刀具課程設(shè)計(jì)--成形車刀及矩形花鍵拉刀設(shè)計(jì)

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

2、 成形車刀及矩形花鍵拉刀設(shè)計(jì) </p><p>　　2010年5月31日</p><p>　　課 程 設(shè) 計(jì) 任 務(wù) 書</p><p>　　課 程 設(shè) 計(jì) 任 務(wù) 書</p><p><b>　　課題名</b></p><p><b>　　——設(shè)計(jì)任務(wù)33</b>

3、;</p><p>　　1. 成形車刀設(shè)計(jì) </p><p>　　被加工零件如圖1.所示，工件材料為：灰鑄鐵HT200；硬度HBS170。</p><p>　　2. 矩形花鍵拉刀設(shè)計(jì)</p><p>　　被加工零件如圖2.所示，工件材料為：45鋼；硬度HBS175 ；強(qiáng)度σb = 610Mpa；工件長(zhǎng)度L=38mm。</p>&

4、lt;p>　　圖1 圖2</p><p>　　金屬切削刀具課程設(shè)計(jì)的目的</p><p>　　金屬切削刀具課程設(shè)計(jì)是學(xué)生在學(xué)完“金屬切削原理及刀具”等有關(guān)課程的基礎(chǔ)上進(jìn)行的重要的實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)，其目的是使學(xué)生鞏固和深化課堂理論教學(xué)內(nèi)容，鍛煉和培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)和理論的能力，是對(duì)學(xué)生進(jìn)行獨(dú)立分析、解決問題能力的強(qiáng)化訓(xùn)練。&

5、lt;/p><p>　　通過金屬切削刀具課程設(shè)計(jì)，具體應(yīng)使學(xué)生做到：</p><p>　　(1) 掌握金屬切削刀具的設(shè)計(jì)和計(jì)算的基本方法；</p><p>　　(2) 學(xué)會(huì)運(yùn)用各種設(shè)計(jì)資料、手冊(cè)和國家標(biāo)難；</p><p>　　(3) 學(xué)會(huì)繪制符合標(biāo)準(zhǔn)要求的刀具工作圖，能標(biāo)注出必要的技術(shù)條件。</p><p><b&

6、gt;　　二、設(shè)計(jì)內(nèi)容和要求</b></p><p>　　完成成形車刀、棱體成形車刀兩種刀具的設(shè)計(jì)和計(jì)算工作，繪制刀具工作圖和必要的零件圖以及編寫一份正確、完整的設(shè)計(jì)說明書。</p><p>　　刀具工作圖應(yīng)包括制造及檢驗(yàn)該刀具所需的全部圖形、尺寸、公差、粗糙度要求及技術(shù)條件等；說明書應(yīng)包括設(shè)計(jì)時(shí)所涉及的主要問題以及設(shè)計(jì)計(jì)算的全部過程；設(shè)計(jì)說明書中的計(jì)算必須準(zhǔn)確無誤，所使用的尺

7、寸、數(shù)據(jù)和計(jì)量單位，均應(yīng)符合有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和法定計(jì)量單位；使用A4紙打印，語言簡(jiǎn)練，文句通順。</p><p>　　具體設(shè)計(jì)要求見附頁。</p><p><b>　　一、拉刀的設(shè)計(jì)</b></p><p>　?。ㄒ唬┻x定刀具類型和材料的依據(jù)</p><p><b>　　1選擇刀具類型：</b></

8、p><p>　　對(duì)每種工件進(jìn)行工藝設(shè)計(jì)和工藝裝備設(shè)計(jì)時(shí)，必須考慮選用合適的刀具類型。事實(shí)上，對(duì)同一個(gè)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(duì)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(shí)參加切削的刀刃長(zhǎng)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(shí)，同時(shí)參加切削的刀刃長(zhǎng)度l=B×n×Zi，其中B為鍵寬

9、，n為鍵數(shù)，Zi為在拉削長(zhǎng)度內(nèi)同時(shí)參加切削的齒數(shù)。若用插刀同時(shí)參加切削的刀刃長(zhǎng)度比插刀大得多，因而生產(chǎn)率也高得多。</p><p>　　2正確選擇刀具材料：</p><p>　　刀具材料選擇得是否恰當(dāng)對(duì)刀具的生產(chǎn)率有重要的影響。因?yàn)橛操|(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。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

10、應(yīng)用還很困難，因而，目前許多復(fù)雜刀具還主要應(yīng)用高速鋼制造。</p><p>　　拉刀結(jié)構(gòu)復(fù)雜，造價(jià)昂貴，因此要求采用耐磨的刀具材料，以提高其耐用度；考慮到還應(yīng)有良好的工藝性能，根據(jù)《刀具課程設(shè)計(jì)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W6Mo5Cr4V2。</p><p>　?。ǘ┑毒呓Y(jié)構(gòu)參數(shù)、幾何參數(shù)的選擇和設(shè)計(jì)</p>

11、;<p>　　被加工成型的工件如下圖（1）：</p><p><b>　　設(shè)計(jì)步驟</b></p><p>　　1、選擇拉刀材料及熱處理硬度 </p><p>　　拉刀材料選用W6Mo5Cr4V2高速鋼。熱處理硬度見圖技術(shù)條件。</p><p>　　2、擬訂拉削余量切除順序和拉削方式 </p&g

12、t;<p>　　拉削作量的切除順序?yàn)椋旱菇恰I側(cè)—與大徑—小徑，拉刀切削齒的順序是：倒角齒—花鍵齒—圓形齒。實(shí)際采用分層拉削漸放式。</p><p>　　本節(jié)用腳標(biāo)d,h,y表示倒角齒，花鍵齒和圓形齒；用腳標(biāo)c,g,j和x表示粗切。過渡，精切和校準(zhǔn)齒；用腳標(biāo)w和m表示工件預(yù)制孔和拉削孔。</p><p>　　3、選擇切削幾何參數(shù) </p><p>　　

13、粗切齒：前角γ=17° 后角α= </p><p>　　過渡齒：前角γ=17° 后角α= </p><p>　　校準(zhǔn)齒：前角γ=17° 后角α= </p><p>　　4、確定校準(zhǔn)齒直徑 </p><p><b>　　倒角齒不設(shè)校準(zhǔn)齒</b></p><p&

14、gt;　　查表4－16，花鍵齒,圓形齒的擴(kuò)張量為10um，則花鍵齒校準(zhǔn)齒和圓形齒校準(zhǔn)齒直徑為</p><p>　　5．計(jì)算倒角齒參數(shù) 查表4－29知倒角的工藝角度為 。按表4－29 計(jì)算如下：</p><p><b>　　倒角齒如圖（2）：</b></p><p><b>　　如圖（2）</b></p>

15、<p>　　6.計(jì)算拉削余量 </p><p><b>　　按表4－1計(jì)算</b></p><p>　　圓形拉削余量為1mm，預(yù)制孔徑為25，實(shí)際拉削余量</p><p><b>　　倒角余量 </b></p><p><b>　　花鍵余量</b></p&

16、gt;<p>　　7．選擇齒升量 </p><p><b>　　按表4－4選擇為</b></p><p>　　倒角齒：（槽拉刀和鍵槽拉刀欄）</p><p>　　花鍵齒：（矩形花鍵拉刀欄）</p><p>　　圓形齒： （綜合式拉刀欄）</p><p><b>　　8．

17、設(shè)計(jì)容屑槽</b></p><p>　　1）齒距計(jì)算 按表4－7</p><p><b>　　取</b></p><p><b>　　取</b></p><p>　　2）選擇容屑槽 按表4-8采用曲線槽，粗切齒用深槽（圖（3）），h=4mm,精切齒用基本槽（圖（4））。</p

18、><p><b>　　如圖：</b></p><p>　　圖（3） 圖（4）</p><p>　　3）校驗(yàn)容屑條件 查表4-9得容悄系數(shù)k=3.5。倒角齒齒升量大時(shí)，就校驗(yàn)之，應(yīng)使?jié)M足式?。骸?lt;/p><p>　　因式h=4.00,所以　式滿足，

19、校驗(yàn)合格。</p><p>　　4）校驗(yàn)同時(shí)工作齒數(shù) 據(jù)表4-7得知l/p=4,即，滿足的校驗(yàn)條件</p><p>　　9.花鍵齒截形設(shè)計(jì) </p><p>　　花鍵齒如圖（5）： </p><p><b>　　圖（5）</b></p><p>　　花鍵齒鍵寬按下式計(jì)算，精確到0.001mm：&

20、lt;/p><p>　　式中，為內(nèi)花鍵鍵槽寬最大極限尺寸；為拉削擴(kuò)張量（查表4-16得=0.010mm）;</p><p>　　為拉刀鍵齒寬制造公差帶寬，為保證鍵齒尺寸耐用度高，應(yīng)在制造條件允許范圍內(nèi)取小值，取=0.010mm。則</p><p>　　=(6.030-0.001)mm=6.029mm</p><p>　　=(6.029-0.010

21、)mm=6.019mm</p><p>　　拉刀鍵齒面應(yīng)制出的修光刃f，其下應(yīng)磨出側(cè)隙角。</p><p>　　10.確定分屑槽參數(shù) </p><p>　　除校準(zhǔn)齒和與其相鄰的一個(gè)精切齒外，拉刀切削齒均磨制三角形分屑槽。由于在每個(gè)圓形齒上都存在著不工作的刃段，圓形齒段不必磨分屑槽。如圖（6）：</p><p><b>　　圖（6）&

22、lt;/b></p><p>　　11.選擇拉刀前柄 </p><p>　　按表4—17選擇Ⅱ型—A無周向定位面的圓柱形前柄，公稱尺寸,卡爪底徑,前柄如圖（8）：</p><p><b>　　圖（8）</b></p><p><b>　　其余見工程圖圖</b></p><

23、p>　　12.校驗(yàn)拉刀強(qiáng)度 </p><p>　　通過計(jì)算分析，確認(rèn)倒角齒拉削力最大，因而應(yīng)計(jì)算拉刀倒角齒拉削力</p><p>　　拉刀花鍵齒拉削力: </p><p><b>　　其中修正系數(shù)</b></p><p>　　拉刀最小截面積在卡槽底頸處，則拉應(yīng)力</p><p>　?。?/p>

24、表4-25），拉刀強(qiáng)度校驗(yàn)合格。根據(jù)表4-23,表4-24,拉床拉力為400 X 0.8KN=320KN,比Fmax大,拉床載荷校驗(yàn)合格.選用L6140拉床,良好狀態(tài)舊拉床.</p><p>　　13.確定拉刀齒數(shù)及每齒直徑</p><p><b>　　1）倒角齒齒數(shù)</b></p><p><b>　　取24</b>&l

25、t;/p><p>　　2）花鍵齒齒數(shù) 初擬花鍵過渡齒與精切齒的齒升量為0.04，0.03，0.02，0.01，0.005mm，逐步遞減，共切除余量?；ㄦI粗切齒齒數(shù)</p><p>　　取21齒，多切去了0.260.052mm=0.026mm的余量，應(yīng)減去0.026mm的余量，因此，減去一個(gè)精切齒并將齒升量調(diào)整為0.04，0.03，0.015，0.007，后兩個(gè)齒升量為精切齒，前兩個(gè)為過渡齒

26、。 </p><p>　　3) 圓形齒齒數(shù) 初擬方案與花鍵齒相同,即擬切去余量,計(jì)算圓形粗切齒齒數(shù)為 取11齒,少切了mm的余量,需將最后一個(gè)精切齒切齒齒升量為0.0075mm.這樣,圓形齒段具有粗切齒11個(gè),過度齒3個(gè),精切齒2個(gè).</p><p>　　4）校準(zhǔn)部齒數(shù) 倒角齒不設(shè)校準(zhǔn)齒。圓形齒和花鍵齒校準(zhǔn)齒齒數(shù)查表4-14，得</p><p>　　花鍵

27、校準(zhǔn)齒齒數(shù) </p><p>　　圓形校準(zhǔn)齒齒數(shù) </p><p>　　各齒直徑基本尺寸,見表（1）</p><p><b>　　矩形花鍵拉刀齒序表</b></p><p><b>　　表（1）</b></p><p>　　14.拉刀齒部長(zhǎng)度 參照工程圖。<

28、/p><p><b>　　倒角齒段長(zhǎng)度 </b></p><p><b>　　花鍵齒段長(zhǎng)度 </b></p><p><b>　　圓形齒段長(zhǎng)度 </b></p><p>　　拉刀齒部長(zhǎng)度 </p><p>　　15.設(shè)計(jì)拉刀其他部分 &l

29、t;/p><p>　　按表4-17，4-19，4-23計(jì)算：</p><p><b>　　前柄mm mm</b></p><p><b>　　頸部 </b></p><p><b>　　過渡錐</b></p><p><b>　　前導(dǎo)部 &

30、lt;/b></p><p><b>　　前柄深入夾頭長(zhǎng)度</b></p><p>　　前柄端部至第1刀齒的距離</p><p><b>　　后導(dǎo)部 </b></p><p><b>　　后柄 </b></p><p>　　16.拉刀總長(zhǎng)及

31、其校驗(yàn)</p><p>　　根據(jù)表4-26,允許拉刀總長(zhǎng)為960mm,拉刀長(zhǎng)度校驗(yàn)合格.</p><p><b>　　17.繪制拉刀圖</b></p><p>　　拉刀圖如圖（9）所示：</p><p><b>　　圖（9）</b></p><p>　　二、成形車刀的設(shè)計(jì)

32、 </p><p>　　結(jié)構(gòu)參數(shù)的選擇及計(jì)算</p><p>　　成形的工件如下圖（10）所示:</p><p><b>　　圖（10） </b></p><p><b>　　設(shè)計(jì)步驟</b></p><p><b>　　1.

33、選擇刀具的材料</b></p><p>　　選用普通高速鋼W18Cr4V。整體制造</p><p><b>　　2.選擇前角和后角</b></p><p>　　由表2-4，取前角。</p><p>　　3.畫出刀具廓型計(jì)算圖，附打印B4紙上</p><p>　　標(biāo)出工件廓型上各組成點(diǎn)1

34、—9，確定1所在水平線為基準(zhǔn)線，計(jì)算出1-9各點(diǎn)處的計(jì)算半徑（為了避免尺寸偏差值對(duì)計(jì)算精確性的影響，故采用計(jì)算尺寸——計(jì)算半徑、計(jì)算長(zhǎng)度和計(jì)算角度來計(jì)算）</p><p>　　取，a=3mm,b=2mm,c=8mm,d=1.5mm如圖（11）所示：</p><p><b>　　圖（11）</b></p><p><b>　　=基本半徑

35、</b></p><p><b>　　=6.6mm</b></p><p><b>　　mm</b></p><p><b>　　=12.475mm</b></p><p><b>　　mm</b></p><p>&l

36、t;b>　　=10.29mm</b></p><p><b>　　mm</b></p><p><b>　　mm</b></p><p><b>　　mm</b></p><p>　　再以1點(diǎn)為基準(zhǔn)點(diǎn)，計(jì)算長(zhǎng)度</p><p><

37、b>　　mm</b></p><p><b>　　mm</b></p><p><b>　　mm</b></p><p><b>　　mm</b></p><p><b>　　mm</b></p><p><

38、b>　　mm</b></p><p><b>　　mm</b></p><p><b>　　mm</b></p><p>　　4.計(jì)算切削刃總寬度Lc，并校驗(yàn)之值</p><p>　　a=2mm,b=1.5mm,c=7mm,d=1.5mm</p><p>&

39、lt;b>　　L</b></p><p>　　當(dāng)大于許用值或Lcmm（為經(jīng)驗(yàn)值），可采取下列措施：</p><p>　　1、將工件廓型分段切削，改用兩把或數(shù)把成形車刀；</p><p>　　2、改用切向進(jìn)給成形車刀；</p><p>　　3、如已經(jīng)確定徑向進(jìn)給，可在非切削部分增設(shè)輔助支撐——滾輪托架，以增加工藝系統(tǒng)的剛度。&

40、lt;/p><p>　　如果將工件將廓型分段切削，改用兩把或數(shù)把成形車刀則第一把刀切過一部分廓型，卸下刀具裝第二把刀則很難將刀對(duì)準(zhǔn)。現(xiàn)在確定了用徑向進(jìn)給，所以在非切削部分增設(shè)輔助支撐——滾輪托架，如車床的尾部頂座。</p><p><b>　　4、確定結(jié)構(gòu)尺寸</b></p><p>　　根據(jù)表2-1 </p><

41、p><b>　　5、求廓型深度</b></p><p>　　用計(jì)算法求出N-N剖面內(nèi)刀具廓型上各點(diǎn)至點(diǎn)1所在后刀面的垂直距離Px.</p><p>　　之后選擇3-3’段廓線為基準(zhǔn)線（因?yàn)樵诒径喂ぜ木纫笞罡撸?，?jì)算出刀具廓形上各點(diǎn)到該基準(zhǔn)線的垂直距離，即為所求刀具廓型深度。</p><p>　　刀具廓型深度作圖求法如圖（12）<

42、;/p><p><b>　　圖（12）</b></p><p>　　則各點(diǎn)和和基準(zhǔn)點(diǎn)之間的距離為：</p><p><b>　　6、確定公差</b></p><p>　　根據(jù)表2-5可確定各點(diǎn)的公差</p><p>　　可以取的上下偏差都為0.04mm.</p>&

43、lt;p><b>　　7、校驗(yàn)最小后角</b></p><p>　　對(duì)于棱體成形車刀，最小后角出現(xiàn)在1點(diǎn)，也就是，由于，所以滿足條件</p><p>　　8.確定棱體成形車刀廓形寬度</p><p>　　查表2-5，取廓形寬度的上下偏差為0.1；</p><p><b>　　mm</b><

44、;/p><p><b>　　mm</b></p><p><b>　　mm</b></p><p><b>　　mm</b></p><p><b>　　mm</b></p><p><b>　　mm</b><

45、;/p><p><b>　　mm</b></p><p><b>　　mm</b></p><p><b>　　mm</b></p><p><b>　　mm</b></p><p>　　9、確定刀具的夾固方式</p>&

46、lt;p><b>　　采用燕尾槽斜塊式</b></p><p><b>　　10、 表面粗糙度</b></p><p>　　1）前后刀面為Ra0.2</p><p>　　2）基準(zhǔn)表面為Ra0.8</p><p>　　3）其余表面為Ra1.6~3.2</p><p>　　

47、11、成行車刀尺寸公差</p><p>　　1）兩側(cè)面對(duì)燕尾槽基準(zhǔn)面垂直誤差在100mm長(zhǎng)度上不得超過0.02~0.03mm</p><p>　　2) 廓形對(duì)燕尾槽基準(zhǔn)面平行度誤差在100mm長(zhǎng)度上不得超過0.02~0.03mm</p><p>　　3）刀具高度H的偏差取為</p><p>　　4）寬度和厚度B如未標(biāo)出可按h11選取</

48、p><p>　　5）楔角()的偏差取為（10’~30’）</p><p>　　6）廓型角度如未標(biāo)出，可取</p><p><b>　　總 結(jié)</b></p><p>　　課程設(shè)計(jì)作為**校大學(xué)生的必修環(huán)節(jié)，不僅是鞏固大學(xué)生大學(xué)所學(xué)知識(shí)的重要環(huán)節(jié)，而且也是在檢驗(yàn)畢業(yè)生綜合應(yīng)用知識(shí)的能力、自學(xué)能力、獨(dú)立操作能力和培養(yǎng)

49、創(chuàng)新能力，是大學(xué)生參加工作前的一次實(shí)踐性鍛煉。</p><p>　　通過這一學(xué)期的學(xué)習(xí)和對(duì)有關(guān)資料的查閱，我運(yùn)用所學(xué)的專業(yè)知識(shí)和從與專業(yè)相關(guān)聯(lián)的課程為出發(fā)點(diǎn)，設(shè)計(jì)了刀具零件的工藝、編制了刀具零件的加工程序，并復(fù)習(xí)了所學(xué)軟件AUTOCAD、PRO/E的運(yùn)用，同時(shí)學(xué)習(xí)了其他一些相關(guān)軟件的應(yīng)用。在設(shè)計(jì)思想中盡可能體現(xiàn)了我所學(xué)的、掌握和了解的知識(shí)。</p><p>　　其次我從這次課程設(shè)計(jì)中獲益匪

50、淺，在以后的工作中，肯定會(huì)遇到許多困難，但回想起這設(shè)計(jì)經(jīng)歷的時(shí)候，我就萌發(fā)出那種和困難做斗爭(zhēng)的勇氣。</p><p>　　當(dāng)然由于設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)的不足，在設(shè)計(jì)過程中難免有不足和缺點(diǎn)，懇請(qǐng)老師指正批評(píng)！ </p><p>　　參 考 文 獻(xiàn):</p><p>　　1.武文革主編 《互換性與測(cè)量技術(shù)基礎(chǔ)》 2006年 國防工業(yè)出版社</p>