圆孔拉刀设计说明书.doc

课程设计说明书
——圆孔拉刀设计

学生姓名： 王洁 学 号： 310804010402

学 院： 机械及动力工程学院

专 业： 机械设计制造及其自动化

题 目： 金属切削原理及刀具课程设计

指导教师： 高爱华

2011年12月28日

课程设计说明书
金属切削原理及刀具课程设计
圆孔拉刀设计

任务书
（1）设计要求
在L6110型卧室拉床上，拉制上图所示零件孔，已知工件材料45钢， ，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: （拉后孔径）

（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
拉刀种类很多，其中圆孔拉刀是使用很广泛一种，圆孔拉刀由工作部分及非工作部分组成。圆孔拉刀在加工工件时，因拉削方式不同每个刀齿切屑层形状，切削顺序和切削位置也不同，而且它及切削力大小，刀齿负荷，加工质量，拉刀耐用度拉削长度等都有密切关系，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）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，便能依次从工件上切下很薄金属层。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
将近一学期金属切削原理及刀具学习和认识，我们了解了各种刀具材料，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能力 。

目 录
1、已知条件……………………………………………………………5
2、刀具材料选择……………………………………………………6
3、几何参数确定……………………………………………………6
4、齿升量确定………………………………………………………7
5、齿距确定…………………………………………………………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、柄部计算…………………………………………………………9
10、拉刀强度校核……………………………………………………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、前导部直径和长度………………………………………………13
21、后导部直径和长度………………………………………………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

表面粗糙度为
b.预加工孔直径：

c.拉削长度：

d.工件材料：
45钢，，185——220HBS，孔为钻孔坯。
e.拉床型号：
L6110型卧式拉床
2.刀具材料选择
刀具材料选定为W18Cr4V
3.几何参数确定
a. 前角
前角大小是根据被加工材料性质选择，材料强度或硬度高，前角宜小；反之，前角宜大，前角偏差值一般取为°。
由《复杂刀具设计手册》表1-1-7可以查得：=15°°
b. 后角
后角是拉刀类型及被加工工件所需精度来决定，内拉刀后角应比外拉刀选小些，校准齿后角比切削齿后角选小些，切削齿后角偏差取，校准齿后角偏差取。
由《复杂刀具设计手册》表1-1-8可以查得：
切削齿后角
校准齿后角
c.刃带选择
刃带应根据拉刀类型及被加工材料性质选择，在拉刀切削齿上，允许有=0°，宽度=0.05mm刃带。
根据《金属切削刀具课程设计参考资料》查得：
=0.05mm
=0.6mm
4.齿升量确定
齿升量大小，对拉削生产率和加工表面质量都有很重要影响。
齿升量是根据工件材料性质和拉刀类型决定，综合式切削方式拉刀粗切齿齿升量由《复杂刀具设计手册》表1-1-10查得：
=0.04mm
5. a.齿距t是相邻两齿轴向距离，齿距越小，同时工件齿数越多，切削过程越平稳，加工表面光洁度也越高，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：
b.同时工件齿数确定
可根据1.1-13查取=4
6.拉刀刚度允许最大槽深
根据实际生产经验，不同直径拉刀按刚度允许最大槽深也是不同，可以查《复杂刀具设计手册》表1-1-8得：
=4mm
7.校验容屑系数k
用不同拉刀加工不同材料时，最小容屑系数k也是不同。
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
拉削刚料时，切削总是形成中空卷屑，它们体积总是大于被切下金属层体积，二者比值称为容屑系数k。

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切削厚度。槽各个参数及齿距t之间关系大致如下：
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：=5 h=2 R=3.5
g=1.5 r=1
9. 柄部计算：
选用柄部时，应尽量采用快速卡头形状，因其制造容易，柄部强度高。
柄直径按标准选取，所以现取
由由《复杂刀具设计手册》表1-1-25查:

最小横截面：95
刀柄强度允许拉力[p]：
对于W18Cr4V: [p]=3325kg =35kg/
对于45Cr： [p]=1900kg =20.1kg/
10. 拉刀强度校核
①第一齿槽底直径：

②切削刃总长度：

③最大拉削力：

其中P为拉刀单位长度刀刃上切削力由《复杂刀具设计手册》表1.1-25可以查
P=12.1kg/mm

④最小断面拉应力：
由公式可计算得：

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：
对于W18Cr4V:
[]=35kg/
<[]=35kg/
所以经校核可知，这以拉刀强度是允许。
11.机床拉刀校核
每一种型号拉床都是规定有允许最大拉力[],拉削时最大拉削力应小于机床实际允许拉力[Q]=（0.5~0.9）[]。一般对于新机床，上述公式中系数取0.9~1.0；对处于良好状态旧机床，系数取0.8；对于处于不良状态下旧机床，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
所以[Q] >=3040kg
也就是说机床校核允许。
12．拉刀校准齿直径.
为了保证拉刀有最长使用寿命，校准齿和最后一个精切直径，应等于被拉孔最大直径，并考虑到拉削时由于金属或工件变形而引起孔尺寸变化。
校准齿直径为：
——变形量
由《复杂刀具设计手册》表1.1-24查得：
变形量=0
所以
13．拉削余量

单边余量
14．切削齿齿数
切削齿齿数可以根据公式计算得出

取=18
15．校准齿齿数：
校准齿齿数视加工孔精度而定。
孔精度要求较高时，校准齿齿数取也变越多。
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级精度孔时,选取=7
16.确定各刀齿直径.
<详见拉刀图纸>
17.切削部分长度
可以根据以下公式计算得到:

18.校准切削剖长度
拉刀校准切削剖长度:
19.分屑槽尺寸.
拉刀上开有分屑槽后,会降低加工表面光洁度,为了提高孔加工质量,在最后1个精切齿上不开分屑槽.
切齿上不开分屑槽.
拉刀分屑槽尺寸由表1.1-19可以查得:
槽数 槽宽
槽深 槽底圆角半径
20.前导部直径和长度.
a. 前导部直径:
由表1.1-29拉刀前导部及后导部形状和尺寸可知:选取了前导部形状得:

偏差取dd或dc
b. 前导部长度:
由表1.1-29可知:

取=25mm
21.后导部直径
a.由表1.1-29后导部中选取可得:

b. 后导部长度.
由表1.1~29和表1.1-30可知:

从表1.1-30中直接选取
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
颈部长径
查《金属切削刀具课程设计参考资料——拉刀部分》表29
对于型拉床
床壁厚度
花盘法兰厚度
所以颈部长度
b.过渡锥
所以 柄部前端到第一齿长度

23．拉刀总长度

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）《金属切削原理及刀具》

小 结

本次课程设计主要任务独立把拉刀整个设计过程弄清楚，在此基础上完成相关设计任务，由于设计内容看似简单，其实所要做辅助性工作也是相当多，因为刀具设计过程中所涉及到参数实在很多，所以在做课程设计之间，我又认真复习了从图书馆借来拉刀设计参考资料，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常规选取方法，以及要注意问题等等。在做过程中，还结合了平时实习中所看到实际情况，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综合运用以及正确解决实际问题等方面得到了一次较好训练。金属切削及刀具课程设计已结束，回顾圆孔拉刀设计整个过程，我觉得受益匪浅。金属切削及刀具课程设计是整个相关课程重要教学环节，使理论及现实更加接近，加深了我们对理论知识理解，强化了生产实习中感性认识。提高了我独立思考问题，解决问题创新设计能力，为以后设计工作打下了较好基础。
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