企業(yè)競爭力減弱。 與國外同類產品相比國產齒輪泵的效率、可靠性與使用壽命還相差甚遠。主要存在以下問題：齒輪泵的流量和壓力脈動大，排量小，出口壓力小，噪聲高，困油現(xiàn)象嚴重，強度低。 1.3 外轉子設計的基本要求 擺線齒輪泵結構緊湊，自吸能力強，傳動平穩(wěn)。在采煤機液壓回路中，主要應用在輔助供油系統(tǒng)回路中。內、外轉子(擺線齒輪泵)工作時最高壓力為25kg／cm，屬低壓工作。考慮瞬時啟動及停車等情況產生的液壓沖擊，對內、外轉子造成一定的短時高壓力。所以擺線齒輪在工藝上應在提高齒形表面硬度的同時提高內、外轉子的綜合機械性能。 第2章 外轉子的加工工藝設計 2.1 零件的分析 2.1.1 零件的作用 題目所給定的零件是（擺線齒輪泵）的外轉子。在油泵中，內轉子為主動輪，外轉了為從動輪，內轉子轉速比=Z1/Z2=6/7，在油泵的工作過程中內轉子的每一個齒每轉過一周時，出現(xiàn)一個工作循環(huán)，即吸排油一次，對于六個齒的內轉子將出現(xiàn)六個工作循環(huán)，即吸排油六次，外轉子的作用主要是與內轉子配合完成吸油、排油，其齒間粗糙度為，外圓柱面與偏心套接觸，其表面粗糙度也很高，外轉子兩端面與兩側泵的腔壁之間保持很小的間隙，保證外轉子旋轉時不受阻礙，同時防止吸油腔與排油腔相通，達不到吸排油的作用，因此兩側的尺寸精度較高，表面粗糙度為。由此可見整個外轉子的尺寸精度、位置精度（七圓弧面與兩端面及外圓柱面的位置精度）、形狀精度（七圓弧的一致性精度）及表面質量的要求都比較高。 2.1.2 零件工藝分析 擺線泵的外轉子在進行齒形加工時要以外圓及端面定位，因為外轉子的齒形與外圓及端面定位，有很高的位置要求，即： 1、曲面母線的端面不垂直度允差。 2、曲面對的不平行度允差為。 因此在加工齒形時要先加工基準面，在精加工齒形時要借助于專用夾具來保證尺寸位置精度。 2.2 工藝規(guī)程設計 2.2.1 確定毛坯的制造形式 零件材料為低碳合金鋼，考慮零件的作用及功能，毛料均選釓制棒料，對于提高生產率，保證加工精度來說也是應該的。 2.2.2 基面的選擇 基面的選擇是工藝規(guī)程設計中的一項重要工作，基面選擇的正確與合理，可以使加工質量得到保證，提高勞動生產率，降低生產成本，否則會使加工工藝過程中問題百出，更有甚者還會造成零件大批量報廢，使生產無法進行。 通過對上述分析，粗基準的選擇：對于外轉子，選用外圓為粗基準于車外圓、內孔及端面，符合粗基準的選擇原則；若零件上每個表面都要加工，則應該以加工余量最小的表面作為粗基面，使這個表面在以后的加工中不會留下毛坯表面而造成報廢。 精基準的選擇：選用外轉子一端面及外圓為精基準，在加工齒形時可保證位置精度，而精加工外圓本身時，按外圓本身找正。 2.2.3 制定工藝路線 制定工藝路線的出發(fā)點，應當是使零件的幾何形狀，尺寸精度及位置精度等技術要求，能得到合理的保證。在生產綱領已確定為成批生產時，可以考慮用通用機床配以專用夾具，并使工序盡量集中，從而提高勞動生產率，同時要考慮經濟效果，使生產成本盡量降低。 1. 工藝路線方案一 工序Ⅰ：切斷。 工序Ⅱ：車外圓斷面、內孔。 工序Ⅲ：磨削，做記號面，再磨另一面。 工序Ⅳ：拉齒形。 工序Ⅴ：精車外圓及一端面。 工序Ⅵ：磨兩面。 工序Ⅶ：切單個車端面 工序Ⅷ：熱處理，滲碳、淬火、清理。 工序Ⅸ：粗、精磨兩端面 工序Ⅹ：按外圓找正磨外圓 工序Ⅺ：磨齒形 工序Ⅻ：表面處理鉗工倒棱、去毛刺。 2. 工藝路線方案二 工序Ⅰ：車外圓、內孔、一端面 工序Ⅱ：拉齒形 工序Ⅲ：切單個車端面 工序Ⅳ：熱處理、滲碳、淬火、清理 工序Ⅴ：磨齒形 工序Ⅵ：磨外圓 工序Ⅶ：粗、精磨兩端面 工序Ⅷ：表面處理，去毛刺、倒棱。 3. 工序、工藝路線分析 工藝按工序方案一，雖然簡潔，但不一定達到精度要求。方案二，雖然相對復雜，可達到精度要求。 方案一，在拉齒之前先磨端面，提高定位精度，以保證位置精度，這樣使兩件被切單位之間的位置精度進一步提高，兩件一起加工更容易保證位置精度。 在熱處理之前，提高加工面的精度并進行去毛刺，使得滲碳深度均勻，使工件的切削質量更好，而且這兩個方案均是在熱處理之后去刺，因此滲碳深度不能完成，保證均勻。 方案一，最后工序，在磨端面和外外圓之后進行磨齒，使得齒形位置精度得以保證，所以綜合以上兩工藝方案，最后確定工藝路線如下： 工序Ⅰ：切斷 工序Ⅱ：車外圓、內孔及端面（外圓、內孔及一端面一刀下，僅一個面做記號） 工序Ⅲ：先磨做記號面，再磨另一面。 工序Ⅳ：拉齒形 工序Ⅴ：車外圓、端面 工序Ⅵ：磨兩端面 工序Ⅶ：切斷，車端面 工序Ⅷ：磨平面 工序Ⅸ：鉗工去毛刺 工序Ⅹ：熱處理 工序Ⅺ：粗磨、精磨端面 工序Ⅻ：粗磨，精磨外圓 工序XIII：磨齒形 工序XIV ：倒棱 2.2.4 機械加工余量，工序尺寸及毛坯尺寸確定 1. 外圓表面（）： 考慮其長度為，為便于加工，先兩件一起加工，然后分別進行精加工，又要用外圓表面做基準且本身要加工達到5級精度，表面粗糙度為，參照機械加工工藝手冊[27]：“表1-27”及工藝手冊表13-6制定工序尺寸及余量為： 毛坯： 粗車到： 半精車到： 精車至： 粗磨至： 精磨至： 2. 孔加工： 孔加工最后尺寸為 ，留磨量，最后確定各工序尺寸及余量分別為： 一次鉆孔至： 二次鉆孔至： 用車刀鏜孔至： 擴孔至： 3. 齒形加工： 齒形加工用成形拉刀粗拉，精拉，最后留的弧面磨量 4. 兩端面： 參照機械加工工藝手冊[27]表1-24，表1-39，表1-28，制訂工序尺寸及余量為： 棒料長： 切斷： 粗車至： 磨： 車： 磨： 車至： 磨至： 粗磨至： 5. 確定切削用量： 工序Ⅰ：切斷成，斷口 刀具：硬質合金車刀 YT5，刀頭長度，刀寬，切削用量的計算查表： 1) 進給量： 查手冊表3-16 取 2) 切削速度 查機械加工工藝手冊[27]表3-20,選 3) 確定機床主軸轉速 (2-1) 按機床C620-1選取 實際切削速度為 (2-2) 工序Ⅱ車削外圓、端面及內孔 1) 加工條件 工件材料： 棒料直徑，長65 mm 加工要求：外圓mm，達到mm， 端面達到mm 內孔達到mm 機床： 刀具：端面車刀 刀片材料： 刀桿尺寸： 刀片參數(shù)： 2) 切削用量 a) 粗車外圓 切削深度：一次車出 進給量： 切削速度查表3-19， 確定機床主軸轉速： (2-3) 按機床： （附表8-3-1） 實際切削速度為： (2-4) b) 半精車外圓 切削深度： 切除 進給量為： 切削速度： 確定機床主軸轉速： (2-5) 按機床選?。? 實際切速： (2-6) c) 粗車端面 切削深度： 進給量為： 切削速度： 確定主軸轉速： (2-7) 按機床選?。? 實際切速： (2-8) d) 一次鉆孔 進給量： 按表3-88 切削速度：根據(jù) 查表3-42 確定機床主軸轉速： (2-9) 按機床選： 所以實際切削速度為： (2-10) e) 二次鉆孔 查手冊3-54 吃刀深度： 進給量： 切削速度： 確定機床主軸轉數(shù)： (2-11) 按機床選： 實際切速： f) 車刀鏜孔 選擇刀桿尺寸為 ，伸出長度為80mm 切削深度： 進給量查表3-15： 切削速度選擇比加工外圓的切削用量略小，故選用機床主軸轉為： 實際切削速度： (2-12) g) 擴孔鉆 由機械加工工藝手冊[27]表8-54 根據(jù)鉆孔取參孔值 進給量： 切削速度為： (2-13) 主軸轉速： (2-14) 按機床選： 實際切速： (2-15) 工序Ⅲ磨兩端面 1) 選擇砂輪 查機械加工工藝手冊[27]表3-91、3-97及表4-15，選擇砂輪為 2) 切削用量的選擇 查表4-12要把機床選 查表3-107，軸向進給量： 工件速度： 查表3-106，徑向進給量： 工序IV拉齒形 拉削進給量：，表3-86 拉削速度：查表3-87及表3-88選 工序V車外圓至mm，然后車另一個端面 刀具：端面車刀 1) 車外圓 切削深度： 進給量： 切削速度： 確定機床主軸轉數(shù)： (2-16) 按機床選： 實際切削速度為： (2-17) 2) 車端面 切削深度： 進給量： 切削速度： 確定機床主軸轉速： (2-18) 按機床選： 實際切速： (2-19) 工序Ⅵ磨兩面至54.2mm 1) 選擇砂輪 查機械加工工藝手冊[27]表3-91、3-97及表4-13選砂輪型號為 2) 切削用量的選擇 查表4-13根據(jù)機床選 ， 查表3-107，軸向進給量 ： 工件速度： 查表3-106，徑向進給量： 工序Ⅶ切單個22mm 車成22.3mm（磨面、不車） 1) 切斷切削用量 進給量： 切削速度： 確定機床主軸轉速： (2-20) 按機床選： 實際切速： 2) 車端面 由于54.2切斷后斷口為5，則長度平均為： 則發(fā)削深度按3取： 選擇切削用量切下，查表3-13、3-9，進給量： 切削速度： 確定機床主軸轉速： (2-21) 按機床取： 則實際切削速度： 工序Ⅷ磨車面 1) 選擇砂輪 由表3-91、3-97及表4-13選砂輪型號為 2) 切削用量選擇： 查表4-13、3-107、3-106具體選擇如下： ， 軸向進給量： 工件速度： 徑向進給量： 工序XI粗精磨端面至尺寸 1) 選擇砂輪 由表3-91、3-97及表4-13選取 粗磨砂輪 精磨砂輪 2) 切削用量的選擇 查表4-15、表3-107、3-106 ， 軸向進給量： 工件速度： 粗磨徑向進給量： 精磨徑向進給量： 工序XII磨外圓 1) 選擇砂輪 查表3-91、3-97及表4-10選取 粗磨砂輪 精磨砂輪 2) 切削用量 查表4-10 ， (2-22) 查表3-107，軸向進給量： 工件速度： 查表3-106 粗磨徑向進給量： 精磨徑向進給量： 3、選擇砂輪 砂輪轉速為15000轉/分 第3章 夾具設計 為了提高勞動生產率，保證加工質量，降低勞動強度因此需要設計專用夾具。 3.1 拉胎 3.1.1 問題的提出 為保證外轉子七圓弧齒齒形的位置精度和形狀精度，在拉床上使用拉胎進行加工。 3.1.2 定位基準的選擇 為保證齒面與外圓柱面及兩端面的位置精度采用端面為主要定位面。外圓為輔助定位。 3.1.3 定位誤差分析 由于端面是靠平面定位，故定位誤差為0，而以外圓柱面為定位基準的定位誤差為：。而同軸度、垂直度在本工序允差要求小于即可，可見滿足要求。 3.1.4 夾緊力 靠拉削力夾緊，在設計時計算出的拉刀拉削力，即為夾緊力。 3.1.5 胎具結構 為防止端面與外圓柱面同時定位產生過定位，設計時采用球面墊來做適當調整，清楚過定位，以防止損壞拉刀。 工人在加工時要注意，上刀時應擺正球面墊，如果球面墊歪斜將會損壞拉刀，甚至使拉刀折斷。 3.2 磨胎 3.2.1 問題的提出 由于外轉子需加工出均布圓周上的七個圓弧齒形，這就要求設計分度裝置，并且要保證齒形精度，因而提高精度是主要問題。 3.2.2 定位基準的選擇 由零件圖可知，曲面母線對端面的不垂直度允差，對的不平行度允差。因而，為保證位置精度，將外圓柱面及端面作為定位基準，所以在磨齒以前先保證定位基準之間的精度，防止過定位影響加工質量，并采用自動定心的彈性夾具進一步保證精度，這樣在理論上講定位誤差為0。位置誤差由夾具精度及工件定位基準的位置精度決定。 3.2.3 夾具結構 1. 定位裝置 端面及外圓柱面均采用七個均布定位銷來定位，在安裝之后在磨床上磨一刀保證精度。 2. 夾緊裝置 采用膜片夾盤自動定心裝置。該裝置的主要元件是彈性薄圓板，在外緣部分有卡爪，其工件原理如圖3-1 圖3-1 夾緊裝置 我所設計的磨胎就是符合上述原理的膜片卡盤以左方端面和外圓為定位基準，在七個等支承釘和膜片的七個卡爪上夾緊螺釘，使用時先正轉螺釘，使頂塊頂住膜片中心處，使膜片產生彈性變形，從而使七個卡爪同時張開，以便放入工件。膜片恢復，使七個卡爪同時收縮將工件定心夾緊?？ㄗι系穆葆斂梢哉{節(jié)以適應直徑尺寸不同的工件。支承釘在每次調節(jié)之后要用螺母鎖緊，并在磨床上將定位表面（由諸支承釘組成）“就地”再磨一次，目的是保證該定位表面與機床回轉軸線的問題，為了使卡爪在彈性恢復后具有足夠的夾緊力。這種“就地”加工必須在卡爪有一定預緊量下進行。 生產實踐證明，使用膜片卡盤有以下優(yōu)點： 1) 定心精度高。若調整工作的定心精度可達，這樣可以滿足工件位置精度，齒形對的不平度，允差，又由于端面與外圓柱面一刀下，也就保證了對端面的不垂直度允差。 2) 由于磨削力不大，所以使用膜片卡盤能承受切削力產生扭矩。 在設計膜片卡盤時應注意以下問題： 1) 膜片應有合適而均勻的厚度，以保證必要的剛性和穩(wěn)定的定心精度，同時要使工件裝卸方便省力，膜片厚度不小于，設計時可參考表3-1，其厚度不均勻性應不大于，否則影響定心精度，取膜片直徑為，厚度為。 2) 卡爪數(shù)目越多時，每一個卡爪所承受的負荷就越小，薄壁工件受壓局部變形就小，有利于提高精度，參考[Ⅳ]取卡爪數(shù)目為七個。 3) 卡爪的外伸高度應根據(jù)膜片大小和工件尺寸來決定，一般取為膜片外徑的1/3到1/4，這里取，為了使夾持的穩(wěn)定性良好，卡爪應能保持在工件寬度1/2到2/3處為宜。 4) 膜片材料宜用65Mn鋼，熱處理硬度為HRC45-50. 3. 分度裝置 各種分度裝置的精度較低，是以其分度誤差來衡量，分度誤差是指工件在分度中所得到的實際轉角與理想轉角的差值。本工件要求等分允差為±3′影響分度誤差的主要因素。 1) 分度裝置主要元件間的配合間隙，如分度銷與分度孔之間的配合間隙，分度銷與導套之間的間隙. 2) 有關元件工作表面的相互位置誤差，如分度盤上各孔槽之間的角度誤差。另外還有一些位置誤差，因對分度誤差影響量很小或無影響可不予以考慮。例如分度銷本身誤差，只要分度銷不轉動，屬于固定因素，不影響分度誤差；導套內外圓的同軸度誤差也是固定因素，他們只影響分度銷能否順利插入分度孔，并且不影響分度誤差。 上述各主要因素凡處于分度孔部位的將直接影響工作的分度誤差，影響量也大，而處于轉軸部位的影響較小，通過工件的加工部件距轉軸之半徑，以及距分度銷之距離來計算，就拿轉軸兩軸間的跳動量的影響來說由于間隙會使轉軸繞分度銷轉動而產生轉角誤差，因而兩工位之間的弧線就會有的變化，這對于工件中心來說，分度誤差就近似為，因所致的誤差較小，所以當精度達到秒時應加以考慮。 考慮上述因素在設計夾具時采用直拉式單斜槽分度裝置。 1) 安裝后通過修整分度銷保證分度銷與分度盤結合簡單接觸精度不小于80%，減小分度銷的間隙。 2) 通過楔塊彈簧裝置消除分度銷與導套之間間隙。 3) 增大分度盤直徑可以使分度誤差大大減小。 4) 正確安排分度銷的位置，因考慮轉軸與軸承間隙的影響，分度銷就應與被加工表面位于轉軸的同側。 3.3 磨頭 砂輪：熱處理后在MA2110磨床上采用微型磨頭，成型砂輪磨圓弧齒性如下圖3-2 圖3-2 磨頭 專用微型磨頭：為結構緊湊制造簡單采用10000g·5超微型軸承，規(guī)格為 D級精度并選用砂輪，硫磺粘結，砂輪轉數(shù)約為15000轉/分。 3.4 打磨砂輪工具 用測量套調整金剛石點距轉軸中心的距離使其半徑為，調整其高度并掰轉一定角度即可修整砂輪。 第4章 內曲面成形拉刀設計 4.1 粗拉刀設計 4.1.1 切削部設計 切削部擔負著拉刀的切削工作，切除工作上全部加工余量。它是由粗切齒、過度齒和精切齒組成，是拉刀結構中最重要的部分，這部分設計是否合理將直接影響拉削質量及拉削生產率。 1. 拉削方式的確定 成形拉刀是采用成形分層拉削方式，各刀齒的廓形為不同半徑的圓弧，采用這種拉削方式可獲得較高的工作表面粗糙度。 2. 拉削余量的確定 拉削余量的大小應保證把前道工序所造成的加工誤差、表面不平度及其破壞層的厚度全部拉長，拉削余量過小無法達到這些要求；拉削量過大則必然使拉刀長度增加，一般拉削余量的選取是根據(jù)拉削長度、孔徑的大小以及拉削需達到的精度等情況而定。 成形拉削的余量不等，對于工件采用粗拉、精拉兩部拉齒，保證磨削余量mm，拉削余量mm，其中是拉削后孔的最大直徑，是拉削后孔的最小直徑。 3. 齒升量 設計拉刀時，在一定拉削余量下，齒升量留取的大，切下全部余量所需的刀齒數(shù)就小，則制造拉刀的工藝性好，拉削生產率高，但是齒升量過大，切削力也隨之增大，可能因拉刀強度不夠而使拉刀折斷或機床超負荷而停頓工作，因此只有拉刀強度和機床負荷允許及表面質量得到保證的情況下，齒升量才能取大些。 齒升量最小不應低于0.05mm，因為齒升量太小切削厚度太薄，要求刀齒非常鋒利不然刀齒很難切下，薄薄的金屬層則容易造成擠刮現(xiàn)象，加速刀具的磨損，降低拉刀的耐用度，同時使加工表面惡化。 齒升量一般根據(jù)被加工材料、拉刀類型及工件剛性等因素選取。 粗切法過度齒及精切齒的齒升量是不同的，通常粗切齒應該切去拉削余量的%左右，每齒的齒升量均相等,為了使拉削負荷逐漸下降，過渡齒升量，是按粗切齒齒升量逐漸遞減至精切的齒升量。 齒升量一般可按[Ⅲ]表18-2， 選取粗切齒：mm 過度齒：mm 4. 齒距 兩個相鄰刀齒間的軸間的距離就是拉刀的齒距，見圖4-1 圖4-1 拉刀的齒距 齒距大，則拉刀長，拉削生產率低。齒距小，同時工作齒數(shù)多，則拉刀工作平穩(wěn)，加工表面質量提高，但若齒距過小，使容削空間減小，造成切削擠塞，會導致拉刀折斷或刀齒崩裂現(xiàn)象，且因同時工作齒數(shù)增多，拉削邊也相應的增加會造成拉刀負荷超載，拉刀同時工作齒數(shù)一般為個。 同時工作齒數(shù)可用下式計算： 所得之值應略去小數(shù)成整數(shù) 拉刀的齒距可用以下經驗公式計算 (4-1) 式中為拉削長度，單位為mm 計算所得的值取成0.5的倍數(shù) 拉刀上的齒距一般不規(guī)定公差 則 = 由于成形拉齒余量不變，所以去標準值 圓整后取 過度齒的齒距數(shù)值與粗切齒相同，取 精切齒的齒距與標準齒的齒距一樣。 可按下式計算： 取mm 5. 容屑槽 容屑槽是形成刀齒的前刀面和容納切屑的拉削是屬于封閉容削形式的，切削必須全部容納在拉刀的容削形成槽中，如果容屑槽不夠大，切削會在槽內擠塞，輕而影響加工表面質量，嚴重時會使拉刀損壞，因此容屑槽的形狀與尺寸對整個拉削過程有很大影響，理想的容屑槽的形狀保證切削能順利地卷成較緊密的螺卷并保證刀齒有足夠的強度和重磨次數(shù)，常用的容屑槽有三種形式， 直線齒背形 這種容屑槽形式是由一段直線，一段圓弧和前刀面組成槽型簡單、制造容易、適用成形拉削脆性材料（鑄鐵黃銅，青銅等），以及加工普遍鋼材時適用成形拉削方式的拉刀。 曲線齒背形 這種容屑槽形式是由兩段圓弧和前刀面組成，它的特點是容削空間較大，有利于切削的卷起和清除，適用于拉削韌性材料的大齒升量拉刀，輪切式拉刀大都采用這種形式的容屑槽。 加長齒距形 這種容屑槽形成的底部是由兩段圓弧和一段直線組成，它的齒距較大，有足夠的容屑空間，適用于拉削深孔，由于拉削齒形時余量較多且不均勻，采用加長齒距形的容屑槽，能保證有足夠的容屑空間，因而選用第三種加長齒距形容屑槽形式作為我所設計拉刀的容屑槽形式其參數(shù)關系為： 切削法：由表18-4及18-5有 校準齒： 容屑槽的尺寸必須經過校驗估計才能最后確定，否則所適的容屑槽可能會產生容屑槽空間過小，造成拉削時切屑擠塞，使刀齒或拉刀損壞。 顯然，切屑的體積在極限情況下只能等于容屑槽的有效容積，但實際上切屑在容屑槽中卷曲和填空是不完全緊實的，其中存在空間，為了保證有充分的空間容納切屑，則切屑體積必須小于容屑槽的有效容積，而后者與前者的比值就稱為容屑槽容屑系數(shù)k，即： 。 如果忽略切屑寬度方向的變形，那么容屑系數(shù)k就可以近似的用它們在拉刀軸向截面中面積比來表示，即：。所以在設計拉刀時，為了保證有充分的容屑空間，容屑系數(shù)的數(shù)值必須選擇適當，顯然它是和切屑的類別卷曲程度有密切的關系。對于帶狀切屑，當卷曲愈疏松時，空隙越大時，則容屑系數(shù)也要愈大。而崩碎切屑的容屑系數(shù)可比帶狀切屑小些，切屑的類別和卷曲程度受加工材料性質齒升量和切屑寬度等許多因素的影響。因此對于不同的加工情況容屑系數(shù)k的大小也應選用不同，通常由實驗研究加以確定，計標時查[Ⅲ]表18-6，取。 拉刀容屑槽的有效截面積可看作半徑的圓面積，即：，即 而拉刀切下的切屑截面積可近似地取為切屑層的斷面積。，其中為齒升量，為拉削長度。 即，。因此設計拉刀﹥。 故容屑槽能滿足要求。 6. 前角，后角和刃帶 前角對切屑的形成和卷曲，對拉刀的耐用度和拉削刀的大小都有很大影響。前角數(shù)值一般根據(jù)工件材料的性質來選取，加工韌性金屬時，前角宜取大些，加工脆性金屬時，前角宜取小些。參照[Ⅲ]表18-7，選γ0=15°。后角的作用是減少刀齒后刀面與被加工表面之間的摩擦，內拉刀的后角較小，因為若后角過大，則拉刀磨后的直徑將減小很多，拉刀使用壽命大為縮短。 查表18-8取 刃帶的作用是便于在制造拉刀時控制刀齒直徑，刃帶不能太寬，否則會加劇摩擦，降低加工表面粗糙度， 查表18-8，取 7. 分屑槽 分屑槽的作用是減少切屑寬度，便于切屑容納在槽中，當切削韌性金屬時如沒有分屑槽，則成形拉刀每齒切下的金屬層是圓中，切削經受很大的變形才能卷起來，同時它會套在容屑槽中使切屑清除十分困難，對拉削過程十分不利。所以切削寬度較大的拉刀刀齒上，都有分屑槽將切削分成許多小段。如圖4-2；分屑槽的深度一定要不大于齒升量，否則將不起分屑作用。 圖4-2 分屑槽 分屑槽上沿整個刀齒的后刀面上的槽深應做成相等以保證整個分屑槽底部產生了負后角，前后刀齒上分屑槽的位置，要相互錯開，以便后一刀齒可以拉削前一個齒留下的金屬層。 分屑槽的形成如圖4-2所示 在分屑槽的尖角處槽側角ε要大于，改善散熱條件，應避免b的情況。 在我所設計的拉刀中，第個齒按圓孔拉刀磨分屑槽，即一周磨個分屑槽，保證分屑后切削寬度為mm。第個齒奇數(shù)齒上磨一個分屑槽，交錯排列。其尺寸，查工藝裝備設計手冊-刀具設計[26]表取，，. 8．切削齒的齒數(shù)和直徑尺寸 選定齒升量值，切削齒的齒數(shù)可按下式進行估算： (4-2) 選取個齒 第一個齒的直徑尺寸為mm，第二切削齒開始，粗切齒、過渡齒的直徑為： 4.1.2 校準部設計 校準部用以提高孔的精度和表面粗糙度，校準齒還可作為精切齒的后備齒。 校準齒的功用是清除切削齒遺留下來的不平度，校準孔的尺寸和形狀，校準齒的直徑時相同的，沒有齒升量，因此它的主要參數(shù)與切削齒有所不同。 1. 校準齒的直徑 由于是粗拉，不考慮拉孔徑的擴大或收縮。因此，為了使拉刀的重磨次數(shù)增多，使用壽命增長，拉刀校準齒的直徑應取為工件孔的最大尺寸，在所設計的拉刀中，取校準齒的直徑為。 2. 校準齒齒數(shù) 拉刀的校準齒直徑重磨后一次補成精加工切齒，當被加工孔精度要求高時，則校準齒就應取得多一些，反之，則少些。查表，取。 3. 校準齒齒距 由于校準齒不起切削作用，校準齒齒距可以做的短些。當切削齒齒距+mm時，取mm 在所設計的拉刀中取校準齒齒距mm 4. 校準齒的前角、后角和刃帶 校準齒的前角γ可取為，有時為了制造方便，前角值與切削齒相同，在此。 校準齒上的后角取得比切削齒的后角要小，因為校準齒的直徑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徑會很快減小，使拉刀使用壽命縮短，一般圓孔拉刀的校準齒后角，所設計拉刀為成形拉刀，故可取。 為了保證校準齒尺寸不會很快減小，另一方面為了提高拉削過程的平穩(wěn)性，校準齒上后刀面的刃帶做得比切削齒的刃帶寬很多，常取mm。在此，選校準齒刃帶mm。 4.1.3 其它部分及拉刀總長度 1. 拉刀頭部、頸部和過渡錐部的尺寸 1) 拉刀頭部的結構形成 對于拉刀頭部結構要求是能保證快速裝夾和承受最大拉力，快速裝夾拉刀的頭部尺寸可查工藝裝備設計手冊-刀具設計[26]表，如圖4-3， 圖4-3 拉刀頭部 選擇各參數(shù)尺寸如下 ，，,, 2) 拉刀頸部 拉刀頸部的直徑略小于頭部的直徑mm，也可以把頸部與頭部做成一樣粗細，拉刀頸部的長度應保證拉刀第一個刀齒尚未進入工件以前，拉刀的頭部被拉床夾頭卡住。因此，頸部的長度的情況確定，需考慮到拉床的檔避壁厚度，法蘭盤厚度，卡頭與擋壁的間隙等有關數(shù)值，由于此拉刀在L6140拉床上使用，故取mm。 為前導部長度，其值等于工件長度 —法蘭盤厚度，通常取mm —拉床擋壁厚度 —卡頭與拉床擋壁間隙，一般為mm —柄部長度，其計算公式為 、為拉刀頭部尺寸 3) 過渡錐部的確定 過渡錐部的作用是便于把工件套前導部上，它的小端直徑是與頸部直徑相同，過渡錐長度為、、mm三種，在此取mm。 2. 前導部、后導部及尾部 拉刀的前導部和后導部主要是在拉削時起主導向作用，它們的長短和直徑數(shù)值要選擇的合適，否則將直接影響加工質量。 1 前導部的長度 此長度是過渡錐大端到第一個刀齒（包括第一個刀齒的容屑槽長度）之間的距離。通常取拉刀的前導部的長度等于工件的長度，即，在這里孔的拉削長度較長，較大，故取mm。長度公差為自由公差，前導部的直徑等于工件拉前孔的最小直徑。 2 后導部的長度 這一段長度可取為工件長度的，但不得小于mm，取長度為mm。后導部的直徑等于拉削后工件孔的最小直徑，現(xiàn)取其值為 3 拉刀尾部 當拉刀又長又重時，尾部用來承推拉刀，防止拉刀下垂，一般拉刀則不需要，因此所設計拉刀沒有尾部。 3. 拉刀總長L 拉刀總長度是各部分長度的總和（見圖4-4刀具圖） 、—拉刀頭部尺寸 —拉刀頸部長度 —拉刀前導部長度 —拉刀切削部分長度 —拉刀校準部分長度 —拉刀后導部分長度 確定拉刀總長度時，要考慮到拉刀拉床的最大行程，拉刀的制造條件。 熱處理的變形和淬火設備等因素，一般其總長度與直徑之比。如果設計的拉刀過長，在不得已的情況下，可分開做成兩把以上的一套的拉刀。在此取拉刀總長度為mm 4.1.4 拉刀強度計算及拉削力的校驗 1. 拉削力的計算 拉削過程中產生的最大拉削力必須小于拉床允許的額定拉力，同時最大拉削力還受拉刀本身允許強度限制，所以還必須校驗拉刀允許的強度，否則可能使拉床損壞或拉刀折斷。 最大拉削力可按下式進行計算： —刀刃單位長度上的拉削力（N/mm），由實驗測得，見工藝裝備設計手冊-刀具設計[26]表. —每個刀齒切削刃的總長度（mm） —同時工作齒數(shù) 拉削力計算 每個刀齒切削刃的總長度為： ，式中 —刀齒的最大直徑，取=mm 故KN 2. 拉刀強度計算 拉刀工作時，主要承受拉伸應力，可按下式進行校驗。 N/m2，其中 —拉刀工作時的最大拉學力（N） —拉刀上的危險截面面積（mm2） —拉刀材料的允許應力（N/m2） 在此=KN ==m2 由于MPa＜=Mpa 因此，強度滿足要求。 3. 拉床拉應力驗算 計算所得拉削力必須小于拉床的實際拉力，根據(jù)拉床的新舊程度，額定拉力，可以修正系數(shù)得拉床的實際拉力，因所用拉床為舊拉床，且處于良好狀態(tài)，故取修正系數(shù)值為.故實際拉力為。L6140額定拉力為，由于＜，故拉床拉力完全滿足拉削要求。 4.2 精拉刀設計 由于精拉刀各部分設計的方法，步驟與粗拉刀基本相同，因此在這里不再重復各部分的設計方法，只對精拉刀進行參數(shù)選擇，并進行拉刀強度及拉削力的校核，具體如下： 4.2.1 參數(shù)選擇 1. 拉刀材料 選用材料為 2. 拉削余量A 。計算精度。 3. 拉削方式 拉削方式為成形式分層拉削。 4. 選取齒升量 選。 5. 切削齒齒距 選。 6. 精切齒齒距 取。 7. 校準齒齒距 取 8. 同時工作齒數(shù) 取= 9. 容屑槽形式 見工藝裝備設計手冊-刀具設計[26]圖，選C型容屑槽。 10. 容屑槽系數(shù) 查表取. 11. 容屑槽深度 選。 12. 容屑槽尺寸 按[Ⅲ]表，?、裥腿菪疾郏瑓?shù)為，，， 13. 切削齒的前角和后角 查表[Ⅲ]和表取參數(shù)如下 ，′ 14. 分屑槽槽數(shù) 參由于是成形拉刀，切削齒不是分布在全部圓周上，且為精拉刀，為此只開一個分屑槽，即. 15. 粗算切削齒齒數(shù) 取= 16. 校準齒齒數(shù) 取 17. 校準齒直徑 取 18. 校準齒容屑槽尺寸 取，，， 19. 校準齒后角 查表[Ⅲ]表 20. 校準齒前角 取 21. 刀齒刃帶寬度 22. 柄部尺寸 查表[Ⅲ]尺寸，取參數(shù)如下： -0.032 -0.1, 0 -0.26, ,,， 23. 頸部尺寸 根據(jù)L6140型拉床取 24. 過渡錐長度 、、 取 25. 當前導部直徑 取φmm 26. 前導部長度 取 27. 后導部長度 ?。ㄒ驗槭浅尚卫?，可取小些） 4.2.2 校核最大拉削力 (4-3) 其中 為成形拉削最大拉削力 故＜ 所以滿足機床要求。 4.2.3 拉刀強度校驗 (4-4) 故 已知高速鋼 Mpa，故＞ 拉刀強度足夠。 4.2.4 拉刀總長度 = (4-5) 、—拉刀頭部尺寸=、 —拉刀頸部長度= —拉刀前導部長度= —拉刀切削部分長度= —拉刀校準部分長度= —拉刀后導部分長度= 圖4-4 刀具總圖 結束語 大四的畢業(yè)設計已全部結束了，在設計中將我所學過的理論知識及實習收集的資料結合起來，在指導老師張文生的幫助下完成了這次設計。 通過這次畢業(yè)設計，使我對零件制造過程、加工工藝和夾具設計都有了更進一步的認識，也加深了對大學四年中所學基礎知識的學習和理解。畢業(yè)設計是理論聯(lián)系實際的最有效方法。在具體設計過程中，必須考慮到方方面面的問題，在理論上正確無誤的設計，在實際中往往存在各種問題。這樣，在設計時就必須考慮所設計的機構是否合理，在實際運用中能否正常工作，而不僅僅考慮理論上的可行性，畢業(yè)設計使我學會了從實際出發(fā)加工零件和設計夾具。 通過這次設計，使我在工藝規(guī)程設計，專用夾具設計方面有了清晰認識，使我對這方面的知識更加熟練。尤其是刀具的設計—外轉子內曲面成型拉刀設計方面，感到收獲很大并能接近實際，因此有一定的實用價值。但是由于我所學知識有限，有些地方可能不完善，同時設計中難免出現(xiàn)一些問題，請各位領導、老師批評指正。 致 謝 畢業(yè)設計是對大學所學知識的檢驗，也是對以后工作的基本準備。 本次畢業(yè)設計是在學完所有基礎課程、專業(yè)課程的基礎上，在張文生老師的幫助下，通過自身實踐而完成的。 此次畢業(yè)設計使我受益匪淺。在這里，非常感謝指導老師給予的無私指導和幫助，也非常感謝在了解擺線齒輪部結構和查詢相關資料的過程中給予協(xié)助的老師和同學！ 參考文獻 1、甘學輝．聚合物齒輪泵特性理論研究及數(shù)值模擬[D]：[博士學位論文]．鄭州機械研究所，2002. 2、Keiichi OoNISHI．Shimacloid齒輪泵[J]，島津評論，1968，25(4). 3、孟繼安等．內嚙合擺線齒輪泵齒廓特征參數(shù)化設計探討[M]．化工機械，1990 (3)：145—150. 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