矩形花键拉刀及矩形花键铣刀设计刀具课程设计Word下载.docx
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8校验拉刀及拉床强度
9.确定拉刀齿数及每齿直径
9.1倒角齿齿数
9.2花键齿齿数
9.3圆形赤齿书
9.4校准部齿数
9.5矩形花键拉刀齿序表
10.拉刀齿部长度
11.拉刀齿部长度
12拉刀总长
13拉刀总长及其校验
14制定技术条件
15制定技术条件
16.绘制拉刀图(详见CAD大图)
4、铣刀的设计
1.原始条件
2.前角
3设计步骤
3.1齿槽半角
3.2齿顶圆弧中心半角
3.3齿顶宽
3.4初算齿廓高度
3.5铣刀宽度
3.6按铣刀宽度最后确定齿廓高度
3.7铣刀齿顶圆弧半径
3.8齿顶圆角半径
3.9铣刀前角
3.10容屑槽形式
3.11铣刀孔径
3.12铣刀外径
3.13铣刀圆周齿数
3.14铣刀的后角
3.15铲削量
3.16容屑槽圆角半径
3.17容屑槽深度
3.18容屑槽间角
3.19分屑槽尺寸
3.20空刀导角尺寸
3.21技术条件
3.22绘制工作图
五总结
六致谢
七参考文献
一、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。
二、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。
三、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。
矩形花键拉刀的参数选择和设计计算
原始条件及设计要求
要求设计一把矩形花键拉刀,花键大径D=42H10
mm,小径d=36H7
mm,键槽宽B=7H9
mm,键数n=8,倒角高度C=0.5mm,拉削长度L=45mm,工件材料为45钢,硬度为HBS170,σb=600MPa。
查表后,由花键拉刀的长度确定选用拉床L6120。
(一)选定刀具类型和材料的依据
对每种工件进行工艺设计和工艺装备设计时,必须考虑选用合适的刀具类型。
事实上,对同一个工件,常可用多种不同的刀具加工出来。
采用的刀具类型不同将对加工生产率和精度有重要影响。
总结更多的高生产率刀具可以看出,增加刀具同时参加切削的刀刃长度能有效的提高其生产效率。
例如,用花键拉刀加工花键孔时,同时参加切削的刀刃长度l=B×
n×
Zi,其中B为键宽,n为键数,Zi为在拉削长度内同时参加切削的齿数。
若用插刀同时参加切削的刀刃长度比插刀大得多,因而生产率也高得多。
刀具材料选择得是否恰当对刀具的生产率有重要的影响。
因为硬质合金比高速钢及其他工具钢生产率高得多,因此,在能采用硬质合金、的情况下应尽力采用。
由于目前硬质合金的性能还有许多缺陷,如脆性大,极难加工等,使他在许多刀具上应用还很困难,因而,目前许多复杂刀具还主要应用高速钢制造。
拉刀结构复杂,造价昂贵,因此要求采用耐磨的刀具材料,以提高其耐用度;
考虑到还应有良好的工艺性能,根据《刀具课程设计指导书》表29,选择高速工具钢,其应用范围用于各种刀具,特别是形状较复杂的刀具。
根据表30,选择W18Cr4V。
1.倒角齿参数确定
图1矩形花键拉刀倒角齿计算图
1.1倒角齿θ角
查手册表4-29,由n=8,查得θ=45°
。
1.2倒角齿测量值M
B1=B+2C=8+2×
0.5=9mm
sinψ1=B1/d=0.209,ψ1=14.48°
ψ2=45°
-ψ1=30.52°
M=d×
cosψ2/2=34.7mm
OH=(2M-B×
cos45°
)/2sin45°
=45.58mm
tanψB=B/(2×
OH)=0.07679
dB=B/sinψB=91.24mm
d1=dB+(0.3—0.6)mm=90.94mm
2.1拉削余量
按表4-1计算圆形拉削余量为1mm,预制孔径为51mm。
按表4-16,花键齿圆形齿的扩张量均为5um。
倒角余量A1=53.23-51mm=2.23mm
花键余量A2=60.115-(53.23-0.1)mm=6.985mm
实际圆形齿拉削余量A3=52.025-51mm=1.025mm
2.2齿升量选择
按表4-4选择为
倒角齿:
αf1=0.065mm
花键齿:
αf2=0.050mm
圆形齿:
αf3=0.050mm
3各切削齿的几何参数设计
选择前角γ0=17°
精切齿与校准齿倒棱前角γ01=5°
粗切齿α0=2.5°
ba1=0.1mm
精切齿α0=2.5°
ba1=0.2mm
校准齿α0=1.5°
ba1=0.2mm
..4设计容屑槽
4.1齿距计算按表4-7计算p=(1.2—1.5)
=(1.2—1.5)
mm=8mm
选择校准和精切部分齿距p1=6mm
4.2选择容屑槽
按表4-8采用曲线槽,粗切齿用深槽,h=3mm,精切齿用基本槽。
4.3校验容屑条件
查表4-9得容屑系数k=3。
倒角齿齿升量大时,应校验之,应使满足式h≥1.13
:
1.13
=2.95mm<
3mm
所以满足条件,校验合格。
4.4校验同时工作齿数
按表4-7得知L/p=5,即Zemin=5,Zemax=5+1,满足3≤Ze≤8的校验条件。
5.花键齿截形设计
花键齿键宽
按下式计算,精确到0.001mm:
式中,
为内花键键槽宽最大极限尺寸;
为拉削扩张量(查表4-16得
=0.010mm);
为拉刀键齿宽制造公差带宽,为保证键齿尺寸耐用度高,
应在制造条件允许范围内取小值,取
=0.010mm。
则
B2max=(9.036-0.005)mm=9.031mm
B2min=(9.031-0.01)mm=9.021mm
拉刀键齿面应制出
的修光刃f,其下应磨出侧隙角
工厂常在齿高为1.25mm及其以下的刀齿上磨侧隙,在图中标出。
6.确定分屑槽参数
除校准齿和与其相邻的一个精切齿外,拉刀切削齿均磨制三角形分屑槽。
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。
7选择拉刀前柄
按表4-17选择Ⅱ型-A无周向定位面的圆柱形前柄,公称尺寸d1=50mm,卡爪底径d2=38mm。
通过分析,确认倒角齿拉削力最大,因而计算拉刀倒角齿的拉削力。
∑aw=Z(B2max+2C)=8×
(9.031+2×
0.5)mm=80.248mm
Fmax=Fzˊ∑awZemaxk0k1k2k3k4×
10-3
=(174+192)/2×
80.248×
5×
1.15×
0.9×
1×
0.001KN=87.4KN
拉刀最小截面积在卡槽底颈处,则拉应力为:
σ=Fmax/Amin=(87.4×
4)/(382×
л)GPa=0.0877GPa<
[σ]
拉刀强度校验合格。
根据表4-23、表4-24,拉床拉力为200×
0.8KN=160KN,比Fmax大,拉床载荷校验合格。
取18
9.2花键齿齿数
初拟花键过渡痴与精切齿的齿升量为0.04,0.03,0.02,0.01,0.005mm,逐步递减,共切除余量
花键粗切齿齿数
取89齿,多切去了0.25
0.05
2mm=0.025mm的余量,应减去0.0125的齿升量.因此减去一个精切齿并将齿升量调整为0.04,0.03,0.015,0.0075.后2齿齿升量<
0.5afh为精切齿,前2齿则为过度齿.
9.3圆形赤齿书
初拟方案与花键齿相同,即拟切去
余量,计算圆形粗切齿齿数为
取8齿,少切了0.15X0.005X2=0.015mm的余量,需增加一个精切齿起齿升量为0.0075mm.这样,圆形齿段具有粗切齿8个,过度齿3个,精切齿3个.
9.4校准部齿数
倒角齿不设校准齿。
圆形齿和花键齿校准齿齿数查表4-14,得
花键校准齿齿数
圆形校准齿齿数
各齿直径基本尺寸,见表4-41
矩形花键拉刀齿序表
齿形
齿号
直径基本尺寸
直径尺寸公差
齿型
1
61.13
69
68.13
2
61.26
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- 矩形 花键 铣刀 设计 刀具 课程设计