金属切削原理与刀具课程设计题目： 圆孔拉刀设计D ML O说明： 设计加工如下图所示零件内孔的拉刀要求： 在L6110型卧式拉床上，拉制上图所示零件的孔，已知工件材料为45钢，GPa b 735.0=σ，185～220HBS ，坯孔为钻孔，尺寸见下表分组。
要求设计一把圆孔拉刀。
完成拉刀工作图及设计说明书。
设计说明书 格式：1、内容摘要2、目录；3、前言；4、加工图示零件内孔所需拉刀的设计过程及计算说明；5、结束语；6 、参考文献主要参考书及手册：1、金属切削原理与刀具，陆剑中，上海理工大学，2005。
2、金属切削原理与刀具，吴善元，机械工业出版社，1995。
3、非标准刀具设计手册，许先绪，机械工业出版社，1992。
4、复杂刀具设计手册(上册)，四川省机械工业局，机械工业出版社，1979。
内容摘要拉刀的种类很多，其中圆孔拉刀是使用很广泛的一种，圆孔拉刀由工作部分与非工作部分组成。
圆孔拉刀在加工工件时，因拉削方式不同每个刀齿的切屑层形状，切削顺序和切削位置也不同，而且它与切削力的大小，刀齿的负荷，加工质量，拉刀耐用度拉削长度等都有密切的关系，因此要根据需要设计拉刀。
拉刀上有很多齿，后一个刀齿（或后一组刀齿）的齿高要高于（或齿宽宽于）前一个刀齿（或前一组刀齿），所以当拉刀作直线运动时，便能依次的从工件上切下很薄的金属层。
故加工质量好，生产效率高。
拉刀寿命长，并且拉床结构简单。
拉削有如下特点：1）拉削时只有主运动，拉床结构简单操作方便。
2）拉削速度较低，一般为，拉削平稳，且切削厚度很薄，因此拉刀精度可达到，表面粗糙度达。
3）同时工作的刀齿多，切削刃长，一次行程完成粗、精加工，生产效率高。
4）每一刀齿在工作过程中只切削一次，刀齿磨损慢，刀具耐用度高，寿命长。
5）加工范围广，可拉削各种形状的通孔和外表面，但拉刀设计、制造复杂，价格昂贵，较适于大批量生产中应用。
前言将近一学期的金属切削原理及刀具的学习和认识，我们了解了各种刀具的材料，使用范围，使用方法及其性能；并且能够自己动手设计并能根据设计条件及加工条件查用资料、工作手册及公式具备计算设计简单刀具的能力目录前言1 拉刀设计要求 (1)2 确定拉削余量、齿升量、齿数和刀齿半径 (2)3 选择几何参数 (3)4确定齿距、容屑槽、分屑槽 (3)5 拉刀检测 (5)6 确定拉刀非工作部分及总长度 (5)7 材料及热处理硬度 (6)8 绘图 (6)9 总结 (6)参考文献 (7)1 拉刀设计要求已知条件：1.要加工的工件零件图如下图图所示。
2.工件材料：45钢。
GPa b 735.0=σ，185～220HBS3.使用拉床：卧式内拉床L61104.倒角45°2 确定拉削余量、齿升量、齿数和刀齿半径2.1确定拉削余量 A.直径方向拉屑余量 A=Dmax-Dwmin=23.023-21.9=1.123mm 2.2选取齿升量f z.由<金属切削原理与刀具>粗切齿齿升量：一般fzⅠ=0.03~0.06mm，取fzⅠ=0.03。
精切齿齿升量：按拉削表面质量要求选取，一般fzⅢ=0.01~0.02mm，取fzⅢ=0.01。
过渡齿齿升量：fzⅡ在各齿上是变化的，变化规律在fzⅠ与fzⅢ之间逐齿递减，所以取fzⅡ=0.025 0.020 0.015 0.010。
校准齿齿升量：fzⅣ=02.3确定拉刀齿数Z初选取ZⅢ=4 ZⅡ=4 ZⅣ= 6 计算ZⅠZ Ⅰ=[A－(AZⅡ+AZⅢ)]／（２×fzⅠ）Z Ⅰ=[A－(AZⅡ+AZⅢ)]／（２×fzⅠ)=｛1.123-[2×(0.025+0.020+0.015+0.010)+2×(4×0.01)]｝／（２×0.03)=15.05式中：A。
Az ，AZⅢ——分别为直径方向的拉削总余量和过渡齿，精切齿切除的余量取ZⅠ= 15 余下未切除的余量为：2A=｛1.123-[15×2×0.03+2×（0.025+0.020+0.015+0.010）+4×2×0.010]｝ =1.123-（0.9+0.14+0.08）=0.003将0.003未切除的余量分配给粗切齿，则粗切齿ZⅠ＝15+1=16最终选定齿数 ZⅠ= 16 ZⅡ=4ZⅢ= 4 ZⅣ= 6总齿数 Z ＝ZⅠ＋ZⅡ＋ZⅢ＋ZⅣ＝16+4+4+6= 302.4确定刀齿直径 D x⑴粗切齿Dx1＝dwmin=21.9 ，其余各刀齿直径Dx按下式推算：Dx2 ＝Dx1＋2fzⅠ计算得：Dx2 －Dx14＝21.96、22.02、22.08、22.14、22.2、22.26、22.32、22.38、22.44、22.5、22.56、22.62、22.68、22.74,22.80,22,803.⑵过渡齿Dx15 －Dx18＝22.853、22.893、22.923、22.943⑶精切齿Dx14 －Dx17＝22.963、22.983、23.003、23.023⑷校准齿Dx18 －Dx23＝23.0233 选择几何参数由<金属切削原理与刀具>因为材料是45钢粗切齿：γo =15°αo=2.5°～4° bα=0～0.05mm精切齿：γo =15°αo=2.5°～4° bα=0.1～0.15mm校准齿：γo =15°αo=0.5°～1° bα=0.3～0.5mm刀带后角：αb1=04 确定齿距、容屑槽、分屑槽4.1拉刀齿距齿距P=（1.25～1.8）× L0.5=1.5×5.040=9.49，取整10mm粗与过渡切屑齿齿距P1 P2取P1=P2=10精与校准切屑齿齿距P3 Pz取P3=Pz=(0.6～0.8)P=8mm4.2容屑槽4.2.1容屑槽形状选取圆弧齿背型，容屑空间大，适用于拉削塑性材料和综合拉削拉刀上。
形状如下图：4.2.2容屑槽深度h由<金属切削原理与刀具.>:得h = 1.13 × (k L hD)0.5 = 1.13 × (3×40×0.06)0.5 = 3.1m 式中 K—容屑系数 K=2~3.5，取K=3。
L—拉削长度。
4.2.3容屑槽尺寸粗切齿.过渡齿尺寸：g=(0.3～0.35)Pr=（0.5～0.6）h齿背角（50°～55°）精切齿. 校准齿尺寸：g=(0.3～0.35)×(0.6～0.8)Pr=(0.5～0.6)×h齿背角（50°～55°）最后尺寸为：粗切齿、过渡齿： p=10、g=3、h=3.1、r=1.8、R=5精切齿、校准齿：（0.6-0.8）p=8、g=2.5、h=2.6、r=1.5、R=2.5 4.3分屑槽查<刀具设计手册>得粗切齿和过渡齿采用弧形分屑槽n=6 Rmax=22.5bn=4.2精切齿采用角度形（三角形）分屑槽槽数n=12 b=1mm h=0.5mm槽底后角：αn=5°5 拉刀检验5.1确定同时工作齿数Zi工作齿数Zi= L / P＋1 =40 /10+1=5>3,所以满足条件。
5.2容屑空间检验根据«金属切削原理与刀具»：可以再确定容屑槽深度h后来检验容屑槽空间所容许的齿升量fz =：fz=kLh278.0=4031.3781.0⨯⨯=0.062>0.06符合要求5.3拉刀强度检验应使拉削时产生的拉应力σ小于材料的许用应力【σ】 σ=m inm axS F c ≦【σ】 式中F m ax c ——作用于拉刀刀齿上主运动上主运动方向的最大切削力，单位N S m in ——拉刀上强度最薄弱位置处的截面积，通常为颈部或第一刀齿槽底的截面积，单位为mm 2。
F cmax = F c ’ × b D m ax × Ze × k＝ 195×πD/2 ×Ze ×k = 195 ×3.14 ×23.023/2×6 ×2×10－3 ＝kN＝ 84.5kNs式中F ,c 可由——作用在刀齿单位切削宽度的切削力，单位为N 、mm ，可在拉刀设计资料中查出。
s min =π(D z1－2h)2/4 = 3.1416（21.9－0.06）2／4＝ 374.43 mm 2σ =84.5kN ／374.43 mm =225 Mpa < 530 MPa6 确定拉刀非工作部分及总长度前柄 l １=20+25=45mm d １=20f8mm 颈部 l ２=110mm d 2=20mm 过渡锥 l 3=15mm前导部 l 4=40mm d 4=D m in w =21.9f7mm 后导部 7l =20mm d 7=D min M =23f7mm切削部长度 I=P1×Zi+ P2×Z Ⅱ+ P3×Z Ⅲ= 10×16+10×4+8×4=232mm 校准部长度 I= Z Ⅳ×Pz=6×8=48mm 拉刀总长度L=各部长度总和=前柄+颈部+过渡锥+前导部+后导部+切削部长度+校准部长度L=45+110+15+40+20+232+48=510mm拉刀允许总长为24do=24×23mm=552mm,显然,拉刀更短,所以长度合格。
7 材料与热处理硬度材料:45钢刀齿与后导部 63～66HRC前导部 60～66HRC柄部 40～52HRC8 绘图参考文献：［1］陆剑中，孙家宁.金属切削原理与刀具.北京：机械工业出版社，2011.4 ［2］艾兴，肖诗纲.切削用量简明手册.3版.北京：机械工业出版社，1994 ［3］袁哲俊，刘华明.刀具设计手册.北京：机械工业出版社，1996.6。