刀具設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)

1、中北大學(xué)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)成形車(chē)刀及矩形花鍵拉刀設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)目 錄1前言 22. 成形車(chē)刀的設(shè)計(jì)過(guò)程 421已知條件 422設(shè)計(jì)過(guò)程 43矩形花鍵拉刀的設(shè)計(jì)過(guò)程 831 已知條件 832 選定刀具類(lèi)型和材料的依據(jù) 833 設(shè)計(jì)計(jì)算 934 設(shè)計(jì)步驟 94小結(jié) 165參考文獻(xiàn) 171. 前言隨著社會(huì)的進(jìn)步和科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展，金屬切削刀具也由那些古老的手動(dòng)設(shè)備被自動(dòng)化設(shè)備代替并逐漸向高速、高精度方向發(fā)展。為了滿(mǎn)足生產(chǎn)的需要，金屬切削工具的種類(lèi)越來(lái)越豐富。以培養(yǎng)創(chuàng)新思維能力、觀察分析能力、工程實(shí)踐能力及綜合能力為出發(fā)點(diǎn)，我設(shè)計(jì)選擇的題目是：矩形花鍵拉刀及成形車(chē)刀。拉刀上有很多齒，后一個(gè)刀齒（或后一組刀齒

2、）的齒高要高于（或齒寬寬于）前一個(gè)刀齒，所以當(dāng)拉刀作直線運(yùn)動(dòng)時(shí)（對(duì)某些拉刀來(lái)說(shuō)則為旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)），便能依次地從工件上切下很薄的金屬層。故加工質(zhì)量好，生產(chǎn)效率高。拉刀壽命長(zhǎng)，較麻煩，價(jià)格較高，一般是專(zhuān)用工具，因而多用于大量批量生產(chǎn)的精加工。金屬切削刀具課程設(shè)計(jì)是學(xué)完“金屬切削原理及刀具”等有關(guān)課程的基礎(chǔ)上進(jìn)行的重要的實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，其目的是使學(xué)生鞏固和深化課堂理論教學(xué)內(nèi)容，鍛煉和培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)理論的能力，是對(duì)學(xué)生進(jìn)行獨(dú)立分析、解決問(wèn)題能力的強(qiáng)化訓(xùn)練。通過(guò)金屬切削刀具課程設(shè)計(jì)，具體應(yīng)使學(xué)生做到：（1） 掌握金屬切削刀具的設(shè)計(jì)和計(jì)算的基本方法；（2） 學(xué)會(huì)運(yùn)用各種設(shè)計(jì)資料、手冊(cè)和國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)；（3）

3、 學(xué)會(huì)繪制符合標(biāo)準(zhǔn)要求的刀具工作圖，能標(biāo)注出必要的技術(shù)條件。（4） 完成矩形花鍵拉刀及成形車(chē)刀的設(shè)計(jì)和計(jì)算工作，繪制刀具工作圖和必要的零件圖以及編寫(xiě)一份正確、完整的說(shuō)明書(shū)。刀具工作圖應(yīng)包括制造及檢驗(yàn)該布局所需的全部圖形、尺寸、公差、粗糙度要求及技術(shù)要求等；說(shuō)明書(shū)應(yīng)包括設(shè)計(jì)時(shí)所涉及的問(wèn)題以及設(shè)計(jì)計(jì)算的全部過(guò)程；設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)中的計(jì)算必須準(zhǔn)確無(wú)誤，所用的尺寸、數(shù)據(jù)、和計(jì)量單位，均應(yīng)符合有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和法定計(jì)量單位。 在刀具設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)該從以下方面入手：（） 正確選擇刀具的類(lèi)型。實(shí)踐證明，采用不同的刀具將對(duì)加工生產(chǎn)率和精度產(chǎn)生重要的影響，且增加刀具同時(shí)參加切削的刀刃長(zhǎng)度能有效的提高其生產(chǎn)率。（） 正確選擇刀具材

4、料。刀具材料的選擇是否恰當(dāng)對(duì)生產(chǎn)率會(huì)產(chǎn)生重要的影響。目前刀具多用硬質(zhì)合金和高速鋼，由于硬質(zhì)合金比高速鋼及其他工具鋼生產(chǎn)搞得多，因此在能事用硬質(zhì)合金的情況下盡量使用硬質(zhì)合金，在切削條件很差和使用復(fù)雜刀具是應(yīng)選高速鋼。（） 確定合理的切削方式。即在刀齒上一頂?shù)姆绞椒峙淝邢骱穸群蛯挾?。切削方式選得是否得當(dāng)對(duì)刀具的切削效率，切削負(fù)荷，耐用度及加工表面質(zhì)量都有很到的影響。（） 確定刀具合理的基和角度。選擇合理的集合角度能提高切削精度和使用期限。（） 合理設(shè)計(jì)刀具的重磨表面。刀具用鈍后需要重磨，以便使其重新獲得鋒利的刀刃，繼續(xù)使用，但重磨前刀面還是后刀面，視具體的情況而定。重磨時(shí)應(yīng)考慮以下幾個(gè)問(wèn)題：）應(yīng)是

5、重磨去的金屬層為最小，從而使刀具可重磨次數(shù)最多，增強(qiáng)刀具的使用壽命。常見(jiàn)的重磨方式有刀前到面重磨，后刀面重磨和前后刀面同時(shí)重磨。）對(duì)于重磨刀具，應(yīng)是重后刀具人行不變，這些刀具后到面都是成形表面，一般應(yīng)重磨錢(qián)到面。這樣可是重磨簡(jiǎn)單，且人行不變。）有些尺寸刀具要求重磨后主要尺寸不變或變化很小，這些刀具需重磨前刀面，并且后角做得很小，一時(shí)重磨后刀具的尺寸變化很小。總之，無(wú)論是刀具要重磨前刀面還是后刀面，在設(shè)計(jì)刀具的結(jié)構(gòu)尺寸事都要考慮刀具重磨后到持槍度和溶血槽容積的改變。合理確定刀具的結(jié)構(gòu)參數(shù)，包括刀體的尺寸，刀齒的形狀和尺寸，容削槽的形狀和尺寸，刀齒的齒數(shù)，裝恰部分的尺寸等。設(shè)計(jì)刀具結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)，必須

6、考慮一系列的問(wèn)題，如強(qiáng)度，精度，生產(chǎn)率，容屑要求等等。設(shè)計(jì)刀具結(jié)構(gòu)參數(shù)時(shí)，一個(gè)值得注意的方面是對(duì)大尺寸刀具應(yīng)盡量采用裝配式結(jié)構(gòu)，可降低刀具的成本。確定刀具的結(jié)構(gòu)參數(shù)時(shí)，要特別注意運(yùn)用標(biāo)準(zhǔn)，目前許多刀具結(jié)構(gòu)尺寸都有自己的一定標(biāo)準(zhǔn)。（） 正確設(shè)計(jì)刀具的廓形，廓性的設(shè)計(jì)精度將直接影響加工件的精度，應(yīng)努力提高，這一點(diǎn)在目前尤為重要2. 成形車(chē)刀的設(shè)計(jì)過(guò)程21已知條件： 工件材料：35鋼；硬度HBS170；強(qiáng)度b=520MPa。圖1 成形車(chē)刀加工零件22設(shè)計(jì)過(guò)程：（1）選取刀具材料：查表采用W8Cr4V（2）刀具幾何參數(shù)： rf=15 af=15（3）畫(huà)出刀具廓形：取Kr=45 a=3mm b=2mm

7、c=6mm d=2mm以O(shè)-O線為基準(zhǔn)，計(jì)算出18點(diǎn)各處的計(jì)算半徑rjx（為避免尺寸偏差值對(duì)計(jì)算準(zhǔn)確值的影響，故采用計(jì)算尺寸-計(jì)算半徑，計(jì)算長(zhǎng)度） r=基本半徑半徑公差/2 r= r= r=7.5mm r=r=(25/2-0.1/4)=12.475mm r=r=9mm r=8mm（4）刀體總寬度： L。=l+a+b+c+d=56mm（5）檢驗(yàn)寬度：dmin=2*5.1886=10.3772mm L。/dmin>許用值可采取下列措施：將工件廓形分段切削，改用兩把或數(shù)把成形車(chē)刀。改用切向進(jìn)給成形車(chē)刀如已確定用徑向進(jìn)給，可在工件非切削部分增設(shè)輔助支承-滾輪托架，以增加工藝系統(tǒng)剛度。（6）再以1

8、點(diǎn)為基準(zhǔn)計(jì)算出長(zhǎng)度LL=基本長(zhǎng)度公差/2L= L=8mm L=15+0.45/2=15.225mmL=17mm （7）確定結(jié)構(gòu)尺寸應(yīng)使d。=2R。2（Amax+e+m）+dR。=34mm 2R。=68mm Amax=11mm e=3mm m=5mm d。24.95mmr=arcSin(rj。/ r×Sinr)Cx= rCosr- rj。Cos rBx=B。- Cxx=arctg(hc/Bx)rx=hc/SinxR=R1-Rx r=r表1 圓體成形車(chē)刀廓形計(jì)算表廓形組成點(diǎn)Hc=R。Sin（rf+af）=12.475Sin25=17B。=R。Cos（rf+af）=29.44rrCxBxx

9、RxRr15029.44340r=r10.314692.36727.07331.962.04r=r6.179757.39122.04927.846.16 r=r8.581273.88725.55330.693.31r2.87528.56533.2417.92（8）車(chē)刀廓形寬度lx即為相應(yīng)工件的廓形的計(jì)算長(zhǎng)度L，其數(shù)值及公差如下：L1=L= L=8mm L2=L=15+0.45/2=15.225mmL3=L=17mmL4= L5= L6=3. 矩形花鍵拉刀的設(shè)計(jì)過(guò)程31 已知條件：花鍵孔外徑：D= 20H10 花鍵孔底徑：d= 16H7 花鍵孔槽寬：b= 4H9圖2 矩形花鍵拉刀加工零件32 選

10、定刀具類(lèi)型和材料的依據(jù)1選擇刀具類(lèi)型：對(duì)每種工件進(jìn)行工藝設(shè)計(jì)和工藝裝備設(shè)計(jì)時(shí)，必須考慮選用合適的刀具類(lèi)型。事實(shí)上，對(duì)同一個(gè)工件，?？捎枚喾N不同的刀具加工出來(lái)。 采用的刀具類(lèi)型不同將對(duì)加工生產(chǎn)率和精度有重要影響?？偨Y(jié)更多的高生產(chǎn)率刀具可以看出，增加刀具同時(shí)參加切削的刀刃長(zhǎng)度能有效的提高其生產(chǎn)效率。例如，用花鍵拉刀加工花鍵孔時(shí)，同時(shí)參加切削的刀刃長(zhǎng)度l=B×n×Zi，其中B為鍵寬，n為鍵數(shù)，Zi為在拉削長(zhǎng)度內(nèi)同時(shí)參加切削的齒數(shù)。若用插刀同時(shí)參加切削的刀刃長(zhǎng)度比插刀大得多，因而生產(chǎn)率也高得多。 2正確選擇刀具材料： 刀具材料選擇得是否恰當(dāng)對(duì)刀具的生產(chǎn)率有重要的影響。因?yàn)橛操|(zhì)合金比

11、高速鋼及其他工具鋼生產(chǎn)率高得多，因此，在能采用硬質(zhì)合金、的情況下應(yīng)盡力采用。由于目前硬質(zhì)合金的性能還有許多缺陷，如脆性大，極難加工等，使他在許多刀具上應(yīng)用還很困難，因而，目前許多復(fù)雜刀具還主要應(yīng)用高速鋼制造。拉刀結(jié)構(gòu)復(fù)雜，造價(jià)昂貴，因此要求采用耐磨的刀具材料，以提高其耐用度；考慮到還應(yīng)有良好的工藝性能，根據(jù)刀具課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū)表29，選擇高速工具鋼，其應(yīng)用范圍用于各種刀具，特別是形狀較復(fù)雜的刀具。根據(jù)表30，選擇W6Mo5Cr4V2。33 設(shè)計(jì)計(jì)算：（1）拉前孔徑d0：d0=16mm（2）花鍵孔最大的外徑Dmax：Dmax=20.021mm（3）拉削余量A：A=Dmax-d0=4.021mm （

12、5） 齒升量af：查表選取af=0.05mm34 設(shè)計(jì)步驟：（1）選取拉刀的材料及熱處理硬度：材料選?。篧6Mo5CrV2熱處理硬度：刀齒及后導(dǎo)部：6366HRC前導(dǎo)部：6066HRC前柄：4558HRC（2）擬訂拉削余量切除順序和拉削方式：拉削余量的切除順序：鍵側(cè)與大徑小徑拉刀切削齒的順序：圓形齒-花鍵齒，實(shí)際采用分層的拉削方式用腳標(biāo)h.y表示花鍵齒和圓形齒，用腳標(biāo)c. g. j和x示粗切、過(guò)渡、精切和校準(zhǔn)齒（3）選擇切削齒的幾何參數(shù)：前角。=18 精切齒與校準(zhǔn)齒的倒前棱角。1=5表2 拉刀刀齒后角拉刀類(lèi)型粗切齒精切齒校準(zhǔn)齒。ba1。ba1。ba1花鍵拉刀230+10.050.152+300

13、.10.21300.20.3圓孔拉刀230+10.12+300.10.21300.20.3鍵槽拉刀3+1010.72+300.20.31300.4（4）確定校準(zhǔn)直徑：查表，圓形齒、花鍵齒的擴(kuò)張量都為0m，則圓形齒、花鍵齒的校準(zhǔn)直徑為 dyx=16.018 dhx=20.021（5）計(jì)算拉削余量：按式子A=0.005dm+（0.10.2） 得圓形拉削的余量為1mm，預(yù)制孔徑為15mm實(shí)際拉削量Ay=16.018-15=1.018mm 花鍵余量Ah=20.021-16=4.021mm（6）選擇齒升量：圓形齒：afy=0.050mm（綜合式拉刀欄）花鍵齒：afh=0.050mm（矩形花鍵拉刀欄）（7

14、）設(shè)計(jì)容屑槽：齒距的計(jì)算：P=（1.21.5） =7mm 因?yàn)镻10，所以=pg=P=7mm選擇容屑槽，粗切齒用深槽，精切齒用基本槽。檢驗(yàn)同時(shí)工作齒數(shù)： l/ p=3，Zemin=3，Zemax=4，滿(mǎn)足3Ze8的檢驗(yàn)條件。（8）花鍵齒齒形設(shè)計(jì)： 鍵寬 b=Bmax+=4.021-0.006=4.006mmkr=130（當(dāng)?shù)洱X高于1.5mm時(shí)，刀齒側(cè)面應(yīng)該磨出此角）棱面f=1mm（為保證拉刀重磨后鍵寬不變，刀齒上必須有棱面）過(guò)渡刃r=0.2mm，也可作成45倒棱。（9）確定分屑槽參數(shù)：除校準(zhǔn)齒與其相鄰的一個(gè)精切齒外，拉刀切削齒均磨制三角形分屑槽，由于在每個(gè)圓形齒上都存在不工作齒段，圓形齒不必磨

15、分屑槽。（10）選擇拉刀前柄：查表選擇-A無(wú)周向定位面的圓柱形前柄，公稱(chēng)尺寸 如下：表3 圓柱形前柄d1d1d1´L1L2L3L4ce尺寸公差f8尺寸公差h12162080903尺寸公差e812-0.013-0.0439.00-0.01811.710.00-0.025-0.04713.7（11）檢驗(yàn)拉刀強(qiáng)度：F=FcnbZiK1K2K3 Fc=163 ,nb=6，Zi=4，K1=K2=K3=1F=163*6*4*4*4=1564.8N/mm危險(xiǎn)段面面積Amin，比較拉刀最薄弱的部分，第一個(gè)刃溝溝底尺寸d0-2h=11mm和柄部卡槽出尺寸d2=12mm，可知危險(xiǎn)段面在柄部，Amin=6

16、3.585，=1564.8/63.585=246MPa520MPa，拉刀強(qiáng)度檢驗(yàn)合格。（12）確定拉刀齒樹(shù)及每齒直徑：花鍵齒齒數(shù)初擬花鍵過(guò)渡齒、精切齒的齒升量為0.04、0.03、0.02、0.01、0.005mm逐漸遞減，共切除量A=0.21mm，則花鍵粗切齒數(shù)Zhc=（Ah- A）/2af+1=39.11，取39個(gè)齒，少切了0.11*0.05*2=0.011mm，將齒升量調(diào)整為0.04、0.03、0.02、0.01、0.005，后3齒為精切齒，前2齒為過(guò)渡齒。圓形齒齒數(shù)初擬訂圓形齒的過(guò)渡齒、精切齒的齒升量為0.04、0.03、0.02、0.01、0.005mm逐漸遞減，共切除量A=0.21

17、mm，則圓形粗切齒齒數(shù)：Zyc=（Ay- A）/2ay=8.08，選8個(gè)齒少切了0.008mm，調(diào)整齒升量為0.04、0.03、0.02、0.01、0.008mm，粗切齒為8個(gè)，2個(gè)過(guò)渡齒，3個(gè)精切齒。校準(zhǔn)部齒數(shù)：查表得，花鍵校準(zhǔn)齒齒數(shù)Znx=4 圓形校準(zhǔn)齒齒數(shù)Zny=6各齒直徑基本尺寸：表4 矩形花鍵拉刀齒序表齒型齒號(hào)直徑基本尺寸齒型齒號(hào)直徑基本尺寸齒型齒號(hào)直徑基本尺寸圓形齒1234567816010花鍵齒25262728293031323334353637383940414243444546474816350 花鍵齒4950515253545556575859165901602016360

18、166001603016370166101604016380166201605016390166301606016400166401607016410166501608016420166609101616016430166701622016440166801112131626016450166901628016460606116770162901647016830141516171819162901648062636416870162901649016890162901650016900162901651065666768169001629016520169001629016530169002

19、0163001654016900211631016550221632016560231633016570241634016580（13）拉刀的齒部長(zhǎng)度：圓形齒段長(zhǎng)度：ly=7*8+7*5+7*6+7+4=144mm花鍵齒段長(zhǎng)度：lh=7*39+7*5+7*4+7=336mm拉刀齒部的長(zhǎng)度：l=ly+lh=480mm（14）設(shè)計(jì)拉刀的其他部分：前柄： d1=mm d2=mm l=80mm頸部：l2m+Bs+A-l3=80mm過(guò)渡錐：l3=20mm前導(dǎo)部：l4=25mm d4=dwmin=15e8前柄伸入夾頭的長(zhǎng)度：l1=l1-5mm=70mm前柄端部到第一齒的距離：L1=l1+m+Bs+A+l4

20、=210mm后導(dǎo)部：l7=20mm d7=16e8后柄：表5 圓柱形后柄d1d1L1L2L3c尺寸公差f8尺寸公差h12161660312-0.016-0.0439.00-0.1504. 小結(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。通過(guò)這一學(xué)期的學(xué)習(xí)和對(duì)有關(guān)資料的查閱，我運(yùn)用所學(xué)的專(zhuān)業(yè)知識(shí)和從與專(zhuān)業(yè)相關(guān)聯(lián)的課程為出發(fā)點(diǎn)，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的運(yùn)用，設(shè)計(jì)了刀具零件的工藝、編制了刀具零件的加工程序，并復(fù)習(xí)了所學(xué)軟件AUTOCAD的運(yùn)用，同時(shí)學(xué)習(xí)了其他一些相關(guān)軟件的應(yīng)用，在設(shè)計(jì)思想中盡可能體現(xiàn)了我所學(xué)的、掌握和了解的知識(shí)。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)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