《金属切削原理与刀具》课程设计题目

1、题 目: 金属切削刀具课程设计 学 院： 工学院 姓 名： 周志恒 学 号： 20070909 专业班级：机械设计制造及其自动化071指导教师： 张庐陵 二0一0年六月目录一、课程设计目的及要求1金属切削原理与刀具课程设计的目的1金属切削刀具课程设计的要求11、对刀具工作图的要求12、对设计说明书的要求23.已知条件：2二、精加工内拉刀的设计4(一)拉刀条件的选择41.拉削特点42.确定拉刀类型及拉削方式43.选择刀具材料。44.选择刀具的前角f和后角f4(二)拉刀工作部分的设计51.确定拉削余量52.确定齿升量53.确定齿距P及同时工作齿数54.确定容屑槽形状和尺寸55.确定拉刀齿数和直径6

2、(三)拉刀其它部分设计81.柄部和颈部及过渡锥82.前导部与后导部及尾部83.拉刀总长度9(四)拉刀强度及拉床校验91.拉削力92.拉力强度校验103.拉床拉力校验10(五)拉刀技术条件10(六)拉刀工作图111.容屑槽形状112.拉刀工作总图11（七）、参考文献：12一、 课程设计目的及要求金属切削原理与刀具课程设计的目的金属切削原理与刀具课程设计是机械设计及自动化专业学生在“金属切削原理”和“金属切削刀具”及其它有关课程的基础上进行的重要的实践性教学环节，是素质教育的主要措施之一。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过的知识和理论的能力，是对学生进行独立分析

3、、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（部或厂颁）标准；(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；(4) 掌握CAD在刀具设计中的应用。金属切削刀具课程设计的要求1、对刀具工作图的要求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。工作图应反映出该刀具各部分的形状，同时又应使各视图的配置与安排合理。图中有些细小部分可以放大画出，如切削刃上的分屑槽、刀具上的刃带、小圆角等。刀具工作图的图形、图线、尺寸、公差、表面粗糙度

4、以及技术条件，应能满足刀具制造、刃磨和检验的全部要求，而且其画法和标注均应符合国家标准的规定；对一些不便标注在视图上的公差和粗糙度等，可用文字说明写在图纸上的空白处，但位置应适当。 绘制刀具工作图一般应采用1：1的比例，但对尺寸很大或很小的刀具，可按缩小或放大。工作图中的图样和技术条件所用的汉字、字母和数字，必须做到字体端正、笔划清楚、排列整齐、间隔均匀；汉字字体应写长仿宋体，不允许使用国家正式公布推行的简化字以外的字；字体字号应适当。角度标注全部按正视位置。刀具工作图中允许采用一些简化画法，如拉刀的正投影可以简化，拉刀的刀齿允许只画少数几个齿，其余刀齿可简化成齿顶，齿顶用粗实线表示，齿槽底用

5、细实线表示，省略的刀齿部分用双点划线表示。对有装配关系的刀具，装配图上应画出装配后刀具的全部图形，表明零、部件的相互关系，标出外形尺寸与安装在机床上所需的安装尺寸以及刀具的主要几何参数。在装配图标题栏上方还应画出零件明细表。装配图与零件图的结构。刀具工作图和配合尺寸要一致，且应标明配合精度。根据教师给定的设计题目，应按照如下过程进行刀具设计：1、根据加工零件和机床条件选择刀具的类型。2、选择刀具材料。3、选择刀具的前角f和后角f 。4、画出刀具廓形计算图，确定切削刃的基准线和各点的计算半径，并校验切削刃总宽度Lc与工件最小直径dmin 的比值是否满足要求（若不满足要求，可设计两把或数把刀具分别

6、进行加工，或采取其它工艺措施）。5、确定刀具的结构尺寸。6、用计算法求切削刃上各点的廓形深度。7、确定切削刃上各点廓形深度的公差值。8、校验刀具切削刃的最小主后角0 。9、确定刀具各段切削刃的廓形宽度及公差值。10、绘制拉刀设计图。2、对设计说明书的要求金属切削刀具课程设计说明书应有统一规定的封面及设计任务书，说明书的内容应包括设计该刀具时所考虑到的主要问题以及设计计算的全部程序。编写说明书时可参阅指导书中设计计算例题的格式，但不可照搬照抄。具体应根据任务书中给定的原始条件，独立地提出自己的设计方案，以培养独立分析和解决实际问题的能力。设计说明书中的计算必须准确无误，所使用的尺寸、数据和计量单

7、位，均应符合有关标准和法定计量单位。设计说明书采用A4纸，字迹与插图应工整、清晰，语言要简练，文句要通顺，说明书的每一页都应留有装订线和边框，并编写页码，最后应将说明书竖装成册。3.已知条件：1、要加工的工件零件图如图所示。2、工件材料：45钢。b0.65GPa3、使用拉床：卧式内拉床L6110A。倒角1×45°1.63.2其余LdD ±0.1零件图零件尺寸参数表工件材料组织状态DdL参数45钢调质180±0.150±0.0260±0.1 要求：1、 设计出精加工拉刀，所设计的拉刀能够完成零件的内孔加工任务；2、 课程设计说明书一份。

8、 二、 精加工内拉刀的设计(一) 拉刀条件的选择1. 拉削特点拉削是利用拉刀切削金属的高生产率加工方法，可用来加工各种形状的通孔、槽以及简单或复杂形状的外表面。拉削加工与其他切削方法相比，其特点表现在：生产率高、加工精度和表面粗糙度高、成本低、机床结构简单、操作简单等。2. 确定拉刀类型及拉削方式拉削方式可分为分层式拉削法（成形式、渐成式）、分块拉削法和组合拉削法。本次设计中，工件需完成的是内孔加工，使用拉床：卧式内拉床L6110A，采用组合拉削法，结合了成形式拉刀和分块式拉刀的特点，粗切齿按分块式设计，精切齿则采用成形式结构。3. 选择刀具材料。工件材料：45钢。b0.65Gpa ,所以选择

9、40Cr,其强度为4. 选择刀具的前角f和后角f1) 根据如下图表选择前角拉刀前角选择工件材料钢灰铸铁一般黄铜可锻铸铁铜、铝和镁合金，巴氏合金青铜铝黄铜硬度HBS197198229>229180>180-前角16o18 o15 o10o12 o8o10 o6o15020 o5 o由工件材料为45号钢，硬度为200HBS.所以前角选择为2) 后角与刃带宽度选择由金属切削原理与刀具图表16.3拉刀后角与刃带可取=20+30刃带宽度：0.2mm ，0.3mm ，0.20mm(二) 拉刀工作部分的设计1. 确定拉削余量拉削余量是拉刀各刀齿应切除层金属层厚度的总和。拉削前孔为钻孔时L拉削长度

10、（mm）拉后孔最大直径拉前孔直径2. 确定齿升量查机械设计手册表(1)拉刀材料工件材料钢铸铁铝铜分层式圆孔拉刀0.0150.030.030.080.020.050.050.10综合式圆孔拉刀0.030.080.030.080.020.050.050.10 可知：粗切时=0.05mm, =0.035mm.3. 确定齿距P及同时工作齿数为保证拉削平稳和拉刀强度，拉刀同时工作齿数应保证=38个。一般齿距可用经验公式计算 所以P=1.5=11.6mm,p取12mm,取精切齿和校准齿齿距，过渡齿和粗切齿相等为齿距12mm。齿距P确定后。同时工作齿数。所以=6(个)4. 确定容屑槽形状和尺寸1) 容屑槽形

11、状由于P=12mm<16mm,所以选择曲线齿背型容屑槽，其特点是：容屑空间较大，便于切屑卷曲，用拉削韧性材料。2) 确定容屑系数一般加工钢料时，强度的碳钢和合金钢比较小， 加工工件，所以取值3， （切削厚度）当许用容屑系数和切削厚度hD已知时容屑槽深度h用公式：mm=4.79参考机械设计手册表查找可知选取加长齿背型。相关尺寸：h=5mm g=4mm r=2.5mm R=8mm3) 设计分屑槽分屑槽的作用就将切屑分割成较小宽度的窄切屑，以便于切的卷曲、容纳和清除。拉刀前、后刀齿上的分屑槽应交错磨出。分屑槽分圆弧形和角度形两种，本次设计拉刀的粗切齿采用圆弧形分屑槽，精切齿采用角度形分屑槽，在

12、设计分屑槽深度时应大于齿升量。精切齿时采用角度形分屑槽时，则取分屑槽宽度：bk=1.2mm分屑槽深度：hk=0.7mm粗切齿时采用圆弧形分屑槽，从机械工程手册查表47.6-16得，则取槽数为=12分屑槽宽度：bk=6.2mm为使分屑槽两侧刃上也具有足够的后角，槽底后角一般不应小于，常取5. 确定拉刀齿数和直径1) 拉刀齿数和直径。根据拉削余量A，选定粗切齿齿升量，估算切削齿数=，取=50.01mm1) 拉刀过渡齿、精切齿和校准齿齿数确定由工件加工内孔孔径，所以查标准公差等级表知内孔加工精度为IT7级且=0.05mm由金属切削原理与刀具表16-4拉刀过渡齿、精切齿和校准齿齿数加工孔精度粗切齿齿升

13、量过渡齿齿数精切齿齿数校准齿齿数IT7IT80.060.15354757>0.150.357>0.368IT9IT100.2232545>0.235查得 6 5 = 5 2) 确定各刀齿直径所设计拉刀第一个粗切齿主要用于修正预制孔毛边，不设齿升量，直径等于预制孔的最小直径51.3mm，其余粗切齿直径为前一刀齿直径加上两倍齿升量。过渡齿齿升量逐步减少（直到接近精切齿齿升量，四齿齿升量分别取0.07mm、0.05mm、0.03mm、0.02mm），其直径等于前一刀齿直径加上两倍实际齿升量。最后一个精切齿直径与校准齿直径相同。 校准齿无齿升量，各齿直径相同。取校准齿直径等于工作拉削

14、后孔允许的最大直径，由于拉削后孔径会产生收缩，校准齿直径 应取为取d0g=50.02mm(三) 拉刀其它部分设计1. 柄部和颈部及过渡锥颈部与过渡锥总长l可由公式 = +(-)拉床为卧式内拉床L610A -拉床床壁厚度为60mm -花盘厚度为30mm -卡盘与床壁间隙为5mm，-分别为20、30、40mm。-柄部顶端到第一刀齿长度=30+40+125+60=255mm由机械工程手册表查得，拉刀柄部直径d1=mm,d2=mm过渡锥的直径d3=37-0.39 mm, 2. 前导部与后导部及尾部1) 前导部长度一般可取与拉削长度L相等，工件长径比时，可取=0.75L前导部直径，公差按查得。因为，所以

15、取=60mm，按公差f9计算，2) 后导部长应大于工件加工表面孔径的一半、不小于20mm。=25mm，取为30mm, mm3) 尾部长度 ，取=30mm直径等于护送托架衬，取3. 拉刀总长度拉刀总长度是拉刀所有组成部分柄部、颈部、过渡锥、前导部、切削部（包括粗切齿段、过渡齿段和精切齿段）、校准部、后导部及尾部的总和拉刀切削部分长度校准部分长度 柄部顶端到第一刀齿长度=30+40+125+60=255mm=206+70+30+30+255=591mm查表金属切削原理与刀具（第三版）表16.5圆孔拉刀允许总长度选取=800mm(四) 拉刀强度及拉床校验1. 拉削力综合式拉刀的最大拉削力N-切削刃单

16、位长度拉削力（）Ze-工作齿数d0-拉刀直径按时，由机械工程设计手册查得带入数据可得75233.74N2. 拉力强度校验拉力工作时，主要承受拉应力，可按如下式校验 -拉刀危险截面面积（mm2）-拉刀材料的许用应力（MPa）高速钢对应的许用应力 =343392MPa.拉刀危险截面为柄部截面面积 88.1 MPa<392MPa故拉力强度符合要求。3. 拉床拉力校验拉刀工作时的最大拉削力一定要小于拉床的实际拉力，即式中-拉床额定拉力（N）-拉床状态系数，新拉床=0.9，较好状态的旧拉床=0.8，不良状态的旧拉床=0.50.7，取查机械加工工艺手册表3.1-84，得L6110拉床的额定拉力为200KN，=98000×0.9=88200N>Fmax=87821.6