圆孔拉刀及矩形花键铣刀方案说明书

1、个人资料整理 仅限学习使用圆孔拉刀及矩形花键铳刀设计说明书目录一前言1二绪论2三刀具设计3一）矩形花键铳刀的设计31齿形设计计算32结构参数选择计算33矩形花键铳刀的技术条件54刀具的全部计算7二）圆泡拉刀的设计81选定刀具类型、材料的依据82刀具几何参数的选择设计9四总结15五致谢16六参考文献17、乙一、刖舌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。我的课程设计

2、课题目是矩形花键拉刀与矩形花键铳刀的设计。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

3、中得到各位指导老师的谅解与批评指正，不胜感激之至.二、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WTOt，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

4、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。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

5、Pro/enginee物件应用能力（造型设计与自动编程,、仿真模拟软件的应用三.刀具设计一）矩形花键铳刀的设计1 .齿形的设计计算1.1 前角为零时，工件法剖面截形就是铳刀的齿形。1.2 前脚大于零时铳刀有了前角以后，其刀齿在径向截面的齿形和前刀面上的齿形，就与工件法剖面的截形不同了。设Tf为铳刀外圆处的纵向前角，当Yf较大时，铳刀径向截面和前刀面上的齿形需进行修正计算。下图所示的是工件齿形和铳刀齿形得关系，其中b）为给定的工件齿形；c）为铳刀径向截面应具有的齿形，即铲刀应具有的齿形；d为铳刀前刀面的齿形，即样板应具有的齿形。图82 .结构参数的选择及计算。1 .铳刀齿形高度h设被切工件成形部

6、分高度为hw,则成形铳刀齿形高度应为:h=hw+<12)mm2 .铳刀宽度B设被切工件阔形宽度为Bw则铳刀宽度B可取为稍大于Bo3 .容屑槽底形式铲齿成形铳刀容屑槽底形式通常有两种，即平地形式和中间有凸起或槽底倾斜的加强形式。在铲削深度较小和刀齿强度足够的情况下，应采用平底形式。在铳削深度较大时，宜采用加强形式。4 .铳刀的孔径d铳刀的孔径d应根据铳削宽度和工作条件选取，可以按刚度，强度条件计算，也可根据生产经验选取。5 .铳刀的外径do对于平底形式的容屑槽，铳刀外径可按下面公式计算：do=d+2m2H式中：d铳刀孔径m壁厚，一般取<0.3-0.5)dH全齿高由于全齿高的计算又需依

7、据外径do,因此，用上式直接计算铳刀外径是困难的，我国一些工厂采用下式估算铳刀外径：do=<22.2)d+2.2h+<26)根据上面公式的计算结果再取外径的推荐值。6 .铳刀的圆周齿数Zk铲齿成形铳刀的圆周齿数Zk可按下式计算Zk=Hdo/S式中S为铳刀的圆周齿距，粗加工时，可取S=<1.82.4)H精加工时，可取S=(1.3-1.8>H,式中H为容屑槽的高度。但是在设计成形铳刀时，直接按公式计算圆周齿数是困难的，因为式中H尚未确定，而确定它时，又要反过来依据铳刀的圆周齿数。因而在设计时，可根据生产经验按铳刀外圆直径的大小预先选定圆周齿数，在设计计算出铳刀的其他结构参数

8、后再反过来校验圆周齿数设计得是否合适。7 .铳刀的后角及铲削量K设铲齿成形铳刀的顶刃径向后角为af,一般取af=10°15°。相应的铲削量可按下式计算：K=tgafHdo/Zk,式中do为铳刀外径，Zk为圆周齿数。求出铲削量后，应按附录表40所列的铲床凸轮的升距选取相近的K值。初步选定径向后角和计算出铲削量以后，需验算刀齿侧刃上一点X的主剖面后角aox,验算应选巾X最小处的X点，验算公式可按下面公式：tgaox=tgafSin巾X应使aox不小于23°。实际计算表明，当巾x<15时，常满足这官要求，可采用增大顶刃后角，斜置工件，斜铲齿等方法增大侧刃后角。对于

9、精度要求高的成形铳刀，其齿背除铲齿外尚需进行铲磨。为使铲磨时又砂轮空刀，齿背后部应做出深铲部分。选择II型深铲形式，经计算选K=4,K2=0.70.88 .容屑槽尺寸< 1）容屑槽底半径r可按下式计算：r=Hdo-2（h+K>/2AZh式中A为系数，当铲齿凸轮空程角6=60时，A=6,当6=90时，A=4。对于需要铲磨齿背的成形铳刀，通常取6=90°计算出的r应圆整刀0.5mm< 2）容屑槽问角9:一般取20°-35°< 3）容屑槽深度H:HHh+K+K+r9.分屑槽尺寸当铳刀宽度B<20时，切削刃上不需要作分屑槽。10.刀齿、刀体强

10、度和砂轮干涉的校验由以上所述可以看出，在确定铲齿成形铳刀的外径do,齿数Zk,铲肖U量K,容屑槽深度H等参数时，常常互相牵涉，难以直接确定某一参数。因此，需采取试算的方法，首先假设几个参数的数据，再根据他们确定其他一些参数。这样选定成形铳刀的各参数后，还需进行校验，检验铳刀结构是否紧凑，合理，刀体，刀齿强度是否足够。3矩形花键铳刀的技术条件1.光洁度<按GB103卜68）< 1）刀齿前刀面，内孔表面、端面及铲磨铳刀的齿背表面-不低于7< 2）铲齿铳刀的齿背面-不低于6< 3）其余部分不低于42.尺寸公差：在舁厅P名称符号公差1铳刀外径doh162铳刀宽度Bh123铳刀孔

11、径dH74铳刀键槽宽度b<Dc75内孔至键底距离t1'H143.形状位置公差表5在舁厅p工程铳刀尺寸范围公差1切削刃的径向及端面跳动do<1000.03do>1000.042刀体端面跳动do<1000.02do>1000.03H0100.0410<Hc200.063前面的径向性只许凹入）20<H<300.09H>300.124.齿形误差表6铳刀齿形高度h透光度齿形的基本部分齿顶及圆角部分<40.030.064-120.050.0912-220.070.12>220.080.155.材料及热处理铳刀材料一般用高速钢，热处理

12、后硬度应为HRC6%66。在铳刀的工作部分，不得有脱碳层和软点4刀具的全部计算表7已知条件：欲加工矩形花键轴，其尺寸为：外径Da=32a11,内径Df=28f7,键数Z=6,键宽b=7d10,键底圆角半径r=1,工件材料为可锻铸铁KTZ550-04在舁厅P计算工程符号确定方法或计算公式计算精度设计计算数据1齿槽半角力6=180/Z0.01°力=30.00。2齿顶圆弧中心半角巾巾=力一arcsinb/Dfmin0.01°巾=15.50o3齿顶宽BaBa=Dminsin巾0.01Ba=7.484初算齿廓高度Hh=<Da-DUcos巾)/2+<1-2)整数h=45铳刀

13、宽度BB=Ba+2htg力整数B=126按铳刀宽度戢后确定齿廓高度Hh=<B-Ba)/2tg巾0.01h=8.247铳刀齿顶圆弧半径RfRf=Dmin/20.01Rf=13.988齿顶圆角半径rorr0.1ror19铳刀前角Yf精加工n=0o粗加工1=520o丫f=0o10容屑槽形式根据工件廓形确定取平底形11铳刀孔径D可根据铳刀宽度按表3-3选取根据B=12,查出d=2212铳刀外径do口按表34选取初选do=6513铳刀圆周齿数Zk可按表35初选初选Zk=1214铳刀的后角民f一般选af=8o15o验算侧刃后角公式为tgao=tgafSin力1°取af=10°a&

14、#176;=5.04°可以满足条件15铲削量KK1K=ndotgaf/ZkK=<1.31.5)K0.5K=3K=4.516容屑槽圆角半径Rr=Hdo-2<h+K)/2A-Zk0.5°r=1.11取r=117容屑槽深度HH=h+<K+K)/2+r0.1H=11.518容屑槽问角99=20°35o取9=20°19分屑槽尺寸按表58选取取两个分屑槽t1=4,t2=8,前后四专日开20键槽尺寸按附录表6选取21主力倒角尺寸按附录表25选取22技术条件按表59,5-11选取二）.圆孔拉刀的设计2.1 选定刀具类型、材料的依据<1）选择刀具类

15、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=BXnXZi,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

16、、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。2.2 刀具结构参数、几何参数的选择和设计(1)拉刀的结构图1名称功用1栖部夹持拉刀，传递动力2“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"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“削部担负切削工作，包括粗切齿、过渡齿及精切齿。6,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上导部保持拉刀与工件的最后相对位置，

17、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'部支持拉刀使之/、卜垂，多用于较大较长的拉刀，也用于安装压力环。工件直径30H7（00.025>mm工件拉削孔长度30mm空内无空刀槽，拉削表面粗糙度不得大于Ra1.6卜mi工件拉削孔部截面图见图4-10工件材料：可锻铸铁KTZ550-04,调质处理，硬度HBS185抗拉强度6b=550MPa拉床型号:L6120型。工作情况：良好的旧拉床。采用10%K压乳化液。要求设计圆拉刀。设计时应考虑：预制空加工方式。标准麻花钻钻削。拉削变形量：拉削后孔收缩，收缩量<在直径上）为0.01mm图1设计步骤<1）选择拉

18、刀材料及热处理硬度参考金属切削刀具设计简明手册附录5,工件材料为3工件材料为可锻铸铁KTZ550-04,调质处理，硬度HBS185虽度6b为550Mpa可知,选用W18Cr4V普通高速钢按整体式制造拉刀。拉刀的热处理硬度：刀齿及后导部6366HRC前导部6366HRC前柄4052HRC允许进行表面处理。<2）确定拉削方式综合式拉刀较短，适用拉削碳钢和低合金钢，拉削精度和表面质量并不低于其它拉削方式，且拉削耐用度较高。因此，本例选择综合式拉削。（3>选择刀齿几何参数按表4-2、表4-3选择，具体见图4-1。（4>确定校准齿直径本例以脚标o、w、mc、g、j和x依次表示拉刀、预制

19、孔、拉削孔、粗切齿、过渡齿、精切齿和校准齿。do=dmmax+=30.035mm式中6拉削变形<收缩）量，6=0.01mm（5>确定拉削余量计算余量<按表4-1）为A'=0.005dm+<0.10.2）刃=（0.005X30+0.15X包>mm=0.97mm按GB1439-78锥柄长麻花钻第1系列取29.0mm的钻头。这样，实际拉削余量为A=dox-dwmin=（30.031-29.0>mm=1.035mm（6>选取齿升量按表4-4,选取粗切齿齿升量af二=0.04mm（7>设计容屑槽1） 计算齿距按表4-7,粗切齿与过渡齿齿距为P=&l

20、t;1.21.5）名=<1.21.5）巴=6.68.2mm取P=7mm精切齿和校准齿齿距为Pj=Px=<0.60.8）P=5.5mm2）选取拉刀容屑槽查表4-8,选曲线齿背型，粗切齿和过渡齿取深槽，h=3mm精切齿和校准齿取基本槽，h=2mm3）校验容屑条件查表4-10得容屑系数k=3.0,则h'=1.13=1.13X11mm=2.68mm显然，h'<h,容屑条件校验合格。4）校验同时工作齿数照表4-7计算<l/p）=30/8=3,Zemin=3,Zema=3+1。满足3<Ze<8的校验条件，校验合格。< 8）确定分屑槽参数拉刀粗切齿与

21、过度齿采用弧形分屑槽，精切齿<最后一个精切齿除外)采用三角形分屑槽。弧形槽按表4-12设计，当domin=29mm槽数nk=8,槽宽a=dominsin90o/nk-<0.30.7)mm=29Xsin90/8-<0.30.7)mm=5mm切屑宽度aw=2d0minsin90o/nk-a=<2x29Xsin90o/8-6)mm=6.32mm因aw>a,可使拉削表面质量较好，前后刀齿重叠拉削而无空隙。三角形槽按表4-11设计，do=30mmN=<1/71/6)Ttdo=15槽宽b=11.2mm,深h'=0.5mm,槽形角w/>90o前后刀齿的分屑槽

22、应在圆周方向错开半个槽距，交错排列。< 9)选择拉刀前柄按表4-17,选用II型一A无周向定位面的圆柱形前柄，取d=28mm,卡爪处底径d2=21mm其他见图4-1o拉刀无需设后柄。< 10)校验拉刀强度与拉床载荷按表4-20、表4-21和表4-22计算最大刀削力。根据综合式拉削特点，切削厚度ac=2afo3Fmax=FZ2awzemaxk0k1k2k3k4x10=161X30兀/2X4X1.27X1.15X1.13X1X1X10-3KN=50.06KN拉刀最小断面为前柄卡爪底部，其面积为Armin=兀d22/4=IIx212/4mn2=346.19mrn危险截面部位的拉应力为6=

23、Fma/Armin=50.06/346.19GPa=0.145GPa按表4-25,高速钢圆拉刀许用应力6=0.35GPa,显然，6<6,拉刀强度校验合格。按表4-23、表4-24和已知L6120型良好状态旧拉床，可算出拉床允许拉力rk=200X0.8KN=160KN显然，Fmax<Frk,拉床载荷校验合格。<11)确定拉刀齿数和每齿直径尺寸按本章一、3.齿升量中所述，取过度齿与精切齿齿升量递减为：0.03、0.025、0.020、0.015、0.01、0.01mm,共切除余量Ag+A=2<0.03+0.025+0.020+0.015+0.01+0.01)mm=0.22m

24、mt中，前2齿齿升量大于1/2af,可属过渡齿；后4齿齿升量较小，属精切齿。粗切齿齿数按下式计算后取整为Ze=A-(Ag+A>/2af+1=(1.035-0.22>/2X0.04+1=11粗切齿、过渡齿、精切齿共切除余量<11-1)X2X0.04+0.22mm=1.02mm剩下<1.035-1.02)mm=0.015mmj余量未切除，需增设一个精切齿切到要求的尺寸。按表4-14,取校准齿7个，其直径尺寸dox已在前面计算确定了。这样，拉刀总齿数为zo+Zg+Zj+Zx=11+2+5+7=25图4-1中按齿号列出了各齿直径尺寸及其公差。<12)设计拉刀其他部分按表4

25、-19:前柄l1=100mmdi=28f8mm颈部l2=m+B+A-l3=110mmd2=d1-0.5mm=27.5mm过渡锥l3=15mm前导部l4=40mmd=dwmir=29f7mm后导部l7=20mmd7=dmmin=30f7mm拉刀前柄端面至第1刀齿的距离LJ=l+m+B'+A+l4=(95+20+75+35+40>mm=265mm(13>计算和效验拉刀总长粗切齿与过度齿长l5=8X(11+2>=104mm精切齿与效准齿长lo=5.5x(5+7>=66mm拉刀总长L=L'+l5+16+l7=455mm按表4-26允许拉刀总长为28do=28X30mm=840mmi然,拉刀短得多，所以长度合格。(14>制定拉刀技术条件应根据本章二。主要内容应列入拉刀工作图中。四.小结通过本次金属切削刀具课程设计我学到了：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AUTOCADPRO/E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