圓孔拉刀課程設(shè)計說明書.

1、中北大學(xué)信息商務(wù)學(xué)院課程設(shè)計目錄1、 前言32、 緒論3.2.1 刀具的發(fā)展 32.2圓孔拉刀的相關(guān)介紹 32.3設(shè)計的目的及要求 43、圓孔拉刀的設(shè)計 43.1 原始條件和設(shè)計要求 43.2 拉削的特點(diǎn)53.3設(shè)計步驟 53. 3.1選擇拉刀材料 53. 3.2拉削方式 53. 3.3拉削余量 63. 3.4幾何參數(shù) 63. 3.5齒升量 63. 3.6確定齒距 63.3.7 確定同時工作齒數(shù) 73. 3.8容屑槽形狀 73. 3.9確定容屑系數(shù) 73.3.10 確定容屑槽尺寸 73. 3.11拉刀的分屑槽形狀及尺寸 73. 3.12確定拉刀的齒數(shù)和每齒直徑 83. 3.13柄部結(jié)構(gòu)形式及尺

2、寸 93. 3.14頸部直徑與長度 103.3.15 過渡錐長度 103.3.16 前導(dǎo)部直徑長度 103.3.17 后導(dǎo)部直徑長度 113.3.18 柄部前端到第一齒長度 113.3.19 計算最大切削力 113.3.20 拉床拉力校驗113.3.21 拉刀強(qiáng)度校驗114、拉刀的制造工藝及檢驗方法 124.1拉刀的檢驗方法124.2 拉刀的制造工藝 125、總結(jié)136致謝147、參考文獻(xiàn)142中北大學(xué)信息商務(wù)學(xué)院課程設(shè)計/、八1 前言大學(xué)三年的學(xué)習(xí)即將結(jié)束，在我們即將進(jìn)入大四 ，踏入社會之前，通過這次 課程設(shè)計來檢查和考驗我們在這幾年中的所學(xué)，是一件非常有意義的事。對于我 們自身來說，這次課

3、程設(shè)計很巧妙地把一些實踐性的東西帶入我們的設(shè)計，并和 我們平時所學(xué)的理論知識聯(lián)系在了一起。這為我們是在將來的工作或者是繼續(xù)學(xué) 習(xí)的過程中打下一個良好的基礎(chǔ)。我的課程設(shè)計課題目是圓孔拉刀的設(shè)計。在設(shè)計過程當(dāng)中，我通過查閱有關(guān)資料和運(yùn)用所學(xué)的專業(yè)或有關(guān)知識， 比如零件圖設(shè)計、金屬切削原理、金屬切削 刀具、以及所學(xué)軟件AutoCAD的運(yùn)用，設(shè)計了零件的工藝、編制了零件的加工程 序等。我利用此次課程設(shè)計的機(jī)會對以往所有所學(xué)知識加以梳理檢驗，同時又可以在設(shè)計當(dāng)中查找自己所學(xué)的不足從而加以彌補(bǔ)， 使我對專業(yè)知識得到進(jìn)一步的 了解和系統(tǒng)掌握。2緒論2.1刀具的發(fā)展隨著社會的發(fā)展，時代的進(jìn)步，刀具在生產(chǎn)中的用

4、途越來越廣.刀具的發(fā)展在 一定程度上決定著生產(chǎn)率,中國加入WTC后,各行各業(yè)面臨的競爭越來越激烈,- 個企業(yè)要有競爭力，其生產(chǎn)工具必須具有一定的先進(jìn)性.中國作為一個農(nóng)業(yè)大國, 其在機(jī)械方面的發(fā)展空間相當(dāng)大，而要生產(chǎn)不同種類的零件，不管其大小與復(fù)雜 程度,都離不開刀具.目前，在金屬切削技術(shù)領(lǐng)域中，我國和先進(jìn)的工業(yè)國家之間還存在著不小的 差距，但這種差距正在縮小。隨著工廠、企業(yè)技術(shù)改造的深入開展，各行各業(yè)對 先進(jìn)刀具的需要量將大幅增長，這將有力地促進(jìn)金屬切削刀具的發(fā)展2.2圓孔拉刀的相關(guān)介紹：圓孔拉刀只是拉刀中的一種，具有切削條件差、能獲得高的加工精度及光潔 表面，耐用度高、生產(chǎn)率高等特點(diǎn)。因此，

5、圓孔拉刀深受加工行業(yè)的歡迎。在大 批量、高精度生產(chǎn)中，圓孔拉刀發(fā)揮了巨大的作用。圓孔拉刀只是金屬切削原理及刀具這門課程介紹的眾多刀具中的一種，研究這兩種刀具有助于我們加深對該課程知識的理解，同時也可提高我們動手解決問題的能力。2.3設(shè)計的目的及要求：2.3.1設(shè)計的目的：金屬切削刀具課程設(shè)計是學(xué)生在學(xué)完“金屬切削原理及刀具”等有關(guān)課程的 基礎(chǔ)上進(jìn)行的重要的實踐性教學(xué)環(huán)節(jié)，其目的是使學(xué)生鞏固和深化課堂理論教學(xué) 內(nèi)容，鍛煉和培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識和理論的能力，是對學(xué)生進(jìn)行獨(dú)立分析、 解決問題能力的強(qiáng)化訓(xùn)練。通過金屬切削刀具課程設(shè)計，具體應(yīng)使學(xué)生做到：(1) 掌握金屬切削刀具的設(shè)計和計算的基本方法

6、；(2) 學(xué)會運(yùn)用各種設(shè)計資料、手冊和國家標(biāo)難；(3) 學(xué)會繪制符合標(biāo)準(zhǔn)要求的刀具工作圖，能標(biāo)注出必要的技術(shù)條件。2.3.2設(shè)計的要求：完成拉刀刀具的設(shè)計和計算工作，繪制刀具工作圖和必要的零件圖以及編寫 一份正確、完整的設(shè)計說明書。刀具工作圖應(yīng)包括制造及檢驗該刀具所需的全部圖形、尺寸、公差、粗糙度要求及技術(shù)條件等；說明書應(yīng)包括設(shè)計時所涉及的主要問題以及設(shè)計計算的全部 過程；設(shè)計說明書中的計算必須準(zhǔn)確無誤，所使用的尺寸、數(shù)據(jù)和計量單位，均 應(yīng)符合有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和法定計量單位；使用 A4紙打印，語言簡練，文句通順。3圓孔拉刀的設(shè)計3.1原始條件和設(shè)計要求工件直徑D = 40mm ,工件拉削孔長度L =

7、40mm ,拉削表面粗糙度不得 大于Ra1.6 Jm ,孔內(nèi)無空刀槽，工件拉削孔部截面圖如下：3.23柚0 6鍵均布人150 O2ZO00.053.2圖1.（圖1 ）圖2.工件材料：20號鋼 硬度：HBS120強(qiáng)度Cb =400MPa選用L6120型號的拉床3.2拉削的特點(diǎn)拉削是利用拉刀切削金屬的高生產(chǎn)率加工方法，可用來加工各種形狀的通孔、槽以及簡單或復(fù)雜形狀的外表面。拉削加工與其他切削方法相比，其特點(diǎn)表 現(xiàn)在：生產(chǎn)率高、加工精度和表面粗糙度高、成本低、機(jī)床結(jié)構(gòu)簡單、操作簡單3.3設(shè)計步驟3.3.1選擇拉刀材料拉刀材料選用20號鋼，20號鋼，塑性高，也具有良好的焊接性能和冷沖壓 性能。通過滲碳

8、和熱處理，使工件心部具有一定的強(qiáng)度和較高的韌性，而表面獲 得高的硬度和耐磨性。查【工程材料應(yīng)用基礎(chǔ)】表6-7該拉刀材料選 W6Mo5Cr4V23.3.2拉削方式拉刀有三種拉削方式：普通（分層）拉削、輪切（分塊）拉削、綜合拉削。拉削方式不同，拉刀的結(jié)構(gòu)隨之而異。所謂綜合拉削方式，即在同一只拉刀上采 用了兩種拉削方式的組合。它的粗精切削齒都不分組，粗切削齒上開圓弧形分屑槽,槽寬略小于刃寬，前后刀齒上分屑槽交錯排列，故粗切削齒上齒升量較大，拉 削表面質(zhì)量高，拉刀制造容易，適用于拉削余量較多的圓孔，是目前常用的一種拉 削方式。因為綜合拉削方式具有不少的優(yōu)點(diǎn)，所以圓孔拉刀一般都采用這種拉削 方式。333

9、拉削余量假設(shè)拉削前的孔是用鉆頭加工的，則其拉削余量可用如下公式查【金屬切削原理及刀具】表15-1:計算余量 A=0.005dm+（0.1 0.2）、匸=0.00540.030+0.15. 40 =1.15mm8中北大學(xué)信息商務(wù)學(xué)院課程設(shè)計#中北大學(xué)信息商務(wù)學(xué)院課程設(shè)計按GB1438 78錐柄麻花鉆第1系列取 '=39mm實際余量A=dox-dwmin =40.03-31.03mmdox=0.053.3.4幾何參數(shù)拉刀的幾何參數(shù)主要指刀齒上的前角，后角和后刀面上的刃帶寬，為制造方 便,其校準(zhǔn)齒上的前角通常與切削齒相同。查【金屬切削原理及刀具】表15-5有：切削齒:前角=16 -18后角=

10、2 ° 30' +1表15-6有：校準(zhǔn)齒:前角=16 -18后角=1° +30'精切齒:前角=16 -18后角=2 ° 30'刃帶寬：粗切齒乞0.1 精切齒:0.10.2校準(zhǔn)齒:0.20.33.3.5齒升量af查【金屬切削原理及刀具】表15-4粗切齒:af =0.03mm hd = 2af = 0.06mm 3.3.6確定齒距查【金屬切削原理及刀具】表15-7有粗切齒齒距：P=(1.251.5) L =7.90 9.49 取 P=9mm精切齒齒距,校準(zhǔn)齒齒距：(0.60.8 ) P=5.47.2取P=6mm#中北大學(xué)信息商務(wù)學(xué)院課程設(shè)計9中

11、北大學(xué)信息商務(wù)學(xué)院課程設(shè)計337確定同時工作齒數(shù)由計算式:最少同時工作齒數(shù)Zmin4. 4.4取 Zmin = 4最多同時工作齒數(shù)Zmax 二 £ 仁 5.4取 Zmax = 5#中北大學(xué)信息商務(wù)學(xué)院課程設(shè)計#中北大學(xué)信息商務(wù)學(xué)院課程設(shè)計且滿足3 < Ze乞83.3.8容屑槽形狀拉刀屬于封閉切削，為保證拉刀的強(qiáng)度，在相同的齒距下，可以選用基本槽、 深槽或淺槽。為減少加工容屑槽的成形車刀和樣板的種類，應(yīng)盡量將容屑槽的形 狀和尺寸標(biāo)準(zhǔn)化，系列化。目前常用的容屑槽形狀有直線齒背型， 曲線齒背型和 直線齒背雙圓弧型三種.選用曲線齒背型。3.3.9確定容屑系數(shù)K容屑系數(shù)K根據(jù)ac=0.0

12、6取K=3.03.3.10確定容屑槽尺寸（圖1）容屑槽為保證拉刀有足夠的容削空間查【金屬切削原理及刀具】表15-8粗切齒和過渡齒取深槽， h=4mm,g=3mm,r=2mm, R=7mm;精切齒和校準(zhǔn)齒取基本槽，h=2mm g=2mm,r=1mm, R=4mm3.3.11拉刀的分屑槽形狀及其尺寸常用分屑槽的形狀有圓弧形和角度形兩種。圓弧形分屑槽主要用于輪切式拉 刀的切削齒和組合式拉刀的粗切齒和過度齒上； 三角形分屑槽用于同廓式拉刀的 切削齒和組合式拉刀的精切齒上。故：粗切齒與過渡齒采用弧形分屑槽，精切齒(最后一個精切齒除外)采用三角形分屑槽?；⌒尾郯幢?-52【機(jī)械工程專業(yè)課程設(shè)計指導(dǎo)】設(shè)計d

13、min = 39 mm ，槽數(shù)入=1090 s槽寬 a =d0min sin(0.3 - 0.7) =6 mm、90 °切削寬度 aw=2d0min sina=6.09 mm三角形槽按表3-51【機(jī)械工程專業(yè)課程設(shè)計指導(dǎo)】設(shè)計，前后刀齒的分屑槽應(yīng)在圓周方向錯開半個槽距，交錯排1 1d°=40mm，槽數(shù) n=()：d0=2876槽寬 b = V 1.2 mm，深 h =0.5mm，槽形角 _ -3.3.12確定拉刀齒數(shù)和每齒直徑尺寸過度齒齒數(shù)Zg =35,精切齒齒數(shù) 召=47,校準(zhǔn)齒齒數(shù)Zx=57取過渡齒與精切齒齒升量遞減為：0.025、0.020、0.015、0.015、0

14、.01、0.01mm1切除余量Ag Aj，其中，前2齒齒升量大于af，可屬過渡齒；后4齒齒升量 較小，屬精切齒。A Aj=2X( 0.025+0.020+0.015+0.015+0.010+0.010 ) =0.19mm粗切齒齒數(shù)Zc=1=152af粗切齒、過渡齒、精切齒共切除余量:(15- 1)x 2X 0.03 + 0.19 mm=1.030mm 剩下(1.040-1.030 ) mm=0.010 mm的余量未切除，需增設(shè)一個精切齒切到 要求的尺寸。按表【機(jī)械工程專業(yè)課程設(shè)計指導(dǎo)】取校準(zhǔn)齒7個，則拉刀總齒數(shù)為：zc ' zg 召 zx= 15+2+5+7=29按齒號列出了各齒直徑尺

15、寸及其公差見表1:（表1）各齒直徑尺寸及其公差r H 口.齒號直徑基本尺寸D （mm）直徑尺寸公差（mm）r H 口 齒號直徑基本尺寸D （mm）直徑尺寸公差（mm）1439.780±0.0151539.840139.0001639.890239.0601739.930±0.01339.1201839.960439.1801930.990539.2402040.010-0.01639.300+0.0152140.030739.360839.4202240.0352340.035939.4802440.0351039.5402540.0351139.6002640.0350

16、-0.0071239.6602740.0351339.7202840.0352940.0353313柄部結(jié)構(gòu)形式及尺寸拉刀圓柱形前柄的結(jié)構(gòu)形式可分為I型和U型，1型用于柄部直徑小于18mm勺拉刀，U型用于柄部直徑大于 18mm勺拉刀。I型和U型又可分為無周向 定位面和有周向定位面。當(dāng)拉刀用于實現(xiàn)工作行程和返回行程的自動循環(huán)時，需要有后柄結(jié)構(gòu)，后柄放置在拉刀后導(dǎo)部的后邊，后柄的結(jié)構(gòu)形式有I型和U型兩 種，1型為整體式，U型為裝配式，一般在后柄直徑較大時采用。故該拉刀選擇 U型A-無周向定位面的圓柱形前柄型式.查表【機(jī)械工程專業(yè)課程設(shè)計指導(dǎo)】 知:前柄L3 =l1 =120Di 二 di = 40

17、：8-0.064' 0D = d? = e 38h12 _o.25ol' =25 l" = 32 c = 5如下圖2:（圖2 ）前柄3.3.14頸部直徑d2與長度l2頸部直徑可取與前柄直徑相同值，也可略小于前柄直徑.頸部長度要保證拉 刀第一個刀齒尚未進(jìn)入工件之前，拉刀前柄能被拉床的夾頭夾住.因此可得拉刀 頸部長度計算公式頸部長度：l2 m Bs A-l3 = 110mm對于L6120型號的拉床,其尺寸如下：式中：l2 -頸部長度 m=1020 取m=15Bs-拉床床壁厚度75 mmA-法蘭盤厚度35mml3-過渡錐長度10, 15或20mm這里選l3=15mm頸部直徑

18、；d2 =d1 -取 d2 = d1-0.5 = 39.5mm3.3.15過度錐長度l3b =15mm13中北大學(xué)信息商務(wù)學(xué)院課程設(shè)計3.3.16前導(dǎo)部直徑d4,長度14wmin二 39f-0.030-0.06014中北大學(xué)信息商務(wù)學(xué)院課程設(shè)計#中北大學(xué)信息商務(wù)學(xué)院課程設(shè)計14 =丨或 14 亠 40取 14=40mm3.3.17后導(dǎo)部直徑d7,長度丨7丨7 = 1、L 丨或丨7 _20取 17=20mmd7 =dmi 產(chǎn)-40f7-0.0603.3.18柄部前端到第一齒長度l1拉刀前柄端面至第1刀齒的距離L = h m Bs A 丨4 = 120+15+75+35+40=285mm丨1前柄伸

19、入夾頭的長度丨；=丨1廠g眉；或丨；=丨1取l；=120mm3.3.19計算最大切削力Fcmax按表3-62【機(jī)械工程專業(yè)課程設(shè)計指導(dǎo)】計算最大拉削力。根據(jù)綜合式拉 削特點(diǎn)，切削厚度a2af3553FmaF' aWZemaxk0k1k2k3k410 丄 2335 1.27 1.15 0.9 1 10=132.232KN式中：Fz -切削刃單位長度上的切削力查表【機(jī)械工程專業(yè)課程設(shè)計指導(dǎo)】有 Fz =233N3.3.20拉床拉力校驗實際拉力還應(yīng)小于拉床的額定拉力 F額，新拉床F實際w 0.9F額；良好狀 態(tài)的舊拉床F實際w 0.8F額；不良好狀態(tài)的舊拉床 F實際w( 0.50.7 ) F

20、額。校驗后若發(fā)現(xiàn)超過許可值，可減小齒升量或加長齒距以減少拉削力Fmax,當(dāng)拉床拉力不夠也可更換大拉床來加工。其中L6120型拉床的公稱拉力Fr=200 KN故Fmax -0.8 Fr =0.8 200=160 KN,所以拉床拉力足夠3.3.21拉刀強(qiáng)度校驗為防止拉刀拉斷，拉削時產(chǎn)生的拉應(yīng)力應(yīng)小于拉刀材料的許用應(yīng)力，即-=F max / Amin -1,式中：Amin-拉刀上的危險截面積，一般在柄部或頸部.lc I-拉刀材料的許用應(yīng)力,高速鋼的卜l=0.35GPa二 d2223.14 38222=1134.1 mm；=Fmax/ Amin=132.23/1134.1=0.116GPa< t

21、 1所以拉刀強(qiáng)度符合要求3.3.22計算校驗拉刀粗切齒與過渡齒長15 =9 (15, 2) = 153mm精切齒與校準(zhǔn)齒長16 =6 (5 7 72mm拉刀的總長 L 二 L1 I b I7 = 285 153 72 20 = 530mm按下表允許拉刀總長為24d0 =24 55mm = 1320mm，顯然，設(shè)計拉刀比允許拉刀短的多，所以長度校驗符合要求。4拉刀的制造工藝及檢驗方法4.1拉刀的檢驗方法：1. 拉刀外觀檢驗：切削刃是否鋒利，切削刃是否有燒傷痕跡，是否殘留有未 磨掉的磨損部分，前后表面的表面粗糙值 農(nóng)應(yīng)小于0.4um2、拉刀容屑槽的檢驗：前面和容屑槽槽底應(yīng)平滑連接，不允許有凸臺，用

22、 樣板檢驗3、拉刀前角：用萬能角度尺和多刃量角器檢驗4、拉刀后角：用游標(biāo)萬能角度尺或百分表測量5 、拉刀齒升量檢驗：用千分尺或杠桿卡尺檢驗，允差為 0.007 0.010mm4.2拉刀制造工藝根據(jù)文獻(xiàn)【工程材料應(yīng)用基礎(chǔ)】拉刀材料的制造工藝要點(diǎn)如下:拉刀熱處理用W6Mo5Cr4V高速工具鋼制造的拉刀熱處理硬度刀齒和后導(dǎo)部63、66HRC前導(dǎo)部60、66HRC柄部45、58HRC允許進(jìn)行表面強(qiáng)化處理拉刀表面不得有裂紋，碰傷,銹跡等影響使用性能的缺陷拉刀切削刃應(yīng)鋒利，不得有毛刺，崩刃和磨削燒傷。拉刀容屑槽的連接應(yīng)圓滑，不許有臺階。5 總結(jié):課程設(shè)計作為工科院校大學(xué)生的必修環(huán)節(jié)，不僅是鞏固學(xué)生大學(xué)所學(xué)知識的 重要環(huán)節(jié)，而且也是在檢驗大學(xué)生綜合應(yīng)用知識的能力、自學(xué)能力、獨(dú)立操作能力和培養(yǎng)創(chuàng)新能力，是大學(xué)生參加工作前的一次實踐性鍛煉。金屬切削原理及刀具課程設(shè)計雖然只有短短一周的時間，但是我從中學(xué)到了 很多東西。這是第三次經(jīng)歷課程設(shè)計，所以沒有像原來的機(jī)械原理課程設(shè)計那樣 茫然。剛開始以為金屬切削原理及刀具這門課程比較簡單，一看課程設(shè)計的題目， 我才發(fā)現(xiàn)上課的教材講的東西很多， 但是講解得不是那么詳細(xì)，所以我查閱了相 關(guān)的文獻(xiàn)資料。課程設(shè)計中，我發(fā)現(xiàn)自己的相關(guān)知識儲備不足， 還是存在應(yīng)付式 的學(xué)習(xí)，學(xué)過的知識，有很多已經(jīng)忘得差不多了。比如