金属切削刀具课程设计偏心式90°可转位车刀.doc

实践教学环节设计名称金属切削与机床课程代码060468机电工程学院机械设计制造及其自动化专业课程设计说明书题 目： 偏心式90°可转位车刀 学生姓名、学号： 专业班级：机械设计制造及其自动化2013-3 指导教师： 完成日期： 机电工程学院2016年1月目 录第1章 设计任务1第2章 设计步骤22.1选择刀片夹固结构22.2选择刀片材料22.3选择车刀合理角度22.4选择切削用量22.5选择刀片型号和尺寸32.6选择硬质合金刀垫型号和尺寸42.7计算刀槽角度42.9选择刀杆材料和尺寸7参考文献9第1章 设计任务1设计目的：金属切削刀具课程设计是学生在学完“金属切削原理及机床”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) 能够针对工艺条件，设计满足特定需求的金属切削刀具，并能够在设计环节中综合考虑技术、经济、安全等相互制约条件；(2) 能够针对工程问题，利用计算机辅助功能，建立刀具结构的三维实体模型，加快产品开发设计的速度和准确性； (3) 设计中，强化遵循国家标准的意识，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设计内容和要求（包括原始数据、技术参数、条件、设计要求等）：根据指定的工艺条件，完成成形车刀的设计和计算工作，绘制刀具工作图和必要的零件图以及编写一份正确、完整的设计说明书。刀具工作图应包括制造及检验该刀具所需的全部图形、尺寸、公差、粗糙度要求及技术条件等；说明书应包括设计时所涉及的主要问题以及设计计算的全部过程；设计说明书中的计算必须准确无误，所使用的尺寸、数据和计量单位，均应符合有关标准和法定计量单位；使用A4纸打印，语言简练，文句通顺。3设计工作任务及工作量的要求包括课程设计计算说明书、图纸、三维实体模型：1、设计说明书一份；2、硬质合金可转位车刀结构图（A3）；3、可转位车刀刀杆零件图（A3）；4、硬质合金可转位车刀三维结构图；第2章 设计步骤设计题目： 第24组粗车刀 工件：HT25-47，b75，HB170-241 尺寸：余量不均匀，阶梯外圆粗加工，Ra6.3 机床：CW6140 推荐：m/min,mm，mm/r2.1选择刀片夹固结构考虑到CW6140属于中小型车床，且属于连续切削，为不阻碍切屑流动，参照表格后按要求选择偏心式夹固结构。2.2选择刀片材料由原始条件给定：被加工工件材料为HT25-47，连续切削，完成粗车工序，按照硬质合金的选用原则，查表可知选择刀片材料为YG8N。2.3选择车刀合理角度根据车刀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2) 后角3) 主偏角4) 刃倾角后角的实际数值以及副后角和副偏角在计算刀槽角度时，经校验后确定。2.4选择切削用量根据切削用量的选择原则，按照推荐值确定切削用量为：背吃刀量：mm进给量：mm/r切削速度：m/min2.5选择刀片型号和尺寸1） 选择刀片有无中心固定孔：由于刀片夹紧结构已选为偏心式，因此应选有中固定孔的刀片。 2）选择刀片形状：按选定的主偏角，根据硬质合金可转位刀片的选择原则，在这里选用三角形刀片。3）选择刀片精度等级：根据刀片的精度等级的选择原则，在这里选则U级精度的刀片。4）选择刀片内切圆直径(或刀片边长)：根据已选定的mm，将，的值代入到下式中，可求出刀刃的实际参加工作长度为mm则所选用的刀片长度应为mm因为是三角形刀片，所以mm；mm5) 选择刀片的厚度： 根据已选定的mm，mm/r，利用选择刀具厚度的诺模图选择厚度mm。 6）选择刀尖圆角半径： 根据已选定的mm，mm/r，利用选择刀尖圆角半径的诺模图，求得连续切削时的mm。 7）选择刀片断屑槽形式和尺寸：根据刀片断屑槽形式和尺寸的选择原则，根据已知的原始条件，选用Y 型断屑槽，Y型断屑槽产生的切屑易于折断为C型或短螺卷形屑，便于切屑的清理，宜用于中等深度加工。断屑槽的尺寸在选定刀片型号和尺寸后，即可确定。综合以上几个方面的选择结果，确定选用的刀片的型号是：FNUM190608，其具体尺寸为mm；mm；mm；mm；mm；mm。刀片刀尖角；刀片刃倾角；法后角；断屑槽宽mm；取法前角。2.6选择硬质合金刀垫型号和尺寸为了承受切削中产生的高温和保护刀体，一般在硬质合金刀片下放置一个刀垫。刀垫材料可用淬硬的高速钢或高碳钢，但最好用硬质合金。硬质合金刀垫型号和尺寸的选择，取决于刀片夹固结构及刀片的型号和尺寸。该刀选择与刀片形状相同的刀垫，偏三边形，中心有孔。偏8°三角形单面沉孔刀垫，其型号为：F19B，其尺寸为：mm，mm，厚度mm，中心孔直径mm。材料为YG8。2.7计算刀槽角度 刀槽角度计算步骤是：1）刀槽主偏角，2）刀槽刃倾角，3）刀槽前角，将、 代入得 得4）验算车刀后角 ，车刀后角的验算公式为当=0时，则上公式成为将=-5，=-10代入上面的式子，得 与所选后角值相近，可以满足切削要求。而刀杆后角，故。5） 刀槽副偏角 因为而，式中为刀尖角，所以车刀刀尖角的计算公式为当时，将，代入到上式，得则=83.12，故=180-90-83.12=6.886） 验算车刀副后角。 车刀副后角的验算公式为当时，上式就成为 而 将，代入上面两个式子得 即可得即可得再将，代入即可得可以满足切削要求。而刀槽副后角，故，取。综合上述计算结果，可以归纳出车刀的几何角度：，刀槽的几何角度：， 2.8计算铣制刀槽时需要的角度 1）计算刀槽最大负前角及其方位角当用预制斜铁铣制刀槽时，需要计算出刀槽最大负前角及其方位角。刀槽最大负前角得计算公式为将，代入即可得刀槽最大负前角所在剖面的方位角的计算公式为将，代入得2) 计算刀槽切深剖面前角和进给剖面前角当用双坐标角度垫铁铣制刀槽时，需要计算出刀槽切深剖面前角和进给剖面前角。刀槽切深剖面前角的计算公式为 （1）刀槽进给剖面前角的计算公式为 （2）将，代入（1）（2）式中，可得 ， 2.9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HRC3845，发黑处理。2）选择刀杆尺寸 I 选择刀杆截面尺寸 因加工使用CW6140的普通机床，其中心高为220mm，按照表并考虑到为提高刀杆的强度，选用刀杆截面尺寸mm。 由于背吃刀量mm，进给量mm/r，可以不必校验刀杆强度。 II选择刀杆长度尺寸 根据刀杆长度尺寸选择原则，选取刀杆长度为150mm。2.10选择偏心销及其相关尺寸 1）选择偏心销材料 偏心销材料选用40Cr，热处理硬度为HRC40-45,发黑。 2）选择偏心销直径和偏心量 偏心销直径可由公式求出，即 mm 前面已经选定mm，取括号里的最大值0.4mm，则 mm偏心量可由公式求出，即为计算方便，取mm,则公式变为mm,取mm.为使刀片夹固可靠，选用自锁性能较好的螺钉偏心销，并取螺钉偏心销转轴直径为M63） 计算偏心销转轴孔中心在刀槽前刀面的位置。 根据前边已选的各尺寸mm mmmmmm取，代入则mmmm 2.11绘制车刀工作图和零件图（1） 偏心式90°硬质合金可转位粗车刀。（2） 偏心式90°硬质合金可转位粗车刀刀杆。2.12编写设计说明书。参考文献1胡黄卿.金属切削原理与机床.北京: 化学工业出版社,20122刘华明.金属切削刀具设计简明手册.北京:机械工业出版社,20063王娜君.金属切削刀具课程设计指导书.哈尔滨:哈尔滨工业大学出版社,20004陆剑中.金属切削原理与刀具.北京: 机械工业出版社,2011