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 (1)

第2章设计计算过程 (2)

2.1选择拉刀材料及热处理硬度 (2)

2.2确定拉削方式 (2)

2.3选择刀齿几何参数 (2)

2.4确定校准齿直径 (2)

2.5确定拉削余量 (2)

2.6选取齿升量 (2)

2.7设计容屑槽 (3)

2.8确定分屑槽参数 (3)

2.9选择拉刀前柄 (4)

2.10校验拉刀强度与拉床载荷 (4)

2.11确定拉刀齿数和每齿直径尺寸 (4)

2.12设计拉刀其他部分 (5)

2.13技术要求 (5)

2.14绘图 (5)

设计总结 (7)

致谢 (8)

参考文献 (9)

第1章原始条件

1、工件材料：40Cr，硬度：217-255 HB，毛坯为扩孔。Ra=1.6，L=80mm，有空刀槽。

2、零件尺寸：拉前孔径：DW=53，上偏差为+0.12，下偏差为0，拉后孔径：DM=55，上偏差为+0.03，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

2.1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 。

2.2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。

2.3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'︒+==。

2.4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=0.01mm 。

2.5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

=-=-=

2.6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 =

2.7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=2.5，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

80516

e L Z P ===，min 5e Z =，max 516e Z =+=

满足38e Z ≤≤的校验条件，校验合格。

2.8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)7.3412

w 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)7676

n 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︒≥。

2.9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。

2.10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 1.1111110187.52

Z w e F F a Z k k k k k KN

π--=∑⨯=⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯=其中01

2

w a d π∑=；根据切削情况选择：切削夜状态修正系数为1.1 ；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

2

2

22min 381133.544

4

r d A mm ππ⨯=

=

=

危险断面部位的拉应力为

max min 187.5

0.16541133.54

r 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。

2.11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:0.03，0.025, 0.020, 0.015, 0.01, 0.01mm ，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 +=+++++=