非标刀具设计说明书

1、 扬州市职业大学毕业设计(说明书) 课题: 常用复杂刀具设计学 院: 机械工程学院 专 业: 机械制造及自动化 班 级：06机/电<1>班学 生：颜晓雷指导老师：周益军 职称：副教授完成日期: 2010年5月 目 录摘要 7前言 8 一、 拉刀的简介、组成以及拉削方式和特点 101 拉刀的简介 102 拉刀的组成 103 拉削的方式 114 拉削的特点 11二、 铰刀的简介、组成以及分类 131. 铰刀的简介132. 铰刀的组成133. 铰刀的分类13三、 圆孔拉刀的分析和设计 151. 圆孔拉刀的简介 152. 圆孔拉刀设计内容 153. 圆孔拉刀设计步骤及计算（Q235） 16

2、3.1 设计已知条件 163.2 拉刀材料的选择 163.3 拉刀几何参数的确定 163.4 确定齿升量、齿距及工作齿数 163.5 确定容屑槽的形状及尺寸 163.5.1容屑槽形状的选择163.5.2确定容屑系数173.6设计分屑槽尺寸 173.7确定拉刀齿数及计算 173.7.1拉刀齿数的计算173.7.2计算各刀齿直径173.7.3确定各个刀齿直径并制表173.8拉刀强度及拉床拉力校验 183.8.1拉刀强度校验18 3.8.2拉床拉力校验183.9拉刀柄部设计 183.10拉刀前、后导部设计183.11拉刀其他部分设计183.12拉刀总长度193.13绘制拉刀工作图194. 圆孔拉刀设

3、计步骤及计算（HT200）204.1设计已知条件204.2拉刀材料的选择204.3拉刀几何参数的确定214.4确定齿升量、齿距及工作齿数214.5确定容屑槽的形状及尺寸214.5.1容屑槽形状的选择 214.5.2确定容屑系数 214.6设计分屑槽尺寸214.7确定拉刀齿数及计算214.7.1拉刀齿数的计算 224.7.2计算各刀齿直径 224.7.3确定各个刀齿直径并制表 224.8拉刀强度及拉床拉力校验224.8.1拉刀强度校验 234.8.2拉床拉力校验 234.9拉刀柄部设计234.10拉刀前、后导部设计 234.11拉刀其他部分设计 234.12拉刀总长度 244.13绘制拉刀工作图

4、 24本章小结24四、 矩形花键拉刀的分析和设计 251. 矩形花键拉刀简介252. 矩形花键拉刀的设计内容253. 矩形花键拉刀设计步骤及计算（综合轮切）263.1选择拉刀材料及热处理硬度 263.2拟订拉削余量切除顺序和拉削方 263.3选择切削几何参数 273.4确定校准齿直径(倒角齿不设校准齿) 273.5计算倒角齿参数 273.6计算拉削余量 283.7选择齿升量 283.8设计容屑槽 283.9花键齿部分设计 293.10圆形齿部分设计 293.11拉刀其他部分计算 313.12校验拉刀强度 313.13拉刀齿部长度 323.14拉刀总长及其校验 323.15绘制拉刀工作图 324

5、. 矩形花键拉刀设计步骤及计算（分层同廓）334.1选择拉刀材料及热处理硬度 334.2拟订拉削余量切除顺序和拉削方式 344.3选择切削几何参数 344.4确定校准齿直径 （倒角齿不设校准齿）344.5计算倒角齿参数 344.6计算拉削余量 354.7选择齿升量 354.8设计容屑槽 354.9花键齿部分设计 364.10圆形齿部分设计364.11拉刀其他部分计算394.12校验拉刀强度394.13拉刀齿部长度394.14拉刀总长及其校验394.15绘制拉刀工作图40本章小结40五、 铰刀的分析和设计411. 硬质合金铰刀412. 高速钢铰刀413. 铰刀设计中的扩张量和收缩量问题414.

6、硬质合金机用铰刀设计414.1铰刀直径及公差414.2铰刀材料和热处理424.3齿数Z 424.4槽型参数 424.5齿槽方向 424.6切削部分设计 424.7其余参数查阅金属切削刀具设计手册 424.8绘制铰刀工作图 425. 高速钢手用铰刀 43本章小结 43六、 总 结44致 谢 47参考文献 48摘要此次非标刀具设计是协助老师完成刀具课程设计的开设。非标刀具的设计主要针对于圆孔拉刀、矩形花键拉刀、铰刀展开。设计主要针对于一些特殊的加工工件，刀具设计内容主要包括了刀具材料的选取、刀具的热处理、刀具几何角度的确定；刀具尺寸的设计计算、刀具其他参数的选择、刀具图纸的绘制及最终校验。关键词：

7、圆孔拉刀 矩形花键拉刀 铰刀 几何参数前言大学四年的学习即将结束，在我们踏入社会之前，通过最后的毕业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，这次设计很贴切地把一些实践性的东西引入到我们的设计当中以及细化了平时所学的理论知识。为我们在将来的工作或者是继续学习的过程中奠定了一个坚实的基础。此次的课题为“非标刀具的设计”,设计内容主要包括了圆孔拉刀，矩形花键拉刀以及铰刀。正确的设计刀具，不仅可以延长拉刀使用寿命，而且可以提高工件表面质量，提高加工效率，降低生产成本。由于在一般的生产中，加工所用的刀具大多是按国家或部门制订的“刀具标准”设计制造的标准刀具，较为常用，且需求量大；非标

8、准刀具则是根据工件与具体加工条件的特殊要求来设计，制造的，以来完成加工要求“工欲善其事，必先利其器”，因此研究和改进刀具的设计、制造和使用，提高切削加工效率，对整个机械制造工业有着重要的现实意义。 随着我国社会的发展和经济实力的增强，在全国各地建立了一系列工具厂、量具刃具厂和工具车间；制订了我国工具专业标准；为全国机械制造工业提供了大量的高效、精密刀具，使我国各种刀具基本上做到了自给。与此同时，又在全国各地多次推广先进刀具，对生产发展做出了重要的贡献。本次设计主要围绕两个问题展开：1.刀具的选择和使用；2.刀具的设计。了解刀具的类型、结构特点与运用范围，学习拉刀、铰刀两种典型刀具，掌握其设计方

9、法，并按照要求完成设计内容。由于本人水平有限,设计编写时间也比较仓促,在设计的过程中会遇到一些技术和专业知识方面的问题，再加上我对所学知识的掌握程度，所以设计中会有一些不尽如人意的地方以及错误, 为了提高今后设计的质量，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。 一、拉刀的简介、组成以及拉削方式和特点1. 拉刀的简介拉刀broach 用于拉削的成形刀具。刀具表面上有多排刀齿，拉削时，利用拉刀上刀齿尺寸的变化来切除加工余量，拉削精度可达到IT8IT7，表面粗糙度3.20.5m。拉刀常用于成批和大量生产中加工圆孔、花键孔、键槽、平面和成形表面等。拉刀常用高速钢整体制造，也

10、可做成组合式。硬质合金拉刀一般为组合式，因生产率高、寿命长，在汽车工业中常用于加工缸体和轴承盖等零件，但硬质合金拉刀制造困难。2. 拉刀的组成拉刀的种类虽多，但结构组成都类似。以圆孔拉刀为例：见图1图1圆孔拉刀由头部、颈部、过渡锥部、前导部、切削部、校准部、后导部及尾部组成，其各部分功用如下： 头部拉刀的夹持部分，用于传递拉力； 颈部头部与过渡锥部之间的连接部分，并便于头部穿过拉床挡壁，也是打标记的地方； 过渡锥部使拉刀前导部易于进入工件孔中，起对准中心作用；前导部起引导作用，防止拉刀进入工件孔后发生歪斜，并可检查拉前孔径是否符合要求； 切削部担负切削工作，切除工件上所有余量，由粗切齿、过渡齿

11、与精切齿三部分组成； 校准部切削很少，只切去工件弹性恢复量，起提高工件加工精度和表面质量的作用，也作为精切齿的后备齿；后导部用于保证拉刀工作即将结束而离开工件时的正确位置， 防止工件下垂而损坏已加工表面与刀齿；尾部只有当拉刀又长又重时才需要，用于支撑拉刀、防止拉刀下垂。3. 拉削的方式拉削方式通常分为分层拉削和分块拉削两类。前者又分成形式和渐成式；后者又分轮切式和综合轮切式。成形式拉刀各刀齿的廓形均与被加工表面的最终形状相似;渐成式拉刀的刀齿形状与工件形状不同,工件的形状是由各刀齿依次切削后逐渐形成。轮切式拉刀由多组刀齿组成，每组有几个直径相同的刀齿分别切去一层金属中的一段，各组刀齿轮换切去各

12、层金属。综合轮切式拉刀的粗切齿采用轮切式，精切齿采用成形式。轮切式拉刀切削厚度较分层拉削的拉刀大得多，具有较高的生产率，但制造较难。4. 拉削的特点1. 拉削时只有主运动，拉床结构简单操作方便。2. 拉削速度较低，一般为 ，拉削平稳，且切削厚度很薄，因此拉刀精度可达到 ，表面粗糙度达 。3. 同时工作的刀齿多，切削刃长，一次行程完成粗、精加工，生产效率高。4. 每一刀齿在工作过程中只切削一次，刀齿磨损慢，刀具耐用度高，寿命长。5. 加工范围广，可拉削各种形状的通孔和外表面，但拉刀设计、制造复杂，价格昂贵，较适于大批量生产中应用。二、 铰刀的简介、组成以及分类1. 铰刀简介铰刀 reamer 铰

13、刀具有一个或者多个刀齿，用于铰削工件上已钻削（或扩孔）加工后的孔，主要是为了提高孔的加工精度，降低其表面的粗糙度，是用于孔的精加工和半精加工的刀具，加工余量一般很小，经过铰刀加工后的孔可以获得精确的尺寸和形状。2. 铰刀的组成，见图2图2由铰刀的结构可知：它主要由切削部、校准部（包括倒锥部）、颈部、柄部（包括方尾和扁尾）。复合铰刀还有导向部。3. 铰刀的分类按使用情况来看有手用铰刀和机用铰刀，机用铰刀又可分为直柄铰刀和锥柄铰刀。手用的则是直柄型的。我们较常用的一些标准有GBT1131手用铰刀，GBT1132直柄机用铰刀，GBT1139直柄莫氏圆锥铰刀等等。 手用铰刀一般材质为合金工具钢（9Si

14、Cr），机用铰刀材料为高速钢（HSS）。见下图图3和图4图3 高速钢锥柄机用铰刀结构图4 硬质合金锥柄机用铰刀三、圆孔拉刀的分析和设计1. 圆孔拉刀的简介圆孔拉刀一般用来加工R6.3R1.6粗糙度、24级精度的孔。如果在拉刀校准齿后装挤压环或布置几个挤压刀齿，则拉削表面粗糙度可提高到R0.8R0.4。圆孔拉刀可设计成普通拉削方式（同廓式）、轮切式（组切式）和综合轮切式的结构。2. 圆孔拉刀设计内容此次设计的圆孔拉刀采用同廓拉削方式。拉刀刀齿由切削齿及校准齿组成。切削齿包括粗切齿及精切齿，逐齿具有齿升量，并采用窄分屑槽分屑。最后一、二精切齿上不开分屑槽。a. 拉刀的齿升量，可根据拉刀类型及被加工

15、材料选取；b. 根据拉削长度L选出齿距p及同时工作齿数z后，查阅容屑槽尺寸。同廓式拉刀多采用直线齿背，所选容屑槽深度h，应小于拉刀刚度所允许的最大槽深；c. 选出齿升量及容屑槽深后，应进行容屑条件校核；d. 校验拉刀强度和机床拉力；e. 齿升量及p确定后，就可算出粗切齿部分的齿数和长度；f. 精切齿一般取25个，齿升量逐齿递减；g. 拉刀校准齿齿数按表选取；h. 计算拉刀总长及绘制拉刀工作图。3. 圆孔拉刀设计步骤及计算（Q235）3.1设计已知条件1) 拉孔直径：D=60 精度IT72) 预制孔直径：d=593) 拉削长度：L=50mm4) 拉削方式：分层同廓5) 工件材料：Q235 130

16、180HB6) 拉床型号：L61203.2拉刀材料的选择 拉刀切削部选用W6Mo5Cr4V高速钢，柄部40 Cr，热处理硬度见图技术条件。3.3拉刀几何参数的确定按复杂刀具设计手册表1.1-7,1.1-8查得，前角=18°，后角=2°30（切削齿），=1°30（校准齿）；，；拉削余量3.4确定齿升量、齿距及工作齿数按复杂刀具设计手册表1.1-10,1.1-13查得，齿升量，齿距P=11，同时工作齿数3.5确定容屑槽的形状及尺寸3.5.1容屑槽形状的选择采用直线齿背容屑槽，按复杂刀具设计手册表1.1-14查得，切削齿p=11，h=4.5，g=4，r=2.3；校准齿p

17、=8，h=4，g=4，r=2。3.5.2确定容屑系数按复杂刀具设计手册表1.1-14，1.1-15查得，取h=4.5，当p=11，时，适用。3.6设计分屑槽尺寸按复杂刀具设计手册表1.1-19查得，槽数，槽宽，槽深，槽底圆角半径。3.7确定拉刀齿数及计算3.7.1拉刀齿数的计算 切削齿齿数，取，校准齿齿数3.7.2计算各刀齿直径 校准齿直径，按复杂刀具设计手册表1.1-24查得，3.7.3确定各个刀齿直径并制表表1齿号直径d偏差后角齿号直径d偏差后角159±0.010±2°301459.65±0.010±2°30259.051559.

18、7359.11659.75459.151759.8559.21859.85659.251959.9759.32059.92859.352159.95959.42260.001059.452360.020.0071159.52460.025±1°301259.552560.0251359.62660.0253.8拉刀强度及拉床拉力校验3.8.1拉刀强度校验第一槽底直径；切削刃总长；最大切削力，按复杂刀具设计手册表1.1-35查得，p=10.09kg/mm,，最小断面拉应力为，最小断面在柄部，按复杂刀具设计手册表1.1-25查得，查表1.1-36，对取，是允许的。3.8.2拉床

19、拉力校验，是允许的。3.9拉刀柄部设计 按复杂刀具设计手册表1.1-25查得，。3.10拉刀前、后导部设计前导部直径、长度按复杂刀具设计手册表1.1-29查得，公差按dd配合；。后导部直径、长度按复杂刀具设计手册表1.1-30查得，公差按dc配合；。3.11拉刀其他部分设计 切削部长度 校准部长度按复杂刀具设计手册表1.1-25查得，颈部直径；查复杂刀具设计手册第一章附录、，颈部长度柄部前端到第一齿长度，取3.12拉刀总长 3.13绘制拉刀工作图4. 圆孔拉刀设计步骤及计算（HT200）4.1设计已知条件1) 拉孔直径：D=60 IT72) 预制孔直径：d=593) 拉削长度：L=50mm4)

20、 工件材料：HT200 150220HB5) 拉床型号：L61204.2拉刀材料的选择 拉刀切削部选用W6Mo5Cr4V高速钢，柄部40 Cr，热处理硬度见图技术条件。4.3拉刀几何参数的确定按复杂刀具设计手册表1.1-7,1.1-8查得，前角=5°，后角=2°30（切削齿），=1°30（校准齿）；，；拉削余量4.4确定齿升量、齿距及工作齿数按复杂刀具设计手册表1.1-10,1.1-13查得，齿升量，齿距P=11，同时工作齿数4.5确定容屑槽的形状及尺寸4.5.1容屑槽形状的选择采用直线齿背容屑槽，按复杂刀具设计手册表1.1-14查得，切削齿p=11，h=4.5，

21、g=4，r=2.3；校准齿p=8，h=4，g=4，r=2。4.5.2确定容屑系数按复杂刀具设计手册表1.1-14，1.1-15查得，取h=4.5，当p=11，时，适用。4.6设计分屑槽尺寸按复杂刀具设计手册表1.1-19查得，槽数，槽宽，槽深，槽底圆角半径。4.7确定拉刀齿数及计算4.7.1拉刀齿数的计算切削齿齿数，取，校准齿齿数4.7.2计算各刀齿直径校准齿直径，按复杂刀具设计手册表1.1-24查得，4.7.3确定各个刀齿直径并制表表2齿号直径d偏差后角齿号直径d偏差后角159±0.010±2°301159.75±0.010±2°3

22、0259.11259.8359.21359.85459.31459.9559.41559.95659.451660.00.007±1°30759.51760.025859.61860.025959.651960.0251059.74.8拉刀强度及拉床拉力校验4.8.1拉刀强度校验第一槽底直径；切削刃总长；最大切削力，按复杂刀具设计手册表1.1-35查得，p=15.5kg/mm,，最小断面拉应力，最小断面在柄部，按复杂刀具设计手册表1.1-25查得，查表1.1-36，对取，是允许的。4.8.2拉床拉力校验，是允许的。4.9拉刀柄部设计按复杂刀具设计手册表1.1-25查得，。4

23、.10拉刀前、后导部设计前导部直径、长度按复杂刀具设计手册表1.1-29查得，公差按dd配合；。后导部直径、长度按复杂刀具设计手册表1.1-30查得，公差按dc配合；。4.11拉刀其他部分设计 切削部长度 校准部长度按复杂刀具设计手册表1.1-25查得，颈部直径；查复杂刀具设计手册第一章附录、，颈部长度柄部前端到第一齿长度，取4.12拉刀总长 4.13绘制拉刀工作图本章小结在圆孔拉刀的设计中，要根据相应的材料、尺寸、加工要求，查阅设计手册，确定刀具几何参数以及相应的尺寸。在设计过程中要不断校验数据。在齿距、齿升量和容屑槽尺寸的选择上遇到一些困难，但最终还是解决了。正确的拉刀设计，能够保证被加工

24、工件的精度，提高生产效率，同时还能延长刀具使用寿命，提高刀具耐用度。四、 矩形花键拉刀的分析和设计1. 矩形花键拉刀简介矩形花键拉刀主要是用来加工内花键齿的刀具，其结构参数与圆孔拉刀相同，其特点在于花键齿的设计花键拉刀刀齿的组合方式有以下几种：a) 只拉花键这种拉刀只配置有拉花键的刀齿，为了保证花键孔内、外径的同轴度，要求工件内径有一定的预加工精度。b) 要求一次拉出圆孔及花键这种拉刀能保证花键孔内、外径的同轴度，对预加工控精度要求不高。c) 要求一次拉出倒角、花键这种拉刀要求工件内径预加工精度不低于IT8，否则不能保证花键孔内外径的同轴度。d) 要求一次拉出倒角、圆孔和花键拉刀同时配置有倒角

25、齿、圆孔齿及花键齿2. 矩形花键拉刀的设计内容此次设计的矩形花键拉刀主要以分层同廓和综合轮切两种拉削方式为主。b. 拉刀的齿升量，可根据拉刀类型及被加工材料选取；c. 根据拉削长度L选出齿距p及同时工作齿数z后，查阅容屑槽尺寸；d. 选出齿升量及容屑槽深后，应进行容屑条件校核，确定分屑槽尺寸；e. 校验拉刀强度和机床拉力；f. 齿升量及p确定后，就可算出切削齿部分的齿数和长度；g. 拉刀校准齿齿数按表选取；h. 确定花键齿截形尺寸；i. 倒角齿、圆形齿部分的计算；j. 计算拉刀总长及绘制拉刀工作图。3. 矩形花键拉刀设计步骤及计算（综合轮切）已知条件：1) 内花键尺寸：大径D=58H10，小径

26、d=52H7，键槽宽 B=10H11，倒角C=0.5，键数n=82) 拉削长度： L=60mm3) 工件材料： Q235 130180HB4) 预制孔直径： d=51.55) 拉削方式： 综合轮切6) 拉床型号： L61203.1选择拉刀材料及热处理硬度 拉刀材料选用W6Mo5Cr4V2高速钢，热处理硬度见图技术条件。3.2拟订拉削余量切除顺序和拉削方式 拉削作量的切除顺序为：倒角键侧与大径小径，拉刀切削齿的顺序是：倒角齿花键齿圆形齿，实际采用综合轮切拉削式。用脚标d,h,y表示倒角齿，花键齿和圆形齿；用脚标c,g,j和x表示粗切齿，过渡齿，精切齿和校准齿。3.3选择切削几何参数 按金属切削刀

27、具设计手册表6-28，6-29查得，选择前角=10°，切削齿后角=2°30 校准齿后角 。3.4确定校准齿直径 （倒角齿不设校准齿） 花键齿,圆形齿的扩张量为10um，则花键齿校准齿和圆形齿校准齿直径为3.5计算倒角齿参数 按金属切削刀具设计手册表6-95查得，花键倒角的工艺角度为 。 3.6计算拉削余量 预制孔径为51.5，实际拉削余量圆孔拉削余量花键拉削余量倒角拉削余量3.7选择齿升量 倒角齿：按金属切削刀具设计手册表6-10查得，取。圆形齿：按金属切削刀具设计手册表6-10查得，取 。3.8设计容屑槽1) 齿距计算 按金属切削刀具设计手册查得 2) 选择容屑槽 按金属

28、切削刀具设计手册表6-24，采用直 线齿背槽，粗切齿用深槽，h=4.5mm，精切齿用 基本槽。3) 校验容屑条件 按金属切削刀具设计手册表6-17查得， 容屑系数K=4。倒角齿齿升量大时，就校验之， 应使满足式 因式h=4.5,所以满足条件，校验合格。4) 校验同时工作齿数 = L/p=5.45 ,即，满 足 的校验条件。3.9花键齿部分设计 1） 第一个花键齿直径 2） 花键切削齿齿数 因为采用倒角齿 后接着设计有花键齿，所以应去掉倒角齿齿 数，故花键齿齿数为40个。3） 花键校准齿齿数 4） 花键齿齿形尺寸 键宽，侧隙角小棱面5） 容屑槽尺寸 按金属切削刀具设计手册表6-24查得， 取p=

29、11，g=3.5，h=4.5，r=2.2。6） 花键齿部分长度 7） 确定分屑槽参数 除校准齿和与其相邻的一个精切齿外，拉刀切削齿均磨制三角形分屑槽。由于在每个圆形齿上都存在着不工作的刃段，圆形齿段不必磨分屑槽。8） 分屑槽尺寸 =0.5mm =0.6mm =3.5mm9） 切削齿刃带 ，校准齿刃带3.10圆形齿部分设计1) 第一个圆形齿直径 2) 圆形校准齿直径 3) 切削齿齿数 4) 校准齿齿数 5) 圆形齿齿距 6) 圆形总计长度 7) 容屑槽尺寸 按金属切削刀具设计手册表6-24查得， 取，=10mm，=2.8，=3.2，=1.8各齿直径基本尺寸，见下表表3齿号D齿号D齿号D齿号D尺寸

30、公差尺寸公差尺寸公差尺寸公差151.58 ±0.015±0.0151653.86 ±0.015±0.0153155.78 ±0.015 ±0.015±0.0154651.74 ±0.01±0.01±0.01251.721753.823255.924757.32351.861853.963356.064851.80452.001954.103456.204957.46552.142054.243556.345051.86652.282154.383656.485157.60752.422254.5

31、23756.625251.92852.562354.663851.50 ±0.01±0.015357.74952.702454.803956.765451.951052.842554.944051.565557.881152.982655.084156.905651.971253.122755.224251.625757.981353.262855.364357.045851.991453.402955.504451.865958.061553.543055.644557.183.11拉刀其他部分计算 按GB/T3832.22004查得 前柄部尺寸: 柄头直径 50 ，长2

32、5mm 卡爪槽直径 38mm，长32mm 后柄部尺寸： 后柄总长120（按GB/T3832.32004） 柄头直径50，长28卡爪槽直径 42mm，长32mm颈部及过渡锥尺寸：颈部直径50，长度取180，过渡锥长度取20前导部尺寸：51.5，长度取80后导部尺寸：52，长度取303.12校验拉刀强度 通过计算分析，确认倒角齿拉削力最大，因而应计算拉刀倒角齿拉削力，按金属切削刀具设计手册表6-48查得，F=196N/mm第一个容屑槽槽底直径与柄部卡爪槽直径相比较，若取柄直径50，则卡爪槽直径为38，此处面积最小 =拉应力： 按金属切削刀具设计手册表6-55查得，=350400，拉刀强度校验合格。

33、3.13拉刀齿部长度 1) 倒角齿10个 =10×11=1102) 花键切削齿26个 =26×11=2863) 花键、圆孔交替切削齿各14个 =14×（11+10）=2944) 花键、圆孔交替校准齿各4个 =4×（11+10）=843.14拉刀总长及其校验，允许拉刀总长为1600mm,拉刀长度校验合格.3.15绘制拉刀工作图4. 矩形花键拉刀设计步骤及计算（分层同廓） 已知条件：1) 内花键尺寸：大径D=58H10，小径d=52H7，键槽宽 B=10H11，倒角C=0.5，键数n=82) 拉削长度： L=60mm3) 工件材料： HT200 150220

34、HB4) 预制孔直径： d=51.55) 拉削方式： 分层同廓6) 拉床型号： L61204.1选择拉刀材料及热处理硬度 拉刀材料选用W6Mo5Cr4V，柄部采用40Cr热处理硬度见图技术条件。4.2拟订拉削余量切除顺序和拉削方式 拉削作量的切除顺序为：倒角键侧与大径小径，拉刀切削齿的顺序是：倒角齿花键齿圆形齿，实际采用分块轮切拉削方式。用脚标d,h,y表示倒角齿，花键齿和圆形齿；用脚标c,g,j和x表示粗切齿，过渡齿，精切齿和校准齿。4.3选择切削几何参数 按复杂刀具设计手册表1.1-7，1.1-8查得，选择前角=10°，后角 ,。4.4确定校准齿直径 倒角齿不设校准齿 花键齿,圆

35、形齿的扩张量为10um，则花键齿校准齿和圆形齿校准齿直径为4.5计算倒角齿参数 按复杂刀具设计手册表1.3-2查得，花键倒角的工艺角度为 。 4.6计算拉削余量 预制孔径为51.5，实际拉削余量圆孔拉削余量花键拉削余量倒角拉削余量4.7选择齿升量 倒角齿：按复杂刀具设计手册表1.1-10查得，取花键齿：按复杂刀具设计手册表1.1-10查得，取 圆形齿：按复杂刀具设计手册表1.1-10查得，取 4.8设计容屑槽1) 齿距计算 按复杂刀具设计手册查得 2) 选择容屑槽 按复杂刀具设计手册表1.1-14，采用直线齿背槽，粗切齿用深槽，h=4.5mm，精切齿用基本槽。3) 校验容屑条件 按复杂刀具设计

36、手册表1.1-15查得，容屑系数k=2.5，倒角齿齿升量倒角齿齿升量大时，就校验之，应使满足式 ： 因式h=4.5,所以满足条件，校验合格。4) 校验同时工作齿数 = L/p=5.45 ,即，满足 的校验条件。4.9花键齿部分设计 1) 第一个花键齿直径 2) 花键切削齿齿数 3) 花键校准齿齿数 4) 花键齿齿形尺寸 键宽，侧隙角，小棱面5） 容屑槽尺寸 按复杂刀具设计手册表1.1-14查得，取p=11，g=4，h=4.5，r=2.3。6） 花键齿部分长度 7） 分屑槽尺寸 n=28 =1.5 =1.0 r=0.58） 切削齿刃带 切削齿刃带，校准齿刃带4.10圆形齿部分设计1) 切削齿齿数

37、 2) 校准齿齿数 3) 圆形参数 切削齿 p=11 g=4 h=4.5 r=2.3 校准齿 p=8 g=4 h=4 r=24) 圆形总计长度 各齿直径基本尺寸，见下表表4齿形齿号直径偏差后角齿形齿号直径偏差后角倒 角 齿151.50±0.022°30±30圆 形 齿 1451.50±0.022°30±30251.631551.56351.761651.62451.891751.68551.921851.74652.051951.80752.182051.86852.312151.92-0.01952.442251.981052.57

38、2352.031152.682452.031°301252.792552.031352.842652.03齿形齿号直径偏差后角齿形齿号直径偏差后角花 键 齿2752.84±0.022°30±30花 键 齿6455.72±0.022°30±302852.926555.802953.006655.883053.086755.963153.166856.043253.246956.123353.327056.203453.407156.283553.487256.363653.567356.443753.647456.523853

39、.727556.603953.807656.684053.887756.764153.967856.844254.047956.924354.128057.004454.208157.084554.288257.164654.368357.244754.448457.324854.528557.404954.608657.485054.688757.565154.768857.645254.848957.725354.929057.805455.009157.88-0.015555.089257.965655.169358.045755.249458.085955.329558.121

40、6;306055.409658.126155.489758.126255.569858.126355.649958.124.11拉刀其他部分计算 柄部尺寸: 颈部及过渡锥尺寸：颈部直径50，长度取100，过渡锥长度取20前导部尺寸：51.5，长度取50，公差按dd配合后导部尺寸：58，长度取304.12校验拉刀强度 通过计算分析，确认拉削力最大在部处。按复杂刀具设 计手册查得，p=15.5kg/mm，按 复杂刀具设计手册表1.1-25查得，；表1.1-36查得，对40Cr，=25，则拉应力：，拉刀强度校验合格，机床允许最大拉力Q=0.9×20=18t，Q是允许的。4.13拉刀齿部长度

41、 1) 切削部分总长 2) 校准部分总长 3) 柄部到第一齿长度 4.14拉刀总长及其校验，允许拉刀总长为1600mm,拉刀长度校验合格。4.15绘制拉刀工作图本章小结在矩形花键拉刀的设计中，遇到的问题要比圆孔拉刀多，除了在齿距、齿升量和容屑槽尺寸遇到的问题外，在拉刀倒角齿、圆形齿、花键齿的设计上问题也不断。除了参数的选择，还有大量的计算内容，在此次设计中是一个重点部分，需要充分的理解，消化。五、铰刀的分析和设计1. 硬质合金铰刀 镶硬质合金刀片的铰刀结构简单、制造容易，且加工的粗糙度、精度都能满足要求。在加工轻合金（高精度孔IT6IT7级精度）时，它比高速钢铰刀耐用几十倍至上百倍，加工钢零件时也能提高耐用度几倍至几十倍。2. 高速钢铰刀 这种铰刀适于加工韧性材料，刀具锋利，切削平稳，铰孔加工精度较高，制造简单。3. 铰刀设计中的扩张量和收缩量问题在铰削过程中被加工孔的扩张量或收缩量，即被加工孔的实际尺寸与铰刀实际尺寸的差值。一般情况下是被加工出的孔的实际尺寸大于铰刀实际尺寸呈微量扩张；但有时在加工塑性大的材料和韧性大的合金钢或高铬钢、耐热合金时也可能呈相反结果孔缩。4. 硬质合金机用铰刀设计已知条件：加工D=mm，工件材