刀具课程设计-矩形花键拉刀及矩形花键铣刀设计.doc

中北大学课程设计说明书 目录1. 前言1.1矩形花键拉刀设计 3 1.2.矩形花键铣刀设计 42. 矩形花键拉刀设计2.10选择刀具材料及热处理硬度 42.11拟订拉削余量切除顺序和拉削方式 42.12选择切削齿几何参数 52.13确定校准齿直径，倒角齿不设校准齿 5 2.14计算倒角齿参数 52.15 计算拉削余量 62.16选择齿升量 62.17设计容屑槽 62.18花键齿截形设计 72.19确定分屑槽参数 8 2.20选择拉刀前柄 82.21校验拉刀强度和拉床载荷 8 2.22 确定拉刀齿数及每齿直径 82.23 拉刀齿部长度 92.24 设计拉刀其他部分 102.25 拉刀总长及其校验 112.26 制定技术条件 113. 矩形花键铣刀设计3.1花键轴尺寸 113.2拉削长度 113.3工件材料 113.4设计步骤及尺寸计算 113.5结合成形铣刀补充计算的数据及说明 134.总结 155.参考文献 166附表 17矩形花键拉刀及矩形花键铣刀设计全套图纸加扣3012250582 1. 前言大学三年的学习即将结束，在大一大二两年的基础学习和大三这学年的专业基础课学习之后我们已经开始运用自己掌握的知识和技能来做设计，它能够提高我们运用知识的能力和独立思考以及应用软件使理论和实践相结合的能力，大家可以把自己的想法融入设计，在设计中又寻找差距的过程中来不断提高自己，为早日扎实掌握技术，灵活运用知识步入社会为工作打好一定的基础我们做设计是必要的，这让我感到很欣慰并充满力量，但是确实通过课程设计检验了我们在这几年中的所学，发现我们所掌握的所运用的程度还远远不够。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，同时也在设计当中发现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。由于水平有限,设计编写时间也比较仓促,在我的设计中会出现一些技术和专业知识等方面的问题，因此会有一些不尽如人意的地方, 为了早日提高自己，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,我将认真学习改正，谢谢老师。1.1矩形花键拉刀设计 被加工零件如图1.所示，工件材料为： 45钢；硬度HBS180 ；强度b =610Mpa；工件长度L=30mm。拉床为L6120型良好状态旧拉床，拉削时采用10%乳化液。拉削前采用钻削加工预制孔。1.2.矩形花键铣刀设计被加工零件如图2.所示，工件材料为：45钢；硬度HBS180 ；强度b = 610Mpa；工件长度L=30mm。2. 矩形花键拉刀设计【原始条件和设计要求】要求设计一把矩形内花键拉刀。拉削的内花键代号及尺寸公差为8 ，倒角高度0.5mm，顶角圆弧半径r 0.4mm。内花键键槽对基准轴线的位置度公差0.015mm2.10选择刀具材料及热处理硬度拉刀材料选用W18Cr4V高速钢。热处理硬度见设计图中技术要求。2.11拟订拉削余量切除顺序和拉削方式拉削余量的切除顺序为：倒角键侧与大径小径，拉刀切削切齿的顺序是：倒角齿花键齿圆形齿，实际采用分层拉削渐成式。在本说明书中，用脚标d、h和y表示倒角齿、花键齿、圆形齿；用脚标c、g、j和x表示粗切、过渡、精切和校准齿；用脚标w和m表示工件预制孔和拉削孔。2.12选择切削齿几何参数查拉刀齿前角、后角可得：取拉刀前角，精切齿与校准齿倒棱前角。取粗切齿，精切齿 ，校准齿 2.13确定校准齿直径，倒角齿不设校准齿查表4-16，花键齿、圆形齿的扩张量均为，则花键齿校准齿和圆形齿校准齿的直径为： 2.14计算倒角齿参数查表4-29，因为为8齿，所以倒角工艺角度为。 2.15 计算拉削余量 按表4-1计算圆形拉削余量为1mm ，预制孔径为41mm，实际拉削余量为：倒角余量 花键余量 2.16选择齿升量：按表4-4选择为 倒角齿： 花键齿： 圆形齿：2.17设计容屑槽 1）齿距计算：按表4-7， 2）选择容屑槽：采用曲线槽，粗切齿用深槽，h3mm，精切齿用基本槽。 3）校验容屑条件：查表4-9得，容屑系数k3，倒角齿开量最大时，应校验之，应使满足 因h3，所以式满足，校验合格。4）校验同时工作齿数 因为，即，满足的校验条件。2.18花键齿截形设计 花键齿键宽按下式计算，精确到0.001mm。 式中，为内花键键槽宽最大极限尺寸；为拉削扩张量(=0.005mm); 为拉刀键齿宽制造公差带宽，为保证键齿尺寸耐用度高，应在制造条件允许范围内取小值，取0.010mm，则：拉刀键齿侧面应制出的修光刃f，其下应磨出侧隙角。2.19确定分屑槽参数 除校准齿和与其相邻的一个精切齿外，拉刀切削齿均磨制成三角形分屑槽。由于在每个圆形齿上都存在着不工作刃段，圆形齿段不必磨分屑槽。2.20选择拉刀前柄 按表4-17选择无周向定位面的圆柱形前柄，公称尺寸，卡爪底径，其余见图。2.21校验拉刀强度和拉床载荷 通过计算分析，确定倒角齿拉削力最大，因而应计算拉刀倒角齿拉削力： 拉刀最小截面积在卡槽底颈处，则拉应力为： （表4-25），拉刀强度校验合格。 拉床拉力为2000.8KN=160KN,比大，拉床载荷校验合格。2.22 确定拉刀齿数及每齿直径 1）倒角齿齿数： 取 2）花键齿齿数： 初拟花键过渡齿与精切齿的齿升量为0.04、0.03、0.02、0.01、0.005,逐步递减，共切除余量，花键粗切齿齿数： 取36齿，少切去了的余量，应增加一个精切齿，其齿升量为0.005mm的齿升量。 3）圆形齿齿数： 初拟方案与花键齿相同，即拟订切去余量，计算圆形粗切齿齿数 为： 取齿，少切了0.01的余量，需增加一个精切齿，其齿升量为0.005mm，这样，圆形齿段具有粗齿8个，过渡齿3个，精切齿3个 4）校准部切齿 倒角齿不设校准齿，圆形齿和花键齿校准齿齿数，查表得： 花键校准齿齿数： 圆形校准齿齿数：这样拉刀总齿数为：23+36+8+4+5=76，具体齿序见表1。2.23 拉刀齿部长度 倒角齿段长度： 花键齿段长度： 圆形齿段长度： 拉刀齿部长度： 2.24 设计拉刀其他部分 按表4-17 4-19 4-23计算： 前柄： 颈部： 过渡锥： 前导部： 前柄伸入夹头长度： 前柄端部至第一刀齿的距离： 后导部： 后柄： 可不设置2.25 拉刀总长及其校验 根据表4-26知，允许拉刀总长为31,拉刀长度校验合格。2.26 制定技术条件（见拉刀工作图）2.27 绘制拉刀工作图（见附图1）3. 矩形花键铣刀设计3.1花键轴尺寸外径 内径 键数 Z8 键宽 键底圆角半径 r13.2拉削长度 L=30mm3.3工件材料 45#钢 硬度 HBS180 强度b =610Mpa3.4 设计步骤序号计算项目符号确定方法或计算公式计算精度设计计算数据1齿槽半角 180/Z0.01o22.50o2齿顶圆弧中心半角arcsinb/Dfmin0.01o11.51o3齿顶宽BaBaDfminsin0.01Ba8.374初算齿廓高度Hh（DaDfmincos）/2（12）整数h45铣刀宽度BBBa2htg 整数B=11.684,取126按铣刀宽度最后确定齿廓高度Hh（B-Ba）/2tg 0.01h4.387铣刀齿顶圆弧半径RfRfDfmin/20.01Rf20.988齿顶圆角半径roror0.1ror19铣刀前角f精加工f0o粗加工f520of0o10容屑槽形式根据工件廓形确定取平底形11铣刀孔径D可根据铣刀宽度B=12按表选取根据B12，查出d1612铣刀外径do可按表35选取初选do5013铣刀圆周齿数Zk可按表初选初选并根据计算，结合实际取Zk914铣刀的后角f一般选f8o15o验算侧刃后角公式为tgotgfsin1o取f10oo4o可以满足要求15铲削量KK1K=dotgf/ZkK1（1.31.5）K0.5K=3K14.516容屑槽圆角半径Rr do2（hK）/（2AZk）0.5o计算得r1.02，所以取1mm17容屑槽深度HH=h（KK1）/2r0.1H9.118容屑槽间角20o35o取25o19分屑槽尺寸按表选取 B20 不需要做分屑槽20键槽尺寸按附录表选取21空刀倒角尺寸按附录表25选取c45 c=1mm22技术条件按表选取B=3.5结合成形铣刀补充计算的数据及说明3. 5.1铣刀的齿数 在保证刀齿强度和足够的重磨次数的条件下，应尽力取齿数多些，以便增加铣削的平稳性。 其中t为铣刀的圆周齿距，在精加工时可取H=h+K+r 其中H为容屑槽高度；K为刀齿铲削量；r为容屑槽底半径，一般为13mm由于齿数未确定时后两参数都无法确定，因此初步估算：H=h+0.06+（13）mm=11.3mm代入t=1.811.3=20.34mm；再代入数据，得=8.49,所以取9； 3.5.2铣刀的后角及铲削量 给出进给方向的后角，一般可以取初选=后，需验算铣刀切削刃上某点的主剖面后角tg=tgsintgsin=tgsin求得=，验算在合格范围内。对于精度要求高的成形铣刀，其齿背除铲齿外尚需进行铲磨，。3.5.3容屑槽尺寸 1）容屑槽底半径 式中：A为系数，可取6。2）容屑槽角 值应按照加工容屑槽所用的角度铣刀的系列选取，一般取为、等，本设计取。3.5.4铣刀刀齿与刀体强度的校验1）校验刀齿强度 对于平底式容屑槽铣刀，按下式计算齿根宽度； 经过计算知，因此满足要求。2）校验刀体强度为保证刀体强度，要求。根据，可知：，满足要求。3.5.5校验铲磨齿形时砂轮是否和下一个刀齿发生干涉，画图按此方法画，因此在此不再赘述与校验。3.5.6铣刀键槽的选择参考设计手册附录，取键系数见上表3.5.7技术条件（此为成形铣刀技术条件，仅作参考）1）表面粗糙度刀齿前面、内孔表面、端面及铲磨铣刀的齿背表面不大于铲齿铣刀的齿背面不大于其余部分不大于2）尺寸公差铣刀主要结构的尺寸公差见下表及铣刀工作图。序号名称符号公差1铣刀外径h152铣刀宽度Bh123铣刀孔径dH73)形状位置公差铣刀的形状位置公差根据前面所算数据，查表3-9，知：切削刃的径向和端面跳动公差为0.03mm；刀体端面跳动公差为0.02mm；零度前角铣刀前刀面的径向性公差为0.06mm。4）齿形公差因为齿形高度在412，所以透光度：齿形的基本部分为0.05mm；齿顶及圆周部分为0.09mm5）材料及热处理铣刀采用高速钢，热处理后的硬度为。在铣刀的工作部分，不得有脱碳层和软点。4.总结： 金属切削刀具课程设计是我们在学完 金属切削原理及刀具等有关课程的基础上进行的重要的实践性教学环节，其目的是使学生巩固和深化课堂理论教学内容，锻炼和培养学生综合运用所学知识和理论的能力，是对学生进行独立分析，解决问题能力的强化训练。通过本次课程设计，我学到了：课程设计作为工科院校大学生的必修环节，不仅是巩固大学生大学所学知识的重要环节，而且也是在检验毕业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。在这次课程设计中，通过对有关知识的梳理，对各手册的查阅，并在复习并运用所学软件AUTOCAD的运用后我的设计水平有所增加，而且它对能力的提高也很有帮助。具体有以下几点收获：1. 掌握了金属切削刀具的设计和计算方法；2. 学会运用各种设计资料，手册和国家标准；3. 学会绘制符合标准要求的刀具工作图，能标出必要的技术条件。这次设计圆满结束了，以后面对的是工作和学习中更多的学习和需要解决的问题，我会在这次设计经历的鼓舞下更有信心地走下去，不断努力做得更好！参考文献1刘华明编. 金属切削刀具设计简明手册. 机械工业出版社，2005.72东华大学编 .画法几何及工程制图 .上海科学技术出版社，2003.33乐兑谦编. 金属切削刀具（第2版） .机械工业出版社. 2001.64庞学慧，武文革编. 互换性与测量技术基础. 国防工业出版社，2007.8附表1矩形花键拉刀齿序表齿型 齿号No.基本直径尺寸D(mm)直径尺寸公差(mm)齿型 齿号No.基本直径尺寸D(mm)直径尺寸公差(mm) 倒角齿151.1305957.130251.2606057.230351.3906157.330451.5206257.430551.6506357.530651.7806457.630751.9106557.730852.0406657.830952.1706757.9301052.3006858.0301152.4306958.1301252.5607058.2301352.6907158.3301452.8207258.4301552.9507358.5301653.0807458.6301753.1707558.7301853.2307658.830花键齿1953.1307758.9302053.2307859.0302153.3307959.1302253.4308059.2302353.5308159.3302453.6308259.430齿型 齿号No.基本直径尺寸D(mm)直径尺寸公差(mm)齿型 齿号No.基本