(完整word版)圆孔拉刀课程设计说明书

1、中北大学信息商务学院课程设计 目录 1、 前言3 2、 绪论3. 2.1 刀具的发展 3 2.2圆孔拉刀的相关介绍 3 2.3设计的目的及要求 4 3、圆孔拉刀的设计 4 3.1 原始条件和设计要求 4 3.2 拉削的特点5 3.3设计步骤 5 3. 3.1选择拉刀材料 5 3. 3.2拉削方式 5 3. 3.3拉削余量 6 3. 3.4几何参数 6 3. 3.5齿升量 6 3. 3.6确定齿距 6 3.3.7 确定同时工作齿数 7 3. 3.8容屑槽形状 7 3. 3.9确定容屑系数 7 3.3.10 确定容屑槽尺寸 7 3. 3.11拉刀的分屑槽形状及尺寸 7 3. 3.12确定拉刀的齿数

2、和每齿直径 8 3. 3.13柄部结构形式及尺寸 9 3. 3.14颈部直径与长度 10 3.3.15 过渡锥长度 10 3.3.16 前导部直径长度 10 3.3.17 后导部直径长度 11 3.3.18 柄部前端到第一齿长度 11 3.3.19 计算最大切削力 11 3.3.20 拉床拉力校验11 3.3.21 拉刀强度校验11 4、拉刀的制造工艺及检验方法 12 4.1拉刀的检验方法12 4.2 拉刀的制造工艺 12 5、总结13 6致谢14 7、参考文献14 16 /、八 1 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，通过这次 课程设计来检查和考验我们在这几年中

3、的所学，是一件非常有意义的事。对于我 们自身来说，这次课程设计很巧妙地把一些实践性的东西带入我们的设计，并和 我们平时所学的理论知识联系在了一起。这为我们是在将来的工作或者是继续学 习的过程中打下一个良好的基础。 我的课程设计课题目是圆孔拉刀的设计。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。 2

4、绪论 2.1刀具的发展 随着社会的发展，时代的进步，刀具在生产中的用途越来越广.刀具的发展在 一定程度上决定着生产率,中国加入WTC后,各行各业面临的竞争越来越激烈,- 个企业要有竞争力，其生产工具必须具有一定的先进性.中国作为一个农业大国, 其在机械方面的发展空间相当大，而要生产不同种类的零件，不管其大小与复杂 程度,都离不开刀具. 目前，在金属切削技术领域中，我国和先进的工业国家之间还存在着不小的 差距，但这种差距正在缩小。随着工厂、企业技术改造的深入开展，各行各业对 先进刀具的需要量将大幅增长，这将有力地促进金属切削刀具的发展 2.2圆孔拉刀的相关介绍： 圆孔拉刀只是拉刀中的一种，具有切

5、削条件差、能获得高的加工精度及光洁 表面，耐用度高、生产率高等特点。因此，圆孔拉刀深受加工行业的欢迎。在大 批量、高精度生产中，圆孔拉刀发挥了巨大的作用。 圆孔拉刀只是金属切削原理及刀具这门课程介绍的众多刀具中的一种，研究 这两种刀具有助于我们加深对该课程知识的理解，同时也可提高我们动手解决问 题的能力。 2.3设计的目的及要求： 2.3.1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

6、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。 2.3.2设计的要求： 完成拉刀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

7、，文句通顺。 3圆孔拉刀的设计 3.1原始条件和设计要求 工件直径D = 40mm ,工件拉削孔长度L = 40mm ,拉削表面粗糙度不得 大于Ra1.6,孔内无空刀槽，工件拉削孔部截面图如下： 3.2 3.5d10 6键均布 0.012 A 5ZU o 1x45 2 X4 1131 3.2 40 图2. 0.05 图1. （图1 ） 工件材料：20号钢硬度：HBS120强度6 = 4MPa 选用L6120型号的拉床 3.2拉削的特点 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

8、度和表面粗糙度高、成本低、机床结构简单、操作简单 3.3设计步骤 3.3.1选择拉刀材料 拉刀材料选用20号钢，20号钢，塑性高，也具有良好的焊接性能和冷冲压 性能。通过渗碳和热处理，使工件心部具有一定的强度和较高的韧性，而表面获 得高的硬度和耐磨性。查【工程材料应用基础】表6-7该拉刀材料选 W6Mo5Cr4V2 3.3.2拉削方式 拉刀有三种拉削方式：普通（分层）拉削、轮切（分块）拉削、综合拉削。 拉削方式不同，拉刀的结构随之而异。所谓综合拉削方式，即在同一只拉刀上采 用了两种拉削方式的组合。它的粗精切削齿都不分组，粗切削齿上开圆弧形分屑槽,槽宽略小于刃宽，前后刀齿上分屑槽交错排列，故粗切

9、削齿上齿升量较大，拉 削表面质量高，拉刀制造容易，适用于拉削余量较多的圆孔，是目前常用的一种拉 削方式。因为综合拉削方式具有不少的优点，所以圆孔拉刀一般都采用这种拉削 方式。 333拉削余量 假设拉削前的孔是用钻头加工的，则其拉削余量可用如下公式查【金属切削原理 及刀具】表15-1: 计算余量 A=0.005dm+（0.1 0.2）.L =0.00540.030+0.15 ： J40 =1.15mm 按GB1438 78锥柄麻花钻第1系列取 =39mm 实际余量 A =dx-dwmin 二4。.。3-39 OBmm dox =dmmax = 0.05 3.3.4几何参数 拉刀的几何参数主要指刀

10、齿上的前角，后角和后刀面上的刃带宽，为制造方 便,其校准齿上的前角通常与切削齿相同。 查【金属切削原理及刀具】表15-5有： 切削齿: 前角=16 - 18 后角=2 30 +1 表15-6有：校准齿: 前角=16 - 18 后角=1 +30 精切齿: 前角=16 - 18 后角=2 30 刃带宽：粗切齿乞0.1 精切齿:0.10.2 校准齿:0.20.3 3.3.5齿升量af 查【金属切削原理及刀具】表15-4 粗切齿：af =0.03mmhd =2af = 0.06mm 3.3.6确定齿距 查【金属切削原理及刀具】表15-7有粗切齿齿距：P=(1.25 1.5) L =7.90 9.49

11、取 P=9mm 精切齿齿距,校准齿齿距：(0.60.8 ) P=5.47.2取P=6mm 337确定同时工作齿数 由计算式: 最少同时工作齿数 Zmin 42=4.4 取 Zmin = 4 最多同时工作齿数 Zmax1 = 5.4 P取 Zmax = 5 且满足3 Ze乞8 3.3.8容屑槽形状 拉刀属于封闭切削，为保证拉刀的强度，在相同的齿距下，可以选用基本槽、 深槽或浅槽。为减少加工容屑槽的成形车刀和样板的种类，应尽量将容屑槽的形 状和尺寸标准化，系列化。目前常用的容屑槽形状有直线齿背型， 曲线齿背型和 直线齿背双圆弧型三种.选用曲线齿背型。 3.3.9确定容屑系数K 容屑系数K根据ac=

12、0.06取K=3.0 3.3.10确定容屑槽尺寸 （图1）容屑槽 为保证拉刀有足够的容削空间查【金属切削原理及刀具】表15-8 粗切齿和过渡齿取深槽， h=4mm,g=3mm,r=2mm, R=7mm; 精切齿和校准齿取基本槽，h=2mm g=2mm,r=1mm, R=4mm 3.3.11拉刀的分屑槽形状及其尺寸 常用分屑槽的形状有圆弧形和角度形两种。圆弧形分屑槽主要用于轮切式拉 刀的切削齿和组合式拉刀的粗切齿和过度齿上； 三角形分屑槽用于同廓式拉刀的 切削齿和组合式拉刀的精切齿上。 故：粗切齿与过渡齿采用弧形分屑槽，精切齿(最后一个精切齿除外)采用 三角形分屑槽。 弧形槽按表3-52【机械工

13、程专业课程设计指导】设计 dmin = 39 mm ，槽数入=10 槽宽 a =d0min sin90 - (0.3 - 0.7) =6 mm 、Q0* 切削宽度 aw=2d0min sina=6.09 mm nk 三角形槽按表3-51【机械工程专业课程设计指导】设计，前后刀齿的分屑 槽应在圆周方向错开半个槽距，交错排 1 1 d0=40mm，槽数 n =()詔0=28 076 槽宽 b = V 1.2 mm，深 h =0.5mm，槽形角 _- 3.3.12确定拉刀齿数和每齿直径尺寸 过度齿齿数zg =35,精切齿齿数 召=47,校准齿齿数zx=57 取过渡齿与精切齿齿升量递减为：0.025、

14、0.020、0.015、0.015、0.01、0.01mm 1 切除余量Ag Aj，其中，前2齿齿升量大于af，可属过渡齿；后4齿齿升量 较小，属精切齿。 A Aj=2X( 0.025+0.020+0.015+0.015+0.010+0.010 ) =0.19mm 粗切齿齿数zc=1=15 2af 粗切齿、过渡齿、精切齿共切除余量:(15- 1)x 2X 0.03 + 0.19 mm=1.030mm 剩下(1.040-1.030 ) mm=0.010 mm的余量未切除，需增设一个精切齿切到 要求的尺寸。 按表【机械工程专业课程设计指导】取校准齿7个，则拉刀总齿数为： Z zg 召 zx= 15

15、+2+5+7=29 按齿号列出了各齿直径尺寸及其公差见表1: （表1）各齿直径尺寸及其公差 r H 口 齿号 直径基本尺 寸 D （mm） 直径尺寸公 差（mm） r H 口 齿号 直径基本尺 寸 D（mm） 直径尺寸公 差（mm） 14 39.780 0.015 15 39.840 1 39.000 16 39.890 2 39.060 17 39.930 0.01 3 39.120 18 39.960 4 39.180 19 30.990 5 39.240 20 40.010 -0.01 6 39.300 +0.015 21 40.030 7 39.360 8 39.420 22 40.0

16、35 23 40.035 9 39.480 24 40.035 10 39.540 25 40.035 11 39.600 26 40.035 0 -0.007 12 39.660 27 40.035 13 39.720 28 40.035 29 40.035 3313柄部结构形式及尺寸 拉刀圆柱形前柄的结构形式可分为I型和U型，1型用于柄部直径小于 18mm勺拉刀，U型用于柄部直径大于 18mm勺拉刀。I型和U型又可分为无周向 定位面和有周向定位面。当拉刀用于实现工作行程和返回行程的自动循环时，需 要有后柄结构，后柄放置在拉刀后导部的后边，后柄的结构形式有I型和U型两 种，1型为整体式，U型

17、为装配式，一般在后柄直径较大时采用。 故该拉刀选择 U型A-无周向定位面的圆柱形前柄型式.查表【机械工程专 业课程设计指导】 知: 前柄 L3 =li =120 0 D =d? =38h12_o.25o Di 二 di 二 40f8 -0.025 -0.064 l 二 25 l 二 32 c 二 5 如下图2: （图2）前柄 3.3.14颈部直径d2与长度l2 颈部直径可取与前柄直径相同值，也可略小于前柄直径.颈部长度要保证拉 刀第一个刀齿尚未进入工件之前，拉刀前柄能被拉床的夹头夹住.因此可得拉刀 颈部长度计算公式 颈部长度： l2 - m Bs A -l3 二 110mm 对于L6120型号

18、的拉床,其尺寸如下: 式中：l2 - -颈部长度m=1020取m=15 Bs- -拉床床壁厚度75 mm A- -法兰盘厚度35mm l3 过渡锥长度10, 15或20mm这里选l3=15mm 颈部直径； dd1 -( J . -冷 取 d2 = d1-0.5 = 39.5mm 3.3.15过度锥长度I3 l3=15mm 3.3.16前导部直径d4,长度14 d4 d wmin =39f -0.030 -0.060 l4 =1 或 l4 _40取 14=40mm 3.3.17后导部直径d7,长度l7 l7 = 、L l 或 l7 _ 20取 l7=20mm d7 二dm in二-40f7-0.

19、060 3.3.18柄部前端到第一齿长度l1 拉刀前柄端面至第1刀齿的距离 L； = li m Bs A 14 =120+15+75+35+40=285mm l1前柄伸入夹头的长度l；日1:声或l； “1 取l；=120mm 3.3.19计算最大切削力Fcmax 按表3-62【机械工程专业课程设计指导】计算最大拉削力。根据综合式拉 削特点，切削厚度a2af _Q55 兀3 Fmax =Fz awZemaxkokKkskq 10= 2335 1.27 1.15 0.9 1 10=132.23 2 KN 式中：Fz -切削刃单位长度上的切削力 查表【机械工程专业课程设计指导】有 Fz =233N

20、3.3.20拉床拉力校验 实际拉力还应小于拉床的额定拉力 F额，新拉床F实际w 0.9F额；良好状 态的旧拉床F实际w 0.8F额；不良好状态的旧拉床 F实际w( 0.50.7 ) F额。 校验后若发现超过许可值，可减小齿升量或加长齿距以减少拉削力Fmax,当 拉床拉力不够也可更换大拉床来加工。 其中L6120型拉床的公称拉力Fr =200 KN 故Fmax乞0.8 Fr =0.8 200=160 KN,所以拉床拉力足够 3321拉刀强度校验 为防止拉刀拉断，拉削时产生的拉应力应小于拉刀材料的许用应力，即 二=Fmax/ Amin卜一 1, 式中：Amin拉刀上的危险截面积，一般在柄部或颈部.

21、 lc I-拉刀材料的许用应力,高速钢的I- l=0.35GPa Amin 二 d22 2 3.14 382 2 2 =1134.1 mm ；=Fmax/ Amin=132.23/1134.1=0.116GPa t 1 所以拉刀强度符合要求 3.3.22计算校验拉刀 粗切齿与过渡齿长15 =9 (15 2) =153mm 精切齿与校准齿长16 = 6 (5 7 72mm 拉刀的总长 L 二 L1 I b l 285 153 72 20 二 530mm 按下表允许拉刀总长为24d0 =24 55mm=1320mm，显然，设计拉刀比允许 拉刀短的多，所以长度校验符合要求。 4拉刀的制造工艺及检验方

22、法 4.1拉刀的检验方法： 1. 拉刀外观检验：切削刃是否锋利，切削刃是否有烧伤痕迹，是否残留有未 磨掉的磨损部分，前后表面的表面粗糙值 Ra应小于0.4um 2、拉刀容屑槽的检验：前面和容屑槽槽底应平滑连接，不允许有凸台，用 样板检验 3、拉刀前角：用万能角度尺和多刃量角器检验 4、拉刀后角：用游标万能角度尺或百分表测量 5 、拉刀齿升量检验：用千分尺或杠杆卡尺检验，允差为 0.007 0.010mm 4.2拉刀制造工艺 根据文献【工程材料应用基础】拉刀材料的制造工艺要点如下: 拉刀热处理用W6Mo5Cr4V高速工具钢制造的拉刀热处理硬度 刀齿和后导部 63 、66HRC 前导部 60 、6

23、6HRC 柄部 45 、58HRC 允许进行表面强化处理 拉刀表面不得有裂纹，碰伤,锈迹等影响使用性能的缺陷 拉刀切削刃应锋利，不得有毛刺，崩刃和磨削烧伤。 拉刀容屑槽的连接应圆滑，不许有台阶。 5 总结: 课程设计作为工科院校大学生的必修环节，不仅是巩固学生大学所学知识的 重要环节，而且也是在检验大学生综合应用知识的能力、自学能力、独立操作能 力和培养创新能力，是大学生参加工作前的一次实践性锻炼。 金属切削原理及刀具课程设计虽然只有短短一周的时间，但是我从中学到了 很多东西。这是第三次经历课程设计，所以没有像原来的机械原理课程设计那样 茫然。 刚开始以为金属切削原理及刀具这门课程比较简单，一看课程设计的题目， 我才发现上课的教材讲的东西很多， 但是讲解得不是那么详细，所以我查阅了相 关的文献资料。课程设计中，我发现自己的相关知识储备不足， 还是存在应付式 的学习，学过的知识，有很多已经忘得差不多了