摆线齿轮泵外转子加工工艺及主要工装设计【含5张CAD图纸、说明书】

资源目录里展示的全都有，所见即所得。下载后全都有,请放心下载。原稿可自行编辑修改=【QQ：401339828 或11970985 有疑问可加】 毕业设计任务书 学生姓名： 任务下达日期： 年 12月 19 日 设计开题日期： 年 04 月 13 日 设计开始日期： 年 04 月 16 日 中期检查日期： 年 05 月 18 日 设计完成日期： 年 06 月 04 日 一、设计题目：摆线齿轮泵外转子加工工艺及主要工装设计 二、设计的主要内容：确定设计方案——综合运用知识，全面考虑有关科学的、经济的及社会的情况，进行多种方案比较，确定最优方案。设计计算——这是设计过程中工作量最大的阶段， 它包括设计计算与工程图绘制和技术文件的编制。 已知外转子齿数Z=7，表面粗糙度Ra=1.6，主要完成加工工艺及主要工装的设计。 三、设计目标：完成A0号图纸2~3张。1、成形拉刀设计图。2、修整砂轮工具图。3、磨削装置总装图。4、徒手画零件图。按照工程技师规范，整理技术资料，编写设计说明书一份。 指 导 教 师： 院（系）主管领导： 年 12 月 19 日 本科毕业设计开题报告 题 目： 外转子加工工艺及主要工装设计 院 （系）： 机械工程学院 班 级： 姓 名： 学 号： 指导教师： 教师职称： 黑龙江科技学院本科毕业设计开题报告 题 目 摆线齿轮泵外转子加工工艺及主要工装设计 来源 工程实际 1、研究目的和意义 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，并已取得了一定的进展。但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，为了研究开发适合我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工作。美国、瑞士、德国、日本等国家先后开发出了各自的系列产品，特种齿轮泵以美国Viking内啮合齿轮泵和日本大晃株式会社的外啮合齿轮泵比较著名。高参数聚合物输送用齿轮泵以美国的聚合物设备公司(POLYMER 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水平[1]。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[2][3]。目前国内生产的特殊齿轮泵主要有NCB-T型内啮合齿轮泵、TC七型特殊齿形高粘度齿轮泵以及CB-T型外啮合齿轮泵[4]。但国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。 2、国内外发展情况(文献综述) 齿轮技术的历史可追溯到3000～5000年前，而作为齿轮在工业中应用的一种重要装置——齿轮泵的雏形只能追溯到16世纪，但它是所有类型泵中最古老的一种[5][6]。通常将抽吸、输送液体和使液体压力增加的机器统称为泵[7]，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，都能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占78．2％[9]。而且齿轮泵的使用领域还在不断扩大，许多过去用轴向柱塞泵的液压设备也已改用齿轮泵(如工程起重机等)[10]。 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，可以把齿轮泵分为外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，常称为油泵或液压泵，特殊泵则多用于石油、化工等输送粘稠物料的行业；按齿轮泵转予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、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齿泵[11][12]、三齿轮外啮合齿轮泵[13]、复合齿轮泵[14-25]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，寿命大幅度提高，具有设计先进、结构新颖、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了一种创新思路。 近十几年来，齿轮泵行业取得了长足的发展。很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，齿轮泵的工作压力有了很大提高，产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、进一步推广CAD／CAM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方向[26]。 目前各国一般用途泵的比重下降，而特殊用途的泵大量发展，比例逐年增加。据估计，目前国外特殊泵的比例已占80％左右[26]。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段，国内使用的高粘度齿轮泵多属于国外进口产品[27]，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率、可靠性与使用寿命还相差甚远。主要存在以下问题：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。 3、研究/设计的目标： 设计参数：外转子齿数Z2=7，表面粗糙度Ra1.6，主要完成加工工艺及主要工装的设计。完成A0号图纸2-3张。1、成形拉刀设计图。2、夹具（磨削摆线齿轮夹具）图。3、修整砂轮工具图。4、磨削装置总装图。其中1张图必须徒手画。按照工程技术规范，整理技术资料，编写设计说明书一份。 4、设计方案（研究/设计方法、理论分析、计算、实验方法和步骤等）： 加工工艺过程 毛坯加工 摆线内转子材料为20CrMo。 剪床下长料后，内孔 ，车成西 粗糙度1.6然后以一刀下端面为基准，修磨两端面，作为粗切齿的定位基准。渗碳、淬火等热处理后，再重新修磨定位基准。内孔 磨成中 作为最后精切齿工艺基准。 粗加工 工件从毛坯到产品的加工过程中，材料去除量较大，为保证加工精度，防止变形，粗切齿使用成形铣刀加工，半径方向余量取为0．25～0．30mm，将大部分加工余量切除，并为下道工序作好定位基准准备。 精加工 摆线内转子材料为20CrMo，热处理后，合适的磨削参数如下：砂轮转速=1700r／min；粗磨径向进给 =0．010～0．015mm(半径)，精磨径向进给 =0．005～0．010mm(半径)。 当转子回转角速度(公转及自转)一定时，位于曲线拐点处范围的速度较齿顶处为高，因为这部分齿面为主要受压区，进给速度选择以此处为准。当砂轮直径和转速一定时(切削速度按30m／s选择)，工件的最佳回转速度为1．736r／min。 5、方案的可行性分析： 通过对机械原理机械设计机械制造工程学等专业课的学习以及相关课程设计和实验课程的实践，同时经过张文生老师的讲解和指导我坚信能把毕业设计做好，综合分析以上设计方法和设计制造难度，方案可行。 6、该设计的创新之处 7、设计产品的主要用途和应用领域： 本型齿轮油泵适用于输送介质粘度不大于150mm2/S ，温度不高于120°C，无腐蚀性，不含硬质颗粒杂质和纤维的重油、柴油、机械油、植物油以及性质类似的其它液体。 　　本型齿轮油泵主要用于石油、化工、冶金、矿山、电站等行业油类介质的转输、增压、燃油喷射等以及大型机械设备中稀油循环中，在各类机械设备中均可做润滑泵使用。在输油系统中可用作传输、增压泵； 在燃油系统中可用作输送、加压、喷射的燃油泵； 在一切工业领域中，均可作润滑油泵用。 8、时间进程 3月28号-4月06号 整理实习日记、撰写实习总结和开题报告 4月07号-5月04号 设计计算、总体结构草图设计 5月05号-5月25号 总体图和部件图设计 5月26号-5月31号 零件图设计 6月01号-6月05号 整理、撰写毕业设计说明书和设计图纸 6月10号-6月20号 答辩. 9、参考文献： [1]、甘学辉．聚合物齿轮泵特性理论研究及数值模拟：[博士学位论文]．郑州机 械研究所，2002 [2]、Keiichi OONISHI．Shimacloid齿轮泵，岛津评论，1968，25(4) [3]、孟继安等．内啮合摆线齿轮泵齿廓特征参数化设计探讨．化工机械，1990 (3)：145—150 [4]、机械工业部科学技术委员会，中国齿轮专业协会编．中国齿轮产品目录．北 京：机械工业出版社，1997 [5]、[美]Igor J．Karassik编，陈允中，曹占友，邓国强，黄红梅译．泵手册(第三版)．北京：中国石化出版社，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．泵的结构与维修．重庆：科学技术文献出版社，1988 [8]、嵇光国．液压泵故障诊断与排除．北京：机械工业出版社，1997 [9]、俞云飞．液压泵的发展展望．液压气动与密封，Feb．2002(1) [10]、朱锡成，周兴业，赵恒枫．齿轮螺杆式液压泵及马达．北京：机械工业出版社，1988 [11]、夏立中．非对称渐开线多齿轮泵的理论分析．东北煤炭技术，1997(1)：22—26 [12]、杨奇顺．新型内外啮合多齿轮泵的理论研究．煤矿机械，2000(12)：8-i0 [13]、常永旺，郑应周，杨涛．三齿外啮合齿轮泵的研制．机床与液压，1994(2) [14]、张惠敏．齿轮泵在高分子材料成型加工中的应用及特点．特种橡胶制品，2002，23(3)：38—42 [15]、张军等．新型多齿轮泵的理论研究．矿山机械，1998(5)：68—7l [16]、刘志国等．复合齿轮泵设计变量的整型化方法．机电工程技术，2001，V01．30，No．5，24～25 [17]、范明豪等．复合齿轮泵流量特性及计算机仿真．机床与液压，2000(6)：10—11 [18]、范明豪等．复合齿轮泵理论及应用预测．压气动与密封，2000(5)：11—14 [19]、祝海林．高粘度液体输送用新型齿轮泵及其优化设计．轻工机械，2002(3)：36—48 [20]、侯波等．复合外齿轮泵的结构原理及性能分析．液压与气动，2002(6)：41—42 [21]、石喜富等．复合齿轮泵的参数优化．机械研究与应用，2002，15(1)：22—24 [22]、李毅华，栾振辉．复合齿轮泵优化设计方法研究．煤矿机械，2004(1) [23]、侯波，栾振辉．中心轮齿数对复合式外齿轮泵流量脉动的影响分析．机械传动，2002，26(1) [24]、林万昌．特殊泵类产品开发前景的研究．福建农机，1995年增刊 [25]、刘永红，熊伟．熔体齿轮泵国产化的探讨．聚酯工业，2003，16(3) 指导教师意见 教师签字： 年 月 日 开题答辩小组意见： 组长签字： 成员签字： 年 月 日 毕业设计领导小组意见: 组长签字： 年 月 日 实 习 总 结 专 业： 机械设计制造及其自动化 性 质： 毕业实习 学 年： 班 级： 姓 名： 学 号： 机械工程学院 毕业在即，由于教学及毕业设计的需要，我们在实习老师的带领下，进行了短期的毕业实习，毕业实习是培养学生在毕业设计中理论联系实际的一个重要环节。通过对大量资料的收集和对现场生产的参观，以及技术人员的讲解，达到对设计题目具有感性认识和一定的理性认识，从而在以后的设计中能够得心应手，避免因缺乏实践而生搬硬套。 1.毕业实习是毕业设计的准备阶段，也是重要的实践环节。实习期间应根据设计题目的需要，深入现场调查研究，并收集设计所需要的各种文字和图纸资料，为下一阶段的设计计算作好充分的准备。 2.通过现场，以及阅读、消化所设计设备的图纸，掌握设备的结构。 3.通过对生产过程和设备和观察，找出生产和设备和薄弱环节，和现场有关人员讨论改进措施，为酝酿设计方案打下基础。 4. 了解有关生产管理、设备管理、维修制度、经济效益等工程师基本的实际知识。5通过拆装来分析摆线齿轮泵的构造。 在实习老师的带领下去单位，车间的相关技术人员带领我们进行实地参观，经技术人员大致介绍，这个车间有很多种型号的掘进机设备，主要参观了 KBC系列和BCB系列两种类型的齿轮泵。其中KCB型系列齿轮泵(输油泵，润滑油泵)适用于输送不含固体颗粒和纤维，无腐蚀性，温度不高于80℃，粘度为5×10-6～1.5×10-3m2/s (5-1500cSt)的润滑油或性质类似润滑油的其他液体，在一切工业领域中，均可作润滑油泵用；BCB系列摆线内啮合齿轮泵适用于输送不含固体颗粒和纤维，无腐蚀性、温度不高于120oC，粘度为5～1500cst的润滑油或其它性质类似的液体。EBH-90 型掘进机体积较小一些，主要用作小型工作面的开采，我的实习目标是参观摆线齿轮泵，经过整体的观察从表面只能看到摆线齿轮泵的一少部分：由配油盘(前、后盖)、外转子(从动轮)和偏心安置在泵体内的内转子(主动轮)。 由于设计摆线齿轮泵需要了解其内部空间结构及其装配情况，技术人员又带领我们进入相应的装配车间进行实地参观学习，此车间空间面积不算太大，经过工作人员的大致介绍了解到，这个车间主要从事摆线齿轮泵的装配。在此车间既有装配完整的摆线齿轮泵，也有摆线齿轮泵的各种零件，这些零件大部分是备用件。几个小时的参观实习很快结束了，虽然时间很短，但是也初步认识了摆线齿轮泵，为以后的毕业设计奠定了一定的实际基础。 通过实习和图书馆查阅的资料得到了齿轮泵转子的几种制造技术： 若把转子齿面看作螺旋齿轮，加工齿轮的方法同样可以用来加工齿轮泵的转子。切齿加工正向高速、高效、高精度方向发展。目前转子的加工方法主要有如下几种： 1）铣削加工法：大部分齿轮泵转子是采用铣削加工进行的，刀具轴线与转子轴线空间交错，盘形铣刀绕其自身轴旋转，转子则作螺旋运动。 2）磨削加工法：为了进一步提高转子的加工速度和精度，同时降低加工刀具的制造费用，磨削加工法获得了越来越广泛的应用。转子专用数控磨床自备砂轮修正器，可快速加工出新型线的转子，大大加快了新产品的开发速度。值得指出的是，磨削加工法常常和滚削加工和铣削加工配合使用，记在转子的粗加工和半精加工中，采用滚削加工法或铣削加工法，而在精加工中，则采用磨削加工法。磨齿是获得高精度齿轮最可靠的方法，在齿轮加工中的比重日益增大。特别是成型砂轮对工件的模数没有限制，可以用来加工大模数的齿轮泵转子。国外工业先进国家磨齿机数量在齿轮加工机床中所占比重都较大，美国一些公司磨齿机数量超过其它齿轮机床数总和。 摆线类齿轮泵转予端面齿廓图 3）滚削加工法：大批量生产转子是常用滚切加工法，滚齿是应用最广泛的切齿方法，某些国家的滚齿机拥有量占所有齿轮机床总数的50%左右。滚削加工法在切削速度、加工精度方面都较铣削加工法优越，这是因为转子齿面用滚刀进行加工时，其分齿是在切削齿面的同时连续进行的，因而齿距误差较小，生产率高。 4）其它加工法：（1）指形加工法；（2）飞刀加工法；（3）涂层法；(4)精密铸造法；(5)数控加工法。 从上述加工方法可以看出，盘形砂轮(或铣刀) 加工齿轮泵转子不受模数限制，适合用来加工大模数、大螺旋角的特殊齿轮泵，且费用较低。而滚刀是加工齿轮泵转子最常用的方法，精度较高。 加工特殊型线转子的刀具属于复杂刀具，需要根据已知的转子型线来设计。为提高转子制造技术水平、满足转子设计要求、提高转子质量，对转子加工方法及刀具设计的研究是必要的。 摆线齿廓的形成 摆线齿廓的形成原理⋯ 当一个圆，沿一条直线做纯滚动时，圆上任一点的轨迹称为摆线。同样当1个小圆沿另一个大圆做纯滚动时，小圆上任一点的轨迹就是摆线齿轮的齿廓轨迹。如图3所示，摆线的参数方程可表示如下： 图-3 摆线的形成 X=a(t-sint) Y=a(1-cost) 由此可知摆线齿轮的齿廓面是由一条光滑的摆线齿廓曲面组成。要发挥摆线齿轮机构的优点，关键是要加工出符合要求的齿廓形状。 外啮合摆线转子齿轮油泵的齿形对泵的加工、性能(如:流量、脉动、噪声)等有很大的影响。针对其缺点,提出了利用包络原理得到的齿形的方案,得到了基于包络原理的大转子齿根过渡曲线,以改善泵的性能。在此基础上,给出了避免出现根切的外转子齿形圆的最大半径公式,并对吸压油腔的位置和大小进行确定,提高了泵的效率,减少了噪声。利用上面的原理,对BB-B80油泵进行齿形设计,同时以“单位体积排量最大”为目标对此泵进行优化设计。 在加工方面,针对摆线转子齿形的特殊性,提出了一套加工方案。 摆线外转子加工过程，从选毛坯到粗加工和精加工以及磨削加工，需要经过这些过程才能成形。 毛坯加工 摆线内转子材料为20。 剪床下长料后，内孔，车成西粗糙度1.6然后以一刀下端面为基准，修磨两端面，作为粗切齿的定位基准。渗碳、淬火等热处理后，再重新修磨定位基准。内孔磨成中作为最后精切齿工艺基准。 粗加工 工件从毛坯到产品的加工过程中，材料去除量较大，为保证加工精度，防止变形，粗切齿使用成形铣刀加工，半径方向余量取为0．25～0．30mm，将大部分加工余量切除，并为下道工序作好定位基准准备。 精加工 摆线内转子材料为20，热处理后，合适的磨削参数如下：砂轮转速=1700r／min；粗磨径向进给=0．010～0．015mm(半径)，精磨径向进给=0．005～0．010mm(半径)。 当转子回转角速度(公转及自转)一定时，位于曲线拐点处范围的速度较齿顶处为高，因为这部分齿面为主要受压区，进给速度选择以此处为准。当砂轮直径和转速一定时(切削速度按30m／s选择)，工件的最佳回转速度为1．736r／min。 毕业生实习总结大学生涯就在这最后的毕业实习总结划上一个圆满的句号。我曾经以为时间是一个不快不慢的东西，但现在我感到时间过的是多么的飞快，感觉就在一眨眼之间结束了我的大学生涯。毕业实习是最重要的一个过程，最能把理论知识运用到实践当中的过程就数毕业实习了。这也是我们从一个学生走向社会的一个转折，一个生命历程的开始。作为刚踏入社会的年轻人来说，什么都不懂，没有任何社会经验。但是通过这次的毕业实习学到了很多，这对我今后踏入新的工作岗位是非常有益的。它不仅使我在理论上对机械行业这个领域有了全新的认识，而且在实践能力上也得到了提高，真正地做到了学以致用。在一次次理论与实践相结合的过程中，在师傅们悉心指导下，我不但对机械行业有了全新的认识 从无数次的失败中吸取了宝贵的经验教训。在毕业实习的过程中，虽然遇到的问题也非常多，但在经过思索问题到解决问题的过程中收获颇丰。 四年的时间我们收获很多，但这仅仅是个开始，我们依旧任重道远。匆匆四载，一路的艰辛与欢笑，虽有所收获，然所学是伊始，新的考验和抉择，仍要自己奋斗不息、磨砺前行。 摘 要 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算。摆线齿轮泵中以内转子为主动轮，外转子为从动轮，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下，进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。 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 录 摘 要 I 第1章 绪论 1 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 4 2.2.3 制定工艺路线 5 2.2.4 机械加工余量，工序尺寸及毛坯尺寸确定 7 第3章 夹具设计 18 3.1 拉胎 18 3.1.1 问题的提出 18 3.1.2 定位基准的选择 18 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 18 3.2.2 定位基准的选择 18 3.2.3 夹具结构 19 3.3 磨头 21 3.4 打磨砂轮工具 22 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 28 4.1.3 其它部分及拉刀总长度 29 4.1.4 拉刀强度计算及拉削力的校验 32 4.2 精拉刀设计 33 4.2.1 参数选择 33 4.2.2 校核最大拉削力 36 4.2.3 拉刀强度校验 36 4.2.4 拉刀总长度 37 结束语 39 致 谢 40 参考文献 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 41 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，并已取得了一定的进展。但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，为了研究开发适合我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工作。美国、瑞士、德国、日本等国家先后开发出了各自的系列产品，特种齿轮泵以美国Viking内啮合齿轮泵和日本大晃株式会社的外啮合齿轮泵比较著名。高参数聚合物输送用齿轮泵以美国的聚合物设备公司(POLYMER 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水平[1]。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[2][3]。目前国内生产的特殊齿轮泵主要有NCB-T型内啮合齿轮泵、TC七型特殊齿形高粘度齿轮泵以及CB-T型外啮合齿轮泵[4]。但国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3000～5000年前，而作为齿轮在工业中应用的一种重要装置——齿轮泵的雏形只能追溯到16世纪，但它是所有类型泵中最古老的一种[5][6]。通常将抽吸、输送液体和使液体压力增加的机器统称为泵[7]，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，都能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占78．2％[9]。而且齿轮泵的使用领域还在不断扩大，许多过去用轴向柱塞泵的液压设备也已改用齿轮泵(如工程起重机等)[10]。 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，可以把齿轮泵分为外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，常称为油泵或液压泵，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、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齿泵[11][12]、三齿轮外啮合齿轮泵[13]、复合齿轮泵[14-25]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，寿命大幅度提高，具有设计先进、结构新颖、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了一种创新思路。 近十几年来，齿轮泵行业取得了长足的发展。很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，齿轮泵的工作压力有了很大提高，产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、进一步推广CAD／CAM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方向[26]。 目前各国一般用途泵的比重下降，而特殊用途的泵大量发展，比例逐年增加。据估计，目前国外特殊泵的比例已占80％左右[26]。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段，国内使用的高粘度齿轮泵多属于国外进口产品[27]，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率、可靠性与使用寿命还相差甚远。主要存在以下问题：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、外转子(摆线齿轮泵)工作时最高压力为25kg／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内、外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，内转子转速比=Z1/Z2=6/7，在油泵的工作过程中内转子的每一个齿每转过一周时，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，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。由此可见整个外转子的尺寸精度、位置精度（七圆弧面与两端面及外圆柱面的位置精度）、形状精度（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位，因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、曲面母线的端面不垂直度允差。 2、曲面对的不平行度允差为。 因此在加工齿形时要先加工基准面，在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 零件材料为低碳合金钢，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，基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加工，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准，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Ⅰ：切断。 工序Ⅱ：车外圆断面、内孔。 工序Ⅲ：磨削，做记号面，再磨另一面。 工序Ⅳ：拉齿形。 工序Ⅴ：精车外圆及一端面。 工序Ⅵ：磨两面。 工序Ⅶ：切单个车端面 工序Ⅷ：热处理，渗碳、淬火、清理。 工序Ⅸ：粗、精磨两端面 工序Ⅹ：按外圆找正磨外圆 工序Ⅺ：磨齿形 工序Ⅻ：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Ⅲ：切单个车端面 工序Ⅳ：热处理、渗碳、淬火、清理 工序Ⅴ：磨齿形 工序Ⅵ：磨外圆 工序Ⅶ：粗、精磨两端面 工序Ⅷ：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齿，使得齿形位置精度得以保证，所以综合以上两工艺方案，最后确定工艺路线如下： 工序Ⅰ：切断 工序Ⅱ：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Ⅲ：先磨做记号面，再磨另一面。 工序Ⅳ：拉齿形 工序Ⅴ：车外圆、端面 工序Ⅵ：磨两端面 工序Ⅶ：切断，车端面 工序Ⅷ：磨平面 工序Ⅸ：钳工去毛刺 工序Ⅹ：热处理 工序Ⅺ：粗磨、精磨端面 工序Ⅻ：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（）： 考虑其长度为，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5级精度，表面粗糙度为，参照机械加工工艺手册[27]：“表1-27”及工艺手册表13-6制定工序尺寸及余量为： 毛坯： 粗车到： 半精车到： 精车至： 粗磨至： 精磨至： 2. 孔加工： 孔加工最后尺寸为 ，留磨量，最后确定各工序尺寸及余量分别为： 一次钻孔至： 二次钻孔至： 用车刀镗孔至： 扩孔至： 3. 齿形加工： 齿形加工用成形拉刀粗拉，精拉，最后留的弧面磨量 4. 两端面： 参照机械加工工艺手册[27]表1-24，表1-39，表1-28，制订工序尺寸及余量为： 棒料长： 切断： 粗车至： 磨： 车： 磨： 车至： 磨至： 粗磨至： 5. 确定切削用量： 工序Ⅰ：切断成，断口 刀具：硬质合金车刀 YT5，刀头长度，刀宽，切削用量的计算查表： 1) 进给量： 查手册表3-16 取 2) 切削速度 查机械加工工艺手册[27]表3-20,选 3) 确定机床主轴转速 (2-1) 按机床C620-1选取 实际切削速度为 (2-2) 工序Ⅱ车削外圆、端面及内孔 1) 加工条件 工件材料： 棒料直径，长65 mm 加工要求：外圆mm，达到mm， 端面达到mm 内孔达到mm 机床： 刀具：端面车刀 刀片材料： 刀杆尺寸： 刀片参数： 2) 切削用量 a) 粗车外圆 切削深度：一次车出 进给量： 切削速度查表3-19， 确定机床主轴转速： (2-3) 按机床： （附表8-3-1） 实际切削速度为： (2-4) b) 半精车外圆 切削深度： 切除 进给量为： 切削速度： 确定机床主轴转速： (2-5) 按机床选取： 实际切速： (2-6) c) 粗车端面 切削深度： 进给量为： 切削速度： 确定主轴转速： (2-7) 按机床选取： 实际切速： (2-8) d) 一次钻孔 进给量： 按表3-88 切削速度：根据 查表3-42 确定机床主轴转速： (2-9) 按机床选： 所以实际切削速度为： (2-10) e) 二次钻孔 查手册3-54 吃刀深度： 进给量： 切削速度： 确定机床主轴转数： (2-11) 按机床选： 实际切速： f) 车刀镗孔 选择刀杆尺寸为 ，伸出长度为80mm 切削深度： 进给量查表3-15： 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： 实际切削速度： (2-12) g) 扩孔钻 由机械加工工艺手册[27]表8-54 根据钻孔取参孔值 进给量： 切削速度为： (2-13) 主轴转速： (2-14) 按机床选： 实际切速： (2-15) 工序Ⅲ磨两端面 1) 选择砂轮 查机械加工工艺手册[27]表3-91、3-97及表4-15，选择砂轮为 2) 切削用量的选择 查表4-12要把机床选 查表3-107，轴向进给量： 工件速度： 查表3-106，径向进给量： 工序IV拉齿形 拉削进给量：，表3-86 拉削速度：查表3-87及表3-88选 工序V车外圆至mm，然后车另一个端面 刀具：端面车刀 1) 车外圆 切削深度： 进给量： 切削速度： 确定机床主轴转数： (2-16) 按机床选： 实际切削速度为： (2-17) 2) 车端面 切削深度： 进给量： 切削速度： 确定机床主轴转速： (2-18) 按机床选： 实际切速： (2-19) 工序Ⅵ磨两面至54.2mm 1) 选择砂轮 查机械加工工艺手册[27]表3-91、3-97及表4-13选砂轮型号为 2) 切削用量的选择 查表4-13根据机床选 ， 查表3-107，轴向进给量 ： 工件速度： 查表3-106，径向进给量： 工序Ⅶ切单个22mm 车成22.3mm（磨面、不车） 1) 切断切削用量 进给量： 切削速度： 确定机床主轴转速： (2-20) 按机床选： 实际切速： 2) 车端面 由于54.2切断后断口为5，则长度平均为： 则发削深度按3取： 选择切削用量切下，查表3-13、3-9，进给量： 切削速度： 确定机床主轴转速： (2-21) 按机床取： 则实际切削速度： 工序Ⅷ磨车面 1) 选择砂轮 由表3-91、3-97及表4-13选砂轮型号为 2) 切削用量选择： 查表4-13、3-107、3-106具体选择如下： ， 轴向进给量： 工件速度： 径向进给量： 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 精磨砂轮 2) 切削用量的选择 查表4-15、表3-107、3-106 ， 轴向进给量： 工件速度： 粗磨径向进给量： 精磨径向进给量： 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 精磨砂轮 2) 切削用量 查表4-10 ， (2-22) 查表3-107，轴向进给量： 工件速度： 查表3-106 粗磨径向进给量： 精磨径向进给量： 3、选择砂轮 砂轮转速为15000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的位置精度采用端面为主要定位面。外圆为辅助定位。 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0，而以外圆柱面为定位基准的定位误差为：。而同轴度、垂直度在本工序允差要求小于即可，可见满足要求。 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，这就要求设计分度装置，并且要保证齿形精度，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，曲面母线对端面的不垂直度允差，对的不平行度允差。因而，为保证位置精度，将外圆柱面及端面作为定位基准，所以在磨齿以前先保证定位基准之间的精度，防止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为0。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。该装置的主要元件是弹性薄圆板，在外缘部分有卡爪，其工件原理如图3-1 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钉，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（由诸支承钉组成）“就地”再磨一次，目的是保证该定位表面与机床回转轴线的问题，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，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，这样可以满足工件位置精度，齿形对的不平度，允差，又由于端面与外圆柱面一刀下，也就保证了对端面的不垂直度允差。 2) 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，设计时可参考表3-1，其厚度不均匀性应不大于，否则影响定心精度，取膜片直径为，厚度为。 2) 卡爪数目越多时，每一个卡爪所承受的负荷就越小，薄壁工件受压局部变形就小，有利于提高精度，参考[Ⅳ]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1/3到1/4，这里取，为了使夹持的稳定性良好，卡爪应能保持在工件宽度1/2到2/3处为宜。 4) 膜片材料宜用65Mn钢，热处理硬度为HRC45-50. 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，分度销与导套之间的间隙. 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。例如分度销本身误差，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，影响量也大，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径，以及距分度销之距离来计算，就拿转轴两轴间的跳动量的影响来说由于间隙会使转轴绕分度销转动而产生转角误差，因而两工位之间的弧线就会有的变化，这对于工件中心来说，分度误差就近似为，因所致的误差较小，所以当精度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于80%，减小分度销的间隙。 2) 通过楔块弹簧装置消除分度销与导套之间间隙。 3) 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：热处理后在MA2110磨床上采用微型磨头，成型砂轮磨圆弧齿性如下图3-2 图3-2 磨头 专用微型磨头：为结构紧凑制造简单采用10000g·5超微型轴承，规格为 D级精度并选用砂轮，硫磺粘结，砂轮转数约为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为，调整其高度并掰转一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式，各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差、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，保证磨削余量mm，拉削余量mm，其中是拉削后孔的最大直径，是拉削后孔的最小直径。 3. 齿升量 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，可能因拉刀强度不够而使拉刀折断或机床超负荷而停顿工作，因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。 齿升量最小不应低于0.05mm，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，加速刀具的磨损，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削余量的%左右，每齿的齿升量均相等,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。 齿升量一般可按[Ⅲ]表18-2， 选取粗切齿：mm 过度齿：mm 4. 齿距 两个相邻刀齿间的轴间的距离就是拉刀的齿距，见图4-1 图4-1 拉刀的齿距 齿距大，则拉刀长，拉削生产率低。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个。 同时工作齿数可用下式计算： 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) 式中为拉削长度，单位为mm 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 = 由于成形拉齿余量不变，所以去标准值 圆整后取 过度齿的齿距数值与粗切齿相同，取 精切齿的齿距与标准齿的齿距一样。 可按下式计算： 取mm 5. 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，切削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，严重时会使拉刀损坏，因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，一段圆弧和前刀面组成槽型简单、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，它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间，因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18-4及18-5有 校准齿： 容屑槽的尺寸必须经过校验估计才能最后确定，否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，切屑的体积在极限情况下只能等于容屑槽的有效容积，但实际上切屑在容屑槽中卷曲和填空是不完全紧实的，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，而后者与前者的比值就称为容屑槽容屑系数k，即： 。 如果忽略切屑宽度方向的变形，那么容屑系数k就可以近似的用它们在拉刀轴向截面中面积比来表示，即：。所以在设计拉刀时，为了保证有充分的容屑空间，容屑系数的数值必须选择适当，显然它是和切屑的类别卷曲程度有密切的关系。对于带状切屑，当卷曲愈疏松时，空隙越大时，则容屑系数也要愈大。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k的大小也应选用不同，通常由实验研究加以确定，计标时查[Ⅲ]表18-6，取。 拉刀容屑槽的有效截面积可看作半径的圆面积，即：，即 而拉刀切下的切屑截面积可近似地取为切屑层的断面积。，其中为齿升量，为拉削长度。 即，。因此设计拉刀﹥。 故容屑槽能满足要求。 6. 前角，后角和刃带 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影响。前角数值一般根据工件材料的性质来选取，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[Ⅲ]表18-7，选γ0=15°。后角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 刃带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，取 7. 分屑槽 分屑槽的作用是减少切屑宽度，便于切屑容纳在槽中，当切削韧性金属时如没有分屑槽，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4-2；分屑槽的深度一定要不大于齿升量，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4-2所示 在分屑槽的尖角处槽侧角ε要大于，改善散热条件，应避免b的情况。 在我所设计的拉刀中，第个齿按圆孔拉刀磨分屑槽，即一周磨个分屑槽，保证分屑后切削宽度为mm。第个齿奇数齿上磨一个分屑槽，交错排列。其尺寸，查工艺装备设计手册-刀具设计[26]表取，，. 8．切削齿的齿数和直径尺寸 选定齿升量值，切削齿的齿数可按下式进行估算： (4-2) 选取个齿 第一个齿的直径尺寸为mm，第二切削齿开始，粗切齿、过渡齿的直径为： 4.1.2 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，校准孔的尺寸和形状，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，为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。 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，当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，取。 3. 校准齿齿距 由于校准齿不起切削作用，校准齿齿距可以做的短些。当切削齿齿距+mm时，取mm 在所设计的拉刀中取校准齿齿距mm 4. 校准齿的前角、后角和刃带 校准齿的前角γ可取为，有时为了制造方便，前角值与切削齿相同，在此。 校准齿上的后角取得比切削齿的后角要小，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，所设计拉刀为成形拉刀，故可取。 为了保证校准齿尺寸不会很快减小，另一方面为了提高拉削过程的平稳性，校准齿上后刀面的刃带做得比切削齿的刃带宽很多，常取mm。在此，选校准齿刃带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 对于拉刀头部结构要求是能保证快速装夹和承受最大拉力，快速装夹拉刀的头部尺寸可查工艺装备设计手册-刀具设计[26]表，如图4-3， 图4-3 拉刀头部 选择各参数尺寸如下 ，，,, 2) 拉刀颈部 拉刀颈部的直径略小于头部的直径mm，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厚度，法兰盘厚度，卡头与挡壁的间隙等有关数值，由于此拉刀在L6140拉床上使用，故取mm。 为前导部长度，其值等于工件长度 —法兰盘厚度，通常取mm —拉床挡壁厚度 —卡头与拉床挡壁间隙，一般为mm —柄部长度，其计算公式为 、为拉刀头部尺寸 3) 过渡锥部的确定 过渡锥部的作用是便于把工件套前导部上，它的小端直径是与颈部直径相同，过渡锥长度为、、mm三种，在此取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，它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 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，即，在这里孔的拉削长度较长，较大，故取mm。长度公差为自由公差，前导部的直径等于工件拉前孔的最小直径。 2 后导部的长度 这一段长度可取为工件长度的，但不得小于mm，取长度为mm。后导部的直径等于拉削后工件孔的最小直径，现取其值为 3 拉刀尾部 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4-4刀具图） 、—拉刀头部尺寸 —拉刀颈部长度 —拉刀前导部长度 —拉刀切削部分长度 —拉刀校准部分长度 —拉刀后导部分长度 确定拉刀总长度时，要考虑到拉刀拉床的最大行程，拉刀的制造条件。 热处理的变形和淬火设备等因素，一般其总长度与直径之比。如果设计的拉刀过长，在不得已的情况下，可分开做成两把以上的一套的拉刀。在此取拉刀总长度为mm 4.1.4 拉刀强度计算及拉削力的校验 1. 拉削力的计算 拉削过程中产生的最大拉削力必须小于拉床允许的额定拉力，同时最大拉削力还受拉刀本身允许强度限制，所以还必须校验拉刀允许的强度，否则可能使拉床损坏或拉刀折断。 最大拉削力可按下式进行计算： —刀刃单位长度上的拉削力（N/mm），由实验测得，见工艺装备设计手册-刀具设计[26]表. —每个刀齿切削刃的总长度（mm） —同时工作齿数 拉削力计算 每个刀齿切削刃的总长度为： ，式中 —刀齿的最大直径，取=mm 故KN 2. 拉刀强度计算 拉刀工作时，主要承受拉伸应力，可按下式进行校验。 N/m2，其中 —拉刀工作时的最大拉学力（N） —拉刀上的危险截面面积（mm2） —拉刀材料的允许应力（N/m2） 在此=KN ==m2 由于MPa＜=Mpa 因此，强度满足要求。 3. 拉床拉应力验算 计算所得拉削力必须小于拉床的实际拉力，根据拉床的新旧程度，额定拉力，可以修正系数得拉床的实际拉力，因所用拉床为旧拉床，且处于良好状态，故取修正系数值为.故实际拉力为。L6140额定拉力为，由于＜，故拉床拉力完全满足拉削要求。 4.2 精拉刀设计 由于精拉刀各部分设计的方法，步骤与粗拉刀基本相同，因此在这里不再重复各部分的设计方法，只对精拉刀进行参数选择，并进行拉刀强度及拉削力的校核，具体如下： 4.2.1 参数选择 1. 拉刀材料 选用材料为 2. 拉削余量A 。计算精度。 3. 拉削方式 拉削方式为成形式分层拉削。 4. 选取齿升量 选。 5. 切削齿齿距 选。 6. 精切齿齿距 取。 7. 校准齿齿距 取 8. 同时工作齿数 取= 9. 容屑槽形式 见工艺装备设计手册-刀具设计[26]图，选C型容屑槽。 10. 容屑槽系数 查表取. 11. 容屑槽深度 选。 12. 容屑槽尺寸 按[Ⅲ]表，取Ⅰ型容屑槽，参数为，，， 13. 切削齿的前角和后角 查表[Ⅲ]和表取参数如下 ，′ 14. 分屑槽槽数 参由于是成形拉刀，切削齿不是分布在全部圆周上，且为精拉刀，为此只开一个分屑槽，即. 15. 粗算切削齿齿数 取= 16. 校准齿齿数 取 17. 校准齿直径 取 18. 校准齿容屑槽尺寸 取，，， 19. 校准齿后角 查表[Ⅲ]表 20. 校准齿前角 取 21. 刀齿刃带宽度 22. 柄部尺寸 查表[Ⅲ]尺寸，取参数如下： -0.032 -0.1, 0 -0.26, ,,， 23. 颈部尺寸 根据L6140型拉床取 24. 过渡锥长度 、、 取 25. 当前导部直径 取φmm 26. 前导部长度 取 27. 后导部长度 取（因为是成形拉刀，可取小些） 4.2.2 校核最大拉削力 (4-3) 其中 为成形拉削最大拉削力 故＜ 所以满足机床要求。 4.2.3 拉刀强度校验 (4-4) 故 已知高速钢 Mpa，故＞ 拉刀强度足够。 4.2.4 拉刀总长度 = (4-5) 、—拉刀头部尺寸=、 —拉刀颈部长度= —拉刀前导部长度= —拉刀切削部分长度= —拉刀校准部分长度= —拉刀后导部分长度= 图4-4 刀具总图 结束语 大四的毕业设计已全部结束了，在设计中将我所学过的理论知识及实习收集的资料结合起来，在指导老师张文生的帮助下完成了这次设计。 通过这次毕业设计，使我对零件制造过程、加工工艺和夹具设计都有了更进一步的认识，也加深了对大学四年中所学基础知识的学习和理解。毕业设计是理论联系实际的最有效方法。在具体设计过程中，必须考虑到方方面面的问题，在理论上正确无误的设计，在实际中往往存在各种问题。这样，在设计时就必须考虑所设计的机构是否合理，在实际运用中能否正常工作，而不仅仅考虑理论上的可行性，毕业设计使我学会了从实际出发加工零件和设计夹具。 通过这次设计，使我在工艺规程设计，专用夹具设计方面有了清晰认识，使我对这方面的知识更加熟练。尤其是刀具的设计—外转子内曲面成型拉刀设计方面，感到收获很大并能接近实际，因此有一定的实用价值。但是由于我所学知识有限，有些地方可能不完善，同时设计中难免出现一些问题，请各位领导、老师批评指正。 致 谢 毕业设计是对大学所学知识的检验，也是对以后工作的基本准备。 本次毕业设计是在学完所有基础课程、专业课程的基础上，在张文生老师的帮助下，通过自身实践而完成的。 此次毕业设计使我受益匪浅。在这里，非常感谢指导老师给予的无私指导和帮助，也非常感谢在了解摆线齿轮部结构和查询相关资料的过程中给予协助的老师和同学！ 参考文献 1、甘学辉．聚合物齿轮泵特性理论研究及数值模拟[D]：[博士学位论文]．郑州机械研究所，2002. 2、Keiichi OoNISHI．Shimacloid齿轮泵[J]，岛津评论，1968，25(4). 3、孟继安等．内啮合摆线齿轮泵齿廓特征参数化设计探讨[M]．化工机械，1990 (3)：145—150. 4、机械工业部科学技术委员会，中国齿轮专业协会编[J]．中国齿轮产品目录．北 京：机械工业出版社，1997. 5、[美]Igor J．Karassik编，陈允中，曹占友，邓国强，黄红梅译．泵手册(第三版)．北京：中国石化出版社，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．泵的结构与维修[M]．重庆：科学技术文献出版社，1988. 8、嵇光国．液压泵故障诊断与排除[M]．北京：机械工业出版社，1997. 9、俞云飞．液压泵的发展展望[M]．液压气动与密封，Feb．2002(1). 10、朱锡成，周兴业，赵恒枫．齿轮螺杆式液压泵及马达[M]．北京：机械工业出版社，1988. 11、夏立中．非对称渐开线多齿轮泵的理论分析[M]．东北煤炭技术，1997(1).