机械设计专业毕业论文-三角花键拉刀的设计与工艺.doc

1、本科毕业论文（20 届）三角花键拉刀的设计与工艺所在学院专业班级 机械设计制造及其自动化学生姓名指导教师完成日期诚信声明本人郑重声明：本论文及其研究工作是本人在指导教师的指导下独立完成的，在完成论文时所利用的一切资料均已在参考文献中列出。本人签名： 年 月 日毕业设计任务书设计题目： 三角花键拉刀的设计与工艺 1设计的主要任务及目标本设计的主要任务：设计加工三角花键拉刀，绘制三角花键拉刀的图纸，并编制三角花键拉刀的加工工艺规程。目标：1.通过本次设计了解三角花键拉刀的结构型式;2.了解拉刀各部分尺寸的计算方法；3.三角花键拉刀各种切削角度的选取原则。4.通过工艺规程的编制，学习三角花键拉刀的完

2、整加工过程，掌握工艺规程的编写要求，真正理解工艺规程在实际加工中的作用和重要性。2设计的基本要求和内容要求：绘制的图纸符合机械制图国家标准，并做到内容完整、准确。设计的工艺既要切合实际又要保证产品的精度要求，还要符合经济性的要求。内容：设计并绘制三角花键拉刀的图纸，编制三角花键拉刀的加工工艺规程，并编写毕业设计论文。3主要参考文献1. 王启仲.拉刀设计应用M。北京：机械工业出版社，2010 年 4 月2. 袁哲俊，刘华明.刀具设计手册M.北京： 机械工业出版社，1999 年 6 月3. 楼希翱，薄化川,拉刀设计与使用M.北京： 机械工业出版社，1990 年 10月4. 刘华明.金属切削刀具设计

3、简明手册M.北京：机械工业出版社,2005 年 7月5. 乐兑谦. 金属切削刀具（第二版）M.北京： 机械工业出版社，2001 年 6月4进度安排设计各阶段名称 起 止 日 期1 确定设计思路，进行开题检查 2015.01.01-2015.03.142 完成三角花键拉刀产品图 2015.03.14-2015.03.303 进行工艺规程的编制，进行中期检查 2015.03.30-2015.04.254 完成工艺规程的编制，编写毕业设计论文2015.04.25-2015.05.315 设计及及图纸整理，准备答辩 2015.05.31-2015.06.10审核人： 年 月 日I三角花键拉刀的设计与工

4、艺摘 要：切屑部分是拉刀的主要部分，他决定着拉削生产率和加工表面质量。设计切削部分时要解决下列任务：选择拉削方式，确定拉削余量，选择前角、后角及齿升量，确定齿距及容屑槽的形状，选择分屑槽数量和尺寸等。在汽车制造行业，三角花键拉刀在生产应用中较为广泛，但在设计上没有新改进。随着产品质量提高，有必要对其进行设计改造。按常规设计的三角花键拉刀，在加工过程中存在的主要问题是：拉刀几乎没有侧后角，致使拉刀在很不利的条件下进行切屑，会在拉刀后段齿上产生“冷焊层” ，会直接损坏被加工键槽的表面，造成工件表面质量降低，也增大了切削力，加快了刀具的磨损，大大降低了拉刀寿命。特别是拉削塑性较大的金属材料时，常规的

5、三角花键拉刀就很难加工了，微量减少拉刀齿侧面与花键槽之间的摩擦，在制造拉刀磨齿形时将机床后顶尖抬高（一般抬高 0.020.04mm） 。关键词：切屑方式，前角，后角，容屑槽，冷焊层，拉刀寿命The design and technology of the triangular spline broachAbstract：Chip part is the main part of the broach, he decides the broaching productivity and machining surface quality. Cutting part design to solve

6、 the following tasks: choose broaching, determine the broaching allowance, choose the rake Angle, Angle and the tooth after amount, to determine the pitch and the shape of the chip groove, select points crumbs slot number and size, etc. In the automobile manufacturing industry, triangular spline bro

7、ach which has been widely applied in production, but no new improvements on the design. With improvement of product quality, it is necessary to design them into shape. According to the conventional design of triangular spline broach, the main problems existing in the process of machining is: almost

8、no lientang broach angles, the broach under very bad conditions chip, will not produce in the broach of the tooth layer “cold welding“, will damage the surface of the keyway processed directly, which reduces the workpiece surface quality, also increase the cutting force, speed up the tool wear, grea

9、tly reduce the working life of the broach. Especially when broaching plastic larger metal materials, the conventional triangular spline broach is difficult to machining, trace reducing broach tooth profile and the friction between the grooves, in manufacturing grinding broach tooth will top up after

10、 machine (usually is 0.02 0.04 mm).Keywords: After chip, rake Angle, Angle, capacity chip groove, cold welding layer, broach lifeII目 录1 前言 .11.1 本课题研究的目的 .21.2 选择刀具的类型 .22 三角花键拉刀的设计 .22.1 三角花键拉刀的设计参数 .32.1.1 刀具结构参数及各部分功用 .32.1.2 三角花键拉刀具体几何参数的设计和选择（注：此处未标单位均以 mm 表示）.42.2 三角花键拉刀在制造中及制造后存在的相关注意事项 .112.

11、2.1 拉削表面常见的缺陷和解决方法 .112.2.2 拉削过程中出现的问题与解决方法 .132. 2.3 拉刀寿命降低的问题及改进： .143 三角花键拉刀的工序过程 .16总结 .18致谢 .19参考文献 .2011 前言改革开放以来，机械行业从引进国外的先进技术中得到了进一步的发展。大量先进现代化制造业的数控机床、加工中心等设备，使用高精度的新型复合涂层材料的数控刀具，采用信息技术进行生产、技术、质量管理。但知道目前国内刀具技术的整体发展水平与发达国家仍然有较大差距。而近年来国内工具厂通过不断努力进行技术改造，刀具设计制造水平已经有了很大的进步，在某些领域和产品品种已经接近或达到国外先进

12、水平，具有了一定的市场竞争力。国内工具厂行业机遇与挑战并存，为了抓住机遇，迎接挑战，国内工具制造厂必须进一步加大技术改造，尽快提到自身发展水平，缩小与发达国家的差距，通过市场竞争求生存，图发展。在这个飞速发展的 21 世纪，机械及其产品的国际影响及竞争已经开始演变的愈来愈激烈了，由于这个原因，设计机器的相关各个零件都无法离开我们的机械刀具，并且由于现代的一些机器的工作原理，结构的组成，设计思维方式等已不同于许多传统的机器，并且机械的零件的设计已经无法离开我们熟知的刀具。因此，可想而知，刀具的设计理论其实就是思想的创新改变，创新理念便由此而应运而生。这便要求我们需要对刀具要开始进行不断的创新改革

13、，努力提升并完善产品的各个方面的质量，改进和完善其机械刀具的相关各个方面的性能，以便能够满足多变市场的全方面的苛刻的需要。刀具及其产品的相关设计大致可以分为两部分：即刀具产品的概念设计(Conceptual Design)和刀具产品的理论构型设计(Configuration Design)。刀具的概念设计大致是决定的是刀具现有产品质量的水平的优劣，性能水平的高低和经济效益整体成功与否的最为关键性的一个步骤。刀具的设计的最重要也是其首要的任务，应该是进行刀具的整体性的方案的构思，及其刀具的相关类型，相关的尺寸和其一些基本的角度。我国自从 1949 年以来，不仅国家建立了专门的研究机构，各个高校也

14、展开了相关的研究工作，并取得了很客观的成果。我国的切削速度已经从碳素工具钢刀具的10m/min 提高到了硬质合金刀具的 100m/min 以上，高速切屑磨削，强力切屑磨削以及先进刀具磨具也得到了推广。我们坚信，随着机床的数控化、柔性化与智能化，切屑磨削加工的高速化。高精度化与自动化，切屑机理及切屑技术的研究必将伴随材料科学、人工智能科学的2发展及信息化、自动化技术对传统机械制造业的改造日记取得丰硕的成果。1.1本课题研究的目的毕业设计是每个工科大学生最后必须经历的环节，不仅是验证在校学习过的理论知识的一个机会，更能让我们把学校的理论和实际生产结合在一起，很好的锻炼了我们的自主学习和创新能力，是

15、一次很宝贵的设计体验。首先，本次设计需要做的 CAD 图，就需要我们熟悉相关的三维建模软件及其相关应用。并且的设计过程中需要不断的搜集相关的知识，不仅需要翻以前学习的课本，还需要在图书馆，网上手机相关的知识，更加丰富了我们的相关理论概念。其次需要根据一些被加工的零件的相关设计的技术要求，能够综合地运用刀具设计的基本原理及其方法，掌握一些专用刀具设计方法。还有就是在设计过程中，需要跟知道老师在工厂中实际参观，让我们的理论能很好的在结合在实际加工生产中。1.2 选择刀具的类型对每种工件进行工艺设计时，必须选择合适的刀具类型。事实上，对同一工件，进场可以用几种不同的刀具加工出来。采用不同类型的刀具对

16、加工生产率和精度都要很大的影响。通过总结很多的高生产率的刀具就能发现，在刀具参加切削的刀刃长度能增加的话就可以很有效的提高生产效率。刀具材料选择是否得当会对刀具的生产率有很大的影响。因为硬质合金钢会比高速钢还有其他的工具钢生产率要高，多以在可以用硬质合金的情况下精良使用。忧郁但是，目前的硬质合金钢还是有很多缺陷的，比如脆性大，很难加工等，所以，现在的许多复杂刀具还是应用高速钢。拉刀的结构复杂，造价也贵，因此，需要选用较为耐磨的刀具材料，以提高耐用度，考虑到还应该有较好的工艺性能，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，特别是形状较为复杂的刀具。根据表 30，选择

17、 W18Cr4V。2 三角花键拉刀的设计32.1 三角花键拉刀的设计参数理论外径：D e=32.370实际外径：De=32.050+0.05 0分圆直径：d f=31.277实际内径：D f=30.470+0.05 0理论内径：D f=30.184齿形半角：=45齿数：z=48预加工孔径：Do=30.470+0.05 0拉削长度：l 0=40工件材料：40Cr工件硬度：HB217-255拉床型号：L61202.1.1 刀具结构参数及各部分功用(1) 拉刀基本机构如图： 4(2) 各部分功用：柄部：通过夹持拉刀，可以传递整体动力。颈部：链接柄部和后面的部位，直径轮廓与柄部大小相同或略小一 点（注

18、：拉刀材料及规格等信息，一般标记在颈部处） 。过渡锥部：颈部与前导部之间起过渡作用的部位，可以使拉刀更轻松的进入工件的孔。前导部：引导拉刀的切削部进入工件中。切削部：包裹过渡齿和粗、精切齿，承担切除任务校准齿：提高工件表面整洁度及精密度，其刮光、校准作用同事承担切削部的后备。后导部：避免在三角花键拉刀即将离开工件时因工件下垂等原因而损坏工件已加工表面及刀齿，同时也保持拉刀与工件的最后相对位置。尾部：支撑三角花键拉刀保证其不下垂，此部位多用于大而且长的拉刀。(3) 拉刀刀齿结构前刀面：切削流出的表面。后刀面：最终形成的已加工的表面副后刀面：齿上和已加工表面相对的面，分屑槽两侧面。刃带：也就是第一后刀面，是主切削刃和后刀面之间的后角为零的 窄面，具有稳定的拉削过程，可以防止拉刀摆尾。主切削刃：前后刀面的交线。副切削刃：前刀面和副后刀面的交线。过渡刃：可以减缓刀剑的磨损。容屑槽：可以使切削很好的卷曲，并且能更好的容纳切削。分屑槽：可以减小切削的宽度，减小切削产生的卷曲阻力，方便切削能够容纳在容屑槽内。齿背：容屑槽中靠近后刀面的部分。2.1.2 三角花键拉刀具体几何参数的设计和选择（注：此处未标单位均以 mm 表示）