矩形花键拉刀课程设计.docx

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1、 目 录1.前言.32.矩形花键拉刀.5 2.1花键孔尺寸.5 2.2拉削长度.6 2.3工件材料.6 2.4刀具结构参数及各部分功用.6 2.4.1拉刀的结构.6 2.4.2切削方式.7 2.4.3拉削余量.7 2.4.4拉刀刀齿结构.7 2.5设计步骤.83.矩形花键铣刀.17 3.1花键轴尺寸.17 3.2拉削长度.17 3.3工件材料.17 3.4设计步骤.174.总结.215.致谢.216.参考资料.211.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

2、养学生的创新思维能力、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：矩形花键拉刀及矩形花键铣刀。拉刀上有很多齿，后一个刀齿（或后一组刀齿）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”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了理论的能力，是对学生进行独立分析、解决问题能力的

3、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） 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 完成矩形花键拉刀及矩形花键铣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

4、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

5、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到面，是具体的情况而定。重磨时应考虑以下几个问题：）应使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前刀面重磨，后刀面重磨和前后刀面同时重磨。）对于重磨刀具，应是重磨后刀具刃形不变，这些刀具后刀面都是成形表面，一般应重磨前刀面。这样可是重磨简单，且刃形不变。）有些尺寸刀具要求重磨后主要尺寸不变活变化很小，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面，在设计刀具的结构尺寸事都要考虑刀具重磨后容屑槽容积的

6、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，容屑槽的形状和尺寸，刀齿的齿数，装恰部分的尺寸等设计刀具结构参数是，必须考虑一系列的问题，如强度，精度，生产率，容屑要求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，廓形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.矩形花键拉刀 2.1花键孔尺寸 外径 内径 键宽 倒角 键数 n=8 2.2拉削长度 =70mm 2.3工件材料 45#钢 硬度HBS175

7、强度b =600Mpa 2.4 刀具结构参数及各部分功用2.4.1拉刀的结构图1表1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.

8、4.2 切削方式：采用分层拉削方式中的成形式拉削方式 2.4.3拉削余量：对于花键孔A= 2.4.4拉刀刀齿结构： 表2名称功用前刀面切削流出的表面后刀面最终形成已加工表面的面副后刀面刀齿上和已加工表面相对的表面、分屑槽两侧面刃带也称第一后刀面，是主切削刃和后刀面之间的后角为零的窄面，它有稳定的拉削过程，防止拉刀摆尾的作用主切削刃是前后刀面的交线副切削刃是前刀面和副后刀面的交线，分屑槽中也有两条副切削刃过渡刃可以是直线或圆弧，它有助于减缓刀尖的磨损刀尖主副切削刃的相交点容屑槽其形状必须有利于切屑卷曲，并能宽敞地容纳切屑分屑槽减小切削宽度，降低切削卷曲阻力，便于切削容纳在容屑槽内，从而改善拉削状

9、况棱刀齿后刀面与齿背的交线齿背容屑槽中靠近后刀面的部分2.5设计步骤（1）切削齿几何参数 根据表4-2，查得拉刀的前角o=16-18o 根据表4-3，查得粗切齿的后角，刃带ba=0.10.2精切齿的后角o= ，刃带ba=0.20.3；校准齿的后角o=， 刃带ba=0.4。 （2）确定校准齿直径 倒角不设校准齿 查表416得花键齿 圆形齿的扩张量均为5微米，则花键齿校准齿和圆形齿校准齿直径为 50.1-0.005=50.095mm 46.025-0.005=46.02mm (3) 矩形花键拉刀倒角齿参数计算 查表429得： 矩形花键拉刀倒角齿参数计算 倒角值=45中间值0.235倒角齿测量值MM

10、=19.6中间值=2M/(Bmin*sin)-=5.16倒角与键侧交点直径=Bmin/sin=47.29mm拉刀倒角齿最大直径=47.69mm（4）计算拉削余量：按表41得圆孔预制孔拉削余量为A=0.005+（0.10.2）=1.2 mm 所以预制孔径为44.70mm实际拉削余量A=46.02-44.70=1.32mm,=48.02-45.00=3.02mm=50.095-48.12=1.975mm（5）选择齿升量，按表44得 =0.065 mm（槽拉刀和键槽拉刀栏） =0.05mm（矩形花键拉刀栏） =0.05mm（综合式拉刀栏）（6）设计容屑槽1齿距 按表47得 P=(1.251.5) =

11、12mm P校=(0.60.8)*11=9mm2.选择容屑槽 按表48得 采用曲线槽 粗切齿用深槽h=(4.5mm) 精切齿用基本齿3.校验容屑条件：查表48得容屑系数k=3。倒角齿齿升量大时，应校验之，应使满足式h1.13: 1.13=1.13=4.17因为h=4.5,所以h1.13，合格。4.校验同时工作齿数： 根据表47得 =67满足38， 所以合格。（7）花键齿截形设计： =9.036-0.005=9.031mm =9.031-0.01=9.021mm =0.01mm(8) 确定分屑槽系数 除校准齿和与其相邻的一个精切齿外，拉刀切削齿均磨出三角形分屑槽（表413）。由于在每个圆形齿上都

12、存在着不工作刃段，圆形齿段不必磨分屑槽。（19）选择拉刀前柄： 查表417选A无周向定位面的圆柱形前柄。公称尺寸=45mm卡爪底径=34mm 其余见图（10）校验拉刀强度和拉床载荷： 通过计算分析，确认倒角齿拉削力最大，因而应计算拉刀倒角齿拉削力 见表（420，421， 422） =Z*(+2f)=8*(9.031+2*0.9)=86.65mm *k0*k1*k2*k3*k4*0.001=124.3KN 拉刀最小截面积在卡槽底劲处，则拉力=/=124.3*4/34*34*3.14=0.14Gpa (表4-25),拉刀强度校验合格。根据表423，424得 拉床拉力为 200*0.8KN=160K

13、N比 大，拉床载荷校验合格。（11）确定拉刀齿数及每齿直径： 1.倒角齿齿数： =/2*2.86/2*0.65=22.23 取=24 齿升量0.065mm 2.花键齿齿数以及齿升量:花键粗切齿齿数 =（）/2*+1=20.25 取18齿.考虑到切屑余量.取花键 粗切齿18个，齿升量0.05 过渡齿3个，齿升量0.04 精切齿2个，齿升量0.00753. 圆形齿齿数： 初拟方案与花键齿相同，即拟切去余量，计算圆形粗切齿齿数为 =（）/2*=（1.22-0.18）/2*0.05=10.4 取11齿，增加精切齿，其齿升量为0.015mm，这样圆形齿段具有粗切齿11个，过渡齿3个(齿升量0.04)，精

14、切齿2个。 4. 校准部齿数：倒角齿不设校准齿。圆形齿和圆锥齿校准齿齿数 查表414得 花键校准齿齿数：=4 圆形校准齿齿数：=4 5. 各齿直径基本尺寸：见下表齿型齿号直径基本尺寸公差尺寸145.000-0.015倒245.13345.26445.39角545.52645.65745.78齿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） 拉刀齿部长度 倒角齿段长度=12*24=288mm 花键齿段长度=12*18+3*12+6*9=306mm 圆形齿段长度=12*14+9*6=222mm 拉刀齿部长度=+=816mm（13） 设计拉刀其他部分 查表417 ，419 ，423得 前柄=110mm =45f8() 劲部 过渡锥前导部 前柄伸入夹头长度前柄端部至第1刀齿的距离mm后导端 后柄 (14)拉刀总长及其检验： 所以拉刀长度校验合格。（15）制定技术条件 1. 拉刀各部分的表面光洁度表3部 位Ra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

17、部3.2花键刀齿底径12.52 .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

18、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

19、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矩形花键铣刀已知条件：3.1花键轴尺寸外径 内径 键数 Z8 键宽 键底圆角半径 r13.2拉削长度 L=70mm3.3工件材料 45#钢 硬度 HBS175 强度b =600Mpa3.4 设计步骤序号计算项目符号确定方法或计算公式计算精度设计计算数据1齿槽半角180/Z0.01o22.50o2齿顶圆弧中心半角arcsinb/Dfmin0.01o11.22o3齿顶宽BaBaDfminsin0.01Ba8.94初算齿廓高度Hh（DaDfmincos）/2（12）整数h25铣刀宽度BBBa

20、2htg整数B=106按铣刀宽度最后确定齿廓高度Hh（B-Ba）/2tg0.01h2.827铣刀齿顶圆弧半径RfRfDfmin/20.01Rf22.988齿顶圆角半径roror0.1ror19铣刀前角f精加工f0o粗加工f520of0o10容屑槽形式根据工件廓形确定取平底形11铣刀孔径D可根据铣刀宽度按表53选取根据B10，查出d2212铣刀外径do可按表54选取初选do7013铣刀圆周齿数Zk可按表55初选初选Zk1214铣刀的后角f一般选f8o15o验算侧刃后角公式为tgotgfsin1o取f10oo4o可以满足要求15铲削量KK1K=dotgf/ZkK1（1.31.5）K0.5K=3K1

21、4.516容屑槽圆角半径Rrdo2（hK）/2AZk0.5or1.6取r217容屑槽深度HH=h（KK1）/2r0.1H10.7418容屑槽间角20o35o取25o19分屑槽尺寸按表58选取 B 不需要做分屑槽20键槽尺寸按附录表6选取r=0.5b=21空刀倒角尺寸按附录表25选取c c=0.5mm22技术条件按表59，511选取4总 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。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

22、计来检查和考验我们在这几年的所学的知识，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。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，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、PRO/E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。其次我从这次课程设计中获益匪浅，在以后的工作中，肯定会遇到许多困难，但回想起这设计经历的时候，我就萌发出那种和困难做斗争的勇气。当然由于设计经验的不足，在设计过程中难免有不足和缺点，但是我绝得得到教训也算是一种收获吧。 5致 谢感谢与我相关的课题组的同学，他们在设计中给了我很大的帮助，和他们的讨论时常使我的思路豁然开朗，他们给了我很多很好的设计性建议，使我的设计加快了进程。在此向所有给予我帮助和支持的老师和同学们表示深深的谢意！6参 考 文 献:1. 机械工程手册(金属切削刀具) 1980年 机械工业出版社2. 金属切削刀具设计 1962年 机械工业出版社 3. 铣刀,拉刀生产图册 1977年 技术标准出版社4. 乐兑谦主编 金属切削刀具 北京 1993年 机械工业出版社