S刀片75°偏头外圆车刀设计.doc

1.S刀片75偏头外圆车刀设计已知: 工件材料HT200，使用机床CA6140，加工后dm=240,Ra=3.2,需粗、半精车完成，加工余量4.0mm，设计装S刀片75偏头端面车刀。 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，参照表2-1典型车刀夹固结构简图和特点，采用杠杆式刀片夹固结构。 1.2选择刀片材料由原始条件结构给定：被加工工件材料为HT200，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YG6。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=10，(2)后角=8,(3)主偏角=75，(4)刃倾角=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：精车时：切削深度a=0.5mm，进给量f=0.25mm/r，切削速度v=120m/min1.5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杠杆式，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，选用正方形刀片。1.5.3选择刀片精度等级选用M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,k，可求出刀刃的实际参加工作长度。为； L= =0.52mm L1.5L=0.779mm因为是正方形，Ld0.7791.5.5选择刀片厚度S根据a,f，利用诺模图，得S2.41.5.6选择刀尖圆半径r根据a,f, 利用诺模图，得连续切削r=1.21.5.7选择刀片切屑槽型式和尺寸根据条件，选择A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：SNUM120408-A3，尺寸为L=12.70mm,d=12.70mm,S=4.76mm,d1=5.16mm,m=2.301mm, r=0.8刀片参数： 精车刀尖角=90，刃倾角=0，法后角=0，法前角=20，断屑槽宽W=3mm1.6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：适合于杠杆式夹固结构的需要，并于刀片型号SNUM120408-A3相对应的硬质合金刀垫得型号为：S12B,其具体尺寸为：L=d=11.70mm,S=3.18mm,d1=6.6mm,r=0.8mm,D=8mm,C=1.51.7计算刀槽角度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1.7.1刀杆主偏角K=K=751.7.2刀槽刃倾角 =51.7.3刀槽前角 刀槽底面可看作前刀面，则刀槽前刀角的计算公式为： tan=将=10，=20，=5代入式得： tan= =-0.1777则=-10.07取=-101.7.4验算车刀后角车刀后角的验算公式为 tan=当=0时，则 tan=-tancos将=-10，=5代入得: tan=-tan-10cos5=0.175则 =9.92与所选后角值相近，可以满足切削要求。而刀杆后角=故=9.92，取=101.7.5刀杆副偏角K Krg=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 将=90，=-10，=5代入得 cot=cot =cot cot=0.0153则 =89.123故 K= K=180-75-89.123 =15.877取 K=161.7.6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=-10，=5，=89.123代入得: tan=-tan（-10）cos89.123+tan（5）sin89.123=0.0902则 =5.153 tan=tan（-10）sin89.123+tan5cos89.123 =-0.175则 =-9.926 再将=5.153，=-9.926代入式得: tan=-tan5.153cos（-9.926）=-0.088则 =-5.001可以满足切削要求而刀杆副后角=故=-5.001，取=-5综合上述计算结果，可以归纳为：车刀的几何角度为:=10，=9.92，K =75，K=15.877，=5，=-5.001刀杆于刀槽的几何角度为；=-10，=10，K=75，K=16，=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。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，其中心高为200mm，并考虑到为提高刀杆，选取刀杆截面尺寸BH=2525mm由于切削深度a=0.5mm，进给量f=0.25mm/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.绘制工作图1.9.1.杠杆式75硬质合金可转位偏头外圆车刀1.9.2. 杠杆式75硬质合金可转位偏头外圆车刀刀杆2.定位管的工艺规程设计2.1零件的分析和功用2.1.1零件的功用定位管是在机床设备中给与加工特殊零件定位时所用，所以要求定位管的加工精度较高。2.1.2零件的结构分析定位管共有2组加工表面，它们相互间有一定的位置要求。现分述如下：1.工件A、B端面为中心的加工表面这一组加工表面为：工件长度120mm、30H7内孔长度30mm、34内孔长度60mm、60外圆端面长度8mm、距端面40mm、孔距40mm的210H7内孔。2.30H7内孔为中心加工的表面这一组加工表面包括：长度8mm的60的外圆柱表面、长度120mm的50h7外圆柱表面、长度60mm的34内孔。这组两组加工表面之间有着一定的位置要求，主要是：B端面50h7外圆和30H7内孔对A端面30H7内孔轴线的同轴度要求为0.025mm。由以上分析可知，对于这两组加工表面而言，可以先加工其中一组表面，然后借助于专用夹具加工另一组表面，并且保证它们之间的位置精度要求。2.2课题（提供的技术资料）2.2.1生产纲领零件件数为3000-1000件，为大批大量生产，采用精度高的金属型造型法铸造。2.2.2技术资料 定位管零件图2.3毛坯的种类2.3.1确定毛坯的种类零件材料为45，采用铸造成型。这对于提高生产率、保证加工质量是有利的。2.4定位基准的选择原则2.4.1粗基准的选择原则 1.应选择不加工表面为粗基准 2.对于具有较多加工表面的加工余量，粗基准的选择，应合理分配各加工表面的余量，以保证：各加工表面都具有足够的加工余量；对某些重要表面，尽量使其加工余量均匀；使工件上各加工表面总的金属切除量最小。 3.作为粗基准的表面，应尽量平整，没有浇口，冒口或飞边等其他表面缺陷，以便定位准确。 4.同一尺寸方向上的粗基准表面只能使用一次。2.4.2精基准的选择原则 1.基准重合原则 2.基准统一原则 3.互为基准原则 4.自为基准原则2.5工艺规程的拟定制定工艺路线的出发点，应当是使零件的几何形状、尺寸精度及位置精度等技术要求能得到合理的保证。在生产纲领已确定为大批生产的条件下，可以采用外能机床配以专用工夹具，并尽量使工序集中来提高生产率。除此以外，还应该考虑经济效果，以便降低生产成本。2.5.1制定工艺规程的原则1.保证零件的加工质量，可靠地达到产品图纸所提供出的全部技术条件，并尽量提高生产率和降低消耗；2.尽量降低工人的劳动强度，使其有良好的工作条件；3.在充分利用现有生产条件的基础上，采用国内外先进工艺技术；4.工艺规程应正确、完整、统一、清晰；5.工艺规程应规范、标准，其幅面、格式与填写方法以及所用的术语、符号、代号等应符合相应标准的规定；6.工艺规程中的计量单位应全部使用法定计量单位。2.5.2拟定工艺路线 1.工艺路线方案一：工序1：粗车B端面及64mm外圆表面至60mm和51mm工序2：粗车A端面及64mm外圆表面至60mm和51mm工序3：粗镗25mm内孔至29mm、34mm，粗铰、精铰29mm内孔至30H7工序4：精车A、B端面，60mm外圆端面，51mm外圆至50h7，车退刀槽工序5：钻、粗铰、精铰210h7内孔2.工艺路线方案二：工序1：粗车A端面及64mm外圆表面至60mm和51mm工序2：粗车B端面及64mm外圆表面至60mm和51mm工序3：精车A、B端面，60mm外圆端面，51mm外圆至50h7，车退刀槽工序4：粗镗25mm内孔至29mm、34mm，粗铰、精铰29mm内孔至30H7工序5：钻、粗铰、精铰210h7内孔 3.工艺方案的比较与分析上述两个工艺方案的特点在于：方案一是先加工工件的上端面，然后以此为基准面加工孔H7，然后以此面和此孔为基准加工其他表面。经比较可见，先加工工件上端面，在以上端面为基准加工孔H7，这时的位置精度较易保证并且定位及装夹都较方便，再以加工后的表面与孔为基准加工其他表面以达到精度要求。故决定选择方案一。2.6机械加工余量和工序尺寸及毛坯尺寸的确定2.6.1确定加工余量和工序尺寸 1.A、B两端面距离124mm 加工长度为120的两端面，由于其粗糙度R=6.3,所以取粗车加工余量为1.5mm，精车加工余量为0.5mm即能满足加工要求。 2. 毛坯为空心，铸造后有孔，孔的加工精度要求为IT7粗镗：、 Z=4.8mm、Z=9mm粗铰： Z=0.13mm精铰：mm Z=0.07mm2.6.2确定毛坯尺寸要求图4-1铸件毛坯图2.7确定切削余量2.7.1确定和计算切削用量1.加工条件工件材料：45，人工时效，铸件。 2.计算切削用量工序5：钻、粗铰、精铰210H7内孔(1).钻孔工步：背吃刀量a=4.9mm进给量f=0.22mm/r(见机械制造技术基础课程设计指导教程表5-22)切削速度v=20m/min(见机械制造技术基础课程设计指导教程表5-22)n=按机床选取n=680r/min(见机械制造技术基础课程设计指导教程表4-9)所以实际切削速度 v=m/min=21m/min(2).粗铰工步：背吃刀量a=0.08mm进给量 f=0.36mm/r切削速度v=4m/min(见机械制造技术基础课程设计指导教程表5-31)n=r/min=127.8r/min按机床选取n=140r/min(见机械制造技术基础课程设计指导教程表4-9)所以实际切削速度 v=m/min=4.38m/min(3).精铰工步：背吃刀量a=0.02mm进给量 f=0.32mm/r切削速度v=2m/min(见机械制造技术基础课程设计指导教程表5-31)n=r/min=63.7r/min按机床选取n=97r/min(见机械制造技术基础课程设计指导教程表4-9)所以实际切削速度 v=m/min=3.05m/min2.8工时定额的确定2.8.1计算工时定额工序5：钻、粗铰、精铰210H7内孔(1).钻孔工步：t=0.091min=5.46s(2).粗铰工步：t=0.46min=27.6s(3)