可轉(zhuǎn)位車刀設(shè)計(jì) 35# （6~10題）,可轉(zhuǎn)位車刀設(shè)計(jì),35#,（6~10題）,可轉(zhuǎn)位,車刀,設(shè)計(jì),35,10 一、 原始條件及設(shè)計(jì)要求 已知工件為35#鋼。 工件材料 σ/GPa HB D±0.1/mm L/mm A 35鋼 0.52 143-178 70 250 3.2 技術(shù)要求： （1）表面無(wú)接痕； （2）表面硬化程度不超過(guò)20%； （3）表面無(wú)殘余應(yīng)力和微裂紋。 任務(wù)參考： （1）選擇（設(shè)計(jì)）刀具 （2）確定切削用量 （3）強(qiáng)度校核 二、 刀具結(jié)構(gòu)型式的確定 機(jī)夾可轉(zhuǎn)位車刀是將可轉(zhuǎn)位硬質(zhì)合金刀片用機(jī)械的方法夾持在刀桿上形成的車刀，一般由刀片、刀墊、夾緊元件和刀體組成。 根據(jù)夾緊結(jié)構(gòu)的不同可分為以下幾種形式。 ·偏心式 偏心式夾緊結(jié)構(gòu)利用螺釘上端的一個(gè)偏心心軸將刀片夾緊在刀桿上，該結(jié)構(gòu)依靠偏心夾緊，螺釘自鎖，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作方便，但不能雙邊定位。當(dāng)偏心量過(guò)小時(shí)，要求刀片制造的精度高，若偏心量過(guò)大時(shí)，在切削力沖擊作用下刀片易松動(dòng)，因此偏心式夾緊結(jié)構(gòu)適于連續(xù)平穩(wěn)切削的場(chǎng)合。 ·杠桿式 杠桿式夾緊結(jié)構(gòu)應(yīng)用杠桿原理對(duì)刀片進(jìn)行夾緊。當(dāng)旋動(dòng)螺釘時(shí)，通過(guò)杠桿產(chǎn)生夾緊力，從而將刀片定位在刀槽側(cè)面上，旋出螺釘時(shí)，刀片松開，半圓筒形彈簧片可保持刀墊位置不動(dòng)。該結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是定位精度高、夾固牢靠、受力合理、適用方便，但工藝性較差。 ·楔塊式 刀片內(nèi)孔定位在刀片槽的銷軸上，帶有斜面的壓塊由壓緊螺釘下壓時(shí)，楔塊一面靠緊刀桿上的凸臺(tái)，另一面將刀片推往刀片中間孔的圓柱銷上壓緊刀片。該結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)是操作簡(jiǎn)單方便，但定位精度較低，且夾緊力與切削力相反。 不論采用何種夾緊方式，刀片在夾緊時(shí)必須滿足以下條件：①刀片裝夾定位要符合切削力的定位夾緊原理，即切削力的合力必須作用在刀片支承面周界內(nèi)。②刀片周邊尺寸定位需滿足三點(diǎn)定位原理。③切削力與裝夾力的合力在定位基面(刀片與刀體)上所產(chǎn)生的摩擦力必須大于切削振動(dòng)等引起的使刀片脫離定位基面的交變力。 選擇刀片加固結(jié)構(gòu)，考慮到加工在普通機(jī)床上進(jìn)行，且屬于連續(xù)加工，采用偏心式刀片加工結(jié)構(gòu)。 工件的直徑D為 142mm,工件長(zhǎng)度L=100mm.因此可以在普通機(jī)床CA6140上加工. 表面粗糙度要求1.6μm,為精加工,但由于可轉(zhuǎn)為車刀刃傾角通常取負(fù)值,切屑流向已加工表面從而劃傷工件,因此只能達(dá)到半精加工. 參照《機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程補(bǔ)充資料》表2.1典型刀片結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖和特點(diǎn),采用偏心式刀片加固結(jié)構(gòu)較為合適。 三、 刀具材料的確定 選擇刀片材料， 35#鋼：屬于合金結(jié)構(gòu)鋼，塑性韌性良好，中碳鋼，調(diào)質(zhì)后切削加工型好。 成分：碳0.37～0.45％，硅0.17～0.37％，錳0.5～0.8，鉻0.8～1.1％ 調(diào)質(zhì)處理：850℃淬火加熱油淬，520℃回火后，抗拉強(qiáng)度為980Mpa，屈服強(qiáng)度為800Mpa，斷面收縮率45%，伸長(zhǎng)率18%，沖擊韌性為588.3KJ/㎡，熱導(dǎo)率33.6w/(m.k). 由表4-3查出35#鋼各項(xiàng)性能的加工性等級(jí)為：4-5-2-3-6，所以35#鋼是較難切削的金屬材料。 加工工件材料為35#鋼,正火處理,連續(xù)切屑,且加工工序?yàn)榇周?半精車了兩道工序.由于加工材料為鋼材料,因此刀片材料可以采用YG系列,YG8宜粗加工,YG3宜精加工,本題第三步要求達(dá)到半精加工,因此材料選擇YG3硬質(zhì)合金。 四、 刀具幾何參數(shù)的合理選擇及其計(jì)算 刀具角度： 根據(jù)《機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)》刀具合理幾何參數(shù)的選擇,并考慮可轉(zhuǎn)位車刀幾何角度的形成特點(diǎn),四個(gè)角度做如下選擇: ①前角:根據(jù)《機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)》表3.16,工件材料為中碳鋼(正火),半精車,因此前角可選=10°, ② 后角:根據(jù)《機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)》表3.17,工件材料為鑄造材料,精車,因此后角可選=7° ③ 主偏角:根據(jù)《機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)》表3.16,主偏角=75° ④ 刃傾角:為獲得大于0的后角及大于0的副刃后角,刃傾角=-5 后角的實(shí)際數(shù)值及副刃后角和副偏角在計(jì)算刀槽角度時(shí)經(jīng)校驗(yàn)確定. 刀具幾何參數(shù)： 選取如下五個(gè)主要角度。 粗加工 前角γo=13o 硬質(zhì)合金刀具的抗彎強(qiáng)度較低，故前角選擇小，為了增大刀的強(qiáng)度使刀更加鋒利，減小切屑變形和摩擦。 后角αo=8o 后角主要影響刀具后面與切削表面間摩擦，為了提高刀具的強(qiáng)度。大的后角可以減小摩擦，提高已加工表面質(zhì)量，延長(zhǎng)刀的壽命 主副偏角Kr=75o Kr’=15o 增大主偏角，使背向力Fp減小，讓切屑平穩(wěn)，切屑厚度增加，切屑性能變好。 刃傾角λs=-3o 選用負(fù)的刃傾角可以增大刀頭強(qiáng)度，提高切削刃的抗沖擊能力。 精加工 前角γo=15o 精加工切削量小，大的前角可以使刀更加鋒利，減少摩擦降低切屑力與熱 后角αo=10o 為了提高刀具的強(qiáng)度。大的后角可以減小摩擦，提高已加工表面質(zhì)量，延長(zhǎng)刀的壽命 主副偏角Kr=75o Kr’=15o 減小表面粗糙度 刃傾角λs=3o 防止切屑劃傷已加工表面。 綜上得 角 γo αo αo’ Kr Kr’ λs 粗加工 13° 8° 8° 75° 15° -3° 精加工 16° 10° 10 75° 15° 3° 5、 刀具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及結(jié)構(gòu)尺寸計(jì)算和驗(yàn)算 可轉(zhuǎn)為車刀幾何角度,刀片幾何角度,刀槽幾何角度之間的關(guān)系: 刀槽角度的計(jì)算: 刀桿主偏角 ==75 ② 刀槽刃傾角 ==-5 ③ 刀槽前角 將=20, =25, =-5代入下式 tan ==-0.089 則=-5.089,取=-5 ④ 驗(yàn)算車刀后角a. 車刀后角a的驗(yàn)算公式為: tan a= 當(dāng)=0時(shí),則上式成為: tan a=- 將=-5, =-5代入上式得a=5.05 前面所選后角a=6,與驗(yàn)算值有差距,故車刀后角a應(yīng)選a=5才能與驗(yàn)算角度接近 而刀桿后角a≈a=5 ⑤ 刀槽副偏角 k=k=180-= k=,= 因此k=180-- 車刀刀尖角的計(jì)算公式為 cos=[cos]cos 當(dāng)=90時(shí),上式變?yōu)閏os= - cos 將=-5, =-5代入上式得=90.4 故k≈k=180-75-90.4=14.6 取k=14.6 ⑥ 驗(yàn)算車刀副后角a 車刀副后角的驗(yàn)算公式為: tan a= 當(dāng)a=0時(shí), tan a= - 而tan=sin+tan sin tan=sin+tan sin 將=-5, ==-5,==90.4代入上式 tan=tan(-5)sin90.4+tan (-5)sin90.4 ＝＞ =-4.97 tan=sin90.4+tan (-5)sin90.4 ＝＞ =-4.97 再將=-4.97 =-4.97代入得 tan a= - ＝＞ a=4.93可以滿足切削要求 刀槽副后角a≈a,故a=4.93,取a=5 綜上述計(jì)算結(jié)果,可以歸納出: 車刀的幾何角度: =20, =6, =75, k=14.6,=-5, a=4.93 刀槽的幾何角度: =-5 , a=5, k=75 , k=14.6, =-5, a=5 六、 刀具強(qiáng)度、剛度校核 可轉(zhuǎn)位車刀變形量 δ1=±Fm×L/EA=±644.688×320/20.6×104×π×252=±0.00505mm 接觸變形量 δ2=0.0013× =0.0013×2 =0.0070mm 在這里Fyj=Fm/3=3352.6/3=1118N Z=πdm/Dw=3.14×50/3.969=39.56 Z∑=39.56×3.5×1=138.48 總變形量 δ=δ1+δ2=0.0027+0.0070=0.0097mm<0.015mm 查表知E級(jí)精度允許的誤差為0.015mm，故強(qiáng)度合格 已知FP=38N跨度150mm許用應(yīng)力800Mpa 許可用撓度【W(wǎng)】=0.02 E=210GPa I=2370cm4 W==0.16699＜0.2 所以剛度滿足。 七、 確定刀具工作圖的技術(shù)條件 偏心式75硬質(zhì)合金可轉(zhuǎn)位外圓車刀如下圖 八、 設(shè)計(jì)體會(huì) 課程設(shè)計(jì)即將結(jié)束，回顧整個(gè)過(guò)程，我覺得受益匪淺。 課程設(shè)計(jì)是應(yīng)用所學(xué)基礎(chǔ)理論，專業(yè)知識(shí)與技能去分析和解決生產(chǎn)實(shí)際問(wèn)題的一次綜合訓(xùn)練。通過(guò)這次課程設(shè)計(jì)鞏固、擴(kuò)大和強(qiáng)化了自己所學(xué)到的理論知識(shí)與技能，提高自己設(shè)計(jì)計(jì)算、制圖、編寫技術(shù)文件的能力，學(xué)會(huì)正確使用技術(shù)資料、標(biāo)準(zhǔn)、手冊(cè)等工具書，并在設(shè)計(jì)中培養(yǎng)自己理論聯(lián)系實(shí)際，嚴(yán)肅認(rèn)真的工作作風(fēng)和獨(dú)立工作能力，為畢業(yè)后從事技術(shù)工作打下了良好的基礎(chǔ)。 我是在保證產(chǎn)品質(zhì)量、提高生產(chǎn)率、降低成本、并充分利用現(xiàn)有生產(chǎn)條件保證工人具有良好而安全的勞動(dòng)條件的前提下，進(jìn)行工藝設(shè)計(jì)的。 由于自己能力所限，設(shè)計(jì)中還有許多不足之處，懇請(qǐng)各位老師、同學(xué)們批評(píng)指正。一次又一次的學(xué)習(xí)，我們慢慢地在體會(huì)，研究和感悟，終于開始領(lǐng)會(huì)到將近成功的那一份喜悅，從開始撰寫，查找資料，程序設(shè)計(jì)上，我們學(xué)會(huì)了細(xì)心和耐心，也品嘗到了酸、甜、苦、辣，無(wú)數(shù)的成功與失敗更加肯定了我們的研究成果。興趣是自發(fā)形成的，而默契是慢慢培養(yǎng)出來(lái)的。當(dāng)前的社會(huì)，科技迅速發(fā)展，知識(shí)更新速度大大加快，只有我們共同去探索，用自己的雙手去征服每一片天空，用我們新的力量去打造一片創(chuàng)新的領(lǐng)域。 本次課程設(shè)計(jì)過(guò)程中雖然遇到了很多困難，但是在老師和同學(xué)的幫助下，都順利的渡過(guò)了。感謝我的課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)教師，他對(duì)我進(jìn)行了細(xì)心的指導(dǎo)和幫助，他嚴(yán)肅的科學(xué)態(tài)度，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)精神，精益求精的工作作風(fēng)，深深地感染和激勵(lì)著我。從課題的選擇到項(xiàng)目的最終完成，都始終給予我細(xì)心的指導(dǎo)，無(wú)論何時(shí)何地都會(huì)為我解答疑問(wèn)。在多次修改過(guò)后，才完成了畢業(yè)論文。 感謝本文所涉及到的各位學(xué)者，本文參考了他們的研究文獻(xiàn)。本文通過(guò)各學(xué)者的研究成果的啟發(fā)得以完成。 最后，向在百忙中抽出時(shí)間對(duì)本文進(jìn)行評(píng)審并提出寶貴意見的各位專家表示衷心的感謝！祝愿所有老師工作順利，身體健康。 -8- 參考文獻(xiàn) [1]曹寶新，齊群.畫法幾何及土建制圖[M] .北京：中國(guó)建材工業(yè)出版社，2001，36-79. [2]詹迪維.刀具設(shè)計(jì)手冊(cè)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2011,244-249. [3]孫恒，陳作模.機(jī)械原理[M].北京：高等教育出版社，2006,66-70. [4]鄭文緯，吳克堅(jiān).機(jī)械原理[M].北京：高等教育出版社，1997,55-60. [5]師忠秀，王繼榮.機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)[M].北京:科學(xué)出版社，2006,128-130. [6]彭文生，李志明，黃華梁.機(jī)械設(shè)計(jì)[M].北京:高等教育出版社，2006,78-80. [7]吳克堅(jiān)，于曉紅，錢瑞明.車刀設(shè)計(jì)[M].北京:高等教育出版社，2003,245-246. -9-