课程设计说明书圆孔拉刀设计及矩形花键铣刀设计说明书

中北大学课程设计说明书圆孔拉刀及矩形花键铣刀设计说明书目 录前言 一、绪论2 二、刀具设计1.圆孔式拉刀的设计42.矩形花键铣刀的设计 11三、小结 16四、参考文献 18前 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，通过这次课程设计来检查和考验我们在这几年中的所学，是一件非常有意义的事。对于我们自身来说，这次课程设计很巧妙地把一些实践性的东西带入我们的设计，并和我们平时所学的理论知识联系在了一起。这为我们是在将来的工作或者是继续学习的过程中打下一个良好的基础。我的课程设计课题目是圆孔拉刀与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。由于本人水平有限,设计时间也比较仓促,在我们设计的过程中会遇到一些技术和专业知识其它方面的问题，再加上现有我们对知识掌握的程度，所以设计中我们的设计会有一些不尽如人意的地方, 为了提高今后设计设计的质量，希望在审核的过程中得到各位指导老师的谅解与批评指正,不胜感激. 一、绪论1.刀具的发展随着社会的发展,时代的进步,刀具在生产中的用途越来越广.刀具的发展在一定程度上决定着生产率,中国加入WTO后,各行各业面临的竞争越来越激烈,一个企业要有竞争力,其生产工具必须具有一定的先进性.中国作为一个农业大国,其在机械方面的发展空间相当大,而要生产不同种类的零件,不管其大小与复杂程度,都离不开刀具。目前，在金属切削技术领域中，我国和先进的工业国家之间还存在着不小的差距，但这种差距正在缩小。随着工厂、企业技术改造的深入开展，各行各业对先进刀具的需要量将会有大幅度的增长，这将有力地促进金属切削刀具的发展2.本课题研究的目的课程设计作为工科院校大学生的必修环节，不仅是巩固学生大学所学知识的重要环节，而且也是在检验大学生综合应用知识的能力、自学能力、独立操作能力和培养创新能力，是大学生参加工作前的一次实践性锻炼。 在这次课程设计任务中我的课程设计课题是圆孔拉刀,矩形花键铣刀的设计。在设计的这几天当中,我深感课本上的东西很浅甚至都不能满足我们做课程设计的需要，这就要求我们进图书馆上网来查阅有关资料并运用所学的专业或有关知识，比如金属切削原理、金属切削刀具、以及所学软件AUTOCAD的运用。通过此次课程设计我可以完成对以往所有所学知识的梳理检验，同时有发现很多的不足和错误。使我对专业知识得到进一步的了解和系统掌握。二、刀具设计（一）圆孔拉刀的设计1.前言 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。圆孔拉刀一般用来加工24级精度的孔。圆孔拉刀按受力方式不同，可分为拉刀和推刀。圆孔拉刀可设计为普通拉削方式、轮切式和综合轮切式的结构。此设计选用了综合轮切式圆孔拉刀。2.圆孔式拉刀由非工作部分和工作部分组成。圆孔式拉刀由非工作部分和工作部分组成，其中非工作部分包括以下几部分：2.1柄部 供拉床夹头夹住以传递动力。其直径应比拉削前的孔径小。2.2颈部 连接柄部与其后各部分。2.3过渡锥 使拉刀容易进入工件孔中，起对准中心的作用。2.4前导部 起导向和定心作用，防止拉刀歪斜，并可检查拉削前孔径是否太小，以免拉刀第一齿负荷太大而损坏。其直径应等于拉削前孔的最小直径，长度一般等于拉削孔的长度，但不小于。2.5后导部 保持拉刀最后的正确位置，防止拉刀即将离开工件时，工件下垂而损坏已加工表面。其直径等于拉削后孔的最小直径，长度等于（0.50.7），但不小于。2.6支托部 防止长而重的拉刀自重下垂，影响加工质量和损坏刀齿。 而工作部分由切削部和校准部组成。3.原始条件 图1.被加工零件如图1.所示，工件材料为：铜合金Qsi3-1；硬度HBS220 ；强度b =550Mpa。4.圆孔拉刀的参数选择和设计计算 4.1选择拉刀材料及热处理强度 根据金属切削原理及刀具内容，选W6Mo5Cr4V2高速钢按整体式制造拉刀。 拉刀热处理硬度:刀齿及后导部 63-66HRC;前导部 60-66HRC;前柄 45-58HRC。 4.2确定拉削方式综合式拉刀较短，生产率高，拉削精度和表面质量并不低于其他方式，且拉刀耐用度高。因此，选择综合式拉削。 4.3确定拉削余量、计算余量拉削前预制孔为扩孔，查表4.1可知切削余量 =（0.00560+0.075）=0.8 采用扩孔钻时，最小孔径为=59的钻头。则实际拉削余量 =60.0359=1.03 4.4选取齿升量 按表4.4，取粗切齿的齿升量=0.05 4.5选择刀齿几何参数根据工件材料硬度220HBS，查表4.2和4.3得：刀具前角=5，精切齿与校准齿倒棱前角=10刀具后角与刃带：粗切齿=3 =0.1 细切齿=2 =0.3 校准齿=1 =0.5 4.6确定校准齿直径(以角标表示校准齿的参数)= 式中表示收缩量，取，则=60.030.01=60.04 4.7设计容屑槽 4.7.1计算齿距 按表4.8得粗切齿与过渡齿齿距：=（1.31.6）=（1.31.6）=8.2210.12，取=精切齿与校准齿齿距（以角标表示精切齿的参数）： =（0.60.8）=（5.67.8）， 取= 4.7.2选取容屑槽形状 选取曲线齿背的槽形，按表4.9选基本槽形，粗切齿和过渡齿取槽深=， =，=，=；精切校准齿取基本槽，=2.5， , 查表4.10得容屑系数 =2.7，则 =1.13=1.13=3.71 显然，容屑条件校验合格 4.8检验同时工作齿数 照表4.8计算 =4，=1=5 ，满足38的校验条件。 4.9确定分屑槽参数 综合式拉刀粗切齿与过渡齿用弧形分屑槽，精切齿用三角形分屑槽。 查表4.13，当=59时，弧形分屑槽数=14，砂轮半径， 槽宽=， 切削宽度= 因，可使拉削表面质量较好，前后刀齿重叠拉削而无空隙 三角形槽按表4.12设计，当=时， 槽数=（26.931.4） 取=30 槽宽=，深，槽形角 ，取 前后刀齿的分屑槽应在圆周方向错开半个槽距，交错排列。校准齿及最后一个精切 齿不做分屑槽。 4.10拉刀前柄部形状及尺寸按表4.18，选用型-A无周向定位面的圆柱形前柄，取=，最小断面处的直径为=。 4.11校验拉刀强度与拉床载荷 按表4.20，4.21，4.22计算最大拉削力，根据综合式拉削特点，拉削厚度 查表4.22可知 查表4.21可知 根据查表4.24，得拉床为L6140型不良状态的旧拉床，采用10%极压乳化液，拉削后孔的收缩量为。 拉刀最小断面为前柄卡爪底部，其面积为 危险断面部位的拉应力为 按表4.26，圆拉刀许用应力，显然，拉刀强度校验合格。 4.12确定拉刀齿数和每齿直径尺寸取过度齿与精确齿齿升量递增为：0.030，0.030，0.025，0.015，0.010，0.005.共切除余量为 其中，后3齿齿升量小于，属于精切齿，而前3齿为过渡齿。则粗切齿齿数为（第一个粗切齿齿升量为零，其直径与前导部直径相同）粗切齿与过渡齿，精切齿共切除余量，刚好切除无剩下余量。按表4.14，取校准齿7个，其直径尺寸已在前面计算确定了。则拉刀总齿数为 下表1.中按齿号列出了各齿直径尺寸及其公差（参照表4.33和表4.34） 表1.齿号齿型基本尺寸D/尺寸公差/1粗切齿59.0000.015259.100359.200459.300559.400659.500759.600859.700959.80010过渡齿59.8600-0.0101159.9201259.97013精切齿60.0000-0.0091460.0201560.03016校准齿60.0400-0.0091760.0401860.0401960.0402060.0402160.0402260.040 4.13设计拉刀其他部分 按表4.20：取前导部的直径与长度为 前柄端面至第一齿的距离查表4.18，取，又， 则取过渡锥长度直径与长度为 即 取 后导部直径与长度为 拉刀直径较小，不设后柄部。 4.14计算和校验拉刀总长 粗切齿和过渡齿长度 精切齿与校准齿长度 则拉刀总长 按表4.27，允许拉刀总长为，显然，此拉刀短得多，故长度校验合格。 4.15制定拉刀技术条件 按4.3节制定，主要内容应列入拉刀工作图中，具体见装配图 4.16绘制拉刀工作图 如下图2. 图2.（二）矩形花键铣刀的设计1. 前言 成形铣刀是用来加工成形表面的专用刀具，如加工凹凸圆弧面的成形铣刀以及加工齿轮用的盘形齿轮铣刀等。它和成形车刀一样，其切削刃廓形是根据工件的成形表面形状设计计算的。由于铣削时同时参加工作的切削刃总长度较长，且无空行程，而使用的切削速度也较高，故加工生产率高，表面粗糙度值小，得到了广泛应用。 2.原始条件 图3. 被加工零件如图3.所示，工件材料为：铜合金Qsi3-1；硬度HBS220 ；强度b =550Mpa；工件长度L=30mm。由上图可知：外径，内径，键数，键宽 。 3. 矩形花键铣刀的参数选择和设计计算 3.1选择铣刀材料 成形铣刀材料一般用高速钢，采用W6Mo5Cr4V2。并根据表7-1，选取刀具前角。 3.2确定铣刀宽度与齿形高度 铣刀宽度，为工件最大廓形宽度。 齿形高度，为工件最大廓形高度。 3.3确定容屑槽底形式 由于工件廓形是对称的形状,查表7-3,槽底应采用加强型。 3.4确定铣刀孔径 齿槽半角， 齿顶圆弧中心半角， 齿顶宽， 按表7-4,则当铣刀齿顶宽度时,可取。 3.5确定铣刀外径 按表7-5,当,时,可选铣刀外径。 3.6选定铣刀齿数 按表7-6,当铣刀时,可选。 3.7确定铣刀的后角及铲削量 铣刀侧后角一般选，验算侧刃角公式为， 取，得可以满足方程。 铲削量为 ，取。 3.8确定容屑槽角 取。3.9确定容屑槽底半径 铣刀铲磨，取,代入有关参数 ，取。 3.10确定容屑槽底形状和深度 根据表7-3，作距齿顶为，且平行于铣刀轴的直线,再距切削刃为,作切削刃的平移曲线,如图中的点划线所示,然后作一低于平移曲线的斜线,即为铣刀槽底,其具体尺寸如下图4.所示： 图4. 容屑槽深度 3.11分屑槽尺寸 由于铣刀宽度小于20，故切削刃上无需做分屑槽。 3.12,校验刀齿和刀体强度 校验刀齿强度: ，故刀齿强度可满足。 校验刀体强度: 为保证刀体强度,要求： 故刀体强度也可满足要求。 3.13确定铣刀的技术条件 确定铣刀的齿形用样板检查,透光度不大于。 铣刀外径公差为,铣刀宽度公差为,铣刀孔径公差为。 切削刃的径向及端面圆跳动公差为,刀体端面圆跳动公差为,前刀面 的径向圆跳动只许凹入且公差为。 4.矩形花键铣刀的技术条件 4.1 粗糙度 （1）刀齿前刀面、内孔表面、端面及铲磨铣刀的齿背表面不大于； （2）铲齿成形铣刀的齿背面不大于； （3）其余部分不大于。 4.2 成形铣刀主要结构尺寸公差，如下表4.所示 表4.序号名称符号公差1铣刀外径2铣刀宽度3铣刀孔径4铣刀键槽宽度5内孔至键底距离 4.3成形铣刀形状位置公差，如下表5.所示 表5.序号项目铣刀尺寸范围公差1切削刃的径向及端面圆跳动do100do1000.030.042刀体端面圆跳动do100do1000.020.033前刀面的径向圆跳动（只许凹入）H1010H2020300.040.060.090.12 4.4 成形铣刀齿形误差如下表6.所示 表6.铣刀齿形高度h透 光 度齿形的基本部分齿顶及圆角部分 0.030.050.070.080.060.090.120.15 4.5材料及热处理铣刀材料一般用高速钢，热处理后硬度应为HRC6366。在铣刀的工作部分，不得有脱碳层和软点。 5.刀具的全部计算 表7.已知条件：欲加工矩形花键轴，其尺寸为：外径，内径，键数，键宽，工件材料为铜合金，硬度,强度，长度。序号计算项目符号确定方法或计算公式计算精度设计计算数据1铣刀前角表7-12铣刀宽度整数3齿形高度整数4容屑槽形式表7-3加强型5齿槽半角6齿顶圆弧中心半角7齿顶宽8铣刀孔径表7-49铣刀外径表7-510铣刀齿数表7-611铣刀后角取，根据公式验算,可满足条件12铲削量 13容屑槽间角取14容屑槽底半径15容屑槽深度表7-3 ，16校验刀齿强度满足条件17校验刀体强度满足条件18铣刀齿顶圆弧半径19键槽尺寸机械设计手册20技术条件表7-10,7-11,7-12 三、小结通过本次金属切削刀具课程设计我学到了：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。而且：通过本次设计活动将理论与实践结合起来，巩固和加深所学的理论知识；在整个设计过程中的各个环节可以更好的培养我们的创新思维能力、观察分析能力、工程实践能力及综合能力；加强了对自己专业的深刻认识，对金属切削刀具有了新的认识。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。通过这次实践机会，我熟悉了拉刀的结构及其功能，将理论知识运用到实践中，并且学会利用图书资料及网络材料查询自己需要的知识，总体上提高了设计能力。本次设计是在武老师的悉心指导下完成的。他学识渊博、工作务实、积极进取的勇气和魄力、以及对学生从严要求的治学态度都深深感染了我，值得我终身学习。他无私的奉献精神是我毕生学习和追求的目标。在今后的学习和生活之中，老师的教诲必将激励我不断奋发向上。同时也要感谢与我相关的课题组的同学，他们在设计中给了我很大的帮助，和他们的讨论时常使我豁然开朗，他们给了我很多很好的设计建议，使我的设计加快了进程。在此向所有给予我帮助和支持的老师和同学表示深深的谢意！ 四、参考文献1.乐兑谦. 金属切削刀具 北京：机械工业出版社. 20052.陈日曜. 金属切削原理 北京：机械工业出版社.2002 3.庞学慧、武文革. 互换性与测量技术基础 北京：国防工业出版社.2006- 18 -