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1、實踐教學(xué)環(huán)節(jié)課程名稱刀具設(shè)計課程編碼（金屬切屑刀具設(shè)計）題 目： 可轉(zhuǎn)位外圓粗車刀 學(xué) 院： 機械工程學(xué)院 專 業(yè)： 機械設(shè)計制造及其自動化 班 級： 姓 名： 指導(dǎo)教師： 完成日期： 一、概述1二、加工表面1三、選擇刀片加固結(jié)構(gòu)1四、設(shè)計刀片材料2五、選擇車刀合理角度2六、選擇切削用量5七、 選擇刀片型號和尺寸5八、選擇硬質(zhì)合金刀墊型號和尺寸6九、計算刀槽角度6十、計算銑制刀槽時需要的角度8十一、選擇刀桿材料和尺寸9十二、選擇偏心銷及其相關(guān)尺寸9結(jié)論11致謝12一、概述硬質(zhì)合金刀片是標(biāo)準(zhǔn)化、系列化生產(chǎn)的，其幾何形狀均事先磨出。而車刀的前后角是靠刀片在刀桿槽中安裝后得到的，刀片可以轉(zhuǎn)動，當(dāng)一條

2、切削刃用鈍后可以迅速轉(zhuǎn)位將相鄰的新刀刃換成主切削刃繼續(xù)工作，直到全部刀刃用鈍后才取下刀片報廢回收，再換上新的刀片繼續(xù)工作。因此可轉(zhuǎn)位式車刀完全避免了焊接式和機械夾固式車刀因焊接和重磨帶來的缺陷，無須磨刀換刀，切削性能穩(wěn)定，生產(chǎn)效率和質(zhì)量均大大提高，是當(dāng)前我國重點推廣應(yīng)用的刀具之一。二、加工表面工件30CrMn 2Mo13 HB269-302尺寸：自由鍛毛坯：1251000，Ra =6.3 單邊余量57圖1 工件三、選擇刀片加固結(jié)構(gòu)考慮到加工在C630普通機床上進行，且屬于連續(xù)切削，根據(jù)金屬切屑刀具設(shè)計簡明手冊表1-1典型刀片加固結(jié)構(gòu)簡圖和特點，采用偏心式刀片夾固結(jié)構(gòu)。四、設(shè)計刀片材料有原始材料

3、給定：被加工工件材料為30CrMn 2Mo13，連續(xù)切削完成粗車工序，金屬切屑刀具設(shè)計簡明手冊附錄表-4選取刀片材料（硬質(zhì)合金牌號）為YT5。五、選擇車刀合理角度根據(jù)刀具幾何參數(shù)的選用原則，并考慮到可轉(zhuǎn)位車刀的幾何角度形成特點，選取如下四個主要角度：1、前角的設(shè)計查課本表得，根據(jù)刀具材料和工件材料的刀具的前角=1318。精加工的前角較大；粗加工和斷續(xù)切削的前角較?。患庸こ尚蚊媲敖菓?yīng)小，這是為了減小刀具的刃形誤差對零件加工精度的影響。硬質(zhì)合金刀具的抗彎強度較低，前角較小以上綜述設(shè)計刀具前角=152、后角的選擇原則精加工時為了減少摩擦，取較大值為812；粗加工時為提高刀具強度，取較小值為68。加工

4、塑性材料，較軟材料時，后角取較大值；加工脆性材、硬性材料時，后角取較小值；加工易產(chǎn)生硬化層的材料時，后角取大值。根據(jù)以上原則取=83、副后角的選擇由于副后角的選擇原則與主后角基本相同。故也為8。4、主偏角的選擇主偏角大小優(yōu)點：減小主偏角可使刀具強度提高，散熱條件好，加工表面粗造度??；主偏角小，切削寬度bD長，故單位切削刃長度上受力小。增大主偏角，使背向力Fp減小，切削平穩(wěn)；大的主偏角，切削厚度大，斷屑性能好。由上得由于粗加工更注重于增大主偏角的優(yōu)點，故取r=90。5、副偏角的選擇查課本表得r為106取r=8。6、刃傾角的選擇一般精加工時，為防止切屑劃傷已加工表面，選擇s=0+5；粗加工時，為提

5、高刀具強度，選擇s=0-5取s=-5。綜上得：角rrs度數(shù)1588908-5正交參考系刀具角度圖如下圖2 正交參考系刀具角度圖刃形選用刃口修圓(如圖）圖3 刃口圖刀尖的形狀選用修圓刀尖（如圖）圖4 刀尖形狀圖斷屑槽 選用折線型外傾式（如圖）取LBn為3mm，設(shè)計外傾式角度為8圖5 斷屑槽六、選擇切削用量根據(jù)切削用量的選擇原則，查表確定切削用量。粗車時切削深度ap=0.5mm，進給量f=0.4mm/r,切削速度v=50m/min.七、 選擇刀片型號和尺寸 選擇刀片有無中心固定孔。由于刀片加固結(jié)構(gòu)已選定為偏心式，因此應(yīng)選用有中心固定孔的刀片。 選擇刀片形狀。按選定主偏角90，參照刀片形狀的選用原則

6、，選用偏8刀片（這樣既可以提高刀尖強度，又增加了散熱面積，使刀具壽命有所提高，還可以減小已加工表面的殘余面積，使表面粗糙度數(shù)值減?。?。 選擇刀片精度等級。節(jié)刀片精度等級的選用原則，選用U級。選擇刀片內(nèi)切圓直徑。根據(jù)已定ap=0.5mm，r=90，s=-5，代入下式，可得：Le=ap/sinkrcoss=2.208mmL1.5Le=1.5X2.208=3.3mm選擇刀片厚度s。根據(jù)已選定的粗車時切削深度ap=0.5mm,進給量f=0.4mm/r,通過選擇刀片厚度的諾模圖，求得刀片厚度S2.5mm。選擇刀尖圓弧半r。根據(jù)已選定的粗車時切削深度ap=0.5mm,進給量f=0.4mm/r,根據(jù)選擇刀片

7、厚度的諾模圖，求得連續(xù)切削時的r=0.8mm。選擇刀片斷屑槽形式和尺寸，參照刀片斷屑槽形式和尺寸的選擇原則，根據(jù)已知的原始條件，選用A型斷屑槽，斷屑槽的尺寸在選定刀片型號和尺寸后便可確定。綜合以上七方面的選擇結(jié)果，確定選用的刀片型號是FNUM190608R-A4,其具體尺寸為L=19mm，d=15.875mm，s=6.35mm，d1=6.35mm，r=0.8mm刀片刀尖角=82刀片刃傾角sb=0；斷屑槽寬度Wn=4mm；取法前角nb=15。 圖6 刀片厚度諾模圖 圖7 刀尖半徑諾模圖八、選擇硬質(zhì)合金刀墊型號和尺寸硬質(zhì)合金刀墊型號和尺寸的選擇，取決于刀片夾固接結(jié)構(gòu)以及刀片的型號和尺寸。本題選擇與

8、刀片形狀相同的刀墊，三角形中心有圓孔。其基本尺寸長度L=14.88mm，厚度S=4.76mm，中心孔直徑d1=7.6mm。材料硬質(zhì)合金YG8。九、計算刀槽角度可轉(zhuǎn)為車刀幾何角度、刀片幾何角度、和刀槽幾何角度之間的關(guān)系。刀槽角度的計算步驟是：1、刀桿主偏角rg=r=902、刀槽刃傾角sg=s=-53、刀槽前角og將0=7.5、nb =15、s=-5代入下式tanog=（tan0-tannb/coss）/(1+tannbtan0coss)=-0.133則og=-7.5驗算車刀后角0。tan0=（tannb-tanogcoss）/（1+ tannbtanogcoss）當(dāng)tannb=-tanogcos

9、2s，將og=-7.5、s=-5代入上式得tan0=0.13則0=-7.44與所選角度數(shù)值相近，可以滿足切削要求。而刀桿后角og0=-7.5。刀槽副偏角rg=r=180-r-r因為rg=r，rg=r,所以rg=180-r-r，車刀刀尖角的計算公式為cosr=cosrb1+(tangcosg)2-tangsinscoss 當(dāng)rb=90時，cosr=-tangsinscoss將g=-7.5、s=-5代入得cosr=0.139r=82故rgr=180-82-90=8,取rg=8驗算車刀副后角0。車刀副后角0的驗算公式為：tan0=tannb-tanogcos2sg1+tannbtanogcossg當(dāng)

10、nb=0時，上式為：tan0=-tanogcos2sg而 tanog=-tanogcosrg+tansgcosrg tansg=tanogsinrg+tansgcosrg將 og=-7.5 sg=s=-5 rg=r=82 代入，得tanog=-tan（-7.5）cos82+tan（-5）sin82=-0.068所以 og=-3.908tansg=tan（-7.5）sin82+tan（-5）cos82=-0.143所以sg=-8.11再將og=-6.04 sg=-4.95 代入，得tan0=-tan（-3.908）cos2（-8.11）=0.067所以0=3.83 可以滿足要求。刀槽副后角 og

11、=0 故 og=3.83 取og=4綜上，可歸納出車刀的幾何角度：0=7.5 ，0=7.5，r=90，r=8，s=-5，0=3.83刀槽的幾何角度：og=-7.5 ，og=7.5，rg=90，rg=8，sg=-5，og=4十、計算銑制刀槽時需要的角度1、計算刀槽最大負前角gg及其方位角gg將og=-7.5 sg=-5代入，得tangg=-tan2og+tan2sg=-tan2（-7.5）+tan2（-5）=-0.158所以gg=-8.98tangg=tanogtansg=tan（-7.5）tan（-5）=1.5所以gg=56.392、計算刀槽切深剖面前角pg和進給剖面角fg將og=-7.5 s

12、g=-5 rg=90 代入，得tanpg=tan（-7.5）cos90+tan（-5）sin90=-0.0875tanfg=tan-7.5sin90-tan（-5）cos90=0.0125所以pg=-5 fg=-7.5十一、選擇刀桿材料和尺寸1、選擇刀桿材料選用45鋼為刀桿材料，熱處理硬度為HRC3845。2、選擇刀桿尺寸、選擇刀桿截面尺寸，因加工使用CA6140普通車床，其中心高為220mm，按照表2.37，并考慮到為提高刀桿強度，選取刀桿截面尺寸 BH=2030mm2由于切削深度 ap=0.5mm，進給量f=0.4mm/r，可不比校驗刀桿強度、選擇刀桿長度尺寸為140mm圖8 刀桿十二、選

13、擇偏心銷及其相關(guān)尺寸1、選擇偏心銷材料，偏心銷材料選用40Cr，熱處理硬度為HRC4045，發(fā)黑。2選擇偏心銷直徑dc和偏心量do=d1-（0.20.4）mmd1=6.35mm 則 d0=6.35-0.4=5.95mm偏心量：e=d02 X1710=0.3mm為使刀片夾固可靠，選用自鎖性能較好的螺釘偏心銷，并取螺釘偏心銷轉(zhuǎn)軸直徑d2為M6。3、計算偏心銷轉(zhuǎn)軸孔中心在刀槽前刀面上的位置d1=6.35mm，d=15.875mm，dc=5.95mm，e=0.3mm取 =30，代入，得m=15.8752+0.3sin30-6.35-5.952cos30=7.915mmn=15.8752-0.3cos3

14、0-6.35-5.952sin30=7.58mm結(jié)論在整個設(shè)計過程中，我綜合運用所學(xué)過的基本理論、基本知識與基本技能，完成了對可轉(zhuǎn)位外圓車刀的設(shè)計，在本次設(shè)計過程中，我樹立了正確的設(shè)計思想，學(xué)會了正確地使用技術(shù)資料、國家標(biāo)準(zhǔn)等手冊、圖冊工具書等進行設(shè)計計算，提高了數(shù)據(jù)處理，編寫技術(shù)文件等方面的工作能力。通過這兩個星期的設(shè)計流程，形成了正確的設(shè)計思想，設(shè)計構(gòu)思和創(chuàng)新思維，掌握工程設(shè)計的一般程序規(guī)范和方法，受益匪淺，對我以后的工作和學(xué)習(xí)，具有重要的意義。致謝本課題在選題及研究過程中得到老師的悉心指導(dǎo)。通過這次設(shè)計，使我得到了一次用專業(yè)知識、專業(yè)技能分析和解決問題全面系統(tǒng)的鍛煉。在老師的精心指導(dǎo)和嚴(yán)格要求下，獲得了豐富的理論知識，極大地提高了實踐能力，并對當(dāng)前刀具領(lǐng)域的研究狀況和發(fā)展方向有了一定的了解，這對我今后進一步學(xué)習(xí)刀具方面的知識有極大的幫助。 在此，我還要感謝在一起設(shè)計學(xué)習(xí)的同學(xué)門，正是由于你們的幫助和支持，我才能克服一個一個的困難和疑惑，順利完成此次課程設(shè)計。13