矩形花键拉刀矩形花键铣刀设计使用说明刀具教学规划

1、目录说明3矩形花键拉刀41 设计要求42 设计步骤4花键孔尺寸4确定拉削余量4齿升量的选择5切削几何参数选择5确定校准齿直径6倒角齿参数计算6确定齿距p及同时工作齿数7容削槽的设计7拉刀的分削槽形状8花键齿截型设计8粗算切削齿齿数9计算切削齿部分长度10拉刀尺寸设计102 . 3拉刀强度及拉床拉力校验13拉削力13拉刀强度校验13拉床拉力校验13. 4 确定拉刀的技术条件14矩形花键铳刀151 设计要求152设计步骤15花键轴尺寸15具体参数设计15齿形高度和宽度16铳刀的孔径和外径16铳刀的齿数47铳刀的后角及铲削量17铳刀的容削槽和分削槽 18校验 183矩形花键铳刀的技术条件19表面粗糙

2、度（按 GB1031 68） 19尺寸公差19形状位置公差19齿形误差20材料及热处理204 参考文献211说明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的运用，设计了零件的工

3、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 考核和答辩的过程中得到各位指导老师的谅解与批评指正，不胜感激之至.2 矩形花键拉刀8键均布on&被加工零件如图1.所示工件材料为 45钢；硬度 HBS180 ;强度db = 610Mpa ;工件长度

4、 L=30mm 。2设计步骤花键孔尺寸外径：D=46 +0.100内径：d= 42+0.025键宽：B = 80.036键数：Z= 8确定拉削余量拉削余量A是拉刀各刀齿应切除金属层的厚度总和。应在保证去除前道工序 造成的加工误差和表面破坏层前提下，尽量使拉削余量减小，缩短拉刀长度。拉削 余量的计算公式如课本表15-1所列。由于加工花键，孔型为花键孔，且外圆山46H10 ,内圆642f7此处假设加工工件的孔径do为力41倒角齿切削余量：Ad= dB-d0 =44.944-41.000=3.944mm圆孔拉削余量：Ay=d- d0 =42.025-41.000=1.025mm花键拉削余量：Ah=d

5、mmax -d B=46.100-44.944=1.156mm齿升量的选择齿升量af在拉削余量确定的情况下，齿升量越大，则切除全部余量所需的刀 齿数越少，拉刀的长度缩短，拉刀制造较容易，生产效率也可提高。但齿升量过大, 拉刀会因强度不够而拉断，而且拉削表面质量也不容易保证。通过课本表15-4知，af=0.050.08。取af=0.07 。切削几何参数选择 前角丫 拉刀前角丫 一般是根据加工材料的性能选取。材料的强度（硬度） 00低时，前角选大一些。根据课本表15-5 ,工件材料钢材、硬度HBS180 ,得前角%=16 78、精切齿与校准齿倒棱前角丫=5 0 o 后角a。拉削时切削厚度很小，根据

6、切削原理中后角的选择原则，因取较大后角。由于内拉重磨前刀面，如后角取的很大，刀齿直径就会减小的很快，拉 刀试用寿命会显著缩短。因此，内拉刀切削齿后角都选得较小，校准齿后角比切削 齿的更小。但当拉削弹性大的材料（如钛合金）时，为减小切削力，后角可取得稍 大一些。根据课本表15-6 ,花键拉刀粗切齿后角a 0 =2 030+1 、刃带ba=0.05 0.15,花键拉刀精切齿后角a 0 =2 +30 刃带ba1=0.10.2,花键拉刀校准齿后 角 a =1 +30、刃带 b =0.2 0.3。0a1刃带宽度b4拉刀各刀齿均留有刃带，以便于制造拉刀时控制刀齿直径； a1校准齿的刃带还可以保证沿前刀面重

7、磨时刀齿直径不变。小结粗切齿：前角丫 0=17 后角% =2 30+1 刃带b/0.1精切齿：前角丫 o=17 后角a。=2 +30刃带b/=0.15校准齿：前角丫 o=17 后角a。=1 +30刃带b/=0.25确定校准齿直径花键齿和圆形齿的扩张量，查表可得为5叩，倒角齿不设校准齿根据公式：d0g = Dmax 土占花键齿校准齿：d0g 花=46.100-0.005=46.095mm圆形齿校准齿：d0g 圆=42.025-0.005=42.020mm倒角齿参数计算倒角刀齿用于切出键槽底所需倒角尺寸f,也可用作为清除键槽齿毛刺之用。已知键槽宽度B=8mm ,圆孔拉刀的校准齿直径dg圆=42.0

8、20mm ,倒角角度8=30 ,倒角尺寸f=1mmB1 =B+2f=8+2=10mm, B110sin 6=0.238 1 d 42力sin-1 0.238=13.768 BBtan 6b=20N=?2O?-2N幽Q =90 -8-色=46.232 M= dcos 4)=14.527mm 2 xOE= -M=29.054mm sin 0NE?= -B=6.928mm 2tan 0ON?O& NE=22.126mmtan j=0.181=10.259 BdB= -B=44.944mm sin d)B最后一个倒角齿直径：d2= dB + 0.2 = 45.144mm确定齿距p及同时工作齿数齿距P为

9、相邻两刀齿间的轴向距离。齿距 P的大小主要影响容屑槽的尺寸和 同时工作齿数的多少。确定齿距P时首先应满足容屑空间的需要，其次应使同时工 作齿数多于3个。拉刀切削齿距P一般按下列经验公式求也：P= (1.752) 式 中L拉削长度。过渡齿齿距等于 P,精切齿及校准齿齿距为(0.60.8) P。粗切齿齿距 P= (1.75 2) V= (1.75 2) 而=9.585 10.954取 P=10则过渡齿齿距P=10精切齿及校准齿齿距P=7确定同时工作齿数zz= -+1=3+1 p取z=4容削槽的设计容削槽的形状拉刀属于封闭式切削，切下的切削全部容纳在容削槽中，因此，容削槽的形状 和尺寸应能较宽敞地容

10、纳切削，并能使切削卷曲成较紧密的圆卷形。为减少加工容削槽的成形车刀和样板的种类，应尽量将容削槽的形状和尺寸系 列化，标准化。目前常用的容削槽形状有直线齿背型，曲线齿背型和直线齿背双圆 弧型三种，直线齿背双圆弧槽型槽型容削空间大，制造较简便，目前生产的拉刀大 多采用这种槽型，适用于组合式及分块式的拉削和齿升量大的拉刀上，故应选用直 线齿背双圆弧槽型。确定容削系数K容削系数K是拉刀容削槽纵向截面面积Ap与切削纵向截面面积Ad的比值即 k= ApAd取 K=3.2（3）容削槽的尺寸粗切齿用深槽，h=4.5mm , g=3 , r=2.3 , R=7使满足式h1.13VKal1.13 VKal=1.1

11、3 v3.2?0.07?30 = 2.93因为 h=4.53.96所以满足，校验合格拉刀的分削槽形状拉刀分削槽的作用在于将刀削分割成较小宽度的窄切削，便于切削的卷曲、容纳和清除。拉刀的分削槽，前后刀齿上应交错磨出。常用分削槽的形状有圆弧形和角度形两种。圆弧形分削槽主要用于轮切式拉刀 的切削齿和组合式拉刀的粗切削齿和过度齿上，角度形分削槽用于同廓式拉刀的切 削齿和组合式拉刀的精切齿上。故粗切齿时采用圆弧形分削槽，若精切齿时采用角度形分削槽。取粗切齿（圆弧型分削槽）槽数nk=10精切齿（角度型分削槽）槽数nk=14花键齿截型设计花键齿键宽Bb按下式计算，精确到0.001mm刀齿键宽：b= Bmax

12、 占Bmax为工件键槽最大极限尺寸，占为拉削后键槽宽的扩张量或收缩量，应由 试验确定。扩张时取“-”号，收缩时取“ +”，拉削钢材通常为00b=8.036-0.005=8.031mm副偏角：k；=1。7 30,在刀齿高度1.5mm时，刀齿侧刃上磨出副偏角。刃带宽度：f=0.8mm 0.2mm在刀齿高度1.5mm时，刀齿侧面应磨出刃带，以保证重磨后刀齿宽度减少较 少及起修光作用。过度刃：r=0.25mm 0.3mm也可以做成45倒棱，倒棱宽度可以取0.2mm0.3mm粗算切削齿齿数由于切削工序为倒角一花键一圆孔， 所以先计算倒角切削齿齿数。根据确定的 拉削余量A,选定的齿升量f,按照下式估算齿数

13、Z= A+X2f其中X为精切齿，过度齿和校准齿齿数，查表确定加工孔精度粗切凶凶升里过度齿齿数精切齿齿数校准齿齿数IT7 IT80.06 0.153547570.15 0.3570.368IT9 IT100.22325450.235估算齿数的目的是为了估算拉刀的长度， 如果拉刀的长度超过要求，需要设计成两把一套的套拉刀。其中倒角齿不设校准齿，也不设精切齿。倒角齿齿数:3.944Zh=+4=28.171+4h 2?0.07M Zh =32花键齿齿数:1.156Zd =+4=8.26+4d 2?0.07取 Zd=12圆孔齿齿数1.025“Zy = 2?0.07 +4=7.32+5取 Zh=15计算切

14、削齿部分长度倒角齿部分长度：ld=p XZd=10 X32=320mm花键齿部分长度lh=p XZh=10 X12=120mm外圆齿部分长度lw =p xzw =10 X15=150mm拉刀部分总长度l5=lw + lh + 1d=320+120+150=590mm拉刀尺寸设计拉刀柄部结构形式及尺寸设计拉刀柄部结构和尺寸都已标准化， 选用时可取略小于预制孔直径值，并采用快速装夹的形式。拉刀基本结构形式分为：I型A ,无周向定位面I型-B ,有周向定位面II型A ,无周向定位面II型-B ,有周向定位面I型用于柄部直径小于18mm的拉刀，II型用于柄部直径大于18mm的拉刀。I型和II型又可分为

15、无周向定位面和有周向定位面。当拉刀用于实现工作行程和返 回行程的自动循环时，需要有后柄结构，后柄放置在拉刀后导部的后边，后柄结构 形式有I型和II型-两种，I型为整体式，II型-为装配式，一般在后柄直径较大时采故该拉刀选择II型-A，无周向定位面的圆柱形前柄形式，I型圆柱形后柄形D1=32mm查表，可知 D2 =24.6mm , D =24.6mm , L=20mm , L2=32mm , L3=75mm , c=8mmli = L3=75mm颈部长度l2颈部直径可与柄部相同或略小于柄部直径，颈部长度与拉床型号有关。拉刀颈部长度12可由下式计算，即I2m+B+A- 13式中m 拉床夹头与拉床床

16、壁的间隙，m=10mm20mmB一拉床床壁厚度A拉床花法兰盘l3过渡锥长度，通常取 10mm , 15mm , 20mm 。取 m=20mm , B=70mm , A=30mm , l3=20mml2=100mm过渡锥设计通常取成10、15、20 ,这里取l3=10mm 。前导部、后导部和支托部设计前导部长度l4是由过渡锥终端到第一个切削齿的距离，一般等于拉削孔的长度l;若孔的长度和直径之比大于 1.5时，可取L=0.75l ,但不小于40mm 。前导部 的直径d4等于拉削前孔的最小直径dwmin ,公差按e查得。l4=50mmd4=42mm后导部长度l7= (0.50.7 ) l,但不小于2

17、0mm ,后导部直径d7取拉削后孔的 最小直径dmmin ,公差取f6。d7=42mml7=30mm拉刀支托部长度l8= (0.50.7) dm ,但不小于20mm25mm 。dm为拉削后 孔的公称直径。支托部直径也可以取为 d7= (0.50.7) dm,随拉床托架尺寸具体 而定。dm =40mml8=26mm拉刀总长度计算拉刀总产度L是拉刀所有组成部分长度的总和，即L= 11 + l2 + l3 + l4 + l5+ l6 + l7 + l8=75+100+10+50+590+150+42+26=1043 mm拉刀总长度受到拉床允许的最大行程、拉刀刚度、拉刀生产工艺水平、热处理 设备等因素

18、的限制，一般不超过下表中给出的规定数值。否则，需修改设计或改为 两把以上的成套拉刀。总长在 1000mm 以内的，偏差取 0.2mm ,在更长时取土3mm o拉力直径610101818 3030 4040 5050 6060最大总长度28 d030d028d026 d025 d024d01500精密圆孔拉刀一般不超过20 d0所以，符合总长度允许值。2. 3拉刀强度及拉床拉力校验拉削力拉削时，虽然拉刀每个刀齿的切削厚度很薄，但由于同时参加工作的切削刃总 长度很长，因此拉削力依旧很大。综合式圆孔拉刀的量大拉削力Fmax用下式计算，即Fmax =F xd0zN=1016.8kgC 2符合要求拉刀强

19、度校验拉刀工作时，主要承受拉应力，可按下式校验，即户手&同AminFmax_ 31557 =Q1MPa V产Amin= 346.3 =9MPa 同符合要求拉床拉力校验拉到工作时的最大拉削力一定要小于拉床的实际拉力，即Fmax &Km FmKm 取 0.80.8 X200kN=160kN符合要求4确定拉刀的技术条件由ZBJ 41008-89矩形花键拉刀技术条件确定拉刀材料及热处理：拉刀用W6Mo5Cr4V2 高速工具钢制造的拉刀热处理硬度刀齿和后导部 6366HRC前导部6066HRC柄部4052HRC允许进行表面强化处理矩形花键铳刀3.1设计要求弓授均布I三。,口 15怆被加工零件如图2.所示

20、工件材料为 45钢;硬度 HBS180 ;强度db =610 Mpa ;工件长度 L=30mm。3.2 设计步骤3.2.1 花键轴尺寸外径：D=46内径：d= 42键宽：B =二 8键数：Z =:8-0.025-0.050-0.040-0.098-0.320-0.480具体参数设计齿槽半角花键铳刀铳削的是花键之间的部分，所以，铳刀的齿顶轮廓为矩形花键两键之间齿槽的廓形，齿槽的半角大小为小=180/Z=180/8=22.50齿顶圆弧中心角巾二小-2arcsin B?2D= 22.5 - 2arcsin 4?42=22.5 - 10.93 = 11.570齿顶宽铳刀齿顶宽度等于键槽底部宽度。Ba

21、= D sin 小=42 x sin11.57 = 8.423铳刀齿顶圆弧半径铳刀齿顶圆弧半径等于键槽底部圆弧半径。Rf = 42?2 = 21铳刀前角选择铲齿成形铳刀，前刀面是平面，刃磨很方便，所以Yf = 0。齿形高度和宽度齿廓高度h = hw + (15) mm = 46 - 42?2 + (15) = 4铳刀宽度B = Ba + 2h xtan 小=8.423 + 2 X4 Xtan22.5 = 11.737取 B=12铳刀的孔径和外径铳刀孔径铳削宽度铳力孔径一般切削重切削61216221225222725 40273240 60324060 1004050根据切削宽度B=12查表，可

22、得d=16mm铳刀外径卜表为铳刀直径的推荐值，是按铳刀直径公式计算，并为 5的整数倍孔径d铳刀齿形高度46810121518202225283032351345557045505570165055709045455055606570901122656570900-10115555606570758090051113277075809005-101112136565707580859095055510111316328590950050-10101111121314167575808590950505555010111111121316405005550-10101111121213131414

23、15169095050505050500注：表中上栏为平底型容削槽的铳刀外径，下栏为加强式容削槽的铳刀外径已算得孔径16、齿形高度4,查表得，铳刀外径九=50铳刀的齿数铲齿成形铳刀齿数：查表Zk = 8铳刀的后角及铲削量铳刀后角a = 12 ftan aQ = tan a sin 丫= tan12 sin22.50 = 0.081故a。= 5 可满足要求铲削量K = 0； f = 3.14 X50 X0.21 +8 = 4.121 Zk取K=5铳刀的容削槽和分削槽容屑槽形式在铳削深度较小和刀齿强度足够的情况下，应采用平底式；在铳削深度较大时，宜采用加强式。故该容屑槽选择采用平底式。容屑槽半径一般取r=1mm 5mm ,并为0.5的整数倍。r =兀 *；) = 3.14 X50 - 2 X(4+ 5) +12 +8 = 1.04取r=1容屑槽问角9 = 25容屑