機械設(shè)計畢業(yè)論文螺旋齒拉刀的計算機輔助設(shè)計

1、<p><b>　　本科畢業(yè)論文</b></p><p><b>　?。?0 屆）</b></p><p>　　螺旋齒拉刀的計算機輔助設(shè)計</p><p>　　所在學(xué)院 </p><p>　　專業(yè)班級 機械設(shè)計制造及自動化

2、 </p><p>　　學(xué)生姓名 學(xué)號 </p><p>　　指導(dǎo)教師 職稱 </p><p>　　完成日期 年 月 </p><p><b>　　摘要</b></p>

3、<p>　　在加工多種內(nèi)外幾何特征表面時，拉削是常用的加工方法。拉削可獲得高的生產(chǎn)率和表面質(zhì)量。拉削的主要缺陷是在加工過程中，除切削速度外其它參數(shù)都不能改變，這是因為除了切削速度，所有切削參數(shù)在拉刀制造完成后都己確定好，因此刀具設(shè)計對拉削加工中是最重要的。</p><p>　　計算機輔助設(shè)計(CAD)經(jīng)過將近50年的發(fā)展，在工程設(shè)計和制造業(yè)中得到了廣泛的應(yīng)用。從國外到國內(nèi)相繼出現(xiàn)了許多CAD應(yīng)用軟件及

4、二次開發(fā)的軟件。對于復(fù)雜刀具的設(shè)計，計算機輔助設(shè)計也越來越得到重用。本文基于Pro/e設(shè)計了螺旋齒拉刀。本設(shè)計共分為4個章節(jié)，第一章，闡述本設(shè)計的背景——拉刀的發(fā)展和計算機輔助設(shè)計對于輔助刀具設(shè)計的運用的相關(guān)知識。第二章，提出拉刀設(shè)計的基本要素。第三章，進行了拉刀的力學(xué)分析。第四章，進行拉刀的具體設(shè)計，進行三維建模并繪制二維工程圖。本課題可以有效的使用計算機輔助設(shè)計復(fù)雜刀具，縮短設(shè)計周期，節(jié)約設(shè)計成本，并能夠進行參數(shù)化設(shè)計，方便修改與數(shù)

5、據(jù)保存。</p><p>　　關(guān)鍵詞：拉刀；計算機輔助設(shè)計；Pro/e</p><p><b>　　abstract </b></p><p>　　Broaching is a widely used machining operation in manufacturing of variety of internal and external

6、 surface with geometrical features. High quality surfaces can be generated with high productivity. However, the main disadvantage of broaching is that it is not possible to change any of the cutting parameters but the cu

7、tting speed during production. That is because all machining parameters, except cutting speed, are fixed in the manufacturing of broaching tools, which makes tool design the most im</p><p>　　Computer aided d

8、esign (CAD) after nearly 50 years of development, Computer-aided design ,it has been widely used in engineering design and manufacturing. From foreign to domestic applications have emerged in many CAD software and second

9、ary development of software. For complex tool design, computer-aided design more and more be reused. This design based on Pro / e Design of a helical broaches. The design is divided into four sections. The first chapter

10、on the background of this design - broach th</p><p>　　Keywords: Broach ；CAD ；Pro/e </p><p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　摘要I</b></p><p>　　第一章 緒論- 1

11、-</p><p>　　1.1拉刀的基本知識- 1 -</p><p>　　1.2拉刀的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢- 2 -</p><p>　　1.3螺旋齒拉刀的特點- 3 -</p><p>　　1.4計算機輔助設(shè)計技術(shù)在刀具設(shè)計中的運用- 5 -</p><p>　　1.5本課題主要意義- 5 -</p>

12、;<p>　　第二章 螺旋齒拉刀設(shè)計的基本問題- 6 -</p><p>　　2.1拉削余量- 6 -</p><p>　　2.2拉刀齒升量的選擇- 6 -</p><p>　　2.3拉刀刀齒和容屑槽的形狀- 7 -</p><p>　　2.3.1對拉刀刀齒和容屑槽形狀的要求- 7 -</p><p

13、>　　2.3.2容屑槽的形狀和種類- 8 -</p><p>　　2.3.3容屑槽的尺寸計算- 8 -</p><p>　　2.4拉刀幾何參數(shù)的選擇- 9 -</p><p>　　2.4.1.拉刀的前角- 9 -</p><p>　　2.4.2拉刀的后角- 9 -</p><p>　　2.5拉刀的分屑槽

14、- 10 -</p><p>　　2.6拉刀的圓柱部分和總長度- 11 -</p><p>　　2.6.1拉刀圓柱型前柄- 11 -</p><p>　　2.6.2拉刀頸部和過渡錐- 11 -</p><p>　　2.6.3前導(dǎo)部和后導(dǎo)部- 11 -</p><p>　　2.6.4后托柄和后柄- 12 -&

15、lt;/p><p>　　第三章 金屬切削力學(xué)分析- 13 -</p><p>　　3.1直角切削原理- 13 -</p><p>　　3.1.1第一變形區(qū)金屬滑移機理- 14 -</p><p>　　3.1.2切削受力分析- 14 -</p><p>　　3.2剪切角機理- 16 -</p><

16、;p>　　3.2.1斜角切削的簡化分析- 16 -</p><p>　　3.2.2斜角切削的剪切角確定- 17 -</p><p>　　3.2.3斜切角切削的切削力- 18 -</p><p>　　3.3螺旋齒拉刀切削時切削力的簡化與計算- 19 -</p><p>　　第四章 螺旋齒拉刀的設(shè)計- 20 -</p>

17、<p>　　4.1任務(wù)要求- 20 -</p><p>　　4.2拉刀具體參數(shù)設(shè)計- 20 -</p><p>　　4.2.1材料選擇和拉削方式選擇- 20 -</p><p>　　4.2.2選擇拉刀幾何參數(shù)- 20 -</p><p>　　4.2.3確定拉削余量和齒升量- 21 -</p><p&

18、gt;　　4.2.4容屑槽和分屑槽- 22 -</p><p>　　4.2.5確定拉刀前柄部位形狀和尺寸- 23 -</p><p>　　4.2.6校驗拉刀強度和拉床載荷- 23 -</p><p>　　4.2.7其他部位設(shè)計- 25 -</p><p>　　4.3拉刀三維設(shè)計- 25 -</p><p>　

19、　4.4拉刀二維圖紙繪制- 30 -</p><p><b>　　總結(jié)- 31 -</b></p><p><b>　　致謝- 32 -</b></p><p>　　【參考文獻】- 33 -</p><p><b>　　第一章 緒論</b></p><

20、;p>　　1.1拉刀的基本知識</p><p>　　拉刀是用于拉削的成形刀具。刀具表面上有多排刀齒，各排刀齒的尺寸和形狀從切入 端至切出端依次增加和變化。當拉刀作拉削運動時，每個刀齒就從工件上切下一定厚度的金屬，最終得到所要求的尺寸和形狀。拉刀常用于成批和大量生產(chǎn)中加工圓孔、花鍵孔、鍵槽、平面和成形表面等，生產(chǎn)率很高。拉削加工的特點如下：</p><p>　?。?）運動簡單。拉削過程

21、只需要一個主運動，而進給運動則是依靠刀齒的齒升量來完成，因此拉床結(jié)構(gòu)簡單，加工操作容易。</p><p>　?。?）生產(chǎn)率高。拉刀齒數(shù)很多，又是幾個刀齒參與切削，切削刃的工作的總長度很大，一次拉削就可以完成粗、半精、精加工工序，因此生產(chǎn)效率很高。拉削加工外齒輪時，一臺拉床可以代替10臺滾齒機；拉削加工內(nèi)齒輪時，一臺拉床可以代替20臺插齒機；在加工特殊形狀內(nèi)外表面時，效果更加明顯。銑削和拉削對比如圖1-1。<

22、/p><p>　　圖1-1銑削和拉削對比</p><p>　?。?）加工精度和表面質(zhì)量高。拉削時的拉削層很薄，拉削速度較低，所以比較容易獲得較小的表面粗糙度數(shù)值。由于被加工表面尺寸、形狀主要取決于拉刀的精切齒和校準齒，由于拉刀在低速下工作，磨損慢，所以只要保證了拉刀的精度，就能保證被加工工件的精度，工件的尺寸一致性好，互換性高。拉刀加工典型表面時，加工精度和表面粗糙度列于表1-1。</p

23、><p>　　表1-1拉削加工精度和表面粗糙度</p><p>　?。?）加工成本低。拉刀雖然制作復(fù)雜，價格高，但是壽命長，一把拉刀加工的工件數(shù)很多，加工生產(chǎn)率又高，所以拉削加工成本較低。</p><p>　　由于拉刀具有上述特點，所以被廣泛的使用于批量生產(chǎn)中。近年來，在小批、單件生產(chǎn)對一些復(fù)雜、精度較高的零件中也有使用。</p><p>　　1

24、.2拉刀的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢</p><p>　　拉刀主要是用于大批量的生產(chǎn)過程中，雖然他價格昂貴，但是加工精度和數(shù)量彌補了不足。目前拉刀的發(fā)展趨勢主要是為了提高拉刀的加工效率、加工精度、刀具的穩(wěn)定性和耐用度。對于拉刀的改進主要是以下幾個方面：</p><p>　?。?）改善刀具壽命。目前使用較廣泛的拉刀材料是高速鋼。最近也使用了硬質(zhì)合金、粉末冶金高速鋼和涂層刀具，所以應(yīng)用范圍擴大了。從圖1-

25、2中可清楚地看出，采用新材料帶來的經(jīng)濟效益。根據(jù)科研和工業(yè)生廣取得的試驗結(jié)果表明，采用下列三種刀具時，由于其壽命的提高，每年可節(jié)省重磨和裝調(diào)時間分別為:</p><p>　?、偻繉痈咚黉摰毒哌_67%，</p><p>　?、谟操|(zhì)合金刀具達73%；</p><p>　?、弁繉佑操|(zhì)合金刀具達87%。</p><p>　　采用粉末冶金高速鋼(ASP

26、型)制成的拉刀，具有良好的韌性和很高的橫向斷裂強度，其壽命大大高于普通高速鋼。例如用粉末高速鋼ASP30制成的拉刀，拉削轉(zhuǎn)向輪的球形孔，可加工2000件，而用M41高速鋼制成的拉刀只能加工5600件。采用氮化鈦涂層高速鋼推刀加工內(nèi)齒輪，其壽命比普通未涂層高速鋼推刀提高3倍，重磨后壽命也有提高，且加工表面光潔度得到改善。采用裝圓形硬質(zhì)合金可轉(zhuǎn)位刀片的拉刀加工曲軸軸承蓋的半圓孔和接合面，可大大降低加工成本。</p><p

27、>　　圖1-2采用新材料帶來的經(jīng)濟效益</p><p>　?、俑咚黉摙谕繉痈咚黉摙塾操|(zhì)合金④涂層硬質(zhì)合金 h—小時</p><p>　　如瑞士Fassler公司推出的產(chǎn)品是內(nèi)表面鑲金剛石的拉刀，主要用于消除內(nèi)齒輪的淬火變形。拉刀的后端裝有校準和定距環(huán)，可提高拉刀的壽命。采用這種拉刀可以消除最大為0.2毫米的變形量。</p><p>　　（2）提高切削速度。經(jīng)過

28、分析了一些加工實例的數(shù)據(jù)，一般來說拉削的速度范圍為5-10米/分和20-23米/分。采用低速的主要原因為：</p><p><b>　　①直線切削運動；</b></p><p>　?、趯Ρ砻婕庸ひ筝^高；</p><p>　　③多數(shù)情況規(guī)定了加工的節(jié)奏。</p><p>　　為了保持高速鋼的高溫硬度，一般建議加工速度不超

29、過40米/分，否則就需要使用更好的刀具材料。</p><p>　?。?）改變拉刀的結(jié)構(gòu)。特殊的拉刀結(jié)構(gòu)可以提高加工效率。</p><p>　　1.3螺旋齒拉刀的特點</p><p>　　螺旋齒拉刀和直齒拉刀的主要區(qū)別是它的刀齒和分屑槽成連續(xù)性的螺旋結(jié)構(gòu)，對比如圖1-3：</p><p>　　圖1-3螺旋齒圓孔拉刀和普通圓孔拉刀</p&g

30、t;<p>　　螺旋齒拉刀的基本特點為：</p><p>　?。?）螺旋齒圓孔拉刀拉削內(nèi)孔屬“半封閉切削”狀態(tài)</p><p>　　普通拉刀拉削內(nèi)孔屬“封閉切削”，切屑被迫卷曲在封閉的容屑槽中，切削區(qū)與外部隔絕，冷卻潤滑液不能充分澆注到切削表面，刀齒工作條件很不利。螺旋齒拉刀因具有連續(xù)的螺旋形容屑槽，切削區(qū)與外部相通，冷卻潤滑液可以直接進入切削區(qū)，冷卻、潤滑和沖刷刀齒及工件，

31、這對于改善刀齒工作條件，降低切削力，提高刀具壽命和工件表面質(zhì)量都有重要影響。</p><p>　?。?）螺旋齒拉刀工作平穩(wěn)性好</p><p>　　螺旋齒拉刀切削工件屬于斜角切削，普通拉刀主刀刃垂直于軸線，屬于直角切削，整個切削刃同時切入、切出，使刀刃上的沖擊負荷很大，并隨著同時工作齒數(shù)周期性變動，易引起強烈振動，限制了切削速度的提高，采用不等齒距設(shè)計方法也不能消除拉力的變動。而螺旋齒拉刀

32、因刀刃連續(xù)、逐漸切入及切出工件，因而拉力是平穩(wěn)地逐漸增大或減少的，并能減少單位長度切削刃上切削力，可減少切削振動。</p><p>　?。?）工件加工質(zhì)量好</p><p>　　斜角切削時，隨著刃傾角的增加，使工作前角增大，而且刀具刃口圓弧半徑值也相應(yīng)的減少，有利于刃口的切入，減少了切削變形，隨著刃傾角的增加，使前刀面傾斜程度增加，有利于抑制積屑瘤的產(chǎn)生和生長，有效地消除了切削振動，并可抑

33、制鋼件拉削中產(chǎn)生鱗刺，提高拉削質(zhì)量。另外切削錐角很小，切屑很薄，不開分屑槽也能斷屑，呈“細軟羊毛”狀的切屑向前排出順利，不會擦傷己加工表面。普通圓孔拉刀的一般拉孔精度只能達到級，粗糙度Ra為5.0～0.63μm，而螺旋齒圓孔拉刀拉孔精度可達到IT6級，粗糙度Ra為0.63～0.16μm，并不會產(chǎn)生環(huán)狀切屑，一般在普通拉刀的精切齒、修光齒上常常不開分屑槽，以防止破壞工件表面粗糙度，但這樣在未開分屑槽的刀齒上常形成環(huán)狀切屑，這種切屑蜷曲在容

34、屑槽內(nèi)，不易清除，有時被迫使用硬物去撬，既費時又常碰傷刀齒。螺旋齒拉刀產(chǎn)生的螺旋狀的切屑有點類似鉆屑，很易清除。</p><p>　?。?）螺旋齒拉刀強度、剛性好</p><p>　　普通拉刀的橫截面呈圓形，強度取決于齒槽底面的截面積，拉削細長孔時，存在強度不足的缺點。而螺旋齒拉刀橫截面積要多出一部分，多出部分的形式與螺旋的頭數(shù)有關(guān)。見圖1-4.</p><p>　

35、　圖1-4拉刀截面面積比較</p><p><b>　?。?）適用范圍較廣</b></p><p>　　由于螺旋齒拉刀的齒距和被加工孔的長度無關(guān)，既有利于淺孔的加工，又利于深孔的加工，而它切削穩(wěn)定性好的特點又使它比普通拉刀更適宜于淺孔和帶環(huán)形槽孔的拉削。且能選擇適當?shù)哪鼙ＷC足夠重磨次數(shù)的齒距，以增長拉刀的使用壽命。</p><p>　　1.4計

36、算機輔助設(shè)計技術(shù)在刀具設(shè)計中的運用</p><p>　　拉刀是一種復(fù)雜、高效刀具，被廣泛應(yīng)用于大批量生產(chǎn)和一些其它方法難以加工的特型面的生產(chǎn)中。拉刀性能和質(zhì)量的優(yōu)劣，將直接影響加工效率、加工精度和表面質(zhì)量。但是長期以來拉刀的設(shè)計與管理仍然采用手工設(shè)計和人工管理，造成了大量的重復(fù)性勞動，標準化程度低、設(shè)計優(yōu)化性差、周期長、難管理、易混亂，不能夠有效地利用現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)成果。隨著計算機技術(shù)的發(fā)展，將其引入拉刀設(shè)計領(lǐng)域中

37、來解決常規(guī)刀具設(shè)計所存在一系列問題具有普遍意義。</p><p>　　1.5本課題主要意義</p><p>　　螺旋齒拉刀是一種復(fù)雜的刀具，傳統(tǒng)的設(shè)計方式需要長時間的人力付出，勞動時間長、效率低、設(shè)計精度差，不能進行有效的參數(shù)化計算和儲存。計算機輔助設(shè)計操作簡單靈活，使用方便，具有很高的參數(shù)化設(shè)計能力，因此本課題通過引入計算機輔助設(shè)計進行拉刀的設(shè)計。</p><p>

38、;　　第二章 螺旋齒拉刀設(shè)計的基本問題</p><p><b>　　2.1拉削余量</b></p><p>　　為了滿足形狀、精度和表面質(zhì)量而必須切除的金屬層被叫做拉削余量，用表示。若所取的余量過小，則被拉削工件前邊工序上所造成的破壞層不能完全去除；若所取的余量過大，則會使切削齒增多、拉刀增長，既浪費刀具材料和加工時間，又增加制造難度。</p><

39、p>　　余量大小的確定直接與工件的尺寸、形狀和拉刀的類型有關(guān)，也與預(yù)加工的工藝、加工精度和加工表面粗糙度有關(guān)。一般采用查表法和計算法2種。計算法的圓孔拉刀的計算如下：</p><p>　　鉸或鏜： （2-1）</p><p>　　擴孔： （2-2）</p><p>　　鉆孔： （2-3

40、）</p><p>　　在使用查表法時，為了計算方便，設(shè)計合理，圓孔拉刀直徑和長度系列一般都用8～10、10～14、14～18、18～24、24～30、30～40、40～50、50～64、64～80、80～100、100～120。.按圓孔拉刀切削余量的計算公式算出的數(shù)值，按照標準化，系列化原則，調(diào)整到0.1mm或0.5mm后，通過查表確定拉削余量。</p><p>　　2.2拉刀齒升量的選

41、擇</p><p>　　齒升量會影響加工的表面質(zhì)量、拉削力、拉削效率、拉刀耐用度和拉刀長度。所以齒升量的選擇就對拉削過程有著絕對性的作用。齒升量就是每個齒的切削厚度。齒升量越大，切削厚度大，切削齒越少，拉刀越短，生產(chǎn)成本越低，生產(chǎn)效率越高。但過厚就要求容屑槽足夠大，且卷屑困難。同時造成拉削力過大，可能引起拉刀折斷和機床的停止。還會影響被加工表面的質(zhì)量，并降低拉刀耐用度。較小的齒升量能得到較小的表面粗糙區(qū)，但切削齒

42、數(shù)增多、拉刀增長。齒升量過小會增大刃口鈍圓半徑對加工表面的擠壓和摩擦，使刀具磨損加快。因此在沒計拉刀時，些綜合考慮幾方面的要素，進行拉刀強度，存屑槽的驗算。按研究實驗結(jié)果和生產(chǎn)經(jīng)驗選取齒升量，然后確定齒數(shù)和拉刀長度.圓孔拉刀的分層式和分塊式拉刀的齒升量可分別參考表2-1和表2-2選取。.</p><p>　　表2-1圓孔拉刀分層式拉刀粗切齒齒升量（mm）</p><p>　　注：1.加工表

43、面粗糙度要求較高時，齒升量取較小值。</p><p>　　2．工件材料的加工性較差時，齒升量取較小值。</p><p>　　3．對于小界面、低強度的拉刀，齒升量取較小值。</p><p>　　4．工件剛度（如薄壁筒等），齒升量取較小值。</p><p>　　5．應(yīng)盡量避免采用大于0.15～0.20mm的齒升量。</p><

44、p>　　6．小于0.015mm的齒升量適用于精度要求很高或者研磨的很鋒利的拉刀。</p><p>　　表2-2分塊式拉刀粗切齒的齒升量（mm）</p><p>　　2.3拉刀刀齒和容屑槽的形狀</p><p>　　2.3.1對拉刀刀齒和容屑槽形狀的要求</p><p>　　拉刀的刀齒截形和容屑槽應(yīng)滿足以卞要求：</p>&

45、lt;p>　　(1)刀齒表面的幾何形狀及其前角、后角的數(shù)值應(yīng)保證拉刀有一定的耐用度并能保證工件表面的質(zhì)量。</p><p>　　(2)容屑槽的形狀不應(yīng)阻礙卷屑的自由形成，其槽的容積應(yīng)能寬敞地容納全部切削的切削。</p><p>　　(3)刀齒的強度應(yīng)能承受拉削時所產(chǎn)生的拉削力。</p><p>　　(4)刀齒的厚度應(yīng)保證拉刀有較多的修磨次數(shù)。</p>

46、;<p>　　2.3.2容屑槽的形狀和種類</p><p>　　(1)曲線齒背容屑槽。其形狀如圖2—1a所示。這種齒背的容屑槽，其齒背是圓弧形，前刀面為直線形、槽底為小圓弧，三者應(yīng)圓滑連接，以保證切屑順利地卷屑。這種齒背的優(yōu)點是在相同齒距下，有較大的容屑空間，可改善冷卻潤滑條件，用于槽深和齒距較小的刀齒或拉削韌性鋼料，當屑卷的中間空隙大時，效果顯著。</p><p>　　(2

47、)直線齒背容屑槽。其形狀如圖2-1b所示。它的齒背與前刀面皆為直線，二者與槽底皆應(yīng)圓滑地用圓弧相連接，齒背角選用50°-55°。直線齒背容屑槽的最大優(yōu)點是形狀簡單，容易制造，因而受到一些工廠的歡迎。</p><p>　　(3)加長齒形容屑槽。當齒距p大于16mm時，可選用加長齒形。它與直線齒背容屑槽的區(qū)別在于槽底有一段直線，見圖2—1c。拉削長工件時，它能使同時工作齒數(shù)Z減少，從而控制切削力的

48、減小，保證拉刀合足夠的強度。被拉削工件形狀復(fù)雜，需要逐齒刃磨刀齒后面時，加長齒形的槽便于砂輪退出。</p><p>　　(4)斷屑臺形。這種容屑槽有三種：雙前角形(圖2—1d)、雙圓弧形(圖2-1e)和斷屑臺形(圖2—1f)。前二種用于加工切屑厚度大于0.1mm鋼料，前刀面上的雙前角和雙圓弧使切屑歷斷而不會阻塞在容屑槽內(nèi)。后者用來來加工高溫合金，此時前刀面上的凸臺使切屑易于卷曲、斷屑及清除．因此效果良好。以上三種

49、容屑槽在高速拉削時對避免劃傷加工表面均有利。</p><p>　　圖2-1刀齒和容屑槽的形狀</p><p>　　2.3.3容屑槽的尺寸計算</p><p>　　容屑槽的槽深應(yīng)大于屑卷直徑。根據(jù)拉刀工作的條件，屑卷的直徑是不同的。為了做好</p><p>　　際準化和系列化，建議齒距采用4、(4.5)、5、(5.5)、6、(6.5)、7、(7

50、.5)、8、(8.5)、9、10、11、12、13、14、15、16、(17)、18、(19)、20、22、(24)、25、(26)、28、(30)、32、(34)、36mm。齒深h采用0.8、1.0、1.2、1.4、1.6、1.8、2.0、2.2、2.5、2.8、3.0、3.2、3.6、4、4.5、5、5.6、6.2、7、8、9、l 0、11、12mm。在設(shè)計基本容屑槽時，可用以下公式計算：</p><p>&

51、lt;b>　?。?-4）</b></p><p><b>　　（2-5）</b></p><p><b>　?。?-6）</b></p><p><b>　?。?-7）</b></p><p><b>　?。?-8）</b></p&

52、gt;<p>　　為了縮短拉刀長度，較大規(guī)格、較高精度的拉刀，齒背厚度g可用(0.3～0.16)p。如加公IT7級孔的圓孔拉刀，p為15mm時，將g由標準的4.2mm（0.28p）減至2．4mm(0.16p)后，就能把p從15mm減短至13mm。拉刀減短歷，表面質(zhì)量得到保證。因IT7級孔的精度高．修磨幾次后。精切齒外徑磨小就不能使用，因此將g適當減小，對刀齒強度和壽命的影響很小。</p><p>　

53、　2.4拉刀幾何參數(shù)的選擇</p><p>　　選擇拉刀的幾何參數(shù)，如前角、后角和刃帶寬度等，必須考慮拉削時的工作條件。但是，對所有的拉刀也有其共性的要求。</p><p>　　1）保證加工表面達到規(guī)定的尺寸精度和表面質(zhì)量。</p><p>　　2）保證拉刀有高的耐用度和壽命。</p><p>　　3）保證拉削的高生產(chǎn)率。</p>

54、<p>　　2.4.1.拉刀的前角</p><p>　　拉刀刀齒的前角主要影響切屑的流動和變形，并對加工表面質(zhì)量有很大影響，為了獲得小的表面粗糙度，前角要選大些。一般情況下是根據(jù)加工材料的性質(zhì)來選擇前角的。材料強度、硬度低時，前角宜大。因為增大前角能減小切削時的變形，使切削力減小，切削溫度降低．有利于加工質(zhì)量和耐用度。加工強度、硬度高的工件時，前角應(yīng)選小些，以保證刀齒有足夠強度。單面有齒的拉刀，如鏈

55、槽拉刀、槽拉刀、平面拉刀、角度拉刀等以及在孔中或拉削夾具中自由導(dǎo)向的拉刀，其前角都不能超過15°。否則刀齒容易扎入工件中，引起振動，使被拉削的表面粗糙度增大。嚴重時造成刀齒崩刃或拉刀折斷。在拉削時有可靠的導(dǎo)向，就不會產(chǎn)生扎入現(xiàn)象。在高速拉削時，前角太大容易崩刀或引起表面粗糙度增大。</p><p>　　2.4.2拉刀的后角</p><p>　　后角的作用是減小刀齒后刀面與加工表面

56、的序擦。拉刀的后角主要是根據(jù)拉刀的類型和工件所需的精度確定的，也與被加工材料有關(guān)，如拉削銅合金、鑄鐵等的后角可小些，拉削鈦合金時，由材料彈性變形和彈性恢復(fù)能力強，所以后角要增大。</p><p>　　根據(jù)實驗，拉刀耐用度隨后角的增大而增大，切屑薄時應(yīng)取較大的后角。拉削鋼，當為0.02mm時，拉刀最大耐用度的后角應(yīng)為10°；當為0．04mm時，為8°當為0．06～0．10mm時，后角為5

57、6;。拉刀一般的后角為2°～4°。</p><p><b>　　2.5拉刀的分屑槽</b></p><p>　　分屑槽可以使相對較寬的切屑分成小段，減小切削寬度，使金屬容易變形，切屑便于卷曲和容納容屑槽中。以鍵槽拉刀為例．當拉削鍵寬8mm的45號鋼或不銹鋼時，每齒切下的切屑寬度分別會達到8.04mm和8.15mm，其切屑與兩側(cè)面摩擦嚴重，因此拉削力

58、增大，加工表面質(zhì)量差。若前后刀齒上交銷開分屑槽后，切削寬度減小，就無擠壓摩擦現(xiàn)象，表面粗糙度減小。</p><p>　　分屑槽的種類有u形(直槽形)、角度形(v型)、圓弧形、 平形(直線形)、例角五種，其形狀如下圖2-2。</p><p><b>　　圖2-2分屑槽形狀</b></p><p>　　由于合金鋼、不銹鋼、高溫合金、鈦合金等材料使用

59、增多，為了使金屬層變形容易。分</p><p>　　屑槽槽數(shù)n需要適當增多，由此鍵槽拉刀、花鍵拉刀、平拉刀的n建議按下面公式計算：</p><p><b>　?。?-9）</b></p><p>　　而分層式圓孔拉刀為：</p><p><b>　　(2-10)</b></p><

60、;p>　　式中為一個刀齒的切削總寬度</p><p><b>　　為分屑槽的槽數(shù)</b></p><p>　　2.6拉刀的圓柱部分和總長度</p><p>　　2.6.1拉刀圓柱型前柄</p><p>　　前柄是拉刀前端用于夾持和傳遞動力的部分。圓孔、方孔、花鍵孔和其他特形孔拉刀的的柄是圓柱形的，直徑Dl至少要比預(yù)

61、加工孔直徑小0.5mm，然后按標準選用。拉刀圓柱形前柄型式和基本尺寸按國家標準GB3832·2—83。</p><p>　　2.6.2拉刀頸部和過渡錐</p><p>　　拉刀頸部直徑可與前柄相同。亦可稍小于前柄直徑（0.5～1mm）。拉削各種孔時，不用花盤改用較薄的大襯套和小襯套，可減短拉刀頸部長度20～40mm。拉刀頸部長度計算公式：</p><p>

62、<b>　　（2-11）</b></p><p>　　對于常用的L6110、L6120、L6140三種型號拉床，其尺寸如下：</p><p>　　H——拉床床壁厚度，分別為60、80、100mm；</p><p>　　——花盤厚度，分別為30、40、50mm；</p><p>　　——小襯套厚度，分別為8、10、12mm

63、；</p><p>　　——卡盤與機床床壁間隙，分別為5、10、15mm；</p><p>　　分別為20、30、40mm。</p><p>　　2.6.3前導(dǎo)部和后導(dǎo)部</p><p>　　前導(dǎo)部主要起導(dǎo)向和支承定心作用，它的長度是從過渡錐終端到第一個切削齒的距離。圓孔、方孔、多邊形孔、花鍵孔(拉第一次)的前導(dǎo)部稱做成圓柱形。其直徑等于預(yù)制

64、孔最小直徑，偏差，其長度一般等于拉削長度。若拉削深孔時，可小于，—般等于(1．5～2)D，這時預(yù)加工孔應(yīng)做得較精密。</p><p>　　當工件具有非圓形預(yù)制孔時，例如插出的矩形孔或靠模銑銑出的橢圓孔，前導(dǎo)部的形狀</p><p><b>　　應(yīng)與預(yù)制孔一致。</b></p><p>　　后導(dǎo)部的作用是在放刀最后幾個刀齒離開工件之前，保持工件和

65、拉刀的相對位置，使拉刀不致因自重而發(fā)生傾斜。后導(dǎo)部的形狀可做成與拉削后孔的形狀相問。為了便于制造，凡是用小徑孔裝在頂尖上加工的拉刀，如方孔、多邊形拉刀，—般盡量做成圓柱形后導(dǎo)部。槽拉刀、平拉刀是矩形刀體，其后導(dǎo)部是矩形的。花鍵拉刀后導(dǎo)部一般做成花鍵形，尺寸見圖</p><p><b>　　2—3。</b></p><p>　　圖2-3拉刀后導(dǎo)部：a圓柱型b花鍵型<

66、;/p><p>　　后導(dǎo)部直徑等于被拉削孔的最小極限尺寸、偏差按f7?；ㄦI拉刀后導(dǎo)部尺寸與圓孔拉刀相同．但偏差按f8，鍵寬尺寸b4可比切削齒寬度小0.05mm，或等于工件鍵寬的最小極限尺寸。后導(dǎo)部短時，拉刀易發(fā)生傾斜，會影響孔的質(zhì)量。其長度比大了5個校準齒長</p><p>　　度，為了保證質(zhì)量，拉削精密時。也可按表2-3選取后導(dǎo)部長度。</p><p>　　表2-3工

67、件長度和后導(dǎo)部長度（mm）</p><p>　　2.6.4后托柄和后柄</p><p>　　對長而重的拉刀，為防止自重下彎而影響拉削質(zhì)量或損壞刀齒，應(yīng)利用拉床護送托架支承拉刀。這樣在拉刀后導(dǎo)部后面應(yīng)增加后托柄，其直徑應(yīng)等于護送托架襯套的直徑，其</p><p>　　長度為(0.5～0.7)Ds，但不能小于25mm。</p><p>　　為了使

68、拉刀在每次行程后返回到開始位置，可在拉刀的后導(dǎo)部后端設(shè)計成圓柱形后端。后柄可與拉刀做成一個整體，也可做成裝配式。后柄的形狀和尺寸與前柄(快速卡頭)相同。拉刀圓柱形后柄型式和基本尺寸按國家標準GB3832.3一83。</p><p>　　第三章 金屬切削力學(xué)分析</p><p><b>　　3.1直角切削原理</b></p><p>　　拉削加工

69、可看作是按高低順序排列的多把刨刀進行的刨削，因此，可把普通圓孔拉刀和螺旋齒圓孔拉刀的拉削加工簡化成如圖3-1所示的直角、斜角刨削加工。</p><p>　　圖3-1直角、斜角飽學(xué)加工</p><p>　　迄今，對于直角切削狀態(tài)的研究已經(jīng)卓有成效。但實際的切削加工中幾乎都是三維切削，純粹的二維切削幾乎不存在，但是很多問題經(jīng)過簡化后都可作為直角切削來處理。正交切削定性分析的結(jié)果，對生產(chǎn)也具有實

70、際指導(dǎo)意義。</p><p>　　所謂直角切削指切削進行方向，亦即刀具與工件間之相對運動方向，與刀具之刀刃方向垂直，如圖3-2所示。此種切削刀刃只受到切削方向之水平分力和垂直分力的作用，故又稱為二次元切削。這種切削模式滿足在分析時盡可能減少獨立變量的要求，常應(yīng)用于切削理論的研究中。</p><p><b>　　圖3-2直角切削圖</b></p><

71、p>　　3.1.1第一變形區(qū)金屬滑移機理</p><p>　　金屬切削的研究和實踐表明切削過程中的各種物理現(xiàn)象，幾乎都與剪切滑移變形有關(guān)，被切削的金屬層通過剪切滑移后變成切屑。第一變形區(qū)是被切削層與切屑的分界區(qū)域，被切削層金屬正是經(jīng)過了該區(qū)域的變形才轉(zhuǎn)變?yōu)榍行级厍暗睹媪鞒?。材料?jīng)過該區(qū)域時受到強烈剪切作用而發(fā)生剪切滑移變形。實際的剪切滑移過程如圖3-3所示。當被切削層中金屬中某點向切削刃逼近時，它所受到的

72、剪切應(yīng)力越來越大，當?shù)竭_點的位置時剪切應(yīng)力達到材料的屈服強度，點在向前移動的同時也沿以線滑移，其合成運動使點1流動到點2。隨著滑移的產(chǎn)生，點p向2、3…^各點流動，同時剪切應(yīng)力逐漸增加，直到點4位置。此時流動方向與前刀面平行，不再沿OM線滑移。所以以稱OA為始滑移線，OM稱為終滑移線，以O(shè)A與OM之間構(gòu)成整個的第一變形區(qū)，其變形的主要特征就是沿滑移線的剪切變形，以及隨之產(chǎn)生的加工硬化。</p><p>　　圖3-

73、3第一變形區(qū)金屬滑移</p><p>　　3.1.2切削受力分析</p><p>　　切削過程中，剪切面上發(fā)生變形所需的力是由刀具前刀面通過切屑傳遞到剪切面上的。該力由兩部分構(gòu)成，如圖3-4所示:一是剪切面上的正應(yīng)力，和剪切力Fs，其合力為；二是切削層材料經(jīng)過剪切面時發(fā)生滑移，造成動量改變所需要的作用力即切屑的慣性力，也稱達朗伯慣性力。</p><p>　　圖3-4

74、切削區(qū)和前刀面受力簡圖</p><p>　　根據(jù)切屑變形穩(wěn)定性假設(shè)，作用在切屑上的各力應(yīng)該構(gòu)成平衡力系。一般情況下，切削速度低于1500m/min時與FS相比，F(xiàn)m很小，F(xiàn)m的影響可以忽略不計。此時，作用在前刀面上的法向力和摩擦力,(其合力為，=，在主應(yīng)力方向)與剪切面上的、 Fs相平衡。其中，剪切力(在最大剪應(yīng)力方向)為: （3-1）</p><p>　　其

75、中為材料的剪切屈服應(yīng)力，這個數(shù)值隨材料變形量的增大而增大，取決于切屑變形程度；為切削層的厚度，為切削層的寬度。為了分析和求解各力，將力平移至刀尖，受力分析如下圖3-5。</p><p>　　圖3-5直角受力分析</p><p><b>　　可以算得其合力為：</b></p><p><b>　?。?-2）</b></

76、p><p>　　又可以分解為沿切削速度方向的分力，和垂直于切削速度方向的分力，其中：</p><p><b>　　（3-3）</b></p><p>　　其中為切削與前角面的摩擦角，為刀具前角，為剪切角。</p><p><b>　　3.2剪切角機理</b></p><p>　　

77、螺旋齒圓孔拉刀的切削運動是拉刀的直線運動，進給運動是靠沿錐體表面逐點增加的刀刃來實現(xiàn)的，刀刃呈連續(xù)螺旋狀，屬于斜角切削。所謂斜角切削，就是刀具切削刃與切削速度不垂直情形下的加工，如圖3-6。斜角切削的變形是三維的，剪切和滑移的方向不同于直角切削。切屑沿前刀面流出時與切削刃法向偏移一個流屑角，使得實際切削角度發(fā)生變化，切削過程呈現(xiàn)出與直角切削時顯著不同的特點。此模式之刀刃受三個互相垂直分力的作用，故又稱為三次元切削。斜角切削廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)

78、實踐，實踐表明合理地采用斜角切削可以主動控制切屑流動方向，提高切削刃的鋒利程度，改善刀尖的工作條件，增加切削的平穩(wěn)性。</p><p><b>　　圖3-6斜角切削圖</b></p><p>　　3.2.1斜角切削的簡化分析</p><p>　　斜角切削中，切削區(qū)金屬的變形是三維塑性變形，剪切和滑移方向不同于直角切削，切屑流動方向隨刃傾角凡而變

79、，進行嚴密的分析比較困難?？墒侨缒苓M行適當?shù)暮喕D(zhuǎn)化為二維切削，有關(guān)影響的因素也可以按二維切削的情況加以分析。下面以直齒斜角切削為例，說明將它轉(zhuǎn)化為二維切削的方法。</p><p>　　如圖3-7在斜角切削過程中，因切向力凡的存在，使切屑的流出方向并不處于與切削刃垂直的截面上，而是與這個截面構(gòu)成一個流屑角。切屑向切削寬度這個側(cè)向上的流動，說明切削層中的塑性流動已經(jīng)不再限于平行切削速度方向的截面內(nèi)，即已經(jīng)不屬于平

80、面應(yīng)變，而是三維塑性變形，也就是立體滑移問題。在本質(zhì)上它和平面滑移是不同的，但在切削加工范疇中，用二維切削理論作為向三維切削過渡的橋梁是最自然的。</p><p>　　圖3-7斜角切削的簡化分析</p><p>　　上圖是麥錢特的斜角切削速度模型。在這個模型中，存在著由切削速度v，剪切面上的剪切速度和切屑流速所構(gòu)成的速度三角形確定的平面。V、、必然構(gòu)成一個閉合的速度三角形，而切削層材料的塑

81、性剪切和切屑的流出方向必然只落在這個速度三角形所確定的平面上，在垂直于這個平面的方向上，無論切削層材料的塑性剪切以及切屑流動都不會再有其他塑性流動的速度分量了。換句話說，這個速度三角形所確定的平面上來考察切削的變形過程，是可以滿足平面應(yīng)變條件的。因此，可以把這個速度三角形所確定的平面作為等效于二維切削時的端截面，并稱之為等效截面流屑平面。這樣，就可以在等效截面上把三維切削問題簡化為二維問題。然后，沿切削刃方向把所有的等效截面上的分析結(jié)果

82、迭加起來，構(gòu)成整個斜角切削過程的結(jié)果。</p><p>　　3.2.2斜角切削的剪切角確定</p><p>　　斜角切削剪切角的確定對于切削力的計算、切削用量的優(yōu)化選擇以及切削過程的有效控制都具有重要的意義。圖3-8為斜角切削幾何模型。是流屑角，是流屑剖面內(nèi)的有效前角或稱實際前角，是對斜角切削機理起支配作用的最重要的前角，有效剪切角中的定義也在此剖面內(nèi)給出。</p><

83、p>　　圖3-8斜切角的幾何模型</p><p>　　當時，=0，流屑剖面與主剖面重疊，這就是直角切削的情況。由圖3-8可以得出：</p><p><b>　　（3-4）</b></p><p><b>　　而，當時</b></p><p><b>　?。?-5）</b>

84、</p><p>　　實際計算中，當<30°時，，此時切削方程式可以表達為：</p><p><b>　?。?-6）</b></p><p>　　此時可以通過測量，計算得斜切角的等效值。</p><p>　　3.2.3斜切角切削的切削力</p><p>　　通過上面的分析，可以得出

85、斜切角切削力公式為：</p><p><b>　?。?-7）</b></p><p><b>　　（3-8）</b></p><p><b>　?。?-9）</b></p><p>　　合力為 （3-10）

86、</p><p>　　3.3螺旋齒拉刀切削時切削力的簡化與計算</p><p>　　因螺旋齒拉刀的切削刃為螺旋狀，切削力的計算公式與直齒斜角切削的不一樣，但目前還沒有嚴格意義上螺旋齒拉刀的切削力的公式，多半是由圓孔拉刀切削力公式推廣而來。為了簡化計算，螺旋齒拉刀所承受的總切削抗力可以沿切向、徑向和軸向分解成三個互相垂直的分力，并按下面公式計算：</p><p>　　

87、軸向拉削力計算公式： （3-11）</p><p>　　此處為單位長度上切削刃上的拉削力（N/mm）.</p><p>　　D為工件拉削后的直徑（mm）</p><p>　　K為拉削長度（mm）</p><p>　　P為拉刀的齒距（mm）</p><p>　　拉削力因螺旋齒而增大的系

88、數(shù)，由表3-1可查。</p><p>　　表3-1斜斜齒拉刀拉削力修正系數(shù)</p><p>　　用螺旋齒拉刀拉削時，切向分力為：</p><p><b>　?。?-12）</b></p><p>　　切向力形成的最大轉(zhuǎn)矩為：</p><p><b>　?。?-13）</b>&

89、lt;/p><p>　　第四章 螺旋齒拉刀的設(shè)計</p><p><b>　　4.1任務(wù)要求</b></p><p>　　已知工件圖如下圖4-1，已知條件：工件內(nèi)孔直徑為mm，拉削長度為L=45mm，工件材料為20CrMnTi（HBS230-70），拉床為L6140，要求設(shè)計圓孔螺旋齒拉刀。</p><p><b>

90、;　　圖4-1工件圖</b></p><p>　　4.2拉刀具體參數(shù)設(shè)計</p><p>　　4.2.1材料選擇和拉削方式選擇</p><p>　　拉刀結(jié)構(gòu)復(fù)雜，價格昂貴，因此一般采用耐磨的刀具材料，以盡量提高刀具的耐用度。W18Cr4V是一種鎢系高速鋼，具有高的硬度、紅硬性及高溫硬度。其熱處理范圍較寬淬火不易過熱，熱處理過程不易氧化脫碳，磨削加工性能較

91、好。本次拉刀設(shè)計選用W18Cr4V。</p><p>　　4.2.2選擇拉刀幾何參數(shù)</p><p>　　前角是決定螺旋齒拉刀切削效果的重要條件，是按刀具前角的共同規(guī)律，即根據(jù)被加工材料性質(zhì)選取的，材料的強度和硬度高時，宜取小前角，反之宜大。另外，拉刀的前角與孔的擴張量有關(guān)，前角大時孔的擴張量也大，這是由于前角大切削容易的緣故，一般前角取8～10°，偏差取2°。參見表4

92、-1。</p><p>　　表4-1切削齒前角選擇</p><p>　　按照表4-1，此處拉刀前角選擇。</p><p>　　后角是根據(jù)被加工工件所需要的精度來決定的，后角過小會增加后刀面與工件的摩擦，同時也會產(chǎn)生金屬質(zhì)點粘結(jié)在后刀面上和刀具刃口圓弧上，使工件表面質(zhì)量變壞。但后角也不能取得太大，否則重磨后，拉刀直徑就很快減小，降低拉刀耐用度和總的使用壽命。通常切削部

93、分刀齒后角取2°30′～4°，校準齒后角取0°30′～1°30′。此處選擇拉刀粗切齒的后角。</p><p>　　4.2.3確定拉削余量和齒升量</p><p>　　拉削余量A和齒升量的選擇與工件的表面質(zhì)量和拉刀的長短有關(guān)，過大的會使工件變形和拉刀損壞，過小會使刀具不能正常切削，擠壓和摩擦工件表面并使拉刀變長。螺旋齒圓拉刀一般用于精密孔加工，故余量和

94、齒升量都小于普通的拉刀（見表4-2）。齒升量按切削錐角來設(shè)計，將切削齒部分設(shè)計成切削錐角中而得到，一般取，角大就相當于齒升量大（當>3′時，應(yīng)該開分屑槽），齒升量計算公式如下：</p><p><b>　　（4-1）</b></p><p>　　此處P為齒距，取7mm。</p><p><b>　　切削錐半錐角。</b&g

95、t;</p><p>　　表4-2齒升量和拉削余量的選擇</p><p>　　可得拉削余量A=（0.30+0.021）mm=0.321mm。</p><p>　　切削部分長度計算公式為：</p><p><b>　?。?-2）</b></p><p><b>　　其中A為拉削余量；<

96、;/b></p><p><b>　　切削錐半錐角。</b></p><p>　　可得切削部分長度為：=0.321/0.0023=140mm。</p><p>　　4.2.4容屑槽和分屑槽</p><p>　　螺旋齒拉刀容屑槽為螺旋式通槽，齒背為直線形，這樣的齒背強度高，但容屑槽的容積小。容屑槽的尺寸見圖4-2，主

97、要取決于工件的拉削長度及齒升量，</p><p>　　槽的參數(shù)與齒距之間的關(guān)系如下：</p><p>　　齒高h=（0.3～0.35）Pmm D>6～10</p><p>　　=（0.38～0.45）Pmm D>10～16</p><p>　　齒厚g=（0.25～0.3）Pmm</p><p>　　圓弧

98、r=（0.5～0.6）hmm</p><p><b>　　刃帶寬</b></p><p>　　圖4-2容屑槽各部分尺寸</p><p>　　經(jīng)計算得此處拉刀齒高h取2.8mm，齒厚g取1.8mm，圓弧取1.6mm，。</p><p>　　當切削錐角>3′時，應(yīng)開分屑槽。與普通直齒圓拉刀相同，分屑槽的深度大于齒升量的

99、三倍，槽沿整個刀齒的后刀面上的槽深，必須保證齒背處深于刀刃處，以保證整個分屑槽的刀刃上都有一定的后角。常用分屑槽的形狀有圓弧形、角度形形和形直槽形三種，如圖4-3所示：</p><p>　　圖4-3常用分屑槽類型</p><p>　　U型分屑槽制造容易，但其側(cè)刃上后角，切削條件最差，應(yīng)盡量不用。為使分屑槽兩側(cè)刃上具有一定的后角，應(yīng)將窄分屑槽磨成圖4-3中所示角度形分屑槽或圓弧形分屑槽，此時

100、槽的側(cè)刃后角可按下式計算：</p><p><b>　　（4-3）</b></p><p>　　其中為分屑槽的槽底后角。其值應(yīng)壁拉刀刀齒上的后角略大，通常磨成=5°，為分屑槽上的槽角。由以上可以知道，當=0時，不論后角磨成多大，始終等于0，但當角增大時，角也增大。從而可以改善切削條件。角度形分屑槽尺寸如下表4-3.</p><p>　

101、　表4-3拉刀角度式分屑槽尺寸（mm）</p><p>　　通過以上計算分析查表，可以得出該拉刀各部位參數(shù)及其尺寸，統(tǒng)計記錄如下表4-4：</p><p>　　表4-4拉刀各部位參數(shù)及尺寸</p><p>　　4.2.5確定拉刀前柄部位形狀和尺寸</p><p>　　查閱刀具設(shè)計手冊，選用A式無周向定位面的圓柱形前柄，取d1=25mm，最小斷

102、面處的直徑d2為21mm，其余尺寸見附圖。</p><p>　　4.2.6校驗拉刀強度和拉床載荷</p><p>　　首先計算刀具的最大拉削力。查閱資料得，計算最大拉削力的計算公式為：</p><p><b>　?。?-4）</b></p><p>　　此處拉刀粗切齒的切削厚度為齒升量的一倍，所以在確定切削力時，應(yīng)該按照

103、2倍的齒升量計算，其余參數(shù)分別為：，，，，，?？梢运愕茫?lt;/p><p>　　拉刀柄部為最小截面，此處為危險斷面，已知該截面的直徑為21mm，則該斷面面積為</p><p><b>　　，</b></p><p>　　此處危險斷面的拉應(yīng)力為：</p><p><b>　　。</b></p>

104、;<p>　　按表4-5得，取該拉刀的許用應(yīng)力[]=0.35GPa,則[]>，拉刀強度符合要求。</p><p>　　表4-5高速鋼拉刀的許用應(yīng)力（GPa）</p><p>　　根據(jù)拉床的基本參數(shù)（具體參見表4-6,4-7），選擇L6140型拉床的公稱拉力為400KN，拉床狀態(tài)為舊拉床，選擇拉床修正系數(shù)為0.6，可以算出拉床的允許拉力為：</p><

105、p>　　上文已求出拉削力為214KN，可以得出>,則，拉床載荷符合校驗要求。</p><p>　　表4-6常用臥式拉床有關(guān)參數(shù)</p><p>　　表4-7拉床工作狀態(tài)修正系數(shù)K</p><p>　　4.2.7其他部位設(shè)計</p><p>　　根據(jù)刀具設(shè)計手冊，取前導(dǎo)部的直徑和長度為：</p><p>　　

106、d4=dwmin=21mm</p><p>　　l4=l=（30+50）/2=40mm</p><p>　　取后導(dǎo)部的直徑與長度為：</p><p>　　d7=dxmin=50mm</p><p>　　l7=（0.5～0.7）l=25mm</p><p>　　拉刀粗切齒與過度齒的長度l5=140mm</p>

107、<p>　　精切齒和校準齒的長度為l6=36mm</p><p>　　可得，拉刀的總長為：</p><p>　　，查表4-6可知，允許的拉刀長度為2000mm，顯然本拉刀符合條件。</p><p><b>　　4.3拉刀三維設(shè)計</b></p><p>　　由于螺旋齒拉刀的結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，普通的軟件難以達到三

108、維建模，所以本文通過引入Pro/e來實現(xiàn)螺旋齒拉刀的三維建模。</p><p>　?。?）拉刀的切削部分建模</p><p>　　拉刀的這個部分的建模是建模的關(guān)鍵部分和主要任務(wù)，因為這部分最為復(fù)雜，首先我們建立一個拉刀的基體。利用Pro/e的實體拉伸功能建立，如下圖4-4和圖4-5.</p><p>　　圖4-5建立拉伸實體草繪</p><p&g

109、t;　　圖4-6繪制拉刀實體</p><p>　　接著開始繪制拉刀的主體部分，使用用的是Pro/e的螺旋掃描功能，如圖4-7。該過程分為4個步驟，分布為1）定義掃描軌跡2）設(shè)定螺距3）設(shè)定掃描截面4）設(shè)定材料切除。</p><p>　　圖4-7螺旋掃描命令</p><p>　　圖4-8螺旋掃描定義</p><p><b>　　設(shè)定掃

110、描軌跡</b></p><p>　　首先設(shè)置不變的螺距，右旋等基本屬性，然后進入草繪截面，繪制掃描軌跡，軌跡如下圖4-9：</p><p>　　圖4-9螺旋掃描軌跡</p><p>　　接著設(shè)定螺距，按照上文確定了，螺距為7，輸入數(shù)據(jù)，如圖4-10。</p><p>　　圖4-10螺距的設(shè)定</p><p>

111、;　　然后繪制掃描截面，進入草繪繪制截面，如下圖4-11。</p><p><b>　　圖4-11掃描截面</b></p><p>　　完成之后，螺旋拉刀主體部分效果效果如下圖4-12。</p><p>　　圖4-12螺旋拉刀主體部分效果</p><p>　　接著繪制分屑槽，這里主要使用的是陣列的功能。首先進入草繪界面繪

112、制一個分屑的截面，然后進行拉伸操作完成一個分屑槽的繪制如圖4-13。</p><p>　　圖4-13單條分屑槽的繪制，紅色部位為分屑槽</p><p>　　然后使用陣列功能繪制36條分屑槽，在設(shè)置陣列方式的時候選擇軸陣列，具體如下圖4-14，4-15，4-16.</p><p><b>　　圖4-14陣列設(shè)置</b></p>&l

113、t;p><b>　　圖4-15陣列效果</b></p><p>　　接著繪制拉刀的其他部分，主要用到的是拉伸，倒角和基本的草繪功能，此處省略過程，最終的完成圖如下圖4-16。</p><p>　　圖4-16最終效果圖</p><p>　　4.4拉刀二維圖紙繪制</p><p>　　拉刀二維圖紙繪制本課題使用的繪制軟

114、件為比較常用的AutoCAD，該軟件具有較強的二維設(shè)計繪圖功能，并可以進行二次開發(fā)，是目前世界上使用最廣泛的CAD軟件之一。</p><p>　　具體繪制結(jié)果如下圖4-17。</p><p>　　圖4-17拉刀二維圖</p><p><b>　　總結(jié)</b></p><p>　　在本次設(shè)計中涉及到較多機械設(shè)計專業(yè)知識，包

115、括：刀具設(shè)計、材料、工程制圖、三維建模等。在開始接手這個課題的時候，原以為是很簡單的過程，但隨著慢慢是深入，發(fā)現(xiàn)越來越多的問題困擾著我，這也讓我深刻體會到理論和實際操作的差距，只有通過自己的不斷嘗試才能攻克一個個難題。最終通過大量的閱讀文獻資料和在朱從容老師的精心指導(dǎo)下，我對于刀具的設(shè)計、刀具切削的力學(xué)分析、CAD三維建模等都有較多的認識，設(shè)計出了總體方案，并繪制出了三維模型和二維工程圖，順利完成了本課題的設(shè)計。</p>

116、<p>　　由于準備本課題較晚，時間比較倉促，本課題還有很多不足的地方，比如沒能進行更多的參數(shù)化設(shè)計螺旋齒拉刀，或者進行更深入的計算機輔助研究刀具是受力分析模擬等，這些問題將在以后的研究中進行更深入的探討。</p><p><b>　　【參考文獻】</b></p><p>　　[1]隋向東. 基于UG的螺旋齒圓孔拉刀三維實體造型.機械工程師.2011年第2期