矩形花键拉刀与铣刀刀具课程设计说明书矩形花键拉刀与铣刀刀具课程设计说明书一、矩形花键拉刀设计1.前言用于拉削的成形刀具。刀具表面上有多排刀齿，各排刀齿的尺寸和形状从切入端至切出端依次增加和变化。当拉刀作拉削运动时，每个刀齿就从工件上切下一定厚度的金属，最终得到所要求的尺寸和形状。拉刀常用于成批和大量生产中加工圆孔、花键孔、键槽、平面和成形表面等,生产率很高。2.矩形花键拉刀的参数选择和设计计算原始条件及设计的基本要求要求设计一把矩形花键拉刀,花键大径D=60H10mm,小径d=52H7mm,键槽宽B=10H9mm,键数n=8,倒角高度C=0.5mm,拉削长...
一、矩形花键拉刀设计1.前言用于拉削的成形刀具。刀具表面上有多排刀齿，各排刀齿的尺寸和形状从切入端至切出端依次增加和变化。当拉刀作拉削运动时，每个刀齿就从工件上切下一定厚度的金属，最终得到所要求的尺寸和形状。拉刀常用于成批和大量生产中加工圆孔、花键孔、键槽、平面和成形表面等,生产率很高。2.矩形花键拉刀的
选择和设计计算原始条件及设计的基本要求要求设计一把矩形花键拉刀,花键大径D=60H10mm,小径d=52H7mm,键槽宽B=10H9mm,键数n=8,倒角高度C=0.5mm,拉削长度L=35mm,工件材料为45钢,硬度为HBS190,σb=630MPa。查表后，由花键拉刀的长度确定选用拉床L6120。拉刀材料选择设计矩形花键拉刀采用W18Cr4V高速钢制造。拉刀拉削及定心方式选择2.3.1拉削方式选择拉削花键槽常采用渐成式分层拉削方式,且采用倒角----花键----内孔的组合方式。2.3.2定心方式由于小径定心花键拉刀加工出的花键孔,能使小径与大径、键槽之间达到很高的同轴度和对称度,能够更好的满足该设计的基本要求,故选择小径定心方式。倒角齿参数确定图1矩形花键拉刀倒角齿计算图2.3.1倒角齿θ角查手册表4-29,由n=8,查得θ=45°。2.3.2倒角齿测量值MB1=B+2C=10+2×=11mmsinψ1=b1/d=,ψ1=°ψ2=45°-ψ1=°M=d×cosψ2/2=21.86mm2.3.3倒角齿最大直径d1OH=(2M-B×cos45°)/2sin45°=25.915mmtanψB=B/(2×OH)=dB=B/sinψB=52.78mmd1=dB+—mm=53.23mm拉削余量按表4-1计算圆形拉削余量为1mm,预制孔径为51mm。按表4-16,花键齿圆形齿的扩张量均为5um。倒角余量A1=-51mm=2.23mm花键余量A2=mm=6.985mm实际圆形齿拉削余量A3=-51mm=1.025mm齿升量选择按表4-4选择为倒角齿:αf1=0.065mm花键齿:αf2=0.050mm圆形齿:αf3=0.050mm各切削齿的几何参数设计选择前角γ0=17°,精切齿与校准齿倒棱前角γ01=5°。粗切齿α0=°,ba1=0.1mm精切齿α0=°,ba1=0.2mm校准齿α0=°,ba1=0.2mm设计容屑槽2.7.1齿距计算按表4-7计算p=（—）=—mm=8mm选择校准和精切部分齿距p1=6mm2.7.2选择容屑槽按表4-8采用曲线槽,粗切齿用深槽,h=3mm,精切齿用基本槽。2.7.3校验容屑条件查表4-9得容屑系数k=3。倒角齿齿升量大时,应校验之,应使满足式h≥:=1.13mm=2.95mm
,确认倒角齿拉削力最大,因而计算拉刀倒角齿的拉削力。∑aw=Z(B2max+2C)=8×+2×mm=88.25mmFmax=Fzˊ∑awZemaxk0k1k2k3k4×10-3=(174+192)/2××5××××1×=拉刀最小截面积在卡槽底颈处,则拉应力为:σ=Fmax/Amin=×4)/(382×л)GPa=
与花键齿相同既拟切去A3ˊ=A2ˊ的余量。圆形粗切齿齿数为:Z3=(A3-A3ˊ)/(2×αf3)=取Z3=8,少切了×2×0.05mm=0.015mm,需增加一个精切齿,其齿升量为0.0075mm,这样,圆形齿段具有精切齿8个,过渡齿3个,精切齿3个。2.12.4校准部分齿数倒角齿不设校准齿,圆形齿和花键齿校准齿数查表4-14得花键校准齿齿数Z2ˊ=4圆形校准齿齿数Z3ˊ=72.12.5各齿直径基本尺寸见表1表1矩形花键拉刀齿序表齿型齿号No.直径基本尺寸D（mm）直径尺寸公差（mm）齿型齿号No.直径基本尺寸D（mm）直径尺寸公差（mm）齿型齿号No.直径基本尺寸D（mm）直径尺寸公差（mm）倒角齿13141551．13051．26051．39051．52051．65051．78052．91052．04052．17052．30052．43052．56052．69052．82052．950花键齿8798055．33055．43055．53055．63055．73055．83055．93056．03056．13056．23056．33056．43056．53056．63056．73056．83056．93057．03057．13057．23057．33057．43057．53057．63057．73057．83057．93058．03058．13058．23058．33058．43058．53058．63058．73058．83058．93059．03059．13059．230花键齿859．33059．43059．53059．63059．73059．83059．93060．9560．07060．10060．115圆形齿51．10051．20051．30051．40051．50051．60051．70051．80051．88051．．08053．17053．230花键齿3．13053．23053．33053．43053．53053．63053．73053．83053．93054．03054．13053．23053．33053．43053．53053．63053．73053．83053．93054．03054．13054．．98052．．．025拉刀齿部长度倒角齿段长度L1=(8×17+16)mm=152mm花键齿段长度L2=(8×71+6×6+8)mm=612mm圆形齿段长度L3=(8×10+11×6)mm=146mm拉刀别的部分设计按表4-17、4-19、4-23计算:前柄l1=110mmd1=50f8mm颈部l2=m+Bs+A-l3=105mmd2=d1-0.5mm=49.5mm过渡锥l3=20mm前导部l4=40mmd4=51f7mm前柄端部至第1刀齿的距离L1ˊ=275mm后导部l5=20mmd5=52f7mm后柄l6=120mmd6=50f8mm拉刀总长及其校验L=L1ˊ+L1+L2+L3+l5+l6=1325mm查表4-26,允许拉刀总长度为1600mm,拉刀长度校验合格。制定技术条件1)拉刀材料为W18Cr4V,要求热处理后,刀齿及后导部硬度为63—66HRC,前导部硬度为60—66HRC,前柄硬度为45—58HRC。2)拉刀表面不得有裂纹、碰伤、锈迹等影响正常使用性能的缺陷。3)拉刀切削刃应锋利,不得有毛刺、崩刃和磨削烧伤。4)拉刀容屑槽的连接应圆滑,不允许有台阶,一般应磨光槽底。5)圆精切齿外径极限偏差为,圆校准齿的外径极限偏差为。6)花键精切齿外径极限偏差为,校准齿的外径极限偏差为。7)花键齿宽度尺寸的极限偏差为。8)花键齿两侧面对拉刀基准中心平面的对称度公差为0.012mm,花键齿侧面沿纵向对拉刀基准轴线mm,拉刀槽截面内的平行度公差为0.012mm,拉刀倒角齿两角度面对花键齿中心平面的对称度公差为0.050mm。二、矩形花键铣刀设计1.前言成形铣刀是用来加工成形表面的专用刀具，如加工凹凸圆弧面的成形铣刀以及加工齿轮用的盘形齿轮铣刀等。它和车刀一样，其切削刃廓形是根据工件的成形表面形状设计计算的。由于铣削时同时参加工作的切削刃总长度较长，且无空行程，而使用的切削速度也较高，故加工生产率高，表面粗糙度值小，得到了广泛应用。2.矩形花键铣刀的参数选择和设计计算选择铣刀材料成形铣刀材料一般用高速钢。对零件进行工艺分析分析零件廓形,可看出该廓形对称且在1点曲线陡直.根据坐标可知该点的主偏角kr1为°,如果取铣刀齿顶处后角αf=12°,则可求出α1f=arctan(tanαfsinkr1)=°由于该廓形两边界的主偏角°均为,其大小恰当,并能保证铣刀两端主后角都不致太小,故无须偏置。确定铣刀高度与齿形高度图2花键廓形及各点坐标铣刀宽度应比工作廓形宽度略大,为此将廓形延长,使横坐标分别达到-10mm和+10mm,则铣刀宽度为20mm。当取铣刀前角为零时,该廓形与铣刀前刀面齿形相同,也是铣刀轴向齿形。设该廓形上各组成点纵坐标为yi,齿形最低点纵坐标为yc,则各组成点的齿廓高度hn应为hn=yi-yc按上述公式计算出的工件齿廓各组成点的坐标及廓形高度如表2.由于是对称廓形,故未在图中标出4、5、6点.表2工件廓形组成点的坐标及齿廓高度组成点xyhn0-铣刀齿形最大高度为hnmax,所以最大齿形高度h=11.72mm确定容屑槽底形式由于工件廓形是对称的形状,查表3-3,槽底应采用加强Ⅳ型。确定铣刀孔径按表3-4,当铣刀宽度B=20mm时,可取D=22mm。初选铣刀外径按表3-5,当d=22mm,h=11.72mm时,可初选铣刀外径d0=70mm。初选铣刀齿数按表3-6,当铣刀h=11.72mm,d0=70mm,d=22mm时,可初选Zk=12。确定铣刀的后角及铲削量取后角αf=12°铲削量为K=(лd0/Zk)tanαf=3.90mm采用Ⅱ型齿背,按附表2,取K2=0.8mm。确定容屑槽底半径r=л[d0-2(h+k)]/(2AZk)h较小,故取A=6,代入有关参数r=0.85mm取r=1mm确定容屑槽角取θ=25°。确定容屑槽底形状和深度按铣刀的外径、孔径、宽度,初步画出铣刀的轴向剖面图.如图3所示。作距齿顶为H=h+r=12.72mm且平行于铣刀轴的直线mm,作切削刃的平移曲线,如图中的点划线所示,然后作一低于平移曲线的折线,既为铣刀槽底,其具体尺寸如图3所示。校验铣刀刀体强度从图3可看出,m
,故刀体强度可满足规定的要求.因铣刀采用了加强式容屑槽,可不验算刀齿齿根强度。图3容屑槽底的形状和深度确定分屑槽尺寸按表3-7选取,p=8mm,p1=4mm,n=2。确定内孔空刀尺寸及键槽尺寸内孔空刀尺寸按附表3确定,得l1=7mm键槽尺寸按附表1确定,得b=6mmr=1.0mm确定铣刀的技术条件铣刀材料选用W18Cr4V,热处理硬度为63—66HRC。确定铣刀的齿形用样板检查,透光度不大于0.07mm。铣刀外径do公差为h15,铣刀宽度B公差为h12,铣刀孔径d公差为H7。切削刃的径向及端面跳动公差为0.03mm,刀体端面跳动公差为0.02mm,前刀面的径向性只许凹入且公差为0.06mm。三、设计总结通过这次矩形花键拉刀、矩形花键铣刀课程设计收获了很多,知道了基本的设计方法和思路,对一些基本刀具有了一个更好的了解。经过最近一段时间的努力，我认识到我的学习太注重理论且不深入。开始设计时，根本就没有这些刀具的基本轮廓，在今后的学习中我会更加注意这方面知识的积累，使自己防止同样的情况。四、参考文献[1]刘华明主编.《金属切削刀具设计简明手册》。北京:机械工业出版社.[2]庞学慧、武文革、成云平.《互换性与测量技术基础》。北京：国防工业出版社。[3]乐兑谦主编．《金属切削刀具》．北京：机械工业出版社．[4]陈日主编.《金属切削原理》.北京:机械工业出版社.CTRL+A全选可调整字体属性及字体大小orkInformationTechnologyCompany.2020YEAR
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