金屬切削課程設(shè)計

1、 一 、矩形花鍵拉刀設(shè)計1. 前言用于拉削的成形刀具。刀具表面上有多排刀齒，各排刀齒的尺寸和形狀從切入端至切出端依次增加和變化。當(dāng)拉刀作拉削運動時，每個刀齒就從工件上切下一定厚度的金屬，最終得到所要求的尺寸和形狀。拉刀常用于成批和大量生產(chǎn)中加工圓孔、花鍵孔、鍵槽、平面和成形表面等,生產(chǎn)率很高。2. 矩形花鍵拉刀的參數(shù)選擇和設(shè)計計算2.1原始條件及設(shè)計要求 要求設(shè)計一把矩形花鍵拉刀,花鍵大徑D=60H10mm, 小徑d=52H7mm,鍵槽寬B=10H9mm,鍵數(shù)n=8,倒角高度C=0.5mm,拉削長度L=35mm,工件材料為45鋼,硬度為HBS190,b=630MPa。查表后，由花鍵拉刀的長度確

2、定選用拉床L6120。2.2 拉刀材料選擇 設(shè)計矩形花鍵拉刀采用W18Cr4V高速鋼制造。2.3拉刀拉削及定心方式選擇 2.3.1拉削方式選擇 拉削花鍵槽常采用漸成式分層拉削方式,且采用倒角-花鍵-內(nèi)孔的組合方式。 2.3.2 定心方式 由于小徑定心花鍵拉刀加工出的花鍵孔,能使小徑與大徑、鍵槽之間達(dá)到很高的同軸度和對稱度,能夠更好的滿足該設(shè)計要求,故選擇小徑定心方式。2.3 倒角齒參數(shù)確定 圖 1 矩形花鍵拉刀倒角齒計算圖 倒角齒角 查手冊表4-29,由n=8,查得=45°。 倒角齒測量值M B1=B+2C=10+2×0.5=11mm sin1= b1/d=0.2115,1

3、=12.21° 2=45°-1=32.78° M=d×cos2/2=21.86mm 倒角齒最大直徑d1 OH=(2M-B×cos45°)/2sin45°=25.915mm tanB=B/(2×OH)=0.192938dB= B/sinB=52.78mmd1=dB+(0.30.6)mm=53.23mm2.4 拉削余量 按表4-1計算圓形拉削余量為1mm,預(yù)制孔徑為51mm。 按表4-16,花鍵齒 圓形齒的擴(kuò)張量均為5um。 倒角余量 A1=53.23-51 mm=2.23mm 花鍵余量 A2=60.115-(53.2

4、3-0.1) mm=6.985mm 實際圓形齒拉削余量 A3=52.025-51 mm=1.025mm2.5齒升量選擇 按表4-4選擇為 倒角齒:f1=0.065mm 花鍵齒:f2=0.050mm 圓形齒:f3=0.050mm2.6 各切削齒的幾何參數(shù)設(shè)計選擇前角0=17°,精切齒與校準(zhǔn)齒倒棱前角01=5°。粗切齒 0=2.5°,ba1=0.1mm精切齒 0=2.5°,ba1=0.2mm校準(zhǔn)齒 0=1.5°,ba1=0.2mm 2.7設(shè)計容屑槽 齒距計算 按表4-7計算 p=（1.21.5）=(1.21.5)mm =8mm 選擇校準(zhǔn)和精切部分齒

5、距p1=6mm 選擇容屑槽 按表4-8采用曲線槽,粗切齒用深槽,h=3mm,精切齒用基本槽。 校驗容屑條件 查表4-9得容屑系數(shù)k=3。倒角齒齒升量大時,應(yīng)校驗之,應(yīng)使?jié)M足式h1.13: 1.13=1.13mm=2.95mm<3mm 所以滿足條件,校驗合格。 校驗同時工作齒數(shù) 按表4-7得知L/p=4,即Zemin=4,Zemax=4+1,滿足3Ze8的校驗條件。2.8花鍵齒截形設(shè)計 花鍵齒寬B2 B2max=Bmax-b,B2min=B2max-b 查表4-16得拉刀擴(kuò)張量b=0.005mm,選取拉刀花鍵齒寬制造公差帶寬b=0.010mm,則 B2max=(10.036-0.005)m

6、m=10.031mm B2min=(10.031-0.01)mm=10.021mm拉刀花鍵齒側(cè)面應(yīng)制出kr=0°的修光刃f,其下應(yīng)磨出側(cè)隙角1.5°。 2.9確定分屑槽參數(shù) 除校核齒和與其相鄰的一個精切齒外,拉刀切削齒均磨制三角形分屑槽.由于在每個圓形齒上都存在著不工作刃段,圓形齒段不必磨分屑槽。 2.10選擇拉刀前柄 按表4-17選擇型-A無周向定位面的圓柱形前柄,公稱尺寸d1=50mm,卡爪底徑d2=38mm。2.11校驗拉刀及拉床強(qiáng)度 通過分析,確認(rèn)倒角齒拉削力最大,因而計算拉刀倒角齒的拉削力。 aw=Z(B2max+2C)=8×(10.031+2×

7、;0.5)mm=88.25mm Fmax=FzawZemaxk0k1k2k3k4×10-3=(174+192)/2×88.25×5×1.15×1.15×0.9×1×0.001KN=96.11KN 拉刀最小截面積在卡槽底頸處,則拉應(yīng)力為: =Fmax/Amin=(96.11×4)/(382×)GPa=0.085GPa< 拉刀強(qiáng)度校驗合格。 根據(jù)表4-23、表4-24,拉床拉力為200×0.8KN=160KN,比Fmax大,拉床載荷校驗合格。2.12確定拉刀齒數(shù)及每齒直徑 倒角齒齒數(shù)

8、 Z1=A1/(2×f1)=2.23/(2×0.065)=17.15 取Z1=18 花鍵齒齒數(shù) 初擬花鍵過渡齒與精切齒的齒升量為0.04、0.03、0.02、0.01 、0.005mm,逐步遞減,共切除余量A2=0.21mm。 花鍵粗切齒齒數(shù): Z2=(A2-A2)/(2×af2)+1=68.75 取Z2=69,多切了0.25×0.05×2mm=0.025mm的余量,因此,減去一個精切齒并將其齒升量調(diào)整為0.04、0.03、0.015、0.0075mm.由于后2齒齒升量<0.5f2,故為精切齒,前2齒為過渡齒。 圓形齒齒數(shù) 初擬方案與花鍵

9、齒相同既擬切去A3=A2的余量。圓形粗切齒齒數(shù)為: Z3=(A3-A3)/(2×f3)=8.15 取Z3=8,少切了0.15×2×0.05mm=0.015mm,需增加一個精切齒,其齒升量為0.0075mm,這樣,圓形齒段具有精切齒8個,過渡齒3個,精切齒3個。 校準(zhǔn)部分齒數(shù) 倒角齒不設(shè)校準(zhǔn)齒,圓形齒和花鍵齒校準(zhǔn)齒數(shù)查表4-14得 花鍵校準(zhǔn)齒齒數(shù) Z2=4 圓形校準(zhǔn)齒齒數(shù) Z3=7 各齒直徑基本尺寸 見表 1 表 1 矩形花鍵拉刀齒序表齒型齒號No.直徑基本尺寸D（mm）直徑尺寸公差（mm）齒型齒號No.直徑基本尺寸D（mm）直徑尺寸公差（mm） 齒型齒號No.直徑

10、基本尺寸D（mm）直徑尺寸公差（mm）倒角齒123456789101112131415511305126051390515205165051780529105204052170523005243052560526905282052950花鍵齒41424344454647484950515253545556575859606162636465676869707172727374757677 78 79805533055430555305563055730558305593056030561305623056330564305653056630567305683056930570305713057

11、2305733057430575305763057730578305793058030581305823058330584305853058630587305883058930590305913059230花鍵齒8182838485868788593305943059530596305973059830599306001089909192939495600706010060115圓形齒96979899100101102103104105511005120051300514005150051600517005180051880519401617 18530805317053230花鍵齒 19 2

12、0212223242526272829303132333435363738394053130532305333053430535305363053730538305393054030541305323053330534305353053630537305383053930540305413054230106107519805200010810952015110111112113114115116520252.13 拉刀齒部長度 倒角齒段長度 L1=(8×17+16)mm=152mm 花鍵齒段長度 L2=(8×71+6×6+8)mm=612mm 圓形齒段長度 L3=

13、(8×10+11×6)mm=146mm2.15拉刀其他部分設(shè)計 按表4-17、4-19、4-23計算: 前柄 l1=110mm d1=50f8mm 頸部 l2=m+Bs+A-l3=105mm d2=d1-0.5mm=49.5mm 過渡錐 l3=20mm 前導(dǎo)部 l4=40mm d4=51f7mm 前柄端部至第1刀齒的距離 L1=275mm 后導(dǎo)部 l5=20mm d5=52f7mm 后柄 l6=120mm d6=50f8mm2.16 拉刀總長及其校驗 L=L1+L1+L2+L3+l5+ l6=1325mm 查表4-26,允許拉刀總長度為1600mm,拉刀長度校驗合格。2.1

14、7 制定技術(shù)條件 1) 拉刀材料為W18Cr4V ,要求熱處理后,刀齒及后導(dǎo)部硬度為6366HRC,前導(dǎo)部硬度為6066HRC,前柄硬度為4558HRC。 2) 拉刀表面不得有裂紋、碰傷、銹跡等影響使用性能的缺陷。 3) 拉刀切削刃應(yīng)鋒利,不得有毛刺、崩刃和磨削燒傷。 4) 拉刀容屑槽的連接應(yīng)圓滑,不允許有臺階,一般應(yīng)磨光槽底。 5) 圓精切齒外徑極限偏差為,圓校準(zhǔn)齒的外徑極限偏差為。 6) 花鍵精切齒外徑極限偏差為, 校準(zhǔn)齒的外徑極限偏差為。 7) 花鍵齒寬度尺寸的極限偏差為。8) 花鍵齒兩側(cè)面對拉刀基準(zhǔn)中心平面的對稱度公差為0.012mm, 花鍵齒側(cè)面沿縱向?qū)痘鶞?zhǔn)軸線的平行度公差為0.

15、012mm,拉刀槽截面內(nèi)的平行度公差為0.012mm,拉刀倒角齒兩角度面對花鍵齒中心平面的對稱度公差為0.050mm。 二 、 矩形花鍵銑刀設(shè)計1. 前言 成形銑刀是用來加工成形表面的專用刀具，如加工凹凸圓弧面的成形銑刀以及加工齒輪用的盤形齒輪銑刀等。它和車刀一樣，其切削刃廓形是根據(jù)工件的成形表面形狀設(shè)計計算的。由于銑削時同時參加工作的切削刃總長度較長，且無空行程，而使用的切削速度也較高，故加工生產(chǎn)率高，表面粗糙度值小，得到了廣泛應(yīng)用。 2. 矩形花鍵銑刀的參數(shù)選擇和設(shè)計計算2.1 選擇銑刀材料 成形銑刀材料一般用高速鋼。2.2 對零件進(jìn)行工藝分析 分析零件廓形,可看出該廓形對稱且在1點曲線陡

16、直.根據(jù)坐標(biāo)可知該點的主偏角kr1為22.5°,如果取銑刀齒頂處后角f=12°,則可求出 1f=arctan(tanfsin kr1)=4.65°由于該廓形兩邊界的主偏角22.5°均為 ,其大小恰當(dāng),并能保證銑刀兩端主后角都不致太小,故無須偏置。2.3 確定銑刀高度與齒形高度 圖 2 花鍵廓形及各點坐標(biāo)銑刀寬度應(yīng)比工作廓形寬度略大,為此將廓形延長,使橫坐標(biāo)分別達(dá)到-10mm和+10mm ,則銑刀寬度為20mm。當(dāng)取銑刀前角為零時,該廓形與銑刀前刀面齒形相同,也是銑刀軸向齒形。設(shè)該廓形上各組成點縱坐標(biāo)為yi ,齒形最低點縱坐標(biāo)為yc ,則各組成點的齒廓高度

17、hn 應(yīng)為 hn=yi-yc按上述公式計算出的工件齒廓各組成點的坐標(biāo)及廓形高度如表2.由于是對稱廓形,故未在圖中標(biāo)出4、5、6點. 表 2 工件廓形組成點的坐標(biāo)及齒廓高度 組成點 x yhn0-1011.7211.721-6.73.763.762-5.1400300.510.5145.140056.73.763.76 61011.7211.72 銑刀齒形最大高度為hnmax ,所以最大齒形高度h=11.72mm 2.4 確定容屑槽底形式 由于工件廓形是對稱的形狀,查表3-3,槽底應(yīng)采用加強(qiáng)型。2.5 確定銑刀孔徑 按表3-4,當(dāng)銑刀寬度B=20mm時,可取D=22mm。2.6 初選銑刀外徑 按

18、表3-5,當(dāng)d=22mm,h=11.72mm時,可初選銑刀外徑d0=70mm。2.7 初選銑刀齒數(shù) 按表3-6,當(dāng)銑刀h=11.72mm, d0=70mm,d=22mm時,可初選Zk=12。2.8 確定銑刀的后角及鏟削量 取后角 f=12° 鏟削量為 K=(d0/Zk)tanf=3.90mm采用型齒背,按附表2,取K2=0.8mm。2.9 確定容屑槽底半徑 r=d0-2(h+k)/(2AZk) h較小,故取A=6,代入有關(guān)參數(shù) r=0.85mm 取r=1mm2.10 確定容屑槽角 取=25°。2.11 確定容屑槽底形狀和深度 按銑刀的外徑、孔徑、寬度,初步畫出銑刀的軸向剖面圖.如圖3所示。 作距齒頂為H=h+r=12.72mm且平行于銑刀軸的直線,再距切削刃為H1=K+r=4.9mm,作切削刃的平移曲線,如圖中的點劃線所示,然后作一低于平移曲線的折線,既為銑刀槽底,其具體尺寸如圖3所示。2.12 校驗銑刀刀體強(qiáng)