金屬切削課程設計

課程設計說明書學生姓名：_學號：_學 院： 機械工程與自動化學院 專 業(yè)： 機械設計制造及其自動化題目： 圓孔拉刀設計 矩形花鍵銃刀設計指導教師：職稱：教授指導教師：1職稱：教授—2020年6月3日課程設計任務書學2020/2020學年第2學期機械工程與自動化學院院：專業(yè)：機械設計制造及其自動化學生姓名：學號：課程設計題目：圓孔拉刀設計矩形花鍵銑刀設計起迄日期：6月4日~6月12日課程設計地址： 指導教師： 系主任：下達任務書日期:2020年6月3日課程設計任務書1?設計目的:金屬切削刀具課程設計是學生在學完“金屬切削原理及刀具”等有關課程的基礎上進行的重要的實踐性教學環(huán)節(jié)，其目的是使學生鞏固和深化課堂理論教學內容，鍛煉和培養(yǎng)學生綜合運用所學知識和理論的能力，是對學生進行獨立分析、解決問題能力的強化訓練。通過金屬切削刀具課程設計，具體應使學生做到：（1） 掌握金屬切削刀具的設計和計算的基本方法；（2） 學會運用各種設計資料、手冊和國家標難；（3） 學會繪制符合標準要求的刀具工作圖，能標注出必要的技術條件。設計內容和要求（包括原始數據、技術參數、條件、設計要求等）：完成成形車刀、成形銑刀、拉刀其中兩種刀具的設計和計算工作，繪制刀具工作圖和必要的零件圖以及編寫一份正確、完整的設計說明書。刀具工作圖應包括制造及檢驗該刀具所需的全部圖形、尺寸、公差、粗糙度要求及技術條件等；說明書應包括設計時所涉及的主要問題以及設計計算的全部過程；設計說明書中的計算必須準確無誤，所使用的尺寸、數據和計量單位，均應符合有關標準和法定計量單位；使用A4紙打印，語言簡練，文句通順。具體設計要求見附頁。設計工作任務及工作量的要求〔包括課程設計計算說明書（論文）、圖紙、實物樣品等〕:刀具圖紙 2張（A1或A2，計算機繪制）課程設計說明書 1份（打印，A4紙不少于20頁）課程設計任務書主要參考文獻:

5.設計成果形式及要求：1.刀具工作圖2張（A1或A2,計算機繪制）2.課程設計說明書1份（計算機打印，A4紙不少于20頁）6.工作計劃及進度：2009年6月4日消化資料、方案設計6月6日結構草圖設計及校驗計算6月8日?6月10日工作圖設計6月11日編寫說明書6月12日答辯系主任審查意見：簽字：年月日設計任務231.圓孔拉刀設計

被加工零件如圖1.所示，工件材料為：可鍛鑄鐵KTH300－06；硬度HBS120；強度ob=300Mpa。2.矩形花鍵銑刀設計被加工零件如圖2.被加工零件如圖2.所示，工件材料為：可鍛鑄鐵KTH300-06；硬度HBS120；強度ob=300Mpa；工件長度L=30mm。3.220圖圖1.21.61x45°1.6233.21x45°0.056d100.012A1x45°1.66鍵均布0.012A』3.220圖圖1.21.61x45°1.6233.21x45°0.056d100.012A1x45°1.66鍵均布0.012A』d106鍵均布0.05圖2.圖圖2.圖1.>i —i—前言大學三年級能夠說是大學四年學習生活中很重要的一年。這一年，開設了很多專業(yè)課，為咱們走出校園，走向工作職位奠定了基礎，使咱們的專業(yè)知識素養(yǎng)提高到可觀的層面。金屬切削原理與金屬切削刀具是眾多專業(yè)課中很重要的一門，是機械設計制造及其自動化專業(yè)學生所必備的專業(yè)知識技術。介于其重要性，學校開設了一周的金屬切削刀具課程設計。它是基于咱們對金屬切削原理及刀具學習后的實踐性環(huán)節(jié)，其目的是使學生鞏固和深化課堂理論教學內容，鍛煉和培育學生綜合運用所學知識和理論的能力，是對學生進行獨立分析、解決問題能力的強化訓練。我的課程設計題目是圓孔拉刀設計與矩形花鍵銑刀設計。在設計進程中，我充分運用了所學過的相關知識，而且查閱相關資料，充分運用了畫圖軟件AUTOCAD，設計了零件的工藝、編制了零件的加工程序等。通過這次課程設計，我對這學期本門課程所學的內容又了進一步的明白得和把握。由于本人水平有限，,設計編寫時刻也比較倉促,在咱們設計的進程中會碰到一些技術和專業(yè)知識其它方面的問題，再加上咱們對知識把握的程度，因此設計中咱們的設計會有一些不盡如人意的地址,為了一起提高爾后設計設計的質量，希望在考核和答辯的進程中取得列位指導教師的諒解與批評指正,不勝感激之至。編者2020年6月5日一、金屬切削刀具課程設計的目的金屬切削刀具課程設計是學生在學完“金屬切削原理及刀具”等有關課程的基礎上進行的重要的實踐性教學環(huán)節(jié)，其目的是使學生鞏固和深化課堂理論教學內容，鍛煉和培育學生綜合運用所學知識和理論的能力，是對學生進行獨立分析、解決問題能力的強化訓練。通過金屬切削刀具課程設計，具體應使學生做到：把握金屬切削刀具的設計和計算的大體方式；學會運用各類設計資料、手冊和國家標難；學會繪制符合標準要求的刀具工作圖，能標注出必要的技術條件。二、設計內容和要求完成圓孔拉刀、矩形花鍵拉刀兩種刀具的設計和計算工作，繪制刀具工作圖和必要的零件圖和編寫一份正確、完整的設計說明書。刀具工作圖應包括制造及查驗該刀具所需的全數圖形、尺寸、公差、粗糙度要求及技術條件等；說明書應包括設計時所涉及的要緊問題和設計計算的全數進程；設計說明書中的計算必需準確無誤，所利用的尺寸、數據和計量單位，均應符合有關標準和法定計量單位；利用A4紙打印，語言精練，文句通順。三、拉刀的設計設計任務圓孔拉刀設計被加工零件如圖1.所示，工件材料為：可鍛鑄鐵KTH300－06；硬度

HBS120；強度ob=300Mpa。3.26d106鍵均布0.012A1.6203.2HBS120；強度ob=300Mpa。3.26d106鍵均布0.012A1.6203.20.05圖1.

圖1圖2.說明broach拉刀是一種高生產率的刀具，能夠用來加工各類形狀的通孔、直槽、螺旋槽和直線或曲線外表面，普遍的用于大量和成批生產中。常見拉刀的種類如以下圖圖2用于拉削的成形刀具。刀具表面上有多排刀齒，各排刀齒的尺寸和形狀從切入端至切出端依次增加和轉變。當拉刀作拉削運動時，每一個刀齒就從工件上切下必然厚度的金屬，最終取得所要求的尺寸和形狀。拉刀經常使用于成批和大量生產中加工圓孔、花鍵孔、鍵槽、平面和成形表面等,生產率很高。拉刀按加工表臉部位的不同，分為內拉刀和外拉刀；按工作時受力方式的不同，分為拉刀和推刀。推刀經常使用于校準熱處置后的型孔。拉刀的種類雖多，但結構組成都類似。如一般圓孔拉刀的結構組成為：柄部,用以夾持拉刀和傳遞動力;頸部，起連接作用；過渡錐，將拉刀前導部引入工件；前導部，起引導作用，避免拉刀歪斜；切削齒，完成切削工作，由粗切齒和精切齒組成；校準齒，起修光和校準作用，并作為精切齒的后備齒；后導部，用于支承工件，避免刀齒切離前因工件下垂而損壞加工表面和刀齒；后托柄，承托拉刀。拉刀的結構和刀齒形狀與拉削方式有關。拉削方式通常分為分層拉削和分塊拉削兩類。前者又分成形式和漸成式；后者又分輪切式和綜合輪切式。成形式拉刀各刀齒的廓形均與被加工表面的最終形狀相似;漸成式拉刀的刀齒形狀與工件形狀不同,工件的形狀是由各刀齒依次切削后慢慢形成。輪切式拉刀由多組刀齒組成，每組有幾個直徑相同的刀齒別離切去一層金屬中的一段，各組刀齒輪換切去各層金屬。綜合輪切式拉刀的粗切齒采納輪切式，精切齒采納成形式。輪切式拉刀切削厚度較分層拉削的拉刀大得多，具有較高的生產率，但制造較難。拉刀經常使用高速鋼整體制造，也可做成組合式。硬質合金拉刀一樣為組合式，因生產率高、壽命長，在汽車工業(yè)中經常使用于加工缸體和軸承蓋等零件，但硬質合金拉刀制造困難一）選定刀具類型和材料的依據1選擇刀具類型：對每種工件進行工藝設計和工藝裝備設計時，必需考慮選用適合的刀具類型。事實上，對同一個工件，常可用多種不同的刀具加工出來。

采納的刀具類型不同將對加工生產率和精度有重要阻礙。總結更多的高生產率刀具能夠看出，增加刀具同時參加切削的刀刃長度能有效的提高其生產效率。2正確選擇刀具材料：刀具材料選擇得是不是適當對刀具的生產率有重要的阻礙。因為硬質合金比高速鋼及其他工具鋼生產率高得多，因此，在能采納硬質合金、的情形下應盡力采納。由于目前硬質合金的性能還有許多缺點，如脆性大，極難加工等，使他在許多刀具上應用還很困難，因此，目前許多復雜刀具還要緊應用高速鋼制造。拉刀結構復雜，造價昂貴，因此要求采納耐磨的刀具材料，以提高其耐費用；考慮到還應有良好的工藝性能，依照《刀具課程設計指導書》表29，選擇高速工具鋼，其應用范圍用于各類刀具，專門是形狀較復雜的刀具。依照表30，選擇W18Cr4V整體制造。（二）刀具結構參數、幾何參數的選擇和設計設計步驟選擇L6110拉床進行加工，其參數如下。拉床型號L6110拉床型號L6110公稱拉力Ft（KN）床壁孔徑床壁厚度Bs花盤孔徑花盤厚度a法蘭盤厚度a最大行程(mm)1001256010060301400拉削余量5=0.005d+0.1、：1=0.005x20+0.1x沁0.55mmm二、選擇切削幾何參數按表5—2,5—3選擇。前角Y=5°粗切齒后角a=3。精切齒后角a=2。校準齒后角a=1。0003、齒升量選擇查表5—1,取粗切齒齒升量0.05mm。為使拉削平穩(wěn),令第一個過渡齒到最后一個精切齒間各刀齒的齒升量均勻遞減。取過渡齒和精切齒齒數5齒，齒升量可先按0.8af、0.5af、0.30.2af、0.laf,精切齒齒升量選取0.005mm。4.齒距及同時工作齒數齒距p是相鄰兩刀齒間的軸向距離，確信齒距的大小時，應考慮到拉削的平穩(wěn)性及足夠的容屑空間，一樣應有3?8個齒同時工作為宜。粗切齒的齒距p按體會公式計算：p=1?3=1.5x?6.7mm取標準值p=7mm。Z=Z_+1=20/6.7+1=3.98取大同時工作齒數ep ，取整數部份為3。過度齒齒距Pv10mm，精切齒齒距P精=P（便于制造）容屑槽要有足夠的容屑空間，能使切屑卷曲自由，又能使刀齒有足夠強度，并可多次重磨，常見的容屑槽有三種形式，別離為齒背為直線的槽形，齒背為曲線的槽形，加長齒距的槽形。其中齒背為曲線的槽形有利于卷屑，適用于拉削韌性材料，因此選擇此種槽形，并為大體槽。■■I■■依照有關標準，取K=2.5（齒升量0.05mm，加工材料為可鍛鑄鐵）

因此h=1.13JKO7=1.13xj2.5x0.05x20=1.8因此依照有關標準，取h=2.5mm,g=2.5mm,r=1.3mm,R=4mm。槽形形狀及參數見圖。6.分屑槽的設計分屑槽的作用是減小切屑寬度，便于切屑容納在容屑槽里。當切削韌性金屬時，假設沒有分屑槽，那么圓孔拉刀的每一個刀齒切下的金屬層是一個圓筒，它會套在容屑槽中，是清除切屑十分困難，對拉削進程十分不利。故對切削寬度較大的拉刀，在切削齒的切削刃上都要做出交織散布的分屑槽，將切屑分成許多小段。圖4依照有關標準，取分屑槽數n=6，槽寬b=1.0mm，槽深h，=0.4mm，槽角w=120為了保證拉削質量，在最后一個精切齒生不加工分屑槽。7.拉刀的校準齒數表1拉刀校準部齒數拉 刀 類 型校準齒齒數圓拉刀加工公差等級H7?H9的孔5—7加工公差等級H10?H11級精度的孔4—5

花鍵拉刀、方拉刀、鍵槽拉刀及具有單面刀齒的拉刀4—花鍵拉刀、方拉刀、鍵槽拉刀及具有單面刀齒的拉刀4—5校準部的校準齒無齒升量，只作校準和修光作用，不做出分屑槽。為了便于制造，校準齒的前角、后角與齒形都可做成與精切齒相同。所加工圓孔精度品級為H7,因此依照上表選取校準齒數為5,取校準齒齒距p等于粗切齒齒距即p=6.7mm。8．切削齒齒數與直徑Z—Z+Z+Z切削齒齒數為切粗過精粗切齒的齒數依照它切去的余量與齒升量af來決定，第一個粗切齒的直徑與前導部的直徑相同,即沒有齒升量。這是為了幸免第一個切削齒因拉削余量不均勻或金屬內含有雜質而經受過大的偶然負荷。由前面的計算得拉削余量6-0.55mm，由前面的計算可知粗切齒齒升量為0.05mm，過渡齒齒數5齒，精切齒齒數7齒，齒升量別離為0.8af、0.5af、0.3af、0.2af、0.laf，精切齒齒升量選取0.005mm。得6 —(0.8+0.5+0.3+0.2+0.1)x2x0.05—0.19mm過6—Zxa—7x2x0.005—0.07mm電主 電主 電主精 精 精因此6=6—6-6—0.55-0.19-0.07—0.29mm因此粗 過精6 0.29得Z粗=盤+1=2X0.05+1=3.9取粗切齒4齒。f切削部的長度1切削部第一齒齒升量為0，第二齒齒升量取0.045mm，后三齒齒升量為切削部的長度1切削部—p(Z+Z+Z)=6.7X16—107.2mm粗過精9．非工作部份的設計(1)柄部柄部的作用是供拉床夾頭夾住以傳遞動力。其直徑D至少應比拉削前的1孔徑小0.5mm。拉削前的孔徑D=20-6二19.45mm，因此D=18.5mm依照有關資料查1得：D=18mm,D'=15mm,L=16mm,L=20mm,C=3,l=80mm。1121詳細見圖紙。(2)頸部連接柄部與其后各部份。其長度應能使拉刀第一刀齒未進入工件孔之前,拉床夾頭能夠夾住柄部。拉刀的標記就打在頸部。頸部長度1\m+B+A—l—20+60+30—10=100mm23其中13為過度錐長度，取10mm。依照體會設計，頸部直徑d2—d1—°5—17.5加加。過度錐其作用是使拉刀容易進入工件孔中,起對準中心作用。過度錐長度13—10mm，其直徑前端等于頸部直徑，后端等于前導部直徑。前導部起導向和定心的作用，避免拉刀歪斜，并可檢查拉削前孔孔徑是不是過小，以避免拉刀第一刀齒負荷太大而損壞。其直徑d4應等于拉削前孔的最小直徑長度1°一樣等于拉削孔長度】。因此l—l—20mm，d—19.45mm。4，4。(5)后導部維持拉刀最后的正確位置，避免拉刀即將離動工件時，工件下垂而損壞已加工表面。其直徑等于拉削后孔的最小直徑，長度等于(.5?0.7)1，但不小于20mm。因此l—20mm，d—20mm。7，7。

避免長而重的拉刀自重下垂，阻礙加工質量和損壞刀齒。d避免長而重的拉刀自重下垂，阻礙加工質量和損壞刀齒。d=18mm8。支托部長度l8二25mm,10．拉刀強度與拉床拉力的校驗為了不拉斷拉刀和損壞拉床，在設計拉刀時，必需進行拉刀強度與拉床拉力的校驗。(1)拉削力的計算一般拉削式圓孔拉刀的最大拉削力為F=F1dz=23.2KNmaxzme其中F'為拉刀拉削刃單位長度上的拉削力，查相關資料得F'=123N。zz(2)拉刀強度校驗F拉削是產生拉應力8應小于材料許用應力[8]，即8=才述-[8]min高速鋼(W18Cr4V)的[8]=343?392MPa。拉刀最小截面在拉刀在第一刀齒容屑槽處，d=19.45-2.5*2=14.45mm。帶入計算得8=帶入計算得8=23.2%103=141.5MPav[8]1d24min(3)拉床拉力校驗實際拉削時產生的最大拉削力F應小于拉床的實際拉力F

max實際L6110型拉床公稱拉力為100KN，因此符合條件。11．圓孔拉刀齒序齒形齒號1234齒形齒號1234直徑尺寸公直徑基本直徑尺寸公差齒型11口齒號9101112尺寸差圓孔拉刀齒序表直徑基本尺寸567567813141516、銑刀的設計設計任務矩形花鍵銑刀設計被加工零件如圖2.所示，工件材料為：可鍛鑄鐵 KTH300－06；硬度HBS120；強度ob=300Mpa；工件長度L=30mm。3.2亠6d106鍵均布|0?012A200.053.2亠6d106鍵均布|0?012A200.05圖1動,銃刀是一種應用很普遍的多齒多刃而工件做進給運動。圖轉刀具。銃削加工時，銃刀饒起軸線轉銃削加工與刨削加工相較較，銃削時同時參加工作的切削刃總長度較長，且無空行程，而利用的的切削也叫高，故加工生產效率也一樣較高，表面的粗糙度也較小。銃刀的種類很多矩形花鍵通常采納銃切或滾切成形，再經磨花鍵達到設計圖紙要求。銃切加工一樣采納專門設計的T形槽銃刀，這種銃刀適合大量量專業(yè)化生產，但對中、小批量非專業(yè)化生產不太適合。為解決那個問題，咱們試用三面刃銃刀及片銃刀,取得了中意的結果。(一)齒形的設計計算1?前角為零時，工件法剖面截形確實是銃刀的齒形。銃刀有了前角以后，其刀齒在徑向截面的齒形和前刀面上的齒形，就與工件法剖面的截形不同了。設Yf為銃刀外圓處的縱向前角，當Yf較大時，銃刀徑向截面和前刀面上的齒形需進行修正計算。以下圖所示的是工件齒形和銃刀齒形得關系，其中(b)為給定的工件齒形;(c)為銃刀徑向截面應具有的齒形，即鏟刀應具有的齒形；(d)為銃刀前刀面的齒形，即樣板應具有的齒形。圖7(二)結構參數的選擇及計算設計步驟設被切工件成形部份高度為hw，那么成形銃刀齒形高度應為:h=hw+(1—2)mm設被切工件闊形寬度為Bw,那么銃刀寬度B可取為稍大于B。鏟齒成形銑刀容屑槽底形式通常有兩種，即平地形式和中間有凸起或槽底傾斜的增強形式。在鏟削深度較小和刀齒強度足夠的情形下,應采納平底形式。在銑削深度較大時,宜采納增強形式。銃刀的孔徑d應依照銃削寬度和工作條件選取，能夠按剛度，強度條件計算，也可依照生產體會選取。關于平底形式的容屑槽，銃刀外徑可按下面公式計算：do=d+2m+2H式中：d—銃刀孔徑m—壁厚，一樣取(0.3—0.5)dH—全齒高由于全齒高的計算又需依據外徑do，因此，用上式直接計算銃刀外徑是困難的，我國一些工廠采納下式估算銑刀外徑：do=(2—2.2)d+2.2h+(2—6)依照上面公式的計算結果再取外徑的推薦值。鏟齒成形銃刀的圓周齒數Zk可按下式計算Zk=兀do/S式中S為銃刀的圓周齒距，粗加工時，可取S=(1.8—2.4)H精加工時，可取S=(1.3-1.8)H，式中H為容屑槽的高度?？墒窃谠O計成形銃刀時，直接按公式計算圓周齒數是困難的，因為式中H尚未確信，而確信它時，又要反過來依據銑刀的圓周齒數。因此在設計時，可依照生產體會按銑刀外圓直徑的大小預先選定圓周齒數，在設計計算出銑刀的其他結構參數后再反過來校驗圓周齒數設計得是不是適合。設鏟齒成形銃刀的頂刃徑向后角為af,—樣取af=10o—15。。相應的鏟削量可按下式計算：K=tgaf兀do/Zk，式中do為銃刀外徑，Zk為圓周齒數。求出鏟削量后，應按附錄表40所列的鏟床凸輪的升距選取相近的K值。初步選定徑向后角和計算出鏟削量以后，需驗算刀齒側刃上一點x的主剖面后角aox，驗算應選Vx最小處的x點，驗算公式可按下面公式：tgaox=tgasinVxf應使aox不小于2—3。。實際計算說明，當Vx<15時，常知足這宜要求，可采納增大頂刃后角，斜置工件，斜鏟齒等方式增大側刃后角。容屑槽底半徑r可按下式計算：r=[do-2(h+K)]/2AZh式中A為系數，當鏟齒凸輪空程角6=60時，A=6，當6=90時，A=4。關于需要鏟磨齒背的成形銃刀，通常取6=90o計算出的r應圓整刀0.5mm。容屑槽間角。：一樣取20o—35o容屑槽深度H：H=h+K+K+r2當銃刀寬度B<20時，切削刃上不需要作分屑槽。10.刀齒、刀體強度和砂輪干與的校驗由以上所述能夠看出，在確信鏟齒成形銃刀的外徑do，齒數Zk，鏟削量K,容屑槽深度H 等參數時，常常相互牽涉，難以直接確信某一參數。因此，需采取試算的方式，第一假設幾個參數的數據，再依照他們確信其他一些參數。如此選定成形銑刀的各參數后，還需進行校驗，查驗銑刀結構是不是緊湊，合理刀體，刀齒強度是不是足夠。(三)矩形花鍵銑刀的技術條件光潔度(按GB1031—68)刀齒前刀面，內孔表面、端面及鏟磨銑刀的齒背表面——不低于7鏟齒銑刀的齒反面——不低于6其余部份——不低于4尺寸公差：表2

序號名稱符號公差1銃刀外徑doh162銃刀寬度Bh123銃刀孔徑dH74銃刀鍵槽寬度b(Dc7)5內孔至鍵底距離tl'H143.形狀位置公差表3序號項目銃刀尺寸范圍公差1切削刃的徑向及端面跳動do<100do^lOO2刀體端面跳動do<100do^lOO3前面的徑向性（只許凹入）HW1010<HW2020<HW30H>304.齒形誤差表4銃刀齒形高度h透光度齒形的基本部分齒頂及圓角部分W44—1212—22>22銃刀材料一樣用高速鋼，熱處置后硬度應為HRC63—66。在銃刀的工作部份,不得有脫碳層和軟點。

四）刀具的全數計算表5已知條件：欲加工矩形花鍵軸，其尺寸為：外徑Da=26all,內徑Df=23f7,鍵數Z=6，鍵寬b=6dl0，鍵底圓角半徑r=l,工件材料為可鍛鑄鐵KTH300一06。序號計算項目符號確定方法或計算公式計算精度設計計算數據1齒槽半角巾巾=180/Zo巾=302齒頂圓弧中心半角血=巾一arcsinb/Dfmino血o3齒頂寬BaBa=Dsin血fmin4初算齒廓咼度Hh=(Da—Dcos血)fmin/2+(1—2)整數h=45銃刀寬度BB=Ba+2htg巾整數B=106按銃刀寬度最后確定齒廓咼度Hh=(B—Ba)/2tg血7銃刀齒頂圓弧半徑RfRf=D/2fmin8齒頂圓角半徑ror=ror=r=1o9銃刀前角Yf精加工Y=0。f粗加工Y=5—20ofY=0。f10容屑槽形式根據工件廓形確定取平底形11銃刀孔徑D可根據銃刀寬度按表5—3選取根據B=10,查出d=1612銃刀外徑do可按表54選取初選do=7013銃刀圓周齒數Zk可按表5 5初選初選Zk=1614銃刀的后角af—般選a=8o—15of驗算側刃后角公式為1o取a=10ofaoo

tga=tgasin巾o f可以滿足條件15鏟削量KK1K=ndotga/ZkfK=(1.3—1.5)K1K=3K—4116容屑槽圓角半徑Rr=n[do—