课程设计说明书——圆孔拉刀设计学生：王洁学号： 2学院：机械与动力工程学院专业：机械设计制造及其自动化题目：金属切削原理与刀具课程设计指导教师：***2011年12月28日课程设计说明书金属切削原理与刀具课程设计圆孔拉刀设计任务书（1）设计要求在L6110型卧室拉床上，拉制上图所示零件的孔，已知工件材料45钢， 0.735b GPa σ=，185~220HBS,坯孔为钻孔，尺寸见下表分组。
要求设计一把空拉刀。
已知参数:mm 023.00M 21D += （拉后孔径）mm 01.0030L -=mm 20D 1.01.0-W += （拉前孔径）（2）完成作业1）拉刀工作图2）设计说明书一、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1、已知条件 (5)2、刀具材料的选择 (6)3、几何参数的确定 (6)4、齿升量的确定 (7)5、齿距的确定 (7)6、拉刀刚度允许最大槽深 (8)7、检验容屑系数 (8)8、容屑槽尺寸 (8)9、柄部的计算 (9)10、拉刀强度的校核 (9)11、机床拉刀校核 (10)12、拉刀校准齿直径 (11)13、拉刀余量 (11)14、切削齿齿数 (11)15、校准齿齿数 (11)16、确定各刀齿直径 (12)17、切削部分长度 (12)18、校准切削部分长度 (12)19、分屑槽长度 (12)20、前导部的直径和长度 (13)21、后导部的直径和长度 (13)22、柄部前端到第一齿长度 (13)23、拉刀总长度 (14)24、中心孔........................................................................14 参考书目 ........................................................................14 小 结 (15)1、已知条a.被拉孔直径 mm 023.00M 21D +=表面粗糙度为0.8a R mb.预加工孔直径：mm 20D 1.01.0-W +=c.拉削长度：mm 01.0030L -=d.工件材料：45钢，0.735b GPa ，185——220HBS ，孔为钻孔坯。
e.拉床型号：L6110型卧式拉床2.刀具材料的选择刀具材料选定为W18Cr4V3.几何参数的确定a. 前角0r前角0r 的大小是根据被加工材料性质选择的，材料的强度或硬度高，前角宜小；反之，前角宜大，前角的偏差值一般取为2°。
由《复杂刀具设计手册》表1-1-7可以查得：0r =15°2°b. 后角0 后角0是拉刀的类型及被加工工件所需的精度来决定的，拉刀的后角应比外拉刀选的小些，校准齿的后角比切削齿的后角选的小些，切削齿后角的偏差取'30，校准齿后角的偏差取'15。
由《复杂刀具设计手册》表1-1-8可以查得：切削齿后角0''23030 校准齿后角0''13015zc.刃带1a b 的选择刃带应根据拉刀的类型及被加工材料的性质选择，在拉刀的切削齿上，允许有=0°，宽度1a b =0.05mm 的刃带。
根据《金属切削刀具课程设计参考资料》查得：1a b 切=0.05mm1a b 校=0.6mm4.齿升量z s 的确定齿升量z s 的大小，对拉削生产率和加工表面质量都有很重要的影响。
齿升量是根据工件材料的性质和拉刀的类型决定的，综合式切削方式拉刀粗切齿的齿升量z s 由《复杂刀具设计手册》表1-1-10查得：z s =0.04mm5. a.齿距t 是相邻两齿轴向的距离，齿距越小，同时工件的齿数越多，切削过程越平稳，加工表面的光洁度也越高，但齿距小时，容削槽容积也很小，比较容易堵塞。
齿距可按以下公式计算：对于综合式式拉刀：mm 0.8301.9)~(1.45L 1.9)~(1.45t 0=== b.同时工件齿数i Z 的确定可根据1.1-13查取i Z =46.拉刀刚度允许最大槽深max h根据实际生产经验，不同直径拉刀按刚度允许的最大槽深也是不同的，可以查《复杂刀具设计手册》表1-1-8得：max h =4mm7.校验容屑系数k用不同的拉刀加工不同材料时，最小容屑系数k 也是不同的。
由齿升量和加工材料可以从《复杂刀具设计手册》表1-1-15中选取最小容屑系数0.3k min =拉削刚料时，切削总是形成中空的卷屑，它们的体积总是大于被切下金属层的体积，二者的比值称为容屑系数k 。
min 2027.1630025.04414.34k l s h k z 〉=⨯⨯⨯==π 所以选取适用。
8．容屑槽尺寸容屑槽尺寸主要取决于拉削长度及每齿的切削厚度。
槽的各个参数与齿距t 之间的关系大致如下：h=(0.45—0.38)tg=(0.35—0.30)tR=(0.65—0.70)tr=0.5h所以各值如下：（由《复杂刀具设计手册》表1-1-14）查得：切削齿：t=8 h=2.5 R=5g=3 r=1.3校正齿：σz t =5 h=2 R=3.5g=1.5 r=19. 柄部的计算：选用柄部时，应尽量采用快速卡头的形状，因其制造容易，柄部强度高。
柄直径1D 按标准选取，所以现取mm 16D 02.0-07.0-1=由由《复杂刀具设计手册》表1-1-25查的:701=l 024.0'11D -= 15D 2='15l mm = mm l 02828``-= 5c mm = 最小横截面：952mm刀柄强度允许拉力[p]：对于W18Cr4V: [p]=3325kg σ=35kg/2mm对于45Cr ： [p]=1900kg σ=20.1kg/2mm10. 拉刀强度校核①第一齿槽底直径'd ：mm h 155.22202D `d w =⨯-=-=②切削刃总长度B ∑：mm D w 8.622014.3B =⨯==∑π③最大拉削力max P ：max i P P B Z =••∑其中P 为拉刀单位长度刀刃上的切削力由《复杂刀具设计手册》表1.1-25可以查的QP=12.1kg/mmkg 304048.621.12P max =⨯⨯=④最小断面拉应力σ： 由公式max min P F σ=可计算得： 2kg/mm 7.31953014==σ 在这一部位所用材料为W18Cr4V ，所以由《复杂刀具设计手册》表1.1-36查的：对于W18Cr4V:[σ]=35kg/2mmσ <[σ]=35kg/2mm所以经校核可知，这以拉刀强度是允许的。
11.机床拉刀校核每一种型号的拉床都是规定的有允许的最大的拉力[max Q ],拉削时最大拉削力max P 应小于机床实际允许拉力[Q]=（0.5~0.9）[max Q ]。
一般对于新机床，上述公式中系数取0.9~1.0；对处于良好状态的旧机床，系数取0.8；对于处于不良状态下的旧机床，系数取0.5~0.7。
如果计算结果表明机床允许拉力或拉刀强度不够时，则应降低拉削力。
所以可得：[Q]=0.94max []0.91010000.910Q kg ⨯=⨯⨯=⨯所以[Q] >max P =3040kg也就是说机床校核允许。
12．拉刀校准齿直径z D .为了保证拉刀有最长的使用寿命，校准齿和最后一个精切的直径，应等于被拉孔的最大直径max D ，并考虑到拉削时由于金属或工件变形而引起的孔尺寸变化。
校准齿的直径z D 为：max z D D δ=± δ——变形量由《复杂刀具设计手册》表1.1-24查得：变形量δ=0所以 mm 023.00M max z 21D D D +=== 13．拉削余量0Amm 123.119.9-023.21D -D A W z 0===单边余量m m 5615.02/123.12/A A 0===14．切削齿齿数q Z切削齿齿数可以根据公式计算得出 04.19~04.175~304.02123.15~3S 2A Z Z 0q =+⨯=+=）（）（ 取q Z =1815．校准齿齿数z Z ：校准齿的齿数视加工孔的精度而定。
孔的精度要求较高时，校准齿齿数取的也变越多。
根据《复杂刀具设计手册》表1.1-23S 可以查得:对于圆孔拉刀,加工工级及8级精度的孔时,选取z Z =716.确定各刀齿直径.<详见拉刀图纸>17.切削部分长度q I可以根据以下公式计算得到:mm 144188tz L q q =⨯==18.校准切削剖长度z I拉刀校准切削剖长度:m m 3575Z t L z z z =⨯==19.分屑槽尺寸.拉刀上开有分屑槽后,会降低加工表面的光洁度,为了提高孔的加工质量,在最后1个精切齿上不开分屑槽.切齿上不开分屑槽.拉刀的分屑槽尺寸由表1.1-19可以查得:槽数 12n 1= 槽宽 11b mm =槽深 10.7h mm = 槽底圆角半径10.3r mm =20.前导部的直径和长度.a. 前导部直径3D :由表 1.1-29拉刀前导部及后导部的形状和尺寸可知:选取了前导部形状得:10-1.0-w 320D D 。
==偏差取dd 或dcb. 前导部长度:由表1.1-29可知:mm l l 30~5.2230)0.1~75.0()0.1~75.0(03=⨯==取3L =25mm21.后导部直径4Da.由表1.1-29后导部中选取可得:mm 21D D 023.00max 4+== b. 后导部长度.由表1.1~29和表1.1-30可知:mm L 21~15307.0~5.07.0~5.0L 04=⨯==）（）（从表1.1-30中直接选取m m 20L 4=22.柄部前端到第一齿长度.a.颈部直径:由前述计算并结合《复杂刀具设计手册》表1.1-25可以查得: 颈部直径m m 15D 2=颈部长径2b a L l l =+查《金属切削刀具课程设计参考资料——拉刀部分》表29对于6110L 型拉床床壁厚度60b l mm =花盘法兰厚度30a l mm =所以颈部长度2603090L mm =+=b.过渡锥'315L mm =所以 柄部前端到第一齿长度'1Imm l l l l 20530159070L 0`3211=+++=+++≥‘23．拉刀总长度mm 4042035144205L L L L L 42q ·g =+++=+++=24．中心孔查《复杂刀具设计手册》总附表Ι可知：d=2mm D=5mm L=5mml=3mm a=0.8mm25.参考书目（1）《复杂刀具设计手册》机械工业（2）《金属切削刀具课程设计参考资料——拉刀部分》（3）《刀具设计手册》袁哲俊明华机械工业（4）《金属切削原理与刀具》小结本次课程设计的主要任务的独立把拉刀的整个设计过程弄清楚，在此基础上完成相关的设计任务，由于设计容看似简单，其实所要做的辅助性工作也是相当多的，因为刀具设计过程中所涉及到的参数实在很多，所以在做课程设计之间，我又认真复习了从图书馆借来的拉刀设计的参考资料，学会了如何分析现有问题，并熟悉了设计步骤，知道了如何查阅手册和一些相关量的常规选取方法，以及要注意的问题等等。