圆体成形车刀课程设计

设计任务11. 矩形花键拉刀设计被加工零件如图1.所示，工件材料为：45钢；硬度HBS180；强度σb = 610Mpa；工件长度L=30mm。

2. 矩形花键铣刀设计被加工零件如图2.所示，工件材料为：45钢；硬度HBS180；强度σb =610 Mpa；工件长度L=30mm。

图1 图21. 圆孔拉刀设计被加工零件如图1.所示，工件材料为：30钢；硬度HBS180；强度σb =500Mpa。

2. 矩形花键铣刀设计被加工零件如图2.所示，工件材料为：30钢；硬度HBS180；强度σb=500Mpa；工件长度L=36mm。

1. 成形车刀设计被加工零件如图1.所示，工件材料为：硬铝LY11；硬度HBS100；强度σb = 420Mpa。

2. 矩形花键拉刀设计被加工零件如图2.所示，工件材料为：硬铝LY11；硬度HBS100；强度σb = 420Mpa；工件长度L=30mm。

1. 矩形花键拉刀设计被加工零件如图1.所示，工件材料为：45钢；硬度HBS190；强度σb=630Mpa；工件长度L=35mm。

2. 矩形花键铣刀设计被加工零件如图2.所示，工件材料为：45钢；硬度HBS190；强度σb=630Mpa；工件长度L=35mm。

图1 图21. 成形车刀设计被加工零件如图1.所示，工件材料为：35钢；硬度HBS170；强度σb =520Mpa。

2. 矩形花键拉刀设计被加工零件如图2.所示，工件材料为：35钢；硬度HBS170；强度σb=520Mpa；工件长度L=25mm。

图1 图2设计任务61.成形车刀设计被加工零件如图1.所示，工件材料为：硬铝LY12；硬度HBS115 ；强度σb = 490Mpa。

2. 矩形花键拉刀设计被加工零件如图2.所示，工件材料为：硬铝LY12；硬度HBS115 ；强度σb = 490Mpa；工件长度L=40mm。

设计任务71. 圆孔拉刀设计被加工零件如图1.所示，工件材料为：25钢；硬度HBS150；强度σb =430Mpa。

径向圆体成形车刀的分段设计贵州工业大学机械系何林0 概述径向圆体成形车刀加工工件圆锥面时，由于刀具前刀面平面没有通过工件圆锥面轴线，要使加工出的圆锥面形状准确，刀具的刃形就必须做成刀具前刀面与工件圆锥面相交得的双曲线。

在实际制造时，由于双曲线刃形制造复杂困难，刃形精度不易保证，通常把径向圆体成形车刀也做成圆锥面。

由于刀具前刀面与径向成形车刀本身的圆锥表面相交的曲线也为双曲线，该双曲线就是刀具的实际刃形曲线，这样就造成成形车刀的实际刃形双曲线与成形车刀应具有的刃形双曲线不一致(见图1)，从而产生双曲线误差，它影响了被加工工件的精度。

图1 径向圆体成形车刀加工锥面数学模型径向圆体成形车刀加工圆锥面的双曲线误差的大小与被加工工件锥半角a w,锥长l w，锥小头半径r1w以及刀具前角γf,后角a f,刀具的最大半径R1有关。

1 数学模型径向圆体成形车刀加工圆锥面的数学模型如图1所示，图中oxyz坐标系为工件坐标系，且不难得出工件圆锥面在oxyz中的方程：x2+y2=(r1w-ztgαw)2 (1)其中：r1w—工件圆锥小头半径αw—工件圆锥锥半角刀具前刀面平面在oxyz中的方程x+ctgγf y=r1w (2)其中：γf—圆体成形车刀的前角圆体成形车刀圆锥面在oxyz中的方程：(x-r1w-R1cosαf)2+(y-R1sinαf)2=(R1+ztgαc)2(3)其中：R1—圆体成形车刀最大半径αf—圆体成形车刀的后角αc—圆体成形车刀的锥半角tgαc=(R1-R2)/l w，R2为与工件锥面大头半径r2w处对应的圆体成形车刀半径，可用下式计算：因此有刀具前刀面平面与工件锥面相交双曲线(理论刃形)方程：刀具前刀面平面与圆体成形车刀本身圆锥面相交的双曲线(实际刀刃刃形曲线)的方程：取一系列的垂直于Z轴的平面(即取一系列的z值)，分别与式(5)、式(6)理论刃形双曲线和实际刃形双曲线相交，分别得到一系列点，设与理论刃形双曲线相交的点为(x wi,y wi,z i)，与实际刃形双曲线相交的点为(x ci,y ci,z i)，这两点之间的距离Δi在xoz平面的投影δi直接反映了该圆体成形车刀加工工件以后对工件半径方向上精度影响的大小。

圆体成形车刀设计1.1 前言成形车刀又称为样板刀,它是加工回转体成形表面的专用刀具,它的切削刃形状是根据工件廓形设计的.成型车刀主要用于大量生产,在半自动或自动车床上加工内,外回转体的成型表面.成型车刀的种类很多,按照刀具本身的结构和形状分为:平体成形车刀,棱体成形车刀和圆体成形车刀三种.它的优点和缺点:稳定的加工质量,生产率较高,刀具的可重磨次数多,使用期限长,但是它的设计,计算和制造比较麻烦,制造成本高.目前多在纺织机械厂,汽车厂,拖拉机厂,轴承厂等工厂中使用.1.2设计要求被加工零件如图1所示，工件材料为：硬铝L Y11；硬度HBS100 ；强度σb = 420Mpa 。

3.228f7A7d10图2.34a 111.63.2图1.25.4r11045481x45°200-0.1-0.1203.20.86.3其余：12.515+0.3-0.1518图1按照要求完成一把成型车刀，并且能够用该刀具加工出图示的工件。

1.3 选取刀具材料工件材料为：硬铝；硬度HBS100 ；强度σb = 420MPa 。

选取刀具材料：18W 4r C V 1.4选择前角及后角由表（2-4）《金属切削刀具设计简明手册》得：fγ=30°，f λ=25°。

1.5 刀具廓形及附加刀刃计算 根据设计要求取r κ=20°。

a=3mm ，b=2mm ，c=5mm ，d=0.5mm如图（2）所示：以0—0线（过9—10段切削刃）为基准，计算出1—12各点处的计算半径r 。

（注：为了避免尺寸偏差值对计算准确性的影响，故常采用计算尺寸---计算长度和计算角度来计算）jx r =基本半径±2半径公差j1r =j2r =9mm;mm mm r j 975.9)41.0220(4=-==j3r ; mm r j 788.710)41.024.25(227=--==j5r ；625.40.1()12.67524j r mm =-=； 8118j j r r mm =-=；910127j j j r r r mm ==-=；1112715.04120j j j rr r mm tg ==-=︒；以上各个半径就是标注点的相对0—0线的半径长度，jx r 半径是进行刀具切削的各个点的设计绘制的。

圆体成形车刀课程设计班级 XX级机制X班姓名 XXX 学号 XXXXXXXXX二○一四年六月机械工程学院目录设计课题 (1)一、选择刀具材料 (2)二、确定刀具几何参数 (2)三、确定刀具廓形 (3)四、最小后角校核 (5)五、样板设计 (5)六、圆体成形车刀结构图 (6)参考文献 (7)设计课题：待加工工件如下图所示，材料为40Cr钢，年生纲领为50万件，要求成形表面粗糙度为Ra3.2。

按所述要求设计成圆体成形车刀。

工件图设计步骤：1、选择刀具材料2、根据刀具设计原理确定刀具几何参数3、根据工件外形确定刀具廓形4、刀具性能校核5、样板设计一、选择刀具材料因为工件材料为40Cr ，它是合金结构钢，其抗拉强度小于等于980MPa ，查高速钢牌号及用途表，选用普通高速钢W18Cr4V 制造。

二、确定刀具几何参数1、参照表4-5及图4-17选择前角γf 及后角αf根据材料的力学性能，查表取前角γf =5°，后角αf =10°。

2、确定附加切削刃尺寸取a=2mm,b=1mm,c=3mm,d=1mm ，k r =15°，k r ’=15°。

因为0l =42mm ，则 刀具的总宽度L 。

=l 。

+a+b+c+d=42+2+1+3+1=49mm 。

校验成型刀的宽度 因为min d =16mm ，则0L /min d =49mm/16mm=3.0625,则在允许范围内。

3、确定刀具的结构尺寸工件的最大廓形深度T max =（28-16）/2=6mm 。

根据T max =10~12mm 来选0d 和d ，d ——内孔直径。

它应保证心轴和刀体有足够的强度和刚度。

需按切削用量和切削力的大小选取，一般取为0.25～0.45od ，计算后再取相近之标准值 取0d =70mm ，d=22mm 。

外径0d 和孔径d 主要考虑工件的最大廓形深度、排屑、刀体强度、刀杆强度和刚度等问题，可由公式d 0=2R 1≥2（T max +e +m +r ）计算： 因为e +m ≤d 0／2－T max －r =70/2-6-22/2=18mm ，e ——是考虑有足够的容屑空间需要的。

1 绪论1.1 刀具的发展切削加工是现代制造业应用最广泛的加工技术之一。

据统计，国外切削加工在整个制造加工中所占比例约为80％～85％，而在国内这一比例则高达90％。

刀具是切削加工中不可缺少的重要工具，无论是普通机床，还是先进的数控机床(NC)、加工中心(MC)和柔性制造系统(FMC)，都必须依靠刀具才能完成切削加工。

刀具的发展对提高生产率和加工质量具有直接影响。

材料、结构和几何形状是决定刀具切削性能的三要素，其中刀具材料的性能起着关键性作用。

国际生产工程学会(CIRP)在一项研究报告中指出：“由于刀具材料的改进，允许的切削速度每隔l0年几乎提高一倍”。

刀具材料已从20世纪初的高速钢、硬质合金发展到现在的高性能陶瓷、超硬材料等，耐热温度已由500～600℃提高到1200℃以上，允许切削速度已超过1000m／min，使切削加工生产率在不到100年时间内提高了100多倍。

因此可以说，刀具材料的发展历程实际上反映了切削加工技术的发展史。

1.2 设计目的金属切削刀具课程设计是学生在学完“金属切削原理及刀具”等有关课程的基础上进行的重要的实践性教学环节，其目的是使学生巩固和深化课堂理论教学内容，锻炼和培养学生综合运用所学知识和理论的能力，是对学生进行独立分析、解决问题能力的强化训练。

通过金属切削刀具课程设计，具体应使学生做到：(1) 掌握金属切削刀具的设计和计算的基本方法；(2) 学会运用各种设计资料、手册和国家标难；(3) 学会绘制符合标准要求的刀具工作图，能标注出必要的技术条件。

2 成形车刀设计被加工零件如图1.所示，工件材料为：青铜；硬度HBS115 ；强度σb = 360Mpa 。

2.1 棱体成形车刀的结构尺寸棱体成形车刀多采用燕尾结构，夹固可靠，能承受较大切削力。

主要结构尺寸有：刀体总宽度0L 、刀体高度H 、刀体厚度B 及燕尾尺寸M 等。

图1（1） 刀体总宽度0L ，如图1所示c L L =0，式中：c L ——成形车刀切削刃总宽度，d c b a l L c ++++=l ——工作廓形宽度；d c b a 、、、——成形车刀的附加刀刃；a ——为避免切削刃转角处过尖而设的附加刀刃宽度，常取为0.5~3mm 。

湖南工学院金属切屑刀具课程设计说明书题目圆体成形车刀、棱体成形车刀和圆拉刀的设计专业级班姓名学号指导老师职称圆体成形车刀设计设计说明及计算备注设计课题：工件如下图所示，材料为ζb=0.65GPa碳钢棒料，成形表面粗糙度为Ra3.2um，在C1336型单轴自动车床上加工。

要求设计圆体成形车刀。

设计步骤如下：1) 选择刀具材料查高速钢牌号及用途表，选用普通高速钢W18Cr4V制造。

2) 选择前角γf及后角αf根据材料的力学性能，查成形车刀的前角和后角表得：γf=10°，αf=12°。

3）画出刀具廓形（包括附加刃）计算图如下取k r=20°，a=2mm，b=1.5mm，c=5mm，d=1mm。

标出工作廓形各组成点1-12。

以0-0线（通过9-10段切削刃）为基准（以便于对刀），计算出1-12各点处的计算半径r jx（为避免尺寸偏差值对计算准确性的影响，故常采用计算尺寸、计算半径、计算长度和计算角度来计算）：a、b、c、d ------ 成形车刀的附加刀刃；a ------ 为避免切削刃转角处过尖而设的附加刀刃宽度，常取为0.5—3mm；b ------ 为考虑工件端面的精加工和倒角而设的附加刀刃宽度，其数值应大于端面精加工余量和倒角宽度。

为使该段刀刃在主剖面内有一定后角，常做成偏角k r=15°--45°，b值取为1—3mm；如工件有倒角，k r值应等于倒角角度值，b值比倒角宽度大1—1.5mm；c ------ 为保证后续切断工序顺利进行而设的预切槽刀刃宽度，c值常取3—8mm；d ------ 为保证成形车刀刃延长到工件毛坯表面之外而设的附加刀刃宽度，常取d=0.5—2mm。

高速钢牌号及用途表出自金属切削刀具设计简明手册第113页附表5。

注：在本课程设计中本书后面简称刀具设计手册。

成形车刀前角和后角表见刀具设计手册第28页表2-4。

r jx=基本半径±(半径公差/2) r j1=22.64/2mm=11.32mmr j2=28/2mm=14mmr j4=25/2mm=12.5mm再以1点为基准点，计算出计算长度l jxl j2=10mml j3=20mml j4=27mml j5=35mm4) 计算切削刃总宽度Lc ，并校验Lc/d min 之值 Lc=lj5+a+b+c+d=35+2+1.5+5+1=44.5mm d min =2×rj1=2×11.32=22.64mm 则5.29655.164.225.44min <==mmmmd L c ，允许。

成型车刀课程设计 微盘一、课程目标知识目标：1. 学生能够理解并掌握成型车刀的基本概念、分类及用途。

2. 学生能够明确微盘结构特点及其在成型车刀中的应用。

3. 学生能够掌握成型车刀的安装、调整和使用方法。

技能目标：1. 学生能够运用所学知识，正确选择和使用成型车刀进行加工。

2. 学生能够独立完成微盘的安装、调整和加工操作，提高实践操作能力。

3. 学生能够分析并解决在成型车刀使用过程中遇到的问题，培养解决问题的能力。

情感态度价值观目标：1. 培养学生热爱机械加工专业，增强职业责任感。

2. 培养学生严谨、细致的工作态度，提高团队合作意识。

3. 培养学生树立安全生产意识，遵守操作规程，养成良好的操作习惯。

课程性质：本课程为专业技能课程，旨在帮助学生掌握成型车刀的基本知识和操作技能，提高学生的实践操作能力。

学生特点：学生具备一定的机械加工基础知识，对成型车刀有一定了解，但实际操作能力有待提高。

教学要求：结合学生特点，注重理论与实践相结合，强化操作技能训练，提高学生的实际操作能力。

同时，注重培养学生的安全生产意识和团队合作精神。

通过本课程的学习，使学生在知识、技能和情感态度价值观方面得到全面提升。

二、教学内容1. 成型车刀基础知识- 成型车刀的定义、分类及用途- 成型车刀的结构特点及材料选择2. 微盘结构及其应用- 微盘的结构特点- 微盘在成型车刀中的应用及优势3. 成型车刀的安装与调整- 成型车刀的安装方法及注意事项- 成型车刀的调整技巧及步骤4. 成型车刀的使用与维护- 成型车刀的正确使用方法- 成型车刀的维护与保养5. 实践操作- 微盘的安装、调整及加工操作- 成型车刀加工过程中的问题分析及解决方法6. 安全生产与职业道德- 成型车刀操作中的安全注意事项- 职业道德在成型车刀加工中的应用教学内容安排与进度：第一课时：成型车刀基础知识、微盘结构及其应用第二课时：成型车刀的安装与调整第三课时：成型车刀的使用与维护、实践操作（上）第四课时：实践操作（下）、安全生产与职业道德本教学内容根据课程目标，结合教材章节，系统组织，旨在帮助学生全面掌握成型车刀相关知识，提高实践操作技能，培养良好的职业道德和安全意识。

圆体成形车刀设计1150111-01 秦磊一、设计课题：工件材料为45#钢，0.6b GPa σ=，工件如下图1所示。

要求设计圆体成形车刀，D=35mm ，d 1=22.28mm ，d 2=34mm ，d 3=32mm ，L 1=10mm ，L 2=25mm ，L 3=30mm ，L 4=40mm ，R=20mm 。

图1 加工工件图二、圆形成形车刀的结构尺寸： 序号 项目 数据来源或计算采用值 1 刀具材料 W18Cr4V2前角与后角由表2－615;12f f γα=︒=︒3 最大廓形深度max 3422.285.862t mm -== max 5.86t mm = 4 外径 由表2－2D 0=40mmR 1=20mm5画出工件廓形及刀具廓形标出各组成点及计算半径计算图（见图2）r 1=22.28/2=11.14mmr 2·3=34/2=17mmr 4·5=32/2=16mm r 1=11.14mmr 2·3=17mmr 4·5=16mm6成型刀宽度L 0=L 4+a+b+c+d=40+4+1+6+1=52mmL 0=52mm校验成型刀的宽度工件的最小直径d min ：min 12211.1422.28d r mm ==⨯=0min 52 2.3 2.522.28L d ==<允许 宽度允许7 其余尺寸 按表2－2 d=13mmd 1=20mm d 2=20mm工件各组成点尺寸图2三、圆形成形车刀截形计算： 已知 条件 工件计算半径1r 11.14mm =，23r 17mm = ，45r 16mm = 刀具前，后角及外径15;12f f γα=︒=︒，R 1=20mm步骤 计算采用值（mm ） 1 1h sin 11.14sin15 2.8832f r γ==⨯︒= h=2.8832211cos 11.14cos1510.7604f A r γ==⨯︒=110.7604A =3 1sin 20sin(1512)9.0798c h R ε==⨯︒+︒= 9.0798c h =4 11cos 20cos2717.8201B R ε==⨯︒=117.8201B =5 454545 2.8832sin 0.1802,10.381416f f h r γγ====︒ 4510.3814f γ=︒6 454545cos 16cos10.381415.7381f A r γ==⨯︒= 4515.7381A =7 4545115.738110.7604 4.9777C A A =-=-= 45 4.9777C =8 4514517.8201 4.977712.8424B B C =-=-=4512.8424B =94545459.0798tan 0.707,35.260312.8424c h B εε====︒ 4535.2603ε=︒1045459.079815.7283sin sin 35.2603c h R ε===︒451452015.73 4.27P R R =-=-=4515.73R = 45 4.27P =11 232323 2.8832sin 0.1696,9.764617f f h r γγ====︒ 239.7646f γ=︒12 232323cos 17cos9.764616.7537f A r γ==⨯︒= 2316.7537A = 13 2323116.753710.7604 5.9933C A A =-=-= 23 5.9933C =14 2312317.8201 5.993311.8268B B C =-=-=2311.8268B =152323239.0798tan 0.7677,37.513411.8268c h B εε====︒ 2337.5134ε=︒1623239.079814.9107sin sin 37.5134c h R ε===︒231232014.91 5.09P R R =-=-=2314.91R =23 5.09P =图3 成形车刀样板图。

圆体成型车刀设计说明书目录1.前言 (2)2.绪论 (3)2.1刀具的发展 (3)2.2本课题的研究目的 (3)3 圆体成型车刀的设计 (4)3.1-3.2原始条件和设计要求 (4)3.3 圆体成型车刀设计步骤 (4)4圆体成型车刀工作图 (15)5 矩形划键拉刀的设计…………………………………………5.1－5.3原始条件和设计要求……………………………………5.4 矩形划键拉刀设计步骤…………………………………………6 矩形花健拉刀工作图…………………………………………总结 (17)致谢 (18)参考文献 (19)大学三年的学习即将结束，在我们即将进入大四,踏入社会之前，通过课程设计来检查和考验我们在这几年中的所学，同时对于我们自身来说，这次课程设计很贴切地把一些实践性的东西引入我们的设计中和平时所学的理论知识相关联。

为我们无论是在将来的工作或者是继续学习的过程中打下一个坚实的基础。

我的课程设计课题目是圆体成型车刀与矩形花键铣刀的设计。

在设计过程当中,我通过查阅有关资料和运用所学的专业或有关知识，比如零件图设计、金属切削原理、金属切削刀具、以及所学软件AUTOCAD的运用，设计了零件的工艺、编制了零件的加工程序等。

我利用此次课程设计的机会对以往所有所学知识加以梳理检验，同时又可以在设计当中查找自己所学的不足从而加以弥补，使我对专业知识得到进一步的了解和系统掌握。

由于本人水平有限,设计编写时间也比较仓促,在我们设计的过程中会遇到一些技术和专业知识其它方面的问题，再加上我们对知识掌握的程度，所以设计中我们的设计会有一些不尽如人意的地方, 为了共同提高今后设计设计的质量，希望在考核和答辩的过程中得到各位指导老师的谅解与批评指正,不胜感激之至.编者0502140124杨凯2.1刀具的发展随着社会的发展,时代的进步,刀具在生产中的用途越来越广.刀具的发展在一定程度上决定着生产率,中国加入WTO后,各行各业面临的竞争越来越激烈,一个企业要有竞争力,其生产工具必须具有一定的先进性.中国作为一个农业大国,其在机械方面的发展空间相当大,而要生产不同种类的零件,不管其大小与复杂程度,都离不开刀具. 目前，在金属切削技术领域中，我国和先进的工业国家之间还存在着不小的差距，但这种差距正在缩小。