金属切削刀具课程设计-成形车刀及矩形花键拉刀设计19.doc

中北大学课程设计说明书目录1、前言2、绪论2.1刀具的发展 32.2本课题的研究目的 3设计内容和要求3、成形车刀的设计3.1成形车刀的设计 53.2棱体成形车刀材料及几何尺寸 63.3确定刀具的夹固方式 124. 矩形花键拉刀设计4.1选定刀具类型、刀具材料的依据 144.2刀具结构参数、几何参数的选择和设计 154.3 刀具的全部计算（包括计算公式和计算结果） 204.4 对技术条件的说明 214.5 拉刀各部分的表面光洁度 224.6 拉刀各部分尺寸偏差 225、主要参考文献 24前 言大学三年的学习即将结束，在我们即将进入大四,踏入社会之前，通过课程设计来检查和考验我们在这几年中的所学，同时对于我们自身来说，这次课程设计很贴切地把一些实践性的东西引入我们的设计中和平时所学的理论知识相关联。为我们无论是在将来的工作或者是继续学习的过程中打下一个坚实的基础。全套图纸加扣 3012250582我的课程设计课题目是矩形花键拉刀与矩形花键铣刀的设计。在设计过程当中,我通过查阅有关资料和运用所学的专业或有关知识，比如零件图设计、金属切削原理、金属切削刀具、以及所学软件AUTOCAD的运用，设计了零件的工艺、编制了零件的加工程序等。我利用此次课程设计的机会对以往所有所学知识加以梳理检验，同时又可以在设计当中查找自己所学的不足从而加以弥补，使我对专业知识得到进一步的了解和系统掌握。由于本人水平有限,设计编写时间也比较仓促,在我们设计的过程中会遇到一些技术和专业知识其它方面的问题，再加上我们对知识掌握的程度，所以设计中我们的设计会有一些不尽如人意的地方, 为了共同提高今后设计设计的质量，希望在考核和答辩的过程中得到各位指导老师的谅解与批评指正,不胜感激之至. 编者 06020141班 19号 2、绪论2.1刀具的发展随着社会的发展,时代的进步,刀具在生产中的用途越来越广.刀具的发展在一定程度上决定着生产率,中国加入WTO后,各行各业面临的竞争越来越激烈,一个企业要有竞争力,其生产工具必须具有一定的先进性.中国作为一个农业大国,其在机械方面的发展空间相当大,而要生产不同种类的零件,不管其大小与复杂程度,都离不开刀具. 目前，在金属切削技术领域中，我国和先进的工业国家之间还存在着不小的差距，但这种差距正在缩小。随着工厂、企业技术改造的深入开展，各行各业对先进刀具的需要量将大幅增长，这将有力地促进金属切削刀具的发展2.2本课题研究的目的课程设计作为工科院校大学生的必修环节，不仅是巩固学生大学所学知识的重要环节，而且也是在检验大学生综合应用知识的能力、自学能力、独立操作能力和培养创新能力，是大学生参加工作前的一次实践性锻炼。1. 综合运用学过的专业理论知识，能独立分析和拟订某个刀具合理的工艺路线，具备设计中等复杂刀具零件的能力。2. 能根据被加工零件的技术要求，运用刀具设计的基本原理和方法，掌握一些专用刀具设计方法，完成刀具结构设计，提高刀具设计能力。3. 熟悉和学会使用各种手册，能善于使用网络搜寻一些设计的相关资料，掌握一定的工艺制订的方法和技巧。 4. 进一步提高计算机操作的基本技能CAD及Pro/engineer软件应用能力(造型设计与自动编程)仿真模拟软件的应用。刀具课程设计说明书：成形车刀设计 被加工零件如图1.所示，工件材料为：青铜；硬度HBS115 ；强度b = 360Mpa。 选刀，设计棱体成形车刀3.1棱体成形车刀的结构尺寸： 棱体成形车刀多采用燕尾结构，夹固可靠，能承受较大切削力。主要结构尺寸有：刀体总宽度、刀体高度、刀体厚度B及燕尾尺寸M等。 图1（1） 刀体总宽度，如图1所示，式中：成形车刀切削刃总宽度，工作廓形宽度；成形车刀的附加刀刃；为避免切削刃转角处过尖而设的附加刀刃宽度，常取为0.53mm。为考虑工件端面的精加工和倒角而设的附加刀刃宽度，其数值应大于端面精加工余粮和倒角宽度。为使该段刀刃在主剖面内有一定后角，常作成偏角，b值取为13mm；如工件有倒角，值应等于倒角角度值，b值比倒角宽度大11.5mm为保证后续切断工序顺利进行而设的预切槽刀刃宽度，值常取为38mm为保证成形车刀刀刃延长到工件毛坯表面之外而设的附加刀刃宽度，常取=0.52mm。（2） 刀体高度H 刀体高度H与机床横刀架距中心高度有关。应在机床刀夹空间允许的条件下，尽量取大些，以增加刀具的重磨次数。一般推荐H=55100mm。（3） 刀体厚度B 刀体厚度B应保证刀体有足够强度，要易于装入刀夹，排屑方便，切削顺利。最小厚度应满足，为工件最大廓形深度。（4） 燕尾测量尺寸M 燕尾测量尺寸M值应与切削俄未能总宽度相适应。此外，为调整棱体成形车刀的高度，增加成形车刀工作时的刚度，刀体地不做有螺孔以旋入螺钉，螺孔常取M6。3.2棱体成形车刀材料及几何尺寸：1） 选择刀具材料参考附录表5，选择普通高速钢W18Cr4V制造2） 选择前角与后角由表2-4，选择，在。因此取，。3） 画出刀具廓形计算图：取，。标出工件廓形各组成点1-14以0-0线（通过9-10段切削刃）为基准（以便于对刀），计算出1-14各点处的计算半径（为避免尺寸偏差值对计算准确性的影响，故常采用计算尺寸、计算半径、计算长度和计算角度来计算）基本半径图24） 在以1点为基点，计算出计算长度 5） 确定刀具结构尺寸 ，H=75mm，F=40mm，B=45mm，6） 用计算法求出N-N剖面内刀具廓形上各点至9、10点（零点）所在后刀面的垂直距离之后选择1-2段廓形为基准线，计算出刀具廓形上各点到该基准线的垂直距离，即为所求的刀具扩线深度1、2点至0点所在后刀面的垂直距离，3、4点至0点所在后刀面的垂直距离和刀具廓形到该基准线的垂直距离，5点和7点至0点所在后刀面的垂直距离和刀具廓形到该基准线的垂直距离，7点与5点情况相同6点至0点所在后刀面的垂直距离和刀具廓形到该基准线的垂直距离，8点至0点所在后刀面的垂直距离和刀具廓形到该基准线的垂直距离，11、12点至0点所在后刀面的垂直距离和刀具廓形到该基准线的垂直距离，7） 根据表2-5可确定各点公差下表1为各点至9、10点（零点）所在后刀面的垂直距离和各点到该基准线的垂直距离表1 棱体成形车刀廓形计算表 廓形组成点取值精度0.001取值精度0.0019、10（作为0点）71、29921.93203、412475124755.4755.2885、712490124905.4905.303614975149757.9757.70488810.96611、1211.11611.1164.1163.9768） 校验最小后角7-11段切削刃与进给方向（即工件端面方向）的夹角最小，因而这段切削刃上后角最小，其值为一般要求最小后角不小于，因此校验合格。9） 确定棱体成形车刀廓形宽度即为相应工件廓形的计算长度，其数值及公差如下，（公差值是按表2-5确定的，表中未列出者可取为） 1.3确定刀具的夹固方式： 采用燕尾斜块式。矩形花键拉刀设计被加工零件如图.所示，工件材料为：硬铝LY12；硬度HBS115 ；强度b = 490Mpa；工件长度L=20mm。4.1 选定刀具类型、材料的依据 （1）选择刀具类型 对每种工件进行工艺设计和工艺装备设计时，必须考虑选用合适的刀具类型。事实上，对同一个工件，常可用多种不同的刀具加工出来。 采用的刀具类型不同将对加工生产率和精度有重要影响。总结更多的高生产率刀具可以看出，增加刀具同时参加切削的刀刃长度能有效的提高其生产效率。例如，用花键拉刀加工花键孔时，同时参加切削的刀刃长度l=BnZi，其中B为键宽，n为键数，Zi为在拉削长度内同时参加切削的齿数。若用插刀同时参加切削的刀刃长度比插刀大得多，因而生产率也高得多。 （2）正确选择刀具材料 刀具材料选择得是否恰当对刀具的生产率有重要的影响。因为硬质合金比高速钢及其他工具钢生产率高得多，因此，在能采用硬质合金、的情况下应尽力采用。但由于目前硬质合金的性能还有许多缺陷，如脆性大，极难加工等，使他在许多刀具上应用还很困难，因而，目前许多复杂刀具还主要应用高速钢制造。 根据刀具课程设计指导书表29，选择高速工具钢，其应用范围用于各种刀具，特别是形状较复杂的刀具。根据表30，选择W18Cr4V，HRC62-654.2 刀具结构参数、几何参数的选择和设计 （1）拉刀的结构图1表1代号名 称功 用1柄部夹持拉刀，传递动力2颈部连接柄部和后面各部，其直径与柄部相同或略小，拉刀材料及规格等标记一般打在颈部。3过度锥颈部到前导部的过渡部分，使拉刀容易进入工件孔中。4前导部起引导拉刀切削部进入工件的作用，5切削部担负切削工作，包括粗切齿、过渡齿及精切齿。6校准部起刮光、校准作用，提高工件表面光洁度及精度，并作为切削部的后备部。7后导部保持拉刀与工件的最后相对位置，防止在拉刀即将离开工件时因工件下垂而损坏工件已加工表面及刀齿。8尾部支持拉刀使之不下垂，多用于较大较长的拉刀，也用于安装压力环。 （2） 切削方式：采用分层拉削方式。 （3）拉削余量：对于花键孔A=De-Do （4）分层式拉刀粗切齿齿升量 根据表4-4查出，齿升量af=0.02-0.10mm，在这取af=0.05mm。 （5） 拉刀几何参数 查得拉刀的前角o=20o 圆拉刀：粗切齿的后角o=2o+30刃带ba=0.1；精切齿的后角o=2o+30 ，刃带ba=0.1-0.2；校准齿的后角o=1 o+30刃带ba=0.1。 花键拉刀部分：粗切齿的后角o=2o+30刃带ba=0.05-0.15；精切齿的后角o=2o+30 ，刃带ba=0.1-0.2；校准齿的后角o=1 o+30刃带ba=0.1。（6）齿距及同时工作齿数 根据表4-7，拉刀齿距计算公式：l=20mm时，t=（1.2-1.5）l1/2（mm） 同时工作齿数：Ze=（l/t）+1（取整） 经计算得t=7.12，按表4-13取标准值为：t=6，Ze=4 （7）容屑槽 根据表4-9，曲线齿背容屑槽尺寸：基本型图2 t=6时，g=2， h=2，r=1，R=4； 根据表4-16，容屑系数K值当t=6，af=0.05mm时，K=3； （8）分屑槽 花键部分：I型 分屑的作用：使切屑易于变形，易于卷屑。 分屑槽位置：应前后齿错开。 根据表4-12,每个刀齿的分屑槽数nk=b/5-10（取小值） 当b=6时， 图3 圆拉刀部分： 分屑的作用：使切屑易于变形，易于卷屑。 分屑槽类型：三角形图4参数： （9）校准部 前角o校=5o，后角o校=1o，齿距t校=（0.6-0.8）t=3.6-4.8mm，取t校=4mm 根据表4-14查得齿数Z校=4-5个，取Z校=5个 最后一个精切齿及校准齿直径应按下式确定：D校=Dmax，其中为孔的变形量。 拉刀校准部长度l校=t校Z校=45+7=27mm （10）柄部 根据表4-17查得圆柱形前柄部尺寸为：图5 参数： 根据表4-18圆柱形后柄： 图6 参数：（11）颈部、过度锥、前导部和后导部拉刀颈部长度按下式计算：l2m+B+A-l3mm 式中：B-机床床壁厚度，根据表4-23查得机床型号L6110，B=60mm A-花盘法兰厚度，根据表4-23查得机床型号L6110，A=30mm m-卡头与机床床壁间隙，可取m=10-20mm，在这取15mm l3-过渡锥长度，一般l3=10-20mm，在这取15mm 因此求得l2110mm。图7 L1公式：L1=l1+l2+l3+l3，其中l1为拉刀进入卡头部分的长度，l3为前导部长度。前导部主要起导向和定心作用，故应和予制孔形状相同。 前导部：图8说明：1、D3等于前把拉刀最后刀齿的直径，偏差为表4-32。 2、d3等于加工的花键孔最小内径减0.5mm，只准许负偏差。 3、b3等于前一把拉刀花键齿宽减0.02mm。 4、l3=（0.75-0.1）l 5、a=5-10mm后导部：图9说明：1、d4等于拉刀花键齿最大外径减0.05mm，偏差取-0.2mm。 2、b4等于或小于0.02mm切削辞键宽。 当拉削孔内有空刀槽时，后导部长度按下式计算：l后=l+c+（5-10）mm，式中：l为空刀槽宽度，c为前端拉削长度。 尾部在拉刀工作时支撑在拉床托架上，防止拉刀尾部下垂，对于小而轻的拉刀可不做尾部。 图10参数：颈部长度：颈部直径：过渡锥长度：前导部长度：前导部直径：（mm）前柄伸入夹头长度：前柄端部至第一刀齿距离： 4.3 刀具的全部计算（包括计算公式和计算结果）已知条件：1、花键孔尺寸： 外径：De=28 内径：D=23 键宽：b=6 键数：n=6 2、拉削长度：L=20mm 3、工件材料：硬铝LY12，硬度HBS115； 4、拉床型号：L6110表2序号项目符号计算公式或选取方法计算精度计算举例1拉刀材料W18Cr4V2齿升量af查表4-6af=0.05mm3齿距tt校按表4-12t校=（0.6-0.8）tt=6mm取t=6mm，t校=4mm4同时工作齿数ZeZe=（l/t）+1Ze=45拉削余量切削顺序根据表4-39确定为III型加工顺序为：1、圆孔 2、花键圆孔齿部分的设计计算1圆孔校准齿直径D圆校D圆校=D圆校-由表4-24查得=0.0110.001D圆校=23.0210.011=23.010mm2圆孔拉削余量A圆根据表4-1计算A圆=0.6mm3圆形切削齿齿数Z圆Z圆=（A圆/2af）+（3-5）Z圆=911取Z圆=10齿4圆形齿部分长度l圆切l圆切=tZ圆l圆切=610=60mm5圆形校准齿齿数Z圆校查表4-14Z圆校=56圆形校准部分长度l圆校l圆校=t校Z圆校l圆校=45+7 =27mm7圆形齿部分总长l圆l圆=l圆切+l圆校l圆=60+27=87mm花键齿部分的计算1第一个花键齿直径D花1D花1=d2-0.1D花1=23.010-0.1 =22.910mm2花键校准齿直径D花校D花校=Demax-查表4-16，=0.0100.001D花校=28.084-0.010 =28.074mm3花键拉削余量A花A花=D花校-D花1A花=28.074-22.91 =5.164mm4花键切削齿齿数Z花切Z花切=（A花/2af）+（3-5）Z花切=5459取Z花切=555花键切削部分长度l花切l花切=tZ花切l花切=655=330mm6花键校准齿齿数Z花校由表4-23取Z花校=57花键校准部分长度l花校l花校=t校Z花校l花校=45=20mm8花键齿部分总长l花l花=l花切+l花校l花=330+20=350mm9花键齿廓形尺寸花键齿宽度棱面宽度副偏角bfKrb=Bmax-，公差取-0.015f=0.8-1表4-40b=6.048-0.005f=0.80.2mmKr=1o304.4 对技术条件的说明4.5 拉刀各部分的表面光洁度表3部 位Ra刃带0.2前后刀面；前后导部；各种花键拉刀齿形表面0.8柄部；过渡锥；矩形花键拉刀表面侧隙面1.6容屑沟底及齿背，颈部1.6花键刀齿底径12.54.6 拉刀各部分尺寸偏差1.拉刀外圆直径在全长上的最大径向跳动量