圆孔拉刀刀具课程设计说明书解读

序言

机械制造工艺学课程设计使我们学完了大学的全部基础课、技术基础课以及大部分专业课之后进行的.这是我们在进行毕业设计之前对所学各课程的一次深入的综合性的总复习,也是一次理论联系实际的训练,因此,它在我们四年的大学生活中占有重要的地位。

就我个人而言，我希望能通过这次课程设计对自己未来将从事的工作进行一次适应性训练，从中锻炼自己分析问题、解决问题的能力，为今后参加祖国的“四化”建设打下一个良好的基础。

目录

0.序言 ........................................................................................ 1

1.可转位车刀设计 ...................................................................... 3

2.圆孔拉刀设计 ....................................................................... 10

3.结语 ..................................................................................... 15

4参考文献 .............................................................................. 16

一 可转位车刀设计

设计题目:

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已知：工件材料Y12，使用机床CA6140，加工后dm=22，Ra3.2，需精车完成，加工余量自定，设计装T刀片95°偏头外圆车刀。

设计步骤：

1.1 选择刀片夹固结构：

考虑到加工在CA6140普通车床上进行，属于连续切削，采用杠杆式刀片夹固结构。

1.2选择刀片材料：（硬质合金牌号）

由原始条件给定：被加工工件材料为Y12，连续切削，完成精车工序，按照硬质合金的选用原则，选取刀片材料（硬质合金牌号）为YT30。

1.3选择车刀合理角度：

根据刀具合理几何参数的选择原则，并考虑到可转位车刀：几何角度的形成特点，选取如下四个主要角度。

（1）前角＝15°，（2）后角＝8°，（3）主偏角＝95°;

（4）刃倾角＝-3°，

后角α。的实际数值以及副后角在计算刀槽角度时，经校验后确定。

1.4选择切削用量：

2

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根据切削用量的选择原则，查表确定切削用量为，

精车：

ap＝0.5 mm，f＝1mm/r，v＝60m/min

1.5选择刀片型号和尺寸：

（1）选择刀片有无中心固定孔

由于刀片夹固结构已选定为杠杆式，因此应选用有中心固定孔的刀片。（2）选择刀片形状

按选定的主偏角＝95°，选用三角形刀片

（3）选择刀片精度等级

选用U级。

（4）选择刀片内切圆直径d（或刀片边长L）

根据已选定的

ap、

Kr、

λs，可求出刀刃的实际参加工作Lse。为：

Lap0.5sesinK0.804rcosλssin95cos(3) L>1.5Lse=1.026

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（5）选择刀片厚度S

根据

ap，f，利用诺模图，得S≥4..73

（6）选择刀尖圆弧半径

rε：根据

ap，f，利用诺模图，得连续切削

rε=1.6

（7）选择刀片断屑槽型式和尺寸

根据条件，选择A型。当刀片型号和尺寸确定后，断屑槽尺寸便可确定。

确定刀片型号：TNUM220416-A，尺寸为：

L=22;d＝12.7;S＝4.76 ;d1 =5.16;m=17.463;

rε=1.6

1.6确定刀垫型号和尺寸：

硬质合金刀垫型号和尺寸选择，取决于刀片夹固结构的需要及刀片的型号和尺寸:适合于偏心式夹固结构的需要，并与刀片型号为TNUM220416-A相对应的硬质合金刀垫的型

ε 0.8，D8，c=1.5 号为：T22A，其具体尺寸为L＝20.26,d＝11.7,S＝3.18,d1=6.6，r1.7计算刀槽角度可转位车刀几何角度、刀片几何角度和刀槽几何角度之间的关系，刀槽角度计算步骤是：

（1）刀杆主偏角

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Krg

＝

Kr＝95°

（2）刀槽刃倾角

λsg，

λsg=λs＝-3°

（3）刀槽前角

rog 刀槽底面可看作刀面，则刀槽前角

rog的计算公式

tanγtanγnbotanγcosλogs1tanγotanγnbcosλs

将γo＝15°，γnb＝20°，λs＝-3°代入得：

tan15tan20tanγcos(3)og1tan15tan20cos(3)0.088

则

γog＝—5.029° 取

γog＝—5°

（4）验算车刀后角α0

车刀后角α0的验算公式为

tanα(tanαnbtanγogcosλs)cosλs01tanαnbtanγogcosλs

当

αnb＝0°时 tanα20tanγogcosλs

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将

γog＝—5°

λs＝—3°

代入

tanα0tan5cos2(3)0.087 则α0＝4.972°

与所选后角值相近，可以满足切削要求。

而刀杆后角

αog＝

α0

故

αog＝4.972°，取αog＝5°

（5）刀杆副偏角K/rg

K/ ∵

rg

＝

K/r

而

K/r＝180°－

Kr－

εr

又∵εrg＝εr，Krg＝Kr

/

∴Krg

＝180°－

Krg－

εrg＝180°－

Kr－

εr

车刀刀尖角

εr的计算公式

cotεr[cotε/2rb1(tanγogcosλs)tanγogsinλs]cosλs6

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当

εrb＝60时,将

。γog＝-5°

λs＝-3°代入，

得，

cotr=[cotrb1(tanogcoss)2tanogsins]coss

cot

εr＝0.581，

εr＝59.84°

/Krg

＝180°—95°—59.84°=25.5°

取

/Krg

=25.5°

（6）验算车刀副后角

/α0/tanα0'''(tanαtanγcosλ)cosλnbogsgsg1tanαnbtanγcosλ/og/sg,

当

αnb＝0°时，

/'2'tanαtanγcosλ0ogsg而

/tanγεεogtanγogcosrgtanλsgsinrg

/tanλεεsgtanγogsinrgtanλsgcosrg

将

γogλλεε＝—5°sg＝s＝-3°rg＝r＝59.84°代入

'ogtan

=tan（-5°）cos59.84°+tan（-3°）sin59.84°=-0.089

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则γ/og＝-5.09°

tan'rg=tan（-5°）sin59.84°+tan（-3°）cos59.84°=-0.049

则λ/sg＝-2.81°

再将

γ/og＝-5.09°，

λ/sg＝-2.81°代入

得tan

α'o＝-tan（-5.09°）cos2（-2.81°）＝-0.089

则α/0＝5.09°

可以满足切削要求

而刀杆副后角

α//og=α0

故

α/=5.09°，α/og0=5°

综合上述计算结果，可以归纳出：

车道的几何角度为：

/o＝15°，

α0＝4.97°，

Kr＝95°

Kr25.16，

λs＝-3°α/0＝5.09°

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γ 沈阳理工大学

刀杆与刀槽的几何角度为：

γog//

λααKrgKrgsgog＝-5°，＝5°，＝95°，＝25.5°, ＝3°，og=5°

1.8选择刀杆材料和尺寸：

（1）选择刀杆材料

选用45号钢为刀杆材料，热处理硬度为HRC38-45

（2）选择刀杆尺寸

1）选择刀杆截面尺寸

因加工使用CA6140普通车床，其中心高为200mm，并考虑到为提高刀杆，选取刀杆截面尺寸BxH＝20x25mm由于切削深度验刀杆强度。

ap＝0.5mm，进给量f＝1mm/r，可以不必校

2）选择刀杆长度尺寸

选取刀杆长度为150mm

1.9选择杠杆及其相关尺寸

（1）选择杠杆材料

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杠杆材料选用45钢，热处理硬度为HRC40-45，发黑。

（2）选择杠杆直径dc和偏心量e

dcd1=-（0.2-0.4）m

前面已经选定

d1=5.16括号内取

则

dc=5.16-0.4=4.76mm

d0d2μ22221μ1

eμ1偏心量e即

为使计算方便，取＝

μ1μ2＝0.13，

d0＝

d2，21μ1=1，

则e0.13d0=0.13x4.76=0.62mm 取e=0.6mm

为使刀片夹固可靠，选用自锁性较好的螺钉偏心销，并取落定偏心销转轴直径d2为M6

（3）计算偏心销转轴孔中心在刀槽前面上的位置即

用公式（2-6）和（2-7）将m和n求出（见图2-4）,即；

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mdddesinβ-10cosβ22

n=d/2-ecosβ-（d1-do）/sinβ

根据前边已选定的各尺寸得知

d1=3.81mm， d=9.525mm

do=3.41mm， e=0.42mm， 取β=67°。

则

M=9.525/2+0.42sin67°-（3.81-3.41）cos67°/2

=5.07mm

N=9.525/2-0.42cos67°-（3.81-3.41）sin67°/2

=4.41mm

二. 圆孔拉刀的设计

被加工孔直径D=Ф32 0

+0.021

mm,拉前直径D0=Ф31 0

+0.16

mm工件拉削孔长度

L=45mm，拉削表面粗糙度不得大于Ra1.6μm。。

工件材料：45钢，调质处理,硬度HBS220-250,抗拉强度бb=750MPa。

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拉床型号:L6110型。

采用10%极压乳化液。

要求设计圆拉刀。设计时应考虑:预制空加工方式;标准麻花钻钻削;拉削变形量：拉削后孔收缩，收缩量（在直径上）为0.01mm。

［设计步骤］

（1） 选择拉刀材料 拉刀结构复杂，价格昂贵，因此要求采用耐磨的刀具材料，以尽量提高刀具耐用度。本例采用W18Cr4V .

（2） 确定拉削方式 综合式拉刀较短，适用拉削碳钢和低合金

钢，拉削精度和表面质量并不低于其它拉削方式，且拉削耐用度较高。因此，本例选择综合式拉削。

（3） 选择刀齿几何参数 按表3 一2 ，取拉刀前角15°．精切齿与校准齿前刀面采用倒棱，br1 =0.5- 1 mm ;粗切齿后角3°, 倒棱宽ba1小于0.2,精切齿:后角2°,ba1=0.3; 校准齿: 后角1°,ba1=0.6

确定校准齿直径 （以角标x表示校准齿的参数）

dox=dmmax+σ

（1） 式中σ― 收缩量，σ= 0.01 ,dox = 32. 031mm

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（2） 确定拉削余量 计算余量（按表3-1）为

Ａ′=0.005dm＋（0.1～0.2）l=(0.005X32+0.15X)mm=0.97mm

按GB1439—78《锥柄长麻花钻》第１系列取Ф30.0mm的钻头。这样，实际拉削余量为

Ａ＝dox-dwmin=(32.031-30.0)mm=2.031mm

（3） 选取齿升量 按表3-4，选取粗切齿齿升量ap=0.04mm。

（4） 设计容屑槽

1） 计算齿距 按表3-7，粗切齿与过渡齿齿距为

Ｐ＝（1.3～1.6）l=（1.2～1.6）=6.8～9.0mm

取 P=8mm

精切齿和校准齿齿距为Pj=Px=（0.6～0.8）P=5.5mm

2）选取拉刀容屑槽 查表3-8，选曲线齿背型，粗切齿和过渡齿取深槽，h=3mm：精切齿和校准齿取基本槽，h=2mm。

3）校验容屑条件 查表3-10得容屑系数k＝3.0，则

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h′=1.13k(2af)l=1.13X3.0X2X0.04X30mm=2.68mm

显然，h′〈h，容屑条件校验合格。

4）校验同时工作齿数 照表3-7计算（l/p）=32/8=4,

zemin=4,zemax=5。满足３≤ze≤8的校验条件，校验合格。

（8）确定分屑槽参数 拉刀粗切齿与过度齿采用弧形分屑槽，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3-12

设计，当domin=30mm，槽数nk=8，槽宽

a=domin sin90o/nk-（0.3～0.7）mm =30Xsin90o/8-（0.3～0.7）mm=5mm

切屑宽度 aw=2dominsin90o/nk-a=（2×30×sin90o/8-5）mm=6.71mm

因aw＞a，可使拉削表面质量较好,前后刀齿重叠拉削而无空隙。

三角形槽按表4-11设计，d。=30mm

N=（1/7～1/6）πd。=15

槽宽b=1～1.2mm,深h′=0.5mm,槽形角w≥90o

前后刀齿的分屑槽应在圆周方向错开半个槽距，交错排列。

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（9） 选择拉刀前柄 按表3-17，选用Ⅱ型—A无周向定位面的圆柱形前柄，取d=28mm,卡爪处底径d2=21mm,其他见图3-1。

拉刀无需设后柄。

（10） 校验拉刀强度与拉床载荷 按表3-20、表3-21和表3-22计算最大刀削力。根据综合式拉削特点，切削厚度ac=2af。

Fmax=FZ∑awzemaxk0 k1 k2 k3 k4×10ˉ3

=161×30π/2×4×1.27×1.15×1.13×1×1×10-3KN=50.06KN

拉刀最小断面为前柄卡爪底部，其面积为

Ａrmin=πd22/4=Πx212/4mm2=346.19mm2

危险截面部位的拉应力为

б=Fmax/Armin=50.06/346.19GPa=0.145GPa

按表4-25，高速钢圆拉刀许用应力[б]=0.35GPa,显然，б<[б],拉刀强度校验合格。

按表3-23、表3-24和已知L6120型良好状态旧拉床，可算出拉床允许拉力

Frk=200X0.8KN=160KN

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显然，Fmax（11） 确定拉刀齿数和每齿直径尺寸 按本章一、3.齿升量中所述，取过度齿与精切齿齿升量递减为：0.03、0.025、0.020、0.015、0.01、0.01mm,共切除余量

Ag+Aj=2（0.03+0.025+0.020+0.015+0.01+0.01）mm=0.22mm其中，前2齿齿升量大于1/2af,可属过渡齿；后4齿齿升量较小，属精切齿。

粗切齿齿数按下式计算后取整为

Ze=[A-(Ag+Af)]/2af+1=(1.035-0.22)/2X0.04+1=11

粗切齿、过渡齿、精切齿共切除余量

[（11-1）×2×0.04+0.22]mm=1.02mm

剩下（1.035-1.02）mm=0.015mm的余量未切除，需增设一个精切齿切到要求的尺寸。

按表3-14，取校准齿7个，其直径尺寸dox已在前面计算确定了。

这样，拉刀总齿数为

zo+zg+zj+zx=11+2+5+7=25

图3-1中按齿号列出了各齿直径尺寸及其公差。

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（12） 设计拉刀其他部分 按表3-19：

前柄 l１=100mm d１=28f8mm

颈部 l２=m+Bo+A-l3≈110mm d2=d1-0.5mm=27.5mm

过渡锥l3=15mm

前导部 l4=40mm d4=dwmin=31f7mm

后导部 l7=20mm d7=dmmin=32f7mm

拉刀前柄端面至第1刀齿的距离

L1′=l1′+m+Bs′+A+l4=(95+20+75+35+40)mm=265mm

(13) 计算和效验拉刀总长

粗切齿与过度齿长 l5=8×(11+2)=104mm

精切齿与效准齿长 lo=5.5×(5+7)=66mm

拉刀总长 L=L′+l5+l6+l7=455mm

按表4-26允许拉刀总长为28do=28×30mm=840mm,显然,拉刀短得多,所以长度合格。

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结论

通过这次课设，我了解到自己还有很多专业知识的欠缺，理论与实际不能完全的结合在一起，需要继续完善自己的专业知识与技术水平。

通过此次课程设计,使我们能综合运用所学基本理论以及在生产实习中学到的实践知识进行工艺及结构设计的基本训练,掌握机械制造过程中的加工方法,加工装备等基本知识。通过给定设计题目，初步掌握分析编制零件加工工艺规程和设计刀具的方法。提高分析和解决实际工程问题的能力,为后续课程的学习及今后从事科学研究,工程技术工作打下较坚实的基础。

这次的课设让我学会了很多知识，例如如何选取刀具的角度、进给量、切削速度；如何拟定工艺路线，如何选取基准面等等。进行课设的时候，由于是第一次设计，有很多不会的地方，所以不懂的地方去问老师或同学，通过老师耐心的讲解和与同学的讨论下，我学会了更多的方法和技巧，并运用到设计的过程中，解决了实际设计中遇到的问题，同时使我在一定程度上提高了独立分析和解决机械加工工艺能力，进一步掌握了基本专业技术。

一周的课程设计，对我而言，是知识与经验的收获与积累，是人生中的一次阅历，让我知道了自己现在的知识水平有多困乏，我不能满足于现有的成绩，需要不断的汲取知识与经验，才能在机械这一行业中作的更加出色。这次的课设让我重新认识了自己，鞭策我在今后的学习中要更加努力，不断完善自己，才能在这一领域之中成为佼佼者。

参考文献

[1]邹青 《机械制造技术基础课程设计指导教程》 机械工业出版社 2009 第一版

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[2]王茂元 《机械制造基础》 机械工业出版社 1996第二次出版

[3]刘杰华 《金属切削与刀具实用技术》 国防工业出版社 2006 第一版

[4]陈宏钧 《实用机械加工工艺手册》 机械工业出版社 2005 第二版

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