矩形花键拉刀及矩形花键铣刀设计Word格式.docx

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⑴、拉削速度较低，一般为

，拉削平稳，且切削厚度很薄，因此拉刀精度可达到

，表面粗糙度达

。

⑵、同时工作的刀齿多，切削刃长，一次行程完成粗、精加工，生产效率高。

⑶、每一刀齿在工作过程中只切削一次，刀齿磨损慢，刀具耐用度高，寿命长。

⑷、拉削时只有主运动，拉床结构简单操作方便。

⑸、加工范围广，可拉削各种形状的通孔和外表面，但拉刀设计、制造复杂，价格昂贵，较适于大批量生产中应用。

铣削有如下特点：

⑴刀具连续转动铣刀切削时是连续的旋转运动，所以相对刨刀而言，铣削加工容许使用较高的切削速度。

⑵多刀多刃切削铣刀的多齿刀，刀刃的总长度大，这有利于提高加工生产率和刀具耐用度。

但由于刀齿多，容屑问题是一个矛盾。

因为每个刀齿在切削过程中切下的切屑被封闭在刀槽中，直至该到齿完全离开工件时才能将切屑抛出，所以要求刀槽应有足够的容屑空间。

⑶断续切削铣削加工时，铣刀每旋转一周，一个刀齿仅参加一段时间工作，其余大部分时间是在空气中冷却，这种自然冷却作用对刀具耐用度有利。

但是另一方面，各刀齿断续的切削会引起冲击振动；

同时铣削总面积是变化的，铣削力的波动也较大，故铣削均匀性差，工件表面粗糙度达

⑷可选用不同的切削方式利用顺铣和逆铣、对称铣和不对称铣等切削方式，来适应不同材料的可加工性和加工要求，可以提高刀具耐用度和加工生产率。

1.1刀具的发展

随着社会的发展,时代的进步,刀具在生产中的用途越来越广.刀具的发展在一定程度上决定着生产率,中国加入WTO后,各行各业面临的竞争越来越激烈,一个企业要有竞争力,其生产工具必须具有一定的先进性.中国作为一个农业大国,其在机械方面的发展空间相当大,而要生产不同种类的零件,不管其大小与复杂程度,都离不开刀具. 

目前，在金属切削技术领域中，我国和先进的工业国家之间还存在着不小的差距，但这种差距正在缩小。

随着工厂、企业技术改造的深入开展，各行各业对先进刀具的需要量将会有大幅度的增长，这将有力地促进金属切削刀具的发展

1.2本课题研究的目的

课程设计作为工科院校大学生的必修环节，不仅是巩固学生大学所学知识的重要环节，而且也是在检验大学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。

通过本课题设计可以达到以下目的：

1.综合运用学过的专业理论知识，能独立分析和拟订某个刀具合理的工艺路线，具备设计中等复杂刀具零件的能力。

2.能根据被加工零件的技术要求，运用刀具设计的基本原理和方法，掌握一些专用刀具设计方法，完成刀具结构设计，提高刀具设计能力。

3.熟悉和学会使用各种手册，能善于使用网络搜寻一些设计的相关资料，掌握一定的工艺制订的方法和技巧。

4.进一步提高计算机操作的基本技能﹑CAD及Pro/engineer软件应用能力（造型设计与自动编程）﹑仿真模拟软件的应用。

二.矩形花键拉刀设计

1.被加工零件材料的选择

被加工零件如图1.所示

图1

工件如图2所示。

材料为：

45钢；

硬度HBS195；

强度σb=600Mpa；

工件长度L=65mm。

图2

2.设计步骤

2.1选择拉刀材料

拉刀材料常用W6Mo5Cr4V2高速工具钢整体制造,一般不焊接柄部.由于拉刀制造精度高,技术要求严,在刀具成本中加工费用占的比重比较大,为了延长拉刀寿命,所以生产上也用W25MoCr4VCo8和W6Mo5Cr4V2Al等硬度和耐磨性均较高的高性能高速钢制造.但一般常用W6Mo5Cr4V2,故该拉刀材料选择W6Mo5Cr4V2.

2.2拉削方式

采用组合式的拉削方式,即在同一只拉刀上采用了两种拉削方式的组合.它的粗精切削齿都不分组,粗切削齿上开圆弧形分削槽,槽宽略小于刃宽,前后刀齿上分削槽交错排列,故粗切削齿上齿升量较大,拉削表面质量高,拉刀制造容易,适用于拉削余量较多的圆孔,是目前常用的一种拉削方式。

2.3拉削余量

假设该矩形花键拉刀用来钻孔,则其拉削余量可用如下公式:

δ=

2.4几何参数

拉刀的几何参数主要指刀齿上的前角,后角和后刀面上的刃带宽,为制造方便,其校准齿上的前角通常与切削齿相同。

查表有:

切削齿:

前角=

后角=

2.5齿升量fz

一般粗切齿应切除拉削余量的80%以上,精切齿的齿升量按被拉削表面的质量和精度来确定,通常可取0.025

0.08,但不得小于0.025。

2.6确定切削齿齿距

查表有

故:

取

=10mm

2.7确定同时工作齿数

2．8容屑槽形状

为减少加工容屑槽的成形车刀和样板的种类，应尽量将容屑槽的形状和尺寸标准化，系列化。

目前常用的容屑槽形状有直线齿背型，曲线齿背型和直线齿背双圆弧型三种.直线齿背双圆弧槽型槽型容削空间大，制造较简便，目前生产的拉刀大多采用这种槽型，适用于组合式及分块式的拉削和齿升量大的拉刀上。

，故应选用直线齿背双圆弧槽型

2．9确定容削系数K

容屑系数K是拉刀容屑槽的有效面积A与切削层面积Ad的比值，即K=A/

由于A=

*h*h/2查表有K=3.2

2．10计算容屑槽深

为保证拉刀有足够的容削空间，设计时必须满足如下条件3.14*h*h/（4L*

）>

=K,

故拉刀容屑槽深h

1.13

2．11确定容屑槽尺寸

查拉刀容屑曹形状尺寸表有：

p=10时,取Ⅱ型.故,有:

h=4mm,g=3.2mm,r=2mm

2.12拉刀的分屑槽形状及其尺寸

常用分屑槽的形状有圆弧形和角度形两种。

圆弧形分屑槽主要用于轮切式拉刀的切削齿和组合式拉刀的粗切齿和过度齿上；

角度形分屑槽用于同廓式拉刀的切削齿和组合式拉刀的精切齿上。

故本设计若粗切齿时采用圆弧形分屑槽；

若精切齿时采用角度形分屑槽.

查表可知:

拉刀分屑槽数:

粗切齿（圆弧型分屑槽）:

槽数

=10

精切齿（角度型分屑槽）:

=14

2.13粗算切削齿齿数

过度齿齿数

=3

5,精切齿齿数

7,校准齿齿数

7

根据选定的粗削齿齿升量

和已知的加工余量δ,切削齿齿数可按下式估算

=

2.14确定校准齿齿数

和校准齿直径

有孔直径公差0.025,查如下表一得拉削孔径扩张量

=0取

=5

考虑到拉后孔径可能产生扩张或收缩,校准齿直径的基本尺寸为

=30.021-0=30.021（

=0）

其中

--拉后孔径的最大极限尺寸

-----拉后孔径的扩张量或收缩量

2．15确定拉刀各刀齿直径

由δ=

-

可知：

=

-δ=58.025-1.6=56.425

故d=

+（1

2）

其具体结果见拉刀工作图。

式中：

---拉削后孔的最大直径，单位：

mm

---拉削前预制孔的最小直径，单位：

2.16确定齿形状及尺寸

具体的齿形与尺寸如图3所示

图3

刀齿宽度B=10mm。

刃带f=0.8±

0.2mm。

刀刃长度l=3mm。

2.17倒角刀齿的计算

已知B=10,

2.18柄部结构形式及尺寸

拉刀圆柱形前柄的结构形式可分为Ⅰ型和Ⅱ型，Ⅰ型用于柄部直径小于18mm的拉刀，Ⅱ型用于柄部直径大于18mm的拉刀。

Ⅰ型和Ⅱ型又可分为无周向定位面和有周向定位面。

当拉刀用于实现工作行程和返回行程的自动循环时，需要有后柄结构，后柄放置在拉刀后导部的后边，后柄的结构形式有Ⅰ型和Ⅱ型两种，Ⅰ型为整体式，Ⅱ型为装配式，一般在后柄直径较大时采用。

故该拉刀选择Ⅱ型A-无周向定位面的圆柱形前柄型式，Ⅰ型圆柱形后柄型式.

查表知:

柄部尺寸为:

2.19颈部长度

颈部直径可取与前柄直径相同值,也可略小于前柄直径.颈部长度要保证拉刀第一个刀齿尚未进入工件之前,拉刀前柄能被拉床的夹头夹住.因此可得拉刀颈部长度计算公式

取m=20mm,B=70mm,A=30mm

2.20过度锥长度

过度锥长度

根据拉刀直径不同可取为10,15,20mm,故取

=20mm

=35+70+30-20=100mm

2.21前导部直径

长度

2.22后导部直径

后导部直径的基本尺寸等于拉后孔的最小直径

可取为工件长度的1/2

2/3,但不得小于20mm.

故取

=40mm

2.23柄部前端到第一齿长度

2.24计算最大切削力

小于拉床额定拉力,则:

2.25拉床拉力校验

计算出的拉削力

应小于拉床的实际拉力

即

对于良好状态的旧拉床,

=0.8

其中L6110型拉床的公称拉力

=200KN

故

0.8

200=160KN,所以拉床拉力足够.

2.26拉刀强度校验

为防止拉刀拉断,拉削时产生的拉应力应小于拉刀材料的许用应力,即

/

式中:

--拉刀上的危险截面积,一般在柄部或颈部.

--拉刀材料的许用应力,高速钢的

=343

392MPa

=346.2

=3155.7/346.3=9.1MPa<

所以拉刀强度允许.

2.27计算校验拉刀

L=

+