圆孔拉刀设计说明书

圆孔拉刀设计说明书

目 录

前言 .................................................. 3

1.原始条件和设计要求 ............................................ 4

2.设计步骤 ............................................ 4

2.1选择拉刀材料 ................................................ 4

2.2拉削方式 .................................................... 4

2.3校准齿直径 .................................................. 5

2.4拉削余量..................................................... 5

2.5几何参数 .................................................... 5

2.6齿升量 ...................................................... 5

2.7确定齿距 .................................................... 5

2.8确定同时工作齿数 ............................................ 5

2.9容屑槽形状 .................................................. 5

2.10确定容屑系数 ............................................... 6

2.11确定容屑槽尺寸.................................... 6

2.12拉刀的分屑槽形状及尺寸 ..................................... 6

2.13确定拉刀的齿数和每齿直径 ................................... 6

2.14柄部结构形式及尺寸 ......................................... 8

2.15颈部直径与长度 ............................................. 8

2.16过渡锥长度 ....................................... 9

2.17前导部直径长度.................................... 9

2.18后导部直径长度.................................... 9

2.18柄部前端到第一齿长度 ................................... 9

2.19后导部直径长度.................................... 9 2.20计算最大切削力 ........................................ 9

2.21拉床拉力校验 .......................................... 9 2.22拉刀强度校验 ......................................... 10 2.23计算校验拉刀 ......................................... 10 2.24确定拉刀技术要求 ...................................... 10 2.25绘制拉刀工作图 ....................................... 13

3.总结 ............................................... 4.总结 ............................................... 5.参考文献 ...........................................

4 5 6 111

前 言

大学三年的学习即将结束，在我们即将进入大四,踏入社会之前，通过课程设计来检查和考验我们在这几年中的所学，同时对于我们自身来说，这次课程设计很贴切地把一些实践性的东西引入我们的设计中和平时所学的理论知识相关联。为我们无论是在将来的工作或者是继续学习的过程中打下一个坚实的基础。

我的课程设计课题是圆孔拉刀的设计。在设计过程当中,我通过查阅有关资料和运用所学的专业或有关知识，比如零件图设计、金属切削原理、金属切削刀具、以及所学软件AUTOCAD、PRO/E的运用，设计了零件的工艺、编制了零件的加工程序等。我利用此次课程设计的机会对以往所有所学知识加以梳理检验，同时又可以在设计当中查找自己所学的不足从而加以弥补。使我对专业知识得到进一步的了解和系统掌握.

1.原始条件和设计要求

0.03 工件直径

Ra1.6 m,工件材料: 拉床型号采用10%极压乳化液

2.设计步骤

2.1选择拉刀材料

拉刀材料常用 W6Mo5Cr4V2高速工具钢整体制造。

用制造的拉刀热处理硬度：

刀齿和后导部63HRC～66HRC；

前导部60HRC～66HRC；

柄部45HRC～58HRC；

2.2拉削方式

采用综合式的拉削方式,即在同一只拉刀上采用了两种拉削方式的组合.它的粗精切削齿都不分组,粗切削齿上开圆弧形分削槽,槽宽略小于刃宽,前后刀齿上分削槽交错排列,故粗切削齿上齿升量较大,拉削表面质量高,拉刀制造容易,适用于拉削余量较多的圆孔,是目前常用的一种拉削方式。

2.3校准齿直径

doxdmmax 0.01（式中收缩量，取0.01mm，则

doxdmmax=60.03+0.01=60.04mm)

2.4拉削余量

假设该圆拉刀用来钻孔,则其拉削余量可用如下公式查表4-1: 计算余量 A=0.005Dm+(0.1～0.2)

=0.00560.030+0.15

mm

按GB143878《锥柄麻花钻》第1系列取 59

实际余量 Ad0xdwmin60.04591.04mm

2.5几何参数

拉刀的几何参数主要指刀齿上的前角,后角和后刀面上的刃带宽,为制造方便,其校准齿上的前角通常与切削齿相同。

查表有: 切削齿: 前角=5，精切齿与校准齿前刀面倒棱b10.5～1mm，

0110。

粗切齿后角= 3，倒棱宽b10.1mm；

精切齿：后角=2，倒棱宽b10.15mm；

校准齿: 后角= 1，倒棱宽b10.25mm。

2.6齿升量af

查表4-4

粗切齿: af =0.06mm ac2af0.12mm.

2.7确定齿距

查表4-7有 粗切齿齿距: P=(1.25～

～9.49 取P=9mm 精切齿齿距及校准齿齿距:

pj=px(0.6~0.8)p=(0.60.8)P=4.8～7.2 取P=6mm

2.3校准齿直径

doxdmmax 0.01（式中收缩量，取0.01mm，则

doxdmmax=60.03+0.01=60.04mm) 2.4拉削余量

假设该圆拉刀用来钻孔,则其拉削余量可用如下公式查表4-1: 计算余量 A=0.005Dm+(0.1～0.2)

=0.00560.030+0.15

mm

按GB143878《锥柄麻花钻》第1系列取 59 实际余量 Ad0xdwmin60.04591.04mm

2.5几何参数

拉刀的几何参数主要指刀齿上的前角,后角和后刀面上的刃带宽,为制造方便,其校准齿上的前角通常与切削齿相同。

查表有: 切削齿: 前角=5，精切齿与校准齿前刀面倒棱b10.5～1mm，

0110。

粗切齿后角= 3，倒棱宽b10.1mm； 精切齿：后角=2，倒棱宽b10.15mm； 校准齿: 后角= 1，倒棱宽b10.25mm。 2.6齿升量af 查表4-4

粗切齿: af =0.06mm ac2af0.12mm. 2.7确定齿距

查表4-7有 粗切齿齿距: P=(1.25～

～9.49 取P=9mm 精切齿齿距及校准齿齿距:

pj=px(0.6~0.8)p=(0.60.8)P=4.8～7.2 取P=6mm

2.8确定同时工作齿数

由计算式: 最少同时工作齿数Zemin=L/P 取Zemin=4 最多同时工作齿数Zemax=L/P+1 取Zemax=5 且满足3Ze8 2.9容屑槽形状

为减少加工容屑槽的成形车刀和样板的种类，应尽量将容屑槽的形状和尺寸标准化，系列化。目前常用的容屑槽形状有直线齿背型，曲线齿背型和直线齿背双圆弧型三种.选用曲线齿背型。 2．10确定容削系数K

容屑系数K根据ac=0.12 查表4-10 取K=2 2．11确定容屑槽尺寸

为保证拉刀有足够的容削空间 查表4-8

粗切齿和过渡齿取深槽，h=4mm,g=3mm,r=2mm, R=7mm; 精切齿和校准齿取基本槽，h=2mm，g=2mm,r=1mm, R=4mm 2.12拉刀的分屑槽形状及其尺寸

常用分屑槽的形状有圆弧形和角度形两种。圆弧形分屑槽主要用于轮切

式拉刀的切削齿和组合式拉刀的粗切齿和过度齿上；三角形分屑槽用于同廓式拉刀的切削齿和组合式拉刀的精切齿上。

故：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。 弧形槽按表4-12设计

d0min= 59mm ， 槽数nk=14 槽宽a=d0minsin

90

nk

(0.30.7) =6mm

90nk

切削宽度 aw=2d0minsin

a=7.21mm

三角形槽按表4-11设计，前后刀齿的分屑槽应在圆周方向错开半个槽距，交错排列

11

d0=60mm，槽数n=()d0=32

76

槽宽b=1.01.2mm，深h0.5mm，槽形角

2.13确定拉刀齿数和每齿直径尺寸

过度齿齿数zg=3～5,精切齿齿数zj=3～7,校准齿齿数zx=5～7 取过渡齿与精切齿齿升量递减为：0.025、0.020、0.015、0.015、0.01、

1

0.01mm，切除余量AgAj，其中，前2齿齿升量大于af，可属过渡齿；

2

后4齿齿升量较小，属精切齿。

AgAj=2×（0.025+0.020+0.015+0.015+0.010+0.010）=0.19mm 粗切齿齿数zc=

gj

2af

1=15

粗切齿、过渡齿、精切齿共切除余量:[（15－1）×2×0.03＋0.19] mm=1.030mm

剩下（1.040-1.030）mm=0.010mm的余量未切除，需增设一个精切齿切到要求的尺寸。

按表4-14，取校准齿7个，则拉刀总齿数为：

zczgzjzx= 15+2+5+7=29

按齿号列出了各齿直径尺寸及其公差见下表：

2.14柄部结构形式及尺寸

拉刀圆柱形前柄的结构形式可分为Ⅰ型和Ⅱ型，Ⅰ型用于柄部直径小于18mm的拉刀，Ⅱ型用于柄部直径大于18mm的拉刀。Ⅰ型和Ⅱ型又可分为无周向定位面和有周向定位面。当拉刀用于实现工作行程和返回行程的自动循环时，需要有后柄结构，后柄放置在拉刀后导部的后边，后柄的结构形式有Ⅰ型和Ⅱ型两种，Ⅰ型为整体式，Ⅱ型为装配式，一般在后柄直径较大时采用。

故该拉刀选择 Ⅱ型A-无周向定位面的圆柱形前柄型式.查表4-18 知:

0.030

前柄 L* D1d156f83l11300.07 6

D'd242h1200.250

'''

lL132 lL240 c6

2.15颈部直径d2与长度l2

颈部直径可取与前柄直径相同值,也可略小于前柄直径.颈部长度要保证拉刀第一个刀齿尚未进入工件之前,拉刀前柄能被拉床的夹头夹住.因此可得拉刀颈部长度计算公式

颈部长度： l2mBsAl3110mm

对于L6140型号的拉床,其尺寸如下: 式中: l2 --颈部长度

m=10～20 取m=15

Bs--拉床床壁厚度100 mm

A--法兰盘厚度50mm

l3--过渡锥长度10，15或20mm，这里选l3=15mm

颈部直径；d2d1

取d2d10.555.5mm

2.16过度锥长度l3 l3=15mm 2.17前导部直径d4,长度l4

0.030

d4dwmin59f70.060

l4l或l440 取l4=40mm 2.18后导部直径d7,长度l7

l7l或l720 取l7=20mm

0.030

d7dmmin600.060

2.19柄部前端到第一齿长度L1 拉刀前柄端面至第1刀齿的距离

'

L1l1'mBsAl4130+15+100+50+40=335mm

'

l1'前柄伸入夹头的长度 l'l1或l'l1 取l'=130mm

111 2.20计算最大切削力Fcmax

按表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ac2af

FmaxF'awZmaxk0k1k2k3k4103

251

60

51.271.151.131.341103261.44KN 2

式中: Fz-切削刃单位长度上的切削力 查表4-22有Fz=251N 2.21拉床拉力校验

计算出的拉削力Fmax应小于拉床的实际拉力, Fmax Fr 对于良好状态的旧拉床, F允=0.8 Fr

查表4-24 拉床L6140的公称拉力为 Fr=400 KN

Fmax0.8Fr0.8400320KN 符合要求。 2.22拉刀强度校验

为防止拉刀拉断,拉削时产生的拉应力应小于拉刀材料的许用应力,即

=Fmax/Amin,

式中: Amin--拉刀上的危险截面积,一般在柄部或颈部. --拉刀材料的许用应力,高速钢的=0.35GPa

d223.14422

=2769.48mm2 Amin= =

22 =Fmax/Amin=261.44/2769.48=0.0944GPa

粗切齿与过渡齿长 l59(152)153mm 精切齿与校准齿长 l66(57)7 m2m

'

拉刀的总长 LL1mm l5l6l73351537220580

按下表允许拉刀总长为25d02560mm1500，显然，设计拉刀比允许拉刀短的多，所以长度校验合格。

圆拉刀允许的最大总长度（表二）

2.24确定拉刀技术要求(GB3813-83) ①拉刀热处理

用W6Mo5Cr4V2高速工具钢制造的拉刀热处理硬度 刀齿和后导部 6366HRC

前导部 6066HRC

柄部 4558HRC 允许进行表面强化处理 ②拉刀表面粗糙度(表三)

③拉刀粗切齿外圆直径的极限偏差(见表四) 拉刀粗切齿外圆直径的极限偏差

④圆拉刀精切齿与外圆校准齿外圆直径的极限偏差(见表五) 圆拉刀精切齿与外圆校准齿外圆直径的极限偏差

⑤拉刀外圆表面对拉刀基准轴线的径向圆跳动公差(见表六)

表六 拉刀外圆表面对拉刀基准轴线的径向圆跳动公差

⑥拉刀前导部与后导部外圆直径公差(按f7) ⑦拉刀全长尺寸的极限偏差(见表七) 表七 拉刀全长尺寸的极限偏差 ⑧拉刀表面

拉刀表面不得有裂纹,碰伤,锈迹等影响使用性能的缺陷. ⑨拉刀切削刃

拉刀切削刃应锋利,不得有毛刺,崩刃和磨削烧伤. ⑩拉刀容屑槽

拉刀容屑槽的连接应圆滑,不许有台阶.

2.25绘制拉刀工作图

总 结

课程设计作为工科院校大学生的必修环节，不仅是巩固大学生大学所学知识的重要环节，而且也是在检验毕业生综合应用知识的能力、自学能力、独立操作能力和培养创新能力，是大学生参加工作前的一次实践性锻炼。

大学三年的学习即将结束，在我们即将进入大四,踏入社会之前，通过课程设计来检查和考验我们在这几年的所学的知识，同时对于我们自身来说，这次课程设计很贴切地把一些实践性的东西引入我们的设计中和平时所学的理论知识相关联。为我们无论是在将来的工作或者是继续学习的过程中打下一个坚实的基础。

通过这一学期的学习和对有关资料的查阅，我运用所学的专业知识和从与专业相关联的课程为出发点，设计了刀具零件的工艺、编制了刀具零件的加工程序，并复习了所学软件AUTOCAD、PRO/E的运用，同时学习了其他一些相关软件的应用。在设计思想中尽可能体现了我所学的、掌握和了解的知识。

其次我从这次课程设计中获益匪浅，在以后的工作中，肯定会遇到许多困难，但回想起这设计经历的时候，我就萌发出那种和困难做斗争的勇气。

当然由于设计经验的不足，在设计过程中难免有不足和缺点，但是我绝得得到教训也算是一种收获吧。

致 谢

本次设计是在老师的悉心指导和帮助下完成的。他渊博的知识、勤奋的工作作风、务实的学习和工作态度、积极进取的勇气和魄力、以及对学生从严要求的治学态度都深深感染了我，值得我终身学习。他无私的奉献精神是我毕生学习和追求的目标。在今后的学习和生活之中，老师的教诲必将激励我不断奋发向上。

参 考 文 献:

1. 机械工程手册(金属切削刀具) 1980年 机械工业出版社

2.金属切削刀具设计 1962出版社

3.铣刀,拉刀生产图册 1977出版社

4.金属切削手册 上海市科学技术交流站 1974出版社

5.乐兑谦主编 金属切削刀具 北京 1993出版社

6.刘华明主编 金属切削刀具课程设计指导资料出版社

7.刀具课程设计指导 1985出版社

8.许先绪主编 非标准刀具设计手册 1985出版社

9. 徐嘉元主编 机械加工工艺基础 1990出版社

年 年 年 年 年 年 年 年 机械工业技术标准上海人民机械工业机械工业机械工业机械工业机械工业 1986