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金属切削刀具课程 矩形花键拉刀和成形车刀设计说明书

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金属切削刀具课程 矩形花键拉刀和成形车刀设计说明书

1矩形花键拉刀和成形车刀设计说明书矩形花键拉刀和成形车刀设计说明书一、金属切削刀具课程设计的目的一、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、设计内容和要求二、设计内容和要求完成成形车刀、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。三、拉刀的设计三、拉刀的设计(一)选定刀具类型和材料的依据(一)选定刀具类型和材料的依据1 选择刀具类型: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。2 正确选择刀具材料:2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。(二)刀具结构参数、几何参数的选择和设计(二)刀具结构参数、几何参数的选择和设计1 拉刀的结构图 1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3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-Do拉刀刀齿结构: 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拉刀刀齿的几何参数有:切削齿前角 0,校准齿前角 0g,切削齿后角 0,校准齿后角 0g,齿距 p,容屑槽深 h,齿厚 g,刃带宽 ba1。拉刀刀齿的主要稽核参数前角、后角和刃带宽数值的大小主要取决于工件材料和拉刀的结构形式。参照表 5-5,各种花键拉刀,4工件材料为 40Mn =877MPa,硬度为 HBS250,故常用的材料的拉刀几何参数为:前角 0后角 0刃带宽 ba1拉刀形式工件材料粗切齿精切齿校准齿切削齿校准齿粗切齿精切齿校准齿各种花键拉刀硬度HBS2501052.51.50.050.150.10.20.20.34 分层式拉刀粗切齿齿升量根据表 4-6 查出当硬度为 HRC62-65 时,齿升量 af=0.03-0.06mm,在这取af=0.05mm。5 拉刀几何参数根据表 4-9,查得拉刀的前角 o=10o根据表 4-10,查得粗切齿的后角 o=3o+30,刃带 ba=0.05-0.15;精切齿的后角 o=2o±15,刃带 ba=0.1-0.2;校准齿的后角 o=1o±15,刃带 ba=0.3。6 拉刀容屑槽及分屑槽的尺寸拉刀的齿距和同时工作拉刀切削部的齿距是拉刀的重要设要素。其影响如下:(1)齿距过大,则拉刀过长,不仅制造成本高,拉削生产率也低;齿距过大,同时工作齿数太少,拉削过程不平稳,影响拉削加工表面质量。(2)齿距过小,容屑空间也小,切削容易堵塞;齿距过小,同时工作齿数会过多,切削力就增大,可能导致拉刀折断及机床超载;齿距过小,还会给刃磨带来困难,砂轮切入时有与相邻刀齿碰撞的危险。计算齿距的经验公式:L=22mmP=(1.251.5)L1/2=5.27.03,取 p=7.0工作齿数可按下式计算:5Ze=L/p+(0.11)=3.0以上计算所得齿距 p 值,经过对容屑系数、拉刀强度及拉床拉力验算后,还需进行修正,最后参照表得,齿距 p=7,同时工作齿数 Ze=3。7 容屑槽(1)计算齿距粗切齿齿距 Pr 据式(22-3)计算,并参照附表 22-3 取接近的标准值Pr=(1.251.5)L1/2=8mm过渡齿齿距: Pg= Pr=P10=7mm精切齿齿距:Pj=(0.60.8) Pr=5mm标准齿齿距 Pji计算:Fji=(0.60.8)Pr=5mm(2)选取容屑槽形状及尺寸容屑槽是形成刀齿的前刀面和容纳切屑的环状或螺旋状沟槽。环形齿拉刀的拉削属于封闭容屑槽形式;螺旋齿拉刀的拉削属于半封闭容屑形式。切削容纳在拉刀的容屑槽中,如果容屑空间不够大,切屑会在槽内挤塞,影响加工表面质量,严重的还会使刀齿崩刃或拉断拉刀。参照表,选用直线齿背型容屑槽型。直线齿背容屑槽尺寸:容屑槽尺寸按下列公式计算:查表得:初步选 h=3,r=1.5.(3)校验容屑条件取 ac=2af,取 k=3. 算得H=1.13(k.ac.l)1/2=2.9maf,否则不起分屑作用。2)为了使分屑槽上两侧的切削刃也有足够的后角,槽底后角应大于拉刀刀齿后角,取为 0+2°。3)分屑槽的数目 nk应保证切削宽度不太大,便于卷曲成为较紧的切屑,有利于容纳在容屑槽内。当拉刀直径 d025mm,nk=(1/61/5)*3.14d0=8便于测量拉刀直径,分屑槽数目一般取偶数。5)在拉刀最后 1 个2 个精切齿上,由于齿升量很小,切屑较少,可以不作分屑槽,以保证加工表面质量。7)加工铸铁等脆性材料时,由于切屑呈崩碎状态,不需磨出分屑槽。分屑槽位置:应前后齿错开。当 b=3.5 时,s=1。拉刀前导部、后导部、柄部的结构尺寸矩形花键拉刀前导部的尺寸:l3=L=22,l1一般取 10mm、15mm、20mm,D3=前一根拉刀校准直径减 0.02mm,公差为-0.02mm,a=5mm10mm,d3=已加工内花键的名义底径减 0.5,其公差按最 大选取,b1=刃部键宽减 0.02mm,偏差取 f7。拉刀后导部的尺寸:l4=(0.50.7)L;D4等于校准齿直径减 0.05mm,偏差为-0.02;b4=刃部键宽或减去 0.02mm。(5)校准部前角 o 校=10o,后角 o 校=1o,齿距 t校=(0.6-0.8)t=4.8-6.4mm,取 t校=5mm7根据表 4-23 查得齿数 Z校=4-5 个,取 Z校=4 个最后一个精切齿及校准齿直径应按下式确定:D校=Dmax±,其中 为孔的变形量。拉刀校准部长度 l校=t校×Z校=6.5×4=26mm(6)柄部根据表 4-25 查矩形花键拉刀柄部尺寸为:D1=36mm,D=29h13mm,D2=35mm,l1=90mm,l=20mm,l=32h13mm,c=8mmb=35kg/mm2时刀茗强度允许拉力为 23100kg。(7)颈部及过度锥拉刀颈部长度按下式计算:l2m+B+A-l3mm式中:B-机床床壁厚度,根据表 4-30 查得机床型号 L6120,B=75mm A-花盘法兰厚度,根据表 4-30 查得机床型号 L6120,A=35mm m-卡头与机床床壁间隙,可取 m=10-20mm,在这取 15mm。 l3-过渡锥长度,一般 l3=10-20mm,在这取 15mm因此求得 l2110mm。8图中:床壁孔径 200mm,B=75mm,花盘孔径 150mm,a=75mm,A=35mm拉刀颈部直径 D2可比柄部直径 D1小 0.3-1mm,也可以取颈部与柄部直径相同,以便于一次磨出。L1公式:L1=l1+l2+l3+l3,其中 l1为拉刀进入卡头部分的长度,l3为前导部长度。(8)前导部、后导部和尾部前导部主要起导向和定心作用,故应和予制孔形状相同。根据表 4-31 及 4-32:前导部:说明:1、D3等于前把拉刀最后刀齿的直径。2、d3等于加工的花键孔最小内径减 0.5mm,只准许负偏差。3、b3等于前一把拉刀花键齿宽减 0.02mm。4、l3=(0.75-0.1)l5、a=5-10mm后导部:保持刀最后的正确位置,防止拉刀即将离开工件时,工件下垂而损坏已加工9表面。L后=(0.50.7)L说明:1、d4等于拉刀花键齿最大外径减 0.05mm,偏差取-0.2mm。2、b4等于或小于 0.02mm 切削辞键宽。当拉削孔内有空刀槽时,后导部长度按下式计算:l后=l+c+(5-10)mm,式中:l为空刀槽宽度,c 为前端拉削长度。尾部在拉刀工作时支撑在拉床托架上,防止拉刀尾部下垂,对于小而轻的拉刀可不做尾部。(9)拉刀总长度L=L1+l切+l校+l后+l尾=320+116+80+10+22+20+60+100=733。(三)(三) 刀具的全部计算(包括计算公式和计算结果)刀具的全部计算(包括计算公式和计算结果)已知条件:1、花键孔尺寸:外径:De=16H10(60+0.120)内径:D=13H7(52+0.030)键宽:b=3.5H9(10+0.036)键数:n=62、拉削长度:L=22mm3、工件材料:40Mn,硬度 HBS250,b=877MPa;序号项目计算公式或选取方法计算精度计算举例拉刀材料W18Cr4V2齿升量af查表af=0.05mm3齿距tt校按表t校=(0.6-0.8)t取 t=7mm,t校=5mm4同时工作齿数ZeZe=(l/t)+1Ze=4105拉削余量切削顺序根据表确定加工顺序加工顺序为:1、圆孔 2、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-由表查得 =0.0050.001D圆校=13.013mm7圆孔拉削余量A圆A圆=D圆校-DominA圆=1.3.018-12=1.018mm8圆形切削齿齿数Z圆Z圆=(A圆 A 精/2af)Z圆=8.08取 Z圆=8 齿9圆形齿部分长度l圆切l圆切=t×Z圆l圆切=8×7=56mm10圆形校准齿齿数Z圆校查表Z圆校=711圆形校准部分长度l圆校l圆校=t校·Z圆校l圆校=7x5=

注意事项

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