矩形花鍵拉刀課程設(shè)計(jì)說明書

中北大學(xué)信息商務(wù)學(xué)院課程設(shè)計(jì)說明書PAGEPAGE1目錄TOC\o"1-3"\h\u172321、前言 165442、緒論 1274812.1刀具的發(fā)展 1216502.2本課題研究的目的 2103943、矩形花鍵拉刀的設(shè)計(jì) 3151263.1設(shè)計(jì)要求 3242753.2設(shè)計(jì)步驟 333863.2.1花鍵孔尺寸 3295993.2.2切削幾何參數(shù)選擇 3287563.2.3齒升量的選擇 472893.2.4確定校準(zhǔn)齒直徑 4234043.2.5倒角齒參數(shù)計(jì)算 455983.2.6確定拉削余量A 5318313.2.7確定齒距p及同時(shí)工作齒數(shù) 5216163.2.8容削槽的設(shè)計(jì) 67113.2.9花鍵齒截型設(shè)計(jì) 721233.2.10粗算切削齒齒數(shù) 7268353.2.11計(jì)算切削齒部分長度 8194363.2.12拉刀尺寸設(shè)計(jì) 8196503.2.13拉刀強(qiáng)度及拉床拉力校驗(yàn) 11254273.3確定圓孔拉刀的技術(shù)條件 11199924、小結(jié) 12218405、致謝 12123516、參考文獻(xiàn) 12PAGEPAGE121、前言通過課程設(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(shí)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)。隨著社會(huì)的發(fā)展,時(shí)代的進(jìn)步,刀具在生產(chǎn)中的用途越來越廣.刀具的發(fā)展在一定程度上決定著生產(chǎn)率,中國加入WTO后,各行各業(yè)面臨的競爭越來越激烈,一個(gè)企業(yè)要有競爭力,其生產(chǎn)工具必須具有一定的先進(jìn)性。拉刀種類繁多，它可加工各種形狀通孔，直槽，螺旋槽和直線或曲線的外表面。它是一種高生產(chǎn)率刀具，它切削速度低，耐用度高，壽命高。拉刀是多刃切削刀具，切削力較大但機(jī)床結(jié)構(gòu)簡單，成本高，只適用于大批量生產(chǎn)。銑刀是一種應(yīng)用非常廣泛的切削加工方法，不僅可以加工平面、溝槽、臺(tái)階，還可以加工螺紋、花鍵、齒輪及其他成形表面。銑刀又是一種多齒刃多回轉(zhuǎn)刀具，銑削速度較高且無空行程，故加工生產(chǎn)效率較高，已加工表面粗糙度較小。他的種類繁多。我的課程設(shè)計(jì)課題是矩形花鍵拉刀,矩形花鍵銑刀的設(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(shí)，比如金屬切削原理及刀具、以及所學(xué)軟件AUTOCAD的運(yùn)用。我利用此次課程設(shè)計(jì)的機(jī)會(huì)對以往所有所學(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)。使我對專業(yè)知識(shí)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(huì)遇到一些技術(shù)和專業(yè)知識(shí)其它方面的問題，再加上我們對知識(shí)掌握的程度，所以設(shè)計(jì)中我們的設(shè)計(jì)會(huì)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(píng)指正,不勝感激之至2、緒論2.1刀具的發(fā)展隨著社會(huì)的發(fā)展,時(shí)代的進(jìn)步,刀具在生產(chǎn)中的用途越來越廣.刀具的發(fā)展在一定程度上決定著生產(chǎn)率,中國加入WTO后,各行各業(yè)面臨的競爭越來越激烈,一個(gè)企業(yè)要有競爭力,其生產(chǎn)工具必須具有一定的先進(jìn)性.中國作為一個(gè)農(nóng)業(yè)大國,其在機(jī)械方面的發(fā)展空間相當(dāng)大,而要生產(chǎn)不同種類的零件,不管其大小與復(fù)雜程度,都離不開刀具.

目前，在金屬切削技術(shù)領(lǐng)域中，我國和先進(jìn)的工業(yè)國家之間還存在著不小的差距，但這種差距正在縮小。隨著工廠、企業(yè)技術(shù)改造的深入開展，各行各業(yè)對先進(jìn)刀具的需要量將會(huì)有大幅度的增長，這將有力地促進(jìn)金屬切削刀具的發(fā)展2.2本課題研究的目的課程設(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)大學(xué)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。通過本課題設(shè)計(jì)可以達(dá)到以下目的：1.綜合運(yùn)用學(xué)過的專業(yè)理論知識(shí)，能獨(dú)立分析和擬訂某個(gè)刀具合理的工藝路線，具備設(shè)計(jì)中等復(fù)雜刀具零件的能力。2.能根據(jù)被加工零件的技術(shù)要求，運(yùn)用刀具設(shè)計(jì)的基本原理和方法，掌握一些專用刀具設(shè)計(jì)方法，完成刀具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，提高刀具設(shè)計(jì)能力。3.熟悉和學(xué)會(huì)使用各種手冊，能善于使用網(wǎng)絡(luò)搜尋一些設(shè)計(jì)的相關(guān)資料，掌握一定的工藝制訂的方法和技巧。4.進(jìn)一步提高計(jì)算機(jī)操作的基本技能﹑CAD及Pro/engineer軟件應(yīng)用能力(造型設(shè)計(jì)與自動(dòng)編程)﹑仿真模擬軟件的應(yīng)用。3、矩形花鍵拉刀的設(shè)計(jì)3.1設(shè)計(jì)要求被加工零件如圖2所示，工件材料為：硬鋁LY11；硬度HBS100；強(qiáng)度σb=420MPa；工件長度L=30mm。3.2設(shè)計(jì)步驟3.2.1花鍵孔尺寸外徑：D=340+0.10內(nèi)徑：d=d=280+0.025鍵寬：B=700.036QUOTE鍵數(shù)：Z=63.2.2切削幾何參數(shù)選擇粗切齒：前角QUOTE=20°后角α=2°30'+1°刃帶QUOTE=0.1精切齒：前角QUOTE=20°后角α=2°+30'刃帶QUOTE=0.15校準(zhǔn)齒：前角QUOTE=20°后角α=1°+30'刃帶QUOTE=0.253.2.3齒升量的選擇通過查可知，選擇齒升量QUOTE=0.053.2.4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5μm，倒角齒不設(shè)校準(zhǔn)齒根據(jù)公式：QUOTE=Dmax±δ花鍵齒校準(zhǔn)齒：QUOTE花=34.100-0.005=34.095mm圓形齒校準(zhǔn)齒：QUOTE圓=28.025-0.005=28.020mm3.2.5倒角齒參數(shù)計(jì)算一直鍵槽寬度B=7mm，矩形花鍵拉刀的校準(zhǔn)齒直徑QUOTE圓=28.020mm，倒角角度θ=30°，倒角尺寸f=1mmQUOTE=B+2f=7+2=9mmQUOTE=QUOTE==0.321QUOTE=18.77°QUOTE=B/2N=B/(20E-2NE)QUOTEQUOTE=90°-θ-QUOTE=41.230°M=QUOTE=10.528mmQUOTE=QUOTE=21.057mmQUOTE=QUOTE=6.062mmQUOTE=QUOTE-QUOTE=14.995mmQUOTE=0.234QUOTE=13.2°QUOTE=QUOTE=30.701mm最后一個(gè)倒角齒直徑:QUOTE=30.901mm3.2.6確定拉削余量A由于加工花鍵，孔型為花鍵孔，且外圓ф34H10，內(nèi)圓ф28H7此處假設(shè)加工工件的孔徑QUOTE為ф27倒角齒切削余量QUOTE=30.701-27=3.701mm圓孔拉削余量QUOTE=28.025-27=1.025mm花鍵拉削余量QUOTE=dmmax?dBQUOTE=34.100-30.701=3.399mm3.2.7確定齒距p及同時(shí)工作齒數(shù)齒距P為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=（1.2～1.5）式中L——拉削長度。精切齒可適當(dāng)減小。P=（1.25~1.5）QUOTE=（1.75~2）QUOTE=(9.585~10.954)mm取P=10確定同時(shí)工作齒數(shù)zz=QUOTE1/p+1=3+1取z=43.2.8容削槽的設(shè)計(jì)⑴容削槽的形狀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。⑵確定容削系數(shù)K容削系數(shù)K是拉刀容削槽的有效面積A與切削層面積Ad的比值，即K=QUOTE取K=3.2⑶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h≥1.13QUOTE1.13QUOTE=1.13QUOTE因?yàn)閔=4.5>3.96所以滿足，校驗(yàn)合格⑷拉刀的分削槽形狀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)QUOTE=10精切齒（角度型分削槽）槽數(shù)QUOTE=143.2.9花鍵齒截型設(shè)計(jì)花鍵齒鍵寬QUOTE按下式計(jì)算，精確到0.001mm刀齒鍵寬b=Bmax±δBmax為工件鍵槽最大極限尺寸，δ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(hào)，收縮時(shí)取“+”，拉削鋼材通常為0。b=8.036-0.005=8.031mm副偏角QUOTE=1°~1°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0.2mm~0.3mm3.2.10粗算切削齒齒數(shù)由于切削工序?yàn)榈菇恰ㄦI—外圓，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)Z=QUOTE+X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齒齒升量過度齒齒數(shù)精切齒齒數(shù)校準(zhǔn)齒齒數(shù)IT7~IT80.06~0.153~54~75~7>0.15~0.35~7>0.36~8IT9~IT10~0.22~32~54~5>0.23~5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?；ㄦI齒齒數(shù)QUOTE=3.399/0.14+4=28.279取QUOTE=28倒角齒齒數(shù)QUOTE=3.701/0.14+4=30.435取QUOTE=30外圓齒齒數(shù)QUOTE=1.025/0.14QUOTE+4=12.035取QUOTE=10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1234567828．010花鍵齒25262728293031323334353637383940414243444546474828．350花鍵齒495051525354555657585928．59028．02028．36028．60028．03028．37028．61028．04028．38028．62028．05028．39028．63028．06028．40028．64028．07028．41028．65028．08028．42028．66091028．16028．43028．67028．22028．44028．68011121328．26028．45028．69028．28028．460606128．77028．29028．47028．83014151617181928．29028．48062636428．87028．29028．49028．89028．29028．50028．90028．29028．5106566676828．90028．29028．52028．90028．29028．53028．9002028．30028．54028．9002128．31028．5502228．32028．5602328．33028．5702428．34028．5803.2.11計(jì)算切削齒部分長度倒角齒部分長度QUOTE=p×QUOTE=10×30=300mm花鍵齒部分長度QUOTE=p×QUOTE=10×28=280mm外圓齒部分長度QUOTE=p×QUOTE=10×10=100mm拉刀部分總長度QUOTE=lw+lh+ldQUOTE=100+280+300=680mm3.2.12拉刀尺寸設(shè)計(jì)⑴拉刀柄部結(jié)構(gòu)形式及尺寸設(shè)計(jì)拉刀基本結(jié)構(gòu)形式分為：=1\*ROMANI型A，無周向定位面=1\*ROMANI型B，有周向定位面=2\*ROMANII型A，無周向定位面=2\*ROMANII型B，有周向定位面=1\*ROMANI型用于柄部直徑小于18mm的拉刀，=2\*ROMANII型用于柄部直徑大于18mm的拉刀。=1\*ROMANI型和=2\*ROMANII型又可分為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(dòng)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=1\*ROMANI型和=2\*ROMANII型-兩種，=1\*ROMANI型為整體式，=2\*ROMANII型-為裝配式，一般在后柄直徑較大時(shí)采用。故該拉刀選擇=2\*ROMANII型A，無周向定位面的圓柱形前柄形式，=1\*ROMANI型圓柱形后柄形式。QUOTE=25mm查表，可知QUOTE=19mm，QUOTE=24.7，QUOTE=20mm，QUOTE=25mm，QUOTE=90mm，c=4mm⑵頸部長度QUOTE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(hào)有關(guān)。拉刀頸部長度QUOTE可由下式計(jì)算，即QUOTE≥m+B+A-QUOTE式中m—拉床夾頭與拉床床壁的間隙，m=10mm~20mmB—拉床床壁厚度A—拉床花法蘭盤QUOTE--過渡錐長度，通常取10mm，15mm，20mm。取m=20mm，B=60mm，A=30mm，QUOTE=20mmQUOTE=100mm⑶前導(dǎo)部、后導(dǎo)部和支托部設(shè)計(jì)前導(dǎo)部長度QUOTE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QUOTE=0.75l，但不小于40mm。前導(dǎo)部的直徑QUOTE等于拉削前孔的最小直徑QUOTE，公差按e查得。QUOTE=50mmQUOTE=34f6mm后導(dǎo)部長度QUOTE=（0.5~0.7）l，但不小于20mm，后導(dǎo)部直徑QUOTE取拉削后孔的最小直徑QUOTE，公差取f6。QUOTE=34f6mmQUOTE=36mm拉刀支托部長度QUOTE=（0.5~0.7）QUOTE，但不小于20mm~25mm。QUOTE為拉削后孔的公稱直徑。支托部直徑也可以取為QUOTE=（0.5~0.7）QUOTE，隨拉床托架尺寸具體而定。QUOTE=28f8mmQUOTE=20mm⑷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=QUOTE+QUOTE+QUOTE+QUOTE+QUOTE+QUOTE+QUOTE=981mm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?？傞L在1000mm以內(nèi)的，偏差取±0.2mm，在更長時(shí)取±3mm。拉刀直徑6~1010~1818~3030~4040~5050~60>60最大總長度28QUOTE30QUOTE28QUOTE26QUOTE25QUOTE24QUOTE1500精密圓孔拉刀一般不超過20QUOTE3.2.13拉刀強(qiáng)度及拉床拉力校驗(yàn)⑴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QUOTE用下式計(jì)算，即QUOTE=QUOTExQUOTEzN=184.632kg符合要求⑵拉刀強(qiáng)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σ=QUOTEFmax/Amin≤[σ]σ=Fmax/Amin=184.632/615.44=0.3MPa<[σ]]符合要求⑶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QUOTEFmax≤KmFmKm取0.80.8×184.632kN=147.701kN，符合要求3.3確定圓孔拉刀的技術(shù)條件由GB3813-83確定拉刀材料及熱處