刀具課程設計說明書(完整版).

1、中北大學課程設計說明書矩形花鍵拉刀及成形車刀設計說明書目 錄1前言12. 緒論 23. 刀具設計3.1圓孔式拉刀的設計過程 33.2矩形花鍵銑刀的設計 84. 小結 155. 致謝 156. 參考文獻 15-21 -1、前大學三年的學習即將結束，在我們即將進入大四，踏入社會之前，通過課程設計來檢查和 考驗我們在這幾年中的所學，同時對于我們自身來說，這次課程設計很貼切地把一些實踐性 的東西引入我們的設計中和平時所學的理論知識相關聯。為我們無論是在將來的工作或者是 繼續(xù)學習的過程中打下一個堅實的基礎。我的課程設計課題目是矩形花鍵拉刀與矩形花鍵銑刀的設計。在設計過程當中，我通過查閱有關資料和運用所學

2、的專業(yè)或有關知識，比如零件圖設計、金屬切削原理、金屬切削刀具、 以及所學軟件AUTOCA的運用，設計了零件的工藝、編制了零件的加工程序等。我利用此次 課程設計的機會對以往所有所學知識加以梳理檢驗，同時又可以在設計當中查找自己所學的 不足從而加以彌補，使我對專業(yè)知識得到進一步的了解和系統掌握。由于本人水平有限，設計編寫時間也比較倉促，在我們設計的過程中會遇到一些技術和專 業(yè)知識其它方面的問題，再加上我們對知識掌握的程度，所以設計中我們的設計會有一些不 盡如人意的地方，為了共同提高今后設計設計的質量，希望在考核和答辯的過程中得到各位 指導老師的諒解與批評指正，不勝感激之至2、緒論2.1刀具的發(fā)展隨

3、著社會的發(fā)展，時代的進步，刀具在生產中的用途越來越廣刀具的發(fā)展在一定程度上 決定著生產率,中國加入WTO后,各行各業(yè)面臨的競爭越來越激烈,一個企業(yè)要有競爭力,其生 產工具必須具有一定的先進性中國作為一個農業(yè)大國，其在機械方面的發(fā)展空間相當大，而 要生產不同種類的零件，不管其大小與復雜程度，都離不開刀具目前，在金屬切削技術領域中，我國和先進的工業(yè)國家之間還存在著不小的差距，但這種差距正在縮小。隨著工廠、 企業(yè)技術改造的深入開展，各行各業(yè)對先進刀具的需要量將會有大幅度的增長，這將有力地 促進金屬切削刀具的發(fā)展 2.2本課題研究的目的課程設計作為工科院校大學生的必修環(huán)節(jié)， 不僅是鞏固學生大學所學知識

4、的重要環(huán)節(jié)， 而且也是在檢驗大學生綜合應用知識的能力、自學能力、獨立操作能力和培養(yǎng)創(chuàng)新能力， 是大學生參加工作前的一次實踐性鍛煉。通過本課題設計可以達到以下目的：1. 綜合運用學過的專業(yè)理論知識，能獨立分析和擬訂某個刀具合理的工藝路線，具備 設計中等復雜刀具零件的能力。2. 能根據被加工零件的技術要求，運用刀具設計的基本原理和方法，掌握一些專用刀具 設計方法，完成刀具結構設計，提高刀具設計能力。3. 熟悉和學會使用各種手冊，能善于使用網絡搜尋一些設計的相關資料， 掌握一定的工 藝制訂的方法和技巧。4. 進一步提高計算機操作的基本技能、CAD及Pro/engineer軟件應用能力（造型設計與 自

5、動編程）、仿真模擬軟件的應用。3刀具設計（一）圓孔拉刀的設計1. 前言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中加工圓孔、花鍵孔、鍵槽、平面 和成形表面等，生產率很高。圓孔拉刀一般用來加工 24級精度的孔。圓孔拉刀按受力方 式不同，可分為拉刀和推刀。圓孔拉刀可設計為普通拉削方式、輪切式和綜合輪切式的結 構。此設計選用了綜合輪切式圓孔拉刀。2、圓孔式拉刀由非工作部分和工作部分組成 。圓孔式拉刀由非工作部分和工作部分組成2、1非工

6、作部分包括以下幾部分：（1）柄部/圖1拉刀柄部供拉床夾頭夾住以傳遞動力。其直徑應比拉削前的孔徑小0.5mm。柄部形狀如圖1。（2）頸部連接柄部與其后各部分。（3） 過渡錐使拉刀容易進入工件孔中，起對準中心的作用。（4）前導部 起導向和定心作用，防止拉刀歪斜，并可檢查拉削前孔徑是否太小，以免拉 刀第一齒負荷太大而損壞。其直徑 d4應等于拉削前前孔的最小直徑dmin，長度一般等于拉削 孔的長度，但不小于40mm。（5） 后導部保持拉刀最后的正確位置，防止拉刀即將離開工件時，工件下垂而損壞已加工表面。其直徑等于拉削后孔的最小直徑dmin，長度等于（0.5-0.7） lo,但不小于20mm。（6） 支

7、托部防止長而重的拉刀自重下垂，影響加工質量和損壞刀齒。2、2工作部分由粗切齒、精切齒、校準齒組成3、原始條件2 33 . 23-d10 6鍵均布a3.2X41.60.05圏1.圖2.被加工零件如圖2.所示，工件材料為：20鋼；硬度HBS120 ;強度（T b =400Mpa。3、圓孔拉刀的參數選擇和設計計算3.1選擇拉刀材料及熱處理強度參考附錄表5選W6Mo5Cr4V2高速鋼按整體式制造拉刀。拉刀熱處理硬度：刀齒及后導部63.-66HRC;前導部60-66HRC;前柄45-58HRC。3.2確定拉削方式綜合式拉刀較短，適用于拉削碳鋼和低碳鋼，拉削精度和表面質量并不低于其他方式, 且拉刀耐用度高

8、。因此，選擇綜合式拉削3.3選擇刀齒幾何參數查表4-2、4-3得：刀具前角 0 =17，精切齒與校準齒 廠50刀具后角：粗切齒3 00 . 2.5 bai0.1細切齒a 02 - 0叫廠 0.20校準齒ao = 153才033.4確定校準齒直徑dmmax=40.025； &=0.001dx = dmmax+ &二4。0353.5確定拉削余量、計算余量拉削前預制孔為鉆孔，查表 4-1可知切削余量0.005dm (0.10.2)I =(0.005*60+0.15* . 40)mm=1.25mm按GB1439-78錐柄長麻花鉆取？39mm的鉆頭。這樣，實際拉削余量為A 二dx -dwmin =(40

9、.035 -39)mm =1.035 mm3.6選取齒升量_按表4-4，我們先取粗切齒的齒升量f 0.05mm3.7設計容屑槽3. 7. 1計算齒距初切齒與過度齒齒：P =(1.251.5)* . l =(1.21.5)40 =5.67 9.48mm，取標準值為：P =9mm精切齒與校準齒齒距：片二Px =(0.6 0.8)P =(5.47.2)mm取 Pj = Px =7mm3. 7. 2選取容屑槽形狀選取 曲線齒背的槽形，粗切齒和過度齒取深槽，h=4mm 精切校準齒齒距取基本 槽, h=2.5mm3.3 .7.3檢驗容屑條件 查4-10得容屑系數K=3.0，則h =1.13. k(2af)

10、=1.13 .3.0 0.10 40mm = 3.91mm顯然h : h，容屑條件校驗合格3.8檢驗同時工作齒數照表4-7計算 占=40 /94. ,Zmin=4,Ze m云5滿足了同時工作齒數38為宜的條件，校驗合格確定分屑槽參數3.9確定分屑槽參數查表 4-12 當 dmin =39mm,槽數 n =12，槽寬 a =dmin sin 遼-（0.3 0.7）nk90=39 sin （0.3 0.7） mm = 5.6 mm10切削寬度2dominsi愕亠（2 39 S唱-56）吩6.6mm因aw a，可使拉削表面質量較好，前后刀齒重疊拉削而無空隙三角形槽按表4-11設計，do = 40mm

11、,1 1槽數 n=(r：do=(26.931.4)=23 取偶數即 n=2476槽寬b=11.2mm，深h = 0.5mm，槽形角 _ 90前后刀齒的分屑槽應在圓周方向錯開半個槽距，交錯排列。3. 10選擇拉刀前柄按表4-17,選用二型-A無周向定位面的圓柱形前柄，取d36mm，卡爪處底徑d2=27mm 拉刀無需設后柄。3. 11校驗拉刀強度按表4-20，4-21，4-22計算最大拉削力，根據綜合式拉削特點，拉削厚度ac =2af =2 0.05 = 0.1mmI查表4-22可知f -242z查表 4-21 可知 k0 -1.27k1.15k1.13k1k1rFmax =Fz awZemaxK

12、K1K2K3K4*1050兀a= 2425 1.27 1.15 1.13 1 1 10 KN =156.84KN2拉刀最小斷面為前柄卡爪底部，其面積為2 2=572.56mm二 d2 理“292A minmm44危險斷面部位的拉應力為maxAr min156.84572.56GPa =0.274GPa按表4-25Qsi3-1圓拉刀許用應力二=0.35GPa，顯然二譏二，拉刀強度校驗合格3.12確定拉刀齒數和每齒直徑尺寸取過度齒與精確齒齒升量遞增為：0.030，0.025，0.020，0.0175，0.015，0.015.共切除余A Aj =2(0.0300.025 0.020 0.0175 0

13、.015 0.015)mm =0.245mm其中，前2齒齒升量大于丄玄彳，可屬于過度齒，后4齒齒升量較小，屬精切齒。2粗切齒齒數按下式計算后取整為A -(厲 Aj) , 1.043-0.245 ,門乙g-11=92af2*0.05粗切齒過度齒，精切齒共切除余量(9-1)*2*0.05+0.22mm=1.02mm 剩下(1.035-1.02)mm=0.015mm未切除，故需設一個精切齒切到要求的尺寸按表4-14取校準齒7個，其直徑尺寸dox已在前面計算確定了。這樣，拉刀總齒數為Zc Zg Zj Zx =9 2 5 23裝配圖中按齒號列出了各齒直徑尺寸及其公差3. 13設計拉刀其他部分按表4-19

14、 :前柄 l1 =110mm, d1 =36f 8mml2 =m Bs A l3 =15 75 35-15 =110mm頸部23d2 =d1 -0.5 = 35.5mm過渡錐l3 =15mm前導咅 E l4 =40mm,d4 =dwmin =39f7mm后導部 l7 =20mm,d7 = dmmin = 40 f 7 mm拉刀前柄端面至第一刀齒的距離L| = h m Bs A I4 = (105 15 75 35 40)mm = 270mm3. 14計算和校驗拉刀總長粗切齒和過度齒長 l5=9*(9，2)mm=99mm精切齒與校準齒長 b =7 (4 7)mm =84mm拉刀總長 L = Li

15、 I5 l6 l7 = 270 99 84 20 二 473mm按表4-26允許拉刀總長為24d。= 1200mm ,顯然，此拉刀短得多，所以長度校驗合格3.15制定拉刀技術條件應根據本章二。主要內容應列入拉刀工作圖中，具體見裝配圖3.16繪制拉刀工作圖圖3矩形花鍵銑刀的設計1. 前言成形銑刀是用來加工成形表面的專用刀具，如加工凹凸圓弧面的成形銑刀以及加工齒輪用 的盤形齒輪銑刀等。它和車刀一樣，其切削刃廓形是根據工件的成形表面形狀設計計算的。 由于銑削時同時參加工作的切削刃總長度較長，且無空行程，而使用的切削速度也較高，故 加工生產率高，表面粗糙度值小，得到了廣泛應用。2. 原始條件被加工零件

16、如圖2.所示，工件材料為：45鋼；硬度HBS230 ;強度cb = 700Mpa；工件長度 L=50mm。圖43矩形花鍵銑刀的參數選擇和設計計算3.1選擇銑刀材料成形銑刀材料一般用高速鋼，采用 W18Cr4V3.2對零件進行工藝分析分析零件廓形，可看出該廓形對稱且在1點曲線陡直.根據坐標可知該點的主偏角kr i為22.5 ,如果取銑刀齒頂處后角a f=12 ,則可求出a if=arctan(tan a fsin kr i)=4.65 由于該廓形兩邊界的主偏角22.5。均為，其大小恰當，并能保證銑刀兩端主后角都不致太小，故無須偏置。圖54銑刀齒形高度h和寬度bh 二 hw(12)mm二 3口 4

17、mm取 h=5mmB取略大于零件寬度 B=105確定容屑槽底形式由于工件廓形是對稱的形狀,查表3-3,槽底應采用加強W型。6確定銑刀孔徑按表3-4,當銑刀寬度B=20mr時,可取d=27mm7初選銑刀外徑按表3-5,當d=27mm,h=5m時,可初選銑刀外徑do=65mm8初選銑刀齒數按表3-6,當銑刀h=5mm, c0=65mm,d=27m時，可初選乙=12。9確定銑刀的后角及鏟削量3.9.1確定銑刀后角af銑刀后角a 一般選a15驗算側刃角公式為tag af =tag af sin a所以取af =12a 4可以滿足方程3.9.2確定鏟削量鏟削量為 K=( ji do/Zk)tan a f

18、=3.60mm泊=(1.3L1.5)k =4.68_5.4 取510確定容屑槽底半徑r= j d o-2(h+k)/(2AZ k)銑刀鏟磨，取A=4,代入有關參數7142(4+3)】怖r1.63mm 取 r=2mm2匯4漢1211確定容屑槽角取 9 =2512確定容屑槽底形狀和深度按銑刀的外徑、孔徑、寬度，初步畫出銑刀的軸向剖面圖.如圖3所示。作距齒頂為H=h+r=11.5mm且平行于銑刀軸的直線，再距切削刃為H仁K+r=4.9mm作切削 刃的平移曲線，如圖中的點劃線所示，然后作一低于平移曲線的折線，既為銑刀槽底，其具體尺 寸如圖3所示。13校驗銑刀刀體強度13.1 校驗刀體強度15-2 8-

19、272=1仁 0.5d =13.5d2H -d2滿足刀體強度13.2校驗刀齒強度 3 二（do-2H） 0%4Zk0Zz型=10.214校驗鏟磨齒形時砂輪是符合下一個刀齒發(fā)生干涉采用圖3-5所示方法進行校核，結果不發(fā)生干涉15確定內孔刀尺寸及鍵槽尺寸根據附錄表-1可知當內孔直徑d=27時t=22.0;右二29.8根據附錄表-3可知當刀體寬度L22可采用無內孔空刀16確定銑刀的技術條件銑刀材料選用W18Cr4V熱處理硬度為6366HRC確定銑刀的齒形用樣板檢查，透光度不大于0.07mn。銑刀外徑do公差為h15,銑刀寬度B公差為h12,銑刀孔徑d公差為H7。切削刃的徑向及端面跳動公差為 0.03

20、m m刀體端面跳動公差為0.02m m前刀面的徑向性只許凹入且公差為0.06mm17銑刀工作圖4.小結通過本次金屬切削刀具課程設計我學到了： 在設計過程當中，我通過查閱有關資料和運用 所學的專業(yè)或有關知識，比如零件圖設計、金屬切削原理、金屬切削刀具、以及所學軟件 AUTOCADPRO/E的運用，設計了零件的工藝、編制了零件的加工程序等。我利用此次課程設 計的機會對以往所有所學知識加以梳理檢驗，同時又可以在設計當中查找自己所學的不足從 而加以彌補。使我對專業(yè)知識得到進一步的了解和系統掌握。而且：（1）通過本次設計活動將理論與實踐結合起來，鞏固和加深所學的理論知識；（2）在整個設計過程中的各個環(huán)節(jié)可以更好的培養(yǎng)我們的創(chuàng)新思維能力、觀察分析能力、工程實踐能力及綜合能力。（3）加強了對自己專業(yè)的深刻認識，對金屬切削刀具有了新的認識。通過課程設計來檢查和考驗我們在這幾年中的所學，同時