东北林业大学 金属切削课程设计说明书

东北林业大学机械设计制造及其自动化专业课程设计说明书题目：拉垫夹紧式外圆精车刀学生姓名：专业班级：机械设计制造及其自动化2011-1指导教师：贾娜副教授完成日期：2014年1月3日东北林业大学机电工程学院2013年12月实践教学环节课程名称金属切削原理与刀具课程编码0604680目录第1章设计任务...................................................................................................................1第2章设计步骤...................................................................................................................22.1刀片夹固结构的选择及设计..........................................................................................22.2选择刀片材料..................................................................................................................22.3刀具几何参数的选择......................................................................................................22.4切削用量的选择和计算..................................................................................................22.5硬质合金可转位刀片、刀垫型号选择..........................................................................32.6计算刀槽角度及刀杆尺寸..............................................................................................42.7验算刀具角度及机床负荷.............................................................................................72.8绘制工作图...................................................................................................................9参考文献...............................................................................................................................10东北林业大学机械设计制造及其自动化专业课程设计说明书1第1章设计任务设计题目：拉垫夹紧式外圆精车刀题目说明：工件材料30CrMn2Mo13热处理状态调质h0.8-1.0（估计）HB269-302D600.1mmL180mmA3.2优先选择刀片形状偏8°三角形或凸边三角形说明单边加工余量为1mm计算，使用机床为CA6140普通车床设计要求：1、进行工况分析与切削参数的选择与计算；2、进行刀片、刀垫的选择，刀杆的设计；3、刀具角度的选择与设计计算；4、图纸和设计说明书的绘制与编写。上交材料：1、设计计算说明书一份。2、车刀工作的三维设计图3、车刀工作图和零件图东北林业大学机械设计制造及其自动化专业课程设计说明书2第2章设计步骤2.1刀片夹固结构的选择及设计由原始条件给定：采用拉垫夹紧式刀片加固结构。2.2选择刀片材料由原始条件给定：被加工工件材料为30CrMn2Mo13（调质），连续切削，完成精车工序，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。2.3刀具几何参数的选择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8；○2后角8；○3主偏角75r；○4刃倾角3s。后角的实际数值以及副后角和副偏角r在计算刀槽角度时，经校验后确定。2.4切削用量的选择和计算根据切削用量的选择原则，查表及计算确定切削用量。精车：切削深度1pamm，进给量0.2/fmmr，切削速度公式vvvcvxympCvKTafcv-切削速度（m/min）T-合理刀具耐用度（min）m-刀具耐用度指数vC-切削速度系数vx、vy-分别为pa、f对cv的影响指数vK切削速度修正系数，rvMvsvtvvKKKKK60minT0.2m291vC0.15vx0.20vy0.037111.20.761vK东北林业大学机械设计制造及其自动化专业课程设计说明书30.20.150.22910.76134.5(/min)6010.2cvm1000714(/min)cvnrd查机床说明书710/minnr，则3.1460710134(/min)10001000cdnvm80/mincvm符合要求。2.5硬质合金可转位刀片、刀垫型号选择图1-1选择刀片厚度的诺模图图1-2选择刀尖角半径的诺模图2.5.1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拉垫式，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75r，参照刀片形状选择原则，选用偏8°三角形刀片。③选择刀片精度等级。参照刀片精度等级的选择原则，选用U级。④选择刀片内切圆直径d(或刀片边长L)。根据以确定的1pamm、75r和3s，将pa、r和s代入式中，可求出刀刃的实际参加工作长度seL为13.869sincossin15cos3psersaLmm则所选用的刀片边长L应为东北林业大学机械设计制造及其自动化专业课程设计说明书41.55.804seLLmm⑤选择刀片厚度s。根据已选定的1pamm、0.2/fmmr及通过图1-1，求得刀片厚度2.0smm。⑥选择刀尖圆弧半径。根据已选定的1pamm、0.2/fmmr及利用图1-2，求得连续切削时的3.2rmm。⑦选择刀片断屑槽型式和尺寸，参照刀片断屑槽型式和尺寸的选择原则，根据已知的原始条件，选用K型断屑槽，断屑槽的尺寸在选定刀片型号和尺寸后，便可确定。综合以上七方面的选择结果，确定选用的刀片型号是：FNUM110404，其具体尺寸为：2.6a，11L，9.5250.08d，4.760.13s，13.810.08d，13.1150.13m，0.40.10r2.5.2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。所选刀垫型号为：F11B，其尺寸为8.53d，3.180.02s，11.840m，5.60.15d，0.4r，7Dmm，1.5c。2.6计算刀槽角度及刀杆尺寸图1-3用预制斜铁铣制刀槽示意图2.6.1计算刀槽角度刀槽角度计算步骤是：①刀杆主偏角rg75rgr②刀槽刃倾角sg3sgs东北林业大学机械设计制造及其自动化专业课程设计说明书5③刀槽前角og将08153nbs、、代入式中，得00tantan/costan0.1591tantancosnbsognbs取7og④验算车刀后角0。车刀后角0的验算公式为0(tantancos)tan1tantancosnbogsnbogs当0nb时，则20tantancos0.123ogs06.99与所选角度值相近，可以满足切削要求。而刀杆后角0og，故7og。⑤刀槽副偏角180rgrrr因为rgr，rgr所以180180rgrgrgrr车刀刀尖角r的计算公式为2coscos1tancostansincosrrbogsogss当90rb时，成为costansincosrogss将9og，3s代入得cos0.0083r，89.53r东北林业大学机械设计制造及其自动化专业课程设计说明书6故1807589.5315.47rgr⑥验算车刀副后角0。车刀副后角0验算公式为0tantancostan1tantancosnbogognbogog当0nb时，成为20tantancosogog而tantancostansinogogrgagrgtantansintancosogogrgagrg将7389.53oaogsrgr、、代入得tantan7cos89.53tan3sin89.530.0524og所以3.00ogtantan7sin89.53tan3cos89.530.1224ag所以6.98ag再将3.00og、6.98ag代入得20tantan3.00cos6.980.0516所以02.96刀槽副后角0og故3og车刀的几何角度0008,7,75,23,3,3rrs刀槽的几何角度7,7,75,3,3ogogrgrgog2.6.2计算铣制刀槽时需要的角度①计算刀槽最大负前角gg及其方位角gg。东北林业大学机械设计制造及其自动化专业课程设计说明书7将9og，3sgs代入得22tantantan0.167ggogsg9.47ggtan9tantan/tan3.022tan3ggogsg71.69gg②计算刀槽切深剖面前角pg和进给剖面前角fg。将9,3,75ogsgrgpg代入tantancostansin0.139pgogpgsgpgtantansintancos0.092fgogpgsgpg所以7.91pg5.23fg2.6.3选择刀杆材料和尺寸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，发黑处理。②选择刀杆尺寸I选择刀杆截面尺寸。因加工使用CA6140普通车床，其中心高为220mm，考虑到为提高刀杆强度，选取刀杆截面尺寸22025()BHmm由于切削深度1pamm，进给量0.2/fmmr，不必校验刀杆强度。II选择刀杆长度尺寸。参照刀杆长度尺寸选择原则，选取的刀杆长度为150mm。2.7验算刀具角度及机床负荷①验算车刀后角0。车刀后角0的验算公式为0(tantancos)tan1tantancosnbogsnbogs东北林业大学机械设计制造及其自动化专业课程设计说明书8当0nb时，则20tantancos0.1