圆孔拉刀设计课程设计说明书

课程设计说明书

——圆孔拉刀设计

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专 业：

题 目：

机械与动力工程学院 机械设计制造及其自动化 金属切削原理与刀具课程设计 2011年12月28日

课程设计说明书

金属切削原理与刀具课程设计

圆孔拉刀设计

任务书

（1）设计要求

在L6110型卧室拉床上，拉制上图所示零件的孔，已知工件材料45钢， ?b?0.735GPa，185~220HBS,坯孔为钻孔，尺寸见下表分组。要求设计一把空拉刀。

已知参数:DM?210?0.023mm （拉后孔径）

L0?300?0.1mm

DW?20-?00..11mm （拉前孔径） （2）完成作业 1）拉刀工作图 2）设计说明书 一、内容摘要

拉刀的种类很多，其中圆孔拉刀是使用很广泛的一种，圆孔拉刀由工作部分与非工作部分组成。圆孔拉刀在加工工件时，因拉削方式不同每个刀齿的切屑层形状，切削顺序和切削位置也不同，而且它与切削力的大小，刀齿的负荷，加工质量，拉刀耐用度拉削长度等都有密切的关系，因此要根据需要设计拉刀。

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拉刀上有很多齿，后一个刀齿（或后一组刀齿）的齿高要高于（或齿宽宽于）前一个刀齿（或前一组刀齿），所以当拉刀作直线运动时，便能依次的从工件上切下很薄的金属层。故加工质量好，生产效率高。拉刀寿命长，并且拉床结构简单。 拉削有如下特点 ：

1）拉削时只有主运动，拉床结构简单操作方便。

2）拉削速度较低，一般为 ，拉削平稳，且切削厚度很薄，因此拉刀精度可达到 ，表面粗糙度达 。

3）同时工作的刀齿多，切削刃长，一次行程完成粗、精加工，生产效率高。

4）每一刀齿在工作过程中只切削一次，刀齿磨损慢，刀具耐用度高，寿命长。

5）加工范围广，可拉削各种形状的通孔和外表面，但拉刀设计、制造复杂，价格昂贵，较适于大批量生产中应用。 前言

将近一学期的金属切削原理及刀具的学习和认识，我们了解了各种刀具的材料，使用范围，使用方法及其性能；并且能够自己动手设计并能根据设计条件及加工条件查用资料、工作手册及公式具备计算设计简单刀具的能力 。

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目 录

1、已知条件……………………………………………………………5 2、刀具材料的选择……………………………………………………6 3、几何参数的确定……………………………………………………6 4、齿升量的确定………………………………………………………7 5、齿距的确定…………………………………………………………7 6、拉刀刚度允许最大槽深……………………………………………8 7、检验容屑系数………………………………………………………8 8、容屑槽尺寸…………………………………………………………8 9、柄部的计算…………………………………………………………9 10、拉刀强度的校核……………………………………………………9 11、机床拉刀校核………………………………………………………10 12、拉刀校准齿直径……………………………………………………11 13、拉刀余量……………………………………………………………11 14、切削齿齿数…………………………………………………………11 15、校准齿齿数…………………………………………………………11 16、确定各刀齿直径……………………………………………………12 17、切削部分长度………………………………………………………12 18、校准切削部分长度…………………………………………………12 19、分屑槽长度…………………………………………………………12 20、前导部的直径和长度………………………………………………13

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21、后导部的直径和长度………………………………………………13 22、柄部前端到第一齿长度……………………………………………13 23、拉刀总长度…………………………………………………………14 24、中心孔………………………………………………………………14 参考书目 ………………………………………………………………14 小 结…………………………………………………………………15

1、已知条

a.被拉孔直径 DM?210?0.023mm

表面粗糙度为Ra0.8mm

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b.预加工孔直径： DW?20-?00..11mm c.拉削长度： L0?300?0.1mm d.工件材料：

45钢，db=0.735GPa，185——220HBS，孔为钻孔坯。 e.拉床型号： L6110型卧式拉床 2.刀具材料的选择

刀具材料选定为W18Cr4V 3.几何参数的确定 a. 前角r0

前角r0的大小是根据被加工材料性质选择的，材料的强度或硬度高，前角宜小；反之，前角宜大，前角的偏差值一般取为±2°。

由《复杂刀具设计手册》表1-1-7可以查得：r0=15°±2° b. 后角a0

后角a0是拉刀的类型及被加工工件所需的精度来决定的，内拉刀

的后角应比外拉刀选的小些，校准齿的后角比切削齿的后角选的小些，切削齿后角的偏差取±30'，校准齿后角的偏差取±15'。 由《复杂刀具设计手册》表1-1-8可以查得： 切削齿后角a=2030'?30'

校准齿后角az=130?15

0'' 6

c.刃带ba1的选择

刃带应根据拉刀的类型及被加工材料的性质选择，在拉刀的切削齿上，允许有a=0°，宽度ba1=0.05mm的刃带。 根据《金属切削刀具课程设计参考资料》查得： ba1切=0.05mm ba1校=0.6mm 4.齿升量sz的确定

齿升量sz的大小，对拉削生产率和加工表面质量都有很重要的影响。

齿升量是根据工件材料的性质和拉刀的类型决定的，综合式切削方式拉刀粗切齿的齿升量sz由《复杂刀具设计手册》表1-1-10查得： sz=0.04mm

5. a.齿距t是相邻两齿轴向的距离，齿距越小，同时工件的齿数越多，切削过程越平稳，加工表面的光洁度也越高，但齿距小时，容削槽容积也很小，比较容易堵塞。 齿距可按以下公式计算：

对于综合式式拉刀：t?(1.45~1.9)L0?(1.45~1.9)30?8.0mm b.同时工件齿数Zi的确定 可根据1.1-13查取Zi=4 6.拉刀刚度允许最大槽深hmax

根据实际生产经验，不同直径拉刀按刚度允许的最大槽深也是不同的，可以查《复杂刀具设计手册》表1-1-8得：

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hma=4mm x7.校验容屑系数k

用不同的拉刀加工不同材料时，最小容屑系数k也是不同的。 由齿升量和加工材料可以从《复杂刀具设计手册》表1-1-15中选取最小容屑系数kmin?3.0

拉削刚料时，切削总是形成中空的卷屑，它们的体积总是大于被切下金属层的体积，二者的比值称为容屑系数k。

3.14?42 k???16.7?kmi n4szl04?0.025?30?h2 所以选取适用。 8．容屑槽尺寸

容屑槽尺寸主要取决于拉削长度及每齿的切削厚度。槽的各个参数与齿距t之间的关系大致如下： h=(0.45—0.38)t g=(0.35—0.30)t R=(0.65—0.70)t r=0.5h

所以各值如下：

（由《复杂刀具设计手册》表1-1-14）查得： 切削齿：t=8 h=2.5 R=5

g=3 r=1.3 校正齿：

?tz=5 h=2 R=3.5

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g=1.5 r=1 9. 柄部的计算：

选用柄部时，应尽量采用快速卡头的形状，因其制造容易，柄部强度高。

.02柄直径D1按标准选取，所以现取D1?16--00.07mm

由由《复杂刀具设计手册》表1-1-25查的:

l1?70 D'?110?0.24 D2?15

0l'?15mm l``?28?28mm c?5mm

最小横截面：95mm2 刀柄强度允许拉力[p]：

对于W18Cr4V: [p]=3325kg ?=35kg/mm2 对于45Cr： [p]=1900kg ?=20.1kg/mm2 10. 拉刀强度校核 ①第一齿槽底直径d：

d`?Dw?2h?20?2?2.5?15mm

'②切削刃总长度?B：

?B??Dw?3.14?20?62.8mm

③最大拉削力Pmax：

Pmax?P??B?Zi

其中P为拉刀单位长度刀刃上的切削力由《复杂刀具设计手册》表1.1-25可以查的Q

P=12.1kg/mm

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Pmax?12.1?62.8?4?3040kg

④最小断面拉应力?： 由公式????Pmax可计算得： Fmin3014?31.7kg/mm2 95在这一部位所用材料为W18Cr4V，所以由《复杂刀具设计手册》表1.1-36查的：

对于W18Cr4V: [?]=35kg/mm2

? <[?]=35kg/mm2

所以经校核可知，这以拉刀强度是允许的。 11.机床拉刀校核

每一种型号的拉床都是规定的有允许的最大的拉力[Qmax],拉削时最大拉削力Pmax应小于机床实际允许拉力[Q]=（0.5~0.9）[Qmax]。一般对于新机床，上述公式中系数取0.9~1.0；对处于良好状态的旧机床，系数取0.8；对于处于不良状态下的旧机床，系数取0.5~0.7。

如果计算结果表明机床允许拉力或拉刀强度不够时，则应降低拉削力。

所以可得：[Q]=0.9?[Qmax]?0.9?10?1000?0.9?104kg 所以[Q] >Pmax=3040kg 也就是说机床校核允许。 12．拉刀校准齿直径Dz.

为了保证拉刀有最长的使用寿命，校准齿和最后一个精切的直

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径，应等于被拉孔的最大直径Dmax，并考虑到拉削时由于金属或工件变形而引起的孔尺寸变化。

校准齿的直径Dz为：

Dz?Dmax?? ?——变形量 由《复杂刀具设计手册》表1.1-24查得： 变形量?=0

所以 DD?0.023z?Dmax?M?210mm

13．拉削余量A0

A0?Dz-DW?21.023-19.9?1.123mm 单边余量A?A0/2?1.123/2?0.5615mm 14．切削齿齿数Zq

切削齿齿数可以根据公式计算得出 ZA0q?2S?（3~5）?1.123?0.04?（3~5）?17.04~19.04 Z2取Zq=18 15．校准齿齿数Zz：

校准齿的齿数视加工孔的精度而定。 孔的精度要求较高时，校准齿齿数取的也变越多。

根据《复杂刀具设计手册》表1.1-23S可以查得: 对于圆孔拉刀,加工工级及8级精度的孔时,选取Zz=7 16.确定各刀齿直径.

<详见拉刀图纸> 17.切削部分长度Iq

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可以根据以下公式计算得到: Lq?tzq?8?18?144mm 18.校准切削剖长度Iz

拉刀校准切削剖长度:Lz?tzZz?5?7?35mm 19.分屑槽尺寸.

拉刀上开有分屑槽后,会降低加工表面的光洁度,为了提高孔的加工质量,在最后1个精切齿上不开分屑槽. 切齿上不开分屑槽.

拉刀的分屑槽尺寸由表1.1-19可以查得: 槽数 n1?12 槽宽 b1?1mm 槽深 h1?0.7 槽底圆角半径r1?0.3mm mm20.前导部的直径和长度. a. 前导部直径D3:

由表1.1-29拉刀前导部及后导部的形状和尺寸可知:选取了前导部形状得:

。1 D3?Dw?20--00.1

偏差取dd或dc b. 前导部长度: 由表1.1-29可知:

l3?(0.75~1.0)l0?(0.75~1.0)?30?22.5~30mm

取L3=25mm 21.后导部直径D4

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a.由表1.1-29后导部中选取可得:

D?0.0234?Dmax?210mm

b. 后导部长度.

由表1.1~29和表1.1-30可知:

L4?（0.5~0.7）L0?（0.5~0.7）?30?15~21mm

从表1.1-30中直接选取L4?20mm 22.柄部前端到第一齿长度. a.颈部直径:

由前述计算并结合《复杂刀具设计手册》表1.1-25可以查得: 颈部直径D2?15mm 颈部长径L2?lb?la

查《金属切削刀具课程设计参考资料——拉刀部分》表29 对于L6110型拉床

床壁厚度lb?60mm 花盘法兰厚度la?30mm 所以颈部长度L2?60?30?90mm b.过渡锥L'3?15mm

所以 柄部前端到第一齿长度I'1

L‘1?l`1?l2?l3?l0?70?90?15?30?205mm

23．拉刀总长度

Lg?L·?Lq?L2?L4?205?144?35?20?404mm

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24．中心孔

查《复杂刀具设计手册》总附表Ι可知： d=2mm D=5mm L=5mm l=3mm a=0.8mm 25.参考书目

（1）《复杂刀具设计手册》 机械工业出版社 （2）《金属切削刀具课程设计参考资料——拉刀部分》 （3）《刀具设计手册》 袁哲俊 刘明华 机械工业出版社（4）《金属切削原理与刀具》

小 结

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本次课程设计的主要任务的独立把拉刀的整个设计过程弄清楚，在此基础上完成相关的设计任务，由于设计内容看似简单，其实所要做的辅助性工作也是相当多的，因为刀具设计过程中所涉及到的参数实在很多，所以在做课程设计之间，我又认真复习了从图书馆借来的拉刀设计的参考资料，学会了如何分析现有问题，并熟悉了设计步骤，知道了如何查阅手册和一些相关量的常规选取方法，以及要注意的问题等等。在做的过程中，还结合了平时实习中所看到的实际情况，这也使我在思想素质和分析能力上都有所提高。

通过这次设计，我基本上掌握了拉刀设计的一般思路，并能够独立查询相关手册完成设计。这次设计使我在基本理论的综合运用以及正确解决实际问题等方面得到了一次较好的训练。金属切削与刀具课程设计已结束，回顾圆孔拉刀设计的整个过程，我觉得受益匪浅。金属切削与刀具课程设计是整个相关课程的重要教学环节，使理论与现实更加接近，加深了我们对理论知识的理解，强化了生产实习中的感性认识。提高了我独立思考问题，解决问题创新设计的能力，为以后的设计工作打下了较好的基础。

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本文来源：https://www.bwwdw.com/article/h7s.html