刀具课程设计说明书-封皮

中北大学课程设计说明书学生姓名：张文杰学号：0602014123学院：机械工程与自动化学院专业：机械设计制造及其自动化题目：圆孔拉刀设计矩形花键铣刀设计指导教师：庞学慧职称:教授指导教师：武文革职称:教授2009年6月3日中北大学课程设计任务书2008/2009学年第2学期学院：机械工程与自动化学院专业：机械设计制造及其自动化学生姓名：张文杰学号：0602014123课程设计题目：圆孔拉刀设计矩形花键铣刀设计起迄日期：6月4日～6月12日课程设计地点：工字楼指导教师：庞学慧、武文革系主任：王彪下达任务书日期:2009年6月3日课程设计任务书1．设计目的：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，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。2．设计内容和要求（包括原始数据、技术参数、条件、设计要求等）：完成成形车刀、成形铣刀、拉刀其中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；说明书应包括设计时所涉及的主要问题以及设计计算的全部过程；设计说明书中的计算必须准确无误，所使用的尺寸、数据和计量单位，均应符合有关标准和法定计量单位；使用A4纸打印，语言简练，文句通顺。具体设计要求见附页。3．设计工作任务及工作量的要求〔包括课程设计计算说明书(论文)、图纸、实物样品等〕：1．刀具图纸2张（A1或A2，计算机绘制）2．课程设计说明书1份（打印，A4纸不少于20页）课程设计任务书4．主要参考文献：1．刘华明主编．金属切削刀具设计简明手册．北京：机械工业出版社，1994.72．乐兑谦主编．金属切削刀具．北京：国防工业出版社，1984.65．设计成果形式及要求：1．刀具工作图2张（A1或A2，计算机绘制）2．课程设计说明书1份（计算机打印，A4纸不少于20页）6．工作计划及进度：2009年6月4日消化资料、方案设计6月6日结构草图设计及校验计算6月8日~6月10日工作图设计6月11日编写说明书6月12日答辩系主任审查意见：签字：年月日设计任务231.圆孔拉刀设计被加工零件如图1.所示，工件材料为：可锻铸铁KTH300－06；硬度HBS120；强度σb=300Mpa。2.矩形花键铣刀设计被加工零件如图2.所示，工件材料为：可锻铸铁KTH300－06；硬度HBS120；强度σb=300Mpa；工件长度L=30mm。3.223f7A0.0126键均布6d10A图2.26a112020H71x45°1x45°3.23.21.61.63.20.050.0250.025图1.3.223f7A0.0126键均布6d10A图2.26a112020H71x45°1x45°3.23.21.61.63.20.050.0250.025图1.图1图2前言大学三年级可以说是大学四年学习生活中很重要的一年。这一年，开设了很多专业课，为我们走出校园，走向工作岗位奠定了基础，使我们的专业知识素养提高到可观的层面。金属切削原理与金属切削刀具是众多专业课中很重要的一门，是机械设计制造及其自动化专业学生所必备的专业知识技能。介于其重要性，学校开设了一周的金属切削刀具课程设计。它是基于我们对金属切削原理及刀具学习后的实践性环节，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。我的课程设计题目是圆孔拉刀设计与矩形花键铣刀设计。在设计过程中，我充分运用了所学过的相关知识，并且查阅相关资料，充分运用了绘图软件AUTOCAD，设计了零件的工艺、编制了零件的加工程序等。通过这次课程设计，我对这学期本门课程所学的内容又了进一步的理解和掌握。由于本人水平有限，,设计编写时间也比较仓促,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,不胜感激之至。编者2009年6月5日一、金属切削刀具课程设计的目的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，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。二、设计内容和要求完成圆孔拉刀、矩形花键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；说明书应包括设计时所涉及的主要问题以及设计计算的全部过程；设计说明书中的计算必须准确无误，所使用的尺寸、数据和计量单位，均应符合有关标准和法定计量单位；使用A4纸打印，语言简练，文句通顺。三、拉刀的设计设计任务圆孔拉刀设计被加工零件如图1.所示，工件材料为：可锻铸铁KTH300－06；硬度HBS120；强度σb=300Mpa。3.223f7A0.0126键均布6d10A图2.26a112020H71x45°1x45°3.23.21.61.63.20.050.0250.025图1.图1说明broach拉刀是一种高生产率的刀具，可以用来加工各种形状的通孔、直槽、螺旋槽以及直线或曲线外表面，广泛的用于大量和成批生产中。常见拉刀的种类如下图图2用于拉削的成形刀具。刀具表面上有多排刀齿，各排刀齿的尺寸和形状从切入端至切出端依次增加和变化。当拉刀作拉削运动时，每个刀齿就从工件上切下一定厚度的金属，最终得到所要求的尺寸和形状。拉刀常用于成批和大量生产中加工圆孔、花键孔、键槽、平面和成形表面等,生产率很高。拉刀按加工表面部位的不同，分为内拉刀和外拉刀；按工作时受力方式的不同，分为拉刀和推刀。推刀常用于校准热处理后的型孔。拉刀的种类虽多，但结构组成都类似。如普通圆孔拉刀的结构组成为：柄部,用以夹持拉刀和传递动力;颈部，起连接作用；过渡锥，将拉刀前导部引入工件；前导部，起引导作用，防止拉刀歪斜；切削齿，完成切削工作，由粗切齿和精切齿组成；校准齿，起修光和校准作用，并作为精切齿的后备齿；后导部，用于支承工件，防止刀齿切离前因工件下垂而损坏加工表面和刀齿；后托柄，承托拉刀。拉刀的结构和刀齿形状与拉削方式有关。拉削方式通常分为分层拉削和分块拉削两类。前者又分成形式和渐成式；后者又分轮切式和综合轮切式。成形式拉刀各刀齿的廓形均与被加工表面的最终形状相似;渐成式拉刀的刀齿形状与工件形状不同,工件的形状是由各刀齿依次切削后逐渐形成。轮切式拉刀由多组刀齿组成，每组有几个直径相同的刀齿分别切去一层金属中的一段，各组刀齿轮换切去各层金属。综合轮切式拉刀的粗切齿采用轮切式，精切齿采用成形式。轮切式拉刀切削厚度较分层拉削的拉刀大得多，具有较高的生产率，但制造较难。拉刀常用高速钢整体制造，也可做成组合式。硬质合金拉刀一般为组合式，因生产率高、寿命长，在汽车工业中常用于加工缸体和轴承盖等零件，但硬质合金拉刀制造困难（一）选定刀具类型和材料的依据1选择刀具类型：对每种工件进行工艺设计和工艺装备设计时，必须考虑选用合适的刀具类型。事实上，对同一个工件，常可用多种不同的刀具加工出来。采用的刀具类型不同将对加工生产率和精度有重要影响。总结更多的高生产率刀具可以看出，增加刀具同时参加切削的刀刃长度能有效的提高其生产效率。2正确选择刀具材料：刀具材料选择得是否恰当对刀具的生产率有重要的影响。因为硬质合金比高速钢及其他工具钢生产率高得多，因此，在能采用硬质合金、的情况下应尽力采用。由于目前硬质合金的性能还有许多缺陷，如脆性大，极难加工等，使他在许多刀具上应用还很困难，因而，目前许多复杂刀具还主要应用高速钢制造。拉刀结构复杂，造价昂贵，因此要求采用耐磨的刀具材料，以提高其耐用度；考虑到还应有良好的工艺性能，根据《刀具课程设计指导书》表29，选择高速工具钢，其应用范围用于各种刀具，特别是形状较复杂的刀具。根据表30，选择W18Cr4V整体制造。（二）刀具结构参数、几何参数的选择和设计设计步骤选择L6110拉床进行加工，其参数如下。拉床型号公称拉力Ft(KN)床壁孔径床壁厚度Bs花盘孔径花盘厚度a法兰盘厚度a最大行程(mm)L611010012560100603014001、拉削余量mmldm55.0201.020005.01.0005.02、选择切削几何参数按表5－2，5－3选择。前角γ=5°粗切齿后角30精切齿后角20校准齿后角103、齿升量选择查表5－1，取粗切齿齿升量0.05mm。为使拉削平稳，令第一个过渡齿到最后一个精切齿间各刀齿的齿升量均匀递减。取过渡齿和精切齿齿数5齿，齿升量可先按0.8αf、0.5αf、0.3αf、0.2αf、0.lαf，精切齿齿升量选取0.005mm。4．齿距及同时工作齿数齿距p是相邻两刀齿间的轴向距离，确定齿距的大小时，应考虑到拉削的平稳性及足够的容屑空间，一般应有3~8个齿同时工作为好。粗切齿的齿距p按经验公式计算：mmlp7.6205.13.1取标准值p=7mm。最大同时工作齿数98.317.6/201plZe，取整数部分为3。过度齿齿距pP过P10mm,精切齿齿距pP精（便于制造）5.容屑槽形状及尺寸容屑槽要有足够的容屑空间，能使切屑卷曲自由，又能使刀齿有足够强度，并可多次重磨，常见的容屑槽有三种形式，分别为齿背为直线的槽形，齿背为曲线的槽形，加长齿距的槽形。其中齿背为曲线的槽形有利于卷屑，适用于拉削韧性材料，所以选择此种槽形，并为基本槽。图3根据相关标准，取K=2.5（齿升量0.05mm，加工材料为可锻铸铁）所以8.12005.05.213.113.1lKahc根据相关标准，取h=2.5mm，g=2.5mm，r=1.3mm，R=4mm。槽形形状及参数见图。6．分屑槽的设计分屑槽的作用是减小切屑宽度，便于切屑容纳在容屑槽里。当切削韧性金属时，若没有分屑槽，则圆孔拉刀的每个刀齿切下的金属层是一个圆筒，它会套在容屑槽中，是清除切屑十分困难，对拉削过程十分不利。故对切削宽度较大的拉刀，在切削齿的切削刃上都要做出交错分布的分屑槽，将切屑分成许多小段。图4根据相关标准，取分屑槽数n=6，槽宽b=1.0mm，槽深，h=0.4mm，槽角120为了保证拉削质量，在最后一个精切齿生不加工分屑槽。7．拉刀的校准齿数表1拉刀校准部齿数拉刀类型校准齿齿数圆拉刀加工公差等级H7~H9的孔5—7加工公差等级H10~H11级精度的孔4—5加工公差等级H12~H13级精度的孔3—4花键拉刀、方拉刀、键槽拉刀及具有单面刀齿的拉刀4—5校准部的校准齿无齿升量，只作校准和修光作用，不做出分屑槽。为了便于制造，校准齿的前角、后角与齿形均可做成与精切齿相同。所加工圆孔精度等级为H7，所以根据上表选取校准齿数为5，取校准齿齿距p等于粗切齿齿距即p=6.7mm。8．切削齿齿数与直径切削齿齿数为精过粗切ZZZZ粗切齿的齿数根据它切去的余量与齿升量fa来决定，第一个粗切齿的直径与前导部的直径相同，即没有齿升量。这是为了避免第一个切削齿因拉削余量不均匀或金属内含有杂质而承受过大的偶然负荷。由前面的计算得拉削余量0.55mm，由