说明书(内容)

1、矩形花键拉刀设计设计说明书目 录一、设计任务25- 0 -二、前 言- 1 -三、绪论- 2 -3.1刀具的发展- 2 -3.2本课题研究的目的- 2 -四、矩形花键拉刀的设计- 3 -4.1 选定刀具类型、材料的依据- 3 -4.2 刀具结构和拉削方式的选择和设计- 3 -4.3矩形花键拉刀选择切削齿几何参数- 5 -4.4确定校准齿直径- 8 -4.5确定拉削余量- 8 -4.6选择齿升量；- 9 -4.7设计容屑槽- 10 -4.8确定分屑槽参数- 12 -4.9：确定分屑槽参数- 13 -4.10：选择拉刀前柄- 13 -4.11校验拉刀强度与拉床载荷- 14 -4.13：拉刀齿部长度

2、- 15 -4.14设计拉刀其他部分- 15 -五、小结- 18 -六、致谢- 19 -七、参考文献- 19 -一、设计任务25矩形花键拉刀设计 被加工零件如图1 所示，工件材料为： 45钢；硬度HBS175 ；强度b = 600MPa；工件长度L=70mm。 二、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矩形花键拉刀的设计。在设计过程当中,

3、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,不胜感激之至。 三

4、、绪论3.1刀具的发展随着社会的发展,时代的进步,刀具在生产中的用途越来越广。刀具的发展在一定程度上决定着生产率,中国加入WTO后,各行各业面临的竞争越来越激烈,一个企业要有竞争力,其生产工具必须具有一定的先进性。中国作为一个农业大国,其在机械方面的发展空间相当大,而要生产不同种类的零件,不管其大小与复杂程度,都离不开刀具。目前在金属切削技术领域中，我国和先进的工业国家之间还存在着不小的差距，但这种差距正在缩小。随着工厂、企业技术改造的深入开展，各行各业对先进刀具的需要量将会有大幅度的增长，这将有力地促进金属切削刀具的发展。3.2本课题研究的目的课程设计作为工科院校大学生的必修环节，不仅是巩固

5、学生大学所学知识的重要环节，而且也是在检验大学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。通过本课题设计可以达到以下目的：1. 综合运用学过的专业理论知识，能独立分析和拟订某个刀具合理的工艺路线，具备设计中等复杂刀具零件的能力。2. 能根据被加工零件的技术要求，运用刀具设计的基本原理和方法，掌握一些专用刀具设计方法，完成刀具结构设计，提高刀具设计能力。3. 熟悉和学会使用各种手册，能善于使用网络搜寻一些设计的相关资料，掌握一定的工艺制订的方法和技巧。4. 进一步提高计算机操作的基本技能CAD及Pro/engineer软件应用能力(造型设计与自

6、动编程)仿真模拟软件的应用。四、矩形花键拉刀的设计4.1 选定刀具类型、材料的依据 4.1.1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。4.1.2正确选择刀具材料 刀具材料选择得

7、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。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。选择拉刀材料：V4.2 刀具结构和拉削方式的选择和设计4.2.1拉刀的结构图1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

8、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。4.2.2切削方式：采用分层拉削方式中的同廓式拉削方式。此种拉刀的廓形与被加工表面的最终形式相似，工件的最后尺寸由则由拉刀的最后一个切削齿尺寸决定。 采用成形式拉削，每个刀齿都切去一层金属，切削厚度小，而切削宽度大，单位切削了大。刀齿负荷小，磨损小，耐用度高。刀齿廓形简单，制造容易加工表面粗糙度值等优点得到广泛的应用。 宗上所述，故而选择层拉削方式中的同

9、廓式拉削方式。我设计的是矩形拉刀根据已知l=70mm45mm； 故有由金属切削原理及刀具表15-15设计为倒角圆孔-花键复合型的拉刀。 4.2.3拉刀刀齿结构： 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

10、力，便于切削容纳在容屑槽内，从而改善拉削状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4.3矩形花键拉刀选择切削齿几何参数刀具几何参数包括：刀具角度、刀面形式、切削刃形状等。刀具合理的几何参数，是指在保证加工质量的前提下，能够获得最高刀具耐用度，从而达到提高切削效率或降低生产成本目的的几何参数。刀具合理几何参数的选择决定于工件材料、刀具材料、刀具类型及其他具体工艺条件。已知条件：1、花键孔尺寸： 大径 小径 键槽宽度倒角C=0.5mm键数n=8 2、拉削长度：L=70mm 3、工件材料：45钢 硬度HBS175 强度b = 600Mpa 4、预制孔直径：Do=45mm 5、拉床型号：

11、L6120前角：拉刀前角一般是根据加工材料的性能选取。材料的强度（硬度）低时，前角选稍大一些。见（表15-5）金属切削刀具课程设计指导书p64的图如下的，由于给的硬度是硬度HBS175 HBS197，故选=18，精切齿与校准齿倒棱前脚=5倒棱宽度br1取0.5mm后角及刃带宽度：由金属切削原理及刀具 表15-6 及 金属切削刀具课程设计指导书p67 拉刀后角的选择（表4.2图）得：粗切齿：=230+1 =0.10 精确齿：=2+30 =0.15 校准齿：=1+30 =0.24.4确定校准齿直径倒角齿不设校准齿查表416（刀具课程设计指导书）得，花键齿、圆形齿的扩张量均为4um，则花键齿校准齿校

12、准齿直径为 =46.10-0.004=46.096mm； 表示拉刀、预制孔、拉削孔、粗切齿、过渡齿、精切齿和校准齿。d0=dmmax+=45.088mm式中拉削变形（收缩）量，0.012mm。4.5确定拉削余量拉削余量A是拉刀各刀齿应切除金属的厚度总和。应在保证去除前道工序造成的加工误差和表面破坏层的前提下，尽量是切削余量减小，缩短拉刀长度。按表4-1（刀具课程设计指导书）计算花键孔拉削余量为1mm，预制孔径为45mm，实际拉削余量 =46.0019-45=1.0019mm花键余量 = dmmax-dwmin = 50-46=4 mm4.6选择齿升量；拉削量确定的情况下齿升量越大，则切除全部余

13、量所需的刀齿数越少，拉刀长度缩短，拉刀制造较容易，生产效率可以提高。查表4-4刀具课程设计指导书 选择为由给定条件强度 0.50 GPa b = 600MPa0.75GPa ， 在0.50 GPa到 0.75GPa查表4-4（刀具课程设计指导书） 选择为花键齿：=0.080mm（矩形花键拉刀栏）选取齿升量，按表4-4，粗切齿、精切齿和过度齿的齿升量各不相同，粗切齿齿升量较大，以保证尽快切除余量的80%以上；精切齿齿升量较小，以保证加工精度和表面质量；过度齿的齿升量是由粗切齿齿升量逐渐过渡到精切齿齿升量，以保证拉削过程的平稳。选取 粗切齿齿升量f=0.08mm。 精切齿齿升量f =0.06 过度

14、齿的齿升量f=0.074.7设计容屑槽4.7.1计算齿距已知条件： 工件长度L=70mm由金属切削原理及刀具表15-7：粗切齿与过渡齿齿距为P=(1.21.5) =(1.21.5) =10.46 12.6mm = 12mm ；精切齿和校准齿齿距为=(0.60.8)p=7.2 9.6mm =7mm ；4.7.2选取拉刀容屑槽 查金属切削刀具课程设计指导书表4-9采用 曲线槽，这种槽由俩大圆弧R、r和前刀面组成，容屑空间较大，便于切屑卷曲。粗切齿用深槽，h=5mm ； 精切齿和过度齿用基本槽 h=4 mm；查表4-8，选曲线齿背型，粗切齿和过渡齿取深槽，h=3mm：精切齿和校准齿取基本槽，h=2m

15、m。4.7.3校验容屑条件 校验容屑系数：查表4-9得，容屑系数K=3查表4-10得容屑系数k3.0，则 h= mm=4.63mm5mm；显然，hh，容屑条件校验合格。4.7.4校验同时工作齿数 照表4-7计算 （l/p）=70/12=5.86； zemin=6, zemax=6+=7。满足ze8的校验条件，校验合格。4.8花键齿截形设计花键齿截形设计花键齿键宽按下列式子计算 =- =-式中，为花键键槽宽最大极限尺寸；为拉削扩张量（查表得=0.004mm）；为拉刀键齿制造公差带宽，为保证键赤耐用度高，应在制造范围内取最小值，这里取=0.010mm。则 =8.989-0.004=8.985mm

16、=8.985-0.010=8.975mm拉刀键齿侧面应制出=0的修光刃f，其下应磨出侧隙角130。工厂常在齿高1.25mm及以下的刀齿上磨侧隙。根据上边的图，分别取砂轮退刀槽参数；过度刀刃；副偏角；4.9：确定分屑槽参数分屑槽的作用是将切屑分割成较小宽度。较小宽度的切屑，便于切屑的卷曲、容纳和清除。拉刀的分屑槽前后刀齿上应该交错磨出。分成切削采用圆弧分屑槽。除校准齿和与其相邻的一个精切齿外，拉刀其他切削齿均磨制圆弧形分屑槽（表4-13）。由于在每个圆形齿上都存在着不工作刃段，圆形齿段不必磨分屑槽。 弧形槽按表4-12设计，当domin=46mm，槽数nk=12，槽宽a=domin sin90o

17、/nk-（0.30.7）mm =46*sin90o/12-（0.30.7）mm=3.5mm切屑宽度 aw=2dominsin90o/nk-a=（2*46*sin90o/12-6）mm=4.1mm因awa，可使拉削表面质量较好,前后刀齿重叠拉削而无空隙。花键拉刀分屑槽 根据键宽得：s= 3；I型；h=0.5；w =45度。4.10：选择拉刀前柄 按表4-17选择型A无周向定位面的 圆柱形前柄；公称尺寸= 45mm；4.11校验拉刀强度与拉床载荷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（表4-20、4-21和4-22） =z(+2f)=8*(9.032+2*0.5

18、)mm=80.256mm =*=30.4KN；查表4-24小于额定拉力，合格。拉刀最小截面积在卡槽底颈处，则拉应力 4）=0.018GP(表4-25)，拉刀强度校验合格4.12确定拉刀齿数和每齿直径尺寸确定拉刀齿数及每齿直径1）花键齿齿数 初拟花键粗切齿、过渡齿与精切齿的齿升量为0.08，0.07，0.06， 逐步递减，共切除余量 A=4mm。花键粗切齿齿数 根据金属切削原理及刀具表15-11得校准齿齿数: 57； 6精切齿齿数: 47 5过度齿齿数: 35； 5由于校准齿无齿升量，由精切齿和过度齿数计算粗切齿； 5*0.06+5*0.07=0.65mm； 剩余切削量：4/2-0.65=1.3

19、5mm; 1.35/0.08= 16.8 由于粗切齿第一齿不设齿升量故取z=17；16*0.08= 1.28mm； 1.35-1.28=0.07mm；有0.07mm的余量未切；故再增加一个过度齿；齿数齿升量af第一齿直径（mm）粗切齿170.0846.08过度齿60.07 48.56+0.07*2=48.7精切齿50.06 49.4+0.06*2=49.52 校准齿6_ 50图4-5中按齿号列出了各齿直径尺寸及其公差。4.13：拉刀齿部长度 切削齿段长度 校准部长度 拉刀齿部长度 4.14设计拉刀其他部分 设计拉刀其他部分 按表4-18，4-19，4-23计算：前柄 m=10;B(床壁厚度)=

20、75mm;A(法兰)=35mm; L(过度锥)=20mm柄部、颈部与过度锥 柄部已经标准化了，选用时略小于预制孔直径值；颈部直径可以与柄部相同或略小于柄部直径，颈部长度与拉床型号有关；颈部 过渡锥 前导部 是由过度锥终端到第一个切削齿的距离，一般等于拉削孔的长度，前导部直径等于拉削前孔的最小直径公差e8；前导部 前柄伸入夹头长度 前柄 端 部 至第1刀齿的距离 ：后导部=（0.50.7）L=35mm 49mm ；后导部直径等于拉削后孔的最小直径后导部 后柄 按表4-19：前柄 l=110mm d=45f8mm颈部 l=m+Bo+A-l3100mm d2=d1-0.5mm=44.6mm过渡锥l3

21、=20mm前导部 l4=70mm d4=dwmin=45f7mm 后导部l87=35mm dmmin=46f7mm后柄l8 =100 d8 =40mm拉刀总长及其校验 五、小结通过本次金属切削刀具课程设计我学到了：在设计过程当中,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、PRO/E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。而且：（1） 通过本次设计活动将理论与实践结合起来，巩固和加深所学的理论知识；（2） 在整个设计过程中的各个环节可以更好的培养我们的创新思维能力、观察分析能力、工程实践能力及综合能力。（3） 加强了对自己专业的深刻认识，对金属切削刀具有了新的认识。通过课程设计来检查和考验我们在