可转位车刀和拉刀课设

沈阳理工大学课程设计专用纸沈阳理工大学课程设计专用纸 No 1 沈阳理工大学 前言前言 随着教育改革的不断深入 素质教育的全面推进 以及课程体系和教学内 容的不断完善 金属切削课程设计是机械类专业的一门专业基础课 内容覆盖 金属切削原理和刀具 机械加工方法及设备 互换性与测量技术 机械制造工 艺学及工艺装备等 因而也是一门实践性和综合性很强的课程 必须通过实践 性教学环节才能使我们对该课程的基础理论有更深刻的理解 也只有通过实践 才能培养我们理论联系实际的能力和独立工作能力 能通过运用金属切削刀具 课程中的基本理论以及在生产实习中学到实践知识 正确的解决一个刀具在加 工过程中的安排 工艺尺寸确定等问题 保证零件的加工质量 它一方面要求 学生通过设计能获得综合运用过去所学过的全部课程进行工艺及结构设计的基 本能力 另外 也为今后作好毕业设计进行一次综合训练和准备 学生通过金 属切削刀具课程设计 得到各方面的锻炼 沈阳理工大学课程设计专用纸沈阳理工大学课程设计专用纸 No 2 沈阳理工大学 1 可转位车刀设计可转位车刀设计 设计题目设计题目 已知 工件材料 GCr15 使用机床 CA6140 加工后 dm 72 Ra 3 2 需粗 半 精车完成 加工余量自定 设计装 C 刀片 75 直头外圆车刀 设计步骤 设计步骤 1 1 选择刀片夹固结构选择刀片夹固结构 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 选择刀片材料选择刀片材料 由原始条件结构给定 被加工工件材料为 GCr15 连续切削 完成粗车工 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 7 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 0 1 4 选择切削用量选择切削用量 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 110m min p 1 5 选择刀片型号和尺寸选择刀片型号和尺寸 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 2 选择刀片形状 按选定的主偏角 75 选用正方形刀片 沈阳理工大学课程设计专用纸沈阳理工大学课程设计专用纸 No 3 沈阳理工大学 3 选择刀片精度等级 选用 U 级 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 p a rs se L L se sr p k a cossin 5cos 75sin 3 oo 3 118mm L 1 5L 4 677mm se 因为是菱形 L 2d 4 6773 5 选择刀片厚度 S 根据 a f 利用诺模图 得 S4 8 p 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 2 p 7 选择刀片切屑槽型式和尺寸 根据条件 选择 C 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 SNUM150612 A4 尺寸为 L d 15 875mm S 6 35mm d1 6 35mm m 2 79mm r 1 2 刀片参数 粗车刀尖角 90 刃倾角 0 法后角 0 法前角 r o snsn 20 断屑槽宽 W 4mm sn n 1 6 确定刀垫型号和尺寸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 SNUM150612 A4 相对应的 硬质合金刀垫得型号为 S15B 其具体尺寸为 L d 14 88mm S 4 76 mm d1 7 6 r 1 2mm D 9 C 2 0 1 7 计算刀槽角度计算刀槽角度 刀槽角度计算步骤 1 刀杆主偏角 K K 75 rgr 沈阳理工大学课程设计专用纸沈阳理工大学课程设计专用纸 No 4 沈阳理工大学 2 刀槽刃倾角 sg 5 sg s 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 og og tan og snbo s o nb costantan1 cos tan tan 将 10 20 5 代入式 o nb s 得 tan 0 178 og 5cos 20tan10tan1 5cos 20tan 10tan ooo o o o 则 10 07 og 取 10 og 4 验算车刀后角 0 车刀后角的验算公式为 0 tan 0 sognb ssognb costantan1 cos costan tan 当 0 时 则 nb tan tancos 0 og 2 s 将 10 5 代入 og s 得 tan tan 10 cos 5 0 175 0 o2o 则 9 93 0 o 与所选后角值相近 可以满足切削要求 而刀杆后角 og 0 故 10 og 5 刀杆副偏角 K rg K rg K r 而 K 180 K rrr 又 K K rg r rgr K 180 K 180 K rgrgrg rr 车刀刀尖角的计算公式为 r 沈阳理工大学课程设计专用纸沈阳理工大学课程设计专用纸 No 5 沈阳理工大学 cos cos r rb ssogsog cos sintan cos tan1 2 当 90 时 则为 rb cos tansincos r og s s 将 10 5 代入 og s 得 cot tan 10 sin 5 cos 5 0 011 r 则 91 05 r 故 K K 180 75 91 05 13 95 rgr 取 K 14 rg 6 检验车刀副后角 o 车刀副后角 的验算公式为 o tan o costantan1 cos costan tan rgonb rgrgognb 当 0 时 则式为 nb tan tancos o og 2 rg 而 tan tancos tansin ogog rg rg rg tan tansin tancos ogog rg rg rg 将 10 5 91 05 代入 og rg r rg r 得 tan tan 10 cos91 05 tan 5 sin91 05 0 102 og 则 5 82 og tan tan 10 sin91 05 tan 5 cos91 05 og 0 174 则 9 89 rg 再将 5 82 9 89 代入式 og og 得 tan tan 5 82 cos 9 89 0 0989 o 2 则 5 65 o 可以满足切削要求 而刀杆副后角 og o 故 5 65 取 6 og og 综合上述计算结果 可以归纳为 沈阳理工大学课程设计专用纸沈阳理工大学课程设计专用纸 No 6 沈阳理工大学 车刀的几何角度为 10 9 89 K 75 K 13 95 5 5 65 o o r r s o 刀杆于刀槽的几何角度为 10 10 K 75 K 14 5 6 og og rg rgrg og 1 8 选择刀杆材料和尺寸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 260mm 并考虑到为提高刀杆 选取刀杆截面尺寸 B H 20 25mm 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 p 2 选择刀杆长度尺寸 选取刀杆长度为 150mm 1 9 选择偏心角及其相关尺寸选择偏心角及其相关尺寸 1 选择杠杆销材料 杠杆销材料选用 40Cr 热处理硬度为 HRC40 45 发黑 2 选择杠杆销偏心量 e dc d1 0 2 0 4 mm 前面已经选定 d1 6 35mm 括号内取值 0 4 则 d 6 35 0 4 5 95mm c 偏心量 e 即 e0 13d 0 13 5 95 0 77mm o 取 e 0 80mm 3 计算杠杆销转轴孔中心在刀槽前面上的位置 将 m 和 n 求出 m cos 2 sin 2 01 dd e d 沈阳理工大学课程设计专用纸沈阳理工大学课程设计专用纸 No 7 沈阳理工大学 n sin 2 cos 2 01 dd e d 根据前边已选定的各尺寸知 d 6 35mm d 15 875mm d 5 95mm e 0 77mm 取 30 1c o m oo 30cos 2 95 5 35 6 30sin77 0 2 875 15 mm15 8173 0 385 0 938 7 n 7 938 0 667 0 1 7 171mm oo 30sin 2 95 5 35 6 30cos77 0 2 875 15 2 拉刀设计拉刀设计 设计题目设计题目 已知 被加工孔直径 D 27 0 0210 拉前孔直径 D0 26 0 130 拉削长度 L 45 工件材料 40Cr 机床型号 L6110 拉削粗糙度 Ra 1 6 设计步骤 设计步骤 2 1 刀具材料的选择 刀具材料的选择 刀具材料选定为 W18Cr4V 2 2 拉削方式 拉削方式 综合式 2 3 几何参数的确定几何参数的确定 按表 4 2 取前角 150 精切齿与校准齿前刀面倒棱 br1 0 5 0 1mm r01 50 按表 4 3 取粗切齿后角 30 倒棱宽 0 2mm 精切齿后角 0 a a1 b 20 0 3mm 校准齿 10 0 6mm 0 a a1 b 0 a a1 b 2 4 拉削余量拉削余量 A 沈阳理工大学课程设计专用纸沈阳理工大学课程设计专用纸 No 8 沈阳理工大学 A 等于毛坯拉削后孔径的最大极限尺寸减去拉削前孔径的最小极限尺寸 即 A Dmmax Dwmin 27 021 25 2 021 2 5 齿升量齿升量 按表 4 4 取粗切齿齿升量为mm 04 0 f 2 6 容削槽容削槽 1 计算齿距 按表 4 8 粗切齿与过渡齿齿距为 p 1 3 1 6 10mm45 取精切齿与校准齿齿距 pj py 0 6 0 8 p 2 选取拉刀容屑槽形状及尺寸 用曲线齿背 按表 4 9 基本槽形 粗切齿与过渡齿取 h 4mm g 3mm r 2mm R 7mm 精切齿和校准齿取 h 2 5mm g 2 5mm r 1 3mm R 4mm 3 校准齿容屑条件 lK f a213 1 h 按表 4 11 取容屑系数 K 2 7 工件最大长度 1 45 齿升量 0 04 则 1 13 3 5234504 0 27 2 4 校验同时工作齿数 表 4 11 计算 Z 4 5 p l 10 45 满足 3 Ze 8 的校验条件 2 7 综合式拉刀分屑槽综合式拉刀分屑槽 沈阳理工大学课程设计专用纸沈阳理工大学课程设计专用纸 No 9 沈阳理工大学 粗切齿与过渡齿用弧形分屑槽 精切齿用三角形分屑槽 根据表 4 13 当拉刀最小直径 domin 25mm 时 弧形分屑槽数 nk 8 槽宽 a domin sin 0 3 0 7 25 sin 0 3 0 7 4 5mm k n 90 8 90 根据表 4 12 当拉刀直径为 do 27 时 三角形分屑槽数可取为 d 14 k n 7 1 6 1 槽宽 b 0 8 1 0mm 槽深 h 0 3 0 4mm 前后齿分屑糟应交错排列 校准齿及最后一个精切齿不做分屑槽 2 8 选择拉刀前柄部形状和尺寸选择拉刀前柄部形状和尺寸 选用 II 型一 A 式无周向定位面圆柱形前柄 d1 25 d2 19 2 9 校验拉刀强度与拉床载荷校验拉刀强度与拉床载荷 表 4 23 4 24 4 25 计算最大拉削力 注意综合式拉刀粗切齿的切削厚度为 齿升量的 1 倍 因此确定 lmm 以长度刀刃上的切削力 Fz 时 应按 2ap 确 定 Fz 3 43210maxmax 10kkkkkzaFnF w 231 4 5 1 27 1 15 1 13 1 1 2 27 3 10 72 76KN 柄部最小断面处为危险断面 直径为 19 面积为已知该断面直径为 19 则断面面积为283 53 拉应力为0 257GPa 按表4 26 取拉刀许用应力 0 35GPa 拉刀强度校验合格 2 10确定拉刀齿数及每齿直径确定拉刀齿数及每齿直径 取过渡齿与精切齿齿升量为0 035 0 030 0 025 0 020 0 015 0 010及0 005mm 后四个刀齿齿升量巳小于粗切齿齿升量的1 2为精切齿 而前面 沈阳理工大学课程设计专用纸沈阳理工大学课程设计专用纸 No 10 沈阳理工大学 的三个刀齿称过渡齿 过渡齿与精切齿切除的余量 Ag A j 2x 0 035 0 03 0 025 0 02 0 015 0 01 0 005 0 28mm 则粗切齿齿数 Zc 第一个 粗切齿齿升量一般为零 231 04 0 2 28 0 021 2 1 a2 f jg AAA ZC 粗切齿 过渡齿 精切齿共切余量 2 剩余0 021mm 的余量 故决定增 加一个精切齿 并将各精切齿齿升量稍做调整 最后确定的各齿直径列于图 l 的尺寸表中 按表4 15取校准齿6个 共有粗切齿 过渡齿 精切齿 校准齿为 23 3 5 6 37 个 2 11拉刀其它部分拉刀其它部分 根据表4 20 取前导部的直径与长度为 mmll mmDD 45 25 4 min04 后导部的直径与长度为 mmd021 27 7 mmll25 7 05 0 7 前柄端面至第一齿的距离 4 1 1 lABmlL s 查表 4 18 前mm30mm6024 4 mm20 903 1 ABmmmLl S 查表取 导部40mm 则 4 l mmL2404030602090 1 颈部直径 25 0 5 24 5mm 0 5 3 0 dd 12 过渡锥长度取为 15mm 拉刀直径较小 不设后柄部 沈阳理工大学课程设计专用纸沈阳理工大学课程设计专用纸 No 11 沈阳理工大学 2 12计算和校验拉刀总长计算和校验拉刀总长 粗切齿与过渡齿的长度 10 10 3 130mm 5 l 精切齿与校准齿的长度 7 5 6 77mm 6 l 总长为 240 130 77 25 472mm 最后取 L 480mm L 改 765 1 lllLL 为 248mm 查表 4 27 当拉刀直径为 50 时 允许长度为 40 x50 2000mm 总长校验合 格 沈阳理工大学课程设计专用纸沈阳理工大学课程设计专用纸 No 12 沈阳理工大学 结论结论 通过这一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 也知道了以后自己的方向 更加得知道这门学科的应用之广泛 这次的刀具课设让我学会了很多知识 例如如何选取刀具的角度 进给量 切削速度 如何拟定工艺路线 如何选取基准面 如何应用机械设计制造手册 两周的课程设计 对我而言 是知识与经验的收获与积累 是人生中的一次经 历 让我知道了自己现在的知识水平的不足 需要不断的汲取知识与经验 才 能使自己不断的提高 在以后毕业之后 使自己更好的适应自己所在的岗位 让自己以后学有所成 最后谢谢老师这俩个礼拜对我的耐心指导 沈阳理工大学课程设计专用纸沈阳理工大学课程设计专用纸 No 13 沈阳理工大学 参考文献参考文献 1 王娜君 金属切削刀具课程设计指导书 哈尔滨工业大学出版社 2000 年 2 曾志新 吕明主编 机械制造技术基础 武汉理工大学出版社 2001 年 3 李益明主编 机械制造工艺设计简明手册 机械工业出版社 1993 年 4 肖诗纲主编 切削用量手册 机械工业出版社 1993 年 5 金属切削机床夹具设计手册 上海柴油机厂工艺设备研究所编