精密螺旋内齿轮拉刀设计及制造工艺研究

摘要

内斜齿轮是各类发动机的重要部件，在其众多加工方式中，采用螺旋拉刀加工可以获得极高精度，因而越来越多的受到重视。虽然螺旋拉刀较普通直拉刀来说具有强度高、切削平稳等特点，但由于其结构的复杂性和其对精度的较高要求，其研制难度大。目前我国的螺旋拉刀还主要依靠进口，价格十分昂贵。因此目前急需从现有的技术条件出发，设计制造出可以达到国际领先的加工精度的螺旋拉刀。本文即针对上述内容做一探索性研究。
　　首先，在研究拉削原理的基础上，针对现有拉削方式的不足提出改进方案，设计出可以达到更高加工精度的拉削方式。并以此拉削方式为基础，设计相应的齿形，并针对设计的齿形计算在设计齿升量下的拉削力；设计拉刀的齿距、容削槽尺寸等其他结构，并针对目前处于设计前沿的装配式拉刀提供设计方案。
　　其次，利用有限元仿真软件对拉削过程进行仿真分析，针对不同的前角、后角和侧刃后角分别分组模拟仿真，测量在不同的角度下的拉削力，刀尖表面最大应力以及拉削热，通过综合比较，确定最优的刀具角度，并将仿真计算的切削力与理论计算的切削力作比较，验证两者的符合性；针对受力较大的齿侧精拉削齿进行强度校核，检验其最大应力和变形量是否满足要求，这对拉刀设计与制造十分重要。
　　最后，确定螺旋拉刀的整个加工工艺流程，对其中的重点工序进行详细的分析。结合目前直齿拉刀广为采用的成形法磨削方式，解决因磨削斜齿而造成的砂轮廓型改变的问题，计算针对磨削螺旋拉刀的砂轮齿廓方程并进行曲线拟合。设计出便于工人进行齿形误差计算的交互式系统，主要涵盖量柱距、公法线和弦齿厚等常用检测项。并利用现有的检测条件，对现有的检测方法进行改进，以优化检测方案，使其可以适用于螺旋拉刀的螺旋线误差测量。

目录

精密螺旋内齿轮拉刀设计及制造工艺研究

THE DESIGN AND MANUFACTURING TECHNOLOGY RESEARCH OF THE PRECISION SPIRAL BROACH ABOUT INTERNAL GEAR

摘 要

Abstract

目 录

第1章 绪 论

1.1 课题的背景及研究意义

1.2 国内外研究历史与发展现状

1.3 螺旋拉刀制造目前存在的主要问题及发展方向

1.4 本课题主要的研究内容

第2章 精密螺旋拉刀的设计及拉削载荷理论计算

2.1 引言

2.2 拉削方式优化分析

2.3 精密螺旋拉刀几何结构设计方案

2.4 拉削载荷计算

2.5 装配式拉刀结构设计

2.6 本章小结

第3章 螺旋拉刀拉削过程有限元仿真

3.1 引言

3.2 刀具角度变化对切削力影响分析

3.3 刀具角度变化对刀尖应力影响分析

3.4 切削热分析

3.5 拉削力计算与理论误差分析

3.6 齿侧精拉削齿强度与变形量校核

3.7 本章小结

第4章 精密螺旋拉刀的齿廓加工及检测方案

4.1 精密螺旋拉刀制造工艺优化

4.2磨削螺旋拉刀的砂轮截面廓型计算

4.3 刀齿齿形精度检测

4.4 本章小结

结 论

参考文献

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致 谢