C刀片75°偏头外圆车刀与圆孔拉刀课程设计说明书.doc

沈阳理工大学课程设计用纸前言本课程是我们学完了大学的全部基础课、技术基础课以及分专业课之后进行的.这是我们在进行毕业设计之前对所学各课程的一次深入的综合性的总复习,也是一次理论联系实际的训练,因此,它在我们四年的大学生活中占有重要的地位。就我个人而言，我希望能通过这次课程设计对自己未来将从事的工作进行一次适应性训练，从中锻炼自己分析问题、解决问题的能力，为今后参加祖国的“四化”建设打下一个良好的基础。随着科学技术的发展，各种新材料、新工艺和新技术不断涌现，机械制造工艺正向着高质量、高生产率和低成本方向发展。各种新工艺的出现，已突破传统的依靠机械能、切削力进行切削加工的范畴，可以加工各种难加工材料、复杂的型面和某些具有特殊要求的零件。数控机床的问世，提高了更新频率的小批量零件和形状工具是人类文明进步的标志。自20世纪末期以来，现代制造技术与机械制造工艺自动化都有了长足的发展。但工具（含夹具、刀具、量具与辅具等）在不断的革新中，其功能仍然十分显著。机床夹具对零件加工的质量、生产率和产品成本都有着直接的影响。复杂的零件加工的生产率及加工精度。特别是计算方法和计算机技术的迅速发展，极大地推动了机械加工工艺的进步，使工艺过程的自动化达到了一个新的阶段。目录1.已知条件 52.车刀具材料的选择 63.车刀几何参数的确定 64.车刀具体设计 85.拉刀已知条件106.拉刀几何参数的确定137.拉刀的具体设计148.小 结159.参考文献 161.c刀片75偏头外圆车刀设计已知: 工件材料cr18ni9ti，使用机床ca6140，加工后dm=26,ra3.2,需粗、半精车完成，加工余量自定为单边4mm，设计装c刀片75偏头外圆车刀。设计步骤：1.1选择刀片夹固结构考虑到加工是在ca6140普通机床上进行，属于连续切削，参照典型刀片夹固结构简图和特点，采用偏心式刀片夹固结构。 1.2选择刀片材料由原始条件给定：被加工工件材料为1cr18ni9ti，连续切削，完成粗车、半精车两道工序，按照硬质合金的选用原则，选取刀片材料（硬质合金牌号）为yg8n。1.3选择车刀合理角度根据刀具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0=15，(2)后角0=7, (3)主偏角r=75，(4)刃倾角s= -5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。1.4选择切削用量根据切削用量的选择原则，查表确定切削用量为：粗车时:ap=3mm，f=0.4mm/r，vc=65m/min。半精车时:ap=1mm，f=0.1mm/r，vc=75m/min。1.5选择刀片型号和尺寸1.5.1选择刀片有无中心固定孔由于刀片夹固结构已选定为偏心式，因此应选用有中心固定孔的刀片。1.5.2选择刀片形状按选定的主偏角75，选用刀尖角为80菱形刀片。1.5.3选择刀片精度等级选用u级1.5.4选择刀片边长内切圆直径d（或刀片边长l）根据已选定的ap、s、r，可求出刀刃的实际参加工作长度lse为:lse=apcosssinr = 3cos(-5)sin75 =3.118mml1.5lse=4.677mm因为是菱形，所以d=sin80l4.605mm。1.5.5选择刀片厚度s根据ap,f，利用诺模图，得s3.0mm。1.5.6选择刀尖圆半径r根据ap,f, 利用诺模图，得连续切削r=0.8mm。1.5.7选择刀片切屑槽型式和尺寸根据条件，选择y型。当刀片型号和尺寸确定后，断屑槽尺寸便可确定。确定刀片型号：ccum150308-y4，尺寸为l15mm，d=14.772mm,s=6.35mm,dl=5.16mm, r=0.8mm。刀片参数：车尖角nt=80，刃倾角st=0，法后角nt=0，法前角nt=20断屑槽宽wn=4mm。1.6确定刀垫型号和尺寸硬质合金刀垫型号和尺寸的选择，取决于刀片夹固结构的需要及刀片型号和尺寸：适合于偏心式夹固结构的需要，并与刀片型号ccum1506a2相对应的硬质合金刀垫得型号为：c15b,其具体尺寸为：l=14.88mm,s=4.76 mm,dl=7.1mm, r=1.2mm，d=9mm，c=2.0mm1.7计算刀槽据可转位车刀几何角度、刀片几何角度和刀槽几何角度之间的关系有：1.7.1刀杆主偏角rg=r=751.7.2刀槽刃倾角sgsg=s= -51.7.3刀槽前角og 刀槽底面可看作前刀面，则刀槽前刀角的计算公式为：tan=将=15，=20，=-5代入式子得： tan=-0.089则=-5.07取=-51.7.4验算车刀后角车刀后角的验算公式为 tan=当=0时，则 tan=-tancos2将=-5，=-5代入得: tan=-tan（-5）cos（-5）=0.087则 =4.96与所选后角值相差不大，可以满足切削要求。而刀杆后角=故=4.96，取=51.7.5刀杆副偏角k k=kr而 k=180-k-又=，k=kk=180-k-=180-k-车刀刀尖角的计算公式为 cot=cot当=90时，则为 cot=-tansincos将=-5，=-5代入得 cot=-tan（-5）sin（-5）cos（-5）=-0.0075则 =90.43故 k= k=180-75-90.43 =14.57取 k=14.51.7.6检验车刀副后角车刀副后角的验算公式为 tan=当=0时，则式为 tan=-tancos而 tan=-tancos+tansin tan=tansin+tancos将=-5，=-5，=90.43代入式得: tan=-tan（-5）cos90.43+tan（-5）sin90.43=-0.088=-5.04tan=tan（-5）sin90.43+tan（-5）cos90.43=-0.059则 =-3.38 再将=-5.04，=-3.38代入式得: tan=-tan（-5.04）cos（-3.38）=0.086则 =4.94可以满足切削要求而刀杆副后角=故=4.94，取=5综合上述计算结果，可以归纳为：车刀的几何角度为:=15，=4.94，k =75，k=14.57，=-5，=4.94刀杆与刀槽的几何角度为；=-5，=5，k=75，k=14.5，=-5，=51.8选择刀杆材料和尺寸1.8.1选择刀杆材料选用45号钢为刀杆材料，热处理硬度为hrc38-45，发黑。1.8.2选择刀杆尺寸1.选择刀杆截面尺寸因为加工使用ca6140普通车床，其中心高400mm,考虑到为提高刀杆强度，选取刀杆截面尺寸bh=2025mm由于切削深度a=3mm，进给量f=0.4mm/r，可以不必校验刀杆强度。2.选择刀杆长度尺寸选取刀杆长度为150mm1.9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hrc4045 ，发黑。2.选择偏心销直径dc和偏心量edcd1-（0.20.4 ） mm 前面已经选定dl = 5.16mm,括号内取最大值0.4则dc5.16-0.4= 4.76mm偏心量e得e1dc2+2d221+12取1=2=0.13，dc=d2，1+12=1，则e0.13dc=0.6188mm,取e=0.60mm为使刀片加固可靠，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d2为m5。2.圆孔拉刀的设计被加工孔直径d=29+0.021 0mm,拉前直径d0=28+0.13 0mm,工件拉削孔长度l=45mm，拉削表面粗糙度不得大于ra1.6。工件材料：45钢，硬度hbs170229,抗拉强度b=637mpa。拉床型号:l6110型。采用10%极压乳化液。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：2.1选择拉刀材料拉刀结构复杂，价格昂贵，因此要求采用耐磨的刀具材料，以尽量提高刀具耐用度。本例采用w18cr4v 。2.2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。2.3选择刀齿几何参数按表3-2 ，取拉刀前角15精切齿与校准齿前刀面采用倒棱，br1 =0.51 mm ;粗切齿后角0=3, 倒棱宽ba1=0.2mm,精切齿:后角0=2,ba1=0.3mm; 校准齿: 后角0=1,ba1=0.6mm2.4确定校准齿直径（以角标x表示校准齿的参数）dox=dmmax+式中 收缩量，= 0.01mm ,则dox = 29.031mm 2.5确定拉削余量当预制孔采用钻削加工时计算余量按表3-1为：=0.005dm（0.10.2）l=(0.00529+0.15)mm=1.151mm,按gb143978锥柄长麻花钻第系列取28mm的钻头，则实际拉削余量为：dox-dwmin=(29.031-28.0)mm=1.031mm2.6选取齿升量按表3-4，选取粗切齿齿升量ap=0.03mm。2.7设计容屑槽2.7.1计算齿距按表3-7，粗切齿与过渡齿齿距为（1.31.6）l=（1.31.6）=8.710.7mm取p=9mm精切齿和校准齿齿距为pj=px=（0.60.8）p=6mm2.7.2选取拉刀容屑槽 查表3-8，选曲线齿背型，粗切齿和过渡齿取深槽，h=4mm，g=3mm，r=1.8mm,r=5mm；精切齿和校准齿取基本槽，h=3.5mm，g=3mm,r=1.3,r=5mm2.7.3校验容屑条件 查表3-10得容屑系数k3.0，则 h=1.13kl2ap=1.13mm=3.22mm显然，hh，容屑条件校验合格。2.74校验同时工作齿数照表3-7计算zemin=lp=45/9=5zemax=lp+1=45/9+1=6ze满足3ze8的校验条件，校验合格。2.8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3-12设计:当domin=28mm，槽数nk=8，槽宽a=domin sin(90o/nk)-（0.30.7）mm =28sin(90o/8)-（0.30.7）mm=5.0mm据表6-11，当拉刀直径为domax=29mm时，三角形分屑槽数可取为:nk=（1/71/6）d。=14槽宽b=1.01.2mm,深h=0.5mm,槽形角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。2.9选择拉刀前柄 按表3-17，选用型a无周向定位面的圆柱形前柄，取d1=25mm,卡爪处底径d2=19mm。拉刀无需设后柄。2.10校验拉刀强度与拉床载荷按表3-24、表3-23和表3-22计算最大刀削力。根据综合式拉削特点，切削厚度ac=2af。fmax=fzawzemaxk0 k1 k2 k3 k4103 =16130/241.271.151.131110-3kn=50.06kn拉刀最小断面为前柄卡爪底部，其面积为 rmin=d22/4=x212/4mm2=346.19mm2危险截面部位的拉应力为 =fmax/armin=50.06/346.19gpa=0.145gpa按表4-25，高速钢圆拉刀许用应力=0.35gpa,显然，,拉刀强度校验合格。按表3-23、表3-24和已知l6110型良好状态旧拉床，可算出拉床允许拉力frk=200x0.8kn=160kn显然，fmaxfrk，拉床载荷校验合格。2.11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=(1.031-0.22)/2x0.04+1=10粗切齿、过渡齿、精切齿共切除余量（10-1）20.04+0.22mm=1.02mm剩下（1.031-1.02）mm=0.011mm的余量未切除，需增设一个精切齿切到要求的尺寸。2.12设计拉刀其他部分 按表3-19：前柄 l=100mm d=28mm颈部 l=m+bo+a-l3110mm d2=d1-0.5mm=27.5mm过渡锥l3=15mm前导部 l4=40mm d4=dwmin=30mm 后导部 l7=20mm d7=dmmin=31.021mm拉刀前柄端面至第1刀齿的距离 l1=l1+m+bs+a+l4=(110+100+15+40)mm=265mm2.13计算和效验拉刀总长粗切齿与过度齿长 l5=8(10+2)=96mm精切齿与效准齿长 lo=5.5(5+7)=66mm拉刀总长 l=l+l5+l6+l7=447mm按表3-26允许拉刀总长为28do=2830mm=840mm,显然,拉刀短得多,所以长度合格。2.14制定拉刀技术条件 根据本章二,主要内容应列入拉刀工作图中。2.15绘制拉刀工作图。小 结通过这周的刀具设计与工艺规程设计，我了解到自己还有很多专业知识的欠缺，理论与实际不能完全的结合在一起，需要继续完善自己的专业知识与技术水平。通过此次课程设计,使我们能综合运用所学基本理论以及在生产实习中学