光滑极限量规设计

设计目的及要求：

“机械设计与制造”方向课程设计是“机械工程及自动化”专业学生在学习了《机械制造技术基础》、《机械制造装备设计》等专业课程和“机械设计与制造”方向课程之后进行的一个实践性的教学环节，其目的是巩固和加深理论教学内容，锻炼学生专业知识的综合运用能力，培养学生具有工艺装备设计（专用道具、专用量具）的工程实践能力。通过方向课程设计，应使学生达到以下要求：（1）初步掌握非标准刀具的设计内容、步骤和方法。

（2）初步掌握光滑极限量规的设计内容、步骤和方法。

（3）学生绘制非标准刀具、量具的工作图，真确标注技术条件。

（4）学会使用各种设计资料、手册和国家标准。

一．拉刀的设计

1.1零件的图样及工艺要求分析

题图（1.1）

0.025，公差等级IT7、表面粗糙度1.6；倒角其中：工件材料:50Cr,内孔直径φ50+

１×４５°。

热处理：正火，ＨＢＳ≤229。

1.2拉刀结构式及材质

（a）拉刀结构式的确定

由于工件要加工的部位是φ50内孔，故本设计的拉刀为圆孔拉刀；又根据拉刀的分类形式，根据被加工的材料来选择拉刀，一般情况下，在拉削韧性比较

大的金属材料时选用综合式拉刀。

（b）拉刀的材料确定

根据工件的材质50Cr，属于高合金钢，具有高的强度和高的耐磨

性，故根据根据常用拉刀的材质选择，选用拉刀材料：W6Mo5Cr4V2

1.3校准齿的直径（以角坐标x表示校准齿的直径）

根据公式：

d ox=d mmax+δ

式中：δ—收缩量，根据《金属切削刀具课程设计指导书》表4.16查的δ=0.011

则d ox=50.025+0.011=50.036mm

1.4拉削余量的确定

（a）按照经验公式法

根据《金属切削刀具课程设计指导书》表4.1查的。当预制孔采用钻削加工时，A的初始值为

Ａ＝0.005ｄm+0.1L0.5

式中：ｄm=50mm、L=50mm则Ａ＝0.096mm

（b）采用极限法

由于采用的是φ49的钻头，故最小的孔径为d wmin=49mm，拉削余量为：

A=d ox-d wmin=50.036-49=1.036mm

1.5各部分齿升量的确定

齿升量的确定一般原则：

1）粗切齿齿升量为了缩短拉刀长度，应该尽量加大，使得各刀齿切除总

余量的0.6－0.8。

2）精切齿齿升量按拉削表面质量要求选取，一般在0.01－0.02mm。

3）过渡齿齿升量在各齿上是变化的，变化规律在粗切齿与精切齿之间递减。

4）校准齿齿升量一般取0，是起修光和校准拉削表面作用。

再根据相关数据推荐值，故取粗切齿的齿升量为a f=0.04mm

故其余各齿升量fz（Ⅰ－粗切齿Ⅱ－过渡齿Ⅲ－精切齿Ⅳ－校正齿）选fzⅠ=0.04fzⅡ=0.035、0.030、0.025fzⅢ=0.020、0.015、0.010、0.005fzⅣ=0

过渡齿与精切齿切除的余量为：

A g+A j=2×（0.035＋0.030＋0.025+0.020+0.015+0.010+0.005）=0.28mm

由于粗切齿的第一个齿升量为零，故粗切齿的齿升量为：

Z c=（Ａ－（A g+A j））/2a f+1=10

粗切齿、过渡齿、精切齿共切削余量为：（10-1）×2×0.04+0.28=1mm

因为总的切削余量为1.036mm故还留有加工余量0.036mm因而要多加一个精切齿；再调整各个精切齿的加工余量可以得到如下图（1.2）：

按照《金属切削刀具课程设计指导书》表4.15查得取校准齿为7个，则可确定粗切齿为10个、过渡齿3个、精切齿5个、校准齿7个，共25个。

1.6确定拉刀的几何参数

（a）前角γ0：根据加工材料性能选取，按照《金属切削刀具课程设计指导书》

表4.2可查得取γ0=15°，精切齿与校准齿前刀面倒棱，bγ1=0.5-1mm，γ01=5°.

（b）后角α0和刃带宽ba：根据切削原理中后角的选择原则，应取较大的后角。但后角过大，刀齿直径减小，拉刀寿命下降；故按照表4.3可得粗切齿后角

α0=3°，倒棱宽ba1≤0.2mm，精切齿的后角α0=2°，ba1=0.3mm，校准齿α0=1°，ba1=0.6mm。

1.7计算校核容削槽

1.7.1计算齿距

根据《金属切削刀具课程设计指导书》表4.8查得，粗切齿与过渡齿齿距为:

P=(1.3～1.6)×L 0.5

=10mm

根据粗切齿齿距来确定精切齿和校准齿齿距：（Pｊ代表精切齿齿距）

Pｊ=（0.6～0.8）P=7mm

1.7.2校验同时工作齿数

根据《金属切削刀具课程设计指导书》表4.8查得公式：

A）最小同时工作齿数Z emin=L min/P=50/10=5

由于最小工作齿数为3故在合格范围内

B）最大同时工作齿数Z emax=L max/P＋1=50/10＋1=6

由于最大工作齿数最大值为8故在合格范围内

1.7.3设计容削槽形式及尺寸并校验

（a）设计容削槽

根据《金属切削刀具课程设计指导书》表4.9选择容削槽的形状为曲线齿

背。根据表4.9可查得选择基本槽形，故粗切齿和过渡齿的容削尺寸为：h=4mm、g=3mm、r=2mm、R=7mm；精切齿与校准齿尺寸为：h=2.5mm、g=3.5mm、r=1.3mm、R=4mm如图拉到工作图所示

（b）校验容削槽

根据校验证公式：

h≥1.13（K×2a f L）

0.5

式中：h=4mm，按照《金属切削刀具课程设计指导书》表4.11查得K=3，故计算

可得1.13（K×2a f L）0.5

=3.8≤4，在允许范围内，校验合格。

1.7.4设计分削槽

本次设计的是圆孔综合式拉刀，故选择粗切齿和过渡齿为弧形分削槽，精切齿和校准齿为三角形分削槽。根据《金属切削刀具课程设计指导书》表4.12和4.13查得：

槽宽a=d0min sin90°/nk-（0.3～0.7）

式中：d0min=49mm，nk=12，故计算得a=6mm

三角形分槽数n k=（1/7-1/6）πd0

式中：d0=50，故计算可得n k=24，槽宽b=1～1.2mm槽深h′=0.5mm。

1.8设计拉刀其他部分设计及校验

(a)前柄部分设计

由于设计的是圆孔拉刀，故采用2型-A式无周向定位面的圆柱形前柄，根

据《金属切削刀具课程设计指导书》表4.18查得选用d1=45mm、d2=34mm。（b）拉刀其余部分设计

根据《金属切削刀具课程设计指导书》表4.20，取前导部分直径d3=

d wmin=49mm，前导部分长度L3=L=50mm

后导部分直径d7=d xmin=50mm，长度L7=（0.5～0.7）L=30mm。

前柄端面到第一齿的距离为：

L1′=L3′＋m＋Bs＋A＋l4

式中：L3′=110mm，m=18mm，Bs=100mm，A=50mm，

l4=50mm故计算可得L1′=328mm。