成形車刀以及矩形花鍵拉刀設(shè)計(jì)說明書

1、中北大學(xué)課程設(shè)計(jì)說明書成形車刀以及矩形花鍵拉刀設(shè)計(jì)說明書（一）成形車刀的設(shè)計(jì)1.1前言成形車刀又稱為樣板刀,它是加工回轉(zhuǎn)體成形表面的專用刀具,它的切削刃形狀是根據(jù)工件廓形設(shè)計(jì)的.成型車刀主要用于大量生產(chǎn),在半自動(dòng)或自動(dòng)車床上加工內(nèi),外回轉(zhuǎn)體的成型表面.成型車刀的種類很多,按照刀具本身的結(jié)構(gòu)和形狀分為:平體成形車刀,棱體成形車刀和圓體成形車刀三種.它的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn):穩(wěn)定的加工質(zhì)量,生產(chǎn)率較高,刀具的可重磨次數(shù)多,使用期限長,但是它的設(shè)計(jì),計(jì)算和制造比較麻煩,制造成本高.目前多在紡織機(jī)械廠,汽車廠,拖拉機(jī)廠,軸承廠等工廠中使用.被加工零件如圖1.所示，工件材料為：灰鑄鐵HT250；硬度HBS120

2、；強(qiáng)度b = 240Mpa。矩形花鍵拉刀工件材料為：灰鑄鐵HT250；硬度HBS120 ；強(qiáng)度b = 240Mpa；工件長度L=20mm。1.2成形車刀的設(shè)計(jì)(1)原始數(shù)據(jù)：被加工零件如圖(1)所示。 圖（1）(2)設(shè)計(jì)要求：按照要求完成一把成型車刀，并且能夠用該刀具加工出圖示的工件。(3)工件材料為：灰鑄鐵HT250；硬度HBS120 ；強(qiáng)度b =240MPa。 (4)選擇前角及后角 由表（2-4）金屬切削刀具設(shè)計(jì)簡明手冊得：=10°，=13°。(5刀具廓形及附加刀刃計(jì)算根據(jù)設(shè)計(jì)要求取 =20°。a=3mm，b=1.5mm，c=5mm，d=0.5mm如圖（2）所

3、示：以00線（過910段切削刃）為基準(zhǔn)，計(jì)算出112各點(diǎn)處的計(jì)算半徑r。（注：為了避免尺寸偏差值對計(jì)算準(zhǔn)確性的影響，故常采用計(jì)算尺寸-計(jì)算長度和計(jì)算角度來計(jì)算）圖（ 2 ） =基本半徑=9mm; ;； ； 以上各個(gè)半徑就是標(biāo)注點(diǎn)的相對00線的半徑長度，半徑是進(jìn)行刀具切削的各個(gè)點(diǎn)的設(shè)計(jì)繪制的。 再以1，2點(diǎn)為基準(zhǔn)點(diǎn)，計(jì)算長度 ： ；(6) 計(jì)算切削刃的總長度 ； 由于刀具的一部分是輔助用的加工部分，則可以對刀具的外部半徑進(jìn)行圓整，最后考慮到加工刀具的精度問題取 為60mm.(7) 確定結(jié)構(gòu)尺寸 為了達(dá)到加工結(jié)構(gòu)的優(yōu)化和合理的加工工藝，應(yīng)使：（見表23）由表（23）查得金屬切削刀具設(shè)計(jì)簡明手冊 ：

4、C1312車床（刀具結(jié)構(gòu)為C型） ；d=12mm; 選用毛坯直徑為45mm,則； 代入上試，可得； 最終取m=8mm.(8)計(jì)算廓形上的各個(gè)點(diǎn)所在圓半徑 計(jì)算過程如表（11）金屬切削刀具設(shè)計(jì)簡明手冊所示：表（11）廓形組成點(diǎn)精度為0.019，10作0點(diǎn)7.9425.272-26=-0.7280.01 1，2923.6171.17218.74541.41625.27503，412.47516.7934.8615.0547.9822.492.780.015，710.520.0862.79117.12544.30123.9291.340.02615.9613.058.44711.44355.5982

5、0.2575.010.04 8 8.2925.770.3540.35840.51225.727-0.450.04 11，1213.20215.8455.6255.62549.29524.3081.690.02 備注： 以上各個(gè)值的計(jì)算公式為：， ； ； ；標(biāo)注廓形徑向尺寸時(shí)，應(yīng)該選公差要求最嚴(yán)的112段廓形為尺寸標(biāo)準(zhǔn)基準(zhǔn)，其它各點(diǎn)用廓形深度見表（11）。 計(jì)算刀具上直線部分的傾斜角在工件廓形上要求較高的為處的傾斜角用公式tg=8.195706028 =83°，標(biāo)注廓形徑向尺寸時(shí)，應(yīng)該選公差要求最嚴(yán)的112段廓形為尺寸標(biāo)準(zhǔn)基準(zhǔn)，其它各點(diǎn)用廓形深度見表（11）。（9）根據(jù)表（11）可確定

6、各個(gè)點(diǎn)廓形深度的公差 1 ） 的為：0； 2） 的為：0.01； 3） 的為：0.02；4） 的為：0.04； 5）的為：0.1；6），的為：0.04；（10） 最小后角的校驗(yàn) 由于711段切削刃與進(jìn)給方向的夾角最小，所以這段切削刃上后角最小。則有： 所以后角校驗(yàn)合格。（11） 車刀廓形寬度即為相應(yīng)工件廓形的計(jì)算長度 其數(shù)值及公差按表（25）確定各個(gè)值分別為：； ； ； ；（11） 繪制刀具的加工工作圖和樣板工作圖根據(jù)以上得到的結(jié)果，按照數(shù)據(jù)進(jìn)行刀具圖的繪制，繪制圖一張。根據(jù)相關(guān)的要求制定粗糙度等等的標(biāo)注。（詳細(xì)說明見圖紙）（二）矩形花鍵拉刀的設(shè)計(jì)2.1 矩形花鍵拉刀設(shè)計(jì)被加工零件如圖（3）.

7、所示，工件材料為：鐵灰鑄HT250；硬度HBS120 ；強(qiáng)度b =240Mpa；工件長度L=20mm。矩形花鍵拉刀的設(shè)計(jì)圖（3）2.2刀具結(jié)構(gòu)參數(shù)及各部分功用（1）拉刀的結(jié)構(gòu)圖（4） 表1代號(hào)名 稱功 用1柄部夾持拉刀，傳遞動(dòng)力2頸部連接柄部和后面各部，其直徑與柄部相同或略小，拉刀材料及規(guī)格等標(biāo)記一般打在頸部。3過度錐頸部到前導(dǎo)部的過渡部分，使拉刀容易進(jìn)入工件孔中。4前導(dǎo)部起引導(dǎo)拉刀切削部進(jìn)入工件的作用，5切削部擔(dān)負(fù)切削工作，包括粗切齒、過渡齒及精切齒。6校準(zhǔn)部起刮光、校準(zhǔn)作用，提高工件表面光潔度及精度，并作為切削部的后備部。7后導(dǎo)部保持拉刀與工件的最后相對位置，防止在拉刀即將離開工件時(shí)因工件

8、下垂而損壞工件已加工表面及刀齒。8尾部支持拉刀使之不下垂，多用于較大較長的拉刀，也用于安裝壓力環(huán)。 (2) 切削方式：采用分層拉削方式中的同廓式拉削方式 (3)拉削余量：對于花鍵孔A=De-Do（4）拉刀刀齒結(jié)構(gòu)： 表（2）名稱功用前刀面切削流出的表面后刀面最終形成已加工表面的面副后刀面刀齒上和已加工表面相對的表面、分屑槽兩側(cè)面刃帶也稱第一后刀面，是主切削刃和后刀面之間的后角為零的窄面，它有穩(wěn)定的拉削過程，防止拉刀擺尾的作用主切削刃是前后刀面的交線副切削刃是前刀面和副后刀面的交線，分屑槽中也有兩條副切削刃過渡刃可以是直線或圓弧，它有助于減緩刀尖的磨損刀尖主副切削刃的相交點(diǎn)容屑槽其形狀必須有利于

9、切屑卷曲，并能寬敞地容納切屑分屑槽減小切削寬度，降低切削卷曲阻力，便于切削容納在容屑槽內(nèi)，從而改善拉削狀況棱刀齒后刀面與齒背的交線齒背容屑槽中靠近后刀面的部分2.3、拉刀幾何參數(shù)的選擇和設(shè)計(jì)(1) 選擇拉刀材料：V(2) 擬訂拉削余量切除順序和拉削方式 拉削余量切除順序?yàn)椋旱菇擎I測與大徑小徑，拉刀切削齒的順序是：倒角齒花鍵齒圓形齒。實(shí)際采用分層拉削漸成式。 后面用d、h和y表示角齒、花鍵齒和圓形齒；用c、g、j和x表示粗切、過度、精切和校準(zhǔn)齒；用w和m表示工件預(yù)制孔和拉削孔。(3) 選擇切削齒幾何參數(shù)前角：=10，精切齒與校準(zhǔn)齒倒棱前角=-5后角：粗切齒：=2°30+2°

10、=0.50 精確齒：=2°+30=0.15 校準(zhǔn)齒：=1 =0.5(4) 確定校準(zhǔn)齒直徑 倒角齒不設(shè)校準(zhǔn)齒查表416得，花鍵齒、圓形齒的擴(kuò)張量均為4um，則花鍵齒校準(zhǔn)齒和圓形齒校準(zhǔn)齒直徑為 =22.10-0.004=22.096mm； =18.021-0.004=18.0017mm；(5) 計(jì)算倒角齒參數(shù) 查表429知倒角的工藝角度為=30°。按表429計(jì)算如下： sin=( +2ftg)/=(6+2*0.5*tg45°)/18=0.389 =arcsin0.389=22.9° M=1/2sin(+)=1/2*18*sin(45°+22.9&#

11、176;)=8.34mm ctg=2*M/(sin)-ctg=(2*8.34)/(6*sin45°)-ctg45°=7.315 =arcctg7.315=-7.78° =/sin=26.31mm =+(0.30.6)=26.81mm(6) 計(jì)算切削余量； 按表4-1計(jì)算圓形拉削余量為1mm，預(yù)制孔徑為25mm，實(shí)際拉削余量 =18.0017-17=1.0017mm倒角余量 =19.31-17=2.31mm花鍵余量 =22.096-(17.31-0.1)=5.886mm(7) 選擇齒升量； 查表4-4 選擇為花鍵齒：=0.050mm（矩形花鍵拉刀欄）(8) 設(shè)計(jì)容屑

12、槽 齒距計(jì)算 查表4-7 P=(1.21.5) =68= =(0.60.8)p=6mm 選擇容屑槽查表4-8 采用曲線槽，粗切齒用深槽，h=3mm, 精切齒用基本槽 校驗(yàn)容屑條件查表4-9得容屑系數(shù)k=2.5。倒角齒齒升量大時(shí)，應(yīng)校驗(yàn)之，應(yīng)使?jié)M足式 h1.13 1.13=1.13=2.53因h=3,所以滿足條件，校驗(yàn)合格 校驗(yàn)同時(shí)工作齒數(shù)查表4-7得l/p=5所以：=5=5+1=6，滿足38的校驗(yàn)條件(9) 花鍵齒截形設(shè)計(jì)花鍵齒鍵寬按下列式子計(jì)算 =- =-式中，為花鍵鍵槽寬最大極限尺寸；為拉削擴(kuò)張量（查表得=0.004mm）；為拉刀鍵齒制造公差帶寬，為保證鍵赤耐用度高，應(yīng)在制造范圍內(nèi)取最小值

13、，這里取=0.010mm。則 =6.036-0.004=6.032mm =6.032-0.010=6.022mm 拉刀鍵齒側(cè)面應(yīng)制出=0°的修光刃f，其下應(yīng)磨出側(cè)隙角1°30。工廠常在齒高為1.25mm及以下的刀齒上磨側(cè)隙。(10) 確定分屑槽參數(shù) 除校準(zhǔn)齒和與其相鄰的一個(gè)精切齒外，拉刀切削齒均磨制三角形分屑槽（表4-13）。由于在每個(gè)圓形齒上都存在著不工作刃段，圓形齒段不必磨分屑槽。(11) 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=25mm卡爪底徑=21mm(12) 校驗(yàn)拉刀強(qiáng)度通過計(jì)算分析，確認(rèn)倒角齒拉削力最大，因而應(yīng)計(jì)算拉刀倒角齒拉削力（

14、表4-20、4-21和4-22） =z(+2f)=6*(6.032+2*0.5)mm=42.192mm =*=98.55KN拉刀最小截面積在卡槽底頸處，則拉應(yīng)力 4×）=0.2GP(表4-25)，拉刀強(qiáng)度校驗(yàn)合格（13）確定拉刀齒數(shù)及每齒直徑1）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 A=0.21mm。花鍵粗切齒齒數(shù) 取46齒，多切去了的余量，應(yīng)減去0.0125mm的齒升量。因此，減去一個(gè)精切齒并將齒升量調(diào)整為0.04，0.03，0.015，0.0075mm。后2齒齒升量，為精切齒，前2齒則為過渡齒。2

15、）圓形齒齒數(shù) 初擬方案與花鍵齒相同，即擬切去A余量，計(jì)算圓形粗切齒齒數(shù)為取10齒，少切了的余量，需增加一個(gè)精切齒，其齒升量為0.0075mm。這樣，圓形齒段具有粗切齒6個(gè)，過渡齒2個(gè)，精切齒2個(gè)。3）校準(zhǔn)部齒數(shù) 圓形齒和花鍵齒校準(zhǔn)齒齒數(shù)查表4-14，得花鍵校準(zhǔn)齒齒數(shù) 圓形校準(zhǔn)齒齒數(shù) 4）各齒直徑基本尺寸 見表4-41。(14）拉刀齒部長度 參照圖4-2。花鍵齒段長度 圓形齒竄長度 拉刀齒部長度 （15）設(shè)計(jì)拉刀其他部分 按表4-17，4-19，4-23計(jì)算：前柄 頸部 過渡錐 前導(dǎo)部 前柄伸入夾頭長度 前柄端部至第1刀齒的距離 ：后導(dǎo)部 后柄 （16）拉刀總長及其校驗(yàn)拉刀幾何參數(shù)匯總?cè)缦卤恚?

16、）已知條件：1、花鍵孔尺寸： 外徑：De=32H10（32+0.100） 內(nèi)徑：D=26H7（26+0.021） 鍵寬：b=6H9（6+0.036） 倒角：c×30o c=0.3 鍵數(shù)：n=6 2、拉削長度：L=40mm 3、工件材料：硬鋁，硬度HBS115 4、預(yù)制孔直徑：Do=25mm 5、拉床型號(hào)：L6120序號(hào)項(xiàng)目符號(hào)計(jì)算公式或選取方法計(jì)算精度計(jì)算舉例1拉刀材料W18Cr4V2齒升量af查表4-6af=0.06mm3齒距tt校按表4-12t校=（0.6-0.8）t取t=8mm，t校=6.54同時(shí)工作齒數(shù)ZeZe=（l/t）+1Ze=45拉削余量切削順序根據(jù)表4-39確定為II

17、Ib型加工順序?yàn)椋?、倒角 2、圓孔 3、花鍵圓孔齒部分的設(shè)計(jì)計(jì)算6圓孔校準(zhǔn)齒直徑D圓校D圓校=D圓校+由表4-24查得=00.001D圓校=26.021mm7圓孔拉削余量A圓A圓=D圓校-DominA圓=26.021-25.8 =0.221mm8圓形切削齒齒數(shù)Z圓Z圓=（A圓/2af）+（3-5）Z圓=9.23取Z圓=10齒9圓形齒部分長度l圓切l(wèi)圓切=t×Z圓l圓切=8×10=80mm10圓形校準(zhǔn)齒齒數(shù)Z圓校查表4-14Z圓校=411圓形校準(zhǔn)部分長度l圓校l圓校=t校× (Z圓校 +23)l圓校=6×6 =36mm12圓形齒部分總長l圓l圓=l圓切+

18、l圓校l圓=80+36=116mm花鍵齒部分的計(jì)算13第一個(gè)花鍵齒直徑D花1D花1=d2-0.1D花1=27.21-0.1 =27.20mm14花鍵校準(zhǔn)齒直徑D花校D花校=Demax-取=0.010.001D花校=32.10-0.01 =32.09mm15花鍵拉削余量A花A花=D花校-D花1A花=32.09-27.20 =4.89mm16花鍵切削齒齒數(shù)Z花切Z花切=（A花/2af）+（3-5）Z花切=45.75取Z花切=4617花鍵切削部分長度l花切l(wèi)花切=t×Z花切l(wèi)花切=8×48=384mm18花鍵校準(zhǔn)齒齒數(shù)Z花校取Z花校=519花鍵校準(zhǔn)部分長度l花校l花校=t校

19、15;（Z花校 +12）+8 l花校=6×6+8=44mm20花鍵齒部分總長l花l花=l花切+l花校l花=384+44=428mm21花鍵齒廓形尺寸花鍵齒寬度棱面寬度副偏角bfKrb=Bmax-，公差取-0.015f=0.8-1表4-28Kr=1 o -1o30b=6.036-0.015=6.021 mmf=1mmKr=1o30其他部分計(jì)算22容屑溝尺寸hrg由表4-8選取h=3r=1.5g=323容屑系數(shù)K由表4-9選取K=2.524分屑槽倒角齒和花鍵齒按表4-13尺寸交錯(cuò)開分屑槽25前導(dǎo)部尺寸d3l3d3=Domin，偏差按f7l3=ld3=25l3=40mm26后導(dǎo)部尺寸d4l

20、4d4=D花校-0.05，偏差f7l4=（0.5-0.7）ld4=260.2l4=20mm27切削角度和刃帶寬oba查表4-2查表4-3各個(gè)刀具o=20o切削齒o=2o±30標(biāo)準(zhǔn)齒o=1o±15切削齒ba=0.05-0.15mm標(biāo)準(zhǔn)齒ba=02-0.3mm28過渡錐長度l3l3=10-20取l3=15mm29柄部尺寸D1Dlllc查表4-17D1=25mmD=19mml=20mml=25mml=90mmc=4mm30頸部長度l2=m+B+A-l3，m=10mmB、A見表4-19B=80mm，A=40mml2=115mm31由柄部前端到第一個(gè)切削齒的距離L1L1l1+l2+l

21、3+l3L190+115+15+40=26032后柄長度l58033拉刀總長LL=L1+l圓+l花+l4 + l5L=904mm2.4 對技術(shù)條件的說明1 拉刀各部分的表面光潔度表（4）部 位Ra刃帶0.4前后刀面；前后導(dǎo)部；各種花鍵拉刀齒形表面0.8柄部；過渡錐；矩形花鍵拉刀表面?zhèn)认睹?.6容屑溝底及齒背，頸部3.2花鍵刀齒底徑12.5（1）4.2 拉刀各部分尺寸偏差（2）拉刀外圓直徑在全長上的最大徑向跳動(dòng)量之差（3）切削齒外圓直徑偏差：0.020（4）精切齒外圓直徑偏差按-0.01mm（5）校準(zhǔn)齒外圓直徑偏差（包括與校準(zhǔn)齒直徑相同的精切齒），查得-0.009mm（6）矩形花鍵拉刀其他尺寸偏差 鍵寬偏差：根據(jù)工件鍵寬的精度確定，可再-0.01-0.02之間 花鍵齒圓周相鄰齒距誤差，應(yīng)小于拉刀鍵寬偏差，但不得大于0.02mm 花鍵齒圓周不等分累積誤差 花鍵齒的底徑偏差按d11或只準(zhǔn)負(fù)偏差 花鍵齒兩側(cè)面的不平行度，螺旋度及