刀具课程设计(矩形花键拉刀)

题目: 矩形花键拉刀
目录
1. 前言
1.1矩形花键拉刀设计————————————————— 3
2. 矩形花键拉刀设计
2.10选择刀具材料及热处理硬度——————————————4 2.11拟订拉削余量切除顺序和拉削方式————————————4 2.12选择切削齿几何参数————————————————5 2.13确定校准齿直径，倒角齿不设校准齿———————————5 2.14计算倒角齿参数—————————————————5 2.15计算拉削余量—————————————————6 2.16选择齿升量——————————————————6 2.17设计容屑槽——————————————————6 2.18花键齿截形设计—————————————————7 2.19确定分屑槽参数—————————————————8
2.21校验拉刀强度和拉床载荷——————————————8 2.22确定拉刀齿数及每齿直径——————————————8 2.23拉刀齿部长度—————————————————9 2.24设计拉刀其他部分————————————————10
2.26 制定技术条件——————————————————— 11
4.总结—————————————————————————15
5.参考文献————————————————————16 6．附表—————————————————————17
矩形花键拉刀及矩形花键铣刀设计
1.1矩形花键拉刀设计
被加工零件如图1.所示，工件材料为： 45钢；硬度HBS180 ；强度σb =610Mpa；工件长度L=30mm。

拉床为L6120型良好状态旧拉床，拉削时采用10%乳化液。

拉削前采用钻削加工预制孔。

1.2.矩形花键铣刀设计
被加工零件如图2.所示，工件材料为：45钢；硬度HBS180 ；强度σb = 610Mpa ；工件长度L=30mm 。

2. 矩形花键拉刀设计
【原始条件和设计要求】
要求设计一把矩形内花键拉刀。

拉削的内花键代号及尺寸公差为8﹡mm f )0
025.0(742+φ mm )0100.0(10H 46+⨯φmm )0
036.0(9H 8+⨯，倒角高度0.5mm ，顶角圆弧半径r ≤0.4mm 。

内花键键槽对基准轴线的位置度公差0.015mm
2.10选择刀具材料及热处理硬度
拉刀材料选用W18Cr4V 高速钢。

热处理硬度见设计图中技术要求。

2.11拟订拉削余量切除顺序和拉削方式
拉削余量的切除顺序为：倒角—键侧与大径—小径，拉刀切削切齿的顺序是：倒角齿—花键齿—圆形齿，实际采用分层拉削渐成式。

在本说明书中，用脚标d 、h 和y 表示倒角齿、花键齿、圆形齿；用脚标c 、g 、j 和x 表示粗切、过渡、精切和校准齿；用脚标w 和m 表示工件预制孔和拉削孔。

2.12选择切削齿几何参数
查拉刀齿前角、后角可得：取拉刀前角︒=160γ，精切齿与校准齿倒棱前角︒=501γ。

取粗切齿，302︒=αο，精切齿 ︒=2αο，校准齿 ︒=1αο
2.13确定校准齿直径，倒角齿不设校准齿
查表4-16，花键齿、圆形齿的扩张量均为m μ5，则花键齿校准齿和圆形齿校准齿的直径为：
mm mm d hx 095.46)005.0100.46(=-=
mm mm d yx 020.42)005.0025.42(=-=
2.14计算倒角齿参数
查表4-29，因为为8齿，所以倒角工艺角度为︒=45θ。

2143.000
.4245tan 5.020.8tan 2sin min 1=︒⨯⨯+=⋅⋅+=ymaz d f B θφ ︒
==37.122143.0arcsin 1φ
mm d M ymaz 686.17)sin(2
11=+⋅⋅=θφ 2529.54545sin 0.8686.172sin 2min =︒-︒
⨯⨯=-⋅⋅=Φctg ctg B M ctg B θθ ︒==Φ778.102529.5arcctg B
mm B d B B 78.42778.10sin 0.8sin min ==Φ=
mm d 23.43)6.0~3.0(78.422=+=
2.15 计算拉削余量
按表4-1计算圆形拉削余量为1mm ，预制孔径为41mm ，
实际拉削余量为：mm mm A y 020.1)41020.42(=-=
倒角余量 (43.2341) 2.23d A mm mm =-=
花键余量 mm mm A h 82.3)]1.023.42(095.46[=--=
2.16选择齿升量：按表4-4选择为
倒角齿：0.05~0.20.050fd a mm ==
花键齿：mm a fh 050.008.0~05.0==
圆形齿：mm a fy 050.006.0~03.0==
2.17设计容屑槽
1）齿距计算：按表4-7， mm
mm l p 830)5.1~2.1()5.1~2.1(=⨯==
mm P p p j g 6)8.0~6.0(===
2）选择容屑槽：采用曲线槽，粗切齿用深槽，h ＝3mm ，精切齿用基本槽。

3）校验容屑条件：查表4-9得，容屑系数k ＝3，倒角齿开量最大时，应校验之，应使满足l ka h f 13.1≥ 397.230050.0313.113.1=⨯⨯⨯=l ka f
因h ＝3，所以l ka h f 13.1≥式满足，校验合格。

4）校验同时工作齿数 因为
3830==p l ，即3min =e Z ，413max =+=e Z ，满足38e Z ≤≤的校验条件。

2.18花键齿截形设计
花键齿键宽h B 按下式计算，精确到0.001mm 。

max min h h b B B δ=- min max h h b B B =-∆
式中，max B 为内花键键槽宽最大极限尺寸；b δ为拉削扩张量(b δ=0.005mm); b ∆为拉刀键齿宽制造公差带宽，为保证键齿尺寸耐用度高，b ∆应在制造条件允许范围内取小值，取b ∆＝0.010mm ，则：
mm mm B h 031.8)005.0036.8(max =-=
mm mm B h 021.8)010.0031.8(min =-=
拉刀键齿侧面应制出00r K =的修光刃f ，其下应磨出侧隙角0'130。

2.19确定分屑槽参数
除校准齿和与其相邻的一个精切齿外，拉刀切削齿均磨制成三角形分屑槽。

由于在每个圆形齿上都存在着不工作刃段，圆形齿段不必磨分屑槽。

2.20选择拉刀前柄
按表4-17选择∏型—A 无周向定位面的圆柱形前柄，公称尺寸mm d f8401=，卡爪底径；
，，，32mm L225mm L139.6mm d 2h1302==='=mm d ，其余见图。

2.21校验拉刀强度和拉床载荷
通过计算分析，确定倒角齿拉削力最大，因而应计算拉刀倒角齿拉削力：
mm mm f B z a
h w
248.72)5.02031.8(8)2(max =⨯+⨯=⋅+⋅=∑
'3max max 0123410Z w e F F a Z k k k k k KN -=⨯∑
KN KN 8.120101113.115.115.15248.722)192174(3=⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯+=-
拉刀最小截面积在卡槽底颈处，则拉应力为：
GPa F A F nax
11.0384
2min
max =⨯==
πσ []σσ<（表4-25），拉刀强度校验合格。

拉床拉力为200⨯0.8KN=160KN,比max F 大，拉床载荷校验合格。

2.22 确定拉刀齿数及每齿直径
1）倒角齿齿数： 3.22050
.0223
.22=⨯==
fd d dc a A Z 取23=dc Z 2）花键齿齿数：
初拟花键过渡齿与精切齿的齿升量为0.05、0.05、0.05、0.05、0.05,逐步递减，共切除余量''0.21A mm =，花键粗切齿齿数：
3.820.21
1126.1220.050
h hc fh A A Z a ''--=
+=+=⨯ 取26齿，少切去了0.10.520.1mm mm ⨯⨯=的余量，应增加一个精切齿，其齿升量为0.005mm 的齿升量，过度齿2个，精切齿4个。

3）圆形齿齿数： 初拟方案与花键齿相同，即拟订切去A ''余量，计算圆形粗切齿齿数
为：1.805
.0221
.002.12=⨯-=
''-=
dy
y yc a A A Z
取8=yc Z 齿，少切了0.01的余量，需增加一个精切齿，其齿升量为0.005mm ，这样，圆形齿段具有粗齿8个，过渡齿3个，精切齿3个
4）校准部切齿 倒角齿不设校准齿，圆形齿和花键齿校准齿齿数，查表得：
花键校准齿齿数：4=hc Z 圆形校准齿齿数：5=yc Z
这样拉刀总齿数为：23+34+8+4+5=78，具体齿序见表1。

2.23 拉刀齿部长度
倒角齿段长度：(82320)204d l mm mm =⨯+=
花键齿段长度：(828868)280h l mm mm =⨯+⨯+=
圆形齿段长度：mm
mm l y 136)86118(=⨯+⨯=
拉刀齿部长度：620d h y l l l l mm =++=齿
2.24 设计拉刀其他部分
按表4-17 4-19 4-23计算：
前柄： mm l 1101= mm f d )064
.0025
.0(
8401--= 颈部： mm l A B m l s 105203575)20~10(32=-++=-++=
mm mm d d 5.395.012=-=
过渡锥： mm l 203=
前导部： mm l 404= mm f d d w )050
.0025
.0(
741min 4--== 前柄伸入夹头长度：mm mm l l 105511
=-=' 前柄端部至第一刀齿的距离：
mm mm l A B m l L s 270)40357515105(411
=++++=++++'=' 后导部： mm l 207= mm f d d m )050
.0025
.0(
742min 7--== 后柄： 可不设置
2.25 拉刀总长及其校验
1
78(27062020120)1030L L L l l mm '=+++=+++=齿
根据表4-26知，允许拉刀总长为31mm
,拉刀长度校验合格。

d
1426
2.26 制定技术条件（见拉刀工作图）2.27 绘制拉刀工作图（见附图1）
4.总结：
金属切削刀具课程设计是我们在学完《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。

通过本次课程设计，我学到了：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。

在这次课程设计中，通过对有关知识的梳理，对各手册的查阅，并在复习并运用所学软件AUTOCAD的运用后我的设计水平有所增加，而且它对能力的提高也很有帮助。

具体有以下几点收获：
1.掌握了金属切削刀具的设计和计算方法；
2.学会运用各种设计资料，手册和国家标准；
3.学会绘制符合标准要求的刀具工作图，能标出必要的技术条件。

这次设计圆满结束了，以后面对的是工作和学习中更多的学习和需要解决的问题，我会
在这次设计经历的鼓舞下更有信心地走下去，不断努力做得更好！
参考文献
[1]刘华明编. 金属切削刀具设计简明手册. 机械工业出版社，2005.7
[2]东华大学编 .画法几何及工程制图 .上海科学技术出版社，2003.3
[3]乐兑谦编. 金属切削刀具（第2版） .机械工业出版社. 2001.6
[4]庞学慧，武文革编. 互换性与测量技术基础. 国防工业出版社，2007.8
附表1矩形花键拉刀齿序表
资料仅供参考!!!。