金属切削原理及刀具课程设计说明书

1、圆孔拉刀与矩形花键铣刀的设计说明书目录1 .前言22 绪论33. 圆孔拉刀设计44. 矩形花键铣刀设计145. 总结186. 参考文献191. 前言转眼之间大学四年的学习已过去多半， 在我们完成本学期学业之前， 通过课程设计来检查 和考验我们在这半年所学，同时对于我们自身来说，这次课程设计很贴切地把一些实践性的 东西引入我们的设计中和平时所学的理论知识相关联。为我们无论是在将来的工作或者是继 续学习的过程中打下一个坚实的基础。我的课程设计课题目是圆孔拉刀与矩形花键铣刀的设计。 在设计过程当中 , 我通过查阅有 关资料和运用所学的专业或有关知识，比如零件图设计、金属切削原理、金属切削刀具、以 及

2、所学软件AUTOCA的运用，设计了零件的工艺、编制了零件的加工程序等。我利用此次课 程设计的机会对以往所有所学知识加以梳理检验，同时又可以在设计当中查找自己所学的不 足从而加以弥补，使我对专业知识得到进一步的了解和系统掌握。由于水平有限 , 设计编写时间也仓促 ,在我们设计的过程中会遇到一些技术和专业知识其 它方面的问题，再加上我们对知识掌握的程度，所以设计中我们的设计会有一些不尽如人意 的地方 , 为了共同提高今后设计设计的质量，希望在考核和答辩的过程中得到各位指导老师 的谅解与批评指正。2绪论金属切削刀具课程设计是学生在学完“金属切削原理及刀具”等有关课程的基础上进行的重要的实践性教学环节

3、，其目的是使学生巩固和深化课堂理论教学内容，锻炼和培养学生 综合运用所学知识和理论的能力，是对学生进行独立分析、解决问题能力的强化训练。通过金属切削刀具课程设计，具体应使学生做到：(1) 掌握金属切削刀具的设计和计算的基本方法；(2) 学会运用各种设计资料、手册和国家标难；(3) 学会绘制符合标准要求的刀具工作图，能标注出必要的技术条件。设计内容和要求完成对矩形花键铣刀、 圆孔拉刀两种刀具的设计和计算工作， 绘制刀具工作图和必要的零 件图以及编写一份正确、完整的设计说明书。刀具工作图应包括制造及检验该刀具所需的全部图形、尺寸、公差、粗糙度要求及技术 条件等；说明书包括设计时所涉及的主要问题以及

4、设计计算的全部过程；设计说明书中的计 算准确无误，所使用的尺寸、数据和计量单位，均符合有关标准和法定计量单位。3.圆孔拉刀设计1. 刀具结构参数及各部分功用.拉刀的结构及功用（见图（一）、表（一）前柄颈部过渡锥 前导部DDDDQddododODnonon-OQOO粗切削齿和过渡齿精切齿和校准齿后导部图（一）、拉刀结构表（一）代号名称功用1柄部夹持拉刀，传递动力2颈部连接柄部和后面各部，其直径与柄部相同或略小，拉刀材料及 规格等标记 般打在颈部。3过度锥颈部到前导部的过渡部分，使拉刀容易进入工件孔中。4前导部起引导拉刀切削部进入工件的作用，5切削部担负切削工作，包括粗切齿、过渡齿及精切齿。6校准

5、部起刮光、校准作用，提高工件表面光洁度及精度，并作为切削部的后备部。7后导部保持拉刀与工件的最后相对位置，防止在拉刀即将离开工件时 因工件下垂而损坏工件已加工表面及刀齿。切削方式：米用分层拉削方式中的同廓式拉削方式。拉削余量：对于花键孔A=De-Do1. 4拉刀刀齿结构及功用（见表（二）表（二）名称功用前刀面切削流出的表面后刀面最终形成已加工表面的面副后刀面刀齿上和已加工表面相对的表面、分屑槽两侧面刃带也称第一后刀面，是主切削刃和后刀面之间的后角为零的窄面，它有稳定的拉削过程，防止拉刀摆尾的作用主切削刃是前后刀面的交线副切削刃是前刀面和副后刀面的交线，分屑槽中也有两条副切削刃过渡刃可以是直线或

6、圆弧，它有助于减缓刀尖的磨损刀尖主副切削刃的相交点容屑槽其形状必须有利于切屑卷曲，并能宽敞地容纳切屑分屑槽减小切削宽度，降低切削卷曲阻力，便于切削容纳在容屑槽内，从而改善 拉削状况棱刀齿后刀面与齿冃的交线丄匕匕 齿冃容屑槽中靠近后刀面的部分2. 设计要求设计要求：按照要求完成一把成型拉刀，并且能够用该刀具加工出图示的工件3. 选取拉刀材料及硬度 工件材料为：25钢；硬度HBS150;强度c b =430Mpa参考附录表5,选W6Mo5Cr4V 2高速钢整体制造拉刀。4. 确定拉削方式综合式拉刀较短，适于拉削碳钢和低合金钢，拉削精度和表面质量并不低于其他拉削 方式，且拉刀耐用度高，因此选择综合拉

7、削。5. 选择刀齿几何参数按金属切削刀具设计简明手册表 4-2、4-3查选：硬度为HBS150 25钢。所以选择 前角：0=17，精切齿与校准齿倒棱角为5。后角：粗切齿：a。2 30' 1ba11；精切齿：a。30'2ba10.10.3;校准齿：a。30'1ba10.2 0.36. 确定校准齿直径以脚标o、w m c、f、j和x依次表示拉刀、预制孔、拉削孔、粗切齿、过渡齿、 精切齿和校准齿。dox dmmax 35.0250.0135.035 mm式中：一拉削变形（收缩量），按表4 15， 4 16选，=0.01mm7. 确定拉削余量按金属切削刀具设计简明手册表 4-1

8、选公式计算：计算余量为： A 0.005dm 0.010.02 l0.005 35 0.15,35 mm 1.062mm取预制孔加工方式为标准麻花钻加工，按国标GB6137-85锥柄长麻花钻第1系列取 34.00mm的钻头。实际拉削余量为：A dox dwmin （35.035 34）mm 1.035mm8. 选取齿升量由材料为25钢，b 430MPa 0.5GPa，且为综合式圆拉刀。按金属切削刀具设 计简明手册表4-4选，取粗齿升量为：af 0.03 0.06。为获得较好的加工表面质量 和良好的加工性能，取较小齿升量为 af 0.039. 设计容屑槽（图（二）IJNO.18NO.1图（二）、

9、拉刀齿形及分屑槽参数计算齿距：按金属切削刀具设计简明手册表 4-7选公式计算，粗切齿与过渡齿的齿距为：P (1.25 1.5)、. I (1.25 1.5) .357.4 8.87mm取 P=8mm.精切齿和校准齿齿距取为：Pj 巳 (0.6 0.8) P 4.8 6.4mm取为6mm选取拉刀容屑槽：查金属切削刀具设计简明手册表4-8，综合式拉刀或拉削塑性材料时,宜采用曲线齿背型容屑槽。故：粗切齿、过渡齿取深槽，h=3mm;精切齿、校准齿取基本槽,h=2mm校验容屑条件：查金属切削刀具设计简明手册表4-10，ac 2a f 0.06mm得容屑系数K=3h' 1.13 K(2af)l 1

10、.133 2 0.03 35 2.3mm显然，h' h，容屑条件校验合格。校验工作齿数：照金属切削刀具设计简明手册表 4-7计算，zemax4 ，zemin满足3 Ze 8的校验条件，校验合格10. 确定分屑槽参数拉刀粗切齿与过渡齿采用弧形分屑槽，精切齿采用三角形分屑槽;按金属切削刀具设计简明手册表 4-11 , 4-12设计计算,弧形分屑槽为：当：domin 34，槽数：m 10，槽宽：a d0min sin9 (0.30.7)mm 4.82切削宽度：aw2d°min sina 5.82三角形分屑槽为:d0 35mm1 1槽数：n (丄15.7 18.321676槽宽：b

11、1.0 1.2槽深：h' 0.4 0.5槽角： 9011. 选择拉刀前柄按金属切削刀具设计简明手册表4-17,选用II型一A无周向定位面的圆柱形前柄, 取d1 32mm ,卡爪处底径d? 24mm，该拉刀无需设后柄。12. 校验拉刀强度与拉床载荷查金属切削刀具设计简明手册表 4-25，得:按金属切削刀具设计简明手册表 4-20 , 4-21，4-22计算最大拉削力。 根据综合式拉削的特点，切削厚度ac 2a fFmaxFZawZ emaxk0 k1 k2 k3 k4 10；aw d 02（d。为拉刀直径）；35Fmax 1405 1.27 1.15231.13 0.9 1 10 3KN

12、 57.133KN拉刀最小断面为前柄卡爪底部，其面积为:13.A min危险断面部位的拉应力为:d；2422 2 mm 452.16mm4maxAr min57.133GPa 0.1264GPa452.16高速钢圆拉刀许用应力=，显然，拉刀强度校验合格。按金属切削刀具设计简明手册表 4-23，4-24，选用工作状态良好的L6110型旧，可算出拉床允许拉应力：Frk 100 0.8 80KN显然Fmax Frk，拉床载荷校验合格。确定拉刀齿数和每齿直径尺寸取过渡齿与精切齿齿升量递减为0.8af , 0.6af, 0.5af , 0.4af , 0.3af , 0.2af, 0.1af,所以取为：

13、，；共切除余量:Aj Ag2 (0.025 0.02 0.0150.0120.010.01)0.184mm15其中前2齿齿升量大于12 a f，可属于过渡齿，后4齿齿升量较小，属精切齿。粗切齿齿数按下式计算后取整为：A (Aj Ag)201.035 0.184粗切齿、过渡齿、精切齿共切除余量：（15-1） X 2X +=剩下（）二，需增设一个精切齿到要求的尺寸；按金属切削刀具设计简明手册表 4-14，取校准齿7个，其直径尺寸dox前面已经确定了。这样，拉刀总齿数为：Zc Zg Zj Zx 1525 729表（三）中列出各齿直径尺寸及其公差表（三）、各齿直径尺寸及其公差r H 口 齿号12345

14、678910基本尺寸D（mm）34.0034. 06直径尺寸公差（mr）0.015r H 口 齿号11121314151617181920基本尺寸D（mm）直径尺寸公差（m）0.0150.010.01r H 口 齿号212223242526272829基本尺寸D（mm）直径尺寸公差（m）0.0100.00714. 设计拉刀其它部分按金属切削刀具设计简明手册表 4-19 ,前柄：11110mmJd132 f 8mm颈部：12m Bs A 1390 mmd2d10.431.6mm过渡锥：1315mm前导部：1440 mmd4dwmin 33.5mm后导部：1720d7dmin 50 f 7 mml

15、1 m BS A l4(10015603040)245拉刀前柄端面至第1刀齿的距离:图(四)、后导部15. 计算和校验拉刀总长粗切齿与过渡齿长：15815 2136mm精切齿与校准齿长：I 6 j(5 7) 72mm拉刀总长：LLjl 516 l 7473mm按金属切削刀具设计简明手册表4-26允许拉刀总长为26 do 26 35910mm，显然拉刀短得多，所以长度核验合格。16. 制定拉刀技术条件制定拉刀技术条件；、热处理：刀齿和后导部6366 HRC前导部6066 HRC柄部4558 HRC允许进行表面热处理。、拉刀几何角度的极限偏差：前角：20 17 1切削齿后角：10 2 30'

16、; 1校准齿后角：30'0117 绘制拉刀工作图根据以上得到的结果，按照数据进行刀具图的绘制，绘制 A2 图一张。根据相关的要求制定粗糙度等等的标注。 （详细说明见图纸）4. 花键铣刀设计1 确定铣刀宽度与齿形高度铣刀宽度应比工件廓形宽度略大，经几何计算（参考图（五），取铣刀宽度为：B=4.24mm 当取铣刀前角为零度时，k点与I点范围内的曲线即为铣刀前刀面齿形，也是铣刀轴向齿 形。铣刀齿形高度由I点确定，纵坐标为5.33mm铣刀齿形最大高度点I的齿形高度：hw yi y 6.675.331.34mm最大齿形高度：2. 确定容屑槽形式容屑槽形式：平底容屑槽3. 确定铣刀孔径查金属切削刀

17、具设计简明手册表 3-4，铣刀宽度B=，可取d=13mm4. 初选铣刀外径tantanf ?sin可得：do (2 2.2) 135. 初选铣刀齿数：由于k与r不能确定按式：H h初步取为8,铣刀圆周齿距为：齿数为：6. 确定铣刀的后角及铲削量就：选进给方向的后角，可取tan2.2 3(2 6)mm40mmH h kr ；0.06d0(1 3) mm3 2.4(1 3)t(1.3 1.8)10.5d0Zk012tf 10 15oxfx ?sin rxrx应保证ox不小于23，二取fx12计算铲削量并按金属切削刀具设计简明手册附录表2圆整:铲削量：K Qta n f 2.232Zk双重铲齿的铣刀

18、背采用I型铲齿形式，Ki (1.3 1.5)K(2.6 3)37. 确定容屑槽底半径：do 2(h k)2AZk铣刀铲磨，取A=4,贝40 2(3 2)2 4 120.981(圆整为0.5mm的整数倍)8. 确定容屑槽角取 259. 确定容屑槽形状和深度H (见图(六)对于I型齿背H h r 3 口 16.52 210.检验刀齿和刀体强度(1)检验刀齿强度：(d02H)?32.5(d。2H )Zk' 4Zk2.5(40 2 6.5)125.625故刀齿强度可满足。(2) 检验刀体强度:0.8650.8为保证刀体强度，要求：m (0.30.5)dd0 2H dm 一2故刀体强度也可满足要

19、求。40 2 6.5 13270.5d11. 校验铲磨齿形时砂轮是否和下一个刀齿发生干涉(1) 按所设计的成形铣刀参数d0,ZK,H,和r作出铣刀端面投影图,可得A,I,J三点. 从第一齿的顶点A沿径向取齿廓高度h得G点,从第二齿的顶点J沿径向取铲削量K得B点, 取齿廓高度h得E点,从A点作直线AO1.AO1与前刀面AO夹角为f ,又作AB两点连线的中垂 线与直线A01交于01点,以01点为圆心,01A为半径作圆弧连A点B点即得近似的齿顶铲背 曲线；以01G为半径画圆弧GD即为近似的齿底铲背曲线。参见图(七)。(2) 选砂轮直径DS 2h 25 5 mm,式中25为砂轮法兰盘直径,h为铣刀齿廓

20、高度.一般60 DS 120。1(3) 在弧AJ上取一点a ,使弧Aa -Al连接FO1并延长之,自F点在此延长线上截取211F02丄Ds得02,以02为圆心，-Ds为半径作圆,即得砂轮的外圆周,并切弧GD于 F点此时22砂轮外圆周如在下一个刀齿 E点的上方，则砂轮在铲磨时不会碰到下一个刀齿，如果在E点下 方,则铲磨时会碰到下一个刀齿，即发生干涉。图(七)12. 确定内孔空刀尺寸及键槽尺寸内孔空刀尺寸按金属切削刀具设计简明手册附录3确定，加宽为22的加强套筒.取空 刀尺寸为10。键槽尺寸按金属切削刀具设计简明手册附录表 1确定,取为20 X 3X13. 确定铣刀的技术条件 铣刀材料的选用：wy

21、确定铣刀刀齿形用样板检查，根据工件要求的精度，取铣刀齿形公差为工件廓形公差的13即:0.037mm铣刀内孔的公差可取H75. 总结课程设计是培养学生综合运用所学知识，发现,提出，分析和解决实际问题，锻炼实践能力 的重要环节，是对学生实际工作能力的具体训练和考察过程.课程设计作为工科院校大学生 的必修环节，不仅是巩固大学生大学所学知识的重要环节，而且也是在检验毕业生综合应用 知识的能力、自学能力、独立操作能力和培养创新能力，是大学生参加工作前的一次实践性 锻炼.通过这一学期的学习和对有关资料的查阅，我运用所学的专业知识和从与专业相关联的 课程为出发点，设计了刀具零件的工艺、编制了刀具零件的加工程序，并复习了所学软件 AUTOCA的运用，同时学习了其他一些相关软件的应用。在设计思想中尽可能体现了我所学 的、掌握和了解的知识。回顾