哈工大机械制造大作业.doc

班号：学号：姓名：2015年春季学期“机械制造技术基础”课程大作业一作业题目： 学生姓名： 评阅教师： 作业成绩： 2015年春季学期作业任务：设计可转位车刀满足以下要求：(1)工件材料：35钢（热处理状态：正火 抗拉强度0.52GPa 硬度143-178HB）(2)加工表面：端面(3)工件尺寸及表面粗糙度如下图所示 图中参数：D=260mm, d=24mm, H=30mm, A=3.2目 录一、 选择刀片夹固结构1二、 选择刀片结构材料1三、 选择车刀合理角度1四、 选择切屑用量2五、 刀片型号和尺寸2六、 选择硬质合金刀垫型号和尺寸3七、 计算刀槽角度4八、 计算铣制刀槽时所需的角度7九、 选择刀杆材料和尺寸7十、 选取偏心销机器相关尺寸8十一、 绘制车刀结构简图9参考文献9一、选择刀片夹固结构工件的大径D=260mm，小径d=24mm，工件长度H=30mm.因此可以在普通机床CA6140上加工。表面粗糙度要求3.2，属于半精加工，可转位车刀刃倾角通常取负值,切屑流向已加工表面，易划伤已加工表面，但能达到半精加工。根据金属切削刀具课程设计指导书表2.1可转位车刀的典型刀片夹固结构简图和特点，采用偏心式刀片加固结构较为合适。二、选择刀片结构材料加工工件材料为35号钢，正火处理，连续切屑，且加工工序为粗车，半精车两道工序。由于加工材料为钢料，因此刀片材料可以采用YT系列，YT5宜粗加工,YT30宜精加工，本题要求达到半精加工，因此材料选择YT30硬质合金。三、选择车刀合理角度根据机械制造技术基础3.7刀具合理几何参数的选择，并考虑可转位车刀几何角度的形成特点做如下选择:（1）前角：根据机械制造技术基础表3.16 硬质合金车刀合理前角参考值，工件材料为中碳钢35(正火)，半精车，因此前角可选=20。（2）后角：根据机械制造技术基础表3.17硬质合金车刀合理后角参考值，工件材料为中碳钢35(正火)，半精车，因此后角可选=6。（3）主偏角：根据机械制造技术基础表3.18 硬质合金车刀合理主偏角与副偏角参考值，可选主偏角=45。（4）刃倾角：为获得大于0的后角及大于0的副刃后角，刃倾角=-5。后角的实际数值及副刃后角和副偏角在计算刀槽角度时经校验确定。四、选择切屑用量根据机械制造技术基础表3.21及表3.22粗车时，背吃刀量=4mm，进给量f=0.6mm/r，切削速度v=130m/min。半精车时，背吃刀量=1mm，进给量f=0.3mm/r，切削速度v=140m/min。五、刀片型号和尺寸（1）选择刀片有无中心孔。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。（2）选择刀片形状.按选定主偏角=45，根据金属切削刀具课程设计指导书2.4.4.2刀片形状的选择原则，选用正方形刀片。（3）选择刀片的精度等级。根据金属切削刀具课程设计指导书2.4.4.3刀片精度等级的选择原则，一般情况下选用U级，有特殊要求时才选用M级和G级。（4）刀片基本尺寸的确定选择刀片内切圆直径d(或刀片边长L)。根据已确定的背吃刀量=4mm, 主偏角=45，刃倾角=-5,将,代入下式可得刀刃的实际参加工作长L为L=5.678mm令刀片的刃口长度(即边长)L1.5 L=8.518mm，保证切削工作顺利进行。选择刀片厚度.根据已选择的背吃刀量=4mm，进给量f=0.6mm/r及金属切削刀具课程设计指导书选择刀片厚度的诺莫图图2.3，求得刀片厚度S4.8mm。选择刀尖圆弧半径.根据已选择的背吃刀量=4mm，进给量f=0.6mm/r及金属切削刀具课程设计指导书选择刀尖圆角半径的诺莫图2.4，求得连续切削时=1.2mm。选择刀片断屑槽型式和尺寸。根据 金属切削刀具课程设计指导书2.4.4.4节中刀片断屑槽类型和尺寸的选择原则，根据已知的已知条件,选择A型断屑槽，适合中碳钢的粗加工和半精加工。根据金属切削刀具课程设计指导书表2.10确定选用的刀片型号为SNUM150612-A4。有关参数：L=d=15.875mm；s=6.35mm；d=6.35mm；m=2.79mm；=1.2mm刀片刀尖角=90；刀片刃倾角=0；断屑槽宽W=4mm；取法前角=25六、选择硬质合金刀垫型号和尺寸硬质合金刀垫形状和尺寸的选择，取决于刀片夹固结构及刀片的型号和尺寸,选择与刀片形状相同的刀垫，正方形，中间有圆孔。根据金属切削刀具课程设计指导书表2.18选择型号为S15B型刀垫。尺寸为：长度L=14.88mm，厚度s=4.76mm，中心孔直径d=7.6mm。材料为高速钢YG8。七、计算刀槽角度可转为车刀几何角度，刀片几何角度，刀槽几何角度之间的关系：刀槽角度的计算：（1）刀杆主偏角=45（2）刀槽刃倾角=-5（3）刀槽前角将=20，=25，=-5代入下式tan =-0.089则=-5.089，取=-5（4）验算车刀后角车刀后角的验算公式为：tan =当=0时，则上式成为：tan =-将=-5，=-5代入上式得：=5.05前面所选后角=6，与验算值有差距,故车刀后角应选=5才能与验算角度接近。而刀杆后角=5（5）刀槽副偏角k=k=180-=k=，=因此k=180-车刀刀尖角的计算公式为：cos=coscos当=90时，上式变为：cos= - cos将=-5，=-5代入上式得：=90.4故kk=180-45-90.4=44.6取k=44.6（6）验算车刀副后角车刀副后角的验算公式为：tan =当=0时，tan= -而tan=-cos+tan sintan=sin+tan cos将=-5， =-5，=90.4代入上式tan=-tan(-5)cos90.4+tan (-5)sin90.4=-0.088可得：=-5.03tan=sin90.4+tan (-5)cos90.4=-0.087可得：=-4.97再将=-5.03，=-4.97代入得：tan = -可得：=4.99 满足切削要求。刀槽副后角，故=4.99，取=5综合上述计算结果，可以得出：车刀的几何角度: =20， =5，=45， k=44.6，=-5，=4.99刀槽的几何角度: =-5，=5，k=45， k=44.6，=-5，=5八、计算铣制刀槽时所需的角度（1）计算刀槽最大副前角及其方位角 将=-5，=-5代入下式得：tan=-可得：=-7.05 将=-5，=-5代入下式得：tan=可得：=45（2）计算刀槽切深剖面前角和进给剖面前角 将=-5，=-5，k=45代入下式tan=-cos+tan sin可得：=0tan=sin-tan cos可得：=0九、 选择刀杆材料和尺寸（1）选择刀杆材料：为保证刀杆强度，增加刀杆使用寿命，刀杆材料一般可用中碳钢或合金钢，故采用45号钢，热处理硬度为HRC38-45，发黑处理。（2）选择刀杆尺寸：选择刀杆截面尺寸，车床中心高度为220mm，根据金属切削刀具课程设计指导书表2.37，选取截面尺寸为:1625(mm)。由于切削深度及进给量太小，故强度足够。选择刀杆长度尺寸。根据金属切削刀具课程设计指导书2.5.1.3刀杆长度选择原则，选取刀杆长度为150mm。十、选取偏心销机器相关尺寸（1）选择偏心销材料:偏心销材料选用40Cr，热处理硬度为HRC4045，发黑处理。（2）选择偏心销直径d和偏心量偏心销直径可用下式: d=d-(0.20.4mm)故可取d=6mm偏心量e可用：e=0.30.429mm则e可取0.4mm。为使刀具夹固可靠,可选用自锁性能较好的螺钉偏心销,并取螺钉偏心销转轴半径d=M6。（3）根据前面已选好的各尺寸，计算偏心销转轴孔中心在刀槽前刀面上的位置d=6.35mm, d=15.875mmd=6mm, e=0.4mm 取=30，代入下式m=