矩形花键拉刀及矩形花键铣刀设计说明书

中北大学课程设计说明书学生姓名：赵文强学号：0602014117 学院：机械工程与自动化学院专业：机械设计制造及其自动化题目：矩形花键拉刀及矩形花键铣刀设计指导教师：庞学慧职称: 教授指导教师：武文革职称: 教授2009年6月3日中北大学课程设计任务书2008/2009 学年第2 学期学院：机械工程与自动化学院专业：机械设计制造及其自动化学生姓名：赵文强学号：0602014117课程设计题目：矩形花键拉刀及矩形花键铣刀设计起迄日期：6月4日～6月12日课程设计地点：工字楼指导教师：庞学慧、武文革系主任：王彪下达任务书日期: 2009年6月3日矩形花键拉刀,矩形花键铣刀的设计说明书目录引言 (6)金属切削刀具课程设计的目的 (6)设计内容和要求 (7)矩形花键拉刀的设计 (7)原始数据 (9)设计步骤 (9)矩形花键铣刀的设计 (14)原始数据 (15)设计步骤 (16)总结 (19)致谢 (20)参考文献 (20)引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矩形花键拉刀,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AUTOCAD、PRO/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。

由于编者等水平有限,设计编写时间也比较仓促,在我们设计的过程中会遇到一些技术和其它方面的问题，再加上我们对知识掌握的程度，所以设计中我们的设计可能会有一些不尽如人意的地方, 为了共同提高今后设计编写的质量，希望在考核和答辩的过程中得到各位指导老师的谅解与批评指正,不胜感激之至.0602014117 赵文强 2009年6月10日金属切削刀具课程设计的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。

设计内容和要求完成矩形花键铣刀、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。

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。

具体设计要求见附页。

矩形花键拉刀的设计前言拉刀是一种高生产率的刀具，可以用来加工各种形状的通孔、直槽、螺旋槽以及直线或曲线外表面，广泛的用于大量和成批生产中。

拉刀的种类如图（1）用于拉削的成形刀具。

刀具表面上有多排刀齿，各排刀齿的尺寸和形状从切入端至切出端依次增加和变化。

当拉刀作拉削运动时，每个刀齿就从工件上切下一定厚度的金属，最终得到所要求的尺寸和形状。

拉刀常用于成批和大量生产中加工圆孔、花键孔、键槽、平面和成形表面等, 生产率很高。

拉刀按加工表面部位的不同，分为内拉刀和外拉刀；按工作时受力方式的不同，分为拉刀和推刀。

推刀常用于校准热处理后的型孔。

拉刀的种类虽多，但结构组成都类似。

如普通圆孔拉刀的结构组成为：柄部,用以夹持拉刀和传递动力;颈部，起连接作用；过渡锥，将拉刀前导部引入工件；前导部，起引导作用，防止拉刀歪斜；切削齿，完成切削工作，由粗切齿和精切齿组成；校准齿，起修光和校准作用，并作为精切齿的后备齿；后导部，用于支承工件，防止刀齿切离前因工件下垂而损坏加工表面和刀齿；后托柄，承托拉刀。

拉刀的结构和刀齿形状与拉削方式有关。

拉削方式通常分为分层拉削和分块拉削两类。

前者又分成形式和渐成式；后者又分轮切式和综合轮切式。

成形式拉刀各刀齿的廓形均与被加工表面的最终形状相似;渐成式拉刀的刀齿形状与工件形状不同,工件的形状是由各刀齿依次切削后逐渐形成。

轮切式拉刀由多组刀齿组成，每组有几个直径相同的刀齿分别切去一层金属中的一段，各组刀齿轮换切去各层金属。

综合轮切式拉刀的粗切齿采用轮切式，精切齿采用成形式。

轮切式拉刀切削厚度较分层拉削的拉刀大得多，具有较高的生产率，但制造较难。

拉刀常用高速钢整体制造，也可做成组合式。

硬质合金拉刀一般为组合式，因生产率高、寿命长，在汽车工业中常用于加工缸体和轴承盖等零件，但硬质合金拉刀制造困难。

原始数据 花键孔尺寸外径 0.1048D φ+= 内径 0.025042d φ+=键宽倒角 45c ⨯︒ c=0.5mm键数 n=8拉削长度 l=60mm工件材料 45#钢 硬度HBS175 强度σb =600Mpa设计步骤1. 拉刀材料选择 184W Cr v2. 加工顺序 倒角——圆孔——花键3. 选择切削的几何参数 前脚016~18οογ= 后脚（粗）103οοα+= (细) 3002οα''+=（校）3001οα''+= （其它见图纸）4. 确定校准齿直径 倒角不设校准齿查表3—47，花健齿、圆形齿的扩张量均为5μm ，则花键齿校准齿和圆形齿校准齿直径为48.10.00548.095hx d =-=mm42.0250.00542.02yxd =-=mm5. 计算倒角参数12b b f=+181b =+=9 ，11maxsin b d ϕ=19sin 42.025φ==0.21416mm190x ϕθϕ=︒--=32.6339mm =17.6953mmmax cos 2xd M ϕ•==21.0282mmmin 2cos 2sin M b HO θθ-=min2B b tg HO ϕ=0.190，min sin B Bb d ϕ==42.810mm2(0.3~0.6)B d d =+=42.3mm6. 计算拉削余量按表4—1圆形的拉削余量为1，预制空的直径41mm实际的拉削余量A γ=（42.025-41）mm=1.025mm 倒角余量d A =(42.3-41.00)mm=1.3mm花键余量h A =[ 48.1-（42.3-0.1）]mm=5.9mm7. 选择齿升量倒角齿：fd a =0.1mm （槽拉刀和键槽拉刀栏）花键齿：fh a =0.07mm （矩形花键拉刀栏）圆形齿：fr a =0.05mm （综合式拉刀栏）8. 设计容屑槽I 齿距的计算 按表4—7(1.2~1.5)t l = (1.25~1.5)60t ==9.68~11.61 取t =11mm(0.6~0.8)t t =校8mm t =校 ll 选择容屑槽 按表4—8 粗切齿用深槽，h=4.5 g=4 r=2.3 R=7 精切齿用基本槽h 精=4g 精=4 r 精=2 R 精=7III 校核容屑条件 查表4—9得容屑系数k=3.倒角齿升量大时，应校验之，应使满足1.130.07603h ≥⨯⨯ h=4.5 校验合格IV 校验同时工作齿数 1c l Z t =+ 60111e z =+=6，满足e 3z 8≤≤的校验条件 9. 花键齿截形设计花键的键宽max b B δ=-，精确到0.001mmmax max min h max b b h bh b B b δ=-=-∆其中，b δ为拉削扩张量（查表4—16得b δ=0.005mm ）；b ∆为拉刀键齿宽公差带，为保证键齿尺寸耐用度的提高，b ∆应在制造条件允许范围内取小值，所以b ∆=0.010mm ，则max b h =（8.036-0.005）mm=8.031mm min h b = （8.031-0.010）mm =8.021mm拉刀键齿侧面制出0K ογ=的修光角f ，其下应磨出侧隙角130ο'。

工厂常在齿高为1.25mm 及以下的刀齿上磨出侧隙，副偏角//130r κ=︒，在图中已经标出。

10. 确定分屑槽参数除校准齿和与其相邻的一个精齿外，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的刃段，圆形齿段不必磨分屑槽s=2.51.0b '=0.5h '=11. 选择拉刀前柄按表4—17 选择I 型—A 无周向定位面的圆柱形前柄，公称尺寸140d mm =，卡爪底径230d mm =， 其余见图。

12. 校验拉刀强度和拉床载荷通过计算分析，确认倒角齿拉削力最大，因而计算拉刀倒角齿拉削力（查表4—20，4—21和4—22）max (2)w h a z B f =+∑=8⨯（8.031+2⨯0.5）mm=72.25mm3max max 0123410w e F F a z k k k k k -'=⨯∑319272.758 1.15 1.15 1.311110-=⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯=153.59KN拉力最小截面积在卡槽颈处，则拉应力为：max 2304F σπ=⨯=153.56706.5=0.2173GP []σσ≤（表4—25），拉力强度校验合格。

根据表4—24，选用L6120拉床，拉床拉力为200⨯0.8KN=160KN ≥153.59KN ，拉床载荷校验合格。

13. 确定拉到齿数及每齿直径I 倒角齿齿数4.924.5220.1d dc fd A z a ===⨯ 取dc z =25II 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，共切削余量A ''=0.21mm ，花键的切削齿数为2.30.211115.93220.07h hc fh A A z a ''--=+=+=⨯ 取16齿，多取了0.07⨯0.07⨯2mm 的余量，应减去0.0098的齿升量，应此，减去一个精切齿并将齿升量调整0.04，0.03，0.0125，0.005mm ，最后齿升量小于0.5fh a ，为精切齿，则前两齿为过渡齿。

III 圆形齿齿数初拟方案与花键相同，即拟切去A ''=0.21mm 余量，计算圆形粗齿齿数为 1.0250.218.15220.05y yc fy A A z mm a ''--===⨯ 取8齿，少切了0.15⨯0.005⨯2mm 的余量，需加一个精切齿，其齿升量为0.0075mm 。