成形车刀以及矩形花键拉刀设计说明书.doc
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1、成形车刀以及矩形花键拉刀设计说明书(一)成形车刀的设计1.1前言成形车刀又称为样板刀,它是加工回转体成形表面的专用刀具,它的切削刃形状是根据工件廓形设计的.成型车刀主要用于大量生产,在半自动或自动车床上加工内,外回转体的成型表面.成型车刀的种类很多,按照刀具本身的结构和形状分为:平体成形车刀,棱体成形车刀和圆体成形车刀三种.它的优点和缺点:稳定的加工质量,生产率较高,刀具的可重磨次数多,使用期限长,但是它的设计,计算和制造比较麻烦,制造成本高.目前多在纺织机械厂,汽车厂,拖拉机厂,轴承厂等工厂中使用.被加工零件如图1.所示,工件材料为:灰铸铁HT250;硬度HBS120 ;强度b = 240M
2、pa。矩形花键拉刀工件材料为:灰铸铁HT250;硬度HBS120 ;强度b = 240Mpa;工件长度L=20mm。1.2成形车刀的设计(1)原始数据:被加工零件如图(1)所示。 图(1)(2)设计要求:按照要求完成一把成型车刀,并且能够用该刀具加工出图示的工件。(3)工件材料为:灰铸铁HT250;硬度HBS120 ;强度b =240MPa。 (4)选择前角及后角 由表(2-4)金属切削刀具设计简明手册得:=10,=13。(5刀具廓形及附加刀刃计算根据设计要求取 =20。a=3mm,b=1.5mm,c=5mm,d=0.5mm如图(2)所示:以00线(过910段切削刃)为基准,计算出112各点处
3、的计算半径r。(注:为了避免尺寸偏差值对计算准确性的影响,故常采用计算尺寸-计算长度和计算角度来计算)图( 2 ) =基本半径=9mm; ;; ; 以上各个半径就是标注点的相对00线的半径长度,半径是进行刀具切削的各个点的设计绘制的。 再以1,2点为基准点,计算长度 : ;(6) 计算切削刃的总长度 ; 由于刀具的一部分是辅助用的加工部分,则可以对刀具的外部半径进行圆整,最后考虑到加工刀具的精度问题取 为60mm.(7) 确定结构尺寸 为了达到加工结构的优化和合理的加工工艺,应使:(见表23)由表(23)查得金属切削刀具设计简明手册 :C1312车床(刀具结构为C型) ;d=12mm; 选用毛
4、坯直径为45mm,则; 代入上试,可得; 最终取m=8mm.(8)计算廓形上的各个点所在圆半径 计算过程如表(11)金属切削刀具设计简明手册所示:表(11)廓形组成点精度为0.019,10作0点7.9425.272-26=-0.7280.01 1,2923.6171.17218.74541.41625.27503,412.47516.7934.8615.0547.9822.492.780.015,710.520.0862.79117.12544.30123.9291.340.02615.9613.058.44711.44355.59820.2575.010.04 8 8.2925.770.35
5、40.35840.51225.727-0.450.04 11,1213.20215.8455.6255.62549.29524.3081.690.02 备注: 以上各个值的计算公式为:, ; ; ;标注廓形径向尺寸时,应该选公差要求最严的112段廓形为尺寸标准基准,其它各点用廓形深度见表(11)。 计算刀具上直线部分的倾斜角在工件廓形上要求较高的为处的倾斜角用公式tg=8.195706028 =83,标注廓形径向尺寸时,应该选公差要求最严的112段廓形为尺寸标准基准,其它各点用廓形深度见表(11)。(9)根据表(11)可确定各个点廓形深度的公差 1 ) 的为:0; 2) 的为:0.01; 3)
6、 的为:0.02;4) 的为:0.04; 5)的为:0.1;6),的为:0.04;(10) 最小后角的校验 由于711段切削刃与进给方向的夹角最小,所以这段切削刃上后角最小。则有: 所以后角校验合格。(11) 车刀廓形宽度即为相应工件廓形的计算长度 其数值及公差按表(25)确定各个值分别为:; ; ; ;(11) 绘制刀具的加工工作图和样板工作图根据以上得到的结果,按照数据进行刀具图的绘制,绘制图一张。根据相关的要求制定粗糙度等等的标注。(详细说明见图纸)(二)矩形花键拉刀的设计2.1 矩形花键拉刀设计被加工零件如图(3).所示,工件材料为:铁灰铸HT250;硬度HBS120 ;强度b =24
7、0Mpa;工件长度L=20mm。矩形花键拉刀的设计图(3)2.2刀具结构参数及各部分功用(1)拉刀的结构图(4) 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
8、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(4)拉刀刀齿结构: 表(2)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
9、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2.3、拉刀几何参数的选择和设计(1) 选择拉刀材料:V(2) 拟订拉削余量切除顺序和拉削方式 拉削余量切除顺序为:倒角键测与大径小径,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成式。 后面用d、h和y表示角齿、花键齿和圆形齿;用c、g、j和x表示粗切、过度、精切和校准齿;用w和m表示工件预制孔和拉削孔。(3) 选择切削齿几何参数前角:=10,精切齿与校准齿倒棱前角=-5后角:粗切齿:=230+2 =0.50 精确齿:=2+30=0.15 校准齿:=1 =0.5(4) 确定校准齿直径 倒角齿
10、不设校准齿查表416得,花键齿、圆形齿的扩张量均为4um,则花键齿校准齿和圆形齿校准齿直径为 =22.10-0.004=22.096mm; =18.021-0.004=18.0017mm;(5) 计算倒角齿参数 查表429知倒角的工艺角度为=30。按表429计算如下: sin=( +2ftg)/=(6+2*0.5*tg45)/18=0.389 =arcsin0.389=22.9 M=1/2sin(+)=1/2*18*sin(45+22.9)=8.34mm ctg=2*M/(sin)-ctg=(2*8.34)/(6*sin45)-ctg45=7.315 =arcctg7.315=-7.78 =/
11、sin=26.31mm =+(0.30.6)=26.81mm(6) 计算切削余量; 按表4-1计算圆形拉削余量为1mm,预制孔径为25mm,实际拉削余量 =18.0017-17=1.0017mm倒角余量 =19.31-17=2.31mm花键余量 =22.096-(17.31-0.1)=5.886mm(7) 选择齿升量; 查表4-4 选择为花键齿:=0.050mm(矩形花键拉刀栏)(8) 设计容屑槽 齿距计算 查表4-7 P=(1.21.5) =68= =(0.60.8)p=6mm 选择容屑槽查表4-8 采用曲线槽,粗切齿用深槽,h=3mm, 精切齿用基本槽 校验容屑条件查表4-9得容屑系数k=
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