1、- 1 -本 科 毕 业 论 文（ 20 届 ）渐开线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 自 动 化学生姓名学号指导教师完成日期年月毕业设计任务书设计题目： 渐开线花键拉刀的设计与工艺系部：机械工程系专业：机械设计制造及其自动化1课题意义及目标本设计的主要任务：设计加工渐开线花键拉刀，绘制渐开线花键拉刀的图纸，并编制渐开线花键拉刀的加工工艺规程。目标：（1）.通过本次设计了解渐开线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）.渐开线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，学习渐开线花键拉刀的完整加工过程，掌握工艺规程的编写要求
2、，真正理解工艺规程在实际加工中的作用和重要性。2主要任务要求：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：设计并绘制渐开线花键拉刀的图纸，编制渐开线花键拉刀的加工工艺规程，并编写毕业设计论文。3主要参考资料1.GB/T5102-2004 渐开线花键拉刀 技术条件2.GB3832.3-2008 拉刀圆柱形后柄 型式和基本尺寸3.GB3832.2-2008 拉刀圆柱形前柄 型式和基本尺寸4.刀具设计手册 机械工业出版社 1999年6月5.拉刀设计与使用机械工业出版社 1990年10月4进度安排 设计各阶段名称 起
3、止 日 期1 确定设计思路，进行开题检查。 2015-01-012015-03-142 完成渐开线花键拉刀产品图。 2015-03-142015-03-303 进行工艺规程的编制，进行中期检查。 2015-03-302015-04-254 完成工艺规程的编制，编写毕业设计论文。 2015-04-252015-05-315 设计以及图纸整理，准备答辩。 2015-05-312015-06-10审核人： 年 月 日I渐开线花键拉刀的设计与工艺摘 要：拉刀是一种专用刀具，在当今社会生产中发挥着重要的作用，所以它的设计也越来越受到重视。此次的毕业设计是对渐开线花键拉刀进行设计以及对它进行工艺编制，它不
4、仅仅能够让我对自身所学的知识运用的更好，而且也能让我在以后的工作中打好基础。此次的设计是以文献资料和制图软件为设计工具，完成对渐开线花键拉刀的设计与工艺编制。根据被加工的工件材料和相关的设计参数要求，可以选择合适的刀具设计的方法以及设计原则。学习刀具的设计计算方法，完成对渐开线花键拉刀的各项尺寸以及参数的设计，以及对渐开线花键拉刀齿形的设计计算，最后完成渐开线花键拉刀的整体设计，来提升对刀具的认识以及设计能力。关键词：渐开线花键拉刀，结构参数，刀具设计原理，校验公式，齿形设计，机械制造工艺 Involute spline broach design and technologyAbstract
5、：Broach is a special tool,which plays an important role in the production oftodays society,so itsdesign become more and more attention.The graduation project is thatthe design of involute spline broach and process planning,not only can it do better in usingknowledge,but also it lays agood foundation
6、 inthe futurework.The design is based on literature data and mapping software design tools to completethe design and process planning.According to the workpiece material being processed andthe associated design parameters,it can choose the right method of tool design andprinciples.Learning the metho
7、d of toolsdesign calculation,completeing the design of sizesand parameters,as well as involute spline broach tooth design calculations,finally finishingtheoveralldesign, toenhance understanding of thetool anddesign capability.Keywords:Involute spline broach,Structural parameters,Tool design principl
8、es,CheckFormula,Toothed design,Machinery manufacturing technologyII目 录1 前言.12 已知设计条件.23 刀具材料的选择.34 刀具结构及功用.45 渐开线花键拉刀的设计.75.1 拉削余量及齿升量的确定.75.1.1 拉削余量A的确定.75.1.2 齿升量 fa 的确定.75.2 齿距的确定.85.3 容屑槽及分屑槽的确定.85.3.1 容屑槽型式的确定.85.3.2 容屑系数K的确定.95.3.3 容屑槽尺寸的确定.95.3.4 分屑槽的确定.105.4 渐开线花键拉刀的几何参数确定.125.4.1 拉刀前角 0 的确定
9、.125.4.2 拉刀后角 0 和刃带宽 1b 的确定.135.5 渐开线花键拉刀的组成结构尺寸确定.145.5.1 柄部尺寸的确定.145.5.2 颈部尺寸的确定.155.5.3 前导部尺寸的确定.155.5.4 后导部尺寸的确定.165.5.5 后柄尺寸的确定.175.5.6 基圆直径的确定.175.5.7 拉刀分度圆弧齿厚的确定.175.5.8 拉刀花键齿的第一齿的齿顶宽的确定.185.5.9 渐开线花键拉刀齿形尺寸的确定.18III5.6 渐开线花键拉刀的强度校验.215.7 渐开线花键拉刀齿形的量棒测量.235.7.1 量棒直径 RD 的计算.245.7.2 量棒测量值 RM 的计算
10、.275.8 渐开线花键拉刀的切削齿直径排列.285.9 渐开线花键拉刀总长度的确定.296 渐开线花键拉刀的技术要求.316.1 拉刀主要技术要求.316.2 其它公差项目.347 渐开线花键拉刀的工艺过程.35结论.37参考文献.38致 谢.39太原工业学院毕业设计11 前言拉刀的种类繁多，最主要的分类有两大类，分为内拉刀和外拉刀。内拉刀的功用主要是用于加工多种轮廓的内孔表面。在拉床上使用拉刀加工工件的工艺过程称为拉削加工，拉刀是一种定型刀具，它是靠拉刀的后一个刀齿高于前一个刀齿，一层层地切除余量，来达到所需要的加工表面，在一次拉削过程中完成粗切、精切、校准等操作，来切除被加工表面的全部余
11、量。由于拉刀的容屑槽是封闭式，因此，在设计拉刀时必须保证切削齿之间有足够的容屑空间。由于拉刀制造复杂，且制造成本高，因此，适用于大批量生产。在历年来的刀具发展过程中，刀具材料正在不断革新，从1780年到1898年间，刀具材料主要是以碳素工具钢和合金工具钢来制作刀具的，然而随着社会生产力的不断进步，过去的生产技术和刀具材料满足不了生产要求。因此，新的生产技术和刀具材料应运而生。在1898年美国人发明了高速合金工具钢，切削速度比工具钢提高了好多倍，高速钢由此得名。从1960年以后，随着社会的进步，高强度、高硬度难加工的材料也研究出来，使得很多更适应加工的刀具材料也随着研究出来。例如：陶瓷、立方氮化
12、硼及人造金刚石等，给社会的发展增添了巨大的作用。从20世纪70年代以后，随着PVD等气相沉积涂层技术的发展成熟，使得刀具材料发生了很大的改变，使得刀具的切削性能得到了很大的提高。我国从1949年建国以来，国家成立了专门的研究机构，同时各高校也进行了相关的科研工作，取得了极大的成果。使得我国的切削技术及刀具发展得到了很大的进步。工厂工人在刀具方面的创新取得了显著的成就，如：苏广铭的玉米铣刀、朱大仙的车刀等，逐渐使得生产力得到了推动。同时在金属切削理论中我国也了一定的进展，许多难加工的材料以及精磨加工等的研究都进入了全新的领域，甚至已经跃入世界前列。我国的金属切削加工和刀具制造随着我国的不断进步，
13、都取得了更加蓬勃的发展。本次设计的拉刀是渐开线花键拉刀，是属于内拉刀的一种，它的齿形是渐开线曲线，它是加工圆柱形渐开线内花键的刀具，渐开线花键拉刀的设计是根据给定的內花键参数来进行设计的，在设计过程中，需要进行设计的有：刀具材料的选择、拉削余量、齿升量、容屑槽、拉刀各部分尺寸以及齿形的设计和切削齿的直径排列等，当拉刀的初步设计完成时需要进行拉刀的强度校核，符合设计要求时，再进行拉刀的技术要求和偏差的选择，当一切都符合要求时，那么渐开线花键拉刀的设计就完成了。太原工业学院毕业设计22 已知设计条件模数m=2.5齿数z=19标准压力角 D =30分度圆直径d=47.5mm内花键小径 03.0015
14、.45 iiD mm内花键大径 08.0020.50 eiD mm内花键分度圆弧齿槽宽E=4.0814.047mm拉前孔径 03.000 90.44 D mm拉削长度L=60mm工件材料为20CrMnMoH拉床型号为L6140，最大拉力 41040 N，最大行程2000mm太原工业学院毕业设计33 刀具材料的选择刀具在进行工作时，需要承受极大的压力和冲击力。而且在切削时会产生金属的塑形变形，同时刀具、工件、以及切屑之间会产生很强的摩擦，从而使得刀具切削刃上有很高的温度，并且会受到很大的应力。因此，刀具材料应该具有一定的性能。即：强度、耐磨性、韧性和耐热性要高，而且它的热物理性能和耐热冲击性也要
15、高，并且它的制造工艺也要相对简单，价格合理。由于在已知条件中知，工件材料为20CrMnMoH，属于合金结构钢，是一种中淬透性合金渗碳体，它的硬度217HBS，具有很好的力学性能和抗弯强度。因此，在选择刀具材料时，所选材料的性能要高于工件材料，并且利于加工，所以，综合考虑所选刀具材料为高速钢。由表31可以查出高速钢的刀具牌号。表31 高速钢刀具材料的选择刀具类型工件材料 碳素钢、合金钢、轻合金 耐热不锈钢、高温合金 超高强度钢、钛合金、铸造高温合金拉刀 W6Mo5Cr4V2W18Cr4V9W18Cr4VW6Mo5Cr4V2AlW10Mo4Cr4V3AlW12Cr4V4MoW6Mo5Cr4V5Si
16、NbAl 粗拉刀：W10Mo4Cr4V3AlW6Mo5Cr4V2Al精拉刀：W2Mo9Cr4VCo8W6Mo5Cr4V2 W2Mo9Cr4VCo8W12Mo3Cr4V3Co5SiW10Mo4Cr4V3Co4NbW10Mo4Cr4V3AlW6Mo5Cr4V2AlW6Mo5Cr4V5SiNbAl在现在社会生产力下，由于刀具材料高速钢W6Mo5Cr4V2使用较广，并且经济实惠，大多数的生产厂家普遍使用，它的材料性能可以满足生产需要。所以，查表31得，选择的刀具牌号为高速钢W6Mo5Cr4V2。太原工业学院毕业设计44 刀具结构及功用内拉刀的组成部分，如图41：图41 拉刀的组成部分拉刀组成部分的功用，如表41表41 拉刀组成部分的功用
