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2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，0.735bGPa，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:mm023.00M21D（拉后孔径）mm01.0030Lmm20D1.01.0-W（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。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3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。4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………………………………………………………1218、校准切削部分长度…………………………………………………1219、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………………………………………………13522、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………………………………………………………………14小结…………………………………………………………………151、已知条a.被拉孔直径mm023.00M21D表面粗糙度为0.8aRmmb.预加工孔直径：6mm20D1.01.0-Wc.拉削长度：mm01.0030Ld.工件材料：45钢，0.735bGPad=，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0r前角0r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：0r=15°2±°b.后角0a后角0a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0''23030a=?校准齿后角0''13015za=?c.刃带1ab的选择7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1ab=0.05mm的刃带。根据《金属切削刀具课程设计参考资料》查得：1ab切=0.05mm1ab校=0.6mm4.齿升量zs的确定齿升量zs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zs由《复杂刀具设计手册》表1-1-10查得：zs=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：mm0.8301.9)~(1.45L1.9)~(1.45t0b.同时工件齿数iZ的确定可根据1.1-13查取iZ=46.拉刀刚度允许最大槽深maxh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：maxh=4mm87.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0.3kmin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。min2027.1630025.04414.34klshkz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)tg=(0.35—0.30)tR=(0.65—0.70)tr=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=8h=2.5R=5g=3r=1.3校正齿：zt=5h=2R=3.5g=1.5r=199.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1D按标准选取，所以现取mm16D02.0-07.0-1由由《复杂刀具设计手册》表1-1-25查的:701l024.0'11D15D2'15lmmmml02828``5cmm最小横截面：952mm刀柄强度允许拉力[p]：对于W18Cr4V:[p]=3325kg=35kg/2mm对于45Cr：[p]=1900kg=20.1kg/2mm10.拉刀强度校核①第一齿槽底直径'd：mmh155.22202D`dw②切削刃总长度B：mmDw8.622014.3B③最大拉削力maxP：maxiPPBZ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/mmkg304048.621.12Pmax10④最小断面拉应力：由公式maxminPF可计算得：2kg/mm7.31953014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/2mm[]=35kg/2mm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[maxQ],拉削时最大拉削力maxP应小于机床实际允许拉力[Q]=（0.5~0.9）[maxQ]。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]=0.94max[]0.91010000.910Qkg所以[Q]maxP=3040kg也就是说机床校核允许。12．拉刀校准齿直径zD.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maxD，并考虑到拉削时由于金属或工件11变形而引起的孔尺寸变化。校准齿的直径zD为：maxzDD——变形量由《复杂刀具设计手册》表1.1-24查得：变形量=0所以mm023.00Mmaxz21DDD13．拉削余量0Amm123.119.9-023.21D-DAWz0单边余量mm5615.02/123.12/AA014．切削齿齿数qZ切削齿齿数可以根据公式计算得出04.19~04.175~304.02123.15~3S2AZZ0q）（）（取qZ=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.详见拉刀图纸17.切削部分长度qI可以根据以下公式计算得到:12mm144188tzLqq18.校准切削剖长度zI拉刀校准切削剖长度:mm3575ZtLzzz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12n1槽宽11bmm槽深10.7hmm槽底圆角半径10.3rmm20.前导部的直径和长度.a.前导部直径3D: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:10-1.0-w320DD。偏差取dd或dcb.前导部长度:由表1.1-29可知:mmll30~5.2230)0.1~75.0()0.1~75.0(03取3L=25mm21.后导部直径4Da.由表1.1-29后导部中选取可得:13mm21DD023.00max4b.后导部长度.由表1.1~29和表1.1-30可知:mmL21~15307.0~5.07.0~5.0L04）（）（从表1.1-30中直接选取mm20L4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mm15D2颈部长径2baLll查《金属切削刀具课程设计参考资料——拉刀部分》表29对于6110L型拉床床壁厚度60blmm花盘法兰厚度30almm所以颈部长度2603090Lmmb.过渡锥'315Lmm所以柄部前端到第一齿长度'1Immllll20530159070L0`3211‘23．拉刀总长度mm4042035144205LLLLL42q·g24．中心孔14查《复杂刀具设计手册》总附表Ι可知：d=2mmD=5mmL=5mml=3mma=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》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，15在此