刀具设计说明书

1、中北大学课程设计说明书成形车刀及矩形花键拉刀设计说明书目 录1前言 22. 成形车刀的设计过程 421已知条件 422设计过程 43矩形花键拉刀的设计过程 831 已知条件 832 选定刀具类型和材料的依据 833 设计计算 934 设计步骤 94小结 165参考文献 171. 前言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：矩形花键拉刀及成形车刀。拉刀上有很多齿，后一个刀齿（或后一组刀齿

2、）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。金属切削刀具课程设计是学完“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。通过金属切削刀具课程设计，具体应使学生做到：（1） 掌握金属切削刀具的设计和计算的基本方法；（2） 学会运用各种设计资料、手册和国家标准；（3）

3、 学会绘制符合标准要求的刀具工作图，能标注出必要的技术条件。（4） 完成矩形花键拉刀及成形车刀的设计和计算工作，绘制刀具工作图和必要的零件图以及编写一份正确、完整的说明书。刀具工作图应包括制造及检验该布局所需的全部图形、尺寸、公差、粗糙度要求及技术要求等；说明书应包括设计时所涉及的问题以及设计计算的全部过程；设计说明书中的计算必须准确无误，所用的尺寸、数据、和计量单位，均应符合有关标准和法定计量单位。 在刀具设计时，应该从以下方面入手：（） 正确选择刀具的类型。实践证明，采用不同的刀具将对加工生产率和精度产生重要的影响，且增加刀具同时参加切削的刀刃长度能有效的提高其生产率。（） 正确选择刀具材

4、料。刀具材料的选择是否恰当对生产率会产生重要的影响。目前刀具多用硬质合金和高速钢，由于硬质合金比高速钢及其他工具钢生产搞得多，因此在能事用硬质合金的情况下尽量使用硬质合金，在切削条件很差和使用复杂刀具是应选高速钢。（） 确定合理的切削方式。即在刀齿上一顶的方式分配切削厚度和宽度。切削方式选得是否得当对刀具的切削效率，切削负荷，耐用度及加工表面质量都有很到的影响。（） 确定刀具合理的基和角度。选择合理的集合角度能提高切削精度和使用期限。（） 合理设计刀具的重磨表面。刀具用钝后需要重磨，以便使其重新获得锋利的刀刃，继续使用，但重磨前刀面还是后刀面，视具体的情况而定。重磨时应考虑以下几个问题：）应是

5、重磨去的金属层为最小，从而使刀具可重磨次数最多，增强刀具的使用寿命。常见的重磨方式有刀前到面重磨，后刀面重磨和前后刀面同时重磨。）对于重磨刀具，应是重后刀具人行不变，这些刀具后到面都是成形表面，一般应重磨钱到面。这样可是重磨简单，且人行不变。）有些尺寸刀具要求重磨后主要尺寸不变或变化很小，这些刀具需重磨前刀面，并且后角做得很小，一时重磨后刀具的尺寸变化很小。总之，无论是刀具要重磨前刀面还是后刀面，在设计刀具的结构尺寸事都要考虑刀具重磨后到持枪度和溶血槽容积的改变。合理确定刀具的结构参数，包括刀体的尺寸，刀齿的形状和尺寸，容削槽的形状和尺寸，刀齿的齿数，装恰部分的尺寸等。设计刀具结构参数进，必须

6、考虑一系列的问题，如强度，精度，生产率，容屑要求等等。设计刀具结构参数时，一个值得注意的方面是对大尺寸刀具应尽量采用装配式结构，可降低刀具的成本。确定刀具的结构参数时，要特别注意运用标准，目前许多刀具结构尺寸都有自己的一定标准。（） 正确设计刀具的廓形，廓性的设计精度将直接影响加工件的精度，应努力提高，这一点在目前尤为重要2. 成形车刀的设计过程21已知条件： 工件材料：35钢；硬度HBS170；强度b=520MPa。图1 成形车刀加工零件22设计过程：（1）选取刀具材料：查表采用W8Cr4V（2）刀具几何参数： rf=15 af=15（3）画出刀具廓形：取Kr=45 a=3mm b=2mm

7、c=6mm d=2mm以O-O线为基准，计算出18点各处的计算半径rjx（为避免尺寸偏差值对计算准确值的影响，故采用计算尺寸-计算半径，计算长度） r=基本半径半径公差/2 r= r= r=7.5mm r=r=(25/2-0.1/4)=12.475mm r=r=9mm r=8mm（4）刀体总宽度： L。=l+a+b+c+d=56mm（5）检验宽度：dmin=2*5.1886=10.3772mm L。/dmin>许用值可采取下列措施：将工件廓形分段切削，改用两把或数把成形车刀。改用切向进给成形车刀如已确定用径向进给，可在工件非切削部分增设辅助支承-滚轮托架，以增加工艺系统刚度。（6）再以1

8、点为基准计算出长度LL=基本长度公差/2L= L=8mm L=15+0.45/2=15.225mmL=17mm （7）确定结构尺寸应使d。=2R。2（Amax+e+m）+dR。=34mm 2R。=68mm Amax=11mm e=3mm m=5mm d。24.95mmr=arcSin(rj。/ r×Sinr)Cx= rCosr- rj。Cos rBx=B。- Cxx=arctg(hc/Bx)rx=hc/SinxR=R1-Rx r=r表1 圆体成形车刀廓形计算表廓形组成点Hc=R。Sin（rf+af）=12.475Sin25=17B。=R。Cos（rf+af）=29.44rrCxBxx

9、RxRr15029.44340r=r10.314692.36727.07331.962.04r=r6.179757.39122.04927.846.16 r=r8.581273.88725.55330.693.31r2.87528.56533.2417.92（8）车刀廓形宽度lx即为相应工件的廓形的计算长度L，其数值及公差如下：L1=L= L=8mm L2=L=15+0.45/2=15.225mmL3=L=17mmL4= L5= L6=3. 矩形花键拉刀的设计过程31 已知条件：花键孔外径：D= 20H10 花键孔底径：d= 16H7 花键孔槽宽：b= 4H9图2 矩形花键拉刀加工零件32 选

10、定刀具类型和材料的依据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=B×n×Zi，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

11、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。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。拉刀结构复杂，造价昂贵，因此要求采用耐磨的刀具材料，以提高其耐用度；考虑到还应有良好的工艺性能，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W6Mo5Cr4V2。33 设计计算：（1）拉前孔径d0：d0=16mm（2）花键孔最大的外径Dmax：Dmax=20.021mm（3）拉削余量A：A=Dmax-d0=4.021mm （

12、5） 齿升量af：查表选取af=0.05mm34 设计步骤：（1）选取拉刀的材料及热处理硬度：材料选取：W6Mo5CrV2热处理硬度：刀齿及后导部：6366HRC前导部：6066HRC前柄：4558HRC（2）拟订拉削余量切除顺序和拉削方式：拉削余量的切除顺序：键侧与大径小径拉刀切削齿的顺序：圆形齿-花键齿，实际采用分层的拉削方式用脚标h.y表示花键齿和圆形齿，用脚标c. g. j和x示粗切、过渡、精切和校准齿（3）选择切削齿的几何参数：前角。=18 精切齿与校准齿的倒前棱角。1=5表2 拉刀刀齿后角拉刀类型粗切齿精切齿校准齿。ba1。ba1。ba1花键拉刀230+10.050.152+300

13、.10.21300.20.3圆孔拉刀230+10.12+300.10.21300.20.3键槽拉刀3+1010.72+300.20.31300.4（4）确定校准直径：查表，圆形齿、花键齿的扩张量都为0m，则圆形齿、花键齿的校准直径为 dyx=16.018 dhx=20.021（5）计算拉削余量：按式子A=0.005dm+（0.10.2） 得圆形拉削的余量为1mm，预制孔径为15mm实际拉削量Ay=16.018-15=1.018mm 花键余量Ah=20.021-16=4.021mm（6）选择齿升量：圆形齿：afy=0.050mm（综合式拉刀栏）花键齿：afh=0.050mm（矩形花键拉刀栏）（7

14、）设计容屑槽：齿距的计算：P=（1.21.5） =7mm 因为P10，所以=pg=P=7mm选择容屑槽，粗切齿用深槽，精切齿用基本槽。检验同时工作齿数： l/ p=3，Zemin=3，Zemax=4，满足3Ze8的检验条件。（8）花键齿齿形设计： 键宽 b=Bmax+=4.021-0.006=4.006mmkr=130（当刀齿高于1.5mm时，刀齿侧面应该磨出此角）棱面f=1mm（为保证拉刀重磨后键宽不变，刀齿上必须有棱面）过渡刃r=0.2mm，也可作成45倒棱。（9）确定分屑槽参数：除校准齿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不工作齿段，圆形齿不必磨

15、分屑槽。（10）选择拉刀前柄：查表选择-A无周向定位面的圆柱形前柄，公称尺寸 如下：表3 圆柱形前柄d1d1d1´L1L2L3L4ce尺寸公差f8尺寸公差h12162080903尺寸公差e812-0.013-0.0439.00-0.01811.710.00-0.025-0.04713.7（11）检验拉刀强度：F=FcnbZiK1K2K3 Fc=163 ,nb=6，Zi=4，K1=K2=K3=1F=163*6*4*4*4=1564.8N/mm危险段面面积Amin，比较拉刀最薄弱的部分，第一个刃沟沟底尺寸d0-2h=11mm和柄部卡槽出尺寸d2=12mm，可知危险段面在柄部，Amin=6

16、3.585，=1564.8/63.585=246MPa520MPa，拉刀强度检验合格。（12）确定拉刀齿树及每齿直径：花键齿齿数初拟花键过渡齿、精切齿的齿升量为0.04、0.03、0.02、0.01、0.005mm逐渐递减，共切除量A=0.21mm，则花键粗切齿数Zhc=（Ah- A）/2af+1=39.11，取39个齿，少切了0.11*0.05*2=0.011mm，将齿升量调整为0.04、0.03、0.02、0.01、0.005，后3齿为精切齿，前2齿为过渡齿。圆形齿齿数初拟订圆形齿的过渡齿、精切齿的齿升量为0.04、0.03、0.02、0.01、0.005mm逐渐递减，共切除量A=0.21

17、mm，则圆形粗切齿齿数：Zyc=（Ay- A）/2ay=8.08，选8个齿少切了0.008mm，调整齿升量为0.04、0.03、0.02、0.01、0.008mm，粗切齿为8个，2个过渡齿，3个精切齿。校准部齿数：查表得，花键校准齿齿数Znx=4 圆形校准齿齿数Zny=6各齿直径基本尺寸：表4 矩形花键拉刀齿序表齿型齿号直径基本尺寸齿型齿号直径基本尺寸齿型齿号直径基本尺寸圆形齿1234567816010花键齿25262728293031323334353637383940414243444546474816350 花键齿4950515253545556575859165901602016360

18、166001603016370166101604016380166201605016390166301606016400166401607016410166501608016420166609101616016430166701622016440166801112131626016450166901628016460606116770162901647016830141516171819162901648062636416870162901649016890162901650016900162901651065666768169001629016520169001629016530169002

19、0163001654016900211631016550221632016560231633016570241634016580（13）拉刀的齿部长度：圆形齿段长度：ly=7*8+7*5+7*6+7+4=144mm花键齿段长度：lh=7*39+7*5+7*4+7=336mm拉刀齿部的长度：l=ly+lh=480mm（14）设计拉刀的其他部分：前柄： d1=mm d2=mm l=80mm颈部：l2m+Bs+A-l3=80mm过渡锥：l3=20mm前导部：l4=25mm d4=dwmin=15e8前柄伸入夹头的长度：l1=l1-5mm=70mm前柄端部到第一齿的距离：L1=l1+m+Bs+A+l4

20、=210mm后导部：l7=20mm d7=16e8后柄：表5 圆柱形后柄d1d1L1L2L3c尺寸公差f8尺寸公差h12161660312-0.016-0.0439.00-0.1504. 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。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，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AUTOCAD的运用，同时学习了其他一些相关软件的应用，在设计思想中尽可能体现了我所学的、掌握和了解的知识。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