矩形花键拉刀设计[原始条件和设计要求]要求设计一把矩形内花键拉刀。

拉削的内花键代号及尺寸公差为6×26H7（+00.021）mm×32H10（+0.084）mm×6H9(+0.030),倒角高度0.3mm,顶角圆弧半径r<=0.4mm。

内花键键槽对基准轴线的位置度公差0.015○M mm，对称度公差0.012。

工件长度30mm。

工件材料20CrMnTi，热处理SG，心部硬度220～300HBS，抗拉强度σb>=1GPa。

工件拉削部位简图见花键拉刀工作图。

拉床为L6120型良好状态旧拉床，拉削时采用10%乳化液。

拉削前采用钻削加工预制孔。

[设计步骤]（1）选择拉刀材料及热处理硬度拉刀材料选用W6Mo5Cr4V2高速钢。

热处理硬度见花键拉刀工作图技术条件。

（2）拟订拉削余量切除顺序和拉削方式拉削余量的切除顺序为：倒角-键侧与大径-小径，拉刀切削齿的顺序是：倒角齿-花键齿-圆形齿。

实际采用分层拉削渐成式。

本节用脚标d、h和y表示倒角齿、花键齿和圆形齿；用脚标c、g、j和x 表示粗切、过渡、精切和校准齿；用脚标w和m表示工件预制孔和拉削孔。

（3）选择切削齿几何参数按拉刀前脚推荐值表、拉刀后脚推荐值表选择，具体见花键拉刀工作图。

（4）确定校准齿直径倒角齿不设校准齿。

查一般情况下拉削孔径扩张量表，花键齿、圆形齿的扩张量均为5μm，则花键齿校准齿和圆形齿校准齿直径为：dhx=（32.1-0.005）mm=32.095mmdyx=（26.021-0.005）=26.016mm（5）设计倒角齿参数查表4-29知倒角的工艺角度为θ=30°按表4-29计算如下：sinΦ1=( Bmin+2ftgθ)/dymax=（6+2×1×tg30°）/26.021=0.27496Φ1=arcsin0.27496=15.96°M=0.5dymax sin（θ+Φ1）=0.5×26.021×sin（30°+15.96°）=9.353mmctgφB =2M/(Bminsinθ)-ctgθ= 2X9.3467/(6Xsin30°)-ctg30° = 4.503ΦB =arc ctg4.499=12.52°d B =Bmin/ sinφB= 6/sin12.532° =27.68mmd 2=dB+(0.3-0.6)=28.08mm（6）计算拉削余量按表4-1计算圆形拉削余量为1mm,预制孔径为25㎜，实际拉削余量Ay=26.021-25=1.021mm倒角余量 Ad=28.1-25 =3.08mm花键余量 Ah= 32.095-28.1+0.1=4.115mm (6)选择齿升量按分层式拉刀粗切齿齿升量表选择为倒角齿：afd= 0.065mm(槽拉刀和槽拉刀栏)花键齿：afh= 0.050mm（矩形花键拉刀栏）圆形齿：afy= 0.050mm(综合式拉刀)(7)设计容屑槽1)齿距计算按拉刀齿距及同时工作齿数表p=(1.2--1.5)√（l)=( 1.2--1.5)√（30）㎜=8㎜pg =pi=(0.6--0.8)p=6mm2)选择容屑槽按拉刀容斜槽形状及尺寸表采用线槽，粗切齿用深槽，h=3mm,精切齿用基本槽。

3)校验容屑条件查表4-9得容屑系数k=3.5。

倒角齿齿升量大时，应校验之，应使满足式h >=1.13√（Kafl）：1.13√（Kafl）=1.13√（3.5 X 0.065 X 30）=2.95因为h =3，所以h>=1.13√(Kafl）式满足，校验合格。

4)校验同时工作齿据拉刀齿距及同时工作齿数表得知l/p=3，即zemin = 3,zemax=3+1,满足3 ≤z≤8的校验条件。

(8)花键齿截形设计花键齿键宽B按下式计算，精确到0.001㎜：Bhmax =Bmax-δbBhmin =Bmin-Δb式中B为内花键键槽宽最大极限尺寸；δ为拉削扩张量（查表4-16得δ= 0.004㎜）；Δb 为拉刀键齿宽制造公差带宽，为保证键齿尺寸耐用高，Δb应在制造条件允许范围内取小值，本例取Δb= 0.010㎜。

则Bhmax=(6.03-0.004) mm=6.026mmBhmin=(6.026 -0.01) mm=6.016mm拉刀键齿侧面应制出Kr= 0°的修光刃f,其下应磨出侧隙角1°30′。

工厂常在高为1.25㎜及以下的刀齿上磨侧隙，在拉刀工作图中已标出。

(10)确定分屑槽参数除校淮齿和与其相邻的一个精切齿外，拉刀削齿均磨制三角形分屑槽（花键、键槽拉刀分削槽表）。

由于在每个圆形齿上都存在着不工作刃段，圆形齿段不必磨分屑槽。

(11) 选择拉刀前炳按表4-17选择II型—A无周向定位面的圆柱形前柄,公称尺寸d=50mm,卡爪低径d2=38mm,其余见拉刀工作图。

(12)校验拉刀强度和拉床载荷通过计算分析,确认倒角尺拉削力最大,因而应计算拉刀倒角赤拉削力 (拉削力计算公式表、拉削力修正系数表和拉刀切削刃1mm长度上的切削力FˊZ表)∑aW =z（Bhamx+ 2f）=6*（6.062 + 2*1）mm=48.156mmFmax =FˊZ∑aWzemaxkk1k2k3k4*10-3=306/48.156*4*1.15*1.15*1.13*1*1*10-3kN拉力最小截面积在卡槽最小底径处，则拉应力σ=F max/A min=F max/(3.14*382/4)= 88.086/(3.14*382/4)=0.087mmσ＜［σ］（高速钢拉刀的许用应力表），拉力强度校验合格。

根据高速钢拉刀的许用应力表、拉刀工作状态修正系数k表，拉床拉力为200*0.8kN = 160kN，比Fmax大，拉床载荷校验合格。

(13) 确定拉刀齿数及每齿直径 1）倒角齿齿数Zdc =Ad/2afd=3.1/2*0.065=23.85取 Zdc= 24.2）花键齿齿数初拟花键过度齿与精切齿的齿升量为0.04、0.03、0.02、0.01、 0.005mm，逐步递减，共切除余量 A〞=0.21mm。

花键粗切齿齿数Zhe =［（Ah—A〞）/2afh］+1=［（3.98—0.21）/2*0.05］+1=38.7取39齿，多切去了0.3*0.02*2mm=0.03mm的余量，应减去0.015mm的齿升量。

因此，减去一个精切齿并将齿升量调整为0.04、0.03、0.015、0.0075mm。

后2齿齿升量＜0.5afh,为精切齿，前2齿为过度齿。

3）圆形齿齿数初拟方案与花键齿相同，即切去A〞余量，计算圆形粗切齿齿数为Z YC =(AY—A〞)=(1.021—0.21)/（2*0.05）=8.11取8齿，少切了0.11*0.005*2=0.011mm的余量，需增加一个精切齿，其齿升量为0.0055mm。

这样，圆形齿具有粗切齿8个、精切齿3个。

4）校准部齿数倒角齿不设校准齿。

圆形齿和花键齿校准齿齿数查拉刀校准部齿数表，得花键校准齿齿数ZHX=4圆形校准齿齿数ZYC=75) 各齿直径基本尺寸见拉刀校准部齿数表。

此表应列入拉刀工作图中，因排版困难，故单列一表。

最后一个齿距加长的目的是为了砂轮的切出。

（14）拉刀齿部长度倒角齿段长度 ld=(8x23+16)mm=200mm花键齿段长度 lh=(8x42+6x6+8)mm=380mm圆形齿段长度 lh=(8x10+6x11)mm=146mm拉刀齿部长度 l齿=l d+l h+l h=726mm（15）设计拉刀其他部分按圆柱形前柄II型GB3832.2-83表、颈部、过渡锥部、前导部和后导部表、常用卧式拉床有关参数表计算：前柄 l1=90mm d1=22f8（0-0.180）mm颈部 l2=m+Bs+A-l3=(10+75+35-10)mm=110mmd2=d1-0.5mm=21.5mm过渡锥 l3=10mm前导部 l4=40mm d4=dwmin=25mm前柄伸入夹头长度l′=l1-5mm=85mm 前柄端部至第一刀齿的距离L 1′=l1′+m+Bs+A+l4=(85+10+75+35+40)mm=245mm后导部l7=20mm d7=dmymin=26(15)拉刀总长及其校验L=L′+ l齿+ l7=(245+726+20)mm=991mm根据圆孔拉刀的最大总长度表，允许拉刀总长为1024mm,拉刀长度校验合格。

矩形花键拉刀设计说明书系部：机械工程系班级：Z120255学号：Z12025509姓名：孟俊朋日期：2014年5月。