金属切削原理及刀具 课程设计说明书

1、中北大学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···········································22 绪论

2、83;··········································33 圆孔拉刀设计······

3、·····························44 矩形花键铣刀设计···················&

4、#183;···········145 总结·····································&

5、#183;·····186 参考文献·······································19第 1 页 共 19 页中北大学课程设计说

6、明书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

7、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。第 2 页 共 19 页中北大学课程设计说明书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

8、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。第 3 页 共 19 页中

9、北大学课程设计说明书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。第 4 页 共 19 页中北大学课程设计说明书1.3拉削余量：对于花键孔A=De-Do14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b =430Mpa参考附录表5，选W6MO5Cr4V2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

10、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 选择刀齿几何参数第 5 页 共 19 页中北大学课程设计说明书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：g0=17o， 精切齿与校准齿倒棱角为5o。后角：粗切齿：a0=2o30'+1 ba1£1;精切齿：a0=2o校准齿：a0=1o6 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。dox=dmmax+d=35.025+0.01=35.035+30'o ba1=0.10.3; +30

11、' ba1=0.20.3 mm式中：d拉削变形（收缩量），d按表415，416选，d=0.01mm7 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：A'=0.005dm+(0.010.02)l =(0.005´35+0.15´35)mm=1.062mm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f34.00mm的钻头。实际拉削余量为：A=dox-dwmin=(35.035-34)mm=1.035mm8 选取齿升量由材料为25钢，sb=430MPa<0.5GPa，且为综合式圆拉刀。按金属切削刀具

12、设计简明手册表 4-4选，取粗齿升量为：af=0.030.06。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af=0.03第 6 页 共 19 页中北大学课程设计说明书9 设计容屑槽（图（二）NO.18NO.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： P=(1.251.5)l=(1.251.5)35=7.48.87mm取P=8mm.精切齿和校准齿齿距取为：Pj=Px=(0.60.8)P=4.86.4mm取为6mm9.2 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

13、曲线齿背型容屑槽。故：粗切齿、过渡齿取深槽，h=3mm;第 7 页 共 19 页中北大学课程设计说明书精切齿、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，ac=2af=0.06mm得容屑系数K=3 h'=1.13K(2af)l=1.13´3´2´0.03´35=2.3mm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， lp=358=4，zemin=4， zemax=4+1；满足3£ze£8的校验条件，校验合格。10. 确

14、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：domin=34，槽数：nk=10， 槽宽：a=d0minsin90nko-(0.30.7)mm=4.82 切削宽度：aw=2d0minsin三角形分屑槽为：d0=35mm90nko-a=5.82 1716)pd0=15.718.32=16槽数：n=(槽宽：b=1.01.2槽深：h'=0.40.5第 8 页 共 19 页中北大学课程设计说明书槽角：w³90o11. 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

15、位面的圆柱形前柄，取d1=32mm,卡爪处底径d2=24mm，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：d=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ac=2afFmax=FZ'åaZemaxk0k1k2k3k4´10w-3；åFmax=140´35p2aw=12pd0 （d0为拉刀直径）；-3´5´1.27´1.15´1.13´0.9´1´10KN=57

16、.133KN拉刀最小断面为前柄卡爪底部，其面积为：Armin=pd242=p´2442mm2=452.16mm2危险断面部位的拉应力为：s=FmaxArmin=57.133452.16GPa=0.1264GPa高速钢圆拉刀许用应力d=0.35GPa，显然s<s，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：Frk=100´0.8=80KN显然Fmax<Frk，拉床载荷校验合格。第 9 页 共 19 页中北大学课程设计说明书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0

17、.8af,0.6af,0.5af,0.4af,0.3af,0.2af,0.1af,所以取为：0.025，0.02，0.015，0.012，0.01，0.01；共切除余量：Aj+Ag=2´(0.025+0.02+0.015+0.012+0.01+0.01)=0.184mm 其中前2齿齿升量大于af，可属于过渡齿，后4齿齿升量较小，属精切齿。2粗切齿齿数按下式计算后取整为：Zc=A-(Aj+Ag)2af+1=1.035-0.1842´0.03+1=15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（1.035-1.0

18、24）=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dox前面已经确定了。这样，拉刀总齿数为：Zc+Zg+Zj+Zx=15+2+5+7=29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第 10 页 共 19 页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： l1=110mm, d1=32f8mm颈部： l2=m+Bs+A-l3=90mm d2=d1-0.4=31.6mm 过渡锥：l3=15mm前导部：l4=40mm d4=dwmin=33.5mm 后导部：l7=20 d7=dmin=50f7mm

19、 拉刀前柄端面至第1刀齿的距离：'''=l1+m+BS+A+l4=(100+15+60+30+40)=245L1图（三）、前柄、颈部、过渡锥、前导部第 11 页 共 19 页中北大学课程设计说明书图（四）、后导部15 计算和校验拉刀总长粗切齿与过渡齿长：l5=8´(15+2)=136mm精切齿与校准齿长：l6=6´j(5+7)=72mm' 拉刀总长： L=L1+l5+l6+l7=473mm按金属切削刀具设计简明手册表4-26允许拉刀总长为26´d0=26´35=910mm，显然拉刀短得多，所以长度核验合格。16 制定拉刀技

20、术条件制定拉刀技术条件;、热处理：刀齿和后导部 6366 HRC前导部 6066 HRC柄部 4558 HRC允许进行表面热处理。、拉刀几何角度的极限偏差：前角： g0=17o+2-1oo第 12 页 共 19 页中北大学课程设计说明书切削齿后角： a0=2o30'+1校准齿后角： a0=1o17 绘制拉刀工作图根据以上得到的结果，按照数据进行刀具图的绘制，绘制A图一张。根据相关的要+30'o 求制定粗糙度等等的标注。（详细说明见图纸）2 第 13 页 共 19 页中北大学课程设计说明书4.花键铣刀设计1 确定铣刀宽度与齿形高度铣刀宽度应比工件廓形宽度略大，经几何计算（参考图（

21、五），取铣刀宽度为：B=4.24mm 当取铣刀前角为零度时，k点与l点范围内的曲线即为铣刀前刀面齿形，也是铣刀轴向齿形。铣刀齿形高度由l点确定，纵坐标为5.33mm铣刀齿形最大高度点l的齿形高度：hw=y1-yc=6.67-5.33=1.34mm最大齿形高度：h=hw+(12)mm=3mm图（五）2. 确定容屑槽形式容屑槽形式：平底容屑槽3. 确定铣刀孔径查金属切削刀具设计简明手册表3-4，铣刀宽度B=4.24，可取d=13mm4. 初选铣刀外径由式：d0=(22.2)d+2.2h+(26)mm可得：d0=(22.2)´13+2.2´3+(26)mm=40mm5. 初选铣刀

22、齿数：第 14 页 共 19 页中北大学课程设计说明书H=h+k+r；由于k与r不能确定按式：H=h+0.06d0+(13)mm=3+2.4+(13)初步取为8，铣刀圆周齿距为：t=(1.31.8)=10.5齿数为：Zkpd0t=126. 确定铣刀的后角及铲削量就：选进给方向的后角，可取 af=10o15otanaox=tanafx·sinkrx»tanaf·sinkrx应保证 aox不小于2o3o，取afx=12 o计算铲削量并按金属切削刀具设计简明手册附录表2圆整：铲削量： K=双重铲齿的铣刀背采用型铲齿形式，K1=(1.31.5)K=(2.63)=3 pd0

23、Zktanaf=2.23=27. 确定容屑槽底半径：r=pd0-2(h+k)2AZk铣刀铲磨，取A=4，则，r=p´40-2(3+2)2´4´12=0.98=1 （圆整为0.5mm的整数倍）8. 确定容屑槽角取q=25o第 15 页 共 19 页中北大学课程设计说明书9. 确定容屑槽形状和深度H（见图（六）对于型齿背H=h+K+K12+r=3+2+32+1=6.5图（六）10 检验刀齿和刀体强度(1) 检验刀齿强度:C=p(d0-2H)ZK·34»2.5(d0-2H)ZKCH=2.5(40-2´6.5)12=5.625 =0.865&

24、#179;0.8故刀齿强度可满足。(2) 检验刀体强度:为保证刀体强度,要求：m³(0.30.5)dm=d0-2H-d2=40-2´6.5-132=7³0.5d故刀体强度也可满足要求。11. 校验铲磨齿形时砂轮是否和下一个刀齿发生干涉(1)按所设计的成形铣刀参数d0,ZK,H,q和r作出铣刀端面投影图,可得A,I,J三点.从第一齿的顶点A沿径向取齿廓高度h得G点,从第二齿的顶点J沿径向取铲削量K得B点,取齿廓高度h得E点,从A点作直线AO1,AO1与前刀面AO夹角为af,又作AB两点连线的中垂线与直线AO1交于O1点,以O1点为圆心,O1A为半径作圆弧连A点B点即

25、得近似的齿顶铲背 第 16 页 共 19 页中北大学课程设计说明书曲线;以O1G为半径画圆弧GD,即为近似的齿底铲背曲线 。参见图（七）。(2) 选砂轮直径DS³(2h+25+5)mm,式中25为砂轮法兰盘直径,h为铣刀齿廓高度.一般60£DS£120。12AI(3) 在弧AJ上取一点a ,使弧Aa»FO2连接FO1并延长之,自F点在此延长线上截取=12DS得O2,以O2为圆心,DS为半径作圆,即得砂轮的外圆周,并切弧GD于F点.此时21砂轮外圆周如在下一个刀齿E点的上方,则砂轮在铲磨时不会碰到下一个刀齿,如果在E点下方,则铲磨时会碰到下一个刀齿,即发生

26、干涉。图（七）12. 确定内孔空刀尺寸及键槽尺寸内孔空刀尺寸按金属切削刀具设计简明手册附录3确定,加宽为22的加强套筒.取空刀尺寸为10。键槽尺寸按金属切削刀具设计简明手册附录表1确定,取为20×3×3.213. 确定铣刀的技术条件 铣刀材料的选用: W18Cr4V确定铣刀刀齿形用样板检查,根据工件要求的精度,取铣刀齿形公差为工件廓形公差的3即:0.037mm铣刀内孔的公差可取H7第 17 页 共 19 页中北大学课程设计说明书5.总结课程设计是培养学生综合运用所学知识,发现,提出,分析和解决实际问题,锻炼实践能力的重要环节,是对学生实际工作能力的具体训练和考察过程. 课程设计作为工科院校大学生的必修环节，不仅是巩固大学生大学所学知识的重要环节，而且也是在检验毕业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