JX03-103@圆体成形车刀和圆拉刀的设计
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机械毕业设计全套
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JX03-103@圆体成形车刀和圆拉刀的设计,机械毕业设计全套
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金属切屑刀具 课程设计说明书 题 目 圆体 成形车刀 和圆拉刀的 设 计 课程设计评语 : nts 2 课程设计答辩负责人签字： 年 月 日 圆体成形车刀设计 设 计 说 明 及 计 算 备 注 nts 3 设计课题： 工件如下图所示，材料为 b=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 f及后角 f 根据材料的力学性能，查成形车刀的前角和后角表得： f=10， f=12。 3）画出刀具廓形（包括附加刃）计算图如下 取 kr=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 rjx（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kr=15 -45， b值取为 1 3mm；如工件有倒角， kr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nts 4 rjx=基本半径 (半径公差 /2) rj1=22.64/2mm=11.32mm rj2=28/2mm=14mm rj4=25/2mm=12.5mm 再以 1点为基准点，计算出计算长度 ljx lj2=10mm lj3=20mm lj4=27mm 车刀前角和后角表见刀具设计手册第28 页表2-4。 nts 5 lj5=35mm 4) 计算切削刃总宽度 Lc，并校验 Lc/dmin之值 Lc=lj5+a+b+c+d=35+2+1.5+5+1=44.5mm dmin=2 rj1=2 11.32=22.64mm 则 5.29 6 5 5.164.225.44m i n mmmmd L c ，允许。 5) 确定结构尺寸 应使 dmeARd )(22m a x00查带销孔圆体成形车刀结构尺寸表得： C1336 单轴转塔自动车床用圆体成形车刀： d0=68mm，d=16mm，又知毛坯半径为 15mm，则 Amax=15-rj1=15-11.32=3.68mm 3.7mm，代入上式，可得 mmdARme 3.22)87.334(2)( m a x0 可选取 e=12mm， m=10mm，并选用带销孔的结构形式。 6) 用计算法求圆体成形车刀廓形上各点所在圆的半径 Rx 计算结果列于下表 : 7366.12)1210s in (34)s in (0 ffc Rh 5243.31)1210c os (34)c os (00 ffRB 廓形组成点 rjx fx= arc sin(rj0/ rjxsin f) Cx=rjxcos fx- rj0cos f Bx=B0-Cx x =arctg (hc/Bx) Rx=hc/ sin x R=(R1-Rx) + 11,12（作为 0点 ） 10.82 10 P0 =0.465 0.1 1 11.32 f1=arc sin(10.82 /11.32sin10 )=9.56 C1=11.32cos9.56 -10.82cos10=0.5072 B1=31.5243 -0.5072= 31.0171 1=arctg (12.7366 /31.0171)= 22.32 R1=12.7366 /sin22.32 =33.535 0 2,3 14 7.71 3.2178 28.3065 24.225 31.041 2.4940.2 4,5 12.5 8.644 1.7024 29.8201 23.128 32.426 1.1090.1 6,7 9.753 11.107 -1.0853 32.6096 21.335 35.008 -1.473 0.1 7) 根据上表计算数值确定各点廓形深度 R 的公差。 8）校验最小后角 5-6段切削刃与进给方向（即工件端面方向）的夹角最小，因而这段切削刃上后角最小，其 值为此表出自刀具设计手册第 27页表2-3 nts 6 a0=arctgtg( 6- f6)sin20 =arctgtg(21.335-11.107)sin20 =3.53 一般要求最小后角不小于 2 -3，因此校验合格。 9）车刀廓形宽度 lx即为相应工件廓形的计算长度 ljx，其数值及公差如下（公差是按刀具设计手册第 29 页表 2-5成形车刀廓形公差表确定） l2=lj2=(10+0.2)mm l3=lj3=(20+0.1)mm l4=lj4=(27+0.2)mm l5=lj5=(35+0.2)mm 10) 画出 车刀零件图及样板图 车刀零件图及样板图见零件图和样板图图纸。 此表内公差根据刀具设计手册第29 页表2-5成形车刀廓形公差表 确定 棱体成形车刀设计 设 计 说 明 及 计 算 备 注 设计课题 如图所示，材料为易切钢， b=0.49GPa，成形表面粗糙度为 Ra3.2um。要求设计棱体成形车刀。 高速钢牌号及用途表出自刀具设计手册第nts 7 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 f及后角 f 根据材料的力学性能，查成形车刀的前角和后角表得： f=20， f=15。 3）画出刀具廓形（包括附加刃）计算图如下 取 kr=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 rjx（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 kr=15 -45， b值取为 1 3mm；如工件有倒角，kr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。 113页附表 5。成形车刀前角和后角表见刀具设计手册第28页表 2-4。 nts 8 rj1=16/2mm=8mm rj3=12/2mm=6mm rj5=18/2mm=9mm rj7=rj5-1/tg20 =6.253mm rj11=rj1-1=7mm rj13=rj1-1.5=6.5mm 再以 1点为基准点，计算出计算长度 ljx lj2=2mm lj3=5mm lj4=8mm lj5=12mm 棱体成形车刀结构尺寸表出自刀具设计手册第 25 页表2-1 表中公差根据刀具设计手册第 29 页表 2-5成形车刀的廓形公差表确定 nts 9 lj6=15mm Lc=lj6+a+b+c+d=15+2+1.5+5+1=24.5mm 4) 确定刀具结构尺寸 查棱体成形车刀结构尺寸表，根据 Lc 确定各参数如下： F=20mm， B=25mm， H=75mm， E=7.2， f=5mm， d =5mm， M=27.870-0.1 5) 用计算法求出 N-N剖面内刀具廓形上各点至 12、 13 点（零点）所在后刀面的垂直距离，之后选择 1-2段廓形为基准线，计算出刀具廓形上各点到该基准线的垂直距离 Px，即为所求的刀具廓形深度，并确定各点 Px 公差，计算结果列于下表 : h=rj0sin f=6.5 sin20 =2.223 A0=rj0cos f=6.5 cos20 =6.108 廓形 组成点 rjx fx =arc sin(h/rjx) Ax=rjx cos fx Cx=Ax-A0 Px=Cxcos ( f+af) P= (px-p1)+ 12,13作为零点 6.5 20 P0= -1.2920.1 1,2 8 f1=arc sin(2.223/8) =16.135 A1=8 cos 16.135 = 7.685 C1=7.685- 6.108= 1.577 P1=1.577 cos(15+20) =1.292 0 3,4 6 21.746 5.573 -0.535 -0.438 -1.730.1 5,6 9 14.3 8.721 2.613 2.14 0.8480.1 7,8 6.253 20.824 5.845 -0.263 -0.215 1.5070.1 11 7 18.516 6.638 0.53 0.434 -0.8580.05 6) 校验最小后角 6-7段切削刃与进给方向（即工件端面方向）的夹角最小，因而这段切削刃上后角最小，其值为 a0=arctgtg( 7- f7)sin20 =arctgtg(80.252-20.824)sin20 =30.07 一般要求最小后角不小于 2 -3，因此校验合格。 7) 确定棱体成形车刀廓形宽度 lx，即为相应工件廓形的计算长度 ljx，其数值及公差如下（公差是按刀具设计手册第 29 页表 2-5成形车刀廓形公差表确定） l2=(2+0.04)mm=2.04mm l3=(5+0.06)mm=5.06mm l4=(8+0.06)mm=8.06mm l5=(12+0.1)mm=12.1mm l6=(15+0.1)mm=15.1mm 8) 确定刀具的夹固方式 采用燕尾斜块式。 9) 绘制棱体成形车刀的零件图与样板图 棱体成形车刀零件图及样板图见零件图和样板图图纸。 nts 10 圆 孔拉 刀设计 设 计 说 明 及 计 算 备 注 设计课题 如图所示，材料为 b=0.735GPa 的 45 钢料，硬度为 185 220HBS。内孔尺寸 20H730mm；在 L6120型卧式拉床上加工，拉床工作状态良好。要求设计圆拉刀。拉前 预制孔用麻花钻或扩孔钻作出。 设计步骤如下： 1）选择拉刀的材料及热处理硬度，查高速钢牌号及用途表选择 W6Mo5Cr4V2高速钢按整体式制造拉刀，热处理要求：刀齿及后导部 63 66HRC；前导部 60 66HRC；前柄 45 58HRC。 2）确定拉削方式 综合式拉刀较短，适于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，且拉刀耐用度较高。因此，本例选择综合式拉削。 3）选择刀齿几何参数 查拉刀前角及后角推荐值表，选择拉刀前角 0=15，粗切齿： 0=3 30 ,ba1=0.1 精切齿： 0=2 30 ,ba1=0.15 校准齿 : 0=1 30 ,ba1=0.2。 4) 确定校准齿直径 d 拉刀校准齿 =d 拉削孔 + =20.035mm 式中 - 拉削变形（收缩）量， =0.01mm. 5) 确定拉削余量，计算余量为 mmldAm 922.03015.020005.0)2.01.0(005.0 按 GB1439-78锥柄长麻花钻第 1系列取 19.0mm 的钻头。这样实际拉削余量为 A=20.035-19.0=1.035mm 6) 选取齿升量 查分层 式拉刀粗切齿齿升量表，选取粗切齿齿升量 af=0.03mm。 7）设计容屑槽 （ 1）计算齿距 查拉刀齿距及同时工作齿数表，粗切齿与过渡齿齿距为 高速钢牌号及用途表出自刀具设计手册第113页，附录表-5 拉刀前角及后角推荐表出自刀具设计手册第 66页表 4-2，表 4-3 分层式拉刀粗切齿齿升量表出自刀具设计手册第 67页表nts 11 mmlp 2.88.630)5.125.1()5.125.1( 取 p=8mm. 精切齿和校准齿齿距取为 mmpppxj 5)8.06.0( （ 2）选取拉刀容屑槽 查拉刀容屑槽形状及尺寸表，选曲线齿背型，粗切齿和过渡齿取深槽， h=3mm；精切齿和校准齿取基本槽， h=2mm。 （ 3）校验容屑条件 查拉刀容屑槽容屑系数表取容屑系数 k=3.0，则 mmlakhf 63.23003.02313.1)2(13.1 h a，可使拉削表面质量较好，前后刀齿重叠拉削而无空隙。 三角形槽按圆拉刀三角形分屑槽参数设计， d0=20mm，槽数 12)5161( 0 dn 槽宽 b=0.8 1mm，槽深 h =0.4mm，槽形角 90。 前后刀齿的分屑槽应在圆周方向错开半个槽距，交错排列。 9) 选择拉刀前柄 查圆柱形前柄 GB3832.2-83 选用型 -A 无周向定位面的圆柱形前柄，取 d1=18mm，卡爪处底径 d2=13.5mm，其他见拉刀零件图。 拉刀不设后柄。 10）校验拉刀强度与拉床载荷 （ 1）拉削力的计算 查拉削力计算公式及修正系数表和拉刀切削刃切削力表，根据综合式拉削特点，切削厚度 ac=2af: KNkkkkkZaFF ewz67.39101113.11.11.142 2014.3231103343210m a xm a x (2) 拉刀强度校验 拉刀最小断面为前柄卡爪底部，其面积为： 2222m i n 1.14345.1314.34 mmdAr 4-4，拉刀齿距及同时工作齿数表出自刀具设计手册第 69页表 4-7,拉刀容屑槽形状及尺寸表出自刀具设计手册第69 页表 4-8，拉刀容屑槽容屑系数表出自刀具设计手册第 71页表 4-10 圆拉刀弧形分屑槽参数设计和拉刀三角形分屑槽参数设计参考刀具设计手册第 71，72页表 4-11，表 4-12 圆 柱 形 前 柄GB3832.2-83参考刀具设计手册第 73页表4-17 拉削力计算公式及修正系数表和拉刀切削刃切削力表参考刀具设计手册第 76， 77 页表 4-20 ，表4-21，表 4-22 nts 12 危险断面部位的拉应力为： G PaG PaAFr2 7 7 2.01.143 67.39m i nm a x 查高速钢拉刀许用应力表高速钢圆拉刀许用应力 =0.35 0.4GPa，显然 ，拉刀强度校验合格。 (3) 拉床拉力校验 已知使用的拉床 L6120状态良好 ，查拉床参数表得知 L6120公称拉力为 200KN，查拉床工作状态修正系数表得修正系数 k=0.8，所以拉床实际拉力 KNF 1608.0200 实际显然， FmaxF 实际 ，拉床载荷校验合格。 11) 确定拉刀齿数和每齿直径尺寸 取过渡齿与精切齿齿升量为： 0.025, 0.02, 0.015, 0.01, 0.01mm，共切除余量 mmAAgj 16.0)01.001.0015.002.0025.0(2 其中，前 2齿为过渡齿；后 3齿为精切齿。 粗 切齿齿数为： 12104.0216.0035.112 fjgc aAAAz 粗切齿、过渡齿、精切齿共切除余量 mmmm 04.116.004.02)112( 因 (1.035-1.04)mm=-0.005mm，切除过多，因此将最后一个精切齿齿升量改为 0.005mm。 查拉刀校准部齿数表取校准齿 6个，其直径 dox=20.035。 这样拉刀的总齿数为： 2363212 xjgc zzzz各齿直径尺寸及其公差见下表 : 齿 号 直径基本尺寸 D(mm) 直径尺寸公差 (mm) 1 19.000 0.015 2 19.080 3 19.160 4 19.240 5 19.320 6 19.400 7 19.480 8 19.560 9 19.640 10 19.720 11 19.800 12 19.880 13 19.930 0.010 拉床参数表及拉床工作状态修正系数表参考刀具设计手册第 78 页表4-23，表 4-24 拉刀校准部齿数表参考刀具设计手册第 73页表 4-14 nts 13 14 19.970 15 20.000 -0.010 16 20.020 17 20.030 18 20.035 0 -0.005 19 20.035 20 20.035 21 20.035 22 20.035 23 20.035 12) 设计拉刀其他部分 查拉刀刀柄颈部、过渡锥部、前导部和后导部参数设计表，选取参数如下： 前柄 l1=80mm， d1=18mm 颈部 l2=m+Bs+A-l3=10+75+35-10 110mm， d2=17.5mm 过渡锥 l3=10mm 前导部 l4=40mm， d4=dwin=19f7mm 后导部 l7=20mm, d7=dmmin=20f7mm 拉刀前柄端面至第 1刀齿的距离 mmlABmlLs 265)40357510105(411 13) 计算和校验拉刀总长 粗 切齿与过渡齿长 l5=8 (12+2)=112mm 精切齿与校准齿长 l6=5 (3+6)=45mm 拉刀总长 mmlllLL 44220451122657651
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