1、題 目: 金屬切削刀具課程設計 學 院： 工學院 姓 名： 周志恒 學 號： 20070909 專業班級：機械設計制造及其自動化071指導教師： 張廬陵 二0一0年六月目錄一、課程設計目的及要求1金屬切削原理與刀具課程設計的目的1金屬切削刀具課程設計的要求11、對刀具工作圖的要求12、對設計說明書的要求23.已知條件：2二、精加工內拉刀的設計4(一)拉刀條件的選擇41.拉削特點42.確定拉刀類型及拉削方式43.選擇刀具材料。44.選擇刀具的前角f和后角f4(二)拉刀工作部分的設計51.確定拉削余量52.確定齒升量53.確定齒距P及同時工作齒數54.確定容屑槽形狀和尺寸55.確定拉刀齒數和直徑6

2、(三)拉刀其它部分設計81.柄部和頸部及過渡錐82.前導部與后導部及尾部83.拉刀總長度9(四)拉刀強度及拉床校驗91.拉削力92.拉力強度校驗103.拉床拉力校驗10(五)拉刀技術條件10(六)拉刀工作圖111.容屑槽形狀112.拉刀工作總圖11（七）、參考文獻：12一、 課程設計目的及要求金屬切削原理與刀具課程設計的目的金屬切削原理與刀具課程設計是機械設計及自動化專業學生在“金屬切削原理”和“金屬切削刀具”及其它有關課程的基礎上進行的重要的實踐性教學環節，是素質教育的主要措施之一。其目的是使學生鞏固和深化課堂理論教學內容，鍛煉和培養學生綜合運用所學過的知識和理論的能力，是對學生進行獨立分析

3、、解決問題能力的強化訓練。通過金屬切削刀具課程設計，具體應使學生做到：(1) 掌握金屬切削刀具的設計和計算的基本方法；(2) 學會運用各種設計資料、手冊和國家（部或廠頒）標準；(3) 學會繪制符合標準要求的刀具工作圖，能標注出必要的技術條件；(4) 掌握CAD在刀具設計中的應用。金屬切削刀具課程設計的要求1、對刀具工作圖的要求刀具工作圖應包括制造及檢驗該刀具所需的全部圖形、尺寸、公差、粗糙度要求及技術條件等。工作圖應反映出該刀具各部分的形狀，同時又應使各視圖的配置與安排合理。圖中有些細小部分可以放大畫出，如切削刃上的分屑槽、刀具上的刃帶、小圓角等。刀具工作圖的圖形、圖線、尺寸、公差、表面粗糙度

4、以及技術條件，應能滿足刀具制造、刃磨和檢驗的全部要求，而且其畫法和標注均應符合國家標準的規定；對一些不便標注在視圖上的公差和粗糙度等，可用文字說明寫在圖紙上的空白處，但位置應適當。 繪制刀具工作圖一般應采用1：1的比例，但對尺寸很大或很小的刀具，可按縮小或放大。工作圖中的圖樣和技術條件所用的漢字、字母和數字，必須做到字體端正、筆劃清楚、排列整齊、間隔均勻；漢字字體應寫長仿宋體，不允許使用國家正式公布推行的簡化字以外的字；字體字號應適當。角度標注全部按正視位置。刀具工作圖中允許采用一些簡化畫法，如拉刀的正投影可以簡化，拉刀的刀齒允許只畫少數幾個齒，其余刀齒可簡化成齒頂，齒頂用粗實線表示，齒槽底用

5、細實線表示，省略的刀齒部分用雙點劃線表示。對有裝配關系的刀具，裝配圖上應畫出裝配后刀具的全部圖形，表明零、部件的相互關系，標出外形尺寸與安裝在機床上所需的安裝尺寸以及刀具的主要幾何參數。在裝配圖標題欄上方還應畫出零件明細表。裝配圖與零件圖的結構。刀具工作圖和配合尺寸要一致，且應標明配合精度。根據教師給定的設計題目，應按照如下過程進行刀具設計：1、根據加工零件和機床條件選擇刀具的類型。2、選擇刀具材料。3、選擇刀具的前角f和后角f 。4、畫出刀具廓形計算圖，確定切削刃的基準線和各點的計算半徑，并校驗切削刃總寬度Lc與工件最小直徑dmin 的比值是否滿足要求（若不滿足要求，可設計兩把或數把刀具分別

6、進行加工，或采取其它工藝措施）。5、確定刀具的結構尺寸。6、用計算法求切削刃上各點的廓形深度。7、確定切削刃上各點廓形深度的公差值。8、校驗刀具切削刃的最小主后角0 。9、確定刀具各段切削刃的廓形寬度及公差值。10、繪制拉刀設計圖。2、對設計說明書的要求金屬切削刀具課程設計說明書應有統一規定的封面及設計任務書，說明書的內容應包括設計該刀具時所考慮到的主要問題以及設計計算的全部程序。編寫說明書時可參閱指導書中設計計算例題的格式，但不可照搬照抄。具體應根據任務書中給定的原始條件，獨立地提出自己的設計方案，以培養獨立分析和解決實際問題的能力。設計說明書中的計算必須準確無誤，所使用的尺寸、數據和計量單

7、位，均應符合有關標準和法定計量單位。設計說明書采用A4紙，字跡與插圖應工整、清晰，語言要簡練，文句要通順，說明書的每一頁都應留有裝訂線和邊框，并編寫頁碼，最后應將說明書豎裝成冊。3.已知條件：1、要加工的工件零件圖如圖所示。2、工件材料：45鋼。b0.65GPa3、使用拉床：臥式內拉床L6110A。倒角1×45°1.63.2其余LdD ±0.1零件圖零件尺寸參數表工件材料組織狀態DdL參數45鋼調質180±0.150±0.0260±0.1 要求：1、 設計出精加工拉刀，所設計的拉刀能夠完成零件的內孔加工任務；2、 課程設計說明書一份。

8、 二、 精加工內拉刀的設計(一) 拉刀條件的選擇1. 拉削特點拉削是利用拉刀切削金屬的高生產率加工方法，可用來加工各種形狀的通孔、槽以及簡單或復雜形狀的外表面。拉削加工與其他切削方法相比，其特點表現在：生產率高、加工精度和表面粗糙度高、成本低、機床結構簡單、操作簡單等。2. 確定拉刀類型及拉削方式拉削方式可分為分層式拉削法（成形式、漸成式）、分塊拉削法和組合拉削法。本次設計中，工件需完成的是內孔加工，使用拉床：臥式內拉床L6110A，采用組合拉削法，結合了成形式拉刀和分塊式拉刀的特點，粗切齒按分塊式設計，精切齒則采用成形式結構。3. 選擇刀具材料。工件材料：45鋼。b0.65Gpa ,所以選擇

9、40Cr,其強度為4. 選擇刀具的前角f和后角f1) 根據如下圖表選擇前角拉刀前角選擇工件材料鋼灰鑄鐵一般黃銅可鍛鑄鐵銅、鋁和鎂合金，巴氏合金青銅鋁黃銅硬度HBS197198229>229180>180-前角16o18 o15 o10o12 o8o10 o6o15020 o5 o由工件材料為45號鋼，硬度為200HBS.所以前角選擇為2) 后角與刃帶寬度選擇由金屬切削原理與刀具圖表16.3拉刀后角與刃帶可取=20+30刃帶寬度：0.2mm ，0.3mm ，0.20mm(二) 拉刀工作部分的設計1. 確定拉削余量拉削余量是拉刀各刀齒應切除層金屬層厚度的總和。拉削前孔為鉆孔時L拉削長度

10、（mm）拉后孔最大直徑拉前孔直徑2. 確定齒升量查機械設計手冊表(1)拉刀材料工件材料鋼鑄鐵鋁銅分層式圓孔拉刀0.0150.030.030.080.020.050.050.10綜合式圓孔拉刀0.030.080.030.080.020.050.050.10 可知：粗切時=0.05mm, =0.035mm.3. 確定齒距P及同時工作齒數為保證拉削平穩和拉刀強度，拉刀同時工作齒數應保證=38個。一般齒距可用經驗公式計算 所以P=1.5=11.6mm,p取12mm,取精切齒和校準齒齒距，過渡齒和粗切齒相等為齒距12mm。齒距P確定后。同時工作齒數。所以=6(個)4. 確定容屑槽形狀和尺寸1) 容屑槽形

11、狀由于P=12mm<16mm,所以選擇曲線齒背型容屑槽，其特點是：容屑空間較大，便于切屑卷曲，用拉削韌性材料。2) 確定容屑系數一般加工鋼料時，強度的碳鋼和合金鋼比較小， 加工工件，所以取值3， （切削厚度）當許用容屑系數和切削厚度hD已知時容屑槽深度h用公式：mm=4.79參考機械設計手冊表查找可知選取加長齒背型。相關尺寸：h=5mm g=4mm r=2.5mm R=8mm3) 設計分屑槽分屑槽的作用就將切屑分割成較小寬度的窄切屑，以便于切的卷曲、容納和清除。拉刀前、后刀齒上的分屑槽應交錯磨出。分屑槽分圓弧形和角度形兩種，本次設計拉刀的粗切齒采用圓弧形分屑槽，精切齒采用角度形分屑槽，在

12、設計分屑槽深度時應大于齒升量。精切齒時采用角度形分屑槽時，則取分屑槽寬度：bk=1.2mm分屑槽深度：hk=0.7mm粗切齒時采用圓弧形分屑槽，從機械工程手冊查表47.6-16得，則取槽數為=12分屑槽寬度：bk=6.2mm為使分屑槽兩側刃上也具有足夠的后角，槽底后角一般不應小于，常取5. 確定拉刀齒數和直徑1) 拉刀齒數和直徑。根據拉削余量A，選定粗切齒齒升量，估算切削齒數=，取=50.01mm1) 拉刀過渡齒、精切齒和校準齒齒數確定由工件加工內孔孔徑，所以查標準公差等級表知內孔加工精度為IT7級且=0.05mm由金屬切削原理與刀具表16-4拉刀過渡齒、精切齒和校準齒齒數加工孔精度粗切齒齒升

13、量過渡齒齒數精切齒齒數校準齒齒數IT7IT80.060.15354757>0.150.357>0.368IT9IT100.2232545>0.235查得 6 5 = 5 2) 確定各刀齒直徑所設計拉刀第一個粗切齒主要用于修正預制孔毛邊，不設齒升量，直徑等于預制孔的最小直徑51.3mm，其余粗切齒直徑為前一刀齒直徑加上兩倍齒升量。過渡齒齒升量逐步減少（直到接近精切齒齒升量，四齒齒升量分別取0.07mm、0.05mm、0.03mm、0.02mm），其直徑等于前一刀齒直徑加上兩倍實際齒升量。最后一個精切齒直徑與校準齒直徑相同。 校準齒無齒升量，各齒直徑相同。取校準齒直徑等于工作拉削

14、后孔允許的最大直徑，由于拉削后孔徑會產生收縮，校準齒直徑 應取為取d0g=50.02mm(三) 拉刀其它部分設計1. 柄部和頸部及過渡錐頸部與過渡錐總長l可由公式 = +(-)拉床為臥式內拉床L610A -拉床床壁厚度為60mm -花盤厚度為30mm -卡盤與床壁間隙為5mm，-分別為20、30、40mm。-柄部頂端到第一刀齒長度=30+40+125+60=255mm由機械工程手冊表查得，拉刀柄部直徑d1=mm,d2=mm過渡錐的直徑d3=37-0.39 mm, 2. 前導部與后導部及尾部1) 前導部長度一般可取與拉削長度L相等，工件長徑比時，可取=0.75L前導部直徑，公差按查得。因為，所以

15、取=60mm，按公差f9計算，2) 后導部長應大于工件加工表面孔徑的一半、不小于20mm。=25mm，取為30mm, mm3) 尾部長度 ，取=30mm直徑等于護送托架襯，取3. 拉刀總長度拉刀總長度是拉刀所有組成部分柄部、頸部、過渡錐、前導部、切削部（包括粗切齒段、過渡齒段和精切齒段）、校準部、后導部及尾部的總和拉刀切削部分長度校準部分長度 柄部頂端到第一刀齒長度=30+40+125+60=255mm=206+70+30+30+255=591mm查表金屬切削原理與刀具（第三版）表16.5圓孔拉刀允許總長度選取=800mm(四) 拉刀強度及拉床校驗1. 拉削力綜合式拉刀的最大拉削力N-切削刃單

16、位長度拉削力（）Ze-工作齒數d0-拉刀直徑按時，由機械工程設計手冊查得帶入數據可得75233.74N2. 拉力強度校驗拉力工作時，主要承受拉應力，可按如下式校驗 -拉刀危險截面面積（mm2）-拉刀材料的許用應力（MPa）高速鋼對應的許用應力 =343392MPa.拉刀危險截面為柄部截面面積 88.1 MPa<392MPa故拉力強度符合要求。3. 拉床拉力校驗拉刀工作時的最大拉削力一定要小于拉床的實際拉力，即式中-拉床額定拉力（N）-拉床狀態系數，新拉床=0.9，較好狀態的舊拉床=0.8，不良狀態的舊拉床=0.50.7，取查機械加工工藝手冊表3.1-84，得L6110拉床的額定拉力為200KN，=98000×0.9=88200N>Fmax=87821.6