刀具课程设计指导

1、机械制造及自动化专业刀具课程设计指导山东大学机械工程学院一、刀具课程设计的目的要求及内容1. 设计目的及要求刀具课程设计是机械制造类(冷加工)专业学生在学习现代切削加工理论根底?、机械制造技术 根底?及机械制造装备设计?等课程及其它有关课程之后进行的一个实践性教学环节,其目的是 稳固和加深理论教学内容,培养学生综合运用所学理论,解决生产实际中刀具设计问题的水平.通过刀具课程设计,应使学生到达如下要求：(1) 初步掌握几种典型刀具的设计计算方法,(2) 学会绘制刀具工作图,标注必要的技术条件,(3) 学会使用各种设计资料、手册和国家标准,2. 设计内容刀具课程设计的内容是从工艺设计零件(如Z12

2、V190B柴油机活塞)加工过程中使用的几种刀具如成形车刀、成形铳刀等中选择一到两把进行设计,也可另外指定一到两把刀具进行设计,时间 为4天.3. 设计刀具的一般步骤(1) 确定刀具的类型；(2) 选择刀具材料；(3) 确定刀具合理的几何角度；(4) 确定刀具结构参数(包括：刀体尺寸、刀齿齿数、刀齿和容屑槽形状和尺寸、刀具夹持局部的结构和尺寸等)；(5) 设计计算刀具的廓形；(6) 制订合理的技术条件(包括：重要尺寸的公差、 形位公差、各重要外表的粗糙度、对刀具材 料及热处理的要求等)；(7) 考虑刀具的制造工艺及检验方法；(8) 绘制刀具工作图；(9) 编写出刀具设计计算说明书.4. 尖齿铳刀

3、设计(该刀具设计资料很少)注：这局部内容是从相关资料中聚集的,同学们可直接用！ (1)铳刀直径d和心轴(内孔)直径 d1选择铳刀直径时,应保证铳刀的轴具有足够的刚度和强度,刀齿具有足够的容屑空间以及能多 次重磨.在满足这些条件的前提下,尽可能选择较小的数值,否那么,铳削扭矩大,动力消耗多,而 且铳刀切入时间长,从而降低了生产率.此外,小直径铳刀本钱低,一般根据铳削用量和铳刀的轴 来选择铳刀直径.表1铳刀直径选择铳刀名称高速钢铳刀硬质合金端铳刀ap/mm< 7090100< 4566810ae/mm< 5810< 6090120180260350d0/mm80801001

4、0012580100125160200200250315400400500表1铳刀直径选择(续)铳刀名称圆盘铳刀槽铳刀及切断铳刀ap/mm< 8122040< 5101225ae/mm20：253550< 4< 4510d0/mm808010010016016020063638080100100125注：如ap、bD不能同时与表中数值统一,而 ap (圆柱铳刀)或 bD (端铳刀)又较大时,那么主要依 据ap (圆柱铳刀)或 bD (端铳刀)选择铳刀直径铳刀直径d和心轴直径d有如下关系d=2.25di心轴直径由表2选取.表2铳刀直径和心轴直径dimm整体铳力直径d405

5、0607590i00i30i50镶齿条铳刀直径d一607590ii0i30i50铳刀心轴dii62227P 32405060为了保证铳刀体壁厚有足够的强度,所选的d及di还必须满足以下条件d> di+2m+2h式中m铳刀体壁厚,通常取 m>0.3dmm, m小时会引起键槽处在热处理或工作时裂开; h铳刀刀齿的高度mm.图1硬质合金端铳刀2铳刀的齿数z铳刀按齿数多少可分为粗齿和细齿两种：粗齿铳刀的刀齿强度高,容屑空间大,重磨次数多,但平稳性差,故多用于粗加工、或切削塑性材料为有足够容屑空间.细齿铳刀刀齿较多,切削平稳,加工外表质量较好,故多由于半精加工和精加工.在实际生产中,铳刀刀齿

6、常按下式计算 式中d一铳刀直径mm;K一根据铳刀种类和切削条件确定的系数,按表3选取.表3系数K值铳刀种类螺旋角79K粗齿圆柱平面铳刀30i.05细齿圆柱平面铳刀i5202镶齿粗齿圆柱平面铳刀200.9450.855600.5细齿端铳刀一2粗齿端铳刀一i.2细齿槽铳刀一2角度铳刀一2.82.5成形铳刀一i.5i.2K取小值,其余铳刀那么小直径时 K取大值.注：对于角度铳刀和成形铳刀,大直径时3铳刀螺旋角1直线齿背几何参数计算公式图2芥45 50 :=：0+ ：0+ :式中0一铳刀的前角3；? 360/z z为铳刀齿数对于螺旋齿铳刀,zj应按下式选取Zj:为铳刀螺旋角式中d一铳刀直径mm.2折线

7、齿背与曲线齿背几何参数计算公式图 2：i= 5+ ：.+ :3=60 65 : r=i4mm：02= ：0i+8 ：i2 :铳刀的螺旋角 大时,因增大了实际工作前角和切屑卷曲半径,从而排屑方便,故可降低外表粗 糙度,减少振动,但螺旋角过大那么会引起轴向力增大.各种铳刀螺旋角见表4.表4标准铳刀螺旋角直筑刀类型7(9筑刀类型?/(?)端铳刀2540盘铳刀四面刀15镶凶10二面刃815圆柱形铳刀细齿3045错齿三面刃1015粗齿40镶齿一面刃L 15mm1215镶凶2045L<15mm810立铳刀3045组合齿二面刃15键槽铳刀1525图2刀齿的几何形状(注：刀齿的法剖面)铳刀螺旋角的方向可

8、根据具体工作情况确定.在铳槽和侧面时,应按图3所示来选择铳刀的螺旋角 和铳刀的旋转方向.图3铳刀螺旋槽方向刀齿的几何形状(图 2)刀齿的几何形状应满足：应有足够的强度；有足够的容屑空间；保证排屑顺利；有足够多的重 磨次数.二、刀具工作图及设计计算说明书1. 绘制刀具工作图时应注意的主要问题刀具设计计算最终要用刀具工作图表示出来,为刀具制造提供全部参数及要求.刀具工作图在 图纸中的布置,应当各局部之间协调,松、密恰当,整体美观.绘制刀具工作图时应注意的主要问 题如下：(1) 刀具工作图的画法刀具工作图应表示出该刀具的结构特征及其具体尺寸.同时除主要视图外,常有剖面图,局部 放大图.如切削刃口型式

9、,分屑槽结构型式、小圆角及空刀槽等.在绘制刀具工作图时,除按机械制图投影理论绘制外,通常还采用简化画法.例如齿轮滚刀、 蜗轮滚刀、花键滚刀等正视图其外圆及两端面用粗实线画,而刀齿、螺旋槽那么可用双点划线简化表 示,但螺旋方向必须一致.拉刀切削部粗切齿、精切齿、校准齿,按类只画前后几个齿而中间齿可 以用简化画出,即外圆用粗实线,容屑槽底用细实线,其拉刀长度可以断开等.(2) 刀具工作图的标注刀具工作图像其它图纸一样按国家标准标准进行标注尺寸、公差及外表粗糙度.形位公差尽量 标注在图形上,有时为了简便也可用文字说明,写在技术要求中.整体式刀具工作图与装配式刀具工作图其标注有不同之处,像标注零件图与

10、装配图之区别一样.(3) 刀具工作图的比例刀具工作图的比例通常是 1:1的比例,而对不同实际尺寸和结构复繁程度不同也可用放大或缩 小比例.当刀具工作图中有局部放大比例的图形时,一定在放大图形上方标明放大比例.2. 设计说明书的内容及要求刀具设计说明书是绘制刀具工作图的依据,是刀具设计方案正确与否、几何参数选择合理与否 的检验文件,因此刀具设计说明书应包括：(1) 原始条件及设计要求；(2) 刀具结构型式确实定；(3) 刀具材料确实定；(4) 刀具几何参数的合理选择及其计算；(5) 刀具结构设计及结构尺寸计算和验算；(6) 刀具强度、刚度的校核；(7) 确定刀具工作图的技术条件；(8) 设计体会

11、.刀具设计说明书大体上包含以上几方面,对于具体设计某种刀具可参考这种刀具设计例如.对于刀具设计说明书,要求字迹工整、文图结合,简图明了、直观,计算步骤完整、正确.说明书要用统一标准的课程设计说明书纸,最后装订成册.三、刀具设计题目(根据实际工艺设计零件确定,以下为例子！)1. 从自己的零件工艺中选择 1把刀进行设计,比方(1) 成形车刀设计设计活塞加工过程中的以下内容之 成形车刀：1) 粗锻燃烧室,使用双面组合机床.2) 精车燃烧室,使用专用精车燃烧室车床.(2) 成形铳刀设计题设计活塞)加工过程中的以下内容之成形铳刀(尖齿成形铳刀)：1) 铳内腔,使用立式专用内腔铳床.2) 铳上开裆,使用立

12、式销座开裆铳床.3) 铳下开裆,使用立式销座开裆铳床.4) 铳避碰弧,使用卧式铳床.2. 其它成形车刀、综合式圆孔拉刀设计(见下一页)3. 要求：不能设计普通的外圆车刀、端面车刀、麻花钻等标准刀具.4. 每个同学设计自己的刀具,互相不能重复.即使结构相同,刀具的结构参数应有区别！!四、主要参考文献(1) 袁哲俊、刘华明主编.金属切削刀具设计手册?,机械工业出版社,2021.(2) 刘华明主编.金属切削刀具课程设计指导资料?,机械工业出版社.(3) 乐兑谦主编.金属切削刀具?,机械工业出版社.(4) 四川省机械工业局编.复杂刀具设计手册?,机械工业出版社.(5) 机械工程手册?第 47篇金属切削

13、刀具?,机械工业出版社.(6) 其它“机械制造装备方面的手册.综合式圆孔拉刀课程设计题目之一：工件直径为：T30H7,长度为：2540mm,材料为45#钢,调质处理后硬度为HB220 250,抗拉强度为：0.75GPa,工件如以下列图所示.使用机床为 L6140拉床.试设计圆孔拉 刀.25 40综合式圆孔拉刀课程设计题目之二：工件直径为：45H7,长度为：4560mm,材料为45#钢,调质处理后硬度为HB220 250,抗拉强度为：0.75GPa,工件如以下列图所示.使用机床为 L6140拉床.试设计圆孔拉 刀.45 60圆孔拉刀课程设计题目之三：设计综合轮切式圆孔拉刀,数据和技术要求为：拉后

14、孔径为28 +0.023o;拉削长度为48mm；拉前用钻头预加工,拉前孔径为727 +0.28.,工件材料为45#钢,硬度为HB220240,拉削外表粗糙度为 Ra1.6,使用机床为L611048成型车刀课程设计题目之一：工件如以下列图所示,材料为 45#钢,b=0.60GPa, HB=170200,直径为40mm,车 削后不再磨削,要求车出全部外表,并切出预切槽,用C1336单轴转塔自动车床,试设计I圆体成型车刀.课程设计题目之二：工件如以下列图所示,材料为 45#钢,b=0.60GPa, HB=170200,直径为叮35mm,车 削后不再磨削,要求车出全部外表,并切出预切槽,用C1336单

15、轴转塔自动车床,试设计I圆体成型车刀.课程设计题目之三：工件如以下列图所示,材料为 45#钢,b=0.60GPa, HB=170200,直径为45mm,车 削后不再磨削,要求车出全部外表,并切出预切槽,用C1336单轴转塔自动车床.试设计圆体成型车刀.课程设计题目之四：工件如以下列图所示,材料为 45#钢,b=0.60GPa, HB=170200,直径为叮30mm,车 削后不再磨削,要求车出全部外表,并切出预切槽,用C1336单轴转塔自动车床.试设计圆体成型车刀.课程设计题目之五：工件如以下列图所示,材料为碳钢,务=0.49GPa,车削后不再磨削,要求车出全部外表, 试设计圆体成型车刀.舛9.5A辑6.5141.510.1一47 0-0.6成型车刀课程设计题目之六:工件如以下列图所示,材料为 45#钢,b=0.60GPa, HB=170200,直径为40mm,车削后不再磨削,要求车出全部外表,并切出预切槽,试设计 棱体成型车刀140-0.7*+0.254 c03' .40 03 ,成型车刀课程设计题目之七：工件如以下列图所示,材料为 45#钢,b=0.60GPa, HB=170200,直径为?35mm,车削后不再磨削,要求车出全部外表,并切出预切槽,试设计|棱体成型车刀.课程设计题目之八：工件如以下列图