金属切削刀具课程设计-矩形花键拉刀设计

1、目录1前言12矩形花键拉刀设计22.1 选定刀具类型、材料的依据22.2 刀具结构参数、几何参数的选择和设计3 2.3 刀具的全部计算（包括计算公式和计算结果）8 2.4 对技术条件的说明133总结154参考文献16全套图纸加扣 3346389411或30122505821前言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的设计。在设计过

2、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,本人不胜感

3、激。 2矩形花键拉刀设计2.1 选定刀具类型、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=BnZi，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

4、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、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。这里选择高速工具钢，其应用范围用于各种刀具，特别是形状较复杂的刀具。选择W18Cr4V，HRC62-65。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刀具结构表1刀具结构作用代号名 称功 用1柄部夹持拉刀，传递动力2颈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过度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

5、引导拉刀切削部进入工件的作用，5切削部担负切削工作，包括粗切齿、过渡齿及精切齿。6校准部起刮光、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后导部保持拉刀与工件的最后相对位置，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尾部支持拉刀使之不下垂，多用于较大较长的拉刀，也用于安装压力环。 2） 切削方式：采用分层拉削方式中的同廓式拉削方式3）拉削余量：对于花键孔A=De-Do4）分层式拉刀粗切齿齿升量根据表4-4查出当硬度为HRC62-65时，齿升量af=0.05-0.08mm，在这取af=0.07mm。5） 拉刀几何参数根据表4-2，查得拉刀的前角o=16-1

6、8o根据表4-3，查得粗切齿的后角o=3o+30，刃带ba=0.05-0.15；精切齿的后角o=1o15，刃带ba=0.05-0.15；校准齿的后角o=1o15，刃带ba=0.7mm。6）齿距及同时工作齿数根据表4-7，拉刀齿距计算公式：l=80mm时，P=（1.3-1.6）l1/2（mm）同时工作齿数：Ze=（l/P）+l（取整）经计算得p=11.6-14.3，取标准值为：t=14，Ze=67）容屑槽 根据表4-8，直线齿背容屑槽尺寸：图2 容屑槽的结构p=14时，g=4mm，I型的h=5mm，r=2.5mm根据表4-9，容屑系数K值当p=14，af=0.07mm时，K=3分屑槽分屑的作用：

7、使切屑易于变形，易于卷屑。分屑槽位置：应前后齿错开。根据表4-13,当b=7时，s=2.2，bc=1.0，h=0.5。 图3 分屑槽结构 9）校准部前角o校=5o，后角o校=1o，齿距p校=（0.6-0.8）p=8.4-11.2mm，取p校=11mm根据表4-14查得齿数Z校=4-5个，取Z校=5个最后一个精切齿及校准齿直径应按下式确定：D校=Dmax，其中为孔的变形量。拉刀校准部长度l校=p校Z校=11X5=55mm 10）柄部 根据表4-19查得圆拉刀柄部尺寸为：图4 前刀柄的结构 D1=25f8mm，D=19h12mm，l1=90mm，l=15mm，l=25mm，c=5mm 11）颈部及

8、过度锥 拉刀颈部长度按下式计算：l2m+B+A-l3mm 式中：B-机床床壁厚度，根据表4-23查得机床型号L6120，B=75mm A-花盘法兰厚度，根据表4-23查得机床型号L6120，A=35mm m-卡头与机床床壁间隙，可取m=10-20mm，在这取20mm l3-过渡锥长度，一般l3=10-20mm，在这取20mm 因此求得l2110mm。图5 拉刀颈部、过度锥部、前导部、后导部图中：床壁孔径200mm，B=75mm，花盘孔径150mm，a=75mm，A=35mm拉刀颈部直径D2可比柄部直径D1小0.3-1mm，也可以取颈部与柄部直径相同，以便于一次磨出。 L1公式：L1=l1+l2

9、+l3+l3，其中l1为拉刀进入卡头部分的长度，l3为前导部长度。12）前导部、后导部和尾部前导部主要起导向和定心作用，故应和予制孔形状相同。根据表4-31及4-32：说明：（1）D3等于前把拉刀最后刀齿的直径，偏差为表4-32。 (2）d3等于加工的花键孔最小内径减0.5mm，只准许负偏差。 (3）b3等于前一把拉刀花键齿宽减0.02mm。 (4）l3=l (5）a=5-10mm (6）前导部直径d4为拉削孔前孔的最小直径dumin,公差为e8。后导部：说明：(1)后导部长度l7=(0.5-0.7)l,取l7=0.5l=40mm(2)后导部直径d7为拉削后孔的最小直径dmmin,公差为f7。

10、 尾部在拉刀工作时支撑在拉床托架上，防止拉刀尾部下垂，对于小而轻的拉刀可不做尾部。13）拉刀总长度L=L1+l切+l校+l后+l尾，根据表4-26，当do=30mm时，Lmax=33d0=1300mm14）拉刀强度校检(1)拉削力计算根据表4-20，Fmax=FZawzemaxk0k1k2k3k4*103，式中：P单位长度切削刃上的拉削力，根据表4-22查得FZ=192kN Ze最大同时工作齿数，Ze=6 n花键键数，n=6 b键宽，b=7mm因此Fmax=43.55kN(2)拉刀强度校验校验公式：=Fmax/Amin 式中：Fmax由表4-20中相应公式计算得。 Amin拉刀危险截面面积。拉

11、刀的危险断面可能在柄部，也可能在第一个切削齿容屑槽中（mm2），拉刀材料允许的拉应力，=600MPa。柄部D=19mm，A=1134.1mm2，所以=Fmax/Amin=3.84*107。因此，合格。(3）拉床拉力校验校验公式：FmaxkQmax式中：Qmax拉床允许的最大拉力，由表4-23得Qmax=200kN k系数，由于是良好状态的旧机床，k取0.8。因此，kQmax=0.8200=160kNFmax。 所以，合格。2.3 刀具的全部计算（包括计算公式和计算结果）已知条件：1、花键孔尺寸：外径：De=32H10（）内径：D=28H7 （）键宽：b=7H9（）倒角：c45o c=0.3键数

12、：n=62、拉削长度：L=80mm3、工件材料：45，硬度HBS1754、予制孔直径：Do=28-0.24=27.76mm5、拉床型号：L6120表2序号项目符号计算公式或选取方法 计算 精度计算举例1拉刀材料W18Cr4V2齿升量af查表4-4af=0.07mm3齿距PP校按表4-7P校=（0.6-0.8）PP=11.6-14.3mm。取P=14mm，P校=114同时工作齿数ZeZe=（l/P）+1Ze=65拉削余量切削顺序根据表4-27确定为V型加工顺序为：1、倒角 2、圆孔 3花键6倒角齿侧量值MM=1/2dymaxSin(+1)0.00010.0010.01M=9.9mm7倒角与键侧交

13、点的直径dBdB=bmin/sinB0.01dB=28.31mm8最后一个倒角齿余量d2d2=dB+（0.3-0.6）d2=28.31+（0.3-0.6）=28.61-28.919倒角齿切削余量A倒A倒=d2-DominA倒=0.61-0.91mm10倒角齿齿数Z倒Z倒=A倒/2af因第一个切削齿无齿升量，故实际Z倒应加一齿整数Z倒=4.35-6.5取Z倒=6而实际d2=28.7mm实际Z倒=6齿11倒角齿部分的长度l倒l倒=tZ倒最后一个齿距取15mml倒=146+15=99mm序号项目符号计算公式或选取方法 计算 精度计算举例圆孔齿部分的设计计算 12圆孔校准齿直径D圆校D圆校=D圆校-由

14、表4-35查得=00.001D圆校=28.021mm 13圆孔拉削余量A圆A圆=D圆校-DominA圆=28.021-27.74=0.281mm 14圆形切削齿齿数Z圆Z圆=（A圆/2af）+（3-5）Z圆=4.8-6.8取Z圆=6齿 15圆形齿部分长度l圆切l圆切=pZ圆l圆切=146=84mm 16圆形校准齿齿数Z圆校查表4-14Z圆校=5-7 17圆形校准部分长度l圆校l圆校=p校Z圆校l圆校=113+7 =40mm 18圆形齿部分总长l圆l圆=l圆切+l圆校l圆=84+40=124mm花键齿部分的计算19第一个花键齿直径D花1D花1=d2-0.1D花1=28.90-0.1 =28.80

15、mm 20花键校准齿直径D花校D花校=Demax-0.001D花校=32.039-0.002=32.037mm21花键拉削余量A花A花=D花校-D花1A花=32.037-28.80=3.237mm22花键切削齿齿数Z花切Z花切=（A花/2af）+（3-5）Z花切=26.12-28.12取Z花切=28序号项目符号计算公式或选取方法计算 精度计算举例23花键切削部分长度l花切l花切=pZ花切l花切=1428=392mm24花键校准齿齿数Z花校由表4-14取Z花校=525花键校准部分长度l花校l花校=p校Z花校l花校=115=55mm26花键齿部分总长l花l花=l花切+l花校l花=392+55=44

16、7mm27花键齿廓形尺寸花键齿宽度棱面宽度副偏角bfKrb=Bmax-，公差取-0.015f=0.8-1表4-28b=7.021mmf=0.80.2mmKr=1-1o30其他部分计算28容屑沟尺寸hrg由表4-8选取h=5r=2.5g=429校准齿容屑沟尺寸h校r校g校由表4-8选取h校=4.5r校=2.2g校=3.630分屑槽倒角齿和花键齿按表4-13尺寸交错开分屑槽序号项目符号计算公式或选取方法计算 精度计算举例31前导部尺寸d3l3d3=Domin，偏差按d9l3=ld3=l3=80mm32后导部尺寸d4l4d4=D花校-0.05l4=ld4=32.40-0.2l4=40mm33切削角度

17、和刃带宽oba查表4-2查表4-3各个刀具o=16o切削齿o=3o30标准齿o=1o15切削齿ba=0.05-0.15mm标准齿ba=0.7mm34过渡锥长度l3l3=10-20取l3=20mm35柄部尺寸D1Dlllc查表4-19D1=25mmD=19-0.34mml=20mml=25mml=90mmc=5mm36颈部长度l2=m+B+A-l3，m=15mmB、A见表4-19B=75mm，A=35mml2=110mm37由柄部前端到第一个切削齿的距离L1L1l1+l2+l3+l3L190+110+20+80=30038拉刀总长LL=L1+l倒+l圆+l花+l4L=300+99+124+66+

18、392+40=1016mm2.4 对技术条件的说明2.4.1 拉刀各部分的表面光洁度表3刃带0.4前后刀面；前后导部；各种花键拉刀齿形表面0.8柄部；过渡锥；矩形花键拉刀表面侧隙面1.6容屑沟底及齿背，颈部3.2花键刀齿底径12.52.4.2 拉刀各部分尺寸偏差1)拉刀外圆直径在全长上的最大径向跳动量之差2)切削齿外圆直径偏差：0.0203)精切齿外圆直径偏差按-0.01mm4)校准齿外圆直径偏差（包括与校准齿直径相同的精切齿），查得-0.009mm5)矩形花键拉刀其他尺寸偏差 （1）键宽偏差：根据工件键宽的精度确定，可再-0.01-0.02之间 （2）花键齿圆周相邻齿距误差，应小于拉刀键宽偏

19、差，但不得大于0.02mm （3）花键齿圆周不等分累积误差 （4）花键齿的底径偏差按d11或只准负偏差 （5）花键齿两侧面的不平行度，螺旋度及键齿对拉刀轴线不对称度在键宽公差范围内；倒角齿对拉刀轴线不对称度不大于0.05mm （6）拉刀倒角齿计算值M的偏差：0.02mm6)键槽拉刀的尺寸偏差 （1）切齿齿高偏差（mm）齿升量齿高偏差相邻齿高偏差0.050.080.0250.025 （2）精切齿及校准齿齿高偏差取0.015mm （3）刀体侧面和底面不直度偏差：键宽为312mm时为0.06/100 （4）键宽偏差取为工件槽宽公差的1/3，但不大于0.02mm，符号取（） （5）键齿对刀体中心线的不

20、对称度在拉刀键宽公差范围内 （6）键齿对刀体中心不对称的在键宽公差以内7）拉到其他部分长度偏差 （1）拉刀总长偏差：当L1000mm时取2mm。 （2）切削部分长度偏差取2mm。 （3）校准部分长度偏差取1mm。 （4）柄部长度取偏差取1mm。 （5）前导部，后导部长度偏差取1mm。（6）容屑槽深偏差：当h4mm时，取0.3mm。3总结金属切削刀具课程设计是我们在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性教学环节，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和理论的能力，是对学生进行独立分析，解决问题能力的强化训练。通过本次课程设计，我学到了：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