大螺旋角花鍵推刀的設(shè)計(jì)與制造

作者： 2013年07月22日 來(lái)源： 瀏覽量：
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FY50Q摩托車發(fā)動(dòng)機(jī)采用螺旋離合機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)起動(dòng)離合，即起動(dòng)齒輪內(nèi)孔制有螺旋花鍵槽，起動(dòng)軸上制有螺旋花鍵齒，起動(dòng)時(shí)，起動(dòng)軸轉(zhuǎn)動(dòng)，使起動(dòng)齒輪沿螺旋方向軸向移動(dòng)，與中間齒輪嚙合．從而帶動(dòng)曲軸轉(zhuǎn)動(dòng)；起動(dòng)后，起動(dòng)軸
FY50Q摩托車發(fā)動(dòng)機(jī)采用螺旋離合機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)起動(dòng)離合，即起動(dòng)齒輪內(nèi)孔制有螺旋花鍵槽，起動(dòng)軸上制有螺旋花鍵齒，起動(dòng)時(shí)，起動(dòng)軸轉(zhuǎn)動(dòng)，使起動(dòng)齒輪沿螺旋方向軸向移動(dòng)，與中間齒輪嚙合．從而帶動(dòng)曲軸轉(zhuǎn)動(dòng)；起動(dòng)后，起動(dòng)軸在回位彈簧作用下反轉(zhuǎn)復(fù)位，起動(dòng)齒輪在花鍵螺旋作用下軸向移動(dòng)，與中間齒輪迅速脫開。

圖1 起動(dòng)齒輪零件圖
圖1為起動(dòng)齒輪零件圖。齒輪內(nèi)孔為漸開線右旋螺旋花鍵槽，螺旋角b=30°，模數(shù)mn=1.75mm，齒數(shù)Z=10，小端直徑D小=18.1+0.043mm，大端直徑D大=20+0.1+0.2mm，孔長(zhǎng)L=13-0.1mm，孔端倒角1.5×45°，齒坯材料為20Cr。該花鍵孔螺旋角大，直徑小，齒數(shù)多，宜采用拉削加工。由于專用螺旋拉刀及加工時(shí)實(shí)現(xiàn)螺旋復(fù)合運(yùn)動(dòng)的專用進(jìn)給機(jī)構(gòu)需到專業(yè)廠家定制，周期長(zhǎng)，成本高；此外考慮到起動(dòng)離合時(shí)花鍵齒僅利用分度圓以下長(zhǎng)約1mm的漸開線齒形(可近似看作直線)，花鍵齒高只有1mm左右余量，且齒槽寬度較小，相對(duì)公差較大，因此如采用自制螺旋花鍵推刀進(jìn)行加工，既可滿足加工要求，又可縮短刀具及螺旋進(jìn)給機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)和制造周期，降低加工成本。

1 推刀的設(shè)計(jì)

根據(jù)起動(dòng)齒輪螺旋花鍵的結(jié)構(gòu)，宜采用分層切削方式進(jìn)行成形加工。因推刀長(zhǎng)度較短，可采用整體式結(jié)構(gòu)。刀具材料采用W18Cr4V。
  1. 齒升量和齒距的選擇
    齒升量af的選擇極為重要，直接關(guān)系到推削力的大小、推削穩(wěn)定性及推刀磨損狀況。若齒升量太小，則推刀較長(zhǎng)，容易彎曲折斷，影響加工平穩(wěn)性和加工質(zhì)量。根據(jù)花鍵齒的極限齒升量(齒數(shù)Z=10 ，直徑D=16～28mm時(shí)，afmax=0.16mm)，選取af=0.1mm。
    齒距的選擇原則為：法向齒距pn=(1.2～1.5)(l/cosb) ?=4.65～5.8 mm；軸向齒距p=pn/cosb=5.37 ～6.7mm 。
  2. 容屑槽的設(shè)計(jì)
    為保證容屑槽有效容積、刀齒強(qiáng)度及拉削平穩(wěn)性，推刀在推削過程中同時(shí)工作的刀齒數(shù)應(yīng)≥3 。容屑槽應(yīng)有足夠的容屑空間和合理的形狀與前角，溝槽深度不能太深，以保證推刀有足夠的強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性。本花鍵推刀采用了環(huán)行槽結(jié)構(gòu)。螺旋花鍵導(dǎo)程中的容屑槽數(shù)K=pD/pnsinb=24.5，Kmax=25。
  3. 推削力的計(jì)算
    推削加工時(shí)采用一臺(tái)3T千斤頂產(chǎn)生推削力。設(shè)計(jì)推刀時(shí)需要計(jì)算推削力的大小并校驗(yàn)推刀受壓時(shí)的穩(wěn)定性。為防止推刀在推削過程中因受力不一致而折斷，在推刀柄端處開有可放置?6mm 鋼球的錐坑。
  4. 刀齒幾何形狀及尺寸
    推刀齒形的設(shè)計(jì)可參照普通(螺旋)矩形花鍵拉刀的設(shè)計(jì)方法。刀齒幾何形狀如圖2 (推刀零件圖)、圖3 (推刀三維實(shí)體圖)所示，推刀尺寸及公差見下表。

    圖2 推刀零件圖
    圖3 推刀三維實(shí)體圖
表  推刀尺寸及公差
齒號(hào) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15
D
(mm)		 尺寸 18.1 18.3 18.5 18.7 18.9 19.1 19.3 19.5 19.7 19.9 19.95 20
公差 ±0.015 -0.015

2 推刀的制造

推刀的主要制造工序流程為：制坯(毛坯材料：W18Cr4V高速鋼)→粗、精車推刀外圓、開容屑槽和推刀柄錐坑→在滾齒機(jī)上滾制推刀螺旋齒(Z=10 , 滾刀需修正刀齒高度)→熱處理(硬度63～66HRC )、推刀校直→磨推刀各部外圓→在拉刀磨床上磨削刀齒各部尺寸至圖紙要求。
為改善推刀切削條件，可在推刀齒側(cè)磨出一定的副偏角和副后角。用自制螺旋推刀加工起動(dòng)齒輪螺旋花鍵槽可達(dá)到零件要求的加工精度，縮短生產(chǎn)周期，降低加工成本，獲得良好韻經(jīng)濟(jì)效益。
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