成形車刀的廓形計算與設計（含全套圖紙及說明書） 機床課程設計
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課程設計說明書
機床課程設計
設計題目： 成形車刀的廓形計算與設計
專業(yè)： 機械設計制造及其自動化
班級：
學生姓名：
學號 ：
指導老師：
教師評分：
完成日期：
成形車刀設計
1.1 前言：
成形車刀又稱為樣板刀,它是加工回轉體成形表面的專用刀具,它的切削刃形狀是根據工件廓形設計的。成型車刀主要用于大量生產,在半自動或自動車床上加工內、外回轉體的成型表面。當生產批量較小時，也可以在普通車床上加工成形表面。
成型車刀的種類很多,按照刀具本身的結構和形狀分為:平體成形車刀,棱體成形車刀和圓體成形車刀三種。相較傳統(tǒng)的車刀，成形車刀的具有顯著的優(yōu)勢:穩(wěn)定的加工質量,生產率較高,刀具的可重磨次數多，使用期限長。但是它的設計、計算和制造比較麻煩,制造成本也比較高。一般是在成批、大量生產中使用。目前多在紡織機械廠,汽車廠,拖拉機廠,軸承廠等工廠中使用。
1.2 設計目的
金屬切削刀具課程設計是學生在學完“金屬切削原理及刀具”等有關課程的基礎上進行的重要的實踐性教學環(huán)節(jié)，其目的是使學生鞏固和深化課堂理論教學內容，鍛煉和培養(yǎng)學生綜合運用所學知識和理論的能力，是對學生進行獨立分析、解決問題能力的強化訓練。 通過金屬切削刀具課程設計，具體應使學生做到：
(1) 掌握金屬切削刀具的設計和計算的基本方法；
(2) 學會運用各種設計資料、手冊和國家標難；
(3) 學會繪制符合標準要求的刀具工作圖，能標注出必要的技術條件。
1.3? 成形車刀設計：
待加工工件如下圖所示，材料為易切鋼，圓棒料?35mm;大批量生產；按所述要求設計圓體成形車刀和棱體成形車刀。
工件圖
2.1 棱體成形車刀材料及幾何尺寸
（1）選擇刀具材料，機床。
選擇普通高速鋼W18Cr4V，使用C1336單軸轉塔自動車床
（2）選擇前角γf g與后角αfa
查表得：γf=15°、αf=12°
（3）畫出刀具廓形計算圖
取okr =20°,a=3mm,b=1.5mm,c=6mm,d=0.8mm=。標出工件廓形各組成點1-14以0-0線為基準（以便于對刀），計算出1-14各點處的計算半徑rjx,以3點為基準，計算出計算長度lfx。（為避免尺寸偏差值對計算準確性的影響，故常采用計算尺寸——計算半徑、計算長度和計算角度來計算）
1)rjx=基本半徑±半徑公差2
rj1=rj2=26-0.2822=12.93(mm)=
rj3=rj0=9(mm)=
rj5=rj6=31.8-0.422=15.8(mm)=
rj4=rj5-1=14.8(mm)=
rj7=22-02=11(mm)=
rj8=rj1-1=11.93(mm)=
rj9=rj10=rj1-1.5tan45°=11.43(mm)=
rj11=rj12=rj7-1tan39°=9.765(mm)=
2)ljx=基本長度±公差2
lj2=4.9(mm)
lj1=4.9+3=7.9(mm)
lj6=14.9-4.9-0.432=9.785(mm)
lj7=18.9-4.9-0.522=13.74(mm)
(4)計算切削刃總寬度Lc ,并校驗Lcdmin值
Lc=lj4+a+b+c+d=21.64+3+1.5+6+0.8=32.94(mm)
取Lc=33(mm) ；
dmin=2rj0=2×9=8(mm)
LCdmin=3318=1.83<2.5,允許。
（5）確定結構尺寸
由附表20-1查得
L0=33mm、H=75mm、B=25mm、F=25mm、E=9.2mm、d'=8mm、f=8mm、M=37.62mm
（6）計算N-N剖面內刀具廓形上各點至3點，即零點所在后刀面的垂直距離PX；之后選公差要求最嚴格的1-2段廓形為基準、計算刀具廓形上各點到該基準線的垂直距離△PX，即為所求的刀具廓形深度。為計算方便、避免差錯，計算過程列如表20-1。
表20-1 棱體成形車刀廓形計算
h=rj0?sinγf=9?sin15°=2.32937; A0=rj0?cosγf=9?cos15°=8.69333mm、（度）
算式
組成點
rjx
γfx=
sin-1(hrjx)
AX=rjx
·cosγfx
CX=AX-A0
PX=CX
?cosrf+αf
(取值精度
0.001)
△p=PX
-P1)±δ
(取值精度
0.01)
3
(作為0點)
9.000
△P0
=-3.59±0.1
1,2
12.930
γf3=sin-1
2.329379.000=
10.27143°
A3=9.000?
cos10.27143
=12.72299
C3=12.72299
-8.69333
=4.02966
P3=4.02966·
cos(15°+12°)
=3.59089
0
4
14.800
8.98516°
14.61857
5.92524
5.28007
1.69± 0.1
5，6
15.800
8.42073°
15.62984
6.93650
6.18122
2.59±0.02
7
11.000
12.04864°
10.75792
2.06459
1.83979
-1.75±0.1
8
11.930
11.12187°
11.70617
3.0128
2.68478
-0.91±0.1
9,10
11.430
11.60178°
11.19671
2.50337
2.23079
-1.36±0.1
11,12
9.765
13.54511°
9.49367
0.80033
0.71319
-2.88±0.02
（7）根據附表20-5確定各點△p的公差，其值列于表20-1中。
（8）校驗最小角
6-7段切削刃與進給方向的夾角最小，應檢驗這段的法向后角
因αj7=90°-βi-γf8，而βf=90°-γf+αf=90°-15°+12°=63°;所以αf7=90°-63°-12.049=39.049°;則αN7=tan-1tan39.049°×sin39°=5.44°。而一般要求是不小于2°-3°。合格。
（9）車刀廓形寬度lx即為工件相應廓形的計算長度ljx,公差按附表20-5確定，表中未列出者約取±0.02mm。
l2=lj2=4.9±0.04(mm)
l1=lj1=7.9±0.10(mm)
l6=lj6=9.785±0.10(mm)
l7=lj7=13.74±0.08(mm)
（10）畫出廓形計算圖、樣板圖、工作圖。（見圖紙）
2.2 圓體成形車刀材料及幾何尺寸
（1）選擇刀具材料，車床
選擇普通高速鋼W18Cr4V，使用C1336單軸轉塔自動車床
（2）選擇前角γf g與后角αfa
查表得：γf=15°、αf=10°
（3）畫出刀具廓形計算圖
取okr =20°,a=3mm,b=1.5mm,c=6mm,d=0.8mm=。標出工件廓形各組成點1-14以0-0線為基準（以便于對刀），計算出1-14各點處的計算半徑rjx,以3點為基準，計算出計算長度lfx。
1)rjx=基本半徑±半徑公差2
rj1=rj2=26-0.2822=12.93(mm)=
rj3=rj0=9(mm)=
rj5=rj6=31.8-0.422=15.8(mm)=
rj4=rj5-1=14.8(mm)=
rj7=22-02=11(mm)=
rj8=rj1-1=11.93(mm)=
rj9=rj10=rj1-1.5tan45°=11.43(mm)=
rj11=rj12=rj7-1tan39°=9.765(mm)=
2)ljx=基本長度±公差2
lj2=4.9(mm)
lj1=4.9+3=7.9(mm)
lj6=14.9-4.9-0.432=9.785(mm)
lj7=18.9-4.9-0.522=13.74(mm)
（4）計算切削刃總寬度Lc ,并校驗Lcdmin值
Lc=lj4+a+b+c+d=21.64+3+1.5+6+0.8=32.94(mm)
取Lc=33(mm) ；
dmin=2rj0=2×9=8(mm)
LCdmin=3318=1.83<2.5,允許。
（5）確定結構尺寸
RC≥(apmax+e+m+rc)
由附表20-3，查得C1336單軸轉塔自動車床所用圓體成形車刀Dc=68mm、dc=16(mm) ;
又知毛坯半徑為17.5（mm），則有
apmax=17.5-ri7=17.5-9=8.5mm
代入上式，可得
e+m≤Rc-apmax-rc=33-8.5-8=16.5(mm)
取e=8(mm)、m=8。
確定用帶銷孔的結構形式。
（6）計算廓形各點所在圓的半徑Rx;選公差要求最嚴的1-2段廓形作為尺寸標注基準，確定其他各點廓形深度△R，作為表示其徑向尺寸。計算過程如表20-2。
表20-2 圓體成形車刀廓形計算
hc=Rc?sin(γf+αf)=33?sin(15°+10°)=13.93979;
Bc=Rc?cos(γf+αf)=33?cos(15°+10°)=29.91124mm、（度）
算式
組成點
rjx
γfx=sin-1(rj0rjx
?sinγf)
CX=rjx
·cosγfx
-rj0·cosγf
Bx=Bc-Cx
εx=tan-1(hcBx)
RX=hcsinεx
(取值精度
0.001)
△R=R1
-Rx)±δ
(取值精度
0.01)
3
(作為0點)
9.000
△R0=
23.263-25=
-1.74±0.1
1,2
12.930
γf1=sin-1
912.930?sin15=
10.26641°
C1=12.930?
cos10.26641-9?cos15°
=5.50264
B1=29.91124-5,50264
=24.4086
ε1=
tan-1(13.9397924.4086)
=36.83258°
R1=
13.93979sin36.83258
=23.263
0
4
14.800
8.980737°
7.39819
22.51304
40.85443°
21.319
2.31± 0.02
5，6
15.800
8.416597°
8.40945
21.50179
43.42579°
20.287
3.34±0.02
7
11.000
12.04277°
3.53760
26.37363
33.47605°
25.283
-1.65±0.1
8
11.930
11.11644°
4.48583
25.42541
35.00924°
24.308
-0.68±0.1
9,10
11.430
11.59612°
3.97638
25.93486
34.16711°
24.832
-1.20±0.1
11,12
9.765
13.53854°
2.27337
27.63786
31.64298°
26.583
-2.95±0.02
（7）根據附表20-5確定各點廓形深度△R的公差，其值列于表20-2中。
（8）檢驗最小角。
6-7段切削刃與進給方向的夾角最小，應檢驗這段的法向后角
因αN7=tan-1tanε7-γ7?sin39°=tan-1tan33.47605-12.04277?sin39=5.28°>2°-3°，合格。
（9）車刀廓形寬度lx即為工件相應廓形的計算長度ljx,公差按附表20-5確定，表中未列出者約取±0.02mm。
l2=lj2=4.9±0.04(mm)
l1=lj1=7.9±0.10(mm)
l6=lj6=9.785±0.10(mm)
l7=lj7=13.74±0.08(mm)
（10）畫出廓形計算圖、工作圖（見圖紙）。樣板圖同棱體成形車刀。
總結：
設計能把學的東西進行實際的運用，能夠提高我們運用知識的能力和獨立思考以及應用軟件使理論和實踐相結合的能力，大家可以把自己的想法融入設計，在設計中又尋找差距的過程中來不斷提高自己，這一次的課程設計檢驗了我們在這一年中的對金屬切削課程的所學，發(fā)現我們所掌握的程度還遠遠不夠。
我的課程設計課題目是成形車刀的廓形計算與設計。在設計過程當中,我通過查閱有關資料和運用所學的專業(yè)或有關知識，比如零件圖設計、金屬切削原理、金屬切削刀具、以及所學軟件AUTOCAD的運用，設計了零件的工藝、編制了零件的加工程序等。我利用此次課程設計的機會對以往所有所學知識加以梳理檢驗，同時也在設計當中發(fā)現自己所學的不足從而加以彌補，使我對專業(yè)知識得到進一步的了解和系統(tǒng)掌握。
由于大量知識的缺乏，設計編寫時間也比較倉促,所以在設計中會出現考慮不周全以及不合理的地方，為了早日提高自己，希望在考核的過程中得到各位指導老師的諒解與批評指正,我將認真學習改正，謝謝老師。
參考文獻
[1] 李慶余，張佳.機械制造裝備設計[M].北京：機械工業(yè)出版社.2007.8
[2] 劉華明.金屬切削刀具課程設計指導資料[M].機械工業(yè)出版社.2009.2
[3] 機械工程手冊（第47篇）金屬切削刀具[M].北京：機械工業(yè)出版社.
[4] 吳宗澤.機械零件設計手冊[M].北京：機械工業(yè)出版社.2004
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