T刀片93°偏头外圆车刀设计.doc

机械制造技术基础课程设计说明书 T刀片93偏头外圆车刀设计1.刀具部分已知: 工件材料18CrMnTi，使用机床CA6140，加工后dm=100,Ra=3.2,需粗、半精车完成，加工余量自定义，设计装T刀片93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，参照表2-1典型车刀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结构给定：被加工工件材料为18CMnTir，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YT15。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=13，(2)后角=6.95,(3)主偏角=93，(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：粗车时：切削深度a=3mm，进给量f=0. 6mm/r，切削速度v=60m/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=93，选用三角形刀片。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,k，可求出刀刃的实际参加工作长度。为； L= =3.021mm L1.5L=4.531mm因为是三角形，L=d4.5311.5.5选择刀片厚度S根据a,f，利用诺模图，得S4.81.5.6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：TNUM270612，尺寸为L=27.5mm,d=15.875mm,S=6.35mm,d1=6.35mm,m=22.612mm, r=1.2刀片参数： 粗车刀尖角=60，刃倾角=0，法后角=0，法前角=20，断屑槽宽W=4mm1.6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，并于刀片型号TNUM270612相对应的硬质合金刀垫得型号为：T27A,其具体尺寸为：L=25.77mm，d=14.88mm,S=4.76mm,d1=7.1mm,r=1.2mm,D=8.5mm,C=2.01.7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=931.7.2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=13，=6.95，=-5代入式得： tan=-0.106 则=-6.107取=-61.7.4验算车刀后角车刀后角的验算公式为 tan=当=0时，则 tan=-tancos将=-6，=-5代入得: tan=-tan（-6）cos（-5）=0.104则 =5.937与所选后角值相近，可以满足切削要求。而刀杆后角=故=5.937，取=61.7.5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，=-6，=-5代入得 cot=cot cot=0.187则 =79.66故 K= K=180-93-79.66 =26.46取 K=26.51.7.6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=-7，=-5，=60.5代入得: tan=-tan（-5）cos60.5+tan（-5）sin60.5=-0.136608则 =-7.778 tan=tan（-5）sin60.5+tan（-5）cos60.5 =-0.1498则 =-8.51955 再将=-7.778，=-8.51955代入式得: tan=-tan（-7.778）cos（-8.51955）=-0.134则 =7.63可以满足切削要求而刀杆副后角=故=7.63，取=7综合上述计算结果，可以归纳为：车刀的几何角度为:=13，=6.95，K =93，K=26.46，=-5，=7.63刀杆于刀槽的几何角度为；=-7，=7，K=93，K=26.5，=-5，=71.8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=2025mm由于切削深度a=3mm，进给量f=0.6mm/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HRC40-45，发蓝。 （2）.选择偏心销直径=-（0.2-0.4）mm 前面已经选定=6.35，括号内取最大值0.35则=6.35-0.35=6 偏心值e即 2.18 为使计算方便，取，则公式2.18成为 取为使刀片夹固可靠，选用自锁性较好的螺钉偏心销，并取螺钉偏心销转轴直径为M6.（3） 计算偏心销转轴孔中心在刀槽前面上的位置 用公式2.19 2.20将m和n求出 - 2.19 - 2.20根据前边已选定的各尺寸知： 取=30则 - =5.85+0.375-0.173=6.052（mm） - =5.85-0.65-0.1=5.1（mm）1.10.绘制工作图减速器箱体的工艺规程设计2 工艺部分2.1有关零件的结构分析和功用2.1.1零件的功用减速器箱体是减速器的重要组成部分。减速器是一种动力传达机构，利用齿轮的速度转换器，将马达的回转数减速到所要的回转数，并得到较大转矩的机构。减速器箱体是减速器的外壳部分，在它里面存放齿轮轴等核心零件，对齿轮和轴的正常运行有着支撑作用。2.1.2零件的结构分析 减速箱体共有两组主要的加工方面，它们相互间有一定的关联和要求。主要加工表面有底面，侧面，顶面，结合面，孔，槽。1 长230的底面，需要粗铣，半精铣。2 粗铣、半精铣侧面，顶面，结合面达到精度要求3 2-4孔，表面粗糙度Ra0.8，需要钻，绞。4 槽55，表面粗糙度Ra1.6，需要粗镗，半精镗。槽70，表面粗糙度Ra1.6，需要粗镗，半精镗。5 孔47，公差等级K7，需要粗镗，半精镗。孔62，公差等级K7，需要粗镗，半精镗。6 孔4-9，粗糙度Ra12.5，需要钻，扩。孔2-9，粗糙度Ra12.5，需要钻，扩。 2.2课题（提供的技术资料）零件如图所示2.2.1 生产纲领依设计题目知：生产纲领为：3000-10000件，生产类型为:批量生产2.2.2技术资料 1 赵艳红，张景耀.机械制造技术基础.北京：人民邮电出版社，2011.7 2 机械加工工艺手册（机械工业出版出版社、哈尔滨工业大学李益民主编） 3 四川大学CAD/CAM研究所.机床夹具设计手册.北京：机械工业出版社，2001.2.3毛坯的种类2.3.1确定毛坯的种类零件材料为HT200，零件为外壳零件。主要是用来支撑轴和保护机构的正常运行。HT200只适用于承受中等载荷的零件，如卧式机车上的支柱，底座，工作台，带轮等。它的抗压强度明显高于抗拉强度，具有优良的铸造性能，比较好的切削加工性能和耐磨及减振性，所以作为外壳零件非常合理。由于轴在工作中比较平稳，所以箱体所受的其它应力较小，由于零件产量为10000件，属于大批量生产，零件结构又比较简单，故选择铸造毛坯。2.4定位基准的选择原则2.4.1粗基准的选择原则 1、 保证相互位置要求原则 2、余量均匀分配原则 3、 便于工件装夹原则 4、粗基准在一个定位方向上只允许使用一次 当零件有不加工表面时，则应以这些不加工表面作粗基准；若零件有若干个不加工表面时，则应以与加工表面要求相对位置精度较高的不加工表面做粗基准，底面作粗基准，底面以三个支承钉为主要定位面以消除三个自由度，再用一块条形支承板定位以消除两个自由度，最后用一个卡紧装置以消除自由度达到完全定位。2.4.2精基准的选择原则 “基准重合”原则， “基准统一”原则，“互为基准”原则，“自为基准”原则 ，便于装夹的原则精基准的选则主要应该考虑基准重合的问题。当设计基准与工序基准不重合时，应该进行尺寸换算。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 方案一 工序1. 以顶面为基准加工底面。 工序2 以底面为基准加工顶面，侧面及结合面。 工序3 以底面和侧面定位。钻2-3.8的孔，绞2-4的锥销孔。 工序4 合箱以后，以绞后的锥销孔及侧面定位，粗镗45，60的孔。工序5 以绞后的锥销孔及侧面定位，半精镗46，62的孔。工序6 以半精镗后的孔及侧面定位，粗镗69，53的槽。工序7 以半精镗后的孔及侧面定位，半精镗70，55的槽。工序8 以底面及锥销孔定位，钻4-8，2-8孔。工序9 扩钻后4-8，2-8孔到4-9，2-9。工序10 锪4-9，2-9孔到4-19，2-19。工序11 倒角工序12 去毛刺工序13 检验方案二工序1 以底面为基准加工顶面及侧面工序2 以结合面为基准加工底面工序3 以底面和侧面定位。钻2-3.8的孔，绞2-4的锥销孔。工序4 合箱以后，以绞后的锥销孔及侧面定位，粗镗45，60的孔。工序5 以粗镗后的孔及侧面定位，粗镗69，53的槽。工序6 以底面及锥销孔定位，钻4-8，2-8孔。工序7 以绞后的锥销孔及侧面定位，半精镗46，62的孔。工序8 以半精镗后的孔及侧面定位，半精镗70，55的槽。工序9 扩钻后4-8，2-8孔到4-9，2-9。工序10 锪4-9，2-9孔到4-19，2-19。工序11 倒角工序12 去毛刺工序13 检验方案比较：方案一比方案二更容易保证尺寸精度，方案二加工过程中所用的机床都不同，这样影响了加工精度，装夹延长了工作时间降低了工作效率。方案二中定位次数过多，加工精度降低。综上所述，工艺路线应选择方案一。2.6机械加工余量 、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、确定机械加工余量，毛坯尺寸和公差“减速器箱体”零件材料HT200，生产类型为大批生产，采用金属型铸造毛坯。铸造精度CT8，表6-90，P516；铸造斜度3 铸件加工余量等级F，根据上述原始资料及加工工艺，分别确定各加工表面的机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸如下：加工表面加工内容加工余量（mm）精度等级工序尺寸（mm）粗糙度（um）工序余量（mm）最小最大端面铸件4.5CT9118.51.25铣削4.5IT812.53.255.8端面铸件 4.5 CT91211.25铣削 4.5 IT96.33.255.8端面铸件3 CT9142 铣削3 IT91396.33 3铣面铸件 3 CT9铣削 3 IT96.3 3 3端面铸件 3 CT9铣削 3 IT96.3 3 3镗孔42K7铸件 6 CT9精镗 0.4 IT7 3.2 0.326 0.403半精镗 1.6IT96.31.31.674粗镗 4 IT1212.5 2.9 4.3镗孔62K7铸件 6CT9561.1精镗 0.4 IT73.20.326+0.403半精镗 1.6 IT9 6.31.31.674粗镗 4 IT12 12.52.94.32.7确定切削余量 2.7.1确定和计算切削用量与基本时间工序1： 1）粗铣底平面加工条件：工件材料： HT200，铸造。机床：X52K立式铣床。 粗铣 由资料1机械加工工艺手册表2.4-73得：取，；由铣刀直径，铣刀齿数 ；则：主轴转速 ，则取 实际铣削速度 铣刀切入时取： 铣刀切出时取：被切削层长度：由毛坯尺寸可知根据资料5机械制造工艺学表可得： 精铣 由资料1机械加工工艺手册表得：， ；由式1.5得，主轴转速 ，则取由式1.6得，实际铣削速度由式1.7得，同理：由式1.9得 工序2：钻孔 直径为8 (1)确定进给量f,由于孔径和深度均很小，宜采用手动进给. (2)选择钻头磨钝标准及耐用度，暂定进给量f=0.16mm/r,查表得v=17m/min.根据Z3025立式钻床说明书选择主轴实际转速 (3)基本时间需要15.6s工序3：扩孔 直径d=9 （1）确定切削量f，采用机器加工 选择丝锥磨钝标准及耐用度 最大磨损量为0.8mm,耐用度为20min 确定切削速度v f=0.16mm/r,v=17m/min,根据立式钻床说明书选择主轴实际钻速 基本时间工序4 粗、半精镗 T68卧式镗床，刀片材料为硬质合金YG6 前刃面，无屑槽，刀杆尺寸为12mm12mm 长度为500m 粗镗孔至69量z=2mm 一次加工确定进给量查表3-22机械制造工艺设计手册，加工铸铁刀杆长度500mm时 f=0.20.4mm/r.根据T612取f=0.37硬质合金切削速度的计算公式 （2-8） 式中 m=0.2 f=0.37 t=60 取 实际速度 .v=1.73m/s当切削时：当加工1个孔时 l=130 T=0.18min 所以加工两孔时的动机时间为t=0.992=1.98(min) 半精镗孔直径到70边余量Z=0.8 依次镗去全部余量 进给量同上刀杆长度500mm f=0.20.4mm 取f=0.27mm/r. 同上， 3-19 取 则实际速度 切削时 当孔为1个孔时 T =0.49min最后将各工序切削余量、工时定额的计算结果，连同其他加工数据，一并填入机械加工加工艺过程卡片和机械加工工序卡片中。总结通过本次工艺规程的设计和可转位车刀的设计，我初步理解和掌握了机床夹具的定位与夹紧机构的设计原则，基本掌