《中北大学成形车刀以及矩形花键拉刀设计.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《中北大学成形车刀以及矩形花键拉刀设计.doc（22页珍藏版）》请在三一办公上搜索。
1、成形车刀以及矩形花键拉刀设计说明书设计目的金属切削刀具课程设计是学生在学完“金属切削原理及刀具”等有关课程的基础上进行的重要的实践性教学环节，其目的是使学生巩固和深化课堂理论教学内容，锻炼和培养学生综合运用所学知识和理论的能力，是对学生进行独立分析、解决问题能力的强化训练。 通过金属切削刀具课程设计，具体应使学生做到： (1) 掌握金属切削刀具的设计和计算的基本方法； (2) 学会运用各种设计资料、手册和国家标难； (3) 学会绘制符合标准要求的刀具工作图，能标注出必要的技术条件。完成成形车刀、矩形花键拉刀两种刀具的设计和计算工作，绘制刀具工作图和必要的零件图以及编写一份正确、完整的设计说明书
2、。刀具工作图应包括制造及检验该刀具所需的全部图形、尺寸、公差、粗糙度要求及技术条件等；说明书应包括设计时所涉及的主要问题以及设计计算的全部过程；设计说明书中的计算必须准确无误，所使用的尺寸、数据和计量单位，均应符合有关标准和法定计量单位；使用A4纸打印，语言简练，文句通顺。1选择刀具类型：对每种工件进行工艺设计和工艺装备设计时，必须考虑选用合适的刀具类型。事实上，对同一个工件，常可用多种不同的刀具加工出来。 采用的刀具类型不同将对加工生产率和精度有重要影响。总结更多的高生产率刀具可以看出，增加刀具同时参加切削的刀刃长度能有效的提高其生产效率。例如，用花键拉刀加工花键孔时，同时参加切削的刀刃长度
3、l=BnZi，其中B为键宽，n为键数，Zi为在拉削长度内同时参加切削的齿数。若用插刀同时参加切削的刀刃长度比插刀大得多，因而生产率也高得多。2正确选择刀具材料： 刀具材料选择得是否恰当对刀具的生产率有重要的影响。因为硬质合金比高速钢及其他工具钢生产率高得多，因此，在能采用硬质合金的情况下应尽力采用。由于目前硬质合金的性能还有许多缺陷，如脆性大，极难加工等，使他在许多刀具上应用还很困难，因而，目前许多复杂刀具还主要应用高速钢制造。成形车刀又称为样板刀,它是加工回转体成形表面的专用刀具,它的切削刃形状是根据工件廓形设计的。成型车刀主要用于大量生产,在半自动或自动车床上加工内,外回转体的成型表面。成
4、型车刀的种类很多,按照刀具本身的结构和形状分为:平体成形车刀,棱体成形车刀和圆体成形车刀三种。它的优点和缺点:稳定的加工质量,生产率较高,刀具的可重磨次数多,使用期限长,但是它的设计,计算和制造比较麻烦,制造成本高。目前多在纺织机械厂,汽车厂,拖拉机厂,轴承厂等工厂中使用。拉刀结构复杂，造价昂贵，因此要求采用耐磨的刀具材料，以提高其耐用度；考虑到还应有良好的工艺性能，根据刀具课程设计指导书表29，选择高速工具钢，其应用范围用于各种刀具，特别是形状较复杂的刀具。根据表30，选择W18Cr4V。1 成形车刀的设计1.1原始数据1.1.1被加工零件 如图(1)所示。 图（1）1.1.2设计要求 按照
5、要求完成一把成型车刀，并且能够用该刀具加工出图示的工件。1.1.3工件材料 硬铝LY12；硬度HBS115 ；强度b =490MPa。 1.2设计计算1.2.1选择前角及后角 由表（2-4）金属切削刀具设计简明手册得：=27，=13。1.2.2刀具廓形及附加刀刃计算 根据设计要求取 =20。a=3mm，b=1.5mm，c=5mm，d=0.5mm如图（2）所示：以00线（过910段切削刃）为基准，计算出112各点处的计算半径r。（注：为了避免尺寸偏差值对计算准确性的影响，故常采用计算尺寸-计算长度和计算角度来计算）图（ 2 ） ; ； ； 以上各个半径就是标注点的相对00线的半径长度，半径是进行
6、刀具切削的各个点的设计绘制的。 再以1为基准点，计算长度 ： 1.2.3计算切削刃的总长度 ； 由于刀具的一部分是辅助用的加工部分，则可以对刀具的外部半径进行圆整，最后考虑到加工刀具的精度问题取 为58mm.1.2.4检验宽度 可采取下列措施：将工件廓形分段切削，改用两把或数把成形车刀。改用切向进给成形车刀如已确定用径向进给，可在工件非切削部分增设辅助支承-滚轮托架，以增加工艺系统刚度。1.2.5确定结构尺寸 为了达到加工结构的优化和合理的加工工艺，应使：（见表23） 由表（23）查得金属切削刀具设计简明手册 ：C1312车床（刀具结构为C型） ；d=12mm; 选用毛坯直径为35mm, 则A
7、 = 17.5 10.5 = 7.0 mm； 代入上试，可得； 最终取m=8mm.1.2.6计算廓形上的各个点所在圆半径 计算过程如表（11）金属切削刀具设计简明手册所示：表（11）廓形组成点精度为0.019，10作0点7.9425.272-26=-0.7280.01 1，2923.6171.17218.74541.41625.27503，412.47516.7934.8615.0547.9822.492.780.015，710.8420.0862.79117.12544.30123.9291.340.02614.77513.058.44711.44355.59820.2575.010.04
8、8 8.2925.770.3540.35840.51225.727-0.450.04 11，1213.20215.8455.6255.62549.29524.3081.690.02 备注： 以上各个值的计算公式为 ， ； ； ； ； 标注廓形径向尺寸时，应该选公差要求最严的112段廓形为尺寸标准基准，其它各点用廓形深度见表（11）。 计算刀具上直线部分的倾斜角在工件廓形上要求较高的为处的倾斜角用公式tg=8.195706028 =83，标注廓形径向尺寸时，应该选公差要求最严的112段廓形为尺寸标准基准，其它各点用廓形深度见表（11）。1.2.7根据表（11）可确定各个点廓形深度的公差 1 ）的
9、为：0； 2） 的为：0.01； 3） 的为：0.02；4） 的为：0.04； 5）的为：0.1； 6）的为：0.04；1.2.8最小后角的校验 由于711段切削刃与进给方向的夹角最小，所以这段切削刃上后角最小。则有： 所以后角校验合格。1.2.9车刀廓形宽度即为相应工件廓形的计算长度 其数值及公差按表（25）确定各个值分别为：1.3绘制刀具的加工工作图和样板工作图1.3.1图纸 根据以上得到的结果，按照数据进行刀具图的绘制，绘制图一张。根据相关的要求制定粗糙度等等的标注。（详细说明见图纸）2 矩形花键拉刀的设计2.1 矩形花键拉刀设计2.1.1被加工零件 如图（3）.所示，矩形花键拉刀的设计
10、图（3）2.1.2工件材料为：硬铝LY12；硬度HBS115 ；强度b =490Mpa；工件长度L=40mm。2.2刀具结构参数及各部分功用2.2.1拉刀的结构图（4） 表1代号名 称功 用1柄部夹持拉刀，传递动力2颈部连接柄部和后面各部，其直径与柄部相同或略小，拉刀材料及规格等标记一般打在颈部。3过度锥颈部到前导部的过渡部分，使拉刀容易进入工件孔中。4前导部起引导拉刀切削部进入工件的作用，5切削部担负切削工作，包括粗切齿、过渡齿及精切齿。6校准部起刮光、校准作用，提高工件表面光洁度及精度，并作为切削部的后备部。7后导部保持拉刀与工件的最后相对位置，防止在拉刀即将离开工件时因工件下垂而损坏工件
11、已加工表面及刀齿。8尾部支持拉刀使之不下垂，多用于较大较长的拉刀，也用于安装压力环。2.2.2切削方式 采用分层拉削方式中的同廓式拉削方式2.2.3拉削余量 对于花键孔A=De-Do2.2.4拉刀刀齿结构： 表（2）名称功用前刀面切削流出的表面后刀面最终形成已加工表面的面副后刀面刀齿上和已加工表面相对的表面、分屑槽两侧面刃带也称第一后刀面，是主切削刃和后刀面之间的后角为零的窄面，它有稳定的拉削过程，防止拉刀摆尾的作用主切削刃是前后刀面的交线副切削刃是前刀面和副后刀面的交线，分屑槽中也有两条副切削刃过渡刃可以是直线或圆弧，它有助于减缓刀尖的磨损刀尖主副切削刃的相交点容屑槽其形状必须有利于切屑卷曲
12、，并能宽敞地容纳切屑分屑槽减小切削宽度，降低切削卷曲阻力，便于切削容纳在容屑槽内，从而改善拉削状况棱刀齿后刀面与齿背的交线齿背容屑槽中靠近后刀面的部分2.3拉刀几何参数的选择和设计2.3.1拉刀材料 2.3.2齿升量 查表5-1(书)得2.3.3齿距 粗切齿 过渡齿 精切齿，当 校准齿 故： 取； ； ； 取；2.3.4同时工作齿数 (略去小数) 2.3.5拉削余量切除顺序 根据表4-27（手册）加工顺序为: 倒角，花键，圆孔2.3.6 倒角齿测量值M 书上公式 倒角值 (表4-42)M=9.62.3.7倒角与键侧交点的直径 mm2.3.8最后一个倒角齿直径 取2.3.9倒角齿切削余量 2.3
13、.10倒角齿齿数 取整数 2.3.11倒角齿部分的长度 2.4花键齿部分的计算2.4.1第一个花键齿直径 2.4.2花健校准齿直径 2.4.3花键拉削余量2.4.4花键切削齿齿数2.4.5花键切削部分长度2.4.6花键校准齿齿数； 查表5-4：取 =62.4.7花键校准部分长度2.4.8花键齿部分总长2.4.9花键齿廓形尺寸；齿宽度；棱面宽；副偏角； 由表4-28得：=0.8 1 mm取取2.5圆孔齿部分的计算2.5.1圆孔校准齿直径2.5.2圆孔拉削余量2.5.3圆形切削齿齿数2.5.4圆形齿部分长度2.5.5圆形校准齿齿数 查表5-42.5.6圆形校准部分长度2.5.7圆形齿部分总长2.6
14、其他部分的计算2.6.1容屑槽尺寸 R 查表428（手册）取基本槽 R=5mm2.6.2校准齿容屑槽尺寸 由表 4282.6.3分屑槽 查表4-13b=6mm,s=2.0mm(类型I）H=0.5B=1.0mm2.6.4前导部尺寸 2.6.5后导部尺寸 取2.6.6切削角度及刃带宽 查表5-3查表4-2得：粗削齿 刃带精切齿 校准齿 2.6.7过度锥长度2.6.7柄部尺寸 查表419C=4mm2.6.8颈部长度 B,A见表 430取m=15mm床壁厚度 B=60mm发兰盘A=30mm2.6.9由柄部前端到第一个切削齿的距离2.6.10拉刀总长2.7拉削力计算及校验2.7.1最大拉削力 查表4-2
15、22.7.2拉削强度校验 直径最小的截面为柄部由表425查得 = 490 合格2.8对技术条件的说明2.8.1拉刀各部分的表面光洁度表（4）部 位Ra刃带0.4前后刀面；前后导部；各种花键拉刀齿形表面0.8柄部；过渡锥；矩形花键拉刀表面侧隙面1.6容屑沟底及齿背，颈部3.2花键刀齿底径12.5（1）拉刀各部分尺寸偏差（2）拉刀外圆直径在全长上的最大径向跳动量之差（3）切削齿外圆直径偏差：0.020（4）精切齿外圆直径偏差按-0.01mm（5）校准齿外圆直径偏差（包括与校准齿直径相同的精切齿），查得-0.009mm（6）矩形花键拉刀其他尺寸偏差 键宽偏差：根据工件键宽的精度确定，可再-0.01-
16、0.02之间 花键齿圆周相邻齿距误差，应小于拉刀键宽偏差，但不得大于0.02mm 花键齿圆周不等分累积误差 花键齿的底径偏差按d11或只准负偏差 花键齿两侧面的不平行度，螺旋度及键齿对拉刀轴线不对称度在键宽公差范围内；倒角齿对拉刀轴线不对称度不大于0.05mm 拉刀倒角齿计算值M的偏差：0.02mm2.8.2键槽拉刀的尺寸偏差 齿齿高偏差（mm） 表（5）齿升量齿高偏差相邻齿高偏差0.050.080.0250.025 精切齿及校准齿齿高偏差取0.015mm 刀体侧面和底面不直度偏差：键宽为312mm时为0.06/100 键宽偏差取为工件槽宽公差的1/3，但不大于0.02mm，符号取（） 键齿对
17、刀体中心线的不对称度在拉刀键宽公差范围内 键齿对刀体中心不对称的在键宽公差以内2.8.3拉到其他部分长度偏差 拉刀总长偏差：当L1000mm时取2mm。 切削部分长度偏差取2mm。 校准部分长度偏差取1mm。 柄部长度取偏差取1mm。 前导部，后导部长度偏差取1mm。 容屑槽深偏差：当h4mm时，取0.3mm2.9对刀具的安装、使用的要求矩形花键的定位配合方式主要有大径定心、小径定心两种方式，采用大径定心配合方式，内花键大径通常在淬火处理前加工完成，在淬火后无法对内花键大径进行修整，由于热处理变形，造成内花键孔精度难以保证，容易导致在装配过程中内、外花键出现较大的配合间隙，而小径定心方式，具有
18、加工工艺性好、稳定性高，加工精度易于保证的特点，并能采用热处理后进行磨削的工艺方案，使得花键获得较高的加工精度，不但可以克服大径定心热处理造成的矩形内花键大径严重变形影响而无法 修整的缺陷，且可以使设计精度等级进一步，有利于提高以花键作为基准孔的渐开线圆柱齿轮配合的精度，确保变速箱的稳定运行。总结课程设计作为工科院校大学生的必修环节，不仅是巩固大学生大学所学知识的重要环节，而且也是在检验毕业生综合应用知识的能力、自学能力、独立操作能力和培养创新能力，是大学生参加工作前的一次实践性锻炼，是我们这个时代不可或缺的锻炼。学校安排的课程设计是一个充实自己，提高自己的平台，是一个学习与实践很珍贵的机会。
19、大学三年的学习即将结束，在我们即将进入大四,踏入社会之前，通过课程设计来检查和考验我们在这几年的所学的知识，同时对于我们自身来说，这次课程设计很贴切地把一些实践性的东西引入我们的设计中和平时所学的理论知识相关联。为我们无论是在将来的工作或者是继续学习的过程中打下一个坚实的基础。首先，通过这一学期的学习和对有关资料的查阅，我运用所学的专业知识和从与专业相关联的课程为出发点，设计了刀具零件的工艺、编制了刀具零件的加工程序，并复习了所学软件AUTOCAD、PRO/E的使用，同时学习了其他一些相关软件的应用。在设计过程中尽可能体现了我所学的、掌握和了解的知识。其次，我从这次课程设计中获益匪浅，在以后的
20、工作中，肯定会遇到许多困难，但回想起这设计经历的时候，我会迸发出和困难做斗争的激情与斗志。 当然由于设计经验的不足，在设计过程中难免会存在很多问题和缺点，但是，我们就是在这种困境和磨难中慢慢成长起来的，慢慢在设计的路途中渐渐成熟。 致谢本次设计是在老师的悉心指导和帮助下完成的。他们渊博的知识、勤奋的工作作风、务实的学习和工作态度、积极进取的勇气和魄力、以及对学生从严要求的治学态度都深深感染了我，值得我终身学习。他们无私的奉献精神是我毕生学习和追求的目标。在今后的学习和生活之中，老师的教诲必将激励我不断奋发向上。同在此向所有给予我帮助和支持的老师和同学们表示深深的谢意！ 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，1994.7 2）.乐兑谦主编金属切削刀具北京：国防工业出版社，1984.6 3）.庞学慧 武文革主编互换性与测量技术基础北京：兵器工业出版社，2003.7 4）.杨晶 刘云主编机械工程材料基础北京：兵器工业出版社，2002.12
