圆体成形车刀设计

圆体成形车刀设计1.1 前言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。

当生产批量较小时，也可以在普通车床上加工成形表面。

成型车刀的种类很多,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。

相较传统的车刀，成形车刀的具有显著的优势: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,制造成本也比较高。

一般是在成批、大量生产中使用。

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。

1.2设计要求设计要求：按照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。

1.3 选取刀具材料工件材料为：硬铝；硬度HBS100 ；强度σb = 420MPa 。

参考附录表5《金属切削刀具设计简明手册》选取刀具材料：18W 4r C V 。

1.4选择前角及后角由表（2-4）《金属切削刀具设计简明手册》得：f γ=27°，f λ=13°。

1.5 刀具廓形及附加刀刃计算 根据设计要求取r κ=20°，a=3mm ，b=1.5mm ，c=5mm ，d=0.5mmLc---成形车刀切削刃总宽度，Lc=l+a+b+c+d如图（2）所示：以0—0线（过9—10段切削刃）为基准，计算出1—12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 ）jx r =基本半径±2半径公差mm r 788.710)41.024.25(22j 1j =--==2rmm r r j j 94.745cos 5.1r 1043=︒⨯-== mm r j 29.845cos 1r 67=︒⨯-==j5r6r j =9mm; mm tg r j 928.920112=︒-=j8rmm mm r 975.9)41.0220(r 910j =-==;；mm 675.12)41.024.25(r =±==j1211r ；；； ；（以上各个半径就是标注点的相对0—0线的半径长度，jx r 半径是进行刀具切削的各个点的设计绘制的。

）再以1、2点为基准点，计算长度 jxL ：2公差基本长度±=jxLmm mm 775.14245.015=±=j4L ；mm 0.35=j6L ； mm 0.25=j5L ； mm 00.48=j7L ；1.6 计算切削刃的总长度 mm d c b a cL 5848=++++=；（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 c L 为58mm.）取mm 576.15r 2d 1min == 则L ==576.1558d L min c1.7 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：d me A R +++≥=)(22max 00d （见表2—3）由表（2—3）查得《金属切削刀具设计简明手册》 ： C1312车床（刀具结构为C 型） mm 52=0d；mm 12=d ;选用毛坯直径为28mm,则mm r j 41.759.614147A m ax=-=-=；代入上试，可得mm dA R 122max=--≤+0m)(e ；最终取m=8mm.1.8用计算法求原体成形车刀廓形上的各个点所在圆半径 x R1.8.1计算廓形上的各个点所在圆半径 xR计算过程如表（1—1）《金属切削刀具设计简明手册》所示：表（1—1）备注： 以上各个值的计算公式为：)sin arcsin(0f jxj r r γλ=fx ，f j fx jx r r r cos cos 0-=γxC ；x C B -=0xB；)arg(x c B h =xε ； xch εsin =x R ；标注廓形径向尺寸时，应该选公差要求最严的1—12段廓形为尺寸标准基准，其它各点用廓形深度R ∆见表（1—1）。

1.8.2 根据表（1—1）可确定各个点廓形深度R ∆的公差 1 ）2,j r j1r 的R ∆为：0；2）4,j r j3r 的R ∆为：0.01；3）7,j r j5r 的R ∆为：0.02；4）12,j r j11r 的R ∆为：0.04；5）10,j r j9r 的R ∆为：0.1；6）j8r ，j6r 的R ∆为：0.04；1.9 最小后角的校验由于7—11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：()[]︒-=20si n 8989f r tg arctg ε0a)32(9.7︒-︒≥︒=所以后角校验合格。

1.10 车刀廓形宽度x L 即为相应工件廓形的计算长度jx L其数值及公差按表（2—5）确定各个值分别为：mm L j 10.0775.144±==4L ；mm L j 02.0255±==5L ；j 66；mm L j 5.0487±==7L ；1.11 绘制刀具的加工工作图和样板工作图根据以上得到的结果，按照数据进行刀具图的绘制，绘制2A 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）矩形花键拉刀的设计2.1 前言拉刀上有很多刀齿，后一个刀齿（或后一组刀齿）的齿高要高于（或齿宽宽于）前一个刀齿（或前一组刀齿），所以当拉刀作直线运动时（对某些拉刀来说则是旋转运动），便能依次地从工件上切下很薄的金属层。

所以拉刀具有以下优点：加工质量好，生产效率高，使用寿命长，而且拉床结构简单。

但拉刀结构复杂，制造麻烦，价格也比较高，一般是专用刀具，因而多用于大量和批量生产的精加工。

拉刀按加工表面的不同，可分为加工圆形、方形、多边形、花键槽、键槽等通孔的内拉刀和加工平面、燕尾槽、燕尾头等外表面的外拉刀。

按结构的不同，可分为整体式拉刀和装配式拉刀。

2.2 选定刀具类型和材料的依据1选择刀具类型：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l=B ×n ×Zi ，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。

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。

2.3 刀具结构参数及各部分功用1拉刀的结构图1表12 切削方式：采用分层拉削方式中的同廓式拉削方式 3拉削余量：对于花键孔A=De-Do4拉刀刀齿结构：表22.4 拉刀几何参数的选择和设计1：选择拉刀材料：18W 4r C V2:拟订拉削余量切除顺序和拉削方式拉削余量切除顺序为：键测与大径——小径，拉刀切削齿的顺序是：花键齿——圆形齿。

实际采用分层拉削渐成式。

后面用d 、h 和y 表示角齿、花键齿和圆形齿；用c 、g 、j 和x 表示粗切、过度、精切和校准齿；用w 和m 表示工件预制孔和拉削孔。

3：选择切削齿几何参数前脚：0γ=20°，精切齿与校准齿倒棱前脚0t γ=20° 后脚：粗切齿：0α=2°30′+1° 1a b =0.10精确齿：0α=2°+30′1a b =0.15 校准齿：0α=1°+30′1a b =0.24：确定校准齿直径 倒角齿不设校准齿查表4—16（《刀具课程设计指导书》）得，花键齿、圆形齿的扩张量均为4um ，则花键齿校准齿和圆形齿校准齿直径为 hx d =34.10-0.004=34.096mm ； yx d =28.021-0.002=28.0019mm ；5：计算切削余量； 按表4-1（《刀具课程设计指导书》）计算圆形拉削余量为1mm ，预制孔径为27mm ，实际拉削余量 y A =28.0019-27=1.0019mm花键余量 h A =34.096-(29.898 -0.1)=4.298 mm 6:选择齿升量； 查表4-4（《刀具课程设计指导书》） 选择为 花键齿：fh a =0.050mm （矩形花键拉刀栏） 7：设计容屑槽 ⑴ 齿距计算查表4-7g pj p =x p =(0.6~0.8)p=6mm ⑵选择容屑槽 查表4-8采用曲线槽，粗切齿用深槽，h=3mm, 精切齿用基本槽 h=2.5mm（3）校验容屑系数：查表4-9得，容屑系数K=3 （4）校验同时工作齿数 查表4-7得l/p=30/8=3.8所以：min e z =4 max e z =4+1=5，满足3≤e z ≤8的校验条件 8：花键齿截形设计花键齿键宽h B 按下列式子计算 max h B =max B -b δ min h B =max h B -b ∆式中，max B 为花键键槽宽最大极限尺寸；b δ为拉削扩张量（查表得b δ=0.004mm ）；b ∆为拉刀键齿制造公差带宽，为保证键赤耐用度高，b ∆应在制造范围内取最小值，这里取 b ∆=0.010mm 。

则max h B =7.036-0.004=7.032mm min h B =7.032-0.010=7.022mm拉刀键齿侧面应制出r K =0°的修光刃f ，其下应磨出侧隙角1°30′。

（工厂常在齿高为1.25mm 及以下的刀齿上磨侧隙。

） 9：确定分屑槽参数除校准齿和与其相邻的一个精切齿外，拉刀切削齿均磨制三角形分屑槽（表4-13）。

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。

10：选择拉刀前柄按表4-17选择Ⅱ型——A 无周向定位面的圆柱形前柄，公称尺寸1d =25mm 卡爪底径2d =19mm11：校验拉刀强度通过计算分析，确认倒角齿拉削力最大，因而应计算拉刀倒角齿拉削力（表4-20、4-21和4-22） w a ∑=z(max h B +2f)=6*(7.032+2*0.5)mm=48.192mm max F =z F ′w a ∑01234k k k k k *310-=98.55KN拉刀最小截面积在卡槽底颈处，则拉应力 max min max //(/F A F σπ==4×229）=0.2GP[]σσ<(表4-25)，拉刀强度校验合格12：确定拉刀齿数及每齿直径1）花键齿齿数 初拟花键过渡齿与精切齿的齿升量为0.04，0.03，0.02，0.01，0.005mm,逐步递减，共切除余量 A``=0.21mm 。