刀具設(shè)計說明書

1、中北大學(xué)課程設(shè)計說明書成形車刀及矩形花鍵拉刀設(shè)計說明書目 錄1前言 22. 成形車刀的設(shè)計過程 421已知條件 422設(shè)計過程 43矩形花鍵拉刀的設(shè)計過程 831 已知條件 832 選定刀具類型和材料的依據(jù) 833 設(shè)計計算 934 設(shè)計步驟 94小結(jié) 165參考文獻(xiàn) 171. 前言隨著社會的進(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設(shè)備被自動化設(shè)備代替并逐漸向高速、高精度方向發(fā)展。為了滿足生產(chǎn)的需要，金屬切削工具的種類越來越豐富。以培養(yǎng)創(chuàng)新思維能力、觀察分析能力、工程實踐能力及綜合能力為出發(fā)點，我設(shè)計選擇的題目是：矩形花鍵拉刀及成形車刀。拉刀上有很多齒，后一個刀齒（或后一組刀齒

2、）的齒高要高于（或齒寬寬于）前一個刀齒，所以當(dāng)拉刀作直線運動時（對某些拉刀來說則為旋轉(zhuǎn)運動），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，較麻煩，價格較高，一般是專用工具，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)生綜合運用所學(xué)知識理論的能力，是對學(xué)生進(jìn)行獨立分析、解決問題能力的強化訓(xùn)練。通過金屬切削刀具課程設(shè)計，具體應(yīng)使學(xué)生做到：（1） 掌握金屬切削刀具的設(shè)計和計算的基本方法；（2） 學(xué)會運用各種設(shè)計資料、手冊和國家標(biāo)準(zhǔn)；（3）

3、 學(xué)會繪制符合標(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刀的設(shè)計和計算工作，繪制刀具工作圖和必要的零件圖以及編寫一份正確、完整的說明書。刀具工作圖應(yīng)包括制造及檢驗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；說明書應(yīng)包括設(shè)計時所涉及的問題以及設(shè)計計算的全部過程；設(shè)計說明書中的計算必須準(zhǔn)確無誤，所用的尺寸、數(shù)據(jù)、和計量單位，均應(yīng)符合有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和法定計量單位。 在刀具設(shè)計時，應(yīng)該從以下方面入手：（） 正確選擇刀具的類型。實踐證明，采用不同的刀具將對加工生產(chǎn)率和精度產(chǎn)生重要的影響，且增加刀具同時參加切削的刀刃長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)對生產(chǎn)率會產(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取Ｇ邢鞣绞竭x得是否得當(dāng)對刀具的切削效率，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。重磨時應(yīng)考慮以下幾個問題：）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，增強刀具的使用壽命。常見的重磨方式有刀前到面重磨，后刀面重磨和前后刀面同時重磨。）對于重磨刀具，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)重磨錢到面。這樣可是重磨簡單，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，一時重磨后刀具的尺寸變化很小?？傊?，無論是刀具要重磨前刀面還是后刀面，在設(shè)計刀具的結(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)計刀具結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)，必須

6、考慮一系列的問題，如強度，精度，生產(chǎn)率，容屑要求等等。設(shè)計刀具結(jié)構(gòu)參數(shù)時，一個值得注意的方面是對大尺寸刀具應(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，要特別注意運用標(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)計刀具的廓形，廓性的設(shè)計精度將直接影響加工件的精度，應(yīng)努力提高，這一點在目前尤為重要2. 成形車刀的設(shè)計過程21已知條件： 工件材料：35鋼；硬度HBS170；強度b=520MPa。圖1 成形車刀加工零件22設(shè)計過程：（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)，計算出18點各處的計算半徑rjx（為避免尺寸偏差值對計算準(zhǔn)確值的影響，故采用計算尺寸-計算半徑，計算長度） 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)把成形車刀。改用切向進(jìn)給成形車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、點為基準(zhǔn)計算出長度LL=基本長度公差/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 圓體成形車刀廓形計算表廓形組成點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）車刀廓形寬度lx即為相應(yīng)工件的廓形的計算長度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)計過程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、定刀具類型和材料的依據(jù)1選擇刀具類型：對每種工件進(jìn)行工藝設(shè)計和工藝裝備設(shè)計時，必須考慮選用合適的刀具類型。事實上，對同一個工件，?？捎枚喾N不同的刀具加工出來。 采用的刀具類型不同將對加工生產(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，增加刀具同時參加切削的刀刃長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，同時參加切削的刀刃長度l=B×n×Zi，其中B為鍵寬，n為鍵數(shù)，Zi為在拉削長度內(nèi)同時參加切削的齒數(shù)。若用插刀同時參加切削的刀刃長度比插刀大得多，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)對刀具的生產(chǎn)率有重要的影響。因為硬質(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)計指導(dǎo)書表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)計計算：（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)計容屑槽：齒距的計算：P=（1.21.5） =7mm 因為P10，所以=pg=P=7mm選擇容屑槽，粗切齒用深槽，精切齒用基本槽。檢驗同時工作齒數(shù)： l/ p=3，Zemin=3，Zemax=4，滿足3Ze8的檢驗條件。（8）花鍵齒齒形設(shè)計： 鍵寬 b=Bmax+=4.021-0.006=4.006mmkr=130（當(dāng)?shù)洱X高于1.5mm時，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無周向定位面的圓柱形前柄，公稱尺寸 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）檢驗拉刀強度：F=FcnbZiK1K2K3 Fc=163 ,nb=6，Zi=4，K1=K2=K3=1F=163*6*4*4*4=1564.8N/mm危險段面面積Amin，比較拉刀最薄弱的部分，第一個刃溝溝底尺寸d0-2h=11mm和柄部卡槽出尺寸d2=12mm，可知危險段面在柄部，Amin=6

16、3.585，=1564.8/63.585=246MPa520MPa，拉刀強度檢驗合格。（12）確定拉刀齒樹及每齒直徑：花鍵齒齒數(shù)初擬花鍵過渡齒、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齒為過渡齒。圓形齒齒數(shù)初擬訂圓形齒的過渡齒、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，2個過渡齒，3個精切齒。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直徑基本尺寸齒型齒號直徑基本尺寸齒型齒號直徑基本尺寸圓形齒1234567816010花鍵齒25262728293031323334353637383940414243444546474816350 花鍵齒4950515253545556575859165901602016360

18、166001603016370166101604016380166201605016390166301606016400166401607016410166501608016420166609101616016430166701622016440166801112131626016450166901628016460606116770162901647016830141516171819162901648062636416870162901649016890162901650016900162901651065666768169001629016520169001629016530169002

19、0163001654016900211631016550221632016560231633016570241634016580（13）拉刀的齒部長度：圓形齒段長度：ly=7*8+7*5+7*6+7+4=144mm花鍵齒段長度：lh=7*39+7*5+7*4+7=336mm拉刀齒部的長度：l=ly+lh=480mm（14）設(shè)計拉刀的其他部分：前柄： d1=mm d2=mm l=80mm頸部：l2m+Bs+A-l3=80mm過渡錐：l3=20mm前導(dǎo)部：l4=25mm d4=dwmin=15e8前柄伸入夾頭的長度：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)知識的重要環(huán)節(jié)，而且也是在檢驗畢業(yè)生綜合應(yīng)用知識的能力、自學(xué)能力、獨立操作能力和培養(yǎng)創(chuàng)新能力，是大學(xué)生參加工作前的一次實踐性鍛煉。通過這一學(xué)期的學(xué)習(xí)和對有關(guān)資料的查閱，我運用所學(xué)的專業(yè)知識和從與專業(yè)相關(guān)聯(lián)的課程為出發(fā)點，比如零件圖設(shè)計、金屬切削原理、金屬切削刀具、以及所學(xué)軟件AUTOCAD的運用，設(shè)計了刀具零件的工藝、編制了刀具零件的加工程序，并復(fù)習(xí)了所學(xué)軟件AUTOCAD的運用，同時學(xué)習(xí)了其他一些相關(guān)軟件的應(yīng)用，在設(shè)計思想中盡可能體現(xiàn)了我所學(xué)的、掌握和了解的知識。我利用此次課程設(shè)計的機會對以往所有所學(xué)知識加以梳理檢驗，同時又可以在設(shè)計當(dāng)中查找自己所學(xué)的不足從而加以彌補，使我