连杆对接平面键槽专用拉刀设计.pdf

·20· 内燃机 1998年第2期 连 杆 对 接 平 面 键 槽 专 用 拉 刀 设 计 安徽庆龙机械股份有限公司 都国经 摘 要 以矩键和键槽配对定位的连杆体和连杆盖对接 面,其键槽采用普通的键槽拉力加工无法达到规定 的技术要求和加工效率本文以490柴油机连杆为 例,分析对接面键槽拉刀结构、 技术参数的选用和设 计方法,为类似结构形式定位的连杆键槽专用拉刀 设计提供参考 关键词: 键槽 拉削 拉刀设计 我厂加工的490柴油机连杆,其连杆体 和连杆盖对接面结合方式是利用矩键和对应 的键槽定位的,结构尺寸及技术要求如图1 所示 图1 连杆盖及连杆体简图 由于键槽的宽度尺寸4+ 0. 015mm要 求较严格,更重要的是槽深3. 3mm ,超过了 一般键槽拉刀所能一次拉削的深度如采用 普通键槽拉刀加垫片法进行二次拉削来保证 槽深,一方面影响加工效率,另一方面连杆进 行二次定位装夹,其误差很难保证槽宽4+ 0. 015mm的加工精度 为此我们根据已有的 L 6110卧式拉床设计了一种键槽专用拉刀进 行一次拉削成形,取得了较好的效果 L 6110拉床的主要技术参数如下: ·额定拉力 100kN ·最大行程 1250mm ·花盘孔径 100mm ·工作行程速度 2～11m?m in ·返回行程速度 14～25m?m in ·最大工作压力 10 M Pa 1 拉削特点 a. 根据图1可知,此专用拉刀一次拉削 的深度必须达到3. 3mm ,但为保证拉刀能多 次复修,将拉削深度定为3. 5mm。

b. 由于拉削余量较普通键槽拉刀多出 近1. 2mm ,所以齿数较多,拉刀较长(但不得 超过拉床最大工作行程1250mm ), 容易产生 弯曲变形,在截面结构尺寸设计中应适当增 加刚性 c. 连杆体及盖键槽两侧表面粗糙度为 Ra1. 6Λm,拉刀后部不必采用侧面带修光齿, 直接由切削齿的副切削刃逐渐形成 2 拉刀主要部分的设计计算 2. 1 拉刀结构选择 键槽拉刀可做成矩形刀体和圆形刀体两 种 圆形刀体键槽拉刀在切削时,是利用光滑 的圆柱部分刀体在工件中滑动并作为导向, 但这种拉刀制造困难,我们采用截面为矩形 的刀体由于拉削余量较大,为增加拉刀刚 性,刀体宽度B在JB3181《宽刀体键槽拉刀 结构型式与基本尺寸》 的基础上增加2mm , 即刀体宽B= 8mm 加工技术 内燃机 1998年第2期·21· 212 拉刀切削部分设计 21211 拉削方式 按连杆体及连杆盖对接平面的结构特 点,采用渐成式拉削方法 21212 拉削余量和齿升量 考虑到拉刀的磨损和使用寿命,拉削总 余量定为3. 5mm ,这样在使用过程中可反复 修磨齿升量af的大小会影响加工的表面质 量、 拉削力、 拉刀耐用度、 拉削效率和拉刀长 度。

齿升量越大,切屑越厚;切削齿越少,拉刀 越短,生产效率越高,但过厚的切屑要求容屑 槽足够大,且卷屑困难,造成拉削力过大,可 能引起拉刀的折断,同时还会影响连杆键槽 两侧的表面质量,并降低拉刀耐用度40Cr 材质连杆经调质后,Αs为800 M Pa左右,根据 有关推荐表,粗切齿af取0103～0. 12mm ,我 们取af= 0. 059mm 粗切齿切削时,加工表面 会出现划痕、 鳞刺和其它缺陷,其深度常接近 于拉刀的齿升量,只靠校准齿不能完全消除 上述缺陷而必须设计过渡齿和精切齿,我们 设计了6个过渡齿和精切齿,其中精切齿齿 升量取0. 02mm 2. 2. 3 刀齿前角 由于被加工材料为40Cr合金结构钢,拉 削力较大,为使切削轻快和便于卷屑,以提高 键槽精度和降低表面粗糙度,取前角r= 15° 21214 刀齿后角 后角的作用是减小刀齿后刀面与加工表 面的摩擦,另外还影响刀齿强度,粗切齿、 精 切齿取 Α0= 3°,校准齿取 Α0= 1° 30’ 21215 刀齿棱面宽 为增加刀齿刃口强度,刀齿前刀面刃口 应留一棱面宽,为使拉刀有尽可能多的重磨 次数和工作稳定性,取切削齿bal= 0. 1mm , 校准齿bal= 0. 2mm。

2. 2. 6 齿距 由于连杆厚度为34mm ,所以同时参与 切削的齿数不能太多,为保证容屑槽尺寸和 刀齿强度,取齿距P= 8mm ,这样同时工作齿 数为34?8≈4齿,拉削过程平稳,也不致于产 生过大的拉削力而损坏拉刀 2. 2. 7 容屑槽 在不影响刀齿强度,又有足够的容屑空 间的前提下,选直线齿背容屑槽,同时还应满 足 :V C?Vi≥ K, 其中VC表示容屑槽有效容屑 空间 ; V i表示切除金属层体积; K表示容屑 系数,永 远 大 于1 对 于 加 工 强 度 大 于 700M Pa材料且af在0. 03～0. 07范围内, K 推荐值为315 容屑槽的有效空间近似为圆柱体,其截 面的圆面积为 Πh 2? 4, h表示容屑槽深度,取 h= 4mm ,保证较多的重磨次数,切除金属层 的截面面积为L0af ,L 0为拉削表面的长度, 验算: Πh2 4L0af= 0. 785h2 L0af ≥K 将数据代入公式得: 0. 785×16 34×0. 059= 6. 2 3. 5 2. 2. 8 分屑槽 一般资料规定键宽5mm以下的键槽拉 刀不开分屑槽,但实践证明,这种拉刀在使用 时容易折断,工作表面质量也不能保证。

所以 我们选择圆弧形分屑槽交错开出,见图2 213 其它部分的设计 a. 拉刀选用W 18Cr4V高速钢材料,热 处理刃部HRC63～66,柄部HRC40～52 b. 键槽拉刀颈部宽度的中心线与拉刀 宽度B中心线重合,其对称度不大于013与 卡头接触并带动拉刀前进的凸台面应在同一 平面上,其位置度不大于012mm ,以防止崩 齿和折断 c. 对于拉刀强度,第一齿高、 切削力的计 算和选取按一般标准或查表即可 3 使用效果 加工技术 ·22· 内燃机 1998年第2期 图2 连杆平面键槽专用拉刀 经长时间生产使用证明,这种专用拉刀 能稳定地保证槽宽的加工精度,表面粗糙度 为Ra1. 25～1. 6Λ m, 可进行多次修复,延长 了使用寿命,适应大批量专业化生产节拍, 取得了较好的经济效果 加工技术 。