金属切削原理及刀具-课程设计说明书

圆孔拉刀与矩形花键铣刀的设计说明书

目录

1．前言 (2)

2．绪论 (3)

3．圆孔拉刀设计 (4)

4．矩形花键铣刀设计 (14)

5．总结 (18)

6．参考文献 (19)

1.前言

转眼之间大学四年的学习已过去多半，在我们完成本学期学业之前，通过课程设计来检查和考验我们在这半年所学，同时对于我们自身来说，这次课程设计很贴切地把一些实践性的东西引入我们的设计中和平时所学的理论知识相关联。为我们无论是在将来的工作或者是继续学习的过程中打下一个坚实的基础。

我的课程设计课题目是圆孔拉刀与矩形花键铣刀的设计。在设计过程当中,我通过查阅有关资料和运用所学的专业或有关知识，比如零件图设计、金属切削原理、金属切削刀具、以及所学软件AUTOCAD的运用，设计了零件的工艺、编制了零件的加工程序等。我利用此次课程设计的机会对以往所有所学知识加以梳理检验，同时又可以在设计当中查找自己所学的不足从而加以弥补，使我对专业知识得到进一步的了解和系统掌握。

由于水平有限,设计编写时间也仓促,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。

2．绪论

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。

设计内容和要求

完成对矩形花键铣刀、圆孔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准确无误，所使用的尺寸、数据和计量单位，均符合有关标准和法定计量单位。

3.圆孔拉刀设计1.刀具结构参数及各部分功用

1.1．拉刀的结构及功用(见图（一）、表（一）)

图（一）、拉刀结构

表（一）

1.2 切削方式：采用分层拉削方式中的同廓式拉削方式。

1.3拉削余量：对于花键孔A=De-Do

1．4拉刀刀齿结构及功用（见表（二））

表（二）

2． 设计要求

设计要求：按照要求完成一把成型拉刀，并且能够用该刀具加工出图示的工件。

3． 选取拉刀材料及硬度

工件材料为：25钢；硬度HBS150 ；强度σb =430Mpa 参考附录表5，选2456V C M W r O 高速钢整体制造拉刀。

4． 确定拉削方式

综合式拉刀较短，适于拉削碳钢和低合金钢，拉削精度和表面质量并不低于其他拉削方式，且拉刀耐用度高，因此选择综合拉削。

5． 选择刀齿几何参数

按《金属切削刀具设计简明手册》表4-2、4-3查选：硬度为HBS150，25钢。 所以选择 前角：0γ=17 ， 精切齿与校准齿倒棱角为5 。

后角：粗切齿：

1'0302+=a 11≤a b ;

精切齿：'

3002+= a 3.0~1.01=a b ;

校准齿：'

3001+=

a 3.0~2.01=a b

6． 确定校准齿直径

以脚标o 、w 、m 、c 、f 、j 和x 依次表示拉刀、预制孔、拉削孔、粗切齿、过渡齿、

精切齿和校准齿。

035.3501.0025.35max =+=+=δm ox d d mm

式中：δ—拉削变形（收缩量），δ按表4—15，4—16选，δ=0.01mm

7． 确定拉削余量

按《金属切削刀具设计简明手册》表4-1选公式计算：

计算余量为：()l d A m 02.0~01.0005.0'+=

()

mm mm 062.13515.035005.0=?+?=

取预制孔加工方式为标准麻花钻加工，按国标GB6137-85《锥柄长麻花钻》第1系列

取mm 00.34φ的钻头。

实际拉削余量为：mm mm d d A w ox 035.1)34035.35(min =-=-=

8． 选取齿升量

由材料为25钢，GPa MPa b 5.0430<=σ，且为综合式圆拉刀。按《金属切削刀具设计简明手册》表 4-4选，取粗齿升量为：06.0~03.0=f a 。为获得较好的加工表面质量和良好的加工性能，取较小齿升量为03.0=f a

9． 设计容屑槽（图（二））

NO.18

NO.1

图（二）、拉刀齿形及分屑槽参数

9.1 计算齿距：

按《金属切削刀具设计简明手册》表4-7选公式计算，

粗切齿与过渡齿的齿距为：

mm l P 87.8~4.735)5.1~25.1()5.1~25.1(===

取P=8mm.

精切齿和校准齿齿距取为：

mm P P P x j 4.6~8.4)8.0~6.0(===

取为6mm

9.2 选取拉刀容屑槽：

查《金属切削刀具设计简明手册》表4-8，综合式拉刀或拉削塑性材料时，宜

采用曲线齿背型容屑槽。故：

粗切齿、过渡齿取深槽，h=3mm;

精切齿、校准齿取基本槽,h=2mm ；

9.3 校验容屑条件：

查《金属切削刀具设计简明手册》表4-10，

mm a a f c 06.02==

得容屑系数K=3

mm l a K h f 3.23503.02313.1)2(13.1'=????==

显然，h h <'，容屑条件校验合格。 9.4 校验工作齿数：

照《金属切削刀具设计简明手册》表4-7计算，

48

35==p l ，4min =e z ， 14max +=e z ； 满足83≤≤e z 的校验条件，校验合格。 10. 确定分屑槽参数

拉刀粗切齿与过渡齿采用弧形分屑槽，精切齿采用三角形分屑槽； 按《金属切削刀具设计简明手册》表4-11，4-12设计计算， 弧形分屑槽为：

当：34min =o d ， 槽数：10=k n ，

槽宽：82.4)7.0~3.0(90sin min 0=-=mm n d a k

切削宽度：82.590sin 2min 0=-=a n d a k

w

三角形分屑槽为：

mm d 350=

槽数：1632.18~7.15)6

1

~71(0===d n π

槽宽：2.1~0.1=b

槽深：5.0~4.0'=h 槽角： 90≥ω

11. 选择拉刀前柄

按《金属切削刀具设计简明手册》表4-17，选用II 型—A 无周向定位面的圆柱形前柄，取mm d 321=,卡爪处底径mm d 242=，

该拉刀无需设后柄。

12． 校验拉刀强度与拉床载荷

查《金属切削刀具设计简明手册》表4-25，得：

[]δ=0.35GPa 。

按《金属切削刀具设计简明手册》表4-20，4-21，4-22计算最大拉削力。 根据综合式拉削的特点，

切削厚度f c a a 2=

∑-?=343210max 'max 10k k k k k Z a F F e w Z ；

021

d a w π=∑ （0d 为拉刀直径）

； KN KN F 133.571019.013.115.127.152

351403max

=????????=∴-π

拉刀最小断面为前柄卡爪底部，其面积为：

222

2

2min 16.4524

244

mm mm d A r =?=

=

ππ

危险断面部位的拉应力为：

GPa GPa A F r 1264.016

.452133

.57min max ===

σ 高速钢圆拉刀许用应力[]δ=0.35GPa ，显然[]σσ<，拉刀强度校验合格。

按《金属切削刀具设计简明手册》表4-23，4-24，选用工作状态良好的L6110型旧拉床，可算出拉床允许拉应力：

KN F rk 808.0100=?=

显然rk F F

13． 确定拉刀齿数和每齿直径尺寸

取过渡齿与精切齿齿升量递减为f a 8.0,f a 6.0,f a 5.0,f a 4.0,f a 3.0,f a 2.0,f a 1.0,所以取为：0.025，0.02，0.015，0.012，0.01，0.01；共切除余量：

mm A A g j 184.0)01.001.0012.0015.002.0025.0(2=+++++?=+ 其中前2齿齿升量大于f a 21，可属于过渡齿，后4齿齿升量较小，属精切齿。

粗切齿齿数按下式计算后取整为：

15103

.02184

.0035.112)

(=+?-=

++-=

f

g j c a A A A Z

粗切齿、过渡齿、精切齿共切除余量：

（15-1）×2×0.03+0.184=1.024

剩下（1.035-1.024）=0.011，需增设一个精切齿到要求的尺寸；

按《金属切削刀具设计简明手册》表4-14，取校准齿7个，其直径尺寸ox d 前面已经确定了。

这样，拉刀总齿数为：

2975215=+++=+++x j g c Z Z Z Z

表（三）中列出各齿直径尺寸及其公差

表（三）、各齿直径尺寸及其公差

14． 设计拉刀其它部分

按《金属切削刀具设计简明手册》表4-19，

前柄： mm l 1101=, mm f d 8321=

颈部： mm l A B m l s 9032=-++= mm d d 6.314.012=-= 过渡锥：mm l 153=

前导部：mm l 404= mm d d w 5.33min 4== 后导部：207=l mm f d d 750min 7== 拉刀前柄端面至第1刀齿的距离：