矩形花键拉刀课程设计说明书

中北大学信息商务学院课程设计说明书PAGEPAGE1目录TOC\o"1-3"\h\u172321、前言 165442、绪论 1274812.1刀具的发展 1216502.2本课题研究的目的 2103943、矩形花键拉刀的设计 3151263.1设计要求 3242753.2设计步骤 333863.2.1花键孔尺寸 3295993.2.2切削几何参数选择 3287563.2.3齿升量的选择 472893.2.4确定校准齿直径 4234043.2.5倒角齿参数计算 455983.2.6确定拉削余量A 5318313.2.7确定齿距p及同时工作齿数 5216163.2.8容削槽的设计 67113.2.9花键齿截型设计 721233.2.10粗算切削齿齿数 7268353.2.11计算切削齿部分长度 8194363.2.12拉刀尺寸设计 8196503.2.13拉刀强度及拉床拉力校验 11254273.3确定圆孔拉刀的技术条件 11199924、小结 12218405、致谢 12123516、参考文献 12PAGEPAGE121、前言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。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。拉刀种类繁多，它可加工各种形状通孔，直槽，螺旋槽和直线或曲线的外表面。它是一种高生产率刀具，它切削速度低，耐用度高，寿命高。拉刀是多刃切削刀具，切削力较大但机床结构简单，成本高，只适用于大批量生产。铣刀是一种应用非常广泛的切削加工方法，不仅可以加工平面、沟槽、台阶，还可以加工螺纹、花键、齿轮及其他成形表面。铣刀又是一种多齿刃多回转刀具，铣削速度较高且无空行程，故加工生产效率较高，已加工表面粗糙度较小。他的种类繁多。我的课程设计课题是矩形花键拉刀,矩形花键铣刀的设计。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，比如金属切削原理及刀具、以及所学软件AUTOCAD的运用。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、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(造型设计与自动编程)﹑仿真模拟软件的应用。3、矩形花键拉刀的设计3.1设计要求被加工零件如图2所示，工件材料为：硬铝LY11；硬度HBS100；强度σb=420MPa；工件长度L=30mm。3.2设计步骤3.2.1花键孔尺寸外径：D=340+0.10内径：d=d=280+0.025键宽：B=700.036QUOTE键数：Z=63.2.2切削几何参数选择粗切齿：前角QUOTE=20°后角α=2°30'+1°刃带QUOTE=0.1精切齿：前角QUOTE=20°后角α=2°+30'刃带QUOTE=0.15校准齿：前角QUOTE=20°后角α=1°+30'刃带QUOTE=0.253.2.3齿升量的选择通过查可知，选择齿升量QUOTE=0.053.2.4确定校准齿直径花键齿和圆形齿的扩张量，查表可得为5µm，倒角齿不设校准齿根据公式：QUOTE=Dmax±δ花键齿校准齿：QUOTE花=34.100-0.005=34.095mm圆形齿校准齿：QUOTE圆=28.025-0.005=28.020mm3.2.5倒角齿参数计算一直键槽宽度B=7mm，矩形花键拉刀的校准齿直径QUOTE圆=28.020mm，倒角角度θ=30°，倒角尺寸f=1mmQUOTE=B+2f=7+2=9mmQUOTE=QUOTE==0.321QUOTE=18.77°QUOTE=B/2N=B/(20E-2NE)QUOTEQUOTE=90°-θ-QUOTE=41.230°M=QUOTE=10.528mmQUOTE=QUOTE=21.057mmQUOTE=QUOTE=6.062mmQUOTE=QUOTE-QUOTE=14.995mmQUOTE=0.234QUOTE=13.2°QUOTE=QUOTE=30.701mm最后一个倒角齿直径:QUOTE=30.901mm3.2.6确定拉削余量A由于加工花键，孔型为花键孔，且外圆ф34H10，内圆ф28H7此处假设加工工件的孔径QUOTE为ф27倒角齿切削余量QUOTE=30.701-27=3.701mm圆孔拉削余量QUOTE=28.025-27=1.025mm花键拉削余量QUOTE=dmmax−dBQUOTE=34.100-30.701=3.399mm3.2.7确定齿距p及同时工作齿数齿距P为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=（1.2～1.5）式中L——拉削长度。精切齿可适当减小。P=（1.25~1.5）QUOTE=（1.75~2）QUOTE=(9.585~10.954)mm取P=10确定同时工作齿数zz=QUOTE1/p+1=3+1取z=43.2.8容削槽的设计⑴容削槽的形状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。⑵确定容削系数K容削系数K是拉刀容削槽的有效面积A与切削层面积Ad的比值，即K=QUOTE取K=3.2⑶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h≥1.13QUOTE1.13QUOTE=1.13QUOTE因为h=4.5>3.96所以满足，校验合格⑷拉刀的分削槽形状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QUOTE=10精切齿（角度型分削槽）槽数QUOTE=143.2.9花键齿截型设计花键齿键宽QUOTE按下式计算，精确到0.001mm刀齿键宽b=Bmax±δBmax为工件键槽最大极限尺寸，δ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0。b=8.036-0.005=8.031mm副偏角QUOTE=1°~1°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0.2mm~0.3mm3.2.10粗算切削齿齿数由于切削工序为倒角—花键—外圆，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Z=QUOTE+X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齿齿升量过度齿齿数精切齿齿数校准齿齿数IT7~IT80.06~0.153~54~75~7>0.15~0.35~7>0.36~8IT9~IT10~0.22~32~54~5>0.23~5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。花键齿齿数QUOTE=3.399/0.14+4=28.279取QUOTE=28倒角齿齿数QUOTE=3.701/0.14+4=30.435取QUOTE=30外圆齿齿数QUOTE=1.025/0.14QUOTE+4=12.035取QUOTE=10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1234567828．010花键齿25262728293031323334353637383940414243444546474828．350花键齿495051525354555657585928．59028．02028．36028．60028．03028．37028．61028．04028．38028．62028．05028．39028．63028．06028．40028．64028．07028．41028．65028．08028．42028．66091028．16028．43028．67028．22028．44028．68011121328．26028．45028．69028．28028．460606128．77028．29028．47028．83014151617181928．29028．48062636428．87028．29028．49028．89028．29028．50028．90028．29028．5106566676828．90028．29028．52028．90028．29028．53028．9002028．30028．54028．9002128．31028．5502228．32028．5602328．33028．5702428．34028．5803.2.11计算切削齿部分长度倒角齿部分长度QUOTE=p×QUOTE=10×30=300mm花键齿部分长度QUOTE=p×QUOTE=10×28=280mm外圆齿部分长度QUOTE=p×QUOTE=10×10=100mm拉刀部分总长度QUOTE=lw+lh+ldQUOTE=100+280+300=680mm3.2.12拉刀尺寸设计⑴拉刀柄部结构形式及尺寸设计拉刀基本结构形式分为：=1\*ROMANI型A，无周向定位面=1\*ROMANI型B，有周向定位面=2\*ROMANII型A，无周向定位面=2\*ROMANII型B，有周向定位面=1\*ROMANI型用于柄部直径小于18mm的拉刀，=2\*ROMANII型用于柄部直径大于18mm的拉刀。=1\*ROMANI型和=2\*ROMANII型又可分为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=1\*ROMANI型和=2\*ROMANII型-两种，=1\*ROMANI型为整体式，=2\*ROMANII型-为装配式，一般在后柄直径较大时采用。故该拉刀选择=2\*ROMANII型A，无周向定位面的圆柱形前柄形式，=1\*ROMANI型圆柱形后柄形式。QUOTE=25mm查表，可知QUOTE=19mm，QUOTE=24.7，QUOTE=20mm，QUOTE=25mm，QUOTE=90mm，c=4mm⑵颈部长度QUOTE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QUOTE可由下式计算，即QUOTE≥m+B+A-QUOTE式中m—拉床夹头与拉床床壁的间隙，m=10mm~20mmB—拉床床壁厚度A—拉床花法兰盘QUOTE--过渡锥长度，通常取10mm，15mm，20mm。取m=20mm，B=60mm，A=30mm，QUOTE=20mmQUOTE=100mm⑶前导部、后导部和支托部设计前导部长度QUOTE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QUOTE=0.75l，但不小于40mm。前导部的直径QUOTE等于拉削前孔的最小直径QUOTE，公差按e查得。QUOTE=50mmQUOTE=34f6mm后导部长度QUOTE=（0.5~0.7）l，但不小于20mm，后导部直径QUOTE取拉削后孔的最小直径QUOTE，公差取f6。QUOTE=34f6mmQUOTE=36mm拉刀支托部长度QUOTE=（0.5~0.7）QUOTE，但不小于20mm~25mm。QUOTE为拉削后孔的公称直径。支托部直径也可以取为QUOTE=（0.5~0.7）QUOTE，随拉床托架尺寸具体而定。QUOTE=28f8mmQUOTE=20mm⑷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=QUOTE+QUOTE+QUOTE+QUOTE+QUOTE+QUOTE+QUOTE=981mm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±3mm。拉刀直径6~1010~1818~3030~4040~5050~60>60最大总长度28QUOTE30QUOTE28QUOTE26QUOTE25QUOTE24QUOTE1500精密圆孔拉刀一般不超过20QUOTE3.2.13拉刀强度及拉床拉力校验⑴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QUOTE用下式计算，即QUOTE=QUOTExQUOTEzN=184.632kg符合要求⑵拉刀强度校验拉刀工作时，主要承受拉应力，可按下式校验，即σ=QUOTEFmax/Amin≤[σ]σ=Fmax/Amin=184.632/615.44=0.3MPa<[σ]]符合要求⑶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QUOTEFmax≤KmFmKm取0.80.8×184.632kN=147.701kN，符合要求3.3确定圆孔拉刀的技术条件由GB3813-83确定拉刀材料及热处