矩形花鍵拉刀課程設(shè)計

1、 目 錄1.前言.32.矩形花鍵拉刀.5 2.1花鍵孔尺寸.5 2.2拉削長度.6 2.3工件材料.6 2.4刀具結(jié)構(gòu)參數(shù)及各部分功用.6 2.4.1拉刀的結(jié)構(gòu).6 2.4.2切削方式.7 2.4.3拉削余量.7 2.4.4拉刀刀齒結(jié)構(gòu).7 2.5設(shè)計步驟.83.矩形花鍵銑刀.17 3.1花鍵軸尺寸.17 3.2拉削長度.17 3.3工件材料.17 3.4設(shè)計步驟.174.總結(jié).215.致謝.216.參考資料.211.前 言 隨著社會的進(jìn)步和科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展，金屬切削刀具也由那些古老的手動設(shè)備被自動化設(shè)備代替并逐漸向高速、高精度方向發(fā)展。為了滿足生產(chǎn)的需要，金屬切削工具的種類越來越豐富.以培

2、養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維能力、觀察分析能力、工程實(shí)踐能力及綜合能力為出發(fā)點(diǎn)，我設(shè)計選擇的題目是：矩形花鍵拉刀及矩形花鍵銑刀。拉刀上有很多齒，后一個刀齒（或后一組刀齒）的齒高要高于（或齒寬寬于）前一個刀齒，所以當(dāng)拉刀作直線運(yùn)動時（對某些拉刀來說則為旋轉(zhuǎn)運(yùn)動），便能依次地從工件上切下很薄的金屬層。故加工質(zhì)量好，生產(chǎn)效率高。拉刀壽命長，較麻煩，價格較高，一般是專用工具，因而多用于大量批量生產(chǎn)的精加工。 金屬切削刀具課程設(shè)計是學(xué)完“金屬切削原理及刀具”課程的基礎(chǔ)上進(jìn)行的重要的實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，其目的是使學(xué)生鞏固和深化課堂理論教學(xué)內(nèi)容，鍛煉和培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識了理論的能力，是對學(xué)生進(jìn)行獨(dú)立分析、解決問題能力的

3、強(qiáng)化訓(xùn)練。 通過金屬切削刀具課程設(shè)計，具體應(yīng)使學(xué)生做到：（1） 掌握金屬切削刀具的設(shè)計和計算的基本方法；（2） 學(xué)會運(yùn)用各種設(shè)計資料、手冊和國家標(biāo)準(zhǔn)；（3） 學(xué)會繪制符合標(biāo)準(zhǔn)要求的刀具工作圖，能標(biāo)注出必要的技術(shù)條件 完成矩形花鍵拉刀及矩形花鍵銑刀的設(shè)計和計算工作，繪制刀具工作圖和必要的零件圖以及編寫一份正確、完整的說明書。 刀具工作圖應(yīng)包括制造及檢驗所需的全部圖形、尺寸、公差、粗糙度要求及技術(shù)要求等；說明書應(yīng)包括設(shè)計時所涉及的問題以及設(shè)計計算的全部過程；設(shè)計說明書中的計算必須準(zhǔn)確無誤，所用的尺寸、數(shù)據(jù)、和計量單位，均應(yīng)符合有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和法定計量單位。在刀具設(shè)計時，應(yīng)該從以下方面入手：（） 正確選擇

4、刀具的類型，實(shí)踐證明，采用不同的刀具將對加工生產(chǎn)率和精度產(chǎn)生重要的影響。且增加刀具同時參加切削的刀刃長度能有效的提高其生產(chǎn)率。（） 正確選擇刀具材料，刀具材料的選擇是否恰當(dāng)對生產(chǎn)率會產(chǎn)生重要的影響。目前刀具多用硬質(zhì)合金和高速鋼，由于硬質(zhì)合金比高速鋼及其他工具鋼生產(chǎn)搞得多，因此在能事用硬質(zhì)合金的情況下盡量使用硬質(zhì)合金，在切削條件很差和使用復(fù)雜刀具是應(yīng)選高速鋼。（） 確定合理的切削方式，即在刀齒上一頂?shù)姆绞椒峙淝邢骱穸群蛯挾?。切削方式選得是否得當(dāng)對刀具的切削效率，切削負(fù)荷，耐用度及加工表面質(zhì)量都有很到的影響。（） 確定刀具合理的基和角度，選擇合理的集合角度能提高切削精度和使用期限。（） 合理設(shè)計刀

5、具的重磨表面，刀具用鈍后需要重磨，以便使其重新獲得鋒利的刀刃，繼續(xù)使用，但重磨前刀面還是后到面，是具體的情況而定。重磨時應(yīng)考慮以下幾個問題：）應(yīng)使重磨去的金屬層為最小，從而使刀具可重磨次數(shù)最多，增強(qiáng)刀具的使用壽命。常見的重磨方式有刀前前刀面重磨，后刀面重磨和前后刀面同時重磨。）對于重磨刀具，應(yīng)是重磨后刀具刃形不變，這些刀具后刀面都是成形表面，一般應(yīng)重磨前刀面。這樣可是重磨簡單，且刃形不變。）有些尺寸刀具要求重磨后主要尺寸不變活變化很小，這些刀具需重磨前刀面，并且后角做得很小，一時重磨后刀具的尺寸變化很小?？傊?，無論是刀具要重磨前刀面還是后面，在設(shè)計刀具的結(jié)構(gòu)尺寸事都要考慮刀具重磨后容屑槽容積的

6、改變。合理確定刀具的結(jié)構(gòu)參數(shù)，包括刀體的尺寸，刀齒的形狀和尺寸，容屑槽的形狀和尺寸，刀齒的齒數(shù)，裝恰部分的尺寸等設(shè)計刀具結(jié)構(gòu)參數(shù)是，必須考慮一系列的問題，如強(qiáng)度，精度，生產(chǎn)率，容屑要求等設(shè)計刀具結(jié)構(gòu)參數(shù)時，一個值得注意的方面是對大尺寸刀具應(yīng)盡量采用裝配式結(jié)構(gòu)，可降低刀具的成本.確定刀具的結(jié)構(gòu)參數(shù)時，要特別注意運(yùn)用標(biāo)準(zhǔn)，目前許多刀具結(jié)構(gòu)尺寸都有自己的一定標(biāo)準(zhǔn)（） 正確設(shè)計刀具的廓形，廓形的設(shè)計精度將直接影響加工件的精度，應(yīng)努力提高，這一點(diǎn)在目前尤為重要2.矩形花鍵拉刀 2.1花鍵孔尺寸 外徑 內(nèi)徑 鍵寬 倒角 鍵數(shù) n=8 2.2拉削長度 =70mm 2.3工件材料 45#鋼 硬度HBS175

7、強(qiáng)度b =600Mpa 2.4 刀具結(jié)構(gòu)參數(shù)及各部分功用2.4.1拉刀的結(jié)構(gòu)圖1表1代號名 稱功 用1柄部夾持拉刀，傳遞動力2頸部連接柄部和后面各部，其直徑與柄部相同或略小，拉刀材料及規(guī)格等標(biāo)記一般打在頸部。3過度錐頸部到前導(dǎo)部的過渡部分，使拉刀容易進(jìn)入工件孔中。4前導(dǎo)部起引導(dǎo)拉刀切削部進(jìn)入工件的作用，5切削部擔(dān)負(fù)切削工作，包括粗切齒、過渡齒及精切齒。6校準(zhǔn)部起刮光、校準(zhǔn)作用，提高工件表面光潔度及精度，并作為切削部的后備部。7后導(dǎo)部保持拉刀與工件的最后相對位置，防止在拉刀即將離開工件時因工件下垂而損壞工件已加工表面及刀齒。8尾部支持拉刀使之不下垂，多用于較大較長的拉刀，也用于安裝壓力環(huán)。 2.

8、4.2 切削方式：采用分層拉削方式中的成形式拉削方式 2.4.3拉削余量：對于花鍵孔A= 2.4.4拉刀刀齒結(jié)構(gòu)： 表2名稱功用前刀面切削流出的表面后刀面最終形成已加工表面的面副后刀面刀齒上和已加工表面相對的表面、分屑槽兩側(cè)面刃帶也稱第一后刀面，是主切削刃和后刀面之間的后角為零的窄面，它有穩(wěn)定的拉削過程，防止拉刀擺尾的作用主切削刃是前后刀面的交線副切削刃是前刀面和副后刀面的交線，分屑槽中也有兩條副切削刃過渡刃可以是直線或圓弧，它有助于減緩刀尖的磨損刀尖主副切削刃的相交點(diǎn)容屑槽其形狀必須有利于切屑卷曲，并能寬敞地容納切屑分屑槽減小切削寬度，降低切削卷曲阻力，便于切削容納在容屑槽內(nèi)，從而改善拉削狀

9、況棱刀齒后刀面與齒背的交線齒背容屑槽中靠近后刀面的部分2.5設(shè)計步驟（1）切削齒幾何參數(shù) 根據(jù)表4-2，查得拉刀的前角o=16-18o 根據(jù)表4-3，查得粗切齒的后角，刃帶ba=0.10.2精切齒的后角o= ，刃帶ba=0.20.3；校準(zhǔn)齒的后角o=， 刃帶ba=0.4。 （2）確定校準(zhǔn)齒直徑 倒角不設(shè)校準(zhǔn)齒 查表416得花鍵齒 圓形齒的擴(kuò)張量均為5微米，則花鍵齒校準(zhǔn)齒和圓形齒校準(zhǔn)齒直徑為 50.1-0.005=50.095mm 46.025-0.005=46.02mm (3) 矩形花鍵拉刀倒角齒參數(shù)計算 查表429得： 矩形花鍵拉刀倒角齒參數(shù)計算 倒角值=45中間值0.235倒角齒測量值MM

10、=19.6中間值=2M/(Bmin*sin)-=5.16倒角與鍵側(cè)交點(diǎn)直徑=Bmin/sin=47.29mm拉刀倒角齒最大直徑=47.69mm（4）計算拉削余量：按表41得圓孔預(yù)制孔拉削余量為A=0.005+（0.10.2）=1.2 mm 所以預(yù)制孔徑為44.70mm實(shí)際拉削余量A=46.02-44.70=1.32mm,=48.02-45.00=3.02mm=50.095-48.12=1.975mm（5）選擇齒升量，按表44得 =0.065 mm（槽拉刀和鍵槽拉刀欄） =0.05mm（矩形花鍵拉刀欄） =0.05mm（綜合式拉刀欄）（6）設(shè)計容屑槽1齒距 按表47得 P=(1.251.5) =

11、12mm P校=(0.60.8)*11=9mm2.選擇容屑槽 按表48得 采用曲線槽 粗切齒用深槽h=(4.5mm) 精切齒用基本齒3.校驗容屑條件：查表48得容屑系數(shù)k=3。倒角齒齒升量大時，應(yīng)校驗之，應(yīng)使?jié)M足式h1.13: 1.13=1.13=4.17因為h=4.5,所以h1.13，合格。4.校驗同時工作齒數(shù)： 根據(jù)表47得 =67滿足38， 所以合格。（7）花鍵齒截形設(shè)計： =9.036-0.005=9.031mm =9.031-0.01=9.021mm =0.01mm(8) 確定分屑槽系數(shù) 除校準(zhǔn)齒和與其相鄰的一個精切齒外，拉刀切削齒均磨出三角形分屑槽（表413）。由于在每個圓形齒上都

12、存在著不工作刃段，圓形齒段不必磨分屑槽。（19）選擇拉刀前柄： 查表417選A無周向定位面的圓柱形前柄。公稱尺寸=45mm卡爪底徑=34mm 其余見圖（10）校驗拉刀強(qiáng)度和拉床載荷： 通過計算分析，確認(rèn)倒角齒拉削力最大，因而應(yīng)計算拉刀倒角齒拉削力 見表（420，421， 422） =Z*(+2f)=8*(9.031+2*0.9)=86.65mm *k0*k1*k2*k3*k4*0.001=124.3KN 拉刀最小截面積在卡槽底勁處，則拉力=/=124.3*4/34*34*3.14=0.14Gpa (表4-25),拉刀強(qiáng)度校驗合格。根據(jù)表423，424得 拉床拉力為 200*0.8KN=160K

13、N比 大，拉床載荷校驗合格。（11）確定拉刀齒數(shù)及每齒直徑： 1.倒角齒齒數(shù)： =/2*2.86/2*0.65=22.23 取=24 齒升量0.065mm 2.花鍵齒齒數(shù)以及齒升量:花鍵粗切齒齒數(shù) =（）/2*+1=20.25 取18齒.考慮到切屑余量.取花鍵 粗切齒18個，齒升量0.05 過渡齒3個，齒升量0.04 精切齒2個，齒升量0.00753. 圓形齒齒數(shù)： 初擬方案與花鍵齒相同，即擬切去余量，計算圓形粗切齒齒數(shù)為 =（）/2*=（1.22-0.18）/2*0.05=10.4 取11齒，增加精切齒，其齒升量為0.015mm，這樣圓形齒段具有粗切齒11個，過渡齒3個(齒升量0.04)，精

14、切齒2個。 4. 校準(zhǔn)部齒數(shù)：倒角齒不設(shè)校準(zhǔn)齒。圓形齒和圓錐齒校準(zhǔn)齒齒數(shù) 查表414得 花鍵校準(zhǔn)齒齒數(shù)：=4 圓形校準(zhǔn)齒齒數(shù)：=4 5. 各齒直徑基本尺寸：見下表齒型齒號直徑基本尺寸公差尺寸145.000-0.015倒245.13345.26445.39角545.52645.65745.78齒845.91946.041046.171146.301246.431346.561446.691546.821646.951747.111847.241947.372047.502147.632247.762347.892448.022548.122648.222748.322848.422948.523

15、048.623148.723248.823348.923449.023549.123649.223749.323849.423949.524049.624149.724249.824349.904449.984550.064650.0754750.0904850.095 4950.0955050.0955150.0955244.705344.805444.905545.005645.105745.2058 45.305945.406045.5061 45.606245.706345.786445.866545.946645.976746.006846.026946.027046.027146.

16、02（12） 拉刀齒部長度 倒角齒段長度=12*24=288mm 花鍵齒段長度=12*18+3*12+6*9=306mm 圓形齒段長度=12*14+9*6=222mm 拉刀齒部長度=+=816mm（13） 設(shè)計拉刀其他部分 查表417 ，419 ，423得 前柄=110mm =45f8() 勁部 過渡錐前導(dǎo)部 前柄伸入夾頭長度前柄端部至第1刀齒的距離mm后導(dǎo)端 后柄 (14)拉刀總長及其檢驗： 所以拉刀長度校驗合格。（15）制定技術(shù)條件 1. 拉刀各部分的表面光潔度表3部 位Ra刃帶0.4前后刀面；前后導(dǎo)部；各種花鍵拉刀齒形表面0.8柄部；過渡錐；矩形花鍵拉刀表面?zhèn)认睹?.6容屑溝底及齒背，頸

17、部3.2花鍵刀齒底徑12.52 .拉刀各部分尺寸偏差1.拉刀外圓直徑在全長上的最大徑向跳動量之差2.切削齒外圓直徑偏差：0.0203.精切齒外圓直徑偏差按-0.01mm4.校準(zhǔn)齒外圓直徑偏差（包括與校準(zhǔn)齒直徑相同的精切齒），查得-0.009mm5.矩形花鍵拉刀其他尺寸偏差 1） 鍵寬偏差：根據(jù)工件鍵寬的精度確定，可再-0.01-0.02之間 2） 花鍵齒圓周相鄰齒距誤差，應(yīng)小于拉刀鍵寬偏差，但不得大于0.02mm 3） 花鍵齒圓周不等分累積誤差 4） 花鍵齒的底徑偏差按d11或只準(zhǔn)負(fù)偏差 5) 花鍵齒兩側(cè)面的不平行度，螺旋度及鍵齒對拉刀軸線不對稱度在鍵寬公差范圍內(nèi)；倒角齒對拉刀軸線不對稱度不大

18、于0.05mm 6) 拉刀倒角齒計算值M的偏差：0.02mm6.鍵槽拉刀的尺寸偏差 1)切齒齒高偏差（mm）齒升量齒高偏差相鄰齒高偏差0.050.080.0250.025 2)精切齒及校準(zhǔn)齒齒高偏差取0.015mm 3)刀體側(cè)面和底面不直度偏差：鍵寬為312mm時為0.06/100 4)鍵寬偏差取為工件槽寬公差的1/3，但不大于0.02mm，符號?。ǎ?5)鍵齒對刀體中心線的不對稱度在拉刀鍵寬公差范圍內(nèi) 6)鍵齒對刀體中心不對稱的在鍵寬公差以內(nèi)7.拉到其他部分長度偏差 1) 拉刀總長偏差：當(dāng)L1000mm時取2mm。 2) 切削部分長度偏差取2mm。 3) 校準(zhǔn)部分長度偏差取1mm。 4) 柄

19、部長度取偏差取1mm。 5) 前導(dǎo)部，后導(dǎo)部長度偏差取1mm。6）容屑槽深偏差：當(dāng)h4mm時，取0.3mm。3矩形花鍵銑刀已知條件：3.1花鍵軸尺寸外徑 內(nèi)徑 鍵數(shù) Z8 鍵寬 鍵底圓角半徑 r13.2拉削長度 L=70mm3.3工件材料 45#鋼 硬度 HBS175 強(qiáng)度b =600Mpa3.4 設(shè)計步驟序號計算項目符號確定方法或計算公式計算精度設(shè)計計算數(shù)據(jù)1齒槽半角180/Z0.01o22.50o2齒頂圓弧中心半角arcsinb/Dfmin0.01o11.22o3齒頂寬BaBaDfminsin0.01Ba8.94初算齒廓高度Hh（DaDfmincos）/2（12）整數(shù)h25銑刀寬度BBBa

20、2htg整數(shù)B=106按銑刀寬度最后確定齒廓高度Hh（B-Ba）/2tg0.01h2.827銑刀齒頂圓弧半徑RfRfDfmin/20.01Rf22.988齒頂圓角半徑roror0.1ror19銑刀前角f精加工f0o粗加工f520of0o10容屑槽形式根據(jù)工件廓形確定取平底形11銑刀孔徑D可根據(jù)銑刀寬度按表53選取根據(jù)B10，查出d2212銑刀外徑do可按表54選取初選do7013銑刀圓周齒數(shù)Zk可按表55初選初選Zk1214銑刀的后角f一般選f8o15o驗算側(cè)刃后角公式為tgotgfsin1o取f10oo4o可以滿足要求15鏟削量KK1K=dotgf/ZkK1（1.31.5）K0.5K=3K14.516容屑槽圓角半徑Rrdo2（hK）/2AZk0.5or1.6取r217容屑槽深度HH=h（KK1）/2r0.1H10.7418容屑槽間角20o35o取25o19分屑槽尺寸按表58選取 B 不需要做分屑槽20鍵槽尺寸按附錄表6選取r=0.5b=21空刀倒角尺寸按附錄表25選取c c=0.5mm22技術(shù)條件按表59，511選取4總 結(jié)課程設(shè)計作為工科院校大學(xué)生的必修環(huán)節(jié)，不僅是鞏固