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1、前 言大学三年级可以说是大学四年学习生活中很重要的一年。这一年，开设了很多专业课，为我们走出校园,走向工作岗位奠定了基础,使我们的专业知识素养提高到可观的层面。金属切削原理与金属切削刀具是众多专业课中很重要的一门，是机械设计制造及其自动化专业学生所必备的专业知识技能。介于其重要性,学校开设了一周的金属切削刀具课程设计.它是基于我们对金属切削原理及刀具学习后的实践性环节，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。我的课程设计题目是矩形花键拉刀设计与矩形花键铣刀设计。在设计过程中,我充分运用了所学过的相关知识
2、,并且查阅相关资料，充分运用了绘图软件AAD，设计了零件的工艺、编制了零件的加工程序等。通过这次课程设计，我对这学期本门课程所学的内容又了进一步的理解和掌握。由于本人水平有限，,设计编写时间也比较仓促,在我们设计的过程中会遇到一些技术和专业知识其它方面的问题，再加上我们对知识掌握的程度，所以设计中我们的设计会有一些不尽如人意的地方, 为了共同提高今后设计设计的质量，希望在考核和答辩的过程中得到各位指导老师的谅解与批评指正，不胜感激之至. 编者 2009年6月日一、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
3、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： (） 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;（） 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、设计内容和要求完成圆孔拉刀、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
4、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。矩形花键拉刀的设计1、前言拉刀是一种高生产率的刀具，可以用来加工各种形状的通孔、直槽、螺旋槽以及直线或曲线外表面，广泛的用于大量和成批生产中。拉刀的种类如图（1） 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。拉刀按加工表面部位的不同，分为内拉刀和
5、外拉刀；按工作时受力方式的不同,分为拉刀和推刀。推刀常用于校准热处理后的型孔。 拉刀的种类虽多，但结构组成都类似。如普通圆孔拉刀的结构组成为：柄部，用以夹持拉刀和传递动力;颈部,起连接作用;过渡锥，将拉刀前导部引入工件;前导部，起引导作用，防止拉刀歪斜;切削齿，完成切削工作,由粗切齿和精切齿组成；校准齿，起修光和校准作用,并作为精切齿的后备齿；后导部，用于支承工件，防止刀齿切离前因工件下垂而损坏加工表面和刀齿;后托柄，承托拉刀。 拉刀的结构和刀齿形状与拉削方式有关。拉削方式通常分为分层拉削和分块拉削两类。前者又分成形式和渐成式;后者又分轮切式和综合轮切式。成形式拉刀各刀齿的廓形均与被加工表面的
6、最终形状相似；渐成式拉刀的刀齿形状与工件形状不同，工件的形状是由各刀齿依次切削后逐渐形成.轮切式拉刀由多组刀齿组成,每组有几个直径相同的刀齿分别切去一层金属中的一段,各组刀齿轮换切去各层金属。综合轮切式拉刀的粗切齿采用轮切式，精切齿采用成形式。轮切式拉刀切削厚度较分层拉削的拉刀大得多，具有较高的生产率，但制造较难。 拉刀常用高速钢整体制造，也可做成组合式.硬质合金拉刀一般为组合式，因生产率高、寿命长,在汽车工业中常用于加工缸体和轴承盖等零件，但硬质合金拉刀制造困难。 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
7、，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lBnZi，其中为键宽，为键数,Z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。2正确选择刀具材料: 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
8、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9,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,选择W1r4V.3 刀具结构参数、几何参数的选择和设计设计步骤3.1、选择拉刀材料及热处理硬度 拉刀材料选用W8Cr4V。热处理硬度见图技术条件.32、拟订拉削余量切除顺序和拉削方式 拉削作量的切除顺序为：倒角键侧与大径小径，拉刀切削齿的顺序是:倒角齿花键齿圆形齿.实际采用分层拉削渐放式。本节用脚标d,h，y表示倒角齿，花键齿和圆形齿；用脚标，g,
9、j和x表示粗切。过渡，精切和校准齿;用脚标w和表示工件预制孔和拉削孔.。3、选择切削几何参数 按表2，-3选择粗切齿：前角=17 后角 过渡齿：前角=17 后角= 校准齿:前角 后角= 3.、确定校准齿直径 倒角齿不设校准齿 查表416,花键齿,圆形齿的扩张量为5um，则花键齿校准齿和圆形齿校准齿直径为3。、计算倒角齿参数 查表4-29知倒角的工艺角度为查表知倒角的工艺角度为 f=1 为中间值.按表4-29 计算如下：倒角齿测量值 倒角与键侧交点直径 拉刀倒角齿最大直径 36、计算拉削余量 按表41计算： 预制孔径为1mm,实际拉削余量: 倒角余量 花键余量 3.7、选择齿升量 按表4选择为倒
10、角齿：(槽拉刀和键槽拉刀栏）花键齿：（矩形花键拉刀栏）圆形齿： （综合式拉刀栏)3.8、设计容屑槽1)齿距计算： 2)选择容屑槽：粗切齿用深槽，m，精切齿用基本槽 3）校验容屑条件:容屑系数=，倒角齿升量最大时，应校验之,应使满足 因h=3，所以式满足，校验合格4）校验同时工作齿数 据表得知因为，即，满足的校验条件3.9、花键齿截形设计 花键齿键宽按下式计算,精确到0.001mm： 式中,为内花键键槽宽最大极限尺寸；为拉削扩张量(查表4-16得=0.05m）；为拉刀键齿宽制造公差带宽，为保证键齿尺寸耐用度高，应在制造条件允许范围内取小值,取=01mm。则 拉刀键齿面应制出的修光刃f=1.3，其
11、下应磨出侧隙角。工厂常在齿高为1.25mm及其以下的刀齿上磨侧隙,在图中标出。3。10、确定分屑槽参数 除校准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的刃段,圆形齿段不必磨分屑槽.3。11、选择拉刀前柄 按表47选择型无周向定位面的圆柱形前柄，选择无周向定位面的圆柱形前柄，公称尺寸, 卡爪底径，其余见图.312、校验拉刀强度 通过计算分析，确认倒角齿拉削力最大，因而应计算拉刀倒角齿拉削力 拉刀最小截面积在卡槽底颈处,则拉应力为： ，拉刀强度校验合格 拉床拉力为4008=320K,比大,拉床载荷校验合格。.3、确定拉刀齿数及每齿直径）倒角齿齿数：
12、 取=30 ）花键齿齿数: 初拟花键过渡齿与精切齿的齿升量为0.0 0.5 004 0. 0.0, 逐步递减，共切除余量，花键粗切齿齿数： ，取8齿 多切去了的余量,应减去.03m的齿升量.因此， 减去一个精切齿并将齿升量调整为0.06 0.5 0.035 0.00mm，后1齿齿升量 ，为精切齿,前3齿则为过渡齿 )圆形齿齿数: 初拟方案与花键齿相同，即拟订切去余量，计算圆形粗切齿齿数 为： 取齿 少切了的余量，需增加一个精切齿，其齿升量为 。00225m，这样,圆形齿段具有粗齿8个,过渡齿4个，精切齿个 4)校准部切齿 倒角齿不设校准齿 花键校准齿齿数: 圆形校准齿齿数：各齿直径基本尺寸,见表441矩形花键拉刀齿序表齿形齿号直径基本尺寸直径尺寸公差齿型齿号直径基本尺寸直径尺寸公差倒角齿25。40.02花键齿3929.022.284029。42542429。455642.34525。742944625442954.980.1549。64826.12469.7496。2647294花键齿102。140015482。92125.44929。9800。01525。4029。981325。51.0100。0425.54523018525.63。0812.744300181725。84。01254630。018196。05725.10。015202.145
