矩形花键拉刀及矩形花键铣刀设计说明书

1、中北大学课程设计说明书中北大学课程设计说明书学生姓名：赵文强学号：0602014117学院：机械工程与自动化学院专业：机械设计制造及其自动化题目：矩形花键拉刀及矩形花键铳刀设计指导教师：庞学慧职称:教授指导教师：武文革职称:教授2009年6月3日ii中北大学课程设计说明书中北大学课程设计任务书2008/2009学年第2学期学院：机械工程与自动化学院专业：机械设计制造及其自动化学生姓名：赵文强学号：0602014117课程设计题目：矩形花键拉刀及矩形花键铳刀设计起迄日期：6月4日6月12日课程设计地点：工字楼指导教师：庞学慧、武文革系主任：王彪下达任务书日期：2009年6月3日课程设计任务书1

2、.设计目的：一UFn!一H!n!0F-m，!-0F-m，*"!nr-hbBIhK01-nhhHn，*h-V!,金属切削刀具课程设计是学生在学完“金属切削原理及刀具”等有关课程的基础上进行的重要的实践性教学环节，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。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、手册和国家标难；（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。2 .设计内容和要求（包括原始数据、技术参数、条件

3、、设计要求等）：完成成形车刀、成形铳刀、拉刀其中两种刀具的设计和计算工作，绘制刀具工作图和必要的零件图以及编写一份正确、完整的设计说明书。刀具工作图应包括制造及检验该刀具所需的全部图形、尺寸、公差、粗糙度要求及技术条件等；说明书应包括设计时所涉及的主要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，所使用的尺寸、数据和计量单位，均应符合有关标准和法定计量单位；使用A4纸打印，语言简练，文句通顺。具体设计要求见附页。3 .设计工作任务及工作量的要求包括课程设计计算说明书（论文）、图纸、实物样品等：1 .刀具图纸2 .课程设计说明书2张（A1或A2,计算机绘制）1份（打印，A4纸不少于

4、20页）20课程设计任务书4 .主要参考文献：上KBBAKBBiBkii*=>Il4HHli！_*ii44Il4H0li_*aJ.>iBIlAaAliiBJLN44a4li上aJ.faBBaaAlitBUi1N1*4a4R士N1*4a4li一士N4*4口1 .刘华明主编.金属切削刀具设计简明手册.北京：机械工业出版社，1994.72 .乐兑谦主编.金属切削刀具.北京：国防工业出版社，1984.65 .设计成果形式及要求：一=，*一=，用卬<，一！_，<用_，>*_，=*_，*_注UIIB*a11 .刀具工作图2张（A1或A2,计算机绘制）2 .课程设计说明书1份（

5、计算机打印，A4纸不少于20页）6 .工作计划及进度：2009年6月4日消化资料、方案设计6月6日结构草图设计及校验计算6月8日6月10日工作图设计6月11日编写说明书6月12日答辩系主任审查意见：签字：年月日矩形花键拉刀，矩形花键铳刀的设计说明书目录引言6金属切削刀具课程设计的目的6设计内容和要求7矩形花键拉刀的设计7原始数据9设计步骤9矩形花键铳刀的设计14原始数据15设计步骤16总结19致谢20参考文献20引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

6、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。我的课程设计课题是矩形花键拉刀，矩形花键铳刀的设计。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AUTOCADPRO/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。由于编者等水平有限，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其它方面的问题，再加上我们对知识掌

7、握的程度，所以设计中我们的设计可能会有一些不尽如人意的地方，为了共同提高今后设计编写的质量，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.20090602014117赵文强年6月10日金属切削刀具课程设计的目的金属切削刀具课程设计是学生在学完“金属切削原理及刀具”等有关课程的基础上进行的重要的实践性教学环节，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。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

8、标难；(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。设计内容和要求完成矩形花键铳刀、矩形花键拉刀两种刀具的设计和计算工作，绘制刀具工作图和必要的零件图以及编写一份正确、完整的设计说明书。刀具工作图应包括制造及检验该刀具所需的全部图形、尺寸、公差、粗糙度要求及技术条件等；说明书应包括设计时所涉及的主要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，所使用的尺寸、数据和计量单位，均应符合有关标准和法定计量单位；使用A4纸打印，语言简练，文句通顺。具体设计要求见附页。矩形花键拉刀的设计刖H拉刀是一种高生产率的刀具，可以用来加工各种形状的通孔、直槽、螺旋槽以及直线或曲线外

9、表面，广泛的用于大量和成批生产中。拉刀的种类如图（1）柄都 颈韶过漉雁前导孤切削齿接准齿后导部后耗柩甑L存昶ti 7Jm扎忖n用于拉削的成形刀具。刀具表面上有多排刀齿，各排刀齿的尺寸和形状从切入端至切出端依次增加和变化。当拉刀作拉削运动时,每个刀齿就从工件上切下一定厚度的金属，最终得到所要求的尺寸和形状。拉刀常用于成批和大量生产中加工圆孔、花键孔、键槽、平面和成形表面等，生产率很高。拉刀按加工表面部位的不同，分为内拉刀和外拉刀；按工作时受力方式的不同，分为拉刀和推刀。推刀常用于校准热处理后的型孔。拉刀的种类虽多，但结构组成都类似。如普通圆孔拉刀的结构组成为：柄部，用以夹持拉刀和传递动力；颈部，

10、起连接作用；过渡锥，将拉刀前导部引入工件；前导部，起引导作用，防止拉刀歪斜；切削齿，完成切削工作，由粗切齿和精切齿组成；校准齿，起修光和校准作用，并作为精切齿的后备齿；后导部，用于支承工件，防止刀齿切离前因工件下垂而损坏加工表面和刀齿；后托柄，承托拉刀。拉刀的结构和刀齿形状与拉削方式有关。拉削方式通常分为分层拉削和分块拉削两类。前者又分成形式和渐成式；后者又分轮切式和综合轮切式。成形式拉刀各刀齿的廓形均与被加工表面的最终形状相似；渐成式拉刀的刀齿形状与工件形状不同，工件的形状是由各刀齿依次切削后逐渐形成。轮切式拉刀由多组刀齿组成，每组有几个直径相同的刀齿分别切去一层金属中的一段，各组刀齿轮换切

11、去各层金属。综合轮切式拉刀的粗切齿采用轮切式，精切齿采用成形式。轮切式拉刀切削厚度较分层拉削的拉刀大得多，具有较高的生产率，但制造较难。拉刀常用高速钢整体制造,也可做成组合式。硬质合金拉刀一般为组合式,因生产率高、寿命长，在汽车工业中常用于加工缸体和轴承盖等零件，但硬质合金拉刀制造困难。原始数据花键孔尺寸°工冬&外径D4800.10.025内径d420键宽b=8j00J,倒角c45c=0.5mm键数n=8拉削长度l=60mm工件材料45#钢硬度HBS175强度crb=600Mpa设计步骤1 .拉刀材料选择W18Cr4v2 .加工顺序倒角一一圆孔一一花键13 .选择切削的几何参

12、数前月却01618后脚（粗）03（细）02（校）0130（其它见图纸）4 .确定校准齿直径倒角不设校准齿查表347,花健齿、圆形齿的扩张量均为5pm,则花键齿校准齿和圆形齿校准齿直径为dhx48.10.00548.095mm5.d yx42.025 0.005计算倒角参数bi2 f b1 8 1=9 , sinsin益=0.21416mm42.02 mm1%max4=12,366190由= 90” 4乎L2. 3661 =32.6339mmHOd max ? cos x22M bmin cos2sin=17.6953mm怒 _ 2乂工5058梵07072x0.707=21.0282mmtgbm

13、in2HO如5=0.190 ,dBbminsin bSlil 10. 770=42.810mmd2dB(0.30.6)=42.3mm6.计算拉削余量按表41圆形的拉削余量为1,预制空的直径41mm实际的拉削余量A=(42.025-41)mm=1.025mm倒角余量Ad=(42.3-41.00)mm=1.3mm花键余量Ah=48.1-(42.3-0.1)mm=5.9mm7 .选择齿升量倒角齿：afd=0.1mm(槽拉刀和键槽拉刀栏)花键齿：afh=0.07mm(矩形花键拉刀栏)圆形齿：afr=0.05mm(综合式拉刀栏)8 .设计容屑槽I齿距的计算按表47t(1.21.5)Wt(1.251.5)

14、标=9.6811.61取t=11mmt校(0.60.8)tt校8mmll选择容屑槽按表48粗切齿用深槽，h=4.5g=4r=2.3R=7精切齿用基本槽h精=4g精=4r精=2R精=7III校核容屑条件查表4-9得容屑系数k=3.倒角齿升量大时，应校验之，应使满足h1.13.0.07603=4.01mmh=4.5校验合格IV校验同时工作齿数Zc-1Ze601=6,满足3Ze8的校验条件ct119 .花键齿截形设计花键的键宽bBmax,精确到0.001mmhmaxBmaxbh minbh max其中，b为拉削扩张量(查表4-16得b=0.005mm);b为拉刀键齿宽公差带,为保证键齿尺寸耐用度的提

15、高,b应在制造条件允许范围内取小值，所以b=0.010mm,则bhmax=(8.036-0.005)mm=8.031mmbhmin=(8.031-0.010)mm=8.021mm拉刀键齿侧面制出K0的修光角f,其下应磨出侧隙角130。工厂常在齿高为1.25mm及以下的刀齿上磨出侧隙，副偏角：130/,在图中已经标出。10 .确定分屑槽参数除校准齿和与其相邻的一个精齿外，拉刀切削齿均磨制三角形分屑槽（表413）。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s=2.5b1.0h0.511 .选择拉刀前柄按表417选if$I型一A无周向定位面的圆柱形前柄，公称尺寸d140mm,卡爪底

16、径d230mm,其余见图。12 .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，因而计算拉刀倒角齿拉削力（查表420,421和422）awz(Bhmax2f)=8(8.031+20.5)mm=72.25mm3FmaxFawzemaxk0k1k2k3k41019272.7581.151.151.3111103=153.59KN拉力最小截面积在卡槽颈处，则拉应力为：F153.56ma=-=0.2173GP302706.54（表425）,拉力强度校验合格。根据表424,选用L6120拉床，拉床拉力为2000.8KN=160KN153.59KN,拉床载荷校验合格。13 .确定拉到齿数及每齿

17、直径I倒角齿齿数zdcAd2a fd4.92 0.124.5取zdc=25II花键齿齿数初拟花键过渡齿与精切齿的齿升量为0.04,0.03,0.02,0.01,0.005mm,逐步递减，共切削余量A=0.21mm,花键的切削齿数为zhcA A2afh2.3 0.212 0.0715.93取16齿，多取了 0.07 0.072mm的余量，应减去0.0098的齿升量，应此，减去一个精切齿并将齿升量调整0.04,0.03,0.0125,0.005mm,最后齿升量小于0.5afh,为精切齿，则前两齿为过渡齿。III圆形齿齿数初拟方案与花键相同，即拟切去A=0.21mm余量，计算圆形粗齿齿数为AyA1.

18、0250.21Zvc8.15mmyc2afy20.05取8齿，少切了0.150.0052mm的余量，需加一个精切齿，其齿升量为0.0075mm。这样，圆形齿段具有粗切齿8个，过渡齿3个，精切齿3个。IV校准齿齿数倒角齿不设校准齿，圆形齿和花间齿齿数查表414,得花键校准齿齿数Zhx4圆形校准齿齿数Zyx714.拉刀齿部长度(参照图纸)倒角齿段长度ld(112422)286mm花键齿段长度lh(11188611)mm305mm圆形齿段长度ly(11 10 8 11)mm 198mm拉刀的齿部长度l齿ldlhly789mm15.设计刀具其他部分按表4 17,419, 423 计算:前柄 l1 11

19、0mmd1/c £ c0.02540 f 80.064 mm颈部 l2 m Bs A l315 75 35 20 105mm,d2 d1 0.5mm 39.5mm过渡锥l3=20mm前导部 L=60mm d4dwmin41f 70.0250.050 mm前柄伸入夹头长度lili5mm=i05mm前柄端部至第一刀齿的距离L111mBsA14(10520753560)mm=295mm后导部1735mmd?dmymin42f70.050mm后柄18100mmds40f80.064mm16 .拉刀的总长度及校验LL11齿1718(29578935100)1219mm查表4-26,由于允许拉刀

20、总长为1600mm故拉刀长度校验合格17 .制定技术条件拉刀技术条件：(1)拉刀材料：W6Mo5Cr4V2(2)拉刀热处理硬度：刀齿及后导部6366HRC前导部6066HRC前柄4558HRC(3)拉刀表面不得有裂纹，碰伤，锈迹等影响使用性能的缺陷。(4)拉刀切削刃应锋利，不得有毛刺，崩刃和磨削烧伤。(5)拉刀容屑槽的连接应圆滑，不允许有台阶，一般应磨光槽底。(6) 拉刀其余刀齿对G-H基准的径向圆跳动公差0.04mm(7) 拉刀各部份的径向圆跳动应在同一个方向。(8) 花键齿等分累积误差0.015mm(9) 花键齿侧面沿纵向对拉刀G-H基准轴线的平行度公差0.012。18.绘制拉刀工作图矩形

21、花键铳刀的设计刖H铳刀是一种应用很广泛的多齿多刃回转刀具。铳削加工时，铳刀饶起轴线转动，而工件做进给运动。铳削加工与刨削加工相比较，铳削时同时参加工作的切削刃总长度较长，且无空行程，而使用的的切削也叫高，故加工生产效率也一般较高，表面的粗糙度也较小。铳刀的种类很多原始数据花键轴尺寸犍均布三|0,口15|川外径Da480.42内径Df420.020键数Z=8键宽b80.098键底圆角半径r=1拉削长度L=60mm工件材料45#钢硬度HBS175强度6b=600Mpa设计步骤1 .材料的选择及热处理铳刀材料一般用高速钢（W18Cr4V）,热处理后硬度应为HRC63-66,在铳刀的工作部分不得有脱碳

22、和软点。2 .计算齿槽半角18018022.53 .计算圆弧中心半角/211.254 .计算齿顶宽BaBa Df sin42 sin11.257.38mm5 .齿廓高度hDa Df cosh 26.铳刀宽度BB Ba 2htan( c 48 42 cos11.251 227.38 2 5 tan11.251 2 5mm10 ,取整7.齿顶圆半径r0取%11淇中1为键底圆角半径8 .铳刀前角f由于所加工的工件需要精加工，故取f09 .铳刀孔径d根据铳削宽度确定根据B=10,强度6b=600Mpa,重切肖I查表3-4得d=22mm10 .铳刀外径d0由d=22mm及h=5mm查表3-5得d065m

23、m11 .铳刀圆周齿数Zk为了测量方便，齿数尽量采用偶数，查表3-6得Zk1212 .铳刀后角f的选择般f取10o15o然后根据验算公式tan0tanfsin进行演算，取f10o,验算0arctantan10sin22.53.9,满足条件0不小于23,故满足要求13 .铲齿量K及Ki地确定-d°tan fZk3.14 6512tan10)当选用I型铲齿形式时,K1可按下式计算:K1(1.31.5)K4.514 .容屑槽的设计(1)容屑槽形式：由工件的廓型确定为平底型(2)容屑槽的圆角半径r其半径可按式：ra 2(h k)2AZk计算'其中a为系数,般铲磨齿背的成型铳刀，或齿廓

24、高度h较大的成形铳刀，可取A4;不铲磨齿背的或h较小的，可取A=6,由于本刀采用I型铲背形式，故取A=40计算出的r应圆整为0.5mm的整数倍。d。2(h k)2AZk3.14 65 2 (5 3)2 4 121.6 2(3)容屑槽的深度H对于有平底形容屑槽的齿背需铲磨的成形铳刀用下面的公式计算K1r 5 望 2 10.75(4)容屑槽问角一般20o350,当铳刀圆周齿数少时可取大值，取25°15 .分屑槽尺寸当铳刀宽度B<20mm时，切削刃上不需做分屑槽。16 .键槽尺寸的确定由d22mm,查机械设计表6-1得键的尺寸如下：键宽b6mm,键高h6mm,t(1.31.8)H,故

25、可取t=1.6H=17.2mm,t24.8mm,，t125.5mm,r11mm具体形状见图117 .技术条件公差要求见表31铳刀外径doh162铳刀宽度Bh123铳刀孔径dH74铳刀键槽宽度bDc75内孔至键底距离t1H14表3形位公差见表41切削刃的径向及端面跳动d01000.032刀体端面跳动d01000.023前面的径向性(只允许凹入)10H200.06表418 .技术要求1 .材料W18ACAr4V2 .硬度HRC63663 .前面的径向偏差（只允许凹入）小于等于0.064 .其余按制造厂技术要求19 .绘制铳刀工作图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