圆形拉刀课程设计

拉刀课程设计说明书
课题名称: 拉刀设计
专业：机械设计制造及其自动化
班级：机械
姓名：
学号： A071201
金属切削原理与刀具课程设计 “成形圆孔拉刀刀具设计”
第一章 绪论
设计题目
图1-1
1.1已知条件：
1、要加工的工件零件图如下图图所示。

2、工件材料：35钢。

σb ＝0.60GPa
3、已知参数: L= 58mm 1d φ = 46 mm 2d φ =160±0.1
mm
4、刀具组织要进行正火处理
5、使用拉床：卧式内拉床L6110。

第二章 拉刀工作部分设计
2.1选择刀具材料
a.被拉孔直径 ， 1d φ = 46 mm 表面粗糙度为Ra1.6mm
b.拉削长度：L=58mm
c.工件材料：35钢，σb ＝0.60GPa ，185——220HBS ，孔为钻孔坯。

d.拉床型号：卧式内拉床L6110A
结论：
根据已知条件，工件材料为35钢，且σb ＝0.60GPa ，所以刀具材料可选择40Cr
2.2 确定拉削余量A
由经验公式A=0.005mm L d )2.0~1.0(1+φ
式中L 为拉削长度（mm ），1d φ为拉削后孔的直径（mm ）
代入数据A=0.005mm mm 494.1~862.040)2.0~1.0(46=+⨯，这里取A 为1.0mm
2.3 齿升量的选取
a 、粗切齿齿升量f z1：为了缩短拉刀长度，应尽量加大，使各刀齿切除总余量60%~80%左右。

直径小于50mm 的孔，f z1=0.03~0.06，取0.05
b 、精切齿齿升量f z3：按拉削表面质量选取，一般f z3=0.01~0.02，取0.015
c 、过度齿齿升量f z2：在各齿上是变化的，在f z1与f z3之间逐齿递减
d 、校准齿齿升量f z4=0，是起最后修光校准拉削表面作用
2.4 选择几何角度
a 、前角：根据被加工材料 15~100=γ；
b 、后角：拉削普通钢切削齿α
0 4~5.2=；校准齿α0 1~5.0=； c 、刃带后角αb1和宽度b a ：一般取αb1=0；b a ：粗切齿0~0.05，精切齿0.1~0.15mm ，校准齿0.3~0.5mm 。

2.5 齿距及各齿数的确定
a 、齿距：通常由经验公式确定 P=1.25 ~1.5L =7.91~9.49mm ，取P=9mm 所以粗切齿与过渡齿齿距P1=P2=9；精切齿与校准齿齿距P3=P4=（0.6~0.8）P=5.4~7.2mm ，取7mm
b 、同时工作齿数：P 确定后，工作齿数Ze 用下式计算
求得Ze=5.44，取Ze=5 c 、Ze 确定后，过渡齿数、精切齿数和校准齿齿数参考下表：
表2-1
由表可得，取过渡齿数Z 2=6，精切齿数Z 3=5，校准齿齿数Z 4=6，则粗切齿齿数1
3212)(f A A A Z +-=
2.6 确定容屑槽形状和尺寸 1+=p L z e
a 、容屑槽形状
目前使用的容屑槽有三种形式，根据加工要求选为圆弧齿背形：深槽形，容屑槽形式如下图：
图2-1
b 、容屑槽尺寸
查《刀具设计手册》表1.1-18得拉刀槽深()mm P h 05.4~42.345.0~38.0== 取h=4
查表1.1-16选取容屑槽系数[]3=K
查《复杂刀具设计手册》表1.1-14知当p=9时h=4 代入公式L f h k z 82π=
得
314.34005.08414.32
>=⨯⨯⨯=k 满足要求 查《复杂刀具设计手册》表1.1-14得到：
g=（0.35~0.30）P=3.15~2.70mm 取g=3mm
R=（0.65~0.70）P=5.85~6.30mm 取R=6mm
r=0.5h=2mm
2.7分屑槽的确定
综合式圆拉刀粗切齿采用圆弧形分屑槽，精切齿采用角度形分屑槽，分屑槽
外形如下图：
图2-2
查《复杂刀具设计手册》公式 1.1-12得粗切齿分屑槽: 槽数
768.3~536.710~521==R
n 取n 1=6； 槽宽mm n d a 71.5~33.13)7.0~3.0(90sin == ，取a=6mm ；弧形半径mm R 251≤，取R 1=15查《复杂刀具设计手册》表1.1-19精齿分屑槽：08.13~21.11)61
~71
(02==d n π， 取n 2=12；槽宽mm b 12=， 深度
mm h k 7.0= 圆弧半径3.0=r 槽形角︒︒=60~45ω
2.8确定拉刀齿数和直径
a 、计算齿数 Z
初选 Z Ⅱ=6 Z Ⅲ=5 Z Ⅳ=6 计算Z Ⅰ
A Ⅱ=2x （0.020+0.025+0.030+0.035+0.040+0.045）=0.39
A Ⅲ=2x5x0.015 =0.15
Z Ⅰ=[A －(A Ⅱ+A Ⅲ)]／２×fz Ⅰ
=[1.0－(２×(0.15+0.39)]／２×0.05 =4.6
取Z Ⅰ=4 余下未切除的余量为：
2A={1.0－[4×2×0.05＋2×(0.020+0.025+0.030+0.035+0.040+0.045)＋(5×2×0.015)]}}
=0.06 mm
将0.06未切除的余量分配给过渡齿切，则过渡齿数Z Ⅱ=7
过渡齿齿升量调正为： fz Ⅱ=0.045、0.040、0.035、0.030、0.025、0.020、
0.015最终选定齿数 ZⅠ= 4＋1 ZⅡ=7 ZⅢ= 5＋1 ZⅣ= 6
Z ＝ZⅠ＋ZⅡ＋ZⅢ＋ZⅣ＝ 24
b、确定拉刀齿直径
⑴粗切齿Dx1＝dmin =24.00 Dx2 ＝Dx1＋2fzⅠ……………………
Dx2 －Dx14＝24.30、24.40、24.50、24.60
⑵过渡齿Dx15 －Dx19 ＝24.65、24.70、24.75、24.80、24.85、24.87、24.90
⑶精切齿Dx20 －Dx24 ＝24.92、24.94、24.96、24.98、25.00、25.02
⑷校准齿Dx25 －Dx30 ＝25.02、25.03、25.04、25.05、25.06、25.07
第三章拉刀光滑部分设计
3.1柄部、颈部与过渡锥
查《刀具设计手册》，柄部可选择B 型有周向定位面，如图所示：
图 3-1
颈部与过渡锥总长：)'(1231l l l l H H l c --+++=
查《刀具设计手册》表6-36可得修正后D 1=22mm ，D 1'=21.7mm ，D 2=16.5mm,e=18.75mm
常用拉床L6110、6120、6140：
H ─拉床床壁厚：60mm 、80mm 、100mm
H 1─花盘厚度，分别为30mm 、40mm 、50mm
l c ─卡盘与床壁间隙，分别为5mm 、10mm 、15mm
l 3 ─根据拉刀直径取为10～20mm
'3l 、2l 、1l ─卡盘与床壁间隙，分别为20mm 、
40mm 、30mm
l ─分别取为125mm 、175mm 、225mm
拉刀工作图通常不标l 值，而标L1：
L 1=l 1+l 2+l+l 4
2l 、1l ─柄部尺寸
l 4 ─前导部长度 图 3-2 拉刀柄部长度的分布
3.2 前导部、后导部与尾部
前导部l 4: 一般 l 4 =(1.5～2)D
长径比L/D>1.5
直径d 4=Dwmin 公差f 8 取 l 4 = 45mm 图 3-3 拉刀前导部
后导部l 5 ： l 5 ½(工件表面长度)<l 4 不小于 20 取30mm
孔内有空刀槽 l 5=l 1’+l 2’+(5～10)
直径d 5=Dmmin(拉后的最小直径 ) 公差f 7
尾部l 6 ： 一般取拉孔后孔径的0.5 ～0.7倍
直径d 6 = 护送托架衬套孔径
图 3-4 拉刀后导部 图 3-5 拉刀尾部
3.3 拉刀总长度L 0
拉刀总长度：L 0= l 1+l 2+l+l 4+l 5+l g （ l g 为刀刃部分长度）
参见如下表：（附《刀具设计手册》表6-45）
表 3-1
取L 0=30+40+125+45+30+（12x9+12x7）=462mm
第四章 拉削力及拉刀强度的校验
4.1 拉削力的校验
查《刀具设计手册》表6-50，可得公式
查《刀具设计手册》表6-48，可得单位长度切削刃上的拉削力mm N F /181'
所以可算得 kN F 7.37max =
4.2 拉刀强度的校验
式中 S min ——拉刀上的危险截面面积，柄部D 2=16.5mm 截面处；
查《刀具设计手册》表6-55，可得拉刀材料的许用应力Mp 350][=σ 所以][4.176)105.16(43770023σπσ≤=⨯⨯⨯=-Mp 故拉刀强度符合要求 4.3拉床拉力校验
拉刀工作时的最大拉削力应小于拉床的实际拉力，即
m m F K F ⨯≤max
式中 Fm ——拉床额定拉力（N ）；
Km ——拉床状态系数，新拉床 ，较好状态的旧拉床 ，不良状态的旧拉床 ，这里取为拉床状态系数，新拉床 =0.9，较好状态的旧拉床 =0.8，不良状态的旧拉床 =0.5～0.7. 这里取0.9 ,
查《机械加工工艺手册》表3.1-84，得L6110拉床的额定拉力为100KN ， Km ×Fm=100000×0.9=90000N>Fmax=37.7KN,故机床拉力满足条件
拉刀强度校验由公式可得： []σσ≤=min
max S F。