金属切削原理与刀具的课程设计说明书.docx
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金属切削原理与刀具的课程设计说明书
金属切削原理与刀具课程设计说明书
圆孔拉刀设计
学校：
江西农业大学
班级：
机械设计制造及其自动化071班
姓名：
符利华
学号：
指导教师：
张庐陵
时间：
目 录
1课程设计题目……………………………………………………………3
2拉刀的结构参数……………………………………………………4
拉削的特点………………………………………………………4
拉刀材料的选择…………………………………………………4
拉床类型选择……………………………………………………4
拉削切削部分的选择……………………………………………4
3.几何参数的确定……………………………………………………4
拉削方式的选择…………………………………………………4
确定拉削余量……………………………………………………5
确定齿升量、齿距及工作齿数…………………………………5
确定容屑槽的形状及尺寸………………………………………5
3.4.1容屑槽形状的选择…………………………………………5
确定容屑系数…………………………………………………5
确定容屑槽的深度……………………………………………5
确定刀具几何参数…………………………………………………5
设计分屑槽…………………………………………………………6
确定拉刀齿数及计算………………………………………………6
3.7.1拉刀齿数的计算…………………………………………………6
3.7.2计算拉刀直径……………………………………………………6
3.7.3各刀齿直径………………………………………………………7
3.7.1拉刀其他部分设计………………………………………………7
拉刀柄部设计………………………………………………………7
拉刀前、后导部设计………………………………………………7
拉刀尾部设计………………………………………………………8
拉刀总长度…………………………………………………………8
5.拉刀强度及拉床拉力校验…………………………………………8
拉削力………………………………………………………………8
拉刀强度校验………………………………………………………9
拉刀拉力校验………………………………………………………9
参考文献………………………………………………………………10
一、课程设计题目：
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。
σb＝
3、使用拉床：
卧式内拉床L6110A。
零件图
零件尺寸参数表
工件材料
组织状态
D
d
L
参数
45钢
调质
180±
50±
60±
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。
1．拉刀的结构参数
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。
拉刀材料选择
由于刀具材料为45钢，且σb＝，那么刀具材料选择40Cr。
拉床类型选择
有任务书知选用卧式拉床L6110A
拉刀切削部分的选择
切削部分是拉刀的重要部分，他决定着拉削生产率和加工表面质量。
设计切削部分是要解决下列任务：
选择拉削方式，确定拉削余量，选择前角、后角及齿升量，确定齿距及容屑槽数量和尺寸等。
3.几何参数的确定
拉削方式选择
拉削方式可分呢为分层式拉削法（成形式、渐成式）、分块拉削法和组合拉削法。
本次设计中，采用组合拉削法，她结合了成形式拉刀和分块式拉刀的有点，粗切齿按分块式设计，精切齿则采用成形式结构。
确定拉削余量
根据任务书提供数据，查《刀具设计手册》表，直径余量为：
取A=1.3mm
确定齿升量、齿距及工作齿数
拉刀齿距的大小，直接影响拉刀的容屑空间和拉刀长度以及拉削同时工作齿数。
由《金属切削原理与刀具》中查表，取fz=
齿距P=（～）√L取P=√L=，取P=11mm
工作齿数Ze=L／P+1=7
确定容屑槽形状及尺寸
3.4.1容屑槽形状选择
由于P=<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，用于拉削韧性材料。
3.4.2确定容屑系数
由《机械工程手册》中查表查得k=3
3.4.3计算容屑槽深度
因为设计的拉刀为综合式圆孔拉刀，则切削厚度hD=2fz=
根据公式：
h>√khDL 带入数据，得h>
由于切屑在容屑槽内卷曲和填充不可能很紧密，为保证容屑，容屑槽的有效体积须大于切屑所占体积，即取h=5mm
确定刀具几何参数
查《机械工程手册》表，工件材料为45钢，选择
前角：
15°
后角：
2°30′
设计分屑槽
分屑槽是将较宽的切屑分割成窄切屑，以便于切屑卷曲、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，从《机械工程手册》查表得，则取槽数为22
分屑槽宽度：
bk=
分屑槽深度：
hk=
粗切齿时采用圆弧形分屑槽，从《机械工程手册》查表得，则取槽数为12
分屑槽宽度：
bk=
确定拉刀齿数和直径
3.7.1拉刀齿数的计算
根据公式：
Z=A/2fz+（3～5）带入数据，得Z=18
3.7.2计算拉刀直径
dg=Dmmax-Δ带入数据，得dg=50.01mm
查《金属切削原理与刀具》表，得各类齿齿数为：
过渡齿：
5齿
精切齿：
5齿
校准齿：
5齿
粗切齿：
8齿
拉刀切削部分长度lq=18*11=198mm
校准部分长度lj=5*11=55mm
3.7.3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，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，五齿齿升量分别取、、、、），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
d0g=50.02mm
4.拉刀其他部分设计
拉刀柄部设计
因为拉床选择的是卧式内拉床L6110A,取拉刀柄部长度l1=30mm,l2=40mm,过渡总长l=125mm,取过渡锥长度l3=20mm,拉床床壁厚度H=60mm,花盘厚度H1=30mm,卡盘与床壁间隙lc=5mm,l3′=20mm,
查《机械工程手册》表查得，
拉刀柄部直径d1=42mm,d2=33mm
过渡锥的直径d3=37mm,
拉刀前、后导部设计
前导部直径的基本尺寸等于拉削预制孔的最小直径，长度一般等于工件拉削长度，当孔的长径比大于时，可取为，此次拉削孔的长径比为80：
25=＞，因此
前导部长度l4=L=60mm
前导部直径d4=Dwmin=+mm（L/D<
后导部长度l5==30mm
后导部直径d5=50mm
尾部设计
尾部长度l6==30mm
尾部直径d06等于护送托架衬套孔径，取d06=40mm
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，即：
L=30+40+125+60+198+55+66+30+30=553mm取L=800mm
5拉刀强度及拉床拉力校验
拉削力
拉削时，虽然拉刀每个刀齿的切削很薄，但由于同时参加工作的的切削刃总长度很长，因此拉削力也很大。
最大拉削力可用下公式计算：
Fmax=Fc′πd0ZeN/2
式中Fc′----切削刃单位长度拉削力（N/mm）
Ze---工作齿数
d0---拉刀直径
由fz=,查《复杂刀具设计手册》表知，
Fc=×=
代入数据，得Fmax=
拉刀强度校验
拉刀工作，主要承受拉应力，按下式校验
σ=Fmax/Amax≤[σ]
式中 Amax——拉刀上的危险截面面积（mm2）；
Fmax——拉刀材料的许用应力（MPa）。
高速钢对应的许用应力[σ]=343~392MPa.
40Cr的许用应力，本次设计拉刀刀柄采用40Cr，因此。
拉刀危险截面为柄部截面面积，即：
σ=Fmax/Amax=4Fmax/πD22=<392MPa
故拉力强度符合要求。
拉床拉力校验
拉刀工作时的最大拉削力应小于拉床的实际拉力，即
Fmax<=Km*Fm
式中 Fm——拉床额定拉力（N）；
Km——拉床状态系数，新拉床 Km=，较好状态的旧拉床 Km=，不良状态的旧拉床 Km=~. 这里取Km= 。
查《机械加工工艺手册》表，得L6110拉床的额定拉力为200KN，
Km×Fm=98000×=88200N>Fmax=
机床拉力满足条件
参考文献：
[1]韩荣第,金属切削原理与刀具.第三版,哈尔滨工业大学,
[2]华南工学院.金属切削原理及刀具设计：
上册［M］.甘肃工业大学,1980
[3]四川省机械工业局,复杂刀具设计手册.第一版,机械工业,
[4]陈于萍，周兆元编.互换性与测量技术.第二版,机械工业出版社
[5]于永泗,齐民主编.机械工程材料.大连理工大学出版社.
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