圓孔拉刀矩形花鍵銑刀的設(shè)計(jì)說明書

1、圓孔拉刀,矩形花鍵銑刀的設(shè)計(jì)說明書目 錄前言1一.緒論11.1刀具的發(fā)展11.2本課題的研究目的3二.圓孔拉刀的設(shè)計(jì)41.原始條件和設(shè)計(jì)要求52.設(shè)計(jì)步驟52.1選擇拉刀材料52.2拉削方式52.3拉削余量52.4幾何參數(shù)62.5齒升量62.6確定齒距62.7確定同時(shí)工作齒數(shù)62.8容屑槽形狀62.9確定容屑系數(shù)62.10確定容屑槽尺寸72.11拉刀的分屑槽形狀及尺寸72.12確定拉刀的齒數(shù)和每齒直徑72.13柄部結(jié)構(gòu)形式及尺寸82.14頸部直徑與長(zhǎng)度92.15過渡錐長(zhǎng)度92.16前導(dǎo)部直徑長(zhǎng)度92.17后導(dǎo)部直徑長(zhǎng)度92.18柄部前端到第一齒長(zhǎng)度.102.19計(jì)算最大切削力.102.20拉床

2、拉力校驗(yàn).102.21拉刀強(qiáng)度校驗(yàn).102.22計(jì)算校驗(yàn)拉刀.112.23確定拉刀技術(shù)要求.112.24繪制拉刀工作圖.13三矩形花鍵銑刀的設(shè)計(jì).3.1原始數(shù)據(jù).3.2設(shè)計(jì)步驟.3.21齒槽半角.3.22齒頂圓弧中心半角.3.23齒頂寬.3.24初算齒廓高度.3.25銑刀寬度.3.26按銑刀寬度最后確定齒廓高度.3.27銑刀齒頂圓弧半徑.3.28齒頂圓角半徑.3.29銑刀前角.3.30容屑槽形式.3.31銑刀孔徑.3.32銑刀外徑.3.33銑刀圓周齒數(shù).3.34銑刀的后角.3.35鏟削量.3.36容屑槽圓角半徑.3.37容屑槽深度.3.38容屑槽間角.3.39分屑槽尺寸.3.40鍵槽尺寸.3.

3、41空刀導(dǎo)角尺寸.3.42技術(shù)條件.前 言大學(xué)三年的學(xué)習(xí)即將結(jié)束，在我們即將進(jìn)入大四,踏入社會(huì)之前，通過課程設(shè)計(jì)來檢查和考驗(yàn)我們?cè)谶@幾年中的所學(xué)，同時(shí)對(duì)于我們自身來說，這次課程設(shè)計(jì)很貼切地把一些實(shí)踐性的東西引入我們的設(shè)計(jì)中和平時(shí)所學(xué)的理論知識(shí)相關(guān)聯(lián)。為我們無論是在將來的工作或者是繼續(xù)學(xué)習(xí)的過程中打下一個(gè)堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。我的課程設(shè)計(jì)課題是圓孔拉刀,矩形花鍵銑刀的設(shè)計(jì)。在設(shè)計(jì)過程當(dāng)中,我通過查閱有關(guān)資料和運(yùn)用所學(xué)的專業(yè)或有關(guān)知識(shí)，比如零件圖設(shè)計(jì)、金屬切削原理、金屬切削刀具、以及所學(xué)軟件AUTOCAD、PRO/E的運(yùn)用，設(shè)計(jì)了零件的工藝、編制了零件的加工程序等。我利用此次課程設(shè)計(jì)的機(jī)會(huì)對(duì)以往所有所學(xué)知識(shí)

4、加以梳理檢驗(yàn)，同時(shí)又可以在設(shè)計(jì)當(dāng)中查找自己所學(xué)的不足從而加以彌補(bǔ)。使我對(duì)專業(yè)知識(shí)得到進(jìn)一步的了解和系統(tǒng)掌握. 一緒論1.1刀具的發(fā)展隨著社會(huì)的發(fā)展,時(shí)代的進(jìn)步,刀具在生產(chǎn)中的用途越來越廣.刀具的發(fā)展在一定程度上決定著生產(chǎn)率,中國(guó)加入WTO后,各行各業(yè)面臨的競(jìng)爭(zhēng)越來越激烈,一個(gè)企業(yè)要有競(jìng)爭(zhēng)力,其生產(chǎn)工具必須具有一定的先進(jìn)性.中國(guó)作為一個(gè)農(nóng)業(yè)大國(guó),其在機(jī)械方面的發(fā)展空間相當(dāng)大,而要生產(chǎn)不同種類的零件,不管其大小與復(fù)雜程度,都離不開刀具.   目前，在金屬切削技術(shù)領(lǐng)域中，我國(guó)和先進(jìn)的工業(yè)國(guó)家之間還存在著不小的差距，但這種差距正在縮小。隨著工廠、企業(yè)技術(shù)改造的深入開展，各行各業(yè)對(duì)先

5、進(jìn)刀具的需要量將會(huì)有大幅度的增長(zhǎng)，這將有力地促進(jìn)金屬切削刀具的發(fā)展1.2本課題研究的目的課程設(shè)計(jì)作為工科院校大學(xué)生的必修環(huán)節(jié)，不僅是鞏固學(xué)生大學(xué)所學(xué)知識(shí)的重要環(huán)節(jié)，而且也是在檢驗(yàn)大學(xué)生綜合應(yīng)用知識(shí)的能力、自學(xué)能力、獨(dú)立操作能力和培養(yǎng)創(chuàng)新能力，是大學(xué)生參加工作前的一次實(shí)踐性鍛煉。通過本課題設(shè)計(jì)可以達(dá)到以下目的：1. 綜合運(yùn)用學(xué)過的專業(yè)理論知識(shí)，能獨(dú)立分析和擬訂某個(gè)刀具合理的工藝路線，具備設(shè)計(jì)中等復(fù)雜刀具零件的能力。2. 能根據(jù)被加工零件的技術(shù)要求，運(yùn)用刀具設(shè)計(jì)的基本原理和方法，掌握一些專用刀具設(shè)計(jì)方法，完成刀具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，提高刀具設(shè)計(jì)能力。3. 熟悉和學(xué)會(huì)使用各種手冊(cè)，能善于使用網(wǎng)絡(luò)搜尋一些設(shè)計(jì)的

6、相關(guān)資料，掌握一定的工藝制訂的方法和技巧。4. 進(jìn)一步提高計(jì)算機(jī)操作的基本技能CAD及Pro/engineer軟件應(yīng)用能力(造型設(shè)計(jì)與自動(dòng)編程)仿真模擬軟件的應(yīng)用。二.圓孔拉刀的設(shè)計(jì)1.原始條件和設(shè)計(jì)要求 工件直徑D=mm , 工件拉削孔長(zhǎng)度L=40mm , 拉削表面粗糙度不得大于Ra1.6 m,孔內(nèi)無空刀槽,工件拉削孔部截面圖如下:工件材料: 30號(hào)鋼 硬度: HBS180 強(qiáng)度 =500MPa拉床型號(hào): L6120型 工作狀況: 良好的拉床采用10%極壓乳化液2.設(shè)計(jì)步驟 2.1選擇拉刀材料 拉刀材料常用 W6Mo5Cr4V2高速工具鋼整體制造,一般不焊接柄部.由于拉刀制造精度高,技術(shù)要求

7、嚴(yán),在刀具成本中加工費(fèi)用占的比重比較大,為了延長(zhǎng)拉刀壽命,所以生產(chǎn)上也用W25Mo Cr4VCo8和W6Mo5Cr4V2Al等硬度和耐磨性均較高的高性能高速鋼制造.但一般常用W6Mo5Cr4V2,故該拉刀材料選擇W6Mo5Cr4V2. 2.2拉削方式 采用綜合式的拉削方式,即在同一只拉刀上采用了兩種拉削方式的組合.它的粗精切削齒都不分組,粗切削齒上開圓弧形分削槽,槽寬略小于刃寬,前后刀齒上分削槽交錯(cuò)排列,故粗切削齒上齒升量較大,拉削表面質(zhì)量高,拉刀制造容易,適用于拉削余量較多的圓孔,是目前常用的一種拉削方式。 2.3拉削余量 假設(shè)該圓拉刀用來鉆孔,則其拉削余量可用如下公式查表4-1: 計(jì)算余量

8、 A=0.005Dm+(0.10.2) =0.00555.030+0.15=1.22mm按GB143878錐柄麻花鉆第1系列取 實(shí)際余量 mm 2.4幾何參數(shù) 拉刀的幾何參數(shù)主要指刀齒上的前角,后角和后刀面上的刃帶寬,為制造方便,其校準(zhǔn)齒上的前角通常與切削齒相同。 查表有: 切削齒: 前角= 后角= 校準(zhǔn)齒: 前角= 后角= 刃帶寬: 粗切齒 精切齒: 校準(zhǔn)齒: 2.5齒升量 查表4-4 粗切齒: =0.03mm mm. 2.6確定齒距 查表4-7有 粗切齒齒距: P=(1.251.5)=7.909.49 取P=9mm 精切齒齒距,校準(zhǔn)齒齒距: =(0.60.8)P=4.87.2 取P=6.3

9、 2.7確定同時(shí)工作齒數(shù) 由計(jì)算式: 最少同時(shí)工作齒數(shù)=L/P 取=4 最多同時(shí)工作齒數(shù)=L/P+1 取=5 且滿足3Ze8 28容屑槽形狀 為減少加工容屑槽的成形車刀和樣板的種類，應(yīng)盡量將容屑槽的形狀和尺寸標(biāo)準(zhǔn)化，系列化。目前常用的容屑槽形狀有直線齒背型，曲線齒背型和直線齒背雙圓弧型三種.選用曲線齒背型。29確定容削系數(shù)K 容屑系數(shù)K根據(jù)=0.06 查表4-10 取K=3.0 210確定容屑槽尺寸 為保證拉刀有足夠的容削空間 查表4-8粗切齒和過渡齒取深槽，h=4mm,g=3mm,r=2mm, R=7mm;精切齒和校準(zhǔn)齒取基本槽，h=2mm，g=2mm,r=1mm, R=4mm 2.11拉刀

10、的分屑槽形狀及其尺寸 常用分屑槽的形狀有圓弧形和角度形兩種。圓弧形分屑槽主要用于輪切式拉刀的切削齒和組合式拉刀的粗切齒和過度齒上；三角形分屑槽用于同廓式拉刀的切削齒和組合式拉刀的精切齒上。 故：粗切齒與過渡齒采用弧形分屑槽，精切齒（最后一個(gè)精切齒除外）采用三角形分屑槽?；⌒尾郯幢?-12設(shè)計(jì)= 54 ， 槽數(shù)=14槽寬=(0.30.7) =6切削寬度 =2=6.09三角形槽按表4-11設(shè)計(jì)，前后刀齒的分屑槽應(yīng)在圓周方向錯(cuò)開半個(gè)槽距，交錯(cuò)排列=55，槽數(shù)=28槽寬=11.2，深，槽形角 2.12確定拉刀齒數(shù)和每齒直徑尺寸 過度齒齒數(shù)=35,精切齒齒數(shù)=37,校準(zhǔn)齒齒數(shù)=57 取過渡齒與精切齒齒升

11、量遞減為：0.025、0.020、0.015、0.015、0.01、0.01mm，切除余量，其中，前2齒齒升量大于，可屬過渡齒；后4齒齒升量較小，屬精切齒。 =2×（0.025+0.020+0.015+0.015+0.010+0.010）=0.19mm 粗切齒齒數(shù)=15粗切齒、過渡齒、精切齒共切除余量:（151）×2×0.030.19 mm=1.030mm剩下（1.040-1.030）=0.010的余量未切除，需增設(shè)一個(gè)精切齒切到要求的尺寸。按表4-14，取校準(zhǔn)齒7個(gè)，則拉刀總齒數(shù)為：= 15+2+5+7=29按齒號(hào)列出了各齒直徑尺寸及其公差見表一： （表一）齒號(hào)

12、直徑基本尺寸直徑尺寸公差齒號(hào)直徑基本尺寸直徑尺寸公差1234567891011121354.00054.06054.12054.18054.24054.30054.36054.42054.48054.54054.60054.66054.720141554.78054.840161754.89054.930181920212254.96054.99055.01055.03055.035-0.012324252627282955.03555.03555.03555.03555.03555.03555.035 2.13柄部結(jié)構(gòu)形式及尺寸 拉刀圓柱形前柄的結(jié)構(gòu)形式可分為型和型，型用于柄部直徑小于18m

13、m的拉刀，型用于柄部直徑大于18mm的拉刀。型和型又可分為無周向定位面和有周向定位面。當(dāng)拉刀用于實(shí)現(xiàn)工作行程和返回行程的自動(dòng)循環(huán)時(shí)，需要有后柄結(jié)構(gòu)，后柄放置在拉刀后導(dǎo)部的后邊，后柄的結(jié)構(gòu)形式有型和型兩種，型為整體式，型為裝配式，一般在后柄直徑較大時(shí)采用。 故該拉刀選擇 型A-無周向定位面的圓柱形前柄型式.查表4-17 知: 前柄 2.14頸部直徑與長(zhǎng)度頸部直徑可取與前柄直徑相同值,也可略小于前柄直徑.頸部長(zhǎng)度要保證拉刀第一個(gè)刀齒尚未進(jìn)入工件之前,拉刀前柄能被拉床的夾頭夾住.因此可得拉刀頸部長(zhǎng)度計(jì)算公式 頸部長(zhǎng)度： 對(duì)于L6120型號(hào)的拉床,其尺寸如下:式中: -頸部長(zhǎng)度 m=1020 取m=1

14、5 -拉床床壁厚度75 mm-法蘭盤厚度35mm-過渡錐長(zhǎng)度10，15或20mm，這里選=15mm頸部直徑； 取mm2.18過度錐長(zhǎng)度 =15mm2.19前導(dǎo)部直徑,長(zhǎng)度或 取=40mm 2.20后導(dǎo)部直徑,長(zhǎng)度 或 取=20mm 2.21柄部前端到第一齒長(zhǎng)度 拉刀前柄端面至第1刀齒的距離120+15+75+35+40=285mm 前柄伸入夾頭的長(zhǎng)度 或 取=120mm 2.22計(jì)算最大切削力 按表4-20、表4-21和表4-22計(jì)算最大拉削力。根據(jù)綜合式拉削特點(diǎn)，切削厚度 KN 式中: -切削刃單位長(zhǎng)度上的切削力 查表4-22有=233N 2.23拉床拉力校驗(yàn) 計(jì)算出的拉削力應(yīng)小于拉床的實(shí)際

15、拉力, 對(duì)于良好狀態(tài)的舊拉床, =0.8 ,其中L6120型拉床的公稱拉力=200 KN 故0.8=0.8200=160 KN,所以拉床拉力足夠. 2.24拉刀強(qiáng)度校驗(yàn) 為防止拉刀拉斷,拉削時(shí)產(chǎn)生的拉應(yīng)力應(yīng)小于拉刀材料的許用應(yīng)力,即=/, 式中: -拉刀上的危險(xiǎn)截面積,一般在柄部或頸部. -拉刀材料的許用應(yīng)力,高速鋼的=0.35GPa = =1134.1 =/=132.23/1134.1=0.116GPa< 所以拉刀強(qiáng)度允許. 2.25計(jì)算校驗(yàn)拉刀粗切齒與過渡齒長(zhǎng) 精切齒與校準(zhǔn)齒長(zhǎng) 拉刀的總長(zhǎng) mm 按下表允許拉刀總長(zhǎng)為，顯然，設(shè)計(jì)拉刀比允許拉刀短的多，所以長(zhǎng)度校驗(yàn)合格。圓拉刀允許的最大

16、總長(zhǎng)度（表二）拉刀直徑6101018304040505060>60最大總長(zhǎng)度283028262524精密圓拉刀一般不超過20 2.27確定拉刀技術(shù)要求(GB3813-83) 拉刀熱處理 用W6Mo5Cr4V2高速工具鋼制造的拉刀熱處理硬度 刀齒和后導(dǎo)部 6366HRC 前導(dǎo)部 6066HRC 柄部 4558HRC 允許進(jìn)行表面強(qiáng)化處理 拉刀表面粗糙度(表三)拉刀表面表面粗糙度拉刀表面表面粗糙度刀齒圓柱刃帶表面精切齒前面校準(zhǔn)齒前面粗切齒前面刀齒后面前導(dǎo)部外圓柱表面后導(dǎo)部外圓柱表面中心孔工作錐面柄部外圓柱表面 拉刀粗切齒外圓直徑的極限偏差(見表四) 拉刀粗切齒外圓直徑的極限偏差齒升量外圓直徑

17、極限偏差相鄰齒齒升量差0.030.050.007 圓拉刀精切齒與外圓校準(zhǔn)齒外圓直徑的極限偏差(見表五) 圓拉刀精切齒與外圓校準(zhǔn)齒外圓直徑的極限偏差被加工孔的直徑偏差校準(zhǔn)齒與其尺寸相同的精切齒的外圓直徑的極限偏差其余精切齒的外圓直徑的極限偏差0.018 > > > >0.046 拉刀外圓表面對(duì)拉刀基準(zhǔn)軸線的徑向圓跳動(dòng)公差(見表六) 表六 拉刀外圓表面對(duì)拉刀基準(zhǔn)軸線的徑向圓跳動(dòng)公差對(duì)拉刀基準(zhǔn)軸線的徑向跳動(dòng)公差拉刀柄部與卡爪接觸的錐面對(duì)拉刀基準(zhǔn)軸線的斜向圓跳動(dòng)公差拉刀各部分的徑向圓跳動(dòng)應(yīng)在同一個(gè)方向校準(zhǔn)齒和校準(zhǔn)齒相同直徑的精切齒及后導(dǎo)部 其余部分 0.1拉刀全長(zhǎng)與其基本直徑的

18、比值徑向圓跳動(dòng)公差不得超過表五中所規(guī)定的外圓直徑公差值> >25 0.03 0.04 0.06拉刀前導(dǎo)部與后導(dǎo)部外圓直徑公差(按f7)拉刀全長(zhǎng)尺寸的極限偏差(見表七) 表七 拉刀全長(zhǎng)尺寸的極限偏差拉刀全長(zhǎng)尺寸長(zhǎng)度尺寸允許的極限偏差1000>1000 拉刀表面 拉刀表面不得有裂紋,碰傷,銹跡等影響使用性能的缺陷.拉刀切削刃 拉刀切削刃應(yīng)鋒利,不得有毛刺,崩刃和磨削燒傷.拉刀容屑槽 拉刀容屑槽的連接應(yīng)圓滑,不許有臺(tái)階.2.28繪制拉刀工作圖三.矩形花鍵銑刀的設(shè)3.1.原始條件 欲加工矩形花鍵軸,其尺寸為:外徑= mm ,內(nèi)徑= mm , 鍵數(shù)Z=6 ,鍵寬b=5d10= mm ,

19、假設(shè)鍵底圓半徑r=1 , 工件材料為:30號(hào)鋼 硬度:HBS180 強(qiáng)度=500MPa3.2.設(shè)計(jì)步驟 3.21齒槽半角 =/Z=/6= 3.22齒頂圓弧中心半角=-= 3.23齒頂寬=20.959=4.84mm 3.24初算齒廓高度h=(-)/2+(12)=(25-20.959)/2+(12)=3.34.3取h=4mm3.25銑刀寬度B=+2h=4.84+24=9.45 取B=10 mm 3.26按銑刀寬度最后確定齒廓高度 h=4.46mm 3.27銑刀齒頂圓弧半徑 =10.47 3.28齒頂圓角半徑=1 3.29銑刀前角 精加工時(shí):=0 粗加工時(shí):= 故取=0 3.30容屑槽形式 矩形花鍵

20、銑刀容屑槽底形式通常有兩種,即平底式和中間有凸起或槽底傾斜的加強(qiáng)形式,在銑削深度較小和刀齒強(qiáng)度足夠的情況下,應(yīng)采用平底式;在銑削深度較大時(shí),宜采用加強(qiáng)形式,其槽底形狀都是根據(jù)工件廓形確定的. 故該容屑槽選擇采用平底式.3.31銑刀孔徑 銑刀的孔徑d應(yīng)根據(jù)銑削寬度和工作條件選取,也可以按剛度,強(qiáng)度條件計(jì)算,還可根據(jù)生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)選取. 因此,該銑刀根據(jù)其切削寬度B=10查表34選取,可得d=22 mm.3.32銑刀外徑 對(duì)于平底形式的容屑槽,銑刀外徑可按如下公式估算: =(22.2)d+2.2h+(26)=65mm 3.33銑刀圓周齒數(shù) 在設(shè)計(jì)時(shí),一般可根據(jù)生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)按銑刀外圓直徑的大小來預(yù)選定圓周齒數(shù)

21、,且一般盡量采用偶數(shù). 因此,查表可知 =10. 3.34銑刀的后角 設(shè)矩形花鍵銑刀的頂刃徑向后角為,取=. 驗(yàn)算側(cè)刃后角公式為: 故 可以滿足要求3.35鏟削量 3.36容屑槽圓角半徑 = 1.88 取r=2 式中:A為系數(shù),當(dāng)鏟齒凸輪空程角=時(shí)A=6; 當(dāng)=時(shí) A=4 而對(duì)于需鏟磨齒背的成形銑刀,通常取=.3.37容屑槽深度 對(duì)于有平底容屑槽,齒背需鏟磨的成形車刀 3.38容屑槽間角 一般取20o35o ,這里取=30o3.39分屑槽尺寸 因?yàn)樵撱姷秾挾刃∮?0,故切削刃上不需做分屑槽.3.40空刀導(dǎo)角尺寸 查表知 C=1.53.41技術(shù)條件 見銑刀工作圖3.42繪制工作圖總 結(jié)課程設(shè)計(jì)作為工科院校大學(xué)生的必修環(huán)節(jié)，不僅是鞏固大學(xué)生大學(xué)所學(xué)知識(shí)的重要環(huán)節(jié)，而且也是在檢驗(yàn)畢業(yè)生綜合應(yīng)用知識(shí)的能力、自學(xué)能力、獨(dú)立操作能力和培養(yǎng)創(chuàng)新能力，是大學(xué)生參加工作前的一次實(shí)踐性鍛煉。大學(xué)三年的學(xué)習(xí)即將結(jié)束，在我們即將進(jìn)入大四,踏入社會(huì)之前，通過課程設(shè)計(jì)來檢查和考驗(yàn)我們?cè)谶@幾年的所學(xué)的知識(shí)，同時(shí)對(duì)于我們自身來說，這次課程設(shè)計(jì)很貼切地把一些實(shí)踐性的東西引入我們的