圆孔拉刀课程设计

机械设计制造及其自动化专业设计说明书（圆孔拉刀设计）题目：圆孔拉刀设计说明书学院：机械工程学院专业：机械设计制造及其自动化姓名：指导教师：完成日期： 2013年11月28日机械工程学院2013年11月目录第1章原始条件 ....................................... 错误!未定义书签。

第2章设计计算过程 ................................... 错误!未定义书签。

选择拉刀材料及热处理硬度........................ 错误!未定义书签。

确定拉削方式.................................... 错误!未定义书签。

选择刀齿几何参数................................ 错误!未定义书签。

确定校准齿直径.................................. 错误!未定义书签。

确定拉削余量.................................... 错误!未定义书签。

选取齿升量...................................... 错误!未定义书签。

设计容屑槽...................................... 错误!未定义书签。

确定分屑槽参数.................................. 错误!未定义书签。

选择拉刀前柄.................................... 错误!未定义书签。

校验拉刀强度与拉床载荷.......................... 错误!未定义书签。

确定拉刀齿数和每齿直径尺寸...................... 错误!未定义书签。

设计拉刀其他部分................................ 错误!未定义书签。

技术要求........................................ 错误!未定义书签。

绘图............................................ 错误!未定义书签。

设计总结................................................ 错误!未定义书签。

致谢.................................................... 错误!未定义书签。

参考文献................................................ 错误!未定义书签。

第1章原始条件1、工件材料：40Cr，硬度：217-255 HB，毛坯为扩孔。

Ra=，L=80mm，有空刀槽。

2、零件尺寸：拉前孔径：DW=53，上偏差为+，下偏差为0，拉后孔径：DM=55，上偏差为+，下偏差为0，。

3、使用设备：L6140型卧式拉床。

第2章 设计计算过程选择拉刀材料及热处理硬度40Cr 为合金结构钢，选择W18Cr4V 钨系高速钢按整体式制造拉刀。

拉刀热处理硬度：刀齿及后导部63~66HRC ；前导部60~66HRC ；前柄45~58HRC 。

确定拉削方式综合式拉刀较短，拉削精度和表面质量并不低于其它拉削方式，且拉刀耐用度较高。

因此，本例选择综合式拉削。

选择刀齿几何参数按《金属切削刀具设计简明手册》表4-2、表4-3选择，得工件材料为合金结构钢，拉刀刀齿前角10o γ=︒，粗切齿11230,0.1o a b mm α+︒'=︒≤；精切齿3012,(0.1~0.2)o a b mm α'︒+==；校准齿3011,(0.2~0.3)o a b mm α'︒+==。

确定校准齿直径这里以脚标o 、w 、m 、c 、g 、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。

max 55.030.0155.04ox m d D δ=+=+=mm式中δ——拉削变形（收缩）量，取 δ=。

确定拉削余量按《金属切削刀具设计简明手册》表4-1计算余量，预制孔为钻孔的余量计算公式为0.005(0.075~0.005550.080.2750.71550.991m A D '=+=⨯+=+=mm 根据已知条件D w =53+0.12mm 可知，实际的拉削余量为 min 55.0453 2.04ox w A d D mm=-=-=选取齿升量按《金属切削刀具设计简明手册》表4-4，选取粗切齿齿升量0.04f a mm =设计容屑槽（1）计算齿距根据《金属切削刀具设计简明手册》表4-7，粗切齿与过渡齿齿距为(1.75~2) 1.816.0997P mm === 选取P=16精切齿和校准齿齿距取为(0.6~0.8)0.71611.2j x p p p mm ===⨯=（2）选取拉刀容屑槽查《金属切削刀具设计简明手册》表4-8，选曲线齿背型，粗切齿和过渡齿取深槽，h=7mm ；精切齿和校准齿取基本槽，h=6mm 。

（3）校验容屑条件查《金属切削刀具设计简明手册》表4-10得容屑系数k=，则' 1.13 4.52h mm ===，容屑条件校验合格。

（4）校验同时工作齿数根据《金属切削刀具设计简明手册》表4-7计算80516e L Z P ===，min 5e Z =，max 516e Z =+=满足38e Z ≤≤的校验条件，校验合格。

确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(最后一个精切齿除外)采用三角形分屑槽。

弧形槽按《金属切削刀具设计简明手册》表4-12设计，当0min 53d mm =，槽数12k n =，综合式拉刀的槽宽0min 9090sin (0.3~0.7)53sin (0.3~0.7) 6.512k a d mm mm n ︒︒=-=-=切削宽度0min 90902sin (253sin 6.5)7.3412w k a d a mm mm n ︒︒=-=⨯⨯-=因w a a >，可使拉削表面质量较好，前后刀齿重叠拉削而无空隙。

三角形槽按《金属切削刀具设计简明手册》表4-11设计，055d mm =，槽数01111(~)(~) 3.1455(24.67~28.78)7676n d π==⨯⨯=因槽数宜取偶数这里取26n =。

按推荐值槽宽取 1.0~1.2b mm =；槽深'0.4~0.5h mm =；槽型角90ω︒≥。

选择拉刀前柄按《金属切削刀具设计简明手册》表4-17，选用圆柱形前柄II 型—A 无周向定位面的圆柱形前柄，取150d mm =，卡爪处底径238d mm =。

这里拉刀无需设后柄。

校验拉刀强度与拉床载荷按《金属切削刀具设计简明手册》表4-20、表4-21和表4-22计算最大拉削力。

根据综合式拉削特点，切削厚度2c f a a =；33max max 012341'10329556 1.1111110187.52Z w e F F a Z k k k k k KNπ--=∑⨯=⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯=其中012w a d π∑=；根据切削情况选择：切削夜状态修正系数为 ；刀齿磨损状况修正系数为1；切削夜状况修正系数为1；刀齿前角状况修正系数为1；刀齿后角状况修正系数为1。

拉刀最小断面为前柄卡爪底部，其面积为2222min 381133.5444r d A mm ππ⨯===危险断面部位的拉应力为max min 187.50.16541133.54r F GPa GPa A σ=== 按《金属切削刀具设计简明手册》表4-25，高速钢圆拉刀许用应力[]0.35GPa σ=，显然[]σσ<，拉刀强度校验合格。

按《金属切削刀具设计简明手册》表4-23、表4-24和已知机床：L6140，一般状态，可算出拉床允许拉力4000.8320r F k KN KN =⨯=显然，max r F F k <，拉床载荷校验合格。

确定拉刀齿数和每齿直径尺寸为使拉削平稳，可令第一个过渡齿到最后一个精切齿间各刀齿的齿升量均匀递减。

一般取过渡齿和精切齿齿数5~8齿，齿升量先按0.80.60.50.1f f f f a a a a ⋅⋅⋅⋅⋅⋅、、、计算，再适当调整。

取过渡齿与精切齿齿升量递减为:，, , , , ，过渡齿与精切齿共切除余量2(0.030.0250.0200.0150.010.01)0.22g j A A mm +=+++++=其中，前2齿齿升量大于12f a ，可属于过渡齿;后4齿齿升量较小，属精切齿。

粗切齿齿数按下式计算后取整为()2.040.221123220.04g j c fA A A z a -+-=+=+=⨯粗切齿、过渡齿、精切齿共切除余量[](231)20.040.22 1.98mm -⨯⨯+=剩余(2.04 1.98)0.06mm mm -=的余量未切除，需增设一个精切齿切到要求的尺寸。

查《金属切削刀具设计简明手册》表4-14，按加工公差等级7~9H H 的孔选取校准齿为7个，其直径尺寸55.04ox d =已在前面计算确定了。

这样，拉刀总齿数为2325737c g j x z z z z +++=+++=设计拉刀其他部分按《金属切削刀具设计简明手册》表4-19所示 前柄：1110l mm =；1508d f mm =。

颈部：23150s l m B A l mm =++-= 其中10~20m mm =；床壁厚度100S B mm =；法兰盘厚度50A mm =；过渡锥长度315l mm =210.549.5d d mm mm =-= 过渡锥：315l mm =前导部：480l L mm ==；4min 537w d D f mm ==技术要求拉刀各项技术条件参考国标确定。

绘图绘制工作图（AutoCAD 绘制二维图一份），如图2-1所示。

图2-1 圆孔拉刀工作图设计总结为期两周的金属切削与刀具课程设计已基本结束，回顾圆孔拉刀设计的整个过程，我觉得受益匪浅。

金属切削与刀具课程设计是整个相关课程的重要教学环节，使理论与现实更加接近，加深了我们对理论知识的理解，强化了生产实习中的感性认识。

本次课程设计的主要任务的独立把拉刀的整个设计过程弄清楚，在此基础上完成相关的设计任务，由于设计内容看似简单，其实所要做的辅助性工作也是相当多的，因为刀具设计过程中所涉及到的参数实在很多，所以在做课程设计之间，我又认真复习了从图书馆借来的拉刀设计的参考资料，学会了如何分析现有问题，并熟悉了设计步骤，知道了如何查阅手册和一些相关量的常规选取方法，以及要注意的问题等等。