刀具課程設(shè)計---成形車刀與矩形花鍵拉刀設(shè)計

1、<p>　　課 程 設(shè) 計 說 明 書</p><p>　　學(xué)生姓名： 學(xué) 號： </p><p>　　學(xué) 院： 機械工程與自動化學(xué)院 </p><p>　　專 業(yè)： 機械設(shè)計制造及其自動化 </p><p>　　題 目：

2、成形車刀與矩形花鍵拉刀設(shè)計 </p><p>　　指導(dǎo)教師： 職稱: </p><p>　　2007年1月16日</p><p><b>　　課程設(shè)計任務(wù)書</b></p><p>　　2006/2007 學(xué)年第 1 學(xué)期</p><p>　　學(xué)

3、 院： 機械工程與自動化學(xué)院 </p><p>　　專 業(yè)： 機械設(shè)計制造及其自動化 </p><p>　　學(xué) 生 姓 名： 學(xué) 號： </p><p>　　課程設(shè)計題目

4、： 成形車刀與矩形花鍵拉刀設(shè)計 </p><p>　　起 迄 日 期： 1月17日～1月24日 </p><p>　　課程設(shè)計地點： </p><p>　　指 導(dǎo) 教 師：

5、 </p><p>　　系 主 任： </p><p>　　下達任務(wù)書日期: 2007年1月16日</p><p>　　課 程 設(shè) 計 任 務(wù) 書</p><p>　　課 程 設(shè) 計 任 務(wù) 書</p><p><b

6、>　　目 錄</b></p><p>　　1.成形車刀設(shè)計-----------------------------------------------------（1）</p><p>　　1.1選擇刀具材料---------------------------------------------------（1）</p><p>　　1.2選擇

7、前角及后角-------------------------------------------------（1）</p><p>　　1.3畫出刀具廓形---------------------------------------------------（1）</p><p>　　1.4計算切削刃總寬度-------------------------------------------

8、---------------------------（2）1.5確定結(jié)構(gòu)尺寸-----------------------------------------------------------------------------（3）</p><p>　　1.6用計算法求圓體成形車刀廓形上各點所在圓的半徑Rx------------------------（3）1.7廓形深度公差 --------------

9、-------------------------------------------------------------（4）1.8檢驗最小后角-----------------------------------------------------------------------------（4）2.1選定刀具類型、材料的依據(jù)----------------------------------------（5）</p>

10、;<p>　　2.2刀具結(jié)構(gòu)參數(shù)、幾何參數(shù)的選擇和設(shè)計----------------------------（5）2.3刀具的全部計算（包括計算公式和計算結(jié)果）------------------------（11）</p><p>　　2.4對技術(shù)條件的說明----------------------------------------------（15）</p><p>

11、;<b>　　刀具課程設(shè)計說明書</b></p><p><b>　　1.成形車刀設(shè)計</b></p><p>　　按刀身本身的結(jié)構(gòu)和形狀分，有平體、棱體和圓體三種，圓體成形車刀的可重磨次數(shù)更多，它可用來加工內(nèi)、外成形表面的工件，制造也較方便，因而決定采用圓體成形車刀。</p><p><b>　　1.1選擇刀具

12、材料</b></p><p>　　參考高速鋼的牌號和用途，選用普通高速鋼W18Cr4V制造。</p><p>　　1.2選擇前角及后角</p><p><b>　　查表得：，</b></p><p>　　1.3畫出刀具廓形（包括附加刃）計算圖（見圖1）</p><p>　　取，a=3m

13、m, b=2mm, c=6mm, d=0.5mm</p><p>　　——是為避免切削刃轉(zhuǎn)角處過尖而設(shè)得附加刀刃寬度，常取為0.5～3mm；</p><p>　　——是考慮工件端面的精加工和倒角而設(shè)的附加刀刃寬度，其數(shù)值應(yīng)大于斷面精加工余量和倒角寬度。為使該段刀刃在主剖面內(nèi)有一定后角，常做成偏角～，b值取為1～3mm；</p><p>　　——是為保證后續(xù)切斷工序順

14、利進行預(yù)切槽刀刃寬度，常取為3～8mm；</p><p>　　——是為保證成形車刀刀刃延長到工件毛坯表面之外而設(shè)的附加刀刃寬度，常取為0.5～2mm；</p><p>　　圖1：圓體成形車刀廓形計算圖</p><p>　　標(biāo)出工件廓形各點1—12，以0—0線為基準(zhǔn)(通過11－12段切削刃，以便對刃)，計算出1—12各點處的計算半徑（為避免尺寸偏差值對計算準(zhǔn)確度的影響

15、，故常采用計算尺寸、計算半徑、計算長度和計算角度計算）：</p><p><b>　?。?lt;/b></p><p>　　再以1點為基準(zhǔn)點，計算出計算長度</p><p>　　1.4計算切削刃總寬度Lc,并校驗</p><p><b>　　，取</b></p><p>　　因大于

16、最大許用值，故在已確定徑向進給的情況下，在工件非切削部分增設(shè)助支承——滾輪托架，以增加工藝系統(tǒng)剛度。</p><p><b>　　1.5確定結(jié)構(gòu)尺寸</b></p><p><b>　　應(yīng)使</b></p><p>　　——刀具廓形的最大半徑；</p><p>　　——工件最大廓形深度，</p

17、><p>　　——是考慮有足夠的容屑空間需要的?？砂辞邢骱穸群颓行嫉木砬潭冗x取，一般取為3～12 mm。當(dāng)工件為脆性材料時取小值，反之取大值；</p><p>　　——刀體壁厚。由強度決定，一般取為5～8mm；</p><p>　　——內(nèi)孔直徑。它應(yīng)保證心軸和刀體有足夠的強度和剛度。需按切削用量和切削力的大小選取，一般取為0.25～0.45，計算后再取相近之標(biāo)準(zhǔn)值。&

18、lt;/p><p>　　由表差得，C1336單軸轉(zhuǎn)塔自動車床所用圓體成形車刀：</p><p>　　又已知毛坯半徑為14mm，則，代入上式，可得：</p><p>　　可選取 e=12mm , m=8mm ,并選用帶銷孔得結(jié)構(gòu)形式。</p><p>　　1.6用計算法求圓體成形車刀廓形上各點所在圓的半徑Rx</p><p&

19、gt;<b>　　其計算過程見表1：</b></p><p>　　標(biāo)注廓形徑向尺寸時，應(yīng)選公差要求最嚴(yán)的12段廓形作為尺寸標(biāo)注基準(zhǔn)，其他各點用廓形深度表示其徑向尺寸。</p><p>　　表1：圓體成形車刀廓形計算表</p><p><b>　　1.7廓形深度公差</b></p><p>　　查表得

20、各點廓形公差為</p><p><b>　　1.8檢驗最小后角</b></p><p>　　7-11段切削刃與進給方向(即工件端面方向)的夾角最小,因而這段切削刃上后角最小,其值為</p><p>　　一般要求最小后角不小于,因此檢驗合格</p><p>　　1.9車刀廓形寬度lx即為相應(yīng)工件廓形的計算長度ljx,其數(shù)值

21、及公差如下(公差值是按表2-5成形車刀的廓形公差確定的,表中為列出者可酌情取為):</p><p>　　1.10畫出刀具工作圖</p><p>　　2.矩形花鍵拉刀設(shè)計</p><p>　　2.1 選定刀具類型、材料的依據(jù)</p><p><b>　　（1）選擇刀具類型</b></p><p>

22、　　對每種工件進行工藝設(shè)計和工藝裝備設(shè)計時，必須考慮選用合適的刀具類型。事實上，對同一個工件，?？捎枚喾N不同的刀具加工出來。</p><p>　　采用的刀具類型不同將對加工生產(chǎn)率和精度有重要影響?？偨Y(jié)更多的高生產(chǎn)率刀具可以看出，增加刀具同時參加切削的刀刃長度能有效的提高其生產(chǎn)效率。例如，用花鍵拉刀加工花鍵孔時，同時參加切削的刀刃長度l=B×n×Zi，其中B為鍵寬，n為鍵數(shù)，Zi為在拉削長度內(nèi)同

23、時參加切削的齒數(shù)。若用插刀同時參加切削的刀刃長度比插刀大得多，因而生產(chǎn)率也高得多。</p><p>　?。?）正確選擇刀具材料</p><p>　　刀具材料選擇得是否恰當(dāng)對刀具的生產(chǎn)率有重要的影響。因為硬質(zhì)合金比高速鋼及其他工具鋼生產(chǎn)率高得多，因此，在能采用硬質(zhì)合金、的情況下應(yīng)盡力采用。但由于目前硬質(zhì)合金的性能還有許多缺陷，如脆性大，極難加工等，使他在許多刀具上應(yīng)用還很困難，因而，目前許多

24、復(fù)雜刀具還主要應(yīng)用高速鋼制造。</p><p>　　根據(jù)《刀具課程設(shè)計指導(dǎo)書》表29，選擇高速工具鋼，其應(yīng)用范圍用于各種刀具，特別是形狀較復(fù)雜的刀具。根據(jù)表30，選擇W18Cr4V，HRC62-65</p><p>　　2.2 刀具結(jié)構(gòu)參數(shù)、幾何參數(shù)的選擇和設(shè)計</p><p><b>　　（1）拉刀的結(jié)構(gòu)</b></p><

25、;p><b>　　圖1</b></p><p><b>　　表1</b></p><p>　?。?） 切削方式：采用分層拉削方式中的同廓式拉削方式</p><p>　　（3）拉削余量：對于花鍵孔A=De-Do</p><p>　?。?）分層式拉刀粗切齒齒升量</p><p&

26、gt;　　根據(jù)表4-6查出當(dāng)硬度為HRC62-65時，齒升量af=0.05-0.08mm，在這取af=0.07mm。</p><p>　?。?） 拉刀幾何參數(shù)</p><p>　　根據(jù)表4-9，查得拉刀的前角γo=16-18o</p><p>　　根據(jù)表4-10，查得粗切齒的后角αo=3o+30‘，刃帶ba=0.05-0.15；</p><p&g

27、t;　　精切齒的后角αo=1o±15‘，刃帶ba=0.05-0.15；校準(zhǔn)齒的后角αo=1o±15‘，刃帶ba=0.7mm。</p><p>　?。?）齒距及同時工作齒數(shù)</p><p>　　根據(jù)表4-12，拉刀齒距計算公式：l=80mm時，t=（1.3-1.6）l1/2（mm）</p><p>　　同時工作齒數(shù)：Ze=（l/t）+1（取整）&l

28、t;/p><p>　　經(jīng)計算得t=11.6-14.3，按表4-13取標(biāo)準(zhǔn)值為：t=14，Ze=6</p><p><b>　?。?）容屑槽</b></p><p>　　根據(jù)表4-14，直線齒背容屑槽尺寸：</p><p><b>　　圖2</b></p><p>　　t=14時，

29、g=4.5mm，I型的h=5.5mm，r=2.8mm</p><p>　　根據(jù)表4-16，容屑系數(shù)K值當(dāng)t=14，af=0.07mm時，K=3.2</p><p><b>　?。?）分屑槽</b></p><p>　　分屑的作用：使切屑易于變形，易于卷屑。</p><p>　　分屑槽位置：應(yīng)前后齒錯開。</p>

30、;<p>　　根據(jù)表4-17,每個刀齒的分屑槽數(shù)nk=b/5-10（取小值）</p><p>　　當(dāng)b=9時，s=3.0，bc=1.0，nc=0.5。</p><p><b>　　圖3</b></p><p><b>　　（9）校準(zhǔn)部</b></p><p>　　前角γo校=5o，后角

31、αo校=1o，齒距t校=（0.6-0.8）t=8.4-11.2mm，取t校=11mm</p><p>　　根據(jù)表4-23查得齒數(shù)Z校=4-5個，取Z校=5個</p><p>　　最后一個精切齒及校準(zhǔn)齒直徑應(yīng)按下式確定：D校=Dmax±δ，其中δ為孔的變形量。</p><p>　　拉刀校準(zhǔn)部長度l校=t校×Z校=11X5=55mm</p>

32、;<p><b>　?。?0）柄部</b></p><p>　　根據(jù)表4-25查得圓拉刀柄部尺寸為：</p><p><b>　　圖4</b></p><p>　　D1=25mm，D＇=19h13mm，D2=35mm，l1=75mm，l＇=15mm，l＇＇=28h13mm，c=5mm</p>&

33、lt;p>　　σb=35kg/mm2時刀茗強度允許拉力為23100kg。</p><p>　　（11）頸部及過度錐</p><p>　　拉刀頸部長度按下式計算：l2≥m+B+A-l3＇mm</p><p>　　式中：B-機床床壁厚度，根據(jù)表4-30查得機床型號L6120，B=75mm</p><p>　　A-花盤法蘭厚度，根據(jù)表4-30

34、查得機床型號L6120，A=35mm</p><p>　　m-卡頭與機床床壁間隙，可取m=10-20mm，在這取20mm</p><p>　　l3＇-過渡錐長度，一般l3＇=10-20mm，在這取20mm</p><p>　　因此求得l2≥110mm。</p><p><b>　　圖5</b></p>&l

35、t;p>　　圖中：床壁孔徑200mm，B=75mm，花盤孔徑150mm，a=75mm，A=35mm</p><p>　　拉刀頸部直徑D2可比柄部直徑D1小0.3-1mm，也可以取頸部與柄部直徑相同，以便于一次磨出。</p><p>　　L1＇公式：L1＇=l1+l2+l3＇+l3，其中l(wèi)1為拉刀進入卡頭部分的長度，l3為前導(dǎo)部長度。</p><p>　　（12

36、）前導(dǎo)部、后導(dǎo)部和尾部</p><p>　　前導(dǎo)部主要起導(dǎo)向和定心作用，故應(yīng)和予制孔形狀相同。根據(jù)表4-31及4-32：</p><p><b>　　前導(dǎo)部：</b></p><p><b>　　圖6</b></p><p>　　說明：1、D3等于前把拉刀最后刀齒的直徑，偏差為表4-32。</

37、p><p>　　2、d3等于加工的花鍵孔最小內(nèi)徑減0.5mm，只準(zhǔn)許負(fù)偏差。</p><p>　　3、b3等于前一把拉刀花鍵齒寬減0.02mm。</p><p>　　4、l3=（0.75-0.1）l</p><p>　　5、a=5-10mm</p><p><b>　　后導(dǎo)部：</b></p&g

38、t;<p><b>　　圖7</b></p><p>　　說明：1、d4等于拉刀花鍵齒最大外徑減0.05mm，偏差取-0.2mm。</p><p>　　2、b4等于或小于0.02mm切削辭鍵寬。</p><p>　　當(dāng)拉削孔內(nèi)有空刀槽時，后導(dǎo)部長度按下式計算：l后=l+c+（5-10）mm，式中：l為空刀槽寬度，c為前端拉削長度。

39、</p><p>　　尾部在拉刀工作時支撐在拉床托架上，防止拉刀尾部下垂，對于小而輕的拉刀可不做尾部。</p><p><b>　?。?3）拉刀總長度</b></p><p>　　L=L1＇+l切+l校+l后+l尾，一般拉刀總長度與直徑比L/do≤35</p><p>　　根據(jù)表4-33，當(dāng)do=30mm時，Lmax=1

40、300mm</p><p>　?。?4）拉刀強度校檢</p><p><b>　　1o 拉削力計算</b></p><p>　　根據(jù)表4-34，F(xiàn)max=P＇·n·b·Ze（kg），</p><p>　　式中：P＇—單位長度切削刃上的拉削力（kg/mm），根據(jù)表4-35查得P＇=19.6（k

41、g/mm）</p><p>　　Ze—最大同時工作齒數(shù)，Ze=6</p><p>　　n—花鍵鍵數(shù)，n=6</p><p>　　b—鍵寬，b=7mm</p><p>　　因此Fmax=19.6×46.3×5=4537.4（kg）</p><p><b>　　2o 拉刀強度校驗</b&

42、gt;</p><p>　　校驗公式：σ=Fmax/Amin≤[σ]</p><p>　　式中：Fmax—由表4-34中相應(yīng)公式計算得。</p><p>　　Amin—拉刀危險截面面積。拉刀的危險斷面可能在柄部，也可能在第一個切削齒容屑槽中（mm2）</p><p>　　[σ]—拉刀材料允許的拉應(yīng)力，表4-36查得[σ]=35-40（kg/m

43、m2）</p><p>　　柄部D=29mm，A=660.185mm2，所以σ=Fmax/Amin=4537.4/660.185≤[σ]</p><p><b>　　因此，合格。</b></p><p><b>　　3o 拉床拉力校驗</b></p><p>　　校驗公式：Fmax≤k[Qmax]&

44、lt;/p><p>　　式中：[Qmax]—拉床允許的最大拉力，由表4-30得[Qmax]=20000kg</p><p>　　k—系數(shù)，由于是良好狀態(tài)的舊機床，k取0.8。</p><p>　　因此，k[Qmax]=0.8×20000=16000kg＞Fmax</p><p><b>　　所以，合格。</b>&l

45、t;/p><p>　　2.3 刀具的全部計算（包括計算公式和計算結(jié)果）</p><p><b>　　表2</b></p><p>　　2.4 對技術(shù)條件的說明</p><p>　　2.4.1 拉刀各部分的表面光潔度</p><p><b>　　表3</b></p>

46、<p>　　2.4.2 拉刀各部分尺寸偏差</p><p>　　1.拉刀外圓直徑在全長上的最大徑向跳動量之差</p><p>　　2.切削齒外圓直徑偏差：0.020</p><p>　　3.精切齒外圓直徑偏差按-0.01mm</p><p>　　4.校準(zhǔn)齒外圓直徑偏差（包括與校準(zhǔn)齒直徑相同的精切齒），查得-0.009mm</p

47、><p>　　5.矩形花鍵拉刀其他尺寸偏差</p><p>　　1` 鍵寬偏差：根據(jù)工件鍵寬的精度確定，可再-0.01-0.02之間</p><p>　　2` 花鍵齒圓周相鄰齒距誤差，應(yīng)小于拉刀鍵寬偏差，但不得大于0.02mm</p><p>　　3` 花鍵齒圓周不等分累積誤差</p><p>　　4` 花鍵齒的底徑偏差按

48、d11或只準(zhǔn)負(fù)偏差</p><p>　　5` 花鍵齒兩側(cè)面的不平行度，螺旋度及鍵齒對拉刀軸線不對稱度在鍵寬公差范圍內(nèi)；倒角齒對拉刀軸線不對稱度不大于0.05mm</p><p>　　6`拉刀倒角齒計算值M的偏差：－0.02mm</p><p>　　6.鍵槽拉刀的尺寸偏差</p><p>　　1`切齒齒高偏差（mm）</p>&l

49、t;p>　　2`精切齒及校準(zhǔn)齒齒高偏差?。?.015mm</p><p>　　3`刀體側(cè)面和底面不直度偏差：鍵寬為3－12mm時為0.06/100</p><p>　　4`鍵寬偏差取為工件槽寬公差的1/3，但不大于0.02mm，符號?。ǎ?lt;/p><p>　　5`鍵齒對刀體中心線的不對稱度在拉刀鍵寬公差范圍內(nèi)</p><p>　　6`

50、鍵齒對刀體中心不對稱的在鍵寬公差以內(nèi)</p><p>　　7.拉到其他部分長度偏差</p><p>　　1`拉刀總長偏差：當(dāng)L<1000mm時取±2mm。</p><p>　　2`切削部分長度偏差取±2mm。</p><p>　　3`校準(zhǔn)部分長度偏差取±1mm。</p><p>