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圆顶翅片滚刀的设计开发及其装配田冬龙武宝林张牧沈铭乾(天津工业大学机械工程学院天津 300387）摘要：本文通过对圆顶翅片散热带成形特点的分析研究，利用滚切成型原理开发出一种效率高、精度高、快速设计的翅片滚刀设计方法，并对滚刀的设计理论及成型原理进行阐述，最后以一种类型翅片的刀具为例进行滚刀的设计建模，并经ANSYS仿真从而验证本设计的正确性。
关键词：散热器；圆顶翅片；滚刀；设计理论；装配The Design and Assembly of Dome-topped Fin HobTian Donglong Wu Baolin Shen Mingqian（College of Mechanical Engineering, Tianjin Polytechnic University, Tianjin, 300387）Abstract：By analyzing and researching the forming characteristicsof the dome-topped fin’s radiating corrugated ribbon , al so by combining with roll-type principle, the thesis develops a rapid design hob fin design method with high efficiency and high precision. After elaborating the hob’s design philosophy and molding principle, the authors design and establish a three-dimensional modal and take one of which as a model of the hob . In the end, the thesis verifies the validity and serviceability of the design by the ANSYS simulation.Key words: radiator; dome-topped fins; hob ;design; assembly1 前言翅片是汽车水箱、中冷器以及汽车空调等的重要组成部分，其质量的优劣直接影响到散热效果。
战我，托砰２００２．７ 塔静宁， 邓效忠， 丁浩 （洛阳工学院，河南洛阳４７１０３９）
摘要：应用啮合原理对滚刀的特性进行了研究，介绍了一套完整的整体加长小直径磨前滚刀的设计方法，给 出了滚刀设计和加工所需的几何参数计算、滚刀制造质量控制等方法。 关键词：啮合原理；滚刀；设计 中图分类号：ＴＧ７２１ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００２—２３３３（２００２）０７—００５０—０３
目前，生产中所使用的普通型高速钢磨前滚刀存 在着直径大、刀体短等问题，导致出现滚刀与齿轮的范 成速度低、切入切出时间长，滚刀两次刃磨之间的间隔 短，滚削过程中不易窜刀等问题。这是造成普通磨前滚 刀切齿效率低的直接因素。因此，要想提高滚切效率， 缩短滚齿时间，有必要开发整体加长小直径磨前滚刀。 据有关资料介绍，早在８Ｏ年代末期国外就已经着 手整体加长小直径磨前滚刀的开发研制工作，并在９Ｏ 年代初期生产出了这种高效滚刀。但有关这种滚刀的 设计参数及技术资料，国外各大刀具制造公司一直对 其保密。 国内从事这方面的开发研制工作刚刚起步，还没 有厂家生产这种滚刀。因此，很有必要在这方面进行研 究，以便形成产品应用于生产，提高滚齿效率。 １滚刀直径及长度的设计 Ｊ．Ｊ滚刀直径计算 选择较大的滚刀直径，可以提高心轴直径和工艺 系统的刚性，但增大滚刀直径将增加刀具材料的消耗， 增加切入长度从而降低滚齿的生产率。通常，精加工滚 刀直径应比粗加工滚刀直径大，因此，作为粗加工使用 的磨前滚刀采用小直径，在设计、工艺上是可行的。 选择滚刀外径时，要考虑容屑槽深度 、孔径ｄ、 键槽深度ｔ－和刀体壁厚Ｐ。滚刀外径ｄ 必须满足： ｄ ≥２（ｔｌ＋０．５ｄ＋Ｐ＋日ｋ） 通常， ｐ＝（０．２０－０．２５）ｄ ｄ＝（０．２５－０．４５）ｄ由 此外，容屑槽底与键槽之间的距离不小于０．２ ｄ （≥６ ｍｍ），设计滚刀时需将孔径圆整到刀具的标准直 径值，例如：２２ ｍｍ、２７ ｍｍ、３２ ｍｍ、４０ ｍｍ等。 齿轮滚刀的外径选定后，即可计算分度圆直径。滚 刀分度圆直径是一个基本尺寸，因为滚刀的分度圆螺 ５０ 旋升角、轴向齿距或导程以及容屑槽导程都要按它计 算。滚刀的分度圆直径须圆整成标准值，再确定滚刀外 径的最终值。 Ｊ．２滚刀长度计算 滚刀的最小长度应满足两个要求： （１）滚刀能完整切出包络的全部齿形； （２）滚刀边缘刀齿的负荷不应过重。 根据第一个要求，在齿轮坯转入的一边，应考虑滚 刀开始碰到齿轮坯是在齿轮坯的上端面外圆Ｅ点处， 这样较为安全，如图１所示。这一边的最小长度为： Ｌｌ一、／（２ｒ，－ｈ）ｈ 式中 和Ｓ 为齿轮的齿顶圆半径和滚刀的法向分 圆齿厚，ｈ为齿全高。显然Ｌ－是随着齿顶圆半径 增大 而增大的。 根据第二个要求，在齿轮坯转入和转出的每边，滚 刀应产生足够的包络齿形的作用。在转入的一边，滚刀 其包络作用的长度已包括Ｌｔ之内，可以只考虑在转出 的一边滚刀其包络作用的长度Ｌ：，并考虑最后一只刀 齿最小厚度。因此：
滚刀设计中常用英语一、 齿轮部分 1. 齿轮 Gear 33鼓形齿 Crowned teeth 2 配对齿轮 Mating gear 34 鼓形修整 Crowning 3 外齿轮 External gear 35 修缘 Tip relief 4 内齿轮 Internal gear 36 修根 Root relief 5 中心距 Centre distance 37 挖根 Undercut 6 基本齿廓 Basic tooth profile 38 啮合线 Path of contact 7 基本齿条 Basic rock 39 标准齿轮 Standard gear 8 产形齿条 Counterpart rock 40 变位齿轮 X-gear 9 基准线 Datum line 41 非变位齿轮 X-zero gear 10 齿(轮齿) Tooth (gear teeth) 42 变位系数 Modification coefficients 11 齿槽 Tooth space 43 变位量(外齿)Addendnm modification 12 右旋RH (right hand)44径向变位系数 Addendnm modification coefficient 13 左旋 LH (left hand) 45 直齿轮 Spur gear 14 齿面Tooth flank 46 斜齿轮 Helical gear 15 齿廓(齿形) Tooth profile 47人字齿轮Double-helical gear16 法向齿形 Normal profile 48 渐开线齿轮 Involute gear 17 轴向齿形 Axial profile49 摆线齿轮 Cycloidal gear 18 端面齿形 Transverse profile 50 圆弧齿轮 Circular-arc gear 19 模数 m module51 节线 Pitch line20 法向模数 Normal module 52 分度圆 Reference circle 21 端面模数 Transverse module 53 节圆 Pitch circle 22 轴向模数 Axial module 54 基圆 Base circle 23 径节 DP Diametral pitch 55 齿顶圆 Tip circle 24 齿数 Number of teeth 56 齿根圆 Root circle 25 头数Number of threads Number of starts57 齿根圆角半径 Fillet radius 26 螺旋线 Helix 58 齿距 Pitch27 螺旋角 Helix angle 59 端面齿距 Transverse pitch 28 导程 Lead 60 法向齿距 Normal pitch 29 导程角(螺纹升角) Lead angle 61 轴向齿距 Axial pitch30 压力角 Pressure angle 62 法向基节 Normal base pitch 31 齿廓修形 Profile modificationProfile correction63 端面基节Transverse base pitch32齿向修形 Axial modificationLongitudinal correction64双圆弧齿轮 Double-circular-arc gearUn Re gi st er ed65 公法线长度 Base tangent length 94 基圆螺旋角 Base helix angle66 分度圆直径 Reference diameter 95 基圆导程角 Base lead angle 67 节圆直径 Pitch diameter 96 顶隙 Bottom clearance 68 基圆直径 Base diameter 97 圆周侧隙 Circumferential backlash69 顶圆直径 Tip diameter 98 法向侧隙 Normal backlash 70 根圆直径 Root diameter 99径向侧隙 Radial backlash 71 全齿高 Tooth depth 100 渐开线 Involute 72 工作高度 Working depth 101 蜗杆 worm 73 齿顶高 Addendum 102 蜗轮 Worm wheel 74 齿根高 Dedendum 103 圆柱蜗杆 Cylindrical worm 75弦齿高Chordal height104阿基米德蜗杆(ZA)Straight sided axial worm ，ZA- worm 76 固定齿高 Constant chordal height 105 渐开线蜗杆 (ZI)Involute helicoid worm ，ZI - worm 77 齿宽 facewidth 106 法向直廓蜗杆(ZN) Straight sided norma worm ，ZN 78 齿厚 Tooth thickness107锥面包络圆柱蜗杆(ZK) Milled helicoid worm ，ZK - worm ， 79 法向齿厚Normal tooth thickness 108圆弧圆柱蜗杆(ZC) Arc-contact worm ， Hollow flank worm ，ZC - worm 80 端面齿厚Transverse tooth thickness81 端面基圆齿厚 Transverse base thickness成品公法线长Final WK 82 法向基圆齿厚Normal base thickness成品渐开线起始圆直径 Form Diameter 83 弦齿厚(端面弦齿厚) Transverse chordal tooth thickness不，超出 Out of 84 法向弦齿厚 Normal chordal tooth thickness渐开线起始圆直径 TIF 85 固定弦齿厚 Constant chord 86 槽宽(端面齿槽宽)Transverse spacewidth87 法向齿槽宽 Normal spacewidth 88 压力角 Pressure angle 89 齿形角 Normal pressure angle 90 法向压力角 Normal pressure angle 91 任意点 At a point 92 端面压力角 Transverse pressure angle93 啮合角 Working pressure angleUn Re gi st er ed二、滚刀部分 1 滚刀 Hob 35 倒棱滚刀 Chamfering hob 2 齿轮滚刀 Gear hob36 铲齿滚刀 Form-relieved hob 3 小模数齿轮滚刀Fine pitch gear hob 37 圆弧齿轮滚刀Circular-arc gear hob4 单头滚刀 Single thread hob ， Single start hob38 硬质合金滚刀Carbide hob5 多头滚刀 Multiple thread hob ， Multiple start hob 39 尖齿滚刀Profile relieved hob6 右旋滚刀 Right hand hob 40 双头滚刀 Double thread hob 7、 左旋滚刀 Left hand hob 41 摆线滚刀 Cycloidal gear hob 8 直槽滚刀 Straight gash hob 42 定装滚刀 Single position hob 9 斜槽滚刀 Helical gash hob 43 标准滚刀 Standard hob 10 整体滚刀 Solid hob44 定装滚刀 Single position hob 11镶片滚刀Inserted blade hob ， Clamped blade hob 45 滚柱链轮滚刀 Roller chain sprocket hob 12 孔式滚刀 Arbor type hob ， Shell type hob 46 无声链轮滚刀 Silent chain sprocket hob 13 杆式滚刀 Shank type hob 47 齿顶 Top 14 圆磨法滚刀 Built-up hob 48 齿根 Root 15 铲磨法滚刀 Ground hob 49 齿面 Tooth flank 16 不铲磨滚刀 Unground hob 50 顶刃 Top cutting edge 17 组合式滚刀 Multi-section hob 51 右齿面 R. tooth flank 18 前角滚刀 Raked hob 52 左齿面 L. tooth flank 19 切顶滚刀 Topping hob53 齿顶圆弧 Tip radius 20 半切顶滚刀 Semi- topping hob 54 齿顶全圆弧 Full top radius 21 不切顶滚刀 No-topping hob55 切入齿高 Cutting drpth 22 凸角滚刀 Protuberance type hob 56 基本齿廓 Basic tooth profile 23 修缘滚刀Modified tooth profile hob57 凸角 Protuberance 24 特形滚刀Hob for special profile 58 触角 Lug25 粗切滚刀 Roughing hob 59 前面偏位 Rake offset 26 精切滚刀 Finishing hob 60 铲背量 Cam rise27 剃前滚刀 Pre-shaving hob 61 螺纹升角 Tooth lead angle 28 磨前滚刀 Pre-grinding hob 62 槽数 Number of gashes 29 花键滚刀 Spline hob63 齿根圆弧 Fillet radius30 蜗轮滚刀 Worm wheel hob 64 产形螺旋面 generating helicoid 31 链轮滚刀 Sprocket hob65 铲齿 Relief 32 带轮滚刀 Timing pulley hob 66 前角 Rake angle33渐开线花键滚刀Involute spline hob67切削锥 Starting protion of a hob34 矩形花键滚刀 Straight sided spline hob68头数Number of threads Number of startsUn Re gi st er ed69 齿高Tooth depth 70 全齿高 Whole depth 71 上齿高 Addendum depth 72 下齿高 Dedendum depth73 工作齿高 Working depth of tooth 74 法向齿形 Normal profile 75 轴向齿形 Axial profile 76 节线 Pitch line 77 法向齿距 Normal pitch 78 轴向齿距Axial pitch80 材料、硬度 Material 、 Hardness81 孔径Bore diameter 82轴台径向跳动Radial run-out on hub dia.83 轴台端面跳动Axial run-out on hub face84 刀齿径向跳动Radial run-out on teeth tips85 刀齿前面径向性Radial alignment of gashover cutting depth 86 容屑槽等分误差Adjacent gashspacing error 87 容屑槽等分累积误差Accumulativegash spacing error 88 齿前面与内孔轴线平行度Gash lead erroe (Straightgash hob only )89 齿形误差Tooth profile error 90 齿厚偏差Tooth thickness error 91 全齿高偏差 whole depth error92 齿距偏差Single pitch error 93 三亇齿距的累积误差 Three pitches errorUn Re gi st er ed。
