機械制造技術基礎可轉(zhuǎn)位車刀設計大作業(yè)

1、Harbin Institute of Technology可轉(zhuǎn)位車刀設計姓名：班級：1108103班學號：指導老師：郭永豐目錄一.題目要求- 1 -二.刀具設計- 1 -2.1選擇切削用量- 1 -2.2選擇刀片夾緊結構- 1 -2.3選擇刀片材料- 2 -2.4選擇車刀合理幾何參數(shù)- 2 -2.5確定刀片型號及基本尺寸- 3 -2.6選擇硬質(zhì)合金刀墊型號及尺寸- 4 -2.7計算刀槽角度- 4 -2.8計算銑制刀槽時所需的角度- 6 -2.9選擇刀桿材料和尺寸- 8 -2.10選擇偏心銷及其相關尺寸- 8 -2.11繪制車刀結構簡圖- 9 -三.參考文獻- 9 -設計說明書一.題目要求設計

2、一款專用的可轉(zhuǎn)位車刀，加工如圖1所示的工件，工件材料、尺寸及加工要求具體如下：工件尺寸：D=50mm，L=300mm。工件材料：TC4鈦合金。表面粗糙度要求：Ra3.2。圖1二.刀具設計根據(jù)工件直徑D=50mm，長度L=300mm，因此可以選擇在機床CA6140上加工。又要求其端面加工的表面粗糙度值達到Ra3.2，由于可轉(zhuǎn)為車刀刃傾角通常取負值，切屑流向已加工表面從而劃傷工件,因此只能達到半精加工.。2.1選擇切削用量根據(jù)工件材料和加工精度要求，根據(jù)機械制造技術基礎表3.22硬質(zhì)合金車刀半精車外圓時的進給量及相關資料有關切削用量的推薦值，選擇切削用量如下：粗車時：背吃刀量；進給量；切削速度。半

3、精車時：背吃刀量；進給量；切削速度。2.2選擇刀片夾緊結構由于加工工件材料為TC4鈦合金，考慮到該材料硬度、強度較高，切削加工過程中的切削力較大，根據(jù)機械制造技術基礎有關可轉(zhuǎn)位車刀刀片加緊結構的介紹，選擇偏心式的加緊結構，如圖2所示。偏心式夾緊方式具有結構簡單，使用方便等優(yōu)點，采用螺釘偏心夾緊結構時，由于螺釘?shù)淖枣i性，刀片的夾緊更為可靠。 圖22.3選擇刀片材料加工工件材料為TC4鈦合金,連續(xù)切削,且加工工序為粗車、半精車兩道加工工序，參考機械制造技術基礎第二章內(nèi)容，刀片材料可以采用YG或YGA系列。考慮到待加工工件含有鈦元素，因此選用YGA系列更為合適，在此選擇刀片材料為：YG3A。2.4選

4、擇車刀合理幾何參數(shù)根據(jù)機械制造技術基礎刀具合理幾何參數(shù)的選擇,并考慮可轉(zhuǎn)位車刀的幾何角度的形成特點,四個角度分別做如下的選擇:（1）前角：根據(jù)機械制造技術基礎，表3.16,工件材料為TC4鈦合金 ,半精車,因此前角可選。（2）后角:根據(jù)機械制造技術基礎，表3.17,工件材料為TC4鈦合金,半精車,因此后角可選。（3）主偏角:考慮到待加工工件材料較硬，且需用該可轉(zhuǎn)位車刀完成工件外圓、端面和倒角的加工，因此根據(jù)機械制造技術基礎宜選用主偏角。（4）刃傾角:為獲得大于0的后角及大于0的副刃后角，選擇刃傾角。后角、副刃后角及副偏角的實際數(shù)值在計算刀槽角度時經(jīng)校驗確定。2.5確定刀片型號及基本尺寸（1）選

5、擇刀片有無中心孔：由于刀片夾緊結構已選定為偏心式,因此應選用有中心固定孔的刀片。（2）選擇刀片形狀：參考金屬切削刀具設計簡明手冊，在選定刀片主偏角的前提下,應選用正方形刀片為宜。（3）選擇刀片的精度等級：根據(jù)金屬切削刀具設計簡明手冊，在一般情況下，選用U級即可。（4）選擇刀片內(nèi)切圓直徑d(或刀片邊長L)：根據(jù)已確定粗加工的背吃刀量， 主偏角,刃傾角，將、代入下式可得刀刃的實際參加工作長為：令刀片的刃口長度(即便長),便能保證切削工作順利進行。（5）選擇刀片厚度：根據(jù)已選擇的背吃刀量，進給量，根據(jù)金屬切削刀具設計簡明手冊圖1.1-刀片厚度選擇諾莫圖，求得刀片厚度。（6）選擇刀尖圓弧半徑的確定：根

6、據(jù)已選擇的背吃刀量,進給量，參照金屬切削刀具設計簡明手冊圖1.2-刀尖圓角半徑選擇諾莫圖,可求得連續(xù)切削時。（7）選擇刀片斷屑槽型式和尺寸：參照金屬切削刀具設計簡明手冊有關斷屑槽類型和尺寸的選擇原則，根據(jù)已知的原始條件,選擇A型斷屑槽。斷屑槽的尺寸是在選定刀片的型號和尺寸后確定的。綜合上面七個方面的內(nèi)容，根據(jù)金屬切削刀具設計簡明手冊有關可轉(zhuǎn)位車刀型號表示方法及相關表格，確定選用的刀片型號為。刀片具體尺寸如下：，中心孔直徑，刀片刀尖角，刀片刃傾角，法后角，斷屑槽寬，取法前角。2.6選擇硬質(zhì)合金刀墊型號及尺寸硬質(zhì)合金刀墊形狀和尺寸的選擇，取決于刀片加固結構及刀片的型號和尺寸，選擇與刀片形狀相同的刀

7、墊，正方形，中間有圓孔，根據(jù)機械制造技術基礎課程補充資料表2.18選擇型號為S15B型刀墊.尺寸為:長度L=14.88mm,厚度s=4.76mm中心孔直徑d=7.6mm.材料為高速鋼YG8刀墊形狀和尺寸則取決于刀片夾緊固定結構及刀片的型號和尺寸。在此選擇與刀片形狀相同的正方形刀墊,中間帶有圓孔。根據(jù)刀墊邊長應略小于刀片邊長，刀墊厚度也比刀片厚度略小的原則，可以確定刀墊尺寸如下：，,中心孔直徑。2.7計算刀槽角度根據(jù)可轉(zhuǎn)位車刀幾何角度、刀片幾何角度和刀槽幾何角度之間的關系，刀槽角度計算步驟如下:（1）刀槽主偏角：（2）刀槽刃傾角：（3）刀槽前角：可轉(zhuǎn)位車刀的刃傾角較?。ㄒ话阈∮冢?，可用下式

8、近似計算（4）驗算車刀后角：車刀后角的驗算公式為：將，代入上式得：故得后角：。后角與之前選定的相近，故無需再次校驗，所以。而刀槽后角，故取。（5）刀槽副偏角：因為，而，式中車刀刀尖角。所以有車刀刀尖角的計算公式為由于刀片為正方形，所以,上式變?yōu)閷?代入上式得所以。故有故取。（6）驗算車刀副后角：車刀副后角的驗算公式為由于,故有而將,，代入上兩式得所以。所以。再將，代入副后角驗算公式得所以副后角，可以滿足切削要求。由于刀槽副后角,故,取。綜合上述計算結果,可以歸納出:車刀的幾何角度:,，,刀槽的幾何角度:,，,2.8計算銑制刀槽時所需的角度（1)計算刀槽最大副前角及其方位角:當用預制斜鐵銑制刀槽

9、時，需要計算出刀槽的最大負前角及其方位角。刀槽最大負前角的計算公式為將，代入上式得:故可得。刀槽最大負前角所在剖面的方位角的計算公式為將，代入上式得:所以。（2）計算刀槽切深剖面前角和進給剖面前角：當用雙坐標角度墊鐵銑制刀槽時,需要計算出刀槽切深剖面前角和進給剖面前角。刀槽切深剖面前角的計算公式為將，代入上式得所以。刀槽進給剖面前角的計算公式為將，代入上式得所以。2.9選擇刀桿材料和尺寸（1）選擇刀桿材料:為保證刀桿強度,增加刀桿使用壽命,刀桿材料一般可用中碳鋼，采用45號鋼,熱處理硬度為HRC38-45,發(fā)黑處理。（2）選擇刀桿尺寸1）選擇刀桿截面尺寸：根據(jù)所選用的加工機床型號為CA6140

10、，車床的中心高度為220mm,參考金屬切削刀具課程設計指導書表2.37,選取刀桿截面尺寸為:。由于粗加工背吃刀量，進給量，切削用量較小，故可認為刀桿強度滿足要求。2）選擇刀桿長度尺寸：參考金屬切削刀具課程設計指導書，2.5.1.3節(jié)，選取刀桿長度為160mm。2.10選擇偏心銷及其相關尺寸（1）選擇偏心銷材料:偏心銷材料選用40Cr,熱處理硬度為，發(fā)黑處理。（2）選擇偏心銷直徑和偏心量：偏心銷直徑可用下式求出：根據(jù)，取括號內(nèi)較大值0.35mm，則偏心量可用跟據(jù)下式計算，即：所以可以取。為使刀具夾緊可靠,可選用自鎖性能較好的螺釘偏心銷,并取螺釘偏心銷轉(zhuǎn)軸半徑。（3）計算偏心銷轉(zhuǎn)軸孔中心在刀槽前刀面上的位置：設偏心軸銷軸孔中心到刀片相鄰兩邊的距離分別為m,n,則m,n的值可以根據(jù)下面的公式計算得，即：根據(jù)前面已選好的各尺寸：并取得綜上可得：,。2.1