刀具课程设计

刀具课程设计说明书

前言

大学三年的学习即将结束，在我们即将进入大四,踏入社会之前，通过课程设计来检查和考验我们在这几年中的所学，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成形车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

06020141 40

1、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。

2、设计内容和要求

完成矩形花键铣刀、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。

具体设计要求见附页。

3、矩形花键拉刀的设计

3.1前言

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。

拉刀的种类如图（1）

表1 拉刀各部分的功能

代

号

名称功用

1 柄部夹持拉刀，传递动力

2 颈部连接柄部和后面各部，其直径与柄部相同或略小，拉刀材料及规格等标记一般打在颈部。

3 过度锥颈部到前导部的过渡部分，使拉刀容易进入工

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。

3.2选定刀具类型和材料的依据

3.2.1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。例如，用花键拉刀加工花键孔时，同时参加切削的刀刃长度l=B×n×Zi，其中B为键宽，n为键数，

Zi 为在拉削长度内同时参加切削的齿数。若用插刀同时参加切削的刀刃长度比插刀大得多，因而生产率也高得多。

3.2.2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 。

3.3刀具结构参数、几何参数的选择和设计

3.3.1选择拉刀材料及热处理硬度 拉刀材料选用W6Mo5Cr4V2高速钢。热处理硬度见图技术条件。

3.3.2 拟订拉削余量切除顺序和拉削方式 拉削作量的切除顺序为：倒角—键侧与大径—小径，拉刀切削齿的顺序是：倒角齿—花键齿—圆形齿。实际采用分层拉削渐放式。

本节用脚标d 表示倒角齿，h 表示花键齿，y 表示圆形齿；用脚标c 表示粗切，g 表示过渡，j 表示精切，x 表示校准齿；用脚标w 和m 表示工件预制孔和m 表示拉削孔。

3.3.3 选择切削几何参数 按表4－2，4－3选择

粗切和过渡齿：前角γ。=17°，后角α。=?+?103，刃带宽度

1.01=a b 。

精切齿：前角γ。=17°， 后角α。=?+?'10031 ，刃带宽度 15.01=a b

校准齿：前角γ。=17°， 后角α。=,30

01+?，刃带宽度

5.01=a b

3.3.4 确定校准齿直径 倒角齿不设校准齿

查表4－16，花键齿,圆形齿的扩张量为5um ，则花键齿校准齿和圆形齿校准齿直径为

mm d mm

d yx hx 016.26)005.0021.26(079.30)005.0084.30(=-==-=

3.3.5 计算倒角齿参数 已知键槽宽度B 、开始倒角处的直径d 、倒角角度θ、倒角尺寸f ；查表4－29知倒角的工艺角度为 ?=30θ，5.0=f 。按表4－29 计算如下：

3.3.6 计算拉削余量 按表4－1计算：185.065)1.0~075.0(26005.0)1.0~075.0(005.0≈=?+?=+=l d A m

圆形拉削余量为1mm ，预制孔径为25，

实际拉削余量： mm mm A y 016.1)25016.26(=-=

倒角余量： mm A d 137.125137.26=-=

花键余量： mm A h 042.4)1.0137.26(079.30=--=

mm

mm d d mm B d mm ctg ctg B M tg mm d M tg d ftg B B B B B B y y 137.26)6.0~3.0(537.2559.13sin 6sin 59.13395.43030sin 6137.92sin 2c 137.9)66.1430sin(2621)sin(2166.14253.0arcsin 253.026305.0262sin 2min min 1max 1max min 1=+==?==?==?-???=-==?+???=+=?===???+=+=φφθθφφθφθφ

3.3.7 选择齿升量 按表4－4选择为

倒角齿： mm a fd 07.0=（槽拉刀和键槽拉刀栏）

花键齿： mm a fh 05.0=（矩形花键拉刀栏）

圆形齿： mm a fy 050.0= （综合式拉刀栏）

3.3.8 设计容屑槽

图2

1）齿距计算 按表4－7

粗齿的齿距：

mm l P 106525.165)5.1~25.1()5.1~25.1(=?=?== 过渡齿的齿距：mm P P g 10==

精切齿的齿距：mm P P j 7)8.0~6.0(==

2）选择容屑槽 按表4-8采用曲线槽，粗切齿深槽：h=4.5mm,g=3,r=2.3,R=7

精切齿用基本槽：h=2.5,g=2.5,r=1.3,R=4。

3）校验容屑条件 查表4-9得容悄系数k=2.7。倒角齿齿升量大时，就校验之，应使满足式l Ka h f 13.1≥ ：

96.36507.07.213.113.1=??=l ka f