圆孔拉刀矩形花键铣刀的设计说明书

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1、,矩形花键铣刀的设计说明书目录前言11. 绪论11.1 刀具的发展11.2 本课题的研究目的32. 圆孔拉刀的设计41 .原始条件和设计要求52 .设计步骤52.1 选择拉刀材料52.2 拉削方式52.3 拉削余量52.4 几何参数62.5 齿升量62.6 确定齿距62.7 确定同时工作齿数62.8 容屑槽形状62.9 确定容屑系数62.10 确定容屑槽尺寸72.11 拉刀的分屑槽形状及尺寸72.12 确定拉刀的齿数和每齿直径72.13 柄部结构形式及尺寸82.14 颈部直径与长度92.15 过渡锥长度92.16 前导部直径长度92.17 后导部直径长度92.18 柄部前端到第一齿长度102.

2、19 计算最大切削力102.20 拉床拉力校验10182.21 拉刀强度校验102.22 计算校验拉刀112.23 确定拉刀技术要求112.24 绘制拉刀工作图13三矩形花键铣刀的设计3.1 原始数据3.2 设计步骤3.21 齿槽半角3.22 齿顶圆弧中心半角3.23 齿顶宽3.24 初算齿廓高度3.25 铣刀宽度3.26 按铣刀宽度最后确定齿廓高度3.27 铣刀齿顶圆弧半径3.28 齿顶圆角半径3.29 铣刀前角3.30 容屑槽形式3.31 铣刀孔径3.32 铣刀外径3.33 铣刀圆周齿数3.34 铣刀的后角3.35 铲削量3.36 容屑槽圆角半径3.37 容屑槽深度3.38 容屑槽间角3.

3、39 分屑槽尺寸3.40 键槽尺寸3.41 空刀导角尺寸3.42 技术条件前言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中的所学，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。我的课程设计课题是圆孔拉刀,矩形花键铣刀的设计。在设计过程当中,我通过查阅有关资料和运用所学的专业或有关知识，比如零件图设计、金属切削原理、金属切削刀具、以及所学软件AUTOCADPRO/E的运用，设计了零件的工艺、编制了零件的加工程序等。我利用此

4、次课程设计的机会对以往所有所学知识加以梳理检验，同时又可以在设计当中查找自己所学的不足从而加以弥补。使我对专业知识得到进一步的了解和系统掌握.一绪论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WTOB,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

5、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

6、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.圆孔拉刀的设计1.原始条件和设计要求工件直径DR55H70.030mm,工件拉削孔长度L=40mm,拉削表面粗糙度不得大于Ra1.6Nm,孔内无空刀槽，工件拉削孔部截面图如下3.25d106键均布0.012 A110526123工件材料：30号钢 硬度：HBS180弓邰尹b=500MPa图2.拉床型号：L6120型采用10烟压乳化液2.设计步骤工作状况：良好的拉床2.1 选择拉刀材料拉刀材料常用W6Mo5Cr4V窗

7、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W6Mo5Cr4V2阳硬度和耐磨性均较高的高性能高速钢制造.但一般常用W6Mo5Cr4V敬该拉刀材料选择W6Mo5Cr4V2.2.2 拉削方式采用综合式的拉削方式，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 拉削余量假设该圆拉刀用来钻孔

8、，则其拉削余量可用如下公式查表4-1:计算余量A=0.005Dm+(0.10.2)xLL=0.005父55.030+0.15父同=1.22mm按GB143878锥柄麻花钻第1系列取54实际余量A=d0x-dwmi55.040-54=1.040mmoxwHimdox=dmmax、.、：=0.052.4 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，具校准齿上的前角通常与切削齿相同。查表有：切削齿：前角=1618后角=2W校准齿：前角=1618=后角=1：乎刃带宽：粗切齿E0.1精切齿：0.05-0.2校准齿：0.30.52.5 齿升量af查表4-4粗切齿：af=0

9、.03mmac=2af=0.06mm.2.6 确定齿距查表4-7有粗切齿齿距：P=(1.251.5)JL=7.909.49取P=9mm精切齿齿距，校准齿齿距：Pj=Px=(0.60.8)p=(0.60.8)P=4.87.2取P=6.32.7 确定同时工作齿数由计算式：最少同时工作齿数Z=L/P取Z=4emineimin最多同时工作齿数7=L/P+1取7=5Zemaxemax且满足3MzeM82.8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.选用曲线齿背型。2.9确定容削系数K容屑

10、系数K根据ac=0.06查表4-10取K=3.02. 10确定容屑槽尺寸为保证拉刀有足够的容削空间查表4-8粗切齿和过渡齿取深槽，h=4mm,g=3mm,r=2mm,R=7mm;精切齿和校准齿取基本槽，h=2mmg=2mm,r=1mm,R=4mm2.11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；三角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：粗切齿与过渡齿采用弧形分屑槽，精切齿(最后一个精切齿除外)采用三角形分屑槽。弧形槽按表4-12设计domin=54mm,槽数为二1490槽见a=d0mi

11、nsin(0.3、0.7)=6mmnk90,切削见度aw=2d0minsina=6.09mmnk三角形槽按表4-11设计，前后刀齿的分屑槽应在圆周方向错开半个槽距，交错排列11.d0=55mm,槽数n=()向。=28076槽宽b=1-1.2mm,深h，=0.5mm,槽形角之90。2.12确定拉刀齿数和每齿直径尺寸过度齿齿数Zg=35,精切齿齿数Zj=37,校准齿齿数Zx=57取过渡齿与精切齿齿升量递减为：0.025、0.020、0.015、0.015、0.01、0.01mm1切除余重为+Aj,其中，前2齿齿升重大于af,可属过渡齿；后4齿齿升重较小,属精切齿。Ag+Aj=2X(0.025+0.

12、020+0.015+0.015+0.010+0.010)=0.19mm粗切齿齿数4J-W1=152af粗切齿、过渡齿、精切齿共切除余量:(151)X2X0.03+0.19mm=1.030mm剩下(1.040-1.030)mm=0.010mm的余量未切除，需增设一个精切齿切到要求的尺寸。按表4-14,取校准齿7个，则拉刀总齿数为：zc-zgZjzx=15+2+5+7=29按齿号列出了各齿直径尺寸及其公差见表一:(表一)正旦IAI勺直径基本尺寸D(mm)直径尺寸公差(mm)正旦IAI勺直径基本尺寸D(mm)直径尺寸公差(mm)154.0001454.7800.015254.0601554.8403

13、54.1201654.8900.01454.180士0.0151754.930554.2401854.960654.3001954.990-0.01754.3602055.010854.4202155.030954.4802255.0351054.5402355.0351154.6002455.0351254.6602555.0351354.7202655.0350_0.0072755.0352855.0352955.0352.13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18mmi勺拉刀,II型用于柄部直径大于18mmi勺拉刀。I型和II型又可分为无周

14、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.查表4-17知：前柄L3=11=120D=弓=璃0f&00264D=d2=G38h1212501=251=32c=52.14颈部直径d2与长度12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颈部长度：12_mBsA-l3=110mm2S

15、3对于L6120型号的拉床，其尺寸如下：式中：12-颈部长度m=1320取m=15Bs-拉床床壁厚度75mmA-法兰盘厚度35mmI3过渡锥长度10,15或20mm这里选13=15mm颈部直径；d2=d1-。二、。一；取d2=d1-=、：,、mm2.18过度锥长度1313=15mm332.19前导部直径d4,长度14d4 =dwmin_0.030_0.06014=1或14240取14=40mm2.20 后导部直径d7,长度1717=(0.50.7)1或17之20取17=20mmd7=dmmin= ：155f 7-0.030-0.0602.21 柄部前端到第一齿长度L1拉刀前柄端面至第1刀齿的距

16、离_._._L1=11mBsA14=120+15+75+35+40=285mm11前柄伸入夹头的长度11=11(5-10)或11=卜取11=120mm2.22 计算最大切削力Fcmaxcmax按表4-20、表4-21和表4-22计算最大拉削力。根据综合式拉削特点，切削厚度a0=2af一q55二二Fmax二FzaWZemaxk0k1k2k3k410=23351.271.150.9110-132.23KN2式中：Fz-切削刃单位长度上的切削力查表 4-22 有 Fz=233N2.23 拉床拉力校验计算出的拉削力Fmax应小于拉床的实际拉力,FmaxF,对于良好状态的旧拉床,F允=0.8Fr,其中L

17、6120型拉床的公称拉力Fr=200KN故FmaxE0.8Fr=0.8X200=160KN,所以拉床拉力足够.2.24 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-1=Fmax/Amin一L式中：Amin-拉刀上的危险截面积，一般在柄部或颈部.k-拉刀材料的许用应力，高速钢的b】=0.35GPaAmin =2二 d22-23.14 382=1134.1 mm2-=Fmax/Amin=132.23/1134.1=0.116GPa60最大总长度28d。30d028d026d025d024d0精密圆拉刀一般不超过20d02.27 确定拉刀技术要求（GB3813-83）

18、拉刀热处理用W6Mo5Cr4V2速工具钢制造的拉刀热处理硬度刀齿和后导部63-66HRC前导部60、66HRC柄部45、58HRC允许进行表面强化处理拉刀表面粗糙度（表三）拉刀表面表面粗糙度拉刀表面表面粗糙度刀齿圆柱刃带表面精切齿前圜校准齿前回粗切齿前圜刀齿后面Rz1.6NmRz1.6NmRz1.611mRz3.2PmRz3.2Nm前导部外圆柱表面后导部外圆柱表面中心孔工作锥面柄部外圆柱表面RaO.63NmRaO.63NmRz33mRa1.25Rm拉刀粗切齿外圆直径的极限偏差（见表四）拉刀粗切齿外圆直径的极限偏差四升里外圆直径极限偏差相邻内凶升里差0.03-0.05+0.0150.007圆拉刀

19、精切齿与外圆校准齿外圆直径的极限偏差（见表五）圆拉刀精切齿与外圆校准齿外圆直径的极限偏差被加工孔的直径偏差校准齿与其尺寸相同的精切齿的外圆直径的极限偏差其余精切齿的外圆直径的极限偏差:0.018020.0050-0.010.018-0.027020.0070.0270.036020090.0360.046020.0120.0460-0.015拉刀外圆表面对拉刀基准轴线的径向圆跳动公差（见表六）表六拉刀外圆表面对拉刀基准轴线的径向圆跳动公差对拉刀基准轴线的径向跳动公差拉刀柄部与卡爪接触的锥面对拉力基准轴线的斜向圆跳动公差拉刀各部分的径向圆跳动应在同校准齿和校准齿相同直径的精切齿及后导部其余部分一

20、个方向拉刀全长与其基本直径的比值径向圆跳动公差0.1不得超过表五中所规定的外圆直径公差值:151525250.030.040.06拉刀前导部与后导部外圆直径公差（按f7）拉刀全长尺寸的极限偏差（见表七）表七拉刀全长尺寸的极限偏差拉刀全长尺寸长度尺寸允许的极限偏差1000-3士5拉刀表面拉刀表面不得有裂纹，碰伤，锈迹等影响使用性能的缺陷拉刀切削刃拉刀切削刃应锋利，不得有毛刺，崩刃和磨削烧伤.拉刀容屑槽拉刀容屑槽的连接应圆滑，不许有台阶.2.28 绘制拉刀工作图三.矩形花键铳刀的设3.1 .原始条件欲加工矩形花键轴,其尺寸为：外径Da=S5ull=G25300mm，内径Df=621f7=(&21制

21、20mm,键数Z=6,键宽b=5d1095.0；8mm，假设键底圆半径r=1,工件材料为:30号钢硬度:HBS180强度仃b=500MPa231. 61x451x45400.05M12.设计步骤3.21齿槽半角中5d106键均布图2.-0.012 A=180/Z=180/6=303.22 齿顶圆弧中心半角=arcsin(b/Dfmin)=30，arcsin(6/20.959)=13.363.23 齿顶宽Ba=Dfmin加-二20.959加乱36=4.84mm3.24 初算齿廓高度h=(Da-DfminXcos)/2+(1-2)=(25-20.959父cos13.36。)/2+(1-2)=3.3

22、-4.3取h=4mm3.25 铳刀宽度B=d+2hsin=4.84+2m4=sin30=9.45取B=10mmBacos:cos303.26 按铳刀宽度最后确定齿廓高度,BBa10-4.84h=-=4.46mm2sin:2sin30cos:cos303.27 铳刀齿顶圆弧半径Dfmin20.959R=10.47f223.28 齿顶圆角半径r=r=13.29 铳刀前角精加工时：=0f粗加工时：=5、20f故取尸f=03.30 容屑槽形式矩形花键铳刀容屑槽底形式通常有两种，即平底式和中间有凸起或槽底倾斜的加强形式在铳削深度较小和刀齿强度足够的情况下，应采用平底式；在铳削深度较大时，宜采用加强形式，

23、其槽底形状都是根据工件廓形确定的.故该容屑槽选择采用平底式.3.31 铳刀孔径铳刀的孔径d应根据铳削宽度和工作条件选取，也可以按刚度，强度条件计算，还可根据生产经验选取.因此，该铳刀根据其切削宽度B=10查表3-4选取，可得d=22mm.3.32 铳刀外径对于平底形式的容屑槽，铳刀外径可按如下公式估算：d0=(22.2)+2.2。+(26)=65mm3.33 铳刀圆周齿数在设计时，一般可根据生产经验按铳刀外圆直径的大小来预选定圆周齿数，且一般尽量采用偶数.因此，查表可知zk=10.3.34 铳刀的后角设矩形花键铳刀的顶刃径向后角为5,取otf=10ac.验算侧刃后角公式为：tg二.0=tgfs

24、in：故口0=5可以满足要求3.35 铲削量二d65K=-tgafK1=(1.31.5)KK=tg10=4.0Zk10K1=1.4=6.03.36容屑槽圆角半径二d0-2hK二165-2r=1.88取r=22Azk2410式中:A为系数，当铲齿凸轮空程角=60时A=6;当=90时A=4而对于需铲磨齿背的成形铳刀，通常取=90:3.37容屑槽深度对于有平底容屑槽，齿背需铲磨的成形车刀H=hKK1r=4.464-62=11.46223.38 容屑槽问角一般取0=20o35o,这里取=30o3.39 分屑槽尺寸因为该铳刀宽度小于20,故切削刃上不需做分屑槽.3.40 空刀导角尺寸查表知C=1.53.

25、41 技术条件见铳刀工作图3.42 绘制工作图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。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。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

26、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的运用，同时学习了其他一些相关软件的应用。在设计思想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，我就萌发出那种和困难做斗争的勇气。当然由于设计经验的不足，在设计过程中难免有不足和缺点，但是我绝得得到教训也算是一种收获吧。致谢本次设计是在老师的悉心指导和帮助下完成的。他渊博的知识、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。参考文献:1.机械工程手册（金属切削刀具）1980机械工业出版社2.金属切削刀具设计1962机械工业出版社3.铣刀,拉刀生产图册1977技术标准出版社4.金属切削手册上海市科学技术交流站1974上海人民出版社5.乐兑谦主编金属切削刀具北京1993机械工业出版社6.刘华明主编金属切削刀具课程设计指导资料1986机械工业出版社7.刀具课程设计指导1985年机械工业出版社8.许先绪主编非标准刀具设计手册1985年机械工业出版社9.徐嘉元主编机械加工工艺基础1990年机械工业出版社