1、中北大学课程设计说明书1圆孔拉刀,矩形花键铣刀的设计说明书1 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。拉刀种类繁多，它可加工各种形状通孔，直槽，螺旋槽和直线或曲线的外表面。拉刀按加工表面不同，可分为内拉刀和外拉刀；按工作时受力方向不同，可分为拉刀和推刀。拉削方式是指拉削过程中切削余量在各切削齿上的分配方式。拉削方式对拉刀的结构和制造，拉到的耐用度，拉削力，拉
2、削的表面光洁度和生产率有很大的影响。拉刀是一种高生产率刀具，它切削速度低，耐用度高，寿命高。拉刀是多刃切削刀具，切削力较大但机床结构简单，成本高，只适用于大批量生产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。由于编者等水平有限,设计编写时间也比较仓
3、促,在我们设计的过程中会遇到一些技术和其它方面的问题，再加上我们对知识掌握的程度，所以设计中我们的设计可能会有一些不尽如人意的地方, 为了共同提高今后设计编写的质量，希望在考核和答辩的过程中得到各位指导老师的谅解与批评指正,不胜感激之至.二、圆孔拉刀设计2.1 已知条件被加工零件如图 1 所示，工件材料为：灰铸铁 HT150；硬度 HBS170 ；强度 b = 130Mpa；工件长度 L=46mm。拉削前预制孔为钻孔，钻头直径 ，拉床型号：L6120。查表27得圆孔直径 021.8中北大学课程设计说明书23.28f7A016键 均 布d图4a628H71x53605图。图 2.2 刀具设计序号
4、 符号 公式 结果1 刀具材料 W18Cr4V2 几何参数 前角： 后角： f210切削齿： 5.校准齿： zf=0.05 fz=0.203 齿升量 sz sz=0.034 齿距同时工作齿数tzit=10zi=55 拉刀刚度允许最大槽深hmax hmax=96 检验容屑槽系数查表得：t=10 时h=4min1.9kk所以适用中北大学课程设计说明书3min0z2ls758.khk加工灰铸铁时 5.1in7 容屑槽尺寸 查表得 切削齿：t=10 h=4g=2 r=2校准齿：tz=7 h=2.5g=2.5 r=1.38 柄部 1Dl 28.01025.897Dl9 拉刀强度校核 第一齿槽底直径： d
5、切削刃总长： B最大拉削力： maxp最小断面在柄部对 40CrhDd20izBpax查表得：minax104FpN查表得： 2min83250NNd.45736.1max 2160mN10 机床拉力校核 Q Q=0.9Qmax Q=0.920 吨=18 吨 Pmax11 拉刀校准齿直径zDmaxDz查表得： 03.91.2703.1.28z12 拉削余量 A。 A。=Dz-D。 A=27.991-27=0.99113 切削齿齿数 qz20zqS19203.8qz中北大学课程设计说明书414 校准齿齿数 z 查表得 =3z15 确定各刀齿直径16 切削部长度 qLqtzL=1019=190qL
6、17 校准部长度 z zz =73=21z18 分屑槽尺寸 查表得 槽数 ：n1=14槽宽：b1=1槽深：h1=0.7槽底圆角半径：r1=0.319 前导部 直径：D3长度： l查表得：D3=D0=0.75ll D3=27=0.7546=34.5l20 后导部 直径：D4长度： lD4=D查表得 D4=27=35l21 柄部前端到第一齿长度：颈部直径颈部长度过渡锥柄部前端到第一齿长度： =203l2Dl3l1L查表得 = +2lb查表得： =75 =35+ + 3l+120 =242D=1102l=75+110+20+46=2511L取 =260122 拉刀总长 g= + + +g1Lqz4l
7、=260+190+21+35=406g取 =410gL中北大学课程设计说明书53.矩形花键拉刀的设计1. 矩形花键拉刀设计被加工零件如图 2.所示，工件材料为：45 钢；硬度 HBS190 ；强度 b =610Mpa；工件长度 L=40mm。倒角 C45c = 0.3 mm 键数 n=6矩形花键拉刀的设计（一）刀具结构参数及各部分功用1 拉刀的结构图 1中北大学课程设计说明书6表 1代号 名 称 功 用1 柄部 夹持拉刀，传递动力2 颈部连接柄部和后面各部，其直径与柄部相同或略小，拉刀材料及规格等标记一般打在颈部。3 过度锥 颈部到前导部的过渡部分，使拉刀容易进入工件孔中。4 前导部 起引导拉
8、刀切削部进入工件的作用，5 切削部 担负切削工作，包括粗切齿、过渡齿及精切齿。6 校准部起刮光、校准作用，提高工件表面光洁度及精度，并作为切削部的后备部。7 后导部保持拉刀与工件的最后相对位置，防止在拉刀即将离开工件时因工件下垂而损坏工件已加工表面及刀齿。8 尾部支持拉刀使之不下垂，多用于较大较长的拉刀，也用于安装压力环。2 切削方式：采用分层拉削方式中的同廓式拉削方式3 拉削余量：对于花键孔 A=De-Do4 拉刀刀齿结构： 表 2名称 功用前刀面 切削流出的表面后刀面 最终形成已加工表面的面副后刀面 刀齿上和已加工表面相对的表面、分屑槽两侧面刃带 也称第一后刀面，是主切削刃和后刀面之间的后
9、角为零的窄面，它有稳定的拉削过程，防止拉刀摆尾的作用主切削刃 是前后刀面的交线副切削刃 是前刀面和副后刀面的交线，分屑槽中也有两条副切削刃过渡刃 可以是直线或圆弧，它有助于减缓刀尖的磨损中北大学课程设计说明书7刀尖 主副切削刃的相交点容屑槽 其形状必须有利于切屑卷曲，并能宽敞地容纳切屑分屑槽 减小切削宽度，降低切削卷曲阻力，便于切削容纳在容屑槽内，从而改善拉削状况棱 刀齿后刀面与齿背的交线齿背 容屑槽中靠近后刀面的部分（二） 、拉刀几何参数的选择和设计1：选择拉刀材料： V18W4rC2:拟订拉削余量切除顺序和拉削方式 拉削余量切除顺序为：倒角键测与大径小径，拉刀切削齿的顺序是：倒角齿花键齿圆
10、形齿。实际采用分层拉削渐成式。后面用 d、h 和 y 表示角齿、花键齿和圆形齿；用 c、g、j 和 x 表示粗切、过度、精切和校准齿；用 w 和 m 表示工件预制孔和拉削孔。3：选择切削齿几何参数前脚： =16，精切齿与校准齿倒棱前脚 =50 0t后脚：粗切齿： =230+1 =0.1001ab精确齿： =2+30 =0.15校准齿： =1+30 =0.201a4：确定校准齿直径 倒角齿不设校准齿查表 416 得，花键齿、圆形齿的扩张量均为 4um，则花键齿校准齿和圆形齿校准齿直径为=34.10-0.004=34.996mm；hxd=28.021-0.004=28.0017mm；y5：计算倒角
11、齿参数查表 429 知倒角的工艺角度为 =30。按表 429 计算如下：sin =( +2ftg )/ =(7+2*0.5*tg45)/28=0.27061minBmaxyd=arcsin0.2115=15.7M=1/2 sin( + )=1/2*28*sin(45+15.7)=12.32mmmaxyd1ctg =2*M/( sin )-ctg =(2*12.32)/(7*sin45)-ctg45=3.99 Bin中北大学课程设计说明书8=arcctg3.99=14.34B= /sin =28.71mmBdminB= +(0.30.6)=29.21mm26：计算切削余量；按表 4-1 计算圆形
12、拉削余量为 1mm，预制孔径为 27mm，实际拉削余量 =28.0017-27=1.0017mmyA倒角余量 =29.21-27=2.21mmd花键余量 =34.996-(29.21-0.1)=6.396mmh7:选择齿升量；查表 4-4 选择为花键齿： =0.050mm（矩形花键拉刀栏）fha8：设计容屑槽 齿距计算 查表 4-7P=(1.21.5) =(1.21.5) =8mm=l40gp= =(0.60.8)p=6mmjpx选择容屑槽查表 4-8采用曲线槽，粗切齿用深槽，h=3mm,精切齿用基本槽校验容屑条件查表 4-9 得容屑系数 k=2.5。倒角齿齿升量大时，应校验之，应使满足式h1
13、.13 fkal1.13 =1.13 =2.53f2.5*04因 h=3,所以满足条件，校验合格校验同时工作齿数查表 4-7 得 l/p=5所以： =5 =5+1=6，满足 3 8 的校验条件minezaxe ez中北大学课程设计说明书99：花键齿截形设计花键齿键宽 按下列式子计算hB= -maxaxb= -inh式中， 为花键键槽宽最大极限尺寸； 为拉削扩张量（查表得 =0.004mm） ；maxBbb为拉刀键齿制造公差带宽，为保证键赤耐用度高， 应在制造范围内取最小值，这里取b b=0.010mm。则=7.036-0.004=7.032mmmaxhB=7.032-0.010=7.022mm
14、in拉刀键齿侧面应制出 =0的修光刃 f，其下应磨出侧隙角 130。工厂常在齿高为rK1.25mm 及以下的刀齿上磨侧隙。10：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（表 4-13） 。由于在每个圆形齿上都存在着不工作刃段，圆形齿段不必磨分屑槽。11：选择拉刀前柄按表 4-17 选择型A 无周向定位面的圆柱形前柄，公称尺寸 =25mm1d卡爪底径 =21mm212：校验拉刀强度通过计算分析，确认倒角齿拉削力最大，因而应计算拉刀倒角齿拉削力（表 4-20、4-21 和4-22）=z( +2f)=6*(7.032+2*0.5)mm=48.192mmwamaxh
15、B= * =98.55KNaxFzw01234k3拉刀最小截面积在卡槽底颈处，则拉应力4 ）=0.2GPmaxinmax/(A29(表 4-25)，拉刀强度校验合格（13）确定拉刀齿数及每齿直径1）花键齿齿数 初拟花键过渡齿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 A=0.21mm。花键粗切齿齿数中北大学课程设计说明书104.89021145.72hcfAza取 46 齿，多切去了 的余量，应减去 0.0125mm 的齿0.5.5m升量。因此，减去一个精切齿并将齿升量调整为 0.04，0.03，0.015，0.0075mm。后 2 齿齿升
16、量 ，为精切齿，前 2 齿则为过渡齿。12fhl2）圆形齿齿数 初拟方案与花键齿相同，即拟切去 A余量，计算圆形粗切齿齿数为9.3YycfyAza取 10 齿，少切了 的余量，需增加一个精切01520.15m齿，其齿升量为 0.0075mm。这样，圆形齿段具有粗切齿 6 个，过渡齿 2 个，精切齿 2 个。3）校准部齿数 圆形齿和花键齿校准齿齿数查表 4-14，得花键校准齿齿数 4hxz圆形校准齿齿数 y4）各齿直径基本尺寸 见表 4-41。（14）拉刀齿部长度 参照图 4-2。花键齿段长度 8+6=28hlm圆形齿窜长度 10y拉刀齿部长度 54l（15）设计拉刀其他部分 按表 4-17，4
17、-19，4-23 计算：前柄 19l 0.21538()df颈部23415SmBAlm10.5.d过渡锥 l中北大学课程设计说明书11前导部 340lm0.23min417()wdfm前柄伸入夹头长度 158l前 柄 端 部 至 第 1刀 齿 的 距 离 ： 3(9)60LlBA后导部 4200.2min4147(ydf后柄 58l0.25598)f（16）拉刀总长及其校验4(6+=Ll拉刀几何参数汇总如下表 3已知条件：1、花键孔尺寸：外径：De=34H10（34 +0.100）内径：D=28H7（28 +0.021）键宽：b=7H9（7 +0.036）倒角：c30 o c=0.3键数：n=
18、62、拉削长度：L=40mm3、工件材料：45 钢，硬度 HBS1904、预制孔直径：Do=27mm5、拉床型号：L6120序号项目符号计算公式或选取方法计算精度计算举例1 拉刀材料 W18Cr4V2 齿升量 af 查表 4-6 af=0.06mm3 齿距 tt校按表 4-12t 校 =（0.6-0.8）t取 t=8mm，t 校 =6.5中北大学课程设计说明书124 同时工作齿数Ze Ze=（l/t）+1 Ze=45 拉削余量切削顺序根据表 4-39确定为 IIIb 型加工顺序为：1、倒角 2、圆孔 3、花键圆孔齿部分的设计计算6 圆孔校准齿直径D 圆校D 圆校 =D 圆校 +由表 4-24
19、查得 =00.001D 圆校 =28.021mm7 圆孔拉削余量A 圆 A 圆 =D 圆校 -Domin A 圆 =28.021-27.8=0.41mm8 圆形切削齿齿数Z 圆 Z 圆 =（A 圆 /2af）+（3-5） Z 圆 =9.23取 Z 圆 =10 齿9 圆形齿部分长度l 圆切l 圆切 =tZ 圆 l 圆切 =810=80mm10 圆形校准齿齿数Z 圆校查表 4-14 Z 圆校 =411 圆形校准部分长度l 圆校l 圆校 =t 校 (Z 圆校 +23) l 圆校 =66=36mm12 圆形齿部分总长l 圆 l 圆 =l 圆切 +l 圆校 l 圆 =80+36=116mm花键齿部分的计
20、算13 第一个花键齿直径D 花 1 D 花 1=d2-0.1 D 花 1=29.21-0.1=29.20mm14 花键校准齿直径D 花校D 花校 =Demax-取 =0.010.001D 花校 =34.10-0.01=34.09mm15 花键拉削余量A 花 A 花 =D 花校 -D 花 1 A 花 =34.09-29.20=4.89mm16 花键切削齿齿数Z 花切Z 花切 =（A 花 /2af）+（3-5）Z 花切 =45.75取 Z 花切 =46中北大学课程设计说明书1317 花键切削部分长度l 花切l 花切 =tZ 花切 l 花切 =848=384mm18 花键校准齿齿数Z 花校取 Z 花
21、校 =519 花键校准部分长度l 花校l 花校 =t 校 （Z 花校 +12）+8 l 花校 =66+8=44mm20 花键齿部分总长l 花 l 花 =l 花切 +l 花校 l 花 =384+44=428mm21 花键齿廓形尺寸花键齿宽度棱面宽度副偏角bfKrb=Bmax-，公差取-0.015f=0.8-1表 4-28Kr=1 o -1o30b=7.036-0.015=7.021 mmf=1mmKr=1 o30其他部分计算22 容屑沟尺寸hrg由表 4-8 选取 h=3r=1.5g=323 容屑系数 K 由表 4-9 选取 K=2.524 分屑槽 倒角齿和花键齿按表4-13 尺寸交错开分屑槽2
22、5 前导部尺寸d3l3d3=Domin，偏差按 f7l3=ld3=27l3=40mm26 后导部尺寸d4l4d4=D 花校 -0.05，偏差f7l4=（0.5-0.7）ld4=280.2l4=20mm27 切削角度 o 查表 4-2 各个刀具 o=16o中北大学课程设计说明书14和刃带宽ba查表 4-3 切削齿 o=2o30标准齿 o=1o15切削齿 ba=0.05-0.15mm标准齿 ba=02-0.3mm28 过渡锥长度l3 l3=10-20 取 l3=15mm29 柄部尺寸 D1Dlllc查表 4-17 D1=25mmD=19mml=20mml=25mml =90mmc=4mm30 颈部
23、长度 l2=m+B+A-l3，m=10mmB、A 见表 4-19B=80mm，A=40mml2=115mm31 由柄部前端到第一个切削齿的距离L1 L1l 1+l2+l3+l 3 L190+115+15+40=26032 后柄长度 l5 8033 拉刀总长 L L=L1+l 圆 +l 花 +l4 + l5L=904mm（三） 对技术条件的说明1 拉刀各部分的表面光洁度表 3部 位 Ra中北大学课程设计说明书15刃带 0.4前后刀面；前后导部；各种花键拉刀齿形表面 0.8柄部；过渡锥；矩形花键拉刀表面侧隙面 1.6容屑沟底及齿背，颈部 3.2花键刀齿底径 12.5（1）4.2 拉刀各部分尺寸偏差
24、（2）拉刀外圆直径在全长上的最大径向跳动量之差（3）切削齿外圆直径偏差：0.020（4）精切齿外圆直径偏差按-0.01mm（5）校准齿外圆直径偏差（包括与校准齿直径相同的精切齿） ，查得-0.009mm（6）矩形花键拉刀其他尺寸偏差 键宽偏差：根据工件键宽的精度确定，可再-0.01-0.02 之间 花键齿圆周相邻齿距误差，应小于拉刀键宽偏差，但不得大于 0.02mm 花键齿圆周不等分累积误差 花键齿的底径偏差按 d11 或只准负偏差 花键齿两侧面的不平行度，螺旋度及键齿对拉刀轴线不对称度在键宽公差范围内；倒角齿对拉刀轴线不对称度不大于 0.05mm拉刀倒角齿计算值 M 的偏差：0.02mm2
25、键槽拉刀的尺寸偏差切齿齿高偏差（mm）齿升量 齿高偏差 相邻齿高偏差0.050.08 0.025 0.025精切齿及校准齿齿高偏差取0.015mm刀体侧面和底面不直度偏差：键宽为 312mm 时为 0.06/100键宽偏差取为工件槽宽公差的 1/3，但不大于 0.02mm，符号取（）键齿对刀体中心线的不对称度在拉刀键宽公差范围内键齿对刀体中心不对称的在键宽公差以内3 拉到其他部分长度偏差拉刀总长偏差：当 L1000mm 时取2mm。中北大学课程设计说明书16切削部分长度偏差取2mm。校准部分长度偏差取1mm。柄部长度取偏差取1mm。前导部，后导部长度偏差取1mm。容屑槽深偏差：当 h4mm 时
26、，取0.3mm4 参考文献1） 刘华明主编金属切削刀具设计简明手册北京：机械工业出版社，1994.72） 乐兑谦主编金属切削刀具北京：国防工业出版社，1984.63）. 庞学慧 武文革主编互换性与测量技术基础北京：兵器工业出版社，2003.74.） 杨 晶 刘 云主编机械工程材料基础北京：兵器工业出版社，2002.12总 结课程设计作为工科院校大学生的必修环节，不仅是巩固大学生大学所学知识的重要环节，而且也是在检验毕业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。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，通过课程设计来检查和考验
27、我们在这几年的所学的知识，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。通过这一学期的学习和对有关资料的查阅，我运用所学的专业知识和从与专业相关联的课程为出发点，设计了刀具零件的工艺、编制了刀具零件的加工程序，并复习了所学软件 AUTOCAD、PRO/E 的运用，同时学习了其他一些相关软件的应用。在设计思想中尽可能体现了我所学的、掌握和了解的知识。其次我从这次课程设计中获益匪浅，在以后的工作中，肯定会遇到许多困难，但回想起中北大学课程设计说明书17这设计经历的时候，我就萌发出那种和困难做斗争的勇气。当然由于设计经验的不足，在设计过程中难免有不足和缺点，但是我绝得得到教训也算是一种收获吧。
