課程設計---拉刀設計及光滑極限量規(guī)設計

1、<p><b>　　目錄</b></p><p>　　前言···························&

2、#183;····································

3、;····································

4、83;····································&

5、#183;·········2</p><p>　　一 拉刀的設計·····················&#

6、183;····································

7、····································

8、3;······················2</p><p>　　1.1零件的圖樣及工藝要求分析········

9、;····································

10、83;····································&

11、#183;········2</p><p>　　1.2拉刀結構式及材質······················

12、····································

13、3;····································&#

14、183;············2</p><p>　　1.3校準齒的直徑··················

15、83;····································&

16、#183;····································

17、;·························3</p><p>　　1.4拉削余量的確定······

18、;····································

19、83;····································&

20、#183;·································3</p><

21、p>　　1.5各部分齒升量的確定·································

22、83;····································&

23、#183;·································3</p><

24、p>　　1.6確定拉刀的幾何參數(shù)·································

25、83;····································&

26、#183;·································4</p><

27、p>　　1.7計算校核容削槽··································

28、;····································

29、83;····································&

30、#183;······4</p><p>　　1.7.1計算齒距························&#

31、183;····································

32、····································

33、3;·······················4</p><p>　　1.7.2校驗同時工作齒數(shù)·······&

34、#183;····································

35、;····································

36、83;······················4</p><p>　　1.7.3設計容削槽形式及尺寸并校驗·······&

37、#183;····································

38、;····································4&l

39、t;/p><p>　　1.7.4設計分削槽·······························

40、83;····································&

41、#183;····································

42、;············5</p><p>　　1.8設計拉刀其他部分設計及校驗··················

43、;····································

44、83;································5</p><p>　　1

45、.9校核拉刀的強度及機床的載荷及技術要求·································&#

46、183;······························6</p><p>　　二．光滑極限量規(guī)的設計&

47、#183;····································

48、;····································

49、83;·····························7</p><p>　　2.1被測零件分析·

50、3;····································&#

51、183;····································

52、····································

53、3;······7</p><p>　　2.2確定量規(guī)的結構式························

54、83;····································&

55、#183;····································

56、;···········7</p><p>　　2.3量規(guī)工作尺寸的計算···················

57、83;····································&

58、#183;····································

59、;············8</p><p>　　2.4量規(guī)的技術要求···················

60、;····································

61、83;····································&

62、#183;·····················8</p><p>　　三．參考文獻··········

63、;····································

64、83;····································&

65、#183;····································

66、;·······9</p><p><b>　　前言</b></p><p><b>　　設計目的及要求：</b></p><p>　　“機械設計與制造”方向課程設計是“機械工程及自動化”專業(yè)學生在學習了《機械制造技術基礎》、《機械制造裝備設計》等專業(yè)課

67、程和“機械設計與制造”方向課程之后進行的一個實踐性的教學環(huán)節(jié)，其目的是鞏固和加深理論教學內容，鍛煉學生專業(yè)知識的綜合運用能力，培養(yǎng)學生具有工藝裝備設計（專用道具、專用量具）的工程實踐能力。通過方向課程設計，應使學生達到以下要求：</p><p>　?。?）初步掌握非標準刀具的設計內容、步驟和方法。</p><p>　?。?）初步掌握光滑極限量規(guī)的設計內容、步驟和方法。</p>

68、<p>　　（3）學生繪制非標準刀具、量具的工作圖，真確標注技術條件。</p><p>　?。?）學會使用各種設計資料、手冊和國家標準。</p><p><b>　　一．拉刀的設計</b></p><p>　　1.1零件的圖樣及工藝要求分析</p><p><b>　　題圖（1.1）</b&g

69、t;</p><p>　　其中：工件材料:50Cr ,內孔直徑φ50+00.025，公差等級IT7、表面粗糙度1.6；倒角１×４５°。</p><p>　　熱處理：正火，ＨＢＳ≤229。</p><p>　　1.2拉刀結構式及材質</p><p>　?。╝）拉刀結構式的確定</p><p>　　由于

70、工件要加工的部位是φ50內孔，故本設計的拉刀為圓孔拉刀；又根據拉刀的分類形式，根據被加工的材料來選擇拉刀，一般情況下，在拉削韌性比較大的金屬材料時選用綜合式拉刀。</p><p>　　（b） 拉刀的材料確定</p><p>　　根據工件的材質50Cr，屬于高合金鋼，具有高的強度和高的耐磨 </p><p>　　性，故根據根據常用拉刀的材質選擇，選用拉刀材料：W6Mo

71、5Cr4V2 </p><p>　　1.3 校準齒的直徑（以角坐標x表示校準齒的直徑）</p><p><b>　　根據公式：</b></p><p>　　d ox = d mmax + δ</p><p>　　式中：δ—收縮量，根據《金屬切削刀具課程設計指導書》表4.16 查的δ=0.011</p>&l

72、t;p>　　則d ox = 50.025+0.011=50.036 mm</p><p>　　1.4拉削余量的確定</p><p>　　（a）按照經驗公式法</p><p>　　根據《金屬切削刀具課程設計指導書》表4.1查的。當預制孔采用鉆削加工時，A的初始值為</p><p>　　Ａ＝0.005ｄm+0.1L0.5 </p>

73、;<p>　　式中：ｄm = 50mm、L=50mm 則 Ａ＝0.096mm</p><p><b>　?。╞）采用極限法</b></p><p>　　由于采用的是φ49的鉆頭，故最小的孔徑為d wmin =49mm，拉削余量為：</p><p>　　A = d ox - d wmin =50.036-49=1.036mm&l

74、t;/p><p>　　1.5各部分齒升量的確定</p><p>　　齒升量的確定一般原則：</p><p>　　1）粗切齒齒升量 為了縮短拉刀長度，應該盡量加大，使得各刀齒切除總余量的0.6－0.8。</p><p>　　2）精切齒齒升量 按拉削表面質量要求選取，一般在0.01－0.02mm。</p><p>　　

75、3）過渡齒齒升量 在各齒上是變化的，變化規(guī)律在粗切齒與精切齒之間遞減。</p><p>　　4）校準齒齒升量 一般取0，是起修光和校準拉削表面作用。</p><p>　　再根據相關數(shù)據推薦值，故取粗切齒的齒升量為 af = 0.04mm</p><p>　　故其余各齒升量 fz（Ⅰ－粗切齒 Ⅱ－過渡齒 Ⅲ－精切齒 Ⅳ－校正齒 ）</p>

76、<p>　　選fzⅠ=0.04 fzⅡ=0.035、0.030、0.025 fzⅢ=0.020、0.015、 0.010、0.005 fzⅣ=0</p><p>　　過渡齒與精切齒切除的余量為：</p><p>　　Ag + Aj = 2×（0.035＋0.030＋0.025+0.020+0.015+0.010+0.005）=0.28mm</p>

77、<p>　　由于粗切齒的第一個齒升量為零，故粗切齒的齒升量為：</p><p>　　Zc=（Ａ－（Ag + Aj））/2af +1=10</p><p>　　粗切齒、過渡齒、精切齒共切削余量為：（10-1）×2×0.04+0.28=1 mm </p><p>　　因為總的切削余量為1.036mm 故還留有加工余量 0.036mm因

78、而要多加一個精切齒；再調整各個精切齒的加工余量可以得到如下圖（1.2）：</p><p>　　按照《金屬切削刀具課程設計指導書》表4.15查得取校準齒為7個，則可確定粗切齒為10個、過渡齒3個、精切齒5個、校準齒7個，共25個。</p><p>　　1.6確定拉刀的幾何參數(shù)</p><p>　?。╝）前角γ0：根據加工材料性能選取，按照《金屬切削刀具課程設計指導書》

79、表4.2可查得取γ0=15°，精切齒與校準齒前刀面倒棱，bγ1=0.5-1mm，γ01=5°.</p><p>　?。╞）后角α0和刃帶寬ba：根據切削原理中后角的選擇原則，應取較大的后角。但后角過大，刀齒直徑減小，拉刀壽命下降；故按照表4.3可得粗切齒后角α0=3°，倒棱寬ba1≤0.2mm，精切齒的后角α0=2°，ba1=0.3mm，校準齒α0=1°，ba1=

80、0.6 mm。</p><p>　　1.7計算校核容削槽</p><p>　　1.7.1 計算齒距</p><p>　　根據《金屬切削刀具課程設計指導書》表4.8查得，粗切齒與過渡齒齒距為:</p><p>　　P=(1.3～1.6)×L0.5=10mm</p><p>　　根據粗切齒齒距來確定精切齒和校準齒

81、齒距：（Pｊ代表精切齒齒距　）</p><p>　　Pｊ=（0.6～0.8）P=7mm</p><p>　　1.7.2校驗同時工作齒數(shù)</p><p>　　根據《金屬切削刀具課程設計指導書》表4.8查得公式：</p><p>　　A）最小同時工作齒數(shù) Zemin=Lmin/P =50/10=5 </p><p>　　

82、由于最小工作齒數(shù)為3 故在合格范圍內</p><p>　　B）最大同時工作齒數(shù) Zemax=Lmax/P＋1=50/10＋1=6</p><p>　　由于最大工作齒數(shù)最大值為8 故在合格范圍內</p><p>　　1.7.3設計容削槽形式及尺寸并校驗</p><p><b>　?。╝）設計容削槽</b></p&g

83、t;<p>　　根據《金屬切削刀具課程設計指導書》表4.9 選擇容削槽的形狀為曲線齒背。根據表4.9可查得選擇基本槽形，故粗切齒和過渡齒的容削尺寸為：h=4mm、g=3mm、r=2mm、R=7mm；精切齒與校準齒尺寸為：h=2.5mm、g=3.5mm、r=1.3mm、R=4mm如圖拉到工作圖所示</p><p><b>　?。╞）校驗容削槽</b></p><

84、;p><b>　　根據校驗證公式：</b></p><p>　　h≥1.13（K×2afL）0.5</p><p>　　式中：h=4mm，按照《金屬切削刀具課程設計指導書》表4.11查得K=3，故計算可得1.13（K×2afL）0.5=3.8≤4，在允許范圍內，校驗合格。</p><p>　　1.7.4設計分削槽<

85、;/p><p>　　本次設計的是圓孔綜合式拉刀，故選擇粗切齒和過渡齒為弧形分削槽，精切齒和校準齒為三角形分削槽。根據《金屬切削刀具課程設計指導書》表4.12和4.13查得：</p><p>　　槽寬 a = d0minsin90°/nk-（0.3～0.7）</p><p>　　式中：d0min=49mm，nk=12，故計算得a=6mm</p>&

86、lt;p>　　三角形分槽數(shù) nk =（1/7-1/6）πd0</p><p>　　式中：d0=50，故計算可得nk=24，槽寬b=1～1.2mm槽深h′=0.5mm。</p><p>　　1.8設計拉刀其他部分設計及校驗</p><p><b>　　(a)前柄部分設計</b></p><p>　　由于設計的是圓孔拉

87、刀，故采用2型-A式無周向定位面的圓柱形前柄，根據《金屬切削刀具課程設計指導書》表4.18查得選用d1=45mm、d2=34mm。</p><p>　?。╞）拉刀其余部分設計</p><p>　　根據《金屬切削刀具課程設計指導書》表4.20，取前導部分直徑d3 = dwmin=49mm，前導部分長度L3=L=50mm </p><p>　　后導部分直徑d7= dxm

88、in=50mm，長度L7=（0.5～0.7）L=30mm。</p><p>　　前柄端面到第一齒的距離為：</p><p>　　L1′= L3′＋m＋Bs＋A＋l4</p><p>　　式中：L3′=110mm，m=18mm，Bs=100mm，A=50mm，</p><p>　　l4=50mm 故計算可得L1′=328mm。</p>

89、;<p>　　拉刀頸部直徑d3 = d1－（0.3～0.5）=45-0.4=44.6mm</p><p>　　過渡錐的長度取15mm</p><p>　　由于拉刀的直徑只有φ50，比較較小，故不設計后柄部分。</p><p>　?。╟）計算和校驗總長度</p><p>　　粗切齒和過渡齒的總長度 L5 =（10＋3）&#

90、215;10=130mm</p><p>　　精切齒和校準齒的總長度 L6 =（5＋7）×7=84mm</p><p>　　拉刀的總長度L = L1′＋ L5＋L6＋L7= 328＋130＋84＋30=572mm</p><p>　　最后確定拉刀的總長度為580mm，修正L1′=336mm。</p><p>　　1.9校核拉

91、刀的強度及機床的載荷及技術要求</p><p>　?。╝）校核拉刀強度及機床載荷</p><p>　　根據《金屬切削刀具課程設計指導書》表4.21拉削力公式為：</p><p>　　Fmax=F′z∑awZemaxk0k1k2k3k4×10-3KN</p><p>　　式中：1）∑aw=1/2πd0 其中d0—拉刀直徑；</p

92、><p>　　2）F′z按照表4.23選取，按照1倍的粗切齒齒升量查得F′z=296N/mm；</p><p>　　3）根據表4.23查得k0=1.1、k1=1.1、 k2=1.13、k3=1、k4=1；</p><p>　　4）Zemax為最大工作齒數(shù)，故其值為6</p><p>　　因此Fmax=F′z∑awZemaxk0k1k2k3k4&#

93、215;10-3=296×1/2×50×π×6×1.1×1.15×1.13×1×1×10-3=199.3KN</p><p>　　按照《金屬切削刀具課程設計指導書》表4.25查得拉床工作狀態(tài)系數(shù)k，新拉床0.9，較好狀態(tài)的舊拉床0.8，不良狀態(tài)的舊拉床0.5～0.7，這里取值k=0.6</p><

94、;p>　　再根據表4.24查得L6140公稱拉力為F=400KN，故拉床允許的拉力為:</p><p>　　F×K=240KN﹥199.3KN</p><p>　　因此拉床載荷校驗合格。</p><p>　　柄部的最小斷面處為危險斷面，故應該校驗其拉應力：</p><p>　　根據公式 σ= Fmax/

95、Amin</p><p>　　其中，F(xiàn)max為最大拉力，Amin為拉刀最小斷面截面積，故</p><p>　　σ= 4×199.3/342×π=0.22GPa</p><p>　　按照表4.26，許用拉應力為0.35 GPa故拉刀的許用應力校驗合格。</p><p><b>　　（b）制定技術條件</b&g

96、t;</p><p>　　1.拉刀材料：W6Mo5Cr4V2 </p><p>　　2.拉刀熱處理硬度：到齒及后導部HRC63～66；前導部HRC60～66;前柄部HRC40～52；允許進行表面強化處理。</p><p>　　3.No18～25齒外圓直徑尺寸的一致性為0.005mm，且不允許有正錐度。</p><p>　　4.No1～16齒外

97、圓表面對A－B基準軸線的徑向圓跳動公差0.030mm。</p><p>　　5.No17～25齒外圓表面對A－B基準軸線的徑向圓跳動公差0.007mm。</p><p>　　6.拉刀各部徑向圓跳動應在同一方向上。</p><p>　　7.拉刀按GB 3381－83驗收。</p><p>　　二．光滑極限量規(guī)的設計</p><

98、;p><b>　　2.1被測零件分析</b></p><p><b>　　題圖（2.1）</b></p><p>　　其中：工件材料50Cr ,內孔直徑φ50+00.025，公差等級 IT7、表面粗糙度1.6；倒角１×４５°。本次所要測量的是內孔直徑φ50+00.025設計塞規(guī)要達到在零件大批大量生產時，快速測量工件是否

99、達到設計要求。</p><p>　　2.2確定量規(guī)的結構式</p><p>　　根據被測孔的零件圖可知，選擇全形工作塞規(guī)；再根據《量具設計手冊》可得選用“三牙鎖緊式圓柱”塞規(guī)；塞規(guī)的軸向尺寸根據《量具設計手冊》選取，詳細可見零件圖。</p><p>　　2.3量規(guī)工作尺寸的計算</p><p>　　（1）原始條件：內孔直徑φ50+00.025

100、mm、長度50mm 、公差等級HT7 。</p><p>　　（2）確定制造公差T位置要素Z值</p><p>　　根據《互換性與技術測量》表5.2可得：T =3、Z=4</p><p>　?。?）計算各種量規(guī)的極限偏差或工作尺寸</p><p>　　孔：ES=＋0.025mm</p><p><b>　　E

101、I=0</b></p><p>　　塞規(guī)制造公差T=0.003mm</p><p>　　塞規(guī)位置要素Z=0.004mm</p><p>　　塞規(guī)形狀公差T/2=0.0015mm</p><p>　　參照量規(guī)公差帶圖計算各種量規(guī)的極限偏差：</p><p>　?。╝）“通規(guī)”（T）</p>&l

102、t;p>　　上偏差=EI＋Z＋T/2=0＋0.004＋0.0015=＋0.0055mm</p><p>　　下偏差=EI＋Z－T/2=0＋0.004－0.0015=＋0.0025mm</p><p><b>　　磨損極限=EI=0</b></p><p>　　（b）“止規(guī)”（Z）</p><p>　　上偏差=ES＝

103、＋0.025mm </p><p>　　下偏差=ES－T=0.025－0.003=＋0.022mm</p><p>　　（c）φ50+00.025mm量規(guī)公差帶圖，如圖2.2：</p><p><b>　　圖（2.2）</b></p><p>　　2.4量規(guī)的技術要求</p><p>　　1.量規(guī)

104、的測量面不應有銹跡、毛刺、黑斑、劃痕等缺陷。其他的表面不應有銹斑和裂紋。</p><p>　　2.量規(guī)的測頭和手柄聯(lián)結應牢靠，在使用過程中不應松動。</p><p>　　3.量規(guī)表面通常用淬火鋼制造，其表面硬度應為58～65HRC。</p><p><b>　　三．參考文獻</b></p><p>　　[1]、徐嘉元，曾

105、家駒主編《機械制造工藝學》機械工業(yè)出版社　97.8</p><p>　　[2]、李碩根、莫雨松主編《互換性與技術測量》中國計量出版社</p><p>　　[3]、熊良山、嚴曉光主編《機械制造技術基礎》華中科技大學出版社 2000</p><p>　　[4]、王娜君主編《金屬切削刀具課程設計指導書》哈爾濱工業(yè)大學出版社 </p><p>　　[