可轉(zhuǎn)位車(chē)刀設(shè)計(jì) 45# 1011（6~10題）,可轉(zhuǎn)位車(chē)刀設(shè)計(jì),45#,1011,（6~10題）,可轉(zhuǎn)位,車(chē)刀,設(shè)計(jì),45,10 一、 原始條件及設(shè)計(jì)要求 已知工件為45號(hào)鋼（正火），經(jīng)熱處理后HBS為220-235。 工件材料（熱處理狀態(tài)） D/mm d/mm L/mm l/mm B 45#正火 78 56 300 120 1.6 設(shè)計(jì)目的及要求： 目的： 1.根據(jù)課堂講授內(nèi)容，學(xué)生做相應(yīng)的自主練習(xí)，消化課堂所講解的內(nèi)容。 2.通過(guò)調(diào)試典型例題或習(xí)題積累調(diào)試程序的經(jīng)驗(yàn)。 3.通過(guò)完成輔導(dǎo)教材中的編程題，逐漸培養(yǎng)學(xué)生的編程能力，用計(jì)算機(jī)解決實(shí)際問(wèn)題的能力。 意義： 1.有助于加深我們對(duì)操作系統(tǒng)這門(mén)課程的理解，我們?cè)谡n堂上學(xué)的都是基礎(chǔ)理論知識(shí)，對(duì)于如何用程序語(yǔ)言來(lái)描述所學(xué)知識(shí)還是有一定難度。通過(guò)課程設(shè)計(jì)，我們可以真正理解其內(nèi)涵。 2.有利于我們邏輯思維的鍛煉，程序設(shè)計(jì)能直接有效地訓(xùn)練學(xué)生的創(chuàng)新思維、培養(yǎng)分析問(wèn)題、解決問(wèn)題能力。即使是一個(gè)簡(jiǎn)單的程序，依然需要學(xué)生有條不理的構(gòu)思。 3.有利于培養(yǎng)嚴(yán)謹(jǐn)認(rèn)真的學(xué)習(xí)態(tài)度，在程序設(shè)計(jì)過(guò)程里，當(dāng)我們輸入程序代碼的時(shí)候，如果不夠認(rèn)真或細(xì)心，那么可能就導(dǎo)致語(yǔ)法錯(cuò)誤，從而無(wú)法得出運(yùn)行結(jié)果。那么，這個(gè)我們反復(fù)調(diào)試，反復(fù)修改的過(guò)程，其實(shí)也是對(duì)我們認(rèn)真嚴(yán)謹(jǐn)治學(xué)的一個(gè)鍛煉。 研究?jī)?nèi)容： 對(duì)可轉(zhuǎn)位車(chē)刀的功能原理分析，對(duì)整體機(jī)械結(jié)構(gòu)進(jìn)行方案選取及分析設(shè)計(jì)，對(duì)動(dòng)力驅(qū)動(dòng)部分及機(jī)械傳動(dòng)等部分進(jìn)行選型設(shè)計(jì)，對(duì)控制系統(tǒng)進(jìn)行分析設(shè)計(jì)。 通過(guò)搜集的相關(guān)資料對(duì)數(shù)控控制、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等相關(guān)學(xué)科進(jìn)一步掌握，對(duì)本課題可轉(zhuǎn)位車(chē)刀進(jìn)行分析設(shè)計(jì)。 通過(guò)前期的資料收集，查閱相關(guān)的書(shū)籍和文獻(xiàn)資料 ，對(duì)可轉(zhuǎn)位車(chē)刀機(jī)械結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。 研究路線(xiàn)： 1.搜集市面上的現(xiàn)有可轉(zhuǎn)位車(chē)刀結(jié)構(gòu)原理及功能，分析各種可轉(zhuǎn)位車(chē)刀的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和優(yōu)缺點(diǎn)對(duì)比； 2.可轉(zhuǎn)位車(chē)刀機(jī)械傳動(dòng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)； 2.可轉(zhuǎn)位車(chē)刀鋼結(jié)構(gòu)部分受力分析校核； 3.可轉(zhuǎn)位車(chē)刀的驅(qū)動(dòng)數(shù)控設(shè)計(jì)； 4.可轉(zhuǎn)位車(chē)刀外形設(shè)計(jì)、受力部件的設(shè)計(jì)； 5.輔助部分設(shè)計(jì)； 6.穩(wěn)定性分析； 7.驗(yàn)證最終成果的合理性。 研究思路： (1)進(jìn)行二維繪圖設(shè)計(jì)軟件等軟件的學(xué)習(xí)和應(yīng)用。 (2)以理論為基礎(chǔ)，以實(shí)踐為根本。 (3)通過(guò)上網(wǎng)找資料和閱讀學(xué)校圖書(shū)館的相關(guān)書(shū)籍做好理論知識(shí)的儲(chǔ)備。 (4)進(jìn)行一些優(yōu)化設(shè)計(jì)理論的學(xué)習(xí)。 (5)可以在老師的指導(dǎo)、同學(xué)的幫助下解決問(wèn)題 (6)采用文獻(xiàn)查閱法幫助學(xué)習(xí)解決問(wèn)題 預(yù)期結(jié)果： 1.搜集相關(guān)可轉(zhuǎn)位車(chē)刀資料，了解國(guó)內(nèi)外目前可轉(zhuǎn)位車(chē)刀的研究現(xiàn)狀及發(fā)展前景； 2.對(duì)可轉(zhuǎn)位車(chē)刀的整體功能結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析設(shè)計(jì)； 3.驅(qū)動(dòng)部分進(jìn)行選型設(shè)計(jì)、機(jī)械傳動(dòng)部分設(shè)計(jì)、機(jī)械執(zhí)行機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)； 4.控制系統(tǒng)選型； 提交論文和相關(guān)設(shè)計(jì)圖紙，附件等； 二、 刀具結(jié)構(gòu)型式的確定 機(jī)夾可轉(zhuǎn)位車(chē)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(chē)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(kāi)，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(xiāo)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(xiāo)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?jiàn)A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(mǎn)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(mǎn)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)。 表面粗糙度要求1.6μm,為精加工,但由于可轉(zhuǎn)為車(chē)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。 三、 刀具材料的確定 選擇刀片材料，硬質(zhì)合金牌號(hào)，由原始條件給定：被加工材料為45鋼，連續(xù)切削，完成粗車(chē)，半精車(chē)兩道工序。按照硬質(zhì)合金的選用原則，選取刀片材料為YT15. 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(chē)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(chē),因此前角可選=20, ② 后角:根據(jù)《機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)》表3.17,工件材料為中碳鋼(正火),半精車(chē),因此后角可選=6 ③ 主偏角:根據(jù)題目要求,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)： ① 選擇刀片有無(wú)中心孔.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. ② 選擇刀片形狀.按選定主偏角=75,參照《刀具設(shè)計(jì)手冊(cè)》2.4.4.2刀片形狀的選擇原則,選用正方形刀片. ③ 選擇刀片的精度等級(jí).參照《刀具設(shè)計(jì)手冊(cè)》2.4.4.3節(jié)刀片精度等級(jí)的選擇原則,一般情況下選用U級(jí). ④ 選擇刀片內(nèi)切圓直徑d(或刀片邊長(zhǎng)L).根據(jù)已確定的背吃刀量=3mm, 主偏角=75,刃傾角=-5,將,,代入下式可得刀刃的實(shí)際參加工作長(zhǎng)L為 L===3.118mm 令刀片的刃口長(zhǎng)度(即便長(zhǎng))L>1.5 L=4.677mm,保證切削工作順利進(jìn)行. ⑤ 選擇刀片厚度.根據(jù)已選擇的背吃刀量=3mm,進(jìn)給量f=0.6mm/r及《刀具設(shè)計(jì)手冊(cè)》選擇刀片厚度的諾莫圖圖2.3,求得刀片厚度S≥4.8mm. ⑥ 選擇刀尖圓弧半徑.根據(jù)已選擇的背吃刀量=3mm,進(jìn)給量f=0.6mm/r及《刀具設(shè)計(jì)手冊(cè)》選擇刀尖圓角半徑的諾莫圖2.4,求得連續(xù)切削時(shí)=1.2mm ⑦ 選擇刀片斷屑槽型式和尺寸.參照《刀具設(shè)計(jì)手冊(cè)》2.4.4.4節(jié)中刀片斷屑槽類(lèi)型和尺寸的選擇原則,根據(jù)已知的已知條件,選擇A型斷屑槽. 綜上7方面的選擇結(jié)果,根據(jù)《刀具設(shè)計(jì)手冊(cè)》表2.10確定選用的刀片型號(hào)為SNUM150612-A4. L=d=14.88mm;s=6.35mm;d=6.35mm;m=2.79mm; =1.2mm 刀片刀尖角=90;刀片刃傾角=0;斷屑槽寬W=4mm;取法前角=25 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 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(chē)刀后角a. 車(chē)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(chē)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(chē)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(chē)刀副后角a 車(chē)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(mǎn)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(chē)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 硬質(zhì)合金刀墊形狀和尺寸的選擇,取決于刀片加固結(jié)構(gòu)及刀片的型號(hào)和尺寸,選擇與刀片形狀相同的刀墊,正方形,中間有圓孔.根據(jù)《刀具設(shè)計(jì)手冊(cè)》表2.18選擇型號(hào)為S15B型刀墊.尺寸為:長(zhǎng)度L=14.88mm,厚度s=4.76mm中心孔直徑d=7.6mm.材料為高速鋼YG8。 ①選擇刀桿材料:為保證刀桿強(qiáng)度,增加刀桿使用壽命,刀桿材料一般可用中碳鋼,采用45號(hào)鋼,熱處理硬度為HRC38-45,發(fā)黑處理 ②選擇刀桿尺寸: ⑴選擇刀桿截面尺寸.車(chē)床中心高度為220mm,根據(jù)《刀具設(shè)計(jì)手冊(cè)》表2.37,選取截面尺寸為:20×25(mm) 由于切削深度及進(jìn)給量太小,故強(qiáng)度足夠 ⑵選擇刀桿長(zhǎng)度尺寸:參照《刀具設(shè)計(jì)手冊(cè)》2.5.1.3刀桿長(zhǎng)度選擇原則,選取刀桿長(zhǎng)度為160mm。 六、 刀具強(qiáng)度、剛度校核 可轉(zhuǎn)位車(chē)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 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(chē)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(jué)得受益匪淺。 課程設(shè)計(jì)是應(yīng)用所學(xué)基礎(chǔ)理論，專(zhuān)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(xiě)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(shū)，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(kāi)始領(lǐng)會(huì)到將近成功的那一份喜悅，從開(kāi)始撰寫(xiě)，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(jiàn)的各位專(zhuān)家表示衷心的感謝！祝愿所有老師工作順利，身體健康。 -9- 參考文獻(xiàn) [1] ?鄭澤民.高速切削刀具的發(fā)展現(xiàn)狀，工具技術(shù)，20017 [2] 王耀南.高速切削刀具磨損壽命的研究 ，工具技術(shù)，2004 [3] 張毅.金屬切削理論，機(jī)械工業(yè)出版社，2007 [4] 吳宗澤.刀具設(shè)計(jì)實(shí)用手冊(cè)，化學(xué)工業(yè)出版社，1999 [5] 盧秉恒.機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)，機(jī)械工業(yè)出版社，2007 [6] 蔡自興.機(jī)器人學(xué)基礎(chǔ)，機(jī)械工業(yè)出版社，2016 -10-