1、中北大学课程设计说明书1矩形花键拉刀及成形车刀设计说明书目 录1.前言 12.矩形花键拉刀的设计过程 4211 已知条件 4212 设计计算 4213 设计步骤 43成形车刀的设计过程 11311 已知条件 11312 设计过程 114小结 145致谢 156参考文献 15中北大学课程设计说明书21. 前言随着社会的进步和科学技术的迅速发展，金属切削刀具也由那些古老的手动设备被自动化设备代替并逐渐向高速、高精度方向发展。为了满足生产的需要，金属切削工具的种类越来越丰富.以培养学生的创新思维能力、观察分析能力、工程实践能力及综合能力为出发点，我设计选择的题目是：矩形花键拉刀及成形车刀。拉刀上有很
2、多齿，后一个刀齿（或后一组刀齿）的齿高要高于（或齿宽宽于）前一个刀齿，所以当拉刀作直线运动时（对某些拉刀来说则为旋转运动），便能依次地从工件上切下很薄的金属层。故加工质量好，生产效率高。拉刀寿命长，较麻烦，价格较高，一般是专用工具，因而多用于大量批量生产的精加工。金属切削刀具课程设计是学完“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了理论的能力，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
3、种设计资料、手册和国家标准；（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完成矩形花键拉刀及成形车刀的设计和计算工作，绘制刀具工作图和必要的零件图以及编写一份正确、完整的说明书。刀具工作图应包括制造及检验该袄局所需的全部图形、尺寸、公差、粗糙度要求及技术要求等；说明书应包括设计时所涉及的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。在刀具设计时，应该从以下方面入手：（）正确选择刀具的类型，实践证明，采用不同的刀具将对加工生产率和精度产生重要的影响。且增加刀具同时参加切削的刀刃长度能有效的提高其生产率。
4、（）正确选择刀具材料，刀具材料的选择是否恰当对生产率会产生重要的影响。目前刀具多用硬质合金和高速钢，由于硬质合金比高速钢及其他工具钢生产搞得多，因此在能事用硬质合金的情况下尽量使用硬质合金，在切削条件很差和使用复杂刀具是应选高速钢。中北大学课程设计说明书3（）确定合理的切削方式，即在刀齿上一顶的方式分配切削厚度和宽度。切削方式选得是否得当对刀具的切削效率，切削负荷，耐用度及加工表面质量都有很到的影响。（）确定刀具合理的基和角度，选择合理的集合角度能提高切削精度和使用期限。（）合理设计刀具的重磨表面，刀具用钝后需要重磨，以便使其重新获得锋利的刀刃，继续使用，但重磨前刀面还是后到面，是具体的情况而
5、定。重磨时应考与以下几个问题：）应是重磨去的金属层为最小，从而使刀具可重磨次数最多，增强刀具的使用寿命。常见的重磨方式有刀前到面重磨，后刀面重磨和前后刀面同时重磨。 ）对于重磨刀具，应是重后刀具人行不变，这些刀具后到面都是成形表面，一般应重磨钱到面。这样可是重磨简单，且人行不变。）有些尺寸刀具要求重磨后主要尺寸不变活变化很小，这些刀具需重磨钱到面，并且吼叫做得很小，一时重磨后刀具的尺寸变化很小。总之，无论是刀具要重磨钱到面还是后面，在设计刀具的结构尺寸事都要考虑刀具重磨后到持枪度和溶血槽容积的改变。合理确定刀具的结构参数，包括刀体的尺寸，刀齿的形状和尺寸，容削槽的形状和尺寸，刀齿的齿数，装恰部
6、分的尺寸等设计刀具结构参数是，必须考虑一系列的问题，如强度，精度，生产率，容削要求等设计刀具结构参数时，一个值得注意的方面是对大尺寸刀具应尽量采用装配式结构，可降低刀具的成本确定刀具的结构参数时，要特别注意运用标准，目前许多刀具结构尺寸都有自己的一定标准（）正确设计刀具的廓形，扩性的设计精度将直接影响加工件的精度，应努力提高，这一点在目前尤为重要中北大学课程设计说明书42 矩形花键拉刀的设计过程211 已知条件：花键孔外径：D= 20H10花键孔底径：d= 16H7花键孔槽宽：b= 4H9212 设计计算：（1）拉前孔径 d0：d0=16mm（2）花键孔 最大的外径 Dmax：Dmax=20.
7、021mm（3） 拉削余量 A：A=Dmax-d0=4.021mm （ 4）齿升量 af： 查表选取 af=0.05mm213 设计步骤：（1）选取拉刀的材料及热处理硬度：中北大学课程设计说明书5材料选取 W6Mo5CrV2热处理硬度：刀齿及后导部：6366HRC 前导部：6066HRC 前柄：4558HRC（2）拟订拉削余量切除顺序和拉削方式：拉削余量的切除顺序：键侧与大径小径拉刀切削齿的顺序：圆形齿-花键齿，实际采用分层的拉削方式用脚标 h.y 表示花键齿和圆形齿，用脚标 c. g. j 和 x 示粗切、过渡、精切和校准齿（4） 选择切削齿的几何参数：前角 。=18 精切齿与校准齿的倒前棱
8、角 。1=5 图表 1 拉刀刀齿后角粗切齿 精切齿 校准齿拉刀类型。 ba1 。 ba1 。 ba1花键拉刀 2 30+1 0.050.15 2 +30 0.10.2 1 30 0.20.3圆孔拉刀 2 30+1 0.1 2 +30 0.10.2 1 30 0.20.3键槽拉刀 3 +1 010.7 2 +30 0.20.3 1 30 0.4（5）确定校准直径：查表，圆形齿、花键齿的扩张量都为 0m，则圆形齿、花键齿的校准直径为 dyx=16.018 中北大学课程设计说明书6dhx=20.021（6） 计算拉削余量：按式子 A=0.005dm+（0.10.2 ） 得圆形拉削的余量为 1mm，预
9、制孔径为 15 mm 实际拉削量Ay=16.018-15=1.018mm 花键余量 Ah=20.021-16=4.021mm（7）选择齿升量：圆形齿：afy=0.050mm（综合式拉刀栏）花键齿：afh=0.050mm（矩形花键拉刀栏）（8）设计容屑槽：齿距的计算：P=（1.21.5） =7mm l因为 P 10 ，所以 =pg=P=7mmmjp选择容屑槽，粗切齿用深槽，精切齿用基本槽，检验同时工作齿数：l/ p=3，Zemin=3，Zemax=4，满足 3 Ze8 的检验条件。（9）花键齿齿形设计：键宽 b=Bmax+=4.021-0.006=4.006mmkr=1 30（当刀齿高于 1.5
10、mm 时，刀齿侧面应该磨出此角）棱面 f=1mm（为保证拉刀重磨后键宽不变，刀齿上必须有棱面）过渡刃 r=0.2mm，也可作成 45 倒棱。中北大学课程设计说明书7（10）确定分屑槽参数：除校准齿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不工作齿段，圆形齿不必磨分屑槽。选择拉刀前柄：查表选择-A 无周向定位面的圆柱形前柄，公称尺寸 如下：图表 2 圆柱形前柄d1 d1 d1 L1 L2 L3 L4 c e尺寸 公差f8尺寸 公差h12尺寸 公差e811.712 -0.013-0.0439.0 0-0.018 13.716 20 80 90 310.00 -0
11、.025-0.047（12）检验拉刀强度：F=FcnbZiK1K2K3 Fc=163 n=6，Zi=4，K1=K2=K3=1F=163*6*4*4*4=1564.8N/mm危险段面面积 Amin，比较拉刀最薄弱的部分，第一个刃沟沟底尺寸 d0-2h=11mm 和柄部卡槽出尺寸 d2=12mm，可知危险段面在柄部，Amin=63.585 ，=1564.8/63.585=246MPa520MPa，拉刀强度检验合格。2m中北大学课程设计说明书8（13）确定拉刀齿树及每齿直径：初拟花键过渡齿、精切齿的齿升量为 0.04、0.03、0.02、0.01、0.005mm 逐渐递减，共切除量 A=0.21mm
12、，则花键粗切齿数 Zhc=（Ah- A）/2af+1=39.11，取 39 个齿，少切了0.11*0.05*2=0.011mm，将齿升量调整为 0.04、0.03、0.02、0.01、0.005，后 3 齿为精切齿，前 2 齿为过渡齿。圆形齿齿数初拟订圆形齿的过渡齿、精切齿的齿升量为 0.04、0.03、0.02、0.01、0.005mm 逐渐递减，共切除量 A=0.21mm，则圆形粗切齿齿数：Zyc=（Ay- A）/2ay=8.08，选 8 个齿少切了 0.008mm，调整齿升量为 0.04、0.03、0.02、0.01、0.008mm，粗切齿为 8 个，2 个过渡齿，3 个精切齿。校准部齿
13、数：查表得，花键校准齿齿数 Znx=4圆形校准齿齿数 Zny=6各齿直径基本尺寸：图表 3 矩形花键拉刀齿序表齿型 齿号 直径基本尺寸齿型 齿号 直径基本尺寸齿型 齿号 直径基本尺寸16010 16350 1659016020 16360 16600123 16030 花252627 16370花495051 16610中北大学课程设计说明书916040 16380 1662016050 16390 1663016060 16400 1664016070 16410 1665045678 16080 16420 1666016160 16430 16670910 16220 16440 166
14、8016260 164505253545556575859 1669016280 16460 16770111213 16290 164706061 1683016290 16480 1687016290 16490 1689016290 16500626364 1690016290 16510 1690016290 16520 16900圆形齿141516171819 16290 16530 1690020 16300 1654065666768 1690021 16310 1655022 16320 1656023 16330 1657024 16340键齿2829303132333435
15、3637383940414243444546474816580键齿（14）拉刀的齿部长度：中北大学课程设计说明书10圆形齿段长度：ly=7*8+7*5+7*6+7+4=144mm花键齿段长度：lh=7*39+7*5+7*4+7=336mm拉刀齿部的长度：l=ly+lh=480mm（15）设计拉刀的其他部分：前柄： d1= mm d2= mm l=80mm0.164320.159劲部：l2m+Bs+A-l3=80mm过渡锥：l3=20mm前导部：l4=25mm d4=dwmin=15e8前柄伸入夹头的长度：l1=l1-5mm=70mm前柄端部到第一齿的距离：L1=l1+m+Bs+A+l4=210
16、mm后导部：l7=20mm d7=16e8后柄：中北大学课程设计说明书11图表 4 圆柱形后柄d1 d1 L1 L2 L3 c尺寸 公差f8尺寸 公差h1212 -0.016-0.0439.0 0-0.15016 16 60 33成形车刀的设计过程311 已知条件：工件材料：35 钢；硬度 HBS170；强度 b=520MPa312 设计过程：（1）选取刀具材料：查表采用 W8Cr4V（2）刀具几何参数：rf=15 af=15 中北大学课程设计说明书12（3）刀具廓形：取 Kr=45 a=3mm b=2mm c=6mm d=2mm 以 O-O 线为基准，计算出 18 点各处的计算半径rjx（为
17、避免尺寸偏差值对计算准确值的影响，故采用计算尺寸-计算半径，计算长度）r =基本半径 半径公差/2jxr =1j7.5cosarin8/15.86mr = r =7.5mm2j3jr =r =(25/2-0.1/4)=12.475mm4j5jr =r =9mm6j7jr =8mm8j(4)刀体总宽度：L。=l+a+b+c+d=56mm（5）检验宽度：dmin=2*5.1886=10.3772mmL。/dmin许用值可采取下列措施：将工件廓形分段切削，改用两把或数把成形车刀。改用切向进给成形车刀如已确定用径向进给，可在工件非切削部分增设辅助支承-滚轮托架，以增加工艺系统刚度。（6）再以 1 点为
18、基准计算出长度 L jx中北大学课程设计说明书13L =基本长度 公差/2jxL = L =8mm2j3jL =15+0.45/2=15.225mm3jL =17mm4j532jm5710L78（7）确定结构尺寸应使 d。=2R。 2（Amax+e+m）+dR。=34mm 2R。=68mm Amax=11mm e=3mm m=5mm d。 24.95mmr =arcSin(rj。/ r Sinr )fxjxfCx= r Cosr - rj。Cos rjxjxfBx=B。- Cxx=arctg(hc/Bx)rx=hc/SinxR=R1-Rx r =r4j5j表 3 圆体成形车刀廓形计算表廓形组成
19、点 Hc=R。Sin（rf+af）=12.475 Sin25 =17B。=R。Cos（rf+af）=29.44中北大学课程设计说明书14r jxr fxCx Bx x Rx Rr 1j15 0 29.44 3034 0r =r2j3j10.31469 2.367 27.073 2.131.96 2.04r =r4j5j6.17975 7.391 22.049 37.627.84 6.16r =r6j7j8.58127 3.887 25.553 .430.69 3.31r 8j9.362.875 28.565 30.75833.241 7.92（8）车刀廓形宽度 lx 即为相应工件的廓形的计算长
20、度 L ，其数值及公差如下：jxL1=L = L =8mm2j3jL2=L =15+0.45/2=15.225mm3jL3=L =17mm4jL4= 532jLmL5= 5710L6= 78L4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。我利用此次课程中北大学课程设计说明书15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
21、统掌握。而且：（1） 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；（2） 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。（3） 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。5.致谢通过这次实践机会，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，
22、总体上提高了设计能力。 。本次设计是在成老师的悉心指导下完成的。她学识渊博、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。她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！6参考文献1 刘华明. 金属切削刀具设计简明手册 .北京：机械工业出版社 .1947中北大学课程设计说明书162 沈鸿 . 机械工程手册 . 金属切削刀具部分.北京： 机械工业出版社 .19803 沈鸿 . 机械工程手册 . 材料部分. 北京：机械工业出版社 .19804 乐兑谦.金属切削刀具 北京：机械工业出版社 20055 上海市金属切削技术协会编 金属切削手册 上海科学技术出版社 1982 56 实用刀具图册 北京：机械工业出版社 19847 公差与配合手册 北京：机械工业出版社 20008 刀具课程设计手册 哈尔滨工业大学 19819 拉刀设计与使用 北京：机械工业出版社 198410 庞学慧、武文革、成云平.互换性与测量技术基础.北京：国防工业出版社.2006
