圆孔拉刀设计说明书--

1、圆孔拉刀设计说明书-课程设计说明书 圆孔拉刀设计学生姓名： 王洁 学 号： 310804010402学院：机械与动力工程学院专业：机械设计制造及其自动化题目：金属切削原理与刀具课程设计指导教师： 高爱华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 ，185220HBS,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 0.023 mm （拉后孔 径）L 0 3000.1mmDW 20- 00.11 mm （拉前孔

2、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。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

3、：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

4、能力 。目录1、已知条件52、刀具材料的选择63、几何参数的确定64、齿升量的确定75、齿距的确定76、拉刀刚度允许最大槽深87、检验容屑系数88、容屑槽尺寸89、柄部的计算910、拉刀强度的校核911、机床拉刀校核1012、拉刀校准齿直径1113、拉刀余量1114、切削齿齿数1115、校准齿齿数1116、确定各刀齿直径1217、切削部分长度121218、校准切削部分长度19、分屑槽长度1220、前导部的直径和长度1321、后导部的直径和长度1322、柄部前端到第一齿长度1323、拉刀总长度1424、中心孔14参考书目 小结14151、已知条a.被拉孔直径 DM 210 0.023 mm表面粗

5、糙度为 Ra 0.8mmb. 预加工孔直径：D W 20-00.11mmc. 拉削长度：L 0 300 0.1 mmd. 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 W18Cr4V3. 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

6、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= 1030 ? 15c.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 =0.05mmba1校 =0.6mm4. 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

7、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 =0.04mm5. 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=46. 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：h

8、max =4mm7. 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 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 kh24szl03.14 424 0.025 3016.7 kmin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=(0.450.38)t g=(0.35 0.30)t R=(0.650.70)t r=0.5h所以各值如下：由复杂刀具设

9、计手册表 1-1-14）查得：切削齿： t=8 h=2.5 R=5g=3 r=1.3校正齿： t z =5 h=2 R=3.5g=1.5 r=19. 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。柄直径 D 1按标准选取，所以现取 D1 16-00.0027 mm 由由复杂刀具设计手册表 1-1-25 查的:l1 70 D 1100.24D 2 150l 15mml 28028 mm 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/

10、mm210. 拉刀强度校核 第一齿槽底直径 d ：d D w 2h 20 2 2.5 15mm 切削刃总长度 B ：B Dw 3.14 20 62.8mm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 QP=12.1kg/mmPmax 12.1 62.8 4 3040kg最小断面拉应力由公式Pmax 可计算得：Fmin3014 31.7kg/mm 2 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/ mm22 Pmax =3040k

11、g也就是说机床校核允许10 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 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 Dz Dmax D M 2100.023mm13拉削余量 A0A 0 Dz -DW 21.023 -19.9 1.123mm单边余量 A A 0 /2 1.123 / 2 0.5615mm14切削齿齿数 Zq切削齿齿数可以根据公式计算得出A 01.123Zq 0 （3 5）（3 5） 1

12、7.04 19.04q 2SZ 2 0.04取 Zq =1815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=716. 确定各刀齿直径1117. 切削部分长度 Iq可以根据以下公式计算得到 :L q tz q 8 18 144mm18. 校准切削剖长度 I z拉刀校准切削剖长度 : L z tzZz 5 7 35mm19. 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 工质量 ,在最后 1个精切齿上不开分屑槽 .切齿上不

13、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 0.7mm 槽底圆角半径 r1 0.3mm20. 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 形状得:D 3 Dw 20-00。.11偏差取 dd 或 dcb. 前导部长度 :由表 1.1-29 可知:l3 (0.75 1.0)l0 (0.751.0) 30 22.5 30mm,为了提高孔的加:选取了前导部12取 L3 =25mm21. 后导部直径 D4a.由表 1.1-29 后导部中选取可得 :D 4 Dmax 2100.023 m

14、mb. 后导部长度 .由表 1.129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 L 4 20mm22. 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 D 2 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 90mmb.过渡锥 L3 15mm所以 柄部前端到第一齿长度 I1L1 l1 l 2 l3 l0 7

15、0 90 15 30 205mm1323拉刀总长度Lg L Lq L2 L 4 205 144 35 20 404mm24中心孔查复杂刀具设计手册总附表可知：d=2mm D=5mm L=5mml=3mm a=0.8mm25.参考书目（ 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14小结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。