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1、、矩形花键拉刀设计1. 前言用于拉削的成形刀具。刀具表面上有多排刀齿，各排刀齿的尺寸和形状从切入端至切出 端依次增加和变化。当拉刀作拉削运动时，每个刀齿就从工件上切下一定厚度的金属，最终 得到所要求的尺寸和形状。拉刀常用于成批和大量生产中加工圆孔、花键孔、键槽、平面和 成形表面等,生产率很高。2. 矩形花键拉刀的参数选择和设计计算2.1原始条件及设计要求要求设计一把矩形花键拉刀，花键大径D=60H100.120)mm,小径d=52H70.030 )mm,键槽宽B=10H9 J.036)mm,键数n=8，倒角高度C=0.5mm，拉削长度L=35mm,工件材料为45钢，硬度为 0HBS190,。b
2、=630MPa。查表后，由花键拉刀的长度确定选用拉床L6120。2.2拉刀材料选择设计矩形花键拉刀采用W18Cr4V高速钢制造。2.3拉刀拉削及定心方式选择2.3.1拉削方式选择 拉削花键槽常采用渐成式分层拉削方式，且采用倒角-花键 内孔的组合方式。2.3.2定心方式 由于小径定心花键拉刀加工出的花键孔，能使小径与大径、键槽之间达 到很高的同轴度和对称度,能够更好的满足该设计要求，故选择小径定心方式。2.3倒角齿参数确定图1矩形花键拉刀倒角齿计算图2.3.1倒角齿e角 查手册表4-29,由n=8,查得0 =45 。2.3.2倒角齿测量值MB=B+2C=10+2X0.5=11mm1sinw 1=
3、 b1/d=0.2115, j12.21W 2=45 -此=32.78 M=dXcosw 2/2=21.86mm2.3.3倒角齿最大直径d1OH=(2M-BXcos45 )/2sin45 =25.915mmtanw b=B/(2XOH)=0.192938dB= B/sinq B=52.78mmd1=dB+(0.30.6)mm=53.23mm2.4拉削余量 按表4-1计算圆形拉削余量为1mm,预制孔径为51mm。 按表4-16，花键齿 圆形齿的扩张量均为5um。倒角余量 A =53.23-51 mm=2.23mm1花键余量 A =60.115-(53.23-0.1) mm=6.985mm2实际圆
4、形齿拉削余量 A =52.025-51 mm=1.025mm32.5齿升量选择 按表4-4选择为倒角齿：a f1=0.065mm花键齿：a f0.050mm圆形齿：a f0.050mm2.6各切削齿的几何参数设计选择前角Y 0=17，精切齿与校准齿倒棱前角Y 01=5。粗切齿 a2.5 ,b0.1mm精切齿 a2.5 ,b0.2mm校准齿 a 0=1.5 ,b 1=0.2mm2.7设计容屑槽2.7.1 齿距计算 按表 4-7 计算 p=(1.21.5)元二 (1.21.5) *5mm =8mm选择校准和精切部分齿距Pj6mm2.7.2选择容屑槽 按表4-8采用曲线槽,粗切齿用深槽,h=3mm,
5、精切齿用基本槽。2.7.3校验容屑条件 查表4-9得容屑系数k=3。倒角齿齿升量大时，应校验之,应使满 足式 hN1.13 %.*af 1L :1.13 (Ka L =1.13 j3 x 0.065 x 35 mm=2.95mm3mm所以满足条件，校验合格。2.7.4校验同时工作齿数按表4-7得知L/p=4,即Zemin=4,Zemax=4+1,满足3WZW8的校验条件。2.8花键齿截形设计2.8.1 花键齿宽 B2 B2max=Bmax-6BjB刎, b查表4-16得拉刀扩张量0 b=0.005mm,选取拉刀花键齿宽制造公差带宽 b=0.010mm，则B刎=(10.036-0.005)mm=
6、10.031mmB2min=(10.031-0.01)mm=10.021mm拉刀花键齿侧面应制出kr=0。的修光刃f,其下应磨出侧隙角1.5。2.9确定分屑槽参数 除校核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.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。2.10选择拉刀前柄 按表4-17选择II型-A无周向定位面的圆柱形前柄，公称尺寸d1=50mm, 卡爪底径d =38mm。 22.11校验拉刀及拉床强度 通过分析，确认倒角齿拉削力最大，因而计算拉刀倒角齿的拉削 力。E a =Z(B2 +2C)=8X (10.031+2X0.5)mm=88.25mmFmax=
7、Fz EaZ k k k k k X 10-3 w emax 0 12 3 4二 (174+192)/2X88.25X5X 1.15X 1.15X0.9X 1X0.001KN=96.11KN拉刀最小截面积在卡槽底颈处,则拉应力为：O =F /A . =(96.11 X 4)/(382 X 口)GPa=0.085GPao 拉刀强度校验合格。根据表4-23、表4-24，拉床拉力为200X0.8KN=160KN,比七欲大,拉床载荷校验合格。2.12确定拉刀齿数及每齿直径2.12.1倒角齿齿数Z1=A1/(2 X a f1)=2.23/(2X0.065)=17.15取 Z=18 12.12.2花键齿齿
8、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：Z=(A -A )/(2Xa )+1=68.75 222f2取匕二69,多切了 0.25 X 0.05 X 2mm=0.025mm的余量，因此，减去一个精切齿并将其齿升量 调整为0.04、0.03、0.015、0.0075mm.由于后2齿齿升量0.5a急,故为精切齿，前2齿为过 渡齿。2.12.3圆形齿齿数 初拟方案与花键齿相同既拟切去A =A的余量。 圆形粗切齿齿数为：Z (A -A )/(2X a )=8.153=33f3取Z3=8,少切了 0
9、.15X2X0.05mm=0.015mm,需增加一个精切齿，其齿升量为0.0075mm,这样，圆形齿段具有精切齿8个,过渡齿3个,精切齿3个。2.12.4校准部分齿数 倒角齿不设校准齿，圆形齿和花键齿校准齿数查表4-14得花键校准齿齿数Z =4圆形校准齿齿数Z =72.12.5各齿直径基本尺寸 见表1表1矩形花键拉刀齿序表齿齿直径基本直径尺寸公齿齿号直径基本直径尺寸公齿齿直径基本直径尺寸公型号尺寸差型No.尺寸差型号尺寸差No.D (mm)(mm)D (mm)(mm)No.D (mm)(mm)151. 1304155. 3308159. 330251. 2604255. 4308259. 43
10、0351. 3904355. 5308359. 530451. 5204455. 6308459. 630551. 6504555. 7308559. 730土 0.015651. 7804655. 830花8659. 830752. 9104755. 930键8759. 930倒852. 040土 0.0254856. 030齿8860. 010角952. 1704956. 1308960. 070齿1052. 3005056. 2309060. 1001152. 4305156. 330911252. 5605256. 430920-0.0151352. 6905356. 5309360.
11、 1151452. 820花5456. 630941552. 950键5556. 73095齿5656. 8309651. 1001653. 0805756. 9309751. 2001753. 170土 0.0155857. 0309851. 3001853. 2305957. 1309951. 4002.13拉刀齿部长度倒角齿段长度 Li=(8X17+16)mm=152mm花键齿段长度 L2=(8 X 71+6 X 6+8)mm=612mm圆形齿段长度 L3=(8X 10+11 X 6)mm=146mm2.15拉刀其他部分设计 按表4-17、4-19、4-23计算:前柄 lj110mm d
12、j50f8 (0.025 )mm颈部 l2=m+Bs+A-l3=105mm d2=d-0.5mm=49.5mm过渡锥 l3=20mm3第5页前导部 =40mm d4=51f7(I0.030 )mm前柄端部至第1刀齿的距离L =275mm后导部 l5=20mm d5=52f7 (0.030 )mm 后柄 l6=120mm d6=50f8 (0.025 )mm2.16拉刀总长及其校验L=L +L +L +L +l + l =1325mm 112356查表4-26,允许拉刀总长度为1600mm,拉刀长度校验合格。2.17制定技术条件1）拉刀材料为W18Cr4V ,要求热处理后，刀齿及后导部硬度为63
13、66HRC,前导部硬度为 6066HRC,前柄硬度为 4558HRC。2）拉刀表面不得有裂纹、碰伤、锈迹等影响使用性能的缺陷。3）拉刀切削刃应锋利，不得有毛刺、崩刃和磨削烧伤。4）拉刀容屑槽的连接应圆滑,不允许有台阶，一般应磨光槽底。5）圆精切齿外径极限偏差为0 ，圆校准齿的外径极限偏差为0 。-0.010-0.0096）花键精切齿外径极限偏差为o ,校准齿的外径极限偏差为0 。7）花键齿宽度尺寸的极限偏差为0。-0.0128）花键齿两侧面对拉刀基准中心平面的对称度公差为0.012mm,花键齿侧面沿纵向对 拉刀基准轴线的平行度公差为0.012mm，拉刀槽截面内的平行度公差为0.012mm，拉刀倒角齿 两角度面对花键齿中心平面的对称度公差为0.050mm。二、矩形花键铣刀设计1. 前言成形铳刀是用来加工成形表面的专用刀具，如加工凹凸圆弧面的成形铳刀以及加工齿轮用 的盘形齿轮铳刀等。它和车刀一样，其切削刃廓形是根据工件的成形表面形状设计计算的。 由于铳削
