矩形花键拉刀设计.doc

矩形花键拉刀的设计1.前 言大学三年级可以说是大学四年学习生活中很重要的一年。这一年，开设了很多专业课，为我们走出校园，走向工作岗位奠定了基础，使我们的专业知识素养提高到可观的层面。金属切削原理与金属切削刀具是众多专业课中很重要的一门，是机械设计制造及其自动化专业学生所必备的专业知识技能。介于其重要性，学校开设了一周的金属切削刀具课程设计。它是基于我们对金属切削原理及刀具学习后的实践性环节，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。我的课程设计题目是矩形花键拉刀设计与矩形花键铣刀设计。在设计过程中，我充分运用了所学过的相关知识，并且查阅相关资料，充分运用了绘图软件AUTOCAD，设计了零件的工艺、编制了零件的加工程序等。通过这次课程设计，我对这学期本门课程所学的内容又了进一步的理解和掌握。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 选定刀具类型和材料的依据2.1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。 2.2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。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。拉刀结构复杂，造价昂贵，因此要求采用耐磨的刀具材料，以提高其耐用度；考虑到还应有良好的工艺性能，根据刀具课程设计指导书表29，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。根据表30，选择W18Cr4V。3 刀具结构参数、几何参数的选择和设计设计步骤3.1、选择拉刀材料及热处理硬度 拉刀材料选用W18Cr4V。热处理硬度见图技术条件。 3.2、拟订拉削余量切除顺序和拉削方式 拉削作量的切除顺序为：倒角键侧与大径小径，拉刀切削齿的顺序是：倒角齿花键齿圆形齿。实际采用分层拉削渐放式。本节用脚标d,h,y表示倒角齿，花键齿和圆形齿；用脚标c,g,j和x表示粗切。过渡，精切和校准齿；用脚标w和m表示工件预制孔和拉削孔。 3.3、选择切削几何参数 按表42，43选择 过渡齿：前角=17 后角= 校准齿：前角=17 后角= 3.4、确定校准齿直径 倒角齿不设校准齿 查表416，花键齿,圆形齿的扩张量为5um，则花键齿校准齿和圆形齿校准齿直径为3.5、计算倒角齿参数 查表429知倒角的工艺角度为查表知倒角的工艺角度为 f1 为中间值。按表429 计算如下：倒角齿测量值 倒角与键侧交点直径 拉刀倒角齿最大直径 3.6、计算拉削余量 按表41计算： 预制孔径为61mm，实际拉削余量： 倒角余量 花键余量 3.7、选择齿升量 按表44选择为倒角齿：（槽拉刀和键槽拉刀栏）花键齿：（矩形花键拉刀栏）圆形齿： （综合式拉刀栏） 3.8、设计容屑槽 1）齿距计算： 2）选择容屑槽：粗切齿用深槽，h3mm，精切齿用基本槽 3）校验容屑条件：容屑系数k3，倒角齿升量最大时，应校验之，应使满足 因h3，所以式满足，校验合格 4）校验同时工作齿数 据表4-7得知因为，即，满足的校验条件3.9、花键齿截形设计 花键齿键宽按下式计算，精确到0.001mm： 式中，为内花键键槽宽最大极限尺寸；为拉削扩张量（查表4-16得=0.005mm）;为拉刀键齿宽制造公差带宽，为保证键齿尺寸耐用度高，应在制造条件允许范围内取小值，取=0.010mm。则 拉刀键齿面应制出的修光刃f=1.3，其下应磨出侧隙角。工厂常在齿高为1.25mm及其以下的刀齿上磨侧隙，在图中标出。 3.10、确定分屑槽参数 除校准齿和与其相邻的一个精切齿外，拉刀切削齿均磨制三角形分屑槽。由于在每个圆形齿上都存在着不工作的刃段，圆形齿段不必磨分屑槽。 3.11、选择拉刀前柄 按表417选择型A无周向定位面的圆柱形前柄，选择无周向定位面的圆柱形前柄，公称尺寸， 卡爪底径，其余见图。 3.12、校验拉刀强度 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 拉刀最小截面积在卡槽底颈处，则拉应力为： ，拉刀强度校验合格 拉床拉力为4000.8KN=320KN,比大，拉床载荷校验合格。 3.13、确定拉刀齿数及每齿直径 1）倒角齿齿数： 取30 2）花键齿齿数： 初拟花键过渡齿与精切齿的齿升量为0.06 0.05 0.04 0.03 0.02, 逐步递减，共切除余量，花键粗切齿齿数： ，取28齿 多切去了的余量，应减去0.031mm的齿升量。因此， 减去一个精切齿并将齿升量调整为0.06 0.05 0.035 0.009mm，后1齿齿升量 ，为精切齿，前3齿则为过渡齿 3）圆形齿齿数： 初拟方案与花键齿相同，即拟订切去余量，计算圆形粗切齿齿数 为： 取8齿 少切了的余量，需增加一个精切齿，其齿升量为 0.00225mm，这样，圆形齿段具有粗齿8个，过渡齿4个，精切齿2个 4）校准部切齿 倒角齿不设校准齿 花键校准齿齿数： 圆形校准齿齿数：各齿直径基本尺寸,见表4-41矩形花键拉刀齿序表齿形齿号直径基本尺寸直径尺寸公差齿型齿号直径基本尺寸直径尺寸公差倒角齿125.140.025花键齿3929.04225.284029.14325.424129.24425.564229.34525.74329.44625.844429.54725.980.0154529.64826.124629.74926.264729.84花键齿1025.140.0154829.921125.244929.980-0.0151225.345029.9981325.445130.0180-0.0181425.545230.0181525.645330.0181625.745430.0181725.845530.0181825.945630.0181926.045725.10.0152026.145825.22126.245925.32226.346025.42326.446125.52426.546225.62526.646325.72626.746425.82726.84圆形齿6525.882826.946625.940-0.012927.046725.983027.1468260-0.0093127.246926.013227.347026.0163327.447126.0163427.547226.0163527.647326.0163627.747426.0163727.847526.0163827.94最后一个齿距加长的目的是为了砂轮的切出. 3.14、拉刀齿部长度 倒角齿段长度： 花键齿段长度： 圆形齿段长度： 拉刀齿部长度：3.15、设计拉刀其他部分 前柄： 颈部： 过渡锥： 前导部： 前柄伸入夹头长度： 前柄端部至第一刀齿的距离： 后导部： 后柄： 3.16、拉刀总长及其校验 由于允许拉刀总长为1600mm,拉刀长度校验合格3.17、矩形花键拉刀图 3.18、刀具的全部计算（包括计算公式和计算结果）表1已知条件：1、花键孔尺寸： 圆径：De=62H7（62+0.025） 槽径：D=68H10（68+0.120） 键宽：b=12H9（12+0.036） 键数：n=8 2、工件长度：L=35mm 3、工件材料：45钢，硬度HBS175，强度b=600Mpa 4、预制孔直径(未给出，自设)：Do=62.1mm 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=0.05mm3齿距pp校按表4-7p校=（0.6-0.8）p取p=8mm，p校=6mm4同时工作齿数ZeZe=（l/p）Ze=45拉削余量切削顺序加工顺序为: 1、倒角 2、花键 3、圆孔圆孔齿部分的设计计算6圆孔校准齿直径D圆校D圆校=D圆校-由表4-16查得=0.0050.001D圆校=62.05mm7圆孔拉削余量A圆A圆=D圆校-DominA圆=62.05-60.1 =1.05mm8圆形切削齿齿数Z圆Zy=（Ay-A）/2afy+6取Z圆=8+614齿9圆形齿部分长度l圆切l圆切=pZ圆l圆切=88+63=82mm10圆形校准齿齿数Z圆校查表4-14Z圆校=711圆形校准部分长度l圆校l圆校=p校Z圆校l圆校=76=42mm12圆形齿部分总长l圆l圆=l圆切+l圆校l圆=82+42=124mm花键齿部分的计算13花键校准齿直径D花校D花校=Demax-查表4-16，=0.0050.001D花校=68.120-0.005 =68.115mm14花键拉削余量A花A花=D花校-D花1A花=3.375-0.21 =3.15415花键切削齿齿数Z花切Z花切=（A花/2af）+（3-5）Z花切=2916花键切削部分长度l花切l花切=pZ花切l花切=829=232mm17花键校准齿齿数Z花校由表4-14取Z花校=618花键校准部分长度l花校l花校=p校Z花校l花校=66=36mm19花键齿部分总长l花l花=l花切+l花校l花=232+36+8=276mm20花键齿廓形尺寸bb=Bmax-公差取-0.015f=0.8-1 表4-40b=9.031 f=0.80.2mmKr=1o30其他部分计算21容屑沟尺寸hrg由表4-8选取h=3r=1.5 R=5g=322校准齿容屑沟尺寸h校r校g校由表4-8选取h校=2r校=1 R=4g校=223分屑槽花键齿按表4-13尺寸交错开分屑槽24前导部尺寸D4L4D4=Dwmin，偏差按f7L4=lD4=61.975mmL4=40mm25后导部尺寸D7L7d7=dmymin 偏差f7L7=（0.5-0.7）lD7=62f7mmL7=20mm26切削角度和刃带宽o0ba查表4-2查表4-3查表4-3各个刀具o=15o切削齿o=2o30校准齿o=1o15切削齿ba=0.05-0.15mm校准齿ba=0.2mm27过渡锥长度l3l3=15mm取l3=15mm28柄部尺寸D1DL1lc查表4-17d1=61mmd1=60.5mml=125mml=110mmc=5mm29由柄部前端到第一个切削齿的距离L1L1l1+l2+l3+l3L1=105+20+100+50+40 =33530拉刀总长LL=L1+l倒+l圆+l花+l4L=1131mm 3.19、对技术条件的说明 键宽偏差：根据工件键宽的精度确定，可再-0.01-0.02之间 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 花键齿圆周不等分累积误差 花键齿的底径偏差按d11或只准负偏差 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 3.20、键槽拉刀的尺寸偏差切齿齿高偏差（mm）精切齿及校准齿齿高偏差取0.015mm刀体侧面和底面不直度偏差：键宽为312mm时为0.06/100键宽偏差取为工件槽宽公差的1/3，但不大于0.02mm，符号取（）键齿对刀体中心线的不对称度在拉刀键宽公差范围内键齿对刀体中心不对称的在键宽公差以内 3.21、拉刀其他部分长度偏差拉刀总长偏差：当L1000mm时取2mm。切削部分长度偏差取2mm。校准部分长度偏差取1mm。柄部长度取偏差取1mm。前导部，后导部长度偏差取1mm。容屑槽深偏差：当h4mm时，取0.3mm。 3.22、拉刀主要技术条件1 拉刀各部分的表面粗糙度：刀齿前面Ra0.8m 后导部表面Ra0.8m刀齿后面Ra0.8m 柄部表面Ra1.6m刃带表面Ra0.4m 颈部表面Ra6.4m前导部表面Ra0.8m 过渡锥表面Ra1.6m2 拉刀外径在全长上的径向跳动不超过0.06mm4.参考文献1 许先绪主编.非标准刀具设计手册.北京：机械工业出版社.19922 刘华明主编.刀具课程设计指导书.哈尔滨：哈尔滨工业大学.19813