刀具课程设计矩形花键拉刀的设计【全套图纸】.doc

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1、矩形花键拉刀的设计1. 前言拉刀是一种多齿的精加工刀具。拉削时，拉刀上各齿依次从工件上切下很薄的金属层。经一次行程后，切除全部余量，并能达到IT8IT7公差等级、粗糙度Ra为50.8m的加工表面。拉刀的使用寿命长，但结构较复杂，制造成本高。目前，主要在成批、大量生产中用它对各种形状的通孔、通槽和外表面加工。对有些形状复杂的孔和槽，即使小批量生产也有用拉刀加工的。拉刀由工作部分和非工作部分组成。工作部分：切削部分，其上刀齿起切削作用，前面刀齿为粗切齿、后面刀齿为精切齿，各齿直径依次递增，经拉削后切去全部加工余量；校准部分，最后少数刀齿起修光和校准作用，各齿的形状及直径均相同；工作部分刀齿上具有前

2、角和后角，并在后面上磨出圆柱刃带f。相邻两刀齿间的空间是容屑槽。各切削齿的刀刃上作出分屑槽。非工作部分：柄部，它与拉床连接，用以传递拉力；前导部，工件预制孔套在前导部上，用以保持孔与拉刀同轴度，并引导拉刀以正确的方向进入孔中；过渡锥，是前导部前端的圆锥部分，以引导拉刀逐渐进入孔中；颈部，柄部和过渡锥间的连接部分；后导部，刀齿切离后，用它支承工件，以防止工件工件下垂而损坏加工表面和拉刀刀齿；后托部，对于尺寸大而重的拉刀，拉床的托架或夹头支撑在后托部上，防止拉刀下垂，并减轻了装卸拉刀的劳动强度。全套图纸，加153893706 本设计是矩形花键拉刀的设计。矩形花键拉刀用于拉削外径定心和内径定心的花键

3、孔。它的各部分组成及基本结构参数与圆孔拉刀相同，其主要不同点是在拉刀基面中的齿形，它应与被拉削的花键形状相似。其组成参数有：外径D。、内径d。、键宽B、倒角C*、和键数n。外径D。50mm的花键拉刀，主要采用分层拉削方式。2已知条件如右图所示： 工件材料：45号钢；硬度HBS175 ；强度b = 600Mpa； 预加工孔径：d。=32H6mm; 花键孔尺寸：D。=36H10、d。=32H6mm、B=6H9、n=8； 拉削尺寸：D。=36H10、L=50mm；图1 拉床型号：L6120、Q=196000N。3工作部分的设计工作部分组成参数有：齿升量af、前角、后角、容屑槽、齿数Z、刀齿直径及分屑

4、槽等。齿升量af 齿升量af是拉刀的重要结构参数。af的大小，影响加工表面质量、拉削力、拉刀磨损拉刀长度和拉削效率。 确定齿升量的原则上是，尽量加工粗切齿齿升量，由它切除总余量的80%以上，其中每齿齿升量均为0.030.1；粗切齿中最后几个为过渡齿，它们之间齿升量不相同，以使粗切齿逐渐递减，达到拉削力平稳下降的目的； 精切齿切除总余量的20%不到，各齿的齿升量较小，约取0.030.01mm；校准齿起修光校准作用，各齿均无齿升量。精切齿和校准齿对于达到孔的粗糙度、精度起重要作用。 本设计的齿升量取0.04mm。 前角和后角 如同其它刀具，拉刀的前角也是根据加工材料不同来选取。根据表（9-2） 。

5、=;切削齿=230+1,f=0.2mm; 校准齿=2030+1,f=0.2mm; 齿距和容屑槽 齿距P为相邻两刀齿间的轴向距离。齿距P的大小主要影响容屑槽的尺寸和同时工作齿数的多少。确定齿距P时首先应满足容屑空间的需要，其次应使同时工作齿数多于3个。拉刀切削齿距P一般按下列经验公式求也：P=（1.251.9） 式中L拉削长度。精切齿可适当减小。 根据齿距P可求出工作齿数。应使工作齿数为38。 拉刀上容屑槽形状与尺寸应满足切屑流出时能自由卷曲、阻力小，容屑宽畅，不削弱拉刀强度和制造容易等条件。本拉刀采用直线齿槽型。查表（9-3）容屑系数 K=3；容屑槽深度 h=1.13=1.13=2.768mm

6、。 齿数和刀齿直径 矩形花键拉刀上有粗切齿ZI、过渡齿ZII、精切齿ZIII和校准齿Z。粗切齿的齿数ZI应根据它切去的余量AI与齿升量决定： ZI=式中：A拉削总余量； Aii、Aiii分别为过渡齿、精切齿拉削余量。ZI经圆整后，将多余的不到一个齿升量的余数分摊给各过过渡齿。过渡齿齿数根据粗切齿齿升量大小而定的。精切齿齿数和校准齿齿数决定于工件的加工精度要求。 矩形花键拉刀各刀齿的直径，分别为前一个刀齿直径面较光整，这时第一个粗切齿的直径应为：DI1=d0min+2afI 式中 d0min预制孔的最小极限尺寸。 校准齿直径等于拉削后零件孔的最大极限尺寸。考虑到拉削后孔径出现收缩或扩张变形，它的

7、直径基本尺寸为：D= Dmax 式中 Dmax拉削后孔的最大极限尺寸； 拉削后产生的收缩量或扩张量。 分屑槽 （略）4非工作部分设计 见后表1。5矩形花键拉刀的校验 拉刀强度校验 为使拉刀在拉削过程中不致受拉削力的作用而断裂，必须对拉刀进行强度校验。即在拉力作用下，拉刀上产生的拉应力小于拉刀材料的许用应力，即： = 式中：Amin在拉刀上强度最薄弱位置的截面积。例如在柄部、颈部或第一齿槽底部的截面积。在柄部缩颈处截面积。 拉刀材料的许用应力。对于高速钢W18Cr4V材料的许用应力350400MPa。 拉刀总长度检验 详见下表。 拉削力校验 拉削时产生的拉力F应小于拉床额定拉力Q。L6120拉床

8、的Q=19. 6*10N。6技术条件 材料和热处理：拉刀工作部分材料为W18Cr4V， 柄部为40Cr。热处理硬度：钢刀齿和后导部 HRC6368；前导部HRC6066；柄 部HRC4052。 八键均匀分布。 。07矩形花键拉刀计算表。顺序设计项目符号或计算式资料来源计算结果1预加工孔径d。d。=32mm2花键孔最大外径DD=36.1mm3拉削余量A= D- d。A=36.1-32=4.1mm4最大槽宽bb=6.03mm5齿升量aa=0.04mm6齿距P=1.251.9式（9-3）P=1.410mm7同时工作齿数Ze=+1式（9-1）Ze=+1=68几何角度。f表（9-2）。=切削齿。=203

9、0+10,f=0.2mm校准齿。=2030+10,f=0.2mm9拉削力计算Fz=pnbZe式（9-2）Fz=147*8*6.03*6=42547.68N10拉力校验 QFz式（9-10）19600042547.68N 拉力允许11容屑系数K表（9-3）K=312容屑槽深度h=1.13式（9-4）h=1.13=2.506mm13切削齿容屑槽P、h、F、r表（9-4）P=10mm; h=4mm; F=3.2mm;r=2mm14校准齿容屑槽P、h、F、r式（9-4）P=0.8P=8mm; h=3.2mmF=2.5mm; r=1.5mm15危险断面积Amin表（9-7）取D=21mm时，Amin=3

10、46mm16强度校验=式（9-9）=122.97250MPa17花键齿齿形参数b=Bmaxkfb=6.03mmk=13030f=0.80.2mm18分屑槽b、h、ab=1mm、h=0.5mm、a=519齿数花键切削齿Z花键过渡齿Z花键校准齿Z式（9-5）表（9-5）Z=52Z=4Z=520刀齿直径第一个花键齿直径D=d+2a花键校准齿直径D=DD=32+2*0.04=32.080.02mmD=36.1-0.015mm21柄部颈部过渡锥尺寸柄部 D=d-0.5颈部 D= D过渡锥 l表（9-7）D=32-0.5=31.5mm取28mm D=21mm、D= D=28mml=20mm、l=25mm、

11、l=20mml=180mm、c=4mm22前导部后导部D= d。l=LD=D-0.2l=0.5LD=32mm、l=50mmD=36.1mm、l=25mm23拉刀全长L=L=24拉刀材料及热处理W18Cr4V 柄部40Cr钢刀齿和后导部 HRC6368前导部HRC6066柄 部HRC4052表1齿形花键切削齿齿号12345678910直径3210321832263234324232503258326632743282齿形花键切削齿齿号21222324252627282930直径32.9032.9833.0633.1433.2233.3033.3833.4633.5433.62齿形花键切削齿齿号3

12、1323334353637383940直径33.7033.7833.8633.9434.0234.1034.1834.2634.3434.42齿形花键切削齿齿号41424344454647484950直径34.5034.5834.6634.7434.8234.9034.9835.0635.1435.22齿形花键切削齿花 键 齿号51525354555657585960直径35.3035.3835.4635.5435.6235.7035.7835.8635.9235.98齿形过 渡 齿花键校准齿齿号61626364656667直径36.0436.1036.1036.1036.1036.1036.

13、10表2矩形花键铣刀设计 1、 铲齿铣刀简介铣削的主运动是铣刀的旋转运动；进给运动可以是纵向、横向或垂直方向的直线运动，也可以是旋转运动、螺旋运动或其他曲线运动。按刀齿的齿背形式，铣刀可分为尖齿铣刀和铲齿两大类。齿背经铲削或铲磨而成的铣刀，称为铲齿铣刀。与尖齿铣刀相比，铲齿铣刀虽有许多缺点，但是，按定前角重磨前面后，刀具廓形不变。用它制造成型铣刀，重磨简单，使用方便。所以，成形铣刀一般都采用铲齿结构，称为铲齿成形铣刀。2、已知条件被加工零件如图2.所示，工件材料为： 45钢；硬度HBS175 ；强度b = 600Mpa；工件长度L=50mm。其尺寸为：外径da=36mm,内径df=32,键数Z

14、w=8,键宽6mm。图23设计步骤 计算工件参数图2 = mm mm 选择铣刀前、后角 精铣，取。校核最小正交后角 计算铣刀廓形尺寸 初算铣刀廓形深度 铣刀宽度B 取B=12mm。 复算铣刀廓形深度 铣刀顶刃圆弧半径 铣刀齿顶圆角半径 初算铣刀外径 查表9-12，K=2mm、D=22mm，精铣刀采用双重铲齿，取K1=3mm并取m=0.5D、r=3mm。 考虑到刀齿强度，取d0=60mm。 初算齿数 取p=1.5G 取Z=10。 校核刀齿强度 选凸轮空程角。 0.8 刀齿强度足够，最后决定取 。 计算铲齿量 取K=3.5mm； 容屑槽 选用平槽底形式； 取； 容屑槽底半径 当时，A=4，则 取r=2mm 复算容屑槽深 取G=13mm 分屑槽 当铣刀宽度B20mm时，切削刃上不需作出分屑槽。