成型车刀说明书

中北大学课程设计说明书目录1.前言...........................................................22.成形车刀的设计..................................................22.1选定刀具类型、材料的根据......................................22.2刀具结构参数、几何参数的选择.................................22.3刀具的全部计算..............................................33.矩形花键拉刀的设计.............................................63.1选定拉刀材料及热处理..........................................63.2刀具结构参数、几何参数的选择与设计............................63.3刀具的全部计算.............................................143.4对技术条件的说明............................................174.参考文献........................................................19中北大学课程设计说明书21.前言本次课程设计完成了对成形车刀、矩形花键拉刀两种刀具的设计和计算工作，说明书包括刀具类型材料的选择，刀具结构参数、几何参数的选择，刀具的全部计算，对刀具的技术使用要求，安装使用要求，巩固深化了课堂理论教学内容，运用各种设计资料、手册和国家标准进行设计，培养了我们独立分析解决问题的能力。2.成形车刀的设计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。当生产批量较小时，也可以在普通车床上加工成形表面。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。相较传统的车刀，成形车刀的具有显著的优势: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,制造成本也比较高。一般是在成批、大量生产中使用。2.1选定刀具类型、材料参考《金属切削刀具课程设计指导书》，工件材料为球墨铸铁QT800－2，硬度HBS250，强度σb=800Mpa,可知,选用棱体成行车刀、普通高速钢W18Cr4V制造。2.2刀具结构参数、几何参数的选择2.2.1选择前角及后角查《金属切削刀具课程设计指导书》的表3-5得:0f，10f。2.2.2刀具廓形的选择:取20rk,mma1,mmb3,mmc4,mmd1(成形车刀的附加刀刃)。a——是为避免切削刃转角处过尖而设得附加刀刃宽度，常取为0.5～3mm；b——是考虑工件端面的精加工和倒角而设的附加刀刃宽度，其数值应大于断面精加工余量和倒角宽度。为使该段刀刃在主剖面内有一定后角，常做成偏角15rk～45，b值取为1～3mm；中北大学课程设计说明书3c——是为保证后续切断工序顺利进行预切槽刀刃宽度，常取为3～8mm；d——是为保证成形车刀刀刃延长到工件毛坯表面之外而设的附加刀刃宽度，常取为0.5～2mm；标出工件廓形各组成点1-12(图1)。以0-0线（通过3-6段切削刃）为基准（以便对刀）。图1：棱体成形车刀廓形计算图2.3刀具的全部计算2.3.1尺寸标定计算出1—12各点处的计算半径jxr（为避免尺寸偏差值对计算准确度的影响，故常采用计算尺寸、计算半径、计算长度和计算角度计算）：2半径公差基本半径jxr；10411)222(jjrmmmmrmmrmmrjj475.12)41.0225(632jrmmrj9)218(9中北大学课程设计说明书4596.62091020221jrmmmmrrjj10)1(18mmrrrjjj)11(175mmmmtgrrrjjj820171211再以1点为基准点，计算出计算长度jxl；公差基本长度2jxl325)4247(jjlmmmmlmmmmlj20)155(4mmlj205mmlj106mmlj4772.3.2计算切削刃总宽度Lc,并校验之值mindLcmmmmdcbalLjc56)143147(74.4192.1356则,192.13596.622min1mindLmmmmrdcj因之值mindLc大于最大许用值，故在已确定径向进给的情况下，在工件非切削部分增设助支承——滚轮托架，以增加工艺系统刚度。2.3.3确定结构尺寸（数据选择见《金属切削刀具课程设计指导书》表3.1）mmLc56mmH75mmF25mmB45mmE2.12,mmM62.52,mmf12，mmd8。2.3.4用计算法求棱体成形车刀廓形N—N剖面上各点所在圆的半径Rx具体计算过程见表1：标注廓形径向尺寸时，应选公差要求最严的12段廓形作为尺寸标注基准，其他各点用廓形深度表示其径向尺寸。中北大学课程设计说明书5表1：棱体成形车刀廓形计算表廓形组成点jxr)sin(jxfxrhrcrfxjxxrrAcos0AACxx)cos(ffxxCP1606003，612.5012.56.56.282,990932.94,101101154.85,7,11,1280821.9各点廓形公差取mm1.02.3.5检验最小后角7-11段切削刃与进给方向(即工件端面方向)的夹角最小,因而这段切削刃上后角最小,其值为27.520sin)(11110ftgrctg一般要求最小后角不小于3~2,因此检验合格2.3.6车刀廓形宽度lx即为相应工件廓形的计算长度ljx,其数值及公差如下(公差值是成形车刀的廓形公差确定的,表中为列出者可酌情取为mm2.0):322)05.05(lmmlljmmllj)1.020(44mmllj)1.010(66mmllj)1.047(772.3.7确定刀具的夹固方式：采用燕尾斜块式。2.3.8绘制棱体成行车刀图mmllj)1.020(55中北大学课程设计说明书6根据以上得到的结果，按照数据进行刀具图的绘制，绘制2A图一张。根据相关的要求制定粗糙度等的标注。（详细说明见图纸）3.矩形花键拉刀的设计3.1选定拉刀材料及热处理拉刀用W18Cr4V高速工具钢制造。热处理硬度为：刀齿和后导部HRC63—66前导部HRC60—66柄部HRC40—523.2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，提高表面光洁度及精度，作为切削部的后备部。中北大学课程设计说明书77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：表2名称功用前刀面切下的切屑流出的表面主后刀面刀齿上和过渡表面相对的表面、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，用以形成过渡表面，完成主要的金属切除工作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、主、副切削刃连接处的一段刀刃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γ0，校准齿前角γ0g，切削齿后角α0，校准齿后角α0g，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，工件材料为球墨铸铁800-2，硬度为HBS250,故常用的材料的拉刀几何参数为：拉刀形式工件材料前角γ0后角α0刃带宽ba1中北大学课程设计说明书8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球墨铸铁硬度250552.5～40.5～1.50～0.050.1～0.150.3～0.6（4）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=0.05-0.08mm，在这取af=0.06mm。（5）拉刀几何参数根据表4-9，查得拉刀的前角γo=5o根据表4-10，查得粗切齿的后角αo=3o+30‘，刃带ba=0.05-0.15；精切齿的后角αo=2o±15‘，刃带ba=0.05-0.15；校准齿的后角αo=1o±15‘，刃带ba=0.7。（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：P=(1.25～1.5)L1/2,取p=6.0工作齿数可按下式计算：Ze=L/p+(0.1～1)=5.5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5-7得，齿距p=6,同时工作齿数Ze=5。（7）容屑槽中北大学课程设计说明书91）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=(1.25～1.75)L1/2=8mm过渡齿齿距:Pg=Pr=P10=8mm精切齿齿距：Pj=(0.6～0.8)Pr=6mm标准齿齿距Pji计算：Fji=(0.6～0.8)Pr=6mm2）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5-8，选用直线齿背型容屑槽型。根据表4-14，直线齿背容屑槽尺寸：图2容屑槽尺寸按下列公式计算：h=(0.3～0.4)pg=(0.3～0.35)pR=(0.65～0.7)pr=(0.5～0.6)h经过计算得：h=2.4～3.2,g=2.4～2.88.R=5.2～5.6,r=1.2～1.92。参照表5-9，初步选h=3,r=1.7容屑槽尺寸的最后确定，须校验其是否有足够的容屑空间，即容屑槽的有效容积必须大于切屑体积，即Vp〉Vc，若忽略切削宽度方向的变形，即是要求上述体积可近似用拉刀轴剖面中的面积Ap和Ac来表示，二者的比值为容屑系数K，中北大学课程设计说明书10有：Ap/Ac≧K式中：Ap为容屑槽的有效面积，Ap=∏h2/4;算得Ap=9.6；Ac=afL=1.75。最终算得Ap/Ac=5.4