河南理工大学圆孔拉刀的设计

河南理工大学圆孔拉刀的设计目录一．已知条件二．拉削特点三．刀具材料的选择及拉床的选择四．拉床切削部分的选择五．验证六．工做部分的设计一．已知条件孔径35±0.01mm削长度60mm,材料45钢，硬度HRC32-35，拉前预制孔径为34，零件图如下：二、拉削特点要求设计出的精加工拉刀能够完成零件的内孔加工。拉削特点拉削是利用拉刀切削金属的高生产率的加工方法，可以用来加工各种形状的通孔.槽.以及简单或复杂形状的外表面。拉削加工与其他切削加工方法相比其特点表现在：生产率高，加工精度和表面粗糙度高.成本低、机床机构简单、三、刀具材料及拉床的选择由于材料为45钢，所以刀具材料可选择40cr、拉床可选择卧式拉床L6110A四、拉刀切削部分的选择切削部分是拉刀的重要部分，它决定着拉削生产率和加工表面的质量。设计切削部分是解决下列任务：选择拉削方式，确定拉削余量，选择前角、后角及齿升量，确定齿距及容屑槽数量和尺寸等。4.1：确定拉削余量拉前孔为镗孔或粗绞孔到34mm，所以直径方向拉削余量A=Dmmax-dwin=35.01-34=0.014.2齿升量a.粗切齿齿升量为了缩短拉刀长度，应尽量加大，使各刀齿切除总余量60％-80％，故取fz1=0.03b.过渡齿齿升量在各齿上是变化的，变化规律为逐齿递减，以使拉削力过渡平稳所以f2分别取0.025、0.02、0.015。c.精切齿齿升量按拉削表面质量要求选取f3=0.01d.标准齿齿升量f4=0是起最后修光、校准拉削表面的作用。4.3齿数的确定先预设z2=3z3=4z4=6则z1=[A-(A2+A3)]/2f1=[1.01-(0.025+0.02+0.015)x2-2x4x0.01]/2x0.03=13.5所以取z1=13余下切除余量为A4=1.01-[13x2x0.03+2x(0.025+0.02+0.015)+（4x2x0.01）]=0.03所以过渡齿数为5每齿切除的余量分别为0.05、0.04、0.03、0.015、0.015。4.4直径DX粗切齿DZ1DZ1=dwmin=34第一齿为切除余量故粗切齿余量A1=13x2x0.03=0.78由公式DZ2-DZ14=DZX-1+2f1所以DZ2=34+2x0.03=34.06DZ=34.06+0.06=34.12DZ4=34.12+0.06=34.18DZ5=34.18+0.06=34.24DZ6=34.24+0.06=34.3DZ7=34.3+0.06=34.36DZ8=34.36+0.06=34.42DZ9=34.42+0.06=34.48DZ10=34.48+0.06=34.53DZ11=34.53+0.06=34.59DZ12=34.59+0.06=34.65DZ13=34.65+0.06=34.71DZ14=34.71+0.06=34.78过渡齿DZ15=34.78+0.05=34.83DZ16=34.83+0.04=34.87DZ17=34.87+0.03=34.9DZ18=34.9+0.015=34.915DZ19=34.915+0.015=34.93同理精切齿的齿数DZ20-DZ24=34.9534.9734.9935.01标准齿：DZ25-DZ30=35.014.5几何参数（1）由于材料为45钢所以前角取12°拉普通钢后角去2.5°-4°在这里可取2.5°校准齿后角取1°.（2）齿距PP=1.5X√L=1.5X√60=11.6所以取p=12精切齿校准齿齿距P=12X0.6=7.2取7（3）容屑槽的选择由于圆弧齿背型容屑空间大，制造较易适用于拉削塑性材料和综合拉削拉刀上，所以可取圆弧齿背型拉刀其尺寸选取如下：粗切齿、过渡齿：p=10g=4h=4r=2R=7精切齿、校准齿：p=9g=3h=3.5r=1.8R=5（4）分屑槽的选择弧形槽n=6,R=25角度槽角度60°hk=6槽底后角5°4.6检验检验同时工作齿数Ze=L/P+1=60/12+1=63容屑槽深度h=1.13x√klhD=1.13X√3X60X0.06=3.71检验拉刀强度6=Fcmax/Smin[6]Fcmax=Fc’bDmaxZek经计算强度符合。4.7（1）前柄D1=34D2=29.5L1=40(2)过渡锥长L3=20颈部D2=18L2=100(3)前导部与后导部前导部：D4=dmin=34L4=50后导部：D6=Dmin=35L6=40长度L=前柄+过渡锥+颈部+前导部+刀齿部+后齿部=40+20+100+50+（18x12+11x7）+40=5334.8硬度刀齿与后导部：63-66HRC前导部：60-66HRC柄部40-52HRC河南理工大学圆孔拉刀的设计工件直径Ф48H7(+0.0250)mm,工件拉削孔长度38mm,空内无空刀槽，拉削表面粗糙度不得大于Ra1.6μm。工件拉削孔部截面图见图4-１。工件材料：铜合金QA15，调质处理,硬度HBS200,抗拉强度бb=800MPa。拉床型号:L6120型;工作情况:良好的旧拉床。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）选择拉刀材料及热处理硬度参考附录表5选Ｗ6Ｍo5Ｃr4Ｖ２高速钢按整体式制造拉刀。热处理要求见图４－１。（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4-2、表4-3选择，具体见图4-1。（4）确定校准齿直径本例以脚标o、w、m、c、g、j和x依次表示拉刀、预制孔、拉削孔、粗切齿、过渡齿、精切齿和校准齿。do=dmmax+δ=48.035mm式中δ——拉削变形（收缩）量，δ＝0.01mm。（5）确定拉削余量计算余量（按表4-1）为Ａ′=0.005dm＋（0.1～0.2）l=(0.00548+0.1538)mm=1.16mm按GB6137-85《锥柄长麻花钻》第１系列取Ф47.0mm的钻头。这样，实际拉削余量为Ａ＝dox-dwmin=(48.035-47.0)mm=1.035mm（6）选取齿升量按表4-4，选取粗切齿齿升量ａf=0.04mm。（7）设计容屑槽1）计算齿距按表4-7，粗切齿与过渡齿齿距为P＝（1.2～1.5）l=（1.2～1.5）38=7.4～9.2mm取P=8mm当P≤10mm时精切齿和校准齿齿距为Pj=Px=P=8mm2）选取拉刀容屑槽查表4-8，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4-10得容屑系数k＝3.0，则h′=1.13lafk)2(=1.133804.020.3mm=3.4mm显然，h′〈h，容屑条件校验合格。4）校验同时工作齿数照表4-7计算（l/p）=38/8=4,zemin=4,zemax=4+１。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4-12设计，当domin=47mm，槽数nk=12，槽宽a=dominsin90o/nk-（0.3～0.7）mm=47sin90o/12-（0.3～0.7）mm=5.5mm切屑宽度aw=2dominsin90o/nk-a=（2×49×sin90o/12-6）mm=6.77mm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。=48mmN=（1/7～1/6）πd。=24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。（9）选择拉刀前柄按表4-17，选用Ⅱ型—A无周向定位面的圆柱形前柄，取d=45mm,卡爪处底径d2=34mm,其他见图4-1。拉刀无需设后柄。（10）校验拉刀强度与拉床载荷按表4-20、表4-21和表4-22计算最大刀削力。根据综合式拉削特点，切削厚度ac=2af。Fmax=FZ∑awzemaxk0k1k2k3k4×10ˉ3=196×48π/2×5×1.06×1.15×0.9×1.13×1.12×10-3KN=102.6KN拉刀最小断面为前柄卡爪底部，其面积为Ａrmin=πd22/4=π342/4mm2=907.9mm2危险截面部位的拉应力为б=Fmax/Armin=102.6/907.9GPa=0.113GPa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4-23、表4-24和已知L6120型良好状态旧拉床，可算出拉床允许拉力Frk=2000.8KN=160KN显然，FmaxFrk，拉床载荷校验合格。（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)/20.04+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4-14，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4-1中按齿号列出了各齿直径尺寸及其公差。（12）设计拉刀其他部分按表4-19：前柄l１=110mmd１=45f8mm颈部l２=m+Bo+A-l3≈110mmd2=d1-0.5mm=44.5mm过渡锥l3=15mm前导部l4=40mmd4=dwmin=49f7mm后导部l7=20mmd7=dmmin=50f7mm拉刀前柄端面至第1刀齿的距离L1′=l1′+m+Bs′+A+l4=(105+20+75+35+40)mm=275mm(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=465mm按表4-26允许拉刀总长为24do=24×50mm=1200mm,显然,拉刀短得多,所以长度合格。(14)制定拉刀技术条件应根据本章二。主要内容应列入拉刀工作图中,见图4-1。(15)绘制拉刀工作图见图4-1。