机械制造技术基础大作业

12015年春季学期“机械制造技术基础”课程大作业一作业题目：可转位车刀设计学生姓名：评阅教师：作业成绩：2一、选择刀片夹固结构工件的直径D为45mm,工件长度L=200mm.因此可以在普通机床CA6140上加工.3表面粗糙度要求3.2μm,为半精加工。参照《机械制造技术基础课程补充资料》表2.1典型刀片结构简图和特点,采用偏心式刀片加固结构较为合适.二、选择刀片结构材料加工工件材料为HT200,连续切屑,且加工工序为粗车,半精车了两道工序.由于加工材料为铸铁料,因此刀片材料可以采用YG系列,YG8宜粗加工,YG3宜精加工,本题第三步要求达到半精加工,因此材料选择YG3硬质合金.三、选择车刀合理角度根据《机械制造技术基础》刀具合理几何参数的选择,并考虑可转位车刀几何角度的形成特点,四个角度做如下选择:①前角0:根据《机械制造技术基础》表3.16,工件材料为中碳钢(正火),半精车,因此前角可选0=10°,②后角0:根据《机械制造技术基础》表3.17,工件材料为铸造材料,精车,因此后角可选0=7°③主偏角:根据《机械制造技术基础》表3.16,主偏角=75°④刃倾角s:为获得大于0的后角0及大于0的副刃后角'0,刃倾角s=-5°后角0的实际数值及副刃后角'0和副偏角'在计算刀槽角度时经校验确定.四、选择切屑用量根据《机械制造技术基础》表3.22:精车时,背吃刀量pa=1mm,进给量f=0.3mm/r,切削速度v=100m/min。五、刀片型号和尺寸①选择刀片有无中心孔.由于刀片加固结构已选定为偏心式,因此应选用有中心固定孔的刀片.②选择刀片形状.按选定主偏角=75,参照《机械制造技术基础课程补充资料》2.4.4.2刀片形状的选择原则,选用正方形刀片.③选择刀片的精度等级.参照《机械制造技术基础课程补充资料》2.4.4.3节刀片精度等级的选择原则,一般情况下选用U级.④选择刀片内切圆直径d(或刀片边长L).根据已确定的背吃刀量pa=3mm,主偏角=75,刃倾角s=-5°,将pa,,s代入下式可得刀刃的实际参加工作长4Lse为Lse=scossin=cos(-5)75sin3=3.118mm令刀片的刃口长度(即便长)L1.5Lse=4.677mm,保证切削工作顺利进行.⑤选择刀片厚度.根据已选择的背吃刀量pa=3mm,进给量f=0.6mm/r及《机械制造技术基础课程补充资料》选择刀片厚度的诺莫图图2.3,求得刀片厚度S≥4.8mm.⑥选择刀尖圆弧半径r.根据已选择的背吃刀量pa=3mm,进给量f=0.6mm/r及《机械制造技术基础课程补充资料》选择刀尖圆角半径的诺莫图2.4,求得连续切削时r=1.2mm⑦选择刀片断屑槽型式和尺寸.参照《机械制造技术基础课程补充资料》2.4.4.4节中刀片断屑槽类型和尺寸的选择原则,根据已知的已知条件,选择A型断屑槽.综上7方面的选择结果,根据《机械制造技术基础课程补充资料》表2.10确定选用的刀片型号为SNUM150612-A4.L=d=15.875mm;s=6.35mm;d1=6.35mm;m=2.79mm;r=1.2mm刀片刀尖角b=90°;刀片刃倾角sb=0;断屑槽宽Wn=4mm;取法前角bn=20°六、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,取决于刀片加固结构及刀片的型号和尺寸,选择与刀片形状相同的刀垫,正方形,中间有圆孔.根据《机械制造技术基础课程补充资料》表2.18选择型号为S15B型刀垫.尺寸为:长度L=14.88mm,厚度s=4.76mm中心孔直径d1=7.6mm.材料为高速钢YG8七、计算刀槽角度5可转为车刀几何角度,刀片几何角度,刀槽几何角度之间的关系:刀槽角度的计算:①刀杆主偏角rgkrgk==75°②刀槽刃倾角sgsg=s=-5°③刀槽前角ogr可按以下近似公式计算og0=-a=-5°④验算车刀后角a0.车刀后角a0的验算公式为:tana0=sognbsognbaacostantan1)costan(tan6当nba=0时,则上式成为:tana0=-sog2costan将og=-5,s=-5代入上式得a0=5.05前面所选后角a0=7°,与验算值有差距,故车刀后角a0应选a0=5°才能与验算角度接近而刀杆后角aog≈a0=5°⑤刀槽副偏角k'rg=k'r=180--rkrg=,rg=r因此k'rg=180--r车刀刀尖角r的计算公式为cosr=[cosrb21(tancos)tansinogsogs]coss当rb=90时,上式变为cosr=-sogsintancoss将og=-5,s=-5代入上式得r=90.5故k'rg≈k'r=180-75-90.5=14.5取k'rg=14.5°⑥验算车刀副后角a'0车刀副后角的验算公式为:tana'0=''''''costantan1costantansgognbogognbaasgcos当anb=0时,tana'0=-'2'costansgog而tan'og=ostansinrg+tan'sgsinrgtan'og=ostansinrg+tan'sgsinrg将os=-5°,sg=s=-5°,rg=r=90.5代入上式7tan'og=tan(-5)sin90.5+tan(-5)sin90.5＝＞'og=-4.98tan'og=)5tan(sin90.5+tan(-5)sin90.5＝＞'og=-4.98再将'og=-4.98°'og=-4.98°代入得tana'0=-2tan(4.98)cos(4.98)＝＞a'0=4.94可以满足切削要求刀槽副后角a'og≈a'0,故a'og=4.94,取a'og=5°综上述计算结果,可以归纳出:车刀的几何角度:0=10°,0=5°,=75°,k'r=14.5,s=-5°,a'0=5°刀槽的几何角度:og=-5°,aog=5°,krg=75°,k'rg=14.5,sg=-5°,a'og=5°八、计算铣制刀槽时所需的角度①计算刀槽最大副前角gg及其方位角gg将og=-5°,sg=s=-5°代入下式得:tangg=-sgog22tantan＝＞gg=-7.10°将og=-5°,sg=s=-5°代入下式得:tangg=sgogtantan＝＞gg=45°②计算刀槽切深剖面前角pg和进给剖面前角fg8将og=-5°,sg=-5°,krg=75°代入下式tanpg=gtanosinrg+tan'sgsinrg＝＞pg=-6.12tanfg=ogtansinrg+tan'sgsinrg＝＞fg=-3.54九、选择刀杆材料和尺寸①选择刀杆材料:为保证刀杆强度,增加刀杆使用寿命,刀杆材料一般可用中碳钢,采用45号钢,热处理硬度为38-45HRC,发蓝处理②选择刀杆尺寸:⑴选择刀杆截面尺寸.车床中心高度为205mm,根据《机械制造技术基础课程补充资料》表2.37,选取截面尺寸为:25×25(mm2)由于切削深度及进给量太小,故强度足够⑵选择刀杆长度尺寸:参照《机械制造技术基础课程补充资料》2.5.1.3刀杆长度选择原则,选取刀杆长度为140mm.十、选取偏心销机器相关尺寸①选择偏心销材料:偏心销材料选用40Cr,热处理硬度为40~45HRC,发蓝处理.②选择偏心销直径dc和偏心量偏心销直径可用下式:dc=d1-(0.2~0.4mm)故可取dc=6mm偏心量e可用:e=mmdc2)10~7(1=0.3~0.428mm则e可取0.4mm为使刀具夹固可靠,可选用自锁性能较好的螺钉偏心销,并取螺钉偏心销转轴半径d2为M6③计算偏心销转轴孔中心在刀槽前刀面上的位置,根据前面已选好的各尺寸d1=6mm,d=15.875mmdc=6mm,e=0.4mm取=30,代入下式m=15.8750.30sin30=2=8.09mm9n=15.8750.30cos302=7.68mm十一、绘制车刀结构简图偏心式75硬质合金可转位外圆车刀如下图10参考文献[1]李旦,韩荣第,巩亚东,陈明君.机械制造技术基础.哈尔滨工业大学出版社.2009.2[2]王娜君.机械制造技术基础课程补充材料.2010.3[3]袁长良.机械制造工艺装备设计手册.中国计量出版社;1992.1[4]陆剑中,孙家宁.金属切削原理与刀具.机械工业出版社;2005.3