矩形花键拉刀的设计.

1、矩形花键拉刀设计说明书目录1前言 12绪论 12.1刀具的发展 22.2本课题研究的目的 23刀具设计 33.1矩形花键拉刀设计 33.2刀具结构参数及各部分功用 33.3拉刀几何参数的选择和设计 53.4花键齿部分的计算 73.5圆孔齿部分的计算 93.6其他部分的计算 103.7拉削力计算及校验 123.8对技术条件的说明 133.9对刀具的安装、使用的要求 144小结 155致谢 166参考文献1720金属切削刀具课程设计是学生在学完 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

2、，是对学生进行独立分析、解决问题能力的强化训练。刀具课 程设计是在学完刀具课以后，进行一次学习设计的综合性练习，也是一次理论联系实际的训 练。通过设计，运用所学过的基础课、技术基础课和专业课的理论知识，生产实习和实验等 实践知识，达到巩固、加深和扩大所学知识的目的。同时学习查阅有关的设计手册、设计标 准和资料，达到积累设计知识和提高设计能力的目的。本次课程设计完成了矩形花键拉刀刀 具的设计和计算工作，说明书包括刀具类型材料的选择，刀具结构参数、几何参数的选择， 刀具的全部计算，对刀具的技术使用要求，安装使用要求，巩固深化了课堂理论教学内容， 运用各种设计资料、手册和国家标准进行设计，培养了我们

3、独立分析解决问题的能力。随着社会的进步和科学技术的迅速发展，金属切削刀具也由那些古老的手动设备被自动 化设备代替并逐渐向高速、高精度方向发展。为了满足生产的需要，金属切削工具的种类越 来越丰富以培养学生的创新思维能力、观察分析能力、工程实践能力及综合能力为出发 点，我设计选择的题目是：矩形花键拉刀。拉刀上有很多齿，后一个刀齿（或后一组刀齿） 的齿高要高于（或齿宽宽于）前一个刀齿，所以当拉刀作直线运动时（对某些拉刀来说则为 旋转运动），便能依次地从工件上切下很薄的金属层。故加工质量好，生产效率高。拉刀寿 命长，较麻烦，价格较高，一般是专用工具，因而多用于大量批量生产的精加工。2绪论 2.1刀具的

4、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会有大幅度的增 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

5、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。通过本课题设计可以达到以下目的：（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

6、与自动编程）、仿真模拟软件的应用。3刀具设计 3.1矩形花键拉刀设计3.1.1被加工零件如图（1）所示（图1）3.1.2工件材料为：硬铝LY12;硬度 HBS115;强度（T b =490Mpa；工件长度 L=40mm3.2刀具结构参数及各部分功用3.2.1拉刀的结构1.柄邯4,前导艇一7切削制8.图（2）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

7、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。322切削方式采用分层拉削方式中的同廓式拉削方式3.2.3拉削余量对于花键孔A=De-Do3.2.4拉刀刀齿结构：表（2）名称功用前刀面切削流出的表面后刀面最终形成已加工表面的面副后刀面刀齿上和已加工表面相对的表面、分屑槽两侧面刃带也称第一后刀面，是主切削刃和后刀面之间的后角为零的窄面， 它有稳定的拉削过程，防止拉刀摆尾的作用主切削刃是前后刀面的交线副切削刃是前刀面和副后刀

8、面的交线，分屑槽中也有两条副切削刃过渡刃可以是直线或圆弧，它有助于减缓刀尖的磨损刀尖主副切削刃的相交点容屑槽其形状必须有利于切屑卷曲，并能宽敞地容纳切屑分屑槽减小切削宽度，降低切削卷曲阻力，便于切削容纳在容屑槽内，从而改善拉削状况棱刀齿后刀面与齿背的交线止才匕 齿冃容屑槽中靠近后刀面的部分3.3拉刀几何参数的选择和设计331拉刀材料W18Cr4v3.3.2齿升量af-城取过St齿和精切比齿数为*乩齿II按0上OfQ6环O划1俱05曲 逐齿j减但不得小I0.005 imio JE中分恳式仮升廉见衷4.4出久轮切式倩升fit忆农4 6、 4仏聚44分廉式拉刀粗切留齿升 (mm).二G、敢qlSS宇

9、、也11呵怙旳勲丹ooic-m血 4.01Q(M 120.個C*：c.ro-Dtfe三解Si解UtUJiDsm豐oa-j.ojMMC.U-O06HOMO0.0M0J&tK-t &OM-O.!Cl 0 05-01OflMcdaOMJI Q.OM.tM0 W-0.11(MK 卯”(LQb*Q3口 朋 J IS D AB J 卫 0,13413也050b皿T(ECXM60,42-O.(HO.ffiDJOA-O.t5OHMSO.(DO.0EO.CBO.a 0 064Q0M.3Dii.CC.M临叫血1平邮J】OJB-OAH.Q3-0.U15查表5-1(书)得二一“二二3.3.3齿距P粗切齿 p =(1.

10、251.5)：1过渡齿p过二p粗精切齿，当p乞10mm时，p精二p校准齿p校(0.60.8) p故:p粗=7.7 9.2取卩粗=8mm；p 过=8mm;p精 =8mm;p校二4.8 6.4 取 p校二 5mm;3.3.4同时工作齿数Ze乙二丄 1（略去小数）pZe =晋 1 = 63.3.5拉削余量切除顺序根据表4-27 （手册）加工顺序为：倒角，花键，圆孔3.3.6倒角齿测量值M书上公式B1 = B 2 fsin 1倒角值卄30：x = 90- 八 rd cos !M 二 dmax CS x （表 4-42）2B6 2 1 =8sin -0.30761 =17.92x=90 -30 -17.

11、92=42.079M=9.63.3.7倒角与键侧交点的直径dBtan BBsin 日d sin（r1） - Bcos -dB Bsin Btan B =0.2127b=12dp 二 28.83 mm3.3.8最后一个倒角齿直径d2d2 二 dp (0.1 0.3)d2 =28.93 29.13 取 d2 = 29mm3.3.9倒角齿切削余量A倒A倒-d2 - DOminA - 29 - 26 = 3mm3.3.10倒角齿齿数Z倒Z -取整数Z倒二303.3.11倒角齿部分的长度I倒1 倒二 P Z 倒 18I 倒二2583.4花键齿部分的计算3.4.1第一个花键齿直径D花D花 乜 -。1D 花

12、 1 = 29 -0.1 = 28.93.4.2花健校准齿直径D花校D 花校De max _D 花校32.098mm3.4.3花键拉削余量A花Ate = D花校一 D花人花=32.098 28.9 = 3.198mm3.4.4花键切削齿齿数Z花切Z花切二着(35)Z花切=353.4.5花键切削部分长度I花切I花切=p Z花切3.4.6花键校准齿齿数Z花校;查表5-4 :取Z花校=63.4.7花键校准部分长度I花校1花校P校 Z花校I花校=5 6 = 30mm3.4.8花键齿部分总长I花1花=I花校.I花切12I花二 322mm3.4.9花键齿廓形尺寸；齿宽度b ;棱面宽f ;副偏角-/ ；由表

13、4-28得：b = Bmax、f =0.8 1 mm忙 Y =1。1 30b= 6.03取 f =1mm取瓷丫 = 1 ”3.5圆孔齿部分的计算3.5.1圆孔校准齿直径D圆校D 圆校=26.021mm3.5.2圆孔拉削余量、=0.005dm 0.075 1、=0.763.5.3圆形切削齿齿数Z圆6Z圆(3 5)23fZ 圆=103.5.4圆形齿部分长度1圆切1圆切=p z圆1圆切二80mm3.5.5圆形校准齿齿数 Z圆校查表5-4Z圆校63.5.6圆形校准部分长度1圆校1圆校二p校 Z圆校1圆校=30mm3.5.7圆形齿部分总长1圆l圆=l圆切l圆校1圆二 110mm3.6其他部分的计算3.6

14、.1容屑槽尺寸h r g R查表428 （手册）取基本槽h 二 2.5mmg =3mmr 二 1.3mmR=5mm3.6.2校准齿容屑槽尺寸h校r校g校由表4 28h校二 2mmr校=1mmg校二 3mmR校 = 5mm3.6.3分屑槽查表4-13b=6mm,s=2.0mm类型 I )H=0.5B=1.0mm3.6.4前导部尺寸d3I3d3 = d -、I3 =1d3 = 26 -0.6 = 25.4mm丨3 二 40mm3.6.5后导部尺寸d4I4d4 二 dml4 =(0.5 0.7)1d4 = 26mml4 = 20 28mm取 l4 二 28mm3.6.6切削角度及刃带宽。： 0ba查

15、表5-3查表4-2得：o -16粗削齿刃带b0.1精切齿=1 30 b, =0.1校准齿o=1 b.A = 0.5367过度锥长度13I； = 10 20mml3 =15mm3.6.7柄部尺寸didiLiL2 L3 c查表419di.0.020_0.053mm0d1 =19 书.210mmLi = 25mmL2 = 32mmL3 = 90mm3.6.8颈部长度l2B,A 见表 4 30C=4mml2 = m B A -1；m = 10 20取 m=15mm床壁厚度B=60mm发兰盘A=30mml2 =15 60 30 -15 =90mm3.6.9由柄部前端到第一个切削齿的距离l rl； =la

16、 L3 l2lr =40 90 9220mm3.6.10拉刀总长LL =L；L倒L花L圆L后导部L =220 258 322 110 28 =938mm3.7拉削力计算及校验3.7.1最大拉削力Fmax 二 Fz 汽学 Ze2查表4-22Fz =160Ze =5dm = 26.021mmFmax =32N3.7.2拉削强度校验、:二良 I,- |Amin直径最小的截面为柄部由表 425查得 lc .1= 490 工；: 2 2Amind i = 283.385mm4；-114.28MPa；： I 合格3.8对技术条件的说明3.8.1拉刀各部分的表面光洁度表(3)部位Ra刃带0.4前后刀面；前后

17、导部；各种化键拉刀齿形表面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3.2花键刀齿底径12.5(1)拉刀各部分尺寸偏差（2）拉刀外圆直径在全长上的最大径向跳动量之差（3） 切削齿外圆直径偏差：0.020（4）精切齿外圆直径偏差按-0.01mm（5）校准齿外圆直径偏差（包括与校准齿直径相同的精切齿），查得 -0.009mm（6）矩形花键拉刀其他尺寸偏差 键宽偏差：根据工件键宽的精度确定，可再-0.01-0.02之间 花键齿圆周相邻齿距误差，应小于拉刀键宽偏差，但不得大于0.02mm 花键齿圆周不等分累积误差 花键齿的底径偏差按d11或只准负偏差 花键齿两侧面的不平行度，

18、螺旋度及键齿对拉刀轴线不对称度在键宽公差范围内;倒角齿对拉刀轴线不对称度不大于 0.05mm 拉刀倒角齿计算值 M的偏差：一0.02mm3.8.2键槽拉刀的尺寸偏差齿齿高偏差（mrj）表（4）齿升量齿高偏差相邻齿高偏差0.05 0.08 0.0250.025 精切齿及校准齿齿高偏差取0.015mm 刀体侧面和底面不直度偏差：键宽为 312mm寸为0.06/100 键宽偏差取为工件槽宽公差的1/3，但不大于0.02mm符号取（） 键齿对刀体中心线的不对称度在拉刀键宽公差范围内 键齿对刀体中心不对称的在键宽公差以内3.8.3拉到其他部分长度偏差 拉刀总长偏差：当L1000mm寸取土 2mm 切削部

19、分长度偏差取土 2mm 校准部分长度偏差取土 1mm 柄部长度取偏差取土 1mm 前导部，后导部长度偏差取土 1mm 容屑槽深偏差：当h4mn时寸，取土 0.3mm3.9对刀具的安装、使用的要求矩形花键的定位配合方式主要有大径定心、小径定心两种方式，采用大径定心配合方式，内 花键大径通常在淬火处理前加工完成，在淬火后无法对内花键大径进行修整，由于热处理变 形，造成内花键孔精度难以保证，容易导致在装配过程中内、外花键出现较大的配合间隙， 而小径定心方式，具有加工工艺性好、稳定性高，加工精度易于保证的特点，并能采用热处 理后进行磨削的工艺方案，使得花键获得较高的加工精度，不但可以克服大径定心热处理

20、造 成的矩形内花键大径严重变形影响而无法 修整的缺陷，且可以使设计精度等级进一步，有 利于提高以花键作为基准孔的渐开线圆柱齿轮配合的精度，确保变速箱的稳定运行。4小结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。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的所学的知识，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。通过这一学期的学习和对有关资料的查阅，我运用所学的专业知识和从与专业相关联的 课程为出发点，设计了刀具零件的工艺、编制了刀具零件的加工程序，并复习了所学软件 AUTOCADPRO/E的运用，同时学习了其他一