矩形花鍵拉刀矩形花鍵銑刀設(shè)計(jì)使用說明刀具教學(xué)規(guī)劃

1、目錄說明3矩形花鍵拉刀41 設(shè)計(jì)要求42 設(shè)計(jì)步驟4花鍵孔尺寸4確定拉削余量4齒升量的選擇5切削幾何參數(shù)選擇5確定校準(zhǔn)齒直徑6倒角齒參數(shù)計(jì)算6確定齒距p及同時(shí)工作齒數(shù)7容削槽的設(shè)計(jì)7拉刀的分削槽形狀8花鍵齒截型設(shè)計(jì)8粗算切削齒齒數(shù)9計(jì)算切削齒部分長度10拉刀尺寸設(shè)計(jì)102 . 3拉刀強(qiáng)度及拉床拉力校驗(yàn)13拉削力13拉刀強(qiáng)度校驗(yàn)13拉床拉力校驗(yàn)13. 4 確定拉刀的技術(shù)條件14矩形花鍵銃刀151 設(shè)計(jì)要求152設(shè)計(jì)步驟15花鍵軸尺寸15具體參數(shù)設(shè)計(jì)15齒形高度和寬度16銃刀的孔徑和外徑16銃刀的齒數(shù)47銃刀的后角及鏟削量17銃刀的容削槽和分削槽 18校驗(yàn) 183矩形花鍵銃刀的技術(shù)條件19表面粗糙

2、度（按 GB1031 68） 19尺寸公差19形狀位置公差19齒形誤差20材料及熱處理204 參考文獻(xiàn)211說明大學(xué)三年的學(xué)習(xí)即將結(jié)束，在我們即將進(jìn)入大四，踏入社會之前，通過課程設(shè) 計(jì)來檢查和考驗(yàn)我們在這幾年中的所學(xué)，同時(shí)對于我們自身來說，這次課程設(shè)計(jì)很 貼切地把一些實(shí)踐性的東西引入我們的設(shè)計(jì)中和平時(shí)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(gè)堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。我的課程設(shè)計(jì)課題目是矩形花鍵拉刀與矩形花鍵銃刀的設(shè)計(jì)。在設(shè)計(jì)過程當(dāng)中，我通過查閱有關(guān)資料和運(yùn)用所學(xué)的專業(yè)或有關(guān)知識，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)了零件的工

3、藝、 編制了零件的加工程序等。我利用此次課程設(shè)計(jì)的機(jī)會對以往所有所學(xué)知識加以梳 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)，使我對專業(yè)知識得到進(jìn)一步的了解和系統(tǒng)掌握。由于本人水平有限，設(shè)計(jì)編寫時(shí)間也比較倉促，在我們設(shè)計(jì)的過程中會遇到一些技術(shù)和專業(yè)知識其它方面的問題， 再加上我們對知識掌握的程度， 所以設(shè)計(jì)中我 們的設(shè)計(jì)會有一些不盡如人意的地方，為了共同提高今后設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)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.2 矩形花鍵拉刀8鍵均布o(jì)n&被加工零件如圖1.所示工件材料為 45鋼；硬度 HBS180 ;強(qiáng)度db = 610Mpa ;工件長度

4、 L=30mm 。2設(shè)計(jì)步驟花鍵孔尺寸外徑：D=46 +0.100內(nèi)徑：d= 42+0.025鍵寬：B = 80.036鍵數(shù)：Z= 8確定拉削余量拉削余量A是拉刀各刀齒應(yīng)切除金屬層的厚度總和。應(yīng)在保證去除前道工序 造成的加工誤差和表面破壞層前提下，盡量使拉削余量減小，縮短拉刀長度。拉削 余量的計(jì)算公式如課本表15-1所列。由于加工花鍵，孔型為花鍵孔，且外圓山46H10 ,內(nèi)圓642f7此處假設(shè)加工工件的孔徑do為力41倒角齒切削余量：Ad= dB-d0 =44.944-41.000=3.944mm圓孔拉削余量：Ay=d- d0 =42.025-41.000=1.025mm花鍵拉削余量：Ah=d

5、mmax -d B=46.100-44.944=1.156mm齒升量的選擇齒升量af在拉削余量確定的情況下，齒升量越大，則切除全部余量所需的刀 齒數(shù)越少，拉刀的長度縮短，拉刀制造較容易，生產(chǎn)效率也可提高。但齒升量過大, 拉刀會因強(qiáng)度不夠而拉斷，而且拉削表面質(zhì)量也不容易保證。通過課本表15-4知，af=0.050.08。取af=0.07 。切削幾何參數(shù)選擇 前角丫 拉刀前角丫 一般是根據(jù)加工材料的性能選取。材料的強(qiáng)度（硬度） 00低時(shí)，前角選大一些。根據(jù)課本表15-5 ,工件材料鋼材、硬度HBS180 ,得前角%=16 78、精切齒與校準(zhǔn)齒倒棱前角丫=5 0 o 后角a。拉削時(shí)切削厚度很小，根據(jù)

6、切削原理中后角的選擇原則，因取較大后角。由于內(nèi)拉重磨前刀面，如后角取的很大，刀齒直徑就會減小的很快，拉 刀試用壽命會顯著縮短。因此，內(nèi)拉刀切削齒后角都選得較小，校準(zhǔn)齒后角比切削 齒的更小。但當(dāng)拉削彈性大的材料（如鈦合金）時(shí)，為減小切削力，后角可取得稍 大一些。根據(jù)課本表15-6 ,花鍵拉刀粗切齒后角a 0 =2 030+1 、刃帶ba=0.05 0.15,花鍵拉刀精切齒后角a 0 =2 +30 刃帶ba1=0.10.2,花鍵拉刀校準(zhǔn)齒后 角 a =1 +30、刃帶 b =0.2 0.3。0a1刃帶寬度b4拉刀各刀齒均留有刃帶，以便于制造拉刀時(shí)控制刀齒直徑； a1校準(zhǔn)齒的刃帶還可以保證沿前刀面重

7、磨時(shí)刀齒直徑不變。小結(jié)粗切齒：前角丫 0=17 后角% =2 30+1 刃帶b/0.1精切齒：前角丫 o=17 后角a。=2 +30刃帶b/=0.15校準(zhǔn)齒：前角丫 o=17 后角a。=1 +30刃帶b/=0.25確定校準(zhǔn)齒直徑花鍵齒和圓形齒的擴(kuò)張量，查表可得為5叩，倒角齒不設(shè)校準(zhǔn)齒根據(jù)公式：d0g = Dmax 土占花鍵齒校準(zhǔn)齒：d0g 花=46.100-0.005=46.095mm圓形齒校準(zhǔn)齒：d0g 圓=42.025-0.005=42.020mm倒角齒參數(shù)計(jì)算倒角刀齒用于切出鍵槽底所需倒角尺寸f,也可用作為清除鍵槽齒毛刺之用。已知鍵槽寬度B=8mm ,圓孔拉刀的校準(zhǔn)齒直徑dg圓=42.0

8、20mm ,倒角角度8=30 ,倒角尺寸f=1mmB1 =B+2f=8+2=10mm, B110sin 6=0.238 1 d 42力sin-1 0.238=13.768 BBtan 6b=20N=?2O?-2N幽Q =90 -8-色=46.232 M= dcos 4)=14.527mm 2 xOE= -M=29.054mm sin 0NE?= -B=6.928mm 2tan 0ON?O& NE=22.126mmtan j=0.181=10.259 BdB= -B=44.944mm sin d)B最后一個(gè)倒角齒直徑：d2= dB + 0.2 = 45.144mm確定齒距p及同時(shí)工作齒數(shù)齒距P為

9、相鄰兩刀齒間的軸向距離。齒距 P的大小主要影響容屑槽的尺寸和 同時(shí)工作齒數(shù)的多少。確定齒距P時(shí)首先應(yīng)滿足容屑空間的需要，其次應(yīng)使同時(shí)工 作齒數(shù)多于3個(gè)。拉刀切削齒距P一般按下列經(jīng)驗(yàn)公式求也：P= (1.752) 式 中L拉削長度。過渡齒齒距等于 P,精切齒及校準(zhǔn)齒齒距為(0.60.8) P。粗切齒齒距 P= (1.75 2) V= (1.75 2) 而=9.585 10.954取 P=10則過渡齒齒距P=10精切齒及校準(zhǔn)齒齒距P=7確定同時(shí)工作齒數(shù)zz= -+1=3+1 p取z=4容削槽的設(shè)計(jì)容削槽的形狀拉刀屬于封閉式切削，切下的切削全部容納在容削槽中，因此，容削槽的形狀 和尺寸應(yīng)能較寬敞地容

10、納切削，并能使切削卷曲成較緊密的圓卷形。為減少加工容削槽的成形車刀和樣板的種類，應(yīng)盡量將容削槽的形狀和尺寸系 列化，標(biāo)準(zhǔn)化。目前常用的容削槽形狀有直線齒背型，曲線齒背型和直線齒背雙圓 弧型三種，直線齒背雙圓弧槽型槽型容削空間大，制造較簡便，目前生產(chǎn)的拉刀大 多采用這種槽型，適用于組合式及分塊式的拉削和齒升量大的拉刀上，故應(yīng)選用直 線齒背雙圓弧槽型。確定容削系數(shù)K容削系數(shù)K是拉刀容削槽縱向截面面積Ap與切削縱向截面面積Ad的比值即 k= ApAd取 K=3.2（3）容削槽的尺寸粗切齒用深槽，h=4.5mm , g=3 , r=2.3 , R=7使?jié)M足式h1.13VKal1.13 VKal=1.1

11、3 v3.2?0.07?30 = 2.93因?yàn)?h=4.53.96所以滿足，校驗(yàn)合格拉刀的分削槽形狀拉刀分削槽的作用在于將刀削分割成較小寬度的窄切削，便于切削的卷曲、容納和清除。拉刀的分削槽，前后刀齒上應(yīng)交錯(cuò)磨出。常用分削槽的形狀有圓弧形和角度形兩種。圓弧形分削槽主要用于輪切式拉刀 的切削齒和組合式拉刀的粗切削齒和過度齒上，角度形分削槽用于同廓式拉刀的切 削齒和組合式拉刀的精切齒上。故粗切齒時(shí)采用圓弧形分削槽，若精切齒時(shí)采用角度形分削槽。取粗切齒（圓弧型分削槽）槽數(shù)nk=10精切齒（角度型分削槽）槽數(shù)nk=14花鍵齒截型設(shè)計(jì)花鍵齒鍵寬Bb按下式計(jì)算，精確到0.001mm刀齒鍵寬：b= Bmax

12、 占Bmax為工件鍵槽最大極限尺寸，占為拉削后鍵槽寬的擴(kuò)張量或收縮量，應(yīng)由 試驗(yàn)確定。擴(kuò)張時(shí)取“-”號，收縮時(shí)取“ +”，拉削鋼材通常為00b=8.036-0.005=8.031mm副偏角：k；=1。7 30,在刀齒高度1.5mm時(shí)，刀齒側(cè)刃上磨出副偏角。刃帶寬度：f=0.8mm 0.2mm在刀齒高度1.5mm時(shí)，刀齒側(cè)面應(yīng)磨出刃帶，以保證重磨后刀齒寬度減少較 少及起修光作用。過度刃：r=0.25mm 0.3mm也可以做成45倒棱，倒棱寬度可以取0.2mm0.3mm粗算切削齒齒數(shù)由于切削工序?yàn)榈菇且换ㄦI一圓孔， 所以先計(jì)算倒角切削齒齒數(shù)。根據(jù)確定的 拉削余量A,選定的齒升量f,按照下式估算齒數(shù)

13、Z= A+X2f其中X為精切齒，過度齒和校準(zhǔn)齒齒數(shù)，查表確定加工孔精度粗切兇兇升里過度齒齒數(shù)精切齒齒數(shù)校準(zhǔn)齒齒數(shù)IT7 IT80.06 0.153547570.15 0.3570.368IT9 IT100.22325450.235估算齒數(shù)的目的是為了估算拉刀的長度， 如果拉刀的長度超過要求，需要設(shè)計(jì)成兩把一套的套拉刀。其中倒角齒不設(shè)校準(zhǔn)齒，也不設(shè)精切齒。倒角齒齒數(shù):3.944Zh=+4=28.171+4h 2?0.07M Zh =32花鍵齒齒數(shù):1.156Zd =+4=8.26+4d 2?0.07取 Zd=12圓孔齒齒數(shù)1.025“Zy = 2?0.07 +4=7.32+5取 Zh=15計(jì)算切

14、削齒部分長度倒角齒部分長度：ld=p XZd=10 X32=320mm花鍵齒部分長度lh=p XZh=10 X12=120mm外圓齒部分長度lw =p xzw =10 X15=150mm拉刀部分總長度l5=lw + lh + 1d=320+120+150=590mm拉刀尺寸設(shè)計(jì)拉刀柄部結(jié)構(gòu)形式及尺寸設(shè)計(jì)拉刀柄部結(jié)構(gòu)和尺寸都已標(biāo)準(zhǔn)化， 選用時(shí)可取略小于預(yù)制孔直徑值，并采用快速裝夾的形式。拉刀基本結(jié)構(gòu)形式分為：I型A ,無周向定位面I型-B ,有周向定位面II型A ,無周向定位面II型-B ,有周向定位面I型用于柄部直徑小于18mm的拉刀，II型用于柄部直徑大于18mm的拉刀。I型和II型又可分為

15、無周向定位面和有周向定位面。當(dāng)拉刀用于實(shí)現(xiàn)工作行程和返 回行程的自動循環(huán)時(shí)，需要有后柄結(jié)構(gòu)，后柄放置在拉刀后導(dǎo)部的后邊，后柄結(jié)構(gòu) 形式有I型和II型-兩種，I型為整體式，II型-為裝配式，一般在后柄直徑較大時(shí)采故該拉刀選擇II型-A，無周向定位面的圓柱形前柄形式，I型圓柱形后柄形D1=32mm查表，可知 D2 =24.6mm , D =24.6mm , L=20mm , L2=32mm , L3=75mm , c=8mmli = L3=75mm頸部長度l2頸部直徑可與柄部相同或略小于柄部直徑，頸部長度與拉床型號有關(guān)。拉刀頸部長度12可由下式計(jì)算，即I2m+B+A- 13式中m 拉床夾頭與拉床床

16、壁的間隙，m=10mm20mmB一拉床床壁厚度A拉床花法蘭盤l3過渡錐長度，通常取 10mm , 15mm , 20mm 。取 m=20mm , B=70mm , A=30mm , l3=20mml2=100mm過渡錐設(shè)計(jì)通常取成10、15、20 ,這里取l3=10mm 。前導(dǎo)部、后導(dǎo)部和支托部設(shè)計(jì)前導(dǎo)部長度l4是由過渡錐終端到第一個(gè)切削齒的距離，一般等于拉削孔的長度l;若孔的長度和直徑之比大于 1.5時(shí)，可取L=0.75l ,但不小于40mm 。前導(dǎo)部 的直徑d4等于拉削前孔的最小直徑dwmin ,公差按e查得。l4=50mmd4=42mm后導(dǎo)部長度l7= (0.50.7 ) l,但不小于2

17、0mm ,后導(dǎo)部直徑d7取拉削后孔的 最小直徑dmmin ,公差取f6。d7=42mml7=30mm拉刀支托部長度l8= (0.50.7) dm ,但不小于20mm25mm 。dm為拉削后 孔的公稱直徑。支托部直徑也可以取為 d7= (0.50.7) dm,隨拉床托架尺寸具體 而定。dm =40mml8=26mm拉刀總長度計(jì)算拉刀總產(chǎn)度L是拉刀所有組成部分長度的總和，即L= 11 + l2 + l3 + l4 + l5+ l6 + l7 + l8=75+100+10+50+590+150+42+26=1043 mm拉刀總長度受到拉床允許的最大行程、拉刀剛度、拉刀生產(chǎn)工藝水平、熱處理 設(shè)備等因素

18、的限制，一般不超過下表中給出的規(guī)定數(shù)值。否則，需修改設(shè)計(jì)或改為 兩把以上的成套拉刀。總長在 1000mm 以內(nèi)的，偏差取 0.2mm ,在更長時(shí)取土3mm o拉力直徑610101818 3030 4040 5050 6060最大總長度28 d030d028d026 d025 d024d01500精密圓孔拉刀一般不超過20 d0所以，符合總長度允許值。2. 3拉刀強(qiáng)度及拉床拉力校驗(yàn)拉削力拉削時(shí)，雖然拉刀每個(gè)刀齒的切削厚度很薄，但由于同時(shí)參加工作的切削刃總 長度很長，因此拉削力依舊很大。綜合式圓孔拉刀的量大拉削力Fmax用下式計(jì)算，即Fmax =F xd0zN=1016.8kgC 2符合要求拉刀強(qiáng)

19、度校驗(yàn)拉刀工作時(shí)，主要承受拉應(yīng)力，可按下式校驗(yàn)，即戶手&同AminFmax_ 31557 =Q1MPa V產(chǎn)Amin= 346.3 =9MPa 同符合要求拉床拉力校驗(yàn)拉到工作時(shí)的最大拉削力一定要小于拉床的實(shí)際拉力，即Fmax &Km FmKm 取 0.80.8 X200kN=160kN符合要求4確定拉刀的技術(shù)條件由ZBJ 41008-89矩形花鍵拉刀技術(shù)條件確定拉刀材料及熱處理：拉刀用W6Mo5Cr4V2 高速工具鋼制造的拉刀熱處理硬度刀齒和后導(dǎo)部 6366HRC前導(dǎo)部6066HRC柄部4052HRC允許進(jìn)行表面強(qiáng)化處理矩形花鍵銃刀3.1設(shè)計(jì)要求弓授均布I三。,口 15愴被加工零件如圖2.所示

20、工件材料為 45鋼;硬度 HBS180 ;強(qiáng)度db =610 Mpa ;工件長度 L=30mm。3.2 設(shè)計(jì)步驟3.2.1 花鍵軸尺寸外徑：D=46內(nèi)徑：d= 42鍵寬：B =二 8鍵數(shù)：Z =:8-0.025-0.050-0.040-0.098-0.320-0.480具體參數(shù)設(shè)計(jì)齒槽半角花鍵銃刀銃削的是花鍵之間的部分，所以，銃刀的齒頂輪廓為矩形花鍵兩鍵之間齒槽的廓形，齒槽的半角大小為小=180/Z=180/8=22.50齒頂圓弧中心角巾二小-2arcsin B?2D= 22.5 - 2arcsin 4?42=22.5 - 10.93 = 11.570齒頂寬銃刀齒頂寬度等于鍵槽底部寬度。Ba

21、= D sin 小=42 x sin11.57 = 8.423銃刀齒頂圓弧半徑銃刀齒頂圓弧半徑等于鍵槽底部圓弧半徑。Rf = 42?2 = 21銃刀前角選擇鏟齒成形銃刀，前刀面是平面，刃磨很方便，所以Yf = 0。齒形高度和寬度齒廓高度h = hw + (15) mm = 46 - 42?2 + (15) = 4銃刀寬度B = Ba + 2h xtan 小=8.423 + 2 X4 Xtan22.5 = 11.737取 B=12銃刀的孔徑和外徑銃刀孔徑銃削寬度銃力孔徑一般切削重切削61216221225222725 40273240 60324060 1004050根據(jù)切削寬度B=12查表，可

22、得d=16mm銃刀外徑卜表為銃刀直徑的推薦值，是按銃刀直徑公式計(jì)算，并為 5的整數(shù)倍孔徑d銃刀齒形高度46810121518202225283032351345557045505570165055709045455055606570901122656570900-10115555606570758090051113277075809005-101112136565707580859095055510111316328590950050-10101111121314167575808590950505555010111111121316405005550-10101111121213131414

23、15169095050505050500注：表中上欄為平底型容削槽的銃刀外徑，下欄為加強(qiáng)式容削槽的銃刀外徑已算得孔徑16、齒形高度4,查表得，銃刀外徑九=50銃刀的齒數(shù)鏟齒成形銃刀齒數(shù)：查表Zk = 8銃刀的后角及鏟削量銃刀后角a = 12 ftan aQ = tan a sin 丫= tan12 sin22.50 = 0.081故a。= 5 可滿足要求鏟削量K = 0； f = 3.14 X50 X0.21 +8 = 4.121 Zk取K=5銃刀的容削槽和分削槽容屑槽形式在銃削深度較小和刀齒強(qiáng)度足夠的情況下，應(yīng)采用平底式；在銃削深度較大時(shí)，宜采用加強(qiáng)式。故該容屑槽選擇采用平底式。容屑槽半徑一般取r=1mm 5mm ,并為0.5的整數(shù)倍。r =兀 *；) = 3.14 X50 - 2 X(4+ 5) +12 +8 = 1.04取r=1容屑槽問角9 = 25容屑