矩形花鍵拉刀及矩形花鍵銑刀設(shè)計說明書

1、中北大學(xué)課程設(shè)計說明書中北大學(xué)課 程 設(shè) 計 說 明 書學(xué)生姓名： 趙文強 學(xué) 號： 0602014117 學(xué) 院： 機械工程與自動化學(xué)院 專 業(yè)： 機械設(shè)計制造及其自動化 題 目： 矩形花鍵拉刀及矩形花鍵銑刀設(shè)計 指導(dǎo)教師： 龐學(xué)慧 職稱: 教授 指導(dǎo)教師： 武文革 職稱: 教授 2009年6月3日 中北大學(xué)課程設(shè)計任務(wù)書 2008/2009 學(xué)年第 2 學(xué)期學(xué) 院： 機械工程與自動化學(xué)院 專 業(yè)： 機械設(shè)計制造及其自動化 學(xué) 生 姓 名： 趙文強 學(xué) 號：0602014117 課程設(shè)計題目： 矩形花鍵拉刀及矩形花鍵銑刀設(shè)計 起 迄 日 期： 6月4日6月12日 課程設(shè)計地點： 工字樓 指

2、導(dǎo) 教 師： 龐學(xué)慧、武文革 系 主 任： 王 彪 下達任務(wù)書日期: 2009年6月3日課 程 設(shè) 計 任 務(wù) 書1設(shè)計目的：金屬切削刀具課程設(shè)計是學(xué)生在學(xué)完“金屬切削原理及刀具”等有關(guān)課程的基礎(chǔ)上進行的重要的實踐性教學(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)知識和理論的能力，是對學(xué)生進行獨立分析、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)難；(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。2設(shè)計內(nèi)容和要求（包括原始數(shù)據(jù)、

3、技術(shù)參數(shù)、條件、設(shè)計要求等）：完成成形車刀、成形銑刀、拉刀其中兩種刀具的設(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、完整的設(shè)計說明書。刀具工作圖應(yīng)包括制造及檢驗該刀具所需的全部圖形、尺寸、公差、粗糙度要求及技術(shù)條件等；說明書應(yīng)包括設(shè)計時所涉及的主要問題以及設(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，所使用的尺寸、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；使用A4紙打印，語言簡練，文句通順。具體設(shè)計要求見附頁。3設(shè)計工作任務(wù)及工作量的要求包括課程設(shè)計計算說明書(論文)、圖紙、實物樣品等：1刀具圖紙 2張（A1或A2，計算機繪制）2課程設(shè)計說明書 1份（打印，A4紙

4、不少于20頁）課 程 設(shè) 計 任 務(wù) 書4主要參考文獻：1劉華明主編金屬切削刀具設(shè)計簡明手冊北京：機械工業(yè)出版社，1994.72樂兌謙主編金屬切削刀具北京：國防工業(yè)出版社，1984.65設(shè)計成果形式及要求：1刀具工作圖 2張（A1或A2，計算機繪制）2課程設(shè)計說明書 1份（計算機打印，A4紙不少于20頁）6工作計劃及進度：2009年6月4 日 消化資料、方案設(shè)計 6月6 日 結(jié)構(gòu)草圖設(shè)計及校驗計算6月8 日 6月10日 工作圖設(shè)計6月11日 編寫說明書6月12日 答辯系主任審查意見： 簽字： 年 月 日矩形花鍵拉刀,矩形花鍵銑刀的設(shè)計說明書目 錄引言6金屬切削刀具課程設(shè)計的目的6設(shè)計內(nèi)容和要求

5、7矩形花鍵拉刀的設(shè)計7原始數(shù)據(jù)9設(shè)計步驟9矩形花鍵銑刀的設(shè)計14原始數(shù)據(jù)15設(shè)計步驟16總結(jié)19致謝20參考文獻20引 言大學(xué)三年的學(xué)習(xí)即將結(jié)束，在我們即將進入大四,踏入社會之前，通過課程設(shè)計來檢查和考驗我們在這幾年中的所學(xué)，同時對于我們自身來說，這次課程設(shè)計很貼切地把一些實踐性的東西引入我們的設(shè)計中和平時所學(xué)的理論知識相關(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)的過程中打下一個堅實的基礎(chǔ)。我的課程設(shè)計課題是矩形花鍵拉刀,矩形花鍵銑刀的設(shè)計。在設(shè)計過程當(dāng)中,我通過查閱有關(guān)資料和運用所學(xué)的專業(yè)或有關(guān)知識，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、PRO/E的運用，

6、設(shè)計了零件的工藝、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。使我對專業(yè)知識得到進一步的了解和系統(tǒng)掌握。由于編者等水平有限,設(shè)計編寫時間也比較倉促,在我們設(shè)計的過程中會遇到一些技術(shù)和其它方面的問題，再加上我們對知識掌握的程度，所以設(shè)計中我們的設(shè)計可能會有一些不盡如人意的地方, 為了共同提高今后設(shè)計編寫的質(zhì)量，希望在考核和答辯的過程中得到各位指導(dǎo)老師的諒解與批評指正,不勝感激之至.0602014117 趙文強 2009年6月10日金屬切削刀具課程設(shè)計的目的金屬切削刀具課程設(shè)計是學(xué)生在學(xué)完“金屬切削原理及刀具”

7、等有關(guān)課程的基礎(chǔ)上進行的重要的實踐性教學(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)知識和理論的能力，是對學(xué)生進行獨立分析、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)難；(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。設(shè)計內(nèi)容和要求完成矩形花鍵銑刀、矩形花鍵拉刀兩種刀具的設(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、完整的設(shè)計說明書。刀具工作圖應(yīng)包括制造及檢驗該刀具所需的全部圖形、尺寸、公差、粗糙度要求及技術(shù)條

8、件等；說明書應(yīng)包括設(shè)計時所涉及的主要問題以及設(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，所使用的尺寸、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；使用A4紙打印，語言簡練，文句通順。具體設(shè)計要求見附頁。矩形花鍵拉刀的設(shè)計前言拉刀是一種高生產(chǎn)率的刀具，可以用來加工各種形狀的通孔、直槽、螺旋槽以及直線或曲線外表面，廣泛的用于大量和成批生產(chǎn)中。 拉刀的種類如圖（1） 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、

9、鍵槽、平面和成形表面等, 生產(chǎn)率很高。拉刀按加工表面部位的不同，分為內(nèi)拉刀和外拉刀；按工作時受力方式的不同，分為拉刀和推刀。推刀常用于校準(zhǔn)熱處理后的型孔。 拉刀的種類雖多，但結(jié)構(gòu)組成都類似。如普通圓孔拉刀的結(jié)構(gòu)組成為：柄部,用以夾持拉刀和傳遞動力;頸部，起連接作用；過渡錐，將拉刀前導(dǎo)部引入工件；前導(dǎo)部，起引導(dǎo)作用，防止拉刀歪斜；切削齒，完成切削工作，由粗切齒和精切齒組成；校準(zhǔn)齒，起修光和校準(zhǔn)作用，并作為精切齒的后備齒；后導(dǎo)部，用于支承工件，防止刀齒切離前因工件下垂而損壞加工表面和刀齒；后托柄，承托拉刀。 拉刀的結(jié)構(gòu)和刀齒形狀與拉削方式有關(guān)。拉削方式通常分為分層拉削和分塊拉削兩類。前者又分成形式

10、和漸成式；后者又分輪切式和綜合輪切式。成形式拉刀各刀齒的廓形均與被加工表面的最終形狀相似;漸成式拉刀的刀齒形狀與工件形狀不同,工件的形狀是由各刀齒依次切削后逐漸形成。輪切式拉刀由多組刀齒組成，每組有幾個直徑相同的刀齒分別切去一層金屬中的一段，各組刀齒輪換切去各層金屬。綜合輪切式拉刀的粗切齒采用輪切式，精切齒采用成形式。輪切式拉刀切削厚度較分層拉削的拉刀大得多，具有較高的生產(chǎn)率，但制造較難。 拉刀常用高速鋼整體制造，也可做成組合式。硬質(zhì)合金拉刀一般為組合式，因生產(chǎn)率高、壽命長，在汽車工業(yè)中常用于加工缸體和軸承蓋等零件，但硬質(zhì)合金拉刀制造困難。原始數(shù)據(jù) 花鍵孔尺寸 外徑 內(nèi)徑 鍵寬 倒角 c=0.

11、5mm鍵數(shù) n=8 拉削長度 l=60mm工件材料 45#鋼 硬度HBS175 強度b =600Mpa設(shè)計步驟1. 拉刀材料選擇 2. 加工順序 倒角圓孔花鍵3. 選擇切削的幾何參數(shù) 前腳 后腳（粗） (細) （校） （其它見圖紙）4. 確定校準(zhǔn)齒直徑 倒角不設(shè)校準(zhǔn)齒查表347，花健齒、圓形齒的擴張量均為5m，則花鍵齒校準(zhǔn)齒和圓形齒校準(zhǔn)齒直徑為mm mm5. 計算倒角參數(shù) =9 ， =0.21416mm =32.6339mm =17.6953mm =21.0282mm 0.190， =42.810mm=42.3mm6. 計算拉削余量 按表41圓形的拉削余量為1，預(yù)制空的直徑41mm 實際的拉削

12、余量 =（42.025-41）mm=1.025mm 倒角余量 =(42.3-41.00)mm=1.3mm花鍵余量 = 48.1-（42.3-0.1）mm=5.9mm7. 選擇齒升量 倒角齒：=0.1mm（槽拉刀和鍵槽拉刀欄）花鍵齒：=0.07mm（矩形花鍵拉刀欄）圓形齒：=0.05mm（綜合式拉刀欄）8. 設(shè)計容屑槽 I 齒距的計算 按表47 =9.6811.61 取=11mm ll 選擇容屑槽 按表48 粗切齒用深槽，h=4.5 g=4 r=2.3 R=7 精切齒用基本槽=4 =4 =2 =7 III 校核容屑條件 查表49得容屑系數(shù)k=3.倒角齒升量大時，應(yīng)校驗之，應(yīng)使?jié)M足 =4.01mm

13、 h=4.5 校驗合格 IV 校驗同時工作齒數(shù) =6，滿足的校驗條件9. 花鍵齒截形設(shè)計 花鍵的鍵寬，精確到0.001mm 其中，為拉削擴張量（查表416得=0.005mm）；為拉刀鍵齒寬公差帶，為保證鍵齒尺寸耐用度的提高，應(yīng)在制造條件允許范圍內(nèi)取小值，所以=0.010mm，則 =（8.036-0.005）mm=8.031mm = （8.031-0.010）mm =8.021mm 拉刀鍵齒側(cè)面制出的修光角，其下應(yīng)磨出側(cè)隙角。工廠常在齒高為 1.25mm及以下的刀齒上磨出側(cè)隙，副偏角，在圖中已經(jīng)標(biāo)出。 10. 確定分屑槽參數(shù) 除校準(zhǔn)齒和與其相鄰的一個精齒外，拉刀切削齒均磨制三角形分屑槽（表413

14、）。由于在每個圓形齒上都存在著不工作的刃段，圓形齒段不必磨分屑槽 s=2.5 11. 選擇拉刀前柄 按表417 選擇I型A無周向定位面的圓柱形前柄，公稱尺寸，卡爪底徑， 其余見圖。12. 校驗拉刀強度和拉床載荷 通過計算分析，確認(rèn)倒角齒拉削力最大，因而計算拉刀倒角齒拉削力（查表420，421和422） =8（8.031+20.5）mm=72.25mm =153.59KN 拉力最小截面積在卡槽頸處，則拉應(yīng)力為： =0.2173GP（表425），拉力強度校驗合格。根據(jù)表424，選用L6120拉床，拉床拉力為2000.8KN=160KN153.59KN，拉床載荷校驗合格。13. 確定拉到齒數(shù)及每齒直

15、徑 I 倒角齒齒數(shù) 取=25 II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，共切削余量=0.21mm，花鍵的切削齒數(shù)為 取16齒，多取了0.070.072mm的余量，應(yīng)減去0.0098的齒升量，應(yīng)此，減去一個精切齒并將齒升量調(diào)整0.04，0.03，0.0125，0.005mm，最后齒升量小于0.5，為精切齒，則前兩齒為過渡齒。 III 圓形齒齒數(shù) 初擬方案與花鍵相同，即擬切去=0.21mm余量，計算圓形粗齒齒數(shù)為 取8齒，少切了0.150.0052mm的余量，需加一個精切齒，其齒升量為0.0075mm。這樣，圓形齒段具有粗切齒

16、8個，過渡齒3個，精切齒3個。 IV 校準(zhǔn)齒齒數(shù) 倒角齒不設(shè)校準(zhǔn)齒，圓形齒和花間齒齒數(shù)查表414，得 花鍵校準(zhǔn)齒齒數(shù) 圓形校準(zhǔn)齒齒數(shù) 14. 拉刀齒部長度 （參照圖紙） 倒角齒段長度 花鍵齒段長度 圓形齒段長度 拉刀的齒部長度 15.設(shè)計刀具其他部分 按表 417，419，423計算： 前柄 頸部， 過渡錐=20mm 前導(dǎo)部=60mm 前柄伸入夾頭長度=105mm 前柄端部至第一刀齒的距離mm =295mm 后導(dǎo)部 后柄 16. 拉刀的總長度及校驗 查表4-26，由于允許拉刀總長為1600mm,故拉刀長度校驗合格17. 制定技術(shù)條件 拉刀技術(shù)條件： (1） 拉刀材料： W6Mo5Cr4V2。

17、(2） 拉刀熱處理硬度：刀齒及后導(dǎo)部 6366HRC；前導(dǎo)部 6066HRC；前柄 4558HRC。 (3） 拉刀表面不得有裂紋，碰傷，銹跡等影響使用性能的缺陷。 (4） 拉刀切削刃應(yīng)鋒利，不得有毛刺，崩刃和磨削燒傷。 (5） 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。 (6) 拉刀其余刀齒對G-H基準(zhǔn)的徑向圓跳動公差0.04mm。 (7) 拉刀各部份的徑向圓跳動應(yīng)在同一個方向。 (8) 花鍵齒等分累積誤差0.015mm。 (9) 花鍵齒側(cè)面沿縱向?qū)禛-H基準(zhǔn)軸線的平行度公差0.012 。 18. 繪制拉刀工作圖矩形花鍵銑刀的設(shè)計前 言銑刀是一種應(yīng)用很廣泛的多齒多刃回轉(zhuǎn)刀具。銑

18、削加工時，銑刀饒起軸線轉(zhuǎn)動，而工件做進給運動。銑削加工與刨削加工相比較，銑削時同時參加工作的切削刃總長度較長，且無空行程，而使用的的切削也叫高，故加工生產(chǎn)效率也一般較高，表面的粗糙度也較小。銑刀的種類很多 原始數(shù)據(jù)花鍵軸尺寸 外徑 內(nèi)徑 鍵數(shù) Z8 鍵寬 鍵底圓角半徑 r1拉削長度 L=60mm工件材料 45#鋼 硬度 HBS175 強度b =600Mpa設(shè)計步驟1. 材料的選擇及熱處理銑刀材料一般用高速鋼（W18Cr4V），熱處理后硬度應(yīng)為HRC63-66，在銑刀的工作部分不得有脫碳和軟點。2. 計算齒槽半角3. 計算圓弧中心半角4. 計算齒頂寬5. 齒廓高度h6. 銑刀寬度B，取整7. 齒

19、頂圓半徑 取,其中為鍵底圓角半徑8. 銑刀前角由于所加工的工件需要精加工，故取9. 銑刀孔徑d 根據(jù)銑削寬度確定 根據(jù)B=10，強度b = 600Mpa，重切削查表3-4得d=22mm10. 銑刀外徑 由d=22mm及h=5mm查表3-5得11. 銑刀圓周齒數(shù)為了測量方便，齒數(shù)盡量采用偶數(shù)，查表3-6得12. 銑刀后角的選擇一般取然后根據(jù)驗算公式進行演算，取，驗算，滿足條件不小于，故滿足要求。13. 鏟齒量及地確定當(dāng)選用I型鏟齒形式時，可按下式計算：14. 容屑槽的設(shè)計（1） 容屑槽形式：由工件的廓型確定為平底型（2） 容屑槽的圓角半徑其半徑可按式：計算，其中A為系數(shù)，一般鏟磨齒背的成型銑刀，

20、或齒廓高度h較大的成形銑刀，可??；不鏟磨齒背的或h較小的，可取A=6,由于本刀采用型鏟背形式，故取A=4。計算出的r應(yīng)圓整為0.5mm的整數(shù)倍。（3）容屑槽的深度H對于有平底形容屑槽的齒背需鏟磨的成形銑刀用下面的公式計算（4）容屑槽間角一般，當(dāng)銑刀圓周齒數(shù)少時可取大值，取15. 分屑槽尺寸當(dāng)銑刀寬度B<20mm時，切削刃上不需做分屑槽。16. 鍵槽尺寸的確定由，查機械設(shè)計表6-1得鍵的尺寸如下：鍵寬，鍵高，具體形狀見圖1 圖217. 技術(shù)條件 公差要求見表31銑刀外徑2銑刀寬度3銑刀孔徑4銑刀鍵槽寬度5內(nèi)孔至鍵底距離表3形位公差見表41切削刃的徑向及端面跳動0.032刀體端面跳動0.023前面的徑向性（只允許凹入）0.06表418. 技術(shù)要求1. 材料W18ACAr4V2. 硬度HRC63663前面的徑向偏差（只允許凹入）小于等于0.064. 其余按制造廠技術(shù)要求19. 繪制銑刀工作圖總 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。大學(xué)三年的學(xué)習(xí)即將結(jié)束，在我們即將進入大四,踏入社會之前，通過課程設(shè)計來檢查和考驗我們在這幾年的所學(xué)的知識，同時對于我