圆孔拉刀设计(含CAD图及说明书).zip

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圆孔 设计 cad 说明书
资源描述:
拉刀的设计拉刀的设计(一)选定刀具类型和材料的依据(一)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,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 l=BnZi,其中 B为键宽,n 为键数,Zi 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 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 29,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 30,选择 W18Cr4V。(二)刀具结构参数、几何参数的选择和设计(二)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0,校准齿前角0g,切削齿后角0,校准齿后角0g,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 45 号钢,硬度为 HBS190229,故常用的材料的拉刀几何参数为:前角0后角0刃带宽 ba1拉 刀 形式工件材料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 花键拉刀钢硬度22915152.540.51.500.050.10.150.30.6 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o=16-18o 根据表 4-10,查得粗切齿的后角o=3o+30,刃带 ba=0.05-0.15;精切齿的后角o=2o15,刃带 ba=0.05-0.15;校准齿的后角o=1o15,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=(1.251.5)L1/2=7.48.87,取 p=8.0工作齿数可按下式计算:Ze=L/p+(0.11)=4.4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=8.5,同时工作齿数 Ze=4。7 容屑槽(1)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=(1.251.75)L1/2=10mm过渡齿齿距:Pg=Pr=P10=10mm精切齿齿距:Pj=(0.60.8)Pr=7mm标准齿齿距 Pji计算:Fji=(0.60.8)Pr=7mm(2)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:容屑槽尺寸按下列公式计算:h=(0.30.4)p g=(0.30.35)p R=(0.650.7)p r=(0.50.6)h经过计算得:h=2.553.4,g=2.552.975.R=5.5255.95,r=0.7652.04。参照表 5-9,初步选 h=3.5,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 VpVc,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,有:Ap/AcK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=5.48K(3)校验容屑条件取 ac=2af,取 K=4,计算H=1.13(k.ac.l)1/2=3.4mmaf,否则不起分屑作用。为了使分屑槽上两侧的切削刃也有足够的后角,槽底后角应大于拉刀刀齿后角,取为0+2。分屑槽的数目 nk应保证切削宽度不太大,便于卷曲成为较紧的切屑,有利于容纳在容屑槽内。当拉刀直径 d050mm 时:nk=d0/(0.51.0)d01/2=28便于测量拉刀直径,分屑槽数目一般取偶数。在拉刀最后 1 个2 个精切齿上,由于齿升量很小,切屑较少,可以不作分屑槽,以保证加工表面质量。加工铸铁等脆性材料时,由于切屑呈崩碎状态,不需磨出分屑槽。分屑槽位置:应前后齿错开。根据表 4-17,每个刀齿的分屑槽数 nk=b/5-10(取小值)当 b=8 时,s=2.5,bc=1.0,nc=0.5。拉刀前导部、后导部、柄部的结构尺寸矩形花键拉刀前导部的尺寸:l3=L=35,l1一般取 10mm、15mm、20mm,D3=前一根拉刀校准直径减 0.02mm,公差为-0.02mm,a=5mm10mm,d3=已加工内花键的名义底径减 0.5,其公差按最大选取,b1=刃部键宽减 0.02mm,偏差取 f7。拉刀后导部的尺寸:l4=(0.50.7)L;D4等于校准齿直径减 0.05mm,偏差为-0.02;b4=刃部键宽或减去 0.02mm。(5)校准部 前角o 校=5o,后角o 校=1o,齿距 t校=(0.6-0.8)t=4.8-6.4mm,取 t校=6.5mm 根据表 4-23 查得齿数 Z校=4-5 个,取 Z校=4 个 最后一个精切齿及校准齿直径应按下式确定:D校=Dmax,其中为孔的变形量。拉刀校准部长度 l校=t校Z校=6.54=26mm (6)柄部 根据表 4-25 查矩形花键拉刀柄部尺寸为:图 4 D1=36mm,D=29h13mm,D2=35mm,l1=90mm,l=20mm,l=32h13mm,c=8mm b=35kg/mm2时刀茗强度允许拉力为 23100kg。(7)颈部及过度锥 拉刀颈部长度按下式计算:l2m+B+A-l3mm式中:B-机床床壁厚度,根据表 4-30 查得机床型号 L6120,B=75mm A-花盘法兰厚度,根据表 4-30 查得机床型号 L6120,A=35mm m-卡头与机床床壁间隙,可取 m=10-20mm,在这取 15mm l3-过渡锥长度,一般 l3=10-20mm,在这取 15mm 因此求得 l2110mm。图 5 图中:床壁孔径 200mm,B=75mm,花盘孔径 150mm,a=75mm,A=35mm拉刀颈部直径 D2可比柄部直径 D1小 0.3-1mm,也可以取颈部与柄部直径相同,以便于一次磨出。L1公式:L1=l1+l2+l3+l3,其中 l1为拉刀进入卡头部分的长度,l3为前导部长度。(8)前导部、后导部和尾部 前导部主要起导向和定心作用,故应和予制孔形状相同。根据表 4-31 及4-32:前导部:说明:1、D3等于前把拉刀最后刀齿的直径,偏差为表 4-32。2、d3等于加工的花键孔最小内径减 0.5mm,只准许负偏差。3、b3等于前一把拉刀花键齿宽减 0.02mm。4、l3=(0.75-0.1)l 5、a=5-10mm后导部:图 7说明:1、d4等于拉刀花键齿最大外径减 0.05mm,偏差取-0.2mm。2、b4等于或小于 0.02mm 切削辞键宽。当拉削孔内有空刀槽时,后导部长度按下式计算:l后=l+c+(5-10)mm,式中:l 为空刀槽宽度,c 为前端拉削长度。尾部在拉刀工作时支撑在拉床托架上,防止拉刀尾部下垂,对于小而轻的拉刀可不做尾部。(9)拉刀总长度 L=L1+l切+l校+l后+l尾,拉刀直径为 52mm,据表 5-20,花键拉刀允许的最大总长度 Lmax=1600mm。(10)拉刀强度校检 拉削力计算 拉削力的计算公式为:Fc=FcbDZeKKKKw(kg),式中:Fc为切削刃单位长度上的切削力(N/mm2),见表 5-13;bD为总切削宽度;查表得:Fc=177(N/mm2)根据表 4-34,Fmax=PnbZe(kg),式中:P单位长度切削刃上的拉削力(kg/mm),根据表 4-35 查得 P=28.5(kg/mm)Ze最大同时工作齿数,Ze=4 n花键键数,n=8 b键宽,b=8mm因此 Fmax=28.5884=7296(kg/mm)拉刀强度校验 校验公式:=Fmax/Amin 式中:Fmax由表 4-34 中相应公式计算得。Amin拉刀危险截面面积。拉刀的危险断面可能在柄部,也可能在第一个切削齿容屑槽中(mm2)拉刀材料允许的拉应力,表 4-36 查得=35-40(kg/mm2)柄部 D=29mm,A=660.185mm2,所以=Fmax/Amin=7296/660.185=11.05(三)(三)刀具的全部计算(包括计算公式和计算结果)刀具的全部计算(包括计算公式和计算结果)表 3已知条件:1、花键孔尺寸:外径:De=46H10(60+0.120)内径:D=52H7(52+0.030)键宽:b=10H9(10+0.036)倒角:c45o c=0.3 键数:n=8 2、拉削长度:L=70mm 3、工件材料:45,硬度 HBS175 4、预制孔直径:Do=52-0.20mm 5、拉床型号:L6120序号项目符号计算公式或选取方法计算精度计算举例1拉刀材料W18Cr4V2齿升量af查表 4-6af=0.06mm3齿距tt按表 4-12t校=(0.6-0.8)tt=7.12mm取 t=8mm,t校=6.5校4同时工作齿数ZeZe=(l/t)+1Ze=45拉削余量切削顺序根据表 4-39确定为 IIIb 型加工顺序为:1、倒角
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