刀具课程设计-矩形花键拉刀的设计【全套图纸】 .pdfVIP

中北大学课程设计说明书中北大学课程设计说明书 1 矩形花键拉刀的设计矩形花键拉刀的设计 1. 前言前言 拉刀是一种多齿的精加工刀具。 拉削时， 拉刀上各齿依次从工件上切下很薄的金属层。 经一次行程后，切除全部余量，并能达到 it8it7 公差等级、粗糙度 ra 为 50.8m 的 加工表面。拉刀的使用寿命长，但结构较复杂，制造成本高。目前，主要在成批、大量生 产中用它对各种形状的通孔、通槽和外表面加工。对有些形状复杂的孔和槽，即使小批量 生产也有用拉刀加工的。拉刀由工作部分和非工作部分组成。工作部分：切削部分，其上 刀齿起切削作用，前面刀齿为粗切齿、后面刀齿为精切齿，各齿直径依次递增，经拉削后 切去全部加工余量；校准部分，最后少数刀齿起修光和校准作用，各齿的形状及直径均相 同；工作部分刀齿上具有前角和后角，并在后面上磨出圆柱刃带 f。相邻两刀齿间的空间 是容屑槽。各切削齿的刀刃上作出分屑槽。非工作部分：柄部，它与拉床连接，用以传递 拉力；前导部，工件预制孔套在前导部上，用以保持孔与拉刀同轴度，并引导拉刀以正确 的方向进入孔中；过渡锥，是前导部前端的圆锥部分，以引导拉刀逐渐进入孔中；颈部， 柄部和过渡锥间的连接部分；后导部，刀齿切离后，用它支承工件，以防止工件工件下垂 而损坏加工表面和拉刀刀齿；后托部，对于尺寸大而重的拉刀，拉床的托架或夹头支撑在 后托部上，防止拉刀下垂，并减轻了装卸拉刀的劳动强度。 全套图纸，加全套图纸，加 153893706 本设计是矩形花键拉刀的设计。矩形花键拉刀用于拉削外径定心和内径定心的花键 孔。它的各部分组成及基本结构参数与圆孔拉刀相同，其主要不同点是在拉刀基面中的齿 形， 它应与被拉削的花键形状相似。 其组成参数有： 外径 d。 、 内径 d。 、 键宽 b、 倒角 c*、 和键数 n。外径 d。50mm 的花键拉刀，主要采用分层拉削方式。 2已知条件已知条件 如右图所示： 工件材料：45 号钢；硬度 hbs175 ；强度b = 600mpa； 中北大学课程设计说明书中北大学课程设计说明书 2 预加工孔径：d。=32h6mm; 花键孔尺寸：d。=36h10、d。=32h6mm、b=6h9、n=8； 拉削尺寸：d。=36h10、l=50mm； 拉床型号：l6120、q=196000n。 3工作部分的设计工作部分的设计 工作部分组成参数有：齿升量 af、前角、后角、容屑槽、齿数 z、刀齿直径及分屑槽等。 齿升量 af 齿升量 af是拉刀的重要结构参数。af的大小，影响加工表面质量、拉削力、拉刀磨损 拉刀长度和拉削效率。 确定齿升量的原则上是，尽量加工粗切齿齿升量，由它切除总余量的 80%以上，其中 每齿齿升量均为 0.030.1；粗切齿中最后几个为过渡齿，它们之间齿升量不相同，以使粗 切齿逐渐递减，达到拉削力平稳下降的目的； 精切齿切除总余量的 20%不到，各齿的齿 升量较小，约取 0.030.01mm；校准齿起修光校准作用，各齿均无齿升量。精切齿和校准 齿对于达到孔的粗糙度、精度起重要作用。 本设计的齿升量取 0.04mm。 前角和后角 如同其它刀具，拉刀的前角也是根据加工材料不同来选取。根据表（9- 2） 。= 15 ;切削齿 0=2 o 30+1 o ,f=0.2mm; 校准齿 0=2030+1 o ,f=0.2mm; 齿距和容屑槽 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=（1.251.9）l 式中 l拉削长度。 精切齿可适当减小。 根据齿距 p 可求出工作齿数。应使工作齿数为 38。 拉刀上容屑槽形状与尺寸应满足切屑流出时能自由卷曲、阻力小，容屑宽畅，不削弱 图 1 中北大学课程设计说明书中北大学课程设计说明书 3 拉刀强度和制造容易等条件。本拉刀采用直线齿槽型。查表（9- 3）容屑系数 k=3；容屑 槽深度 h=1.13klaf =1.1304 . 0 *50*3=2.768mm。 齿数和刀齿直径 矩形花键拉刀上有粗切齿 zi、过渡齿 zii、精切齿 ziii和校准齿 z 。粗切齿的齿数 zi 应根据它切去的余量 ai与齿升量决定： zi= afi aiiiaiia 2 )(+ 式中：a拉削总余量； aii、aiii分别为过渡齿、精切齿拉削余量。 zi经圆整后，将多余的不到一个齿升量的余数分摊给各过过渡齿。 过渡齿齿数根据粗切齿齿升量大小而定的。 精切齿齿数和校准齿齿数决定于工件的加 工精度要求。 矩形花键拉刀各刀齿的直径，分别为前一个刀齿直径面较光整，这时第一个粗切齿的 直径应为：di1=d0min+2afi 式中 d0min预制孔的最小极限尺寸。 校准齿直径等于拉削后零件孔的最大极限尺寸。 考虑到拉削后孔径出现收缩或扩张变 形，它的直径基本尺寸为：d= dmax 式中 dmax拉削后孔的最大极限尺寸； 拉削后产生的收缩量或扩张量。 分屑槽 （略） 4非工作部分设计非工作部分设计 见后表 1。 5矩形花键拉刀的校验矩形花键拉刀的校验 拉刀强度校验 为使拉刀在拉削过程中不致受拉削力的作用而断裂，必须对拉刀进行强度校验。 即在拉力作用下，拉刀上产生的拉应力小于拉刀材料的许用应力， 即： = mina fz 式中：amin在拉刀上强度最薄弱位置的截面积。例如在柄部、颈部或第一齿槽底 部的截面积。在柄部缩颈处截面积。 拉刀材料的许用应力。对于高速钢 w18cr4v 材料的许用应力 350400mpa。 拉刀总长度检验 详见下表。 中北大学课程设计说明书中北大学课程设计说明书 4 拉削力校验 拉削时产生的拉力 f 应小于拉床额定拉力 q。l6120 拉床的 q=19. 6*10 4 n。 6技术条件技术条件 材料和热处理：拉刀工作部分材料为 w18cr4v， 柄部为 40cr。热处理硬度：钢刀齿 和后导部 hrc6368；前导部 hrc6066；柄 部 hrc4052。 八键均匀分布。 。 0 7矩形花键拉刀计算表。矩形花键拉刀计算表。 顺序 设计项目 符号或计算式 资料来源 计算结果 1 预加工孔径 d。 d。=32 013 . 0 0 + mm 2 花键孔最大外 径 d max0 d max0 =36.1mm 3 拉削余量 a= d max0 - d。 a=36.1-32=4.1mm 4 最大槽宽 bmax bmax=6.03mm 5 齿升量 a f a f =0.04mm 6 齿距 p=1.251.9l 式（9-3） p=1.45010mm 7 同时工作齿数 ze= p l +1 式（9-1） ze= 10 50 +1=6 8 几何角度 。f 表（9-2） 。= 15 切削齿 。=2030+10,f=0.2mm 校准齿 。 =2030+10,f=0.2mm 9 拉削力计算 fz=pnbze 式（9-2） fz=147*8*6.03*6=42547.68n 10 拉力校验 qfz 式（9-10） 19600042547.68n 拉力允许 11 容屑系数 k 表（9-3） k=3 12 容屑槽深度 h=1.13klaf 式（9-4） h=1.1304 . 0 *50*3=2.506mm 13 切削齿容屑槽 p、h、f、r 表（9-4） p=10mm; h=4mm; f=3.2mm; r=2mm 14 校准齿容屑槽 p、 h、 f、 r 式（9-4） p=0.8p=8mm; h=3.2mm 中北大学课程设计说明书中北大学课程设计说明书 5 f=2.5mm; r=1.5mm 15 危险断面积 amin 表（9-7） 取 d2=21mm 时，amin=346mm 2 16 强度校验 = mina fz 式（9-9） = 346 68.42547 =122.97250mpa 17 花键齿齿形参 数 b=bmax kr f0 b=6.03mm kr =1 o 3030 f0=0.80.2mm 18 分屑槽 bk、hk、ak bk=1mm、hk=0.5mm、ak=5 o 19 齿数 花键切削齿 zi 花键过渡齿 zii 花键校准齿 ziii 式（9-5） 表（9-5） zi= 04 . 0 *2 32 1 . 36 52 zii=4 ziii=5 20 刀齿直径 第一个花键齿直径 d1=d min0 +2a f 花键校准齿直径 dii=d max0 d1=32+2*0.04=32.080.02mm dii=36.1-0.015mm 21 柄部 颈部 过渡锥尺寸 柄部 d1=d min0 -0.5 颈部 d3= d1 过渡锥 l3 表（9-7） d1=32-0.5=31.5mm 取 28 020 . 0 053 . 0 mm d2=21 0 21. 0 mm、d3= d1=28 020 . 0 053 . 0 mm l1=20mm、l2=25mm、l3=20mm l=180mm、c=4mm 22 前导部 后导部 d4= d。 l4=l d5=diii-0.2 l5=0.5l d4=32 05 . 0 085 . 0 mm、l4=50mm d5=36.1 0 2 . 0 mm、l5=25mm 23 拉刀全长 l=l l= 24 拉刀材料及热 w18cr4v 柄部 40cr 钢 中北大学课程设计说明书中北大学课程设计说明书 6 处理 刀齿和后导部 hrc6368 前导部 hrc6066 柄 部 hrc4052 齿 形 花键切削齿 齿 号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 直 径 3210 3218 3226 3234 3242 3250 3258 3266 3274 3282 齿 形 花键切削齿 齿 号 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 直 径 32.90 32.98 33.06 33.14 33.22 33.30 33.38 33.46 33.54 33.62 齿 形 花键切削齿 齿 号 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 直 径 33.70 33.78 33.86 33.94 34.02 34.10 34.18 34.26 34.34 34.42 齿 形 花键切削齿 齿 号 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 直34.50 34.58 34.66 34.74 34.82 34.90 34.98 35.06 35.14 35.22 表 1 中北大学课程设计说明书中北大学课程设计说明书 7 径 齿 形 花键切削齿 花 键 齿 号 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 直 径 35.30 35.38 35.46 35.54 35.62 35.70 35.78 35.86 35.92 35.98 齿 形 过 渡 齿 花键校准齿 齿 号 61 62 63 64 65 66 67 直 径 36.04 36.10 36.10 36.10 36.10 36.10 36.10 表 2 中北大学课程设计说明书中北大学课程设计说明书 8 矩形花键铣刀设计矩形花键铣刀设计 1、 铲齿铣刀简介铲齿铣刀简介 铣削的主运动是铣刀的旋转运动； 进给运动可以是纵向、 横向或垂直方向的直线运动， 也可以是旋转运动、螺旋运动或其他曲线运动。按刀齿的齿背形式，铣刀可分为尖齿铣刀 和铲齿两大类。 齿背经铲削或铲磨而成的铣刀，称为铲齿铣刀。与尖齿铣刀相比，铲齿铣刀虽有许多 缺点，但是，按定前角重磨前面后，刀具廓形不变。用它制造成型铣刀，重磨简单，使用 方便。所以，成形铣刀一般都采用铲齿结构，称为铲齿成形铣刀。 2、已知条件、已知条件 被加工零件如图 2.所示，工件材料为： 45 钢；硬度 hbs175 ；强度b = 600mpa；工 件长度 l=50mm。其尺寸为：外径 da=36 31 . 0 15. 0 mm, 内径 df=32 025 . 0 0 ,键数 zw=8,键宽 6 0 018 . 0 mm。 3设计步骤设计步骤 计算工件参数 = o oo 5 . 22 8 180180 = w z oo 7 . 11 95.31 6 arcsin 5 . 22arcsin min = f d b 47 . 6 7 . 11sin95.31sin min = o ff db mm 36 . 2 2 7 . 11cos95.3136 2 cos min = = = o fa w dd amm 选择铣刀前、后角 图 2 图 2 中北大学课程设计说明书中北大学课程设计说明书 9 精铣，取 oo 10;0= ff 。校核最小正交后角 oooo 286 . 3 ) 5 . 22sin10()sin(=tgarctgktgaarctg rafoa 计算铣刀廓形尺寸 初算铣刀廓形深度 s a 36 . 4 )21 (=+= ws aa 铣刀宽度 b mmbb ssf 47 . 6 = 08.10 5 . 2236 . 4 247 . 6 2=+=+= o tgtgabb ssf 取 b=12mm。 复算铣刀廓形深度 mm tgtg bb a sf s 68 . 6 5 . 222 47 . 6 12 2 = = = o 铣刀顶刃圆弧半径 mm d r f sf 975.15 2 95.31 2 min = 铣刀齿顶圆角半径 mmrrs1= 初算铣刀外径 查表 9- 12，k=2mm、d=22mm，精铣刀采用双重铲齿，取 k1=3mm 并取 m=0.5d、 r=3mm。 mmr kk ag s 18.123 2 32 68 . 6 2 1 =+ + +=+ + += mmgmdd36.48)18.1212(222=+=+= o 考虑到刀齿强度，取