圆孔拉刀刀具课程设计说明书.doc

沈阳理工大学 1 序言序言 机械制造工艺学课程设计使我们学完了大学的全部基础课 技 术基础课以及大部分专业课之后进行的 这是我们在进行毕业设计之 前对所学各课程的一次深入的综合性的总复习 也是一次理论联系实 际的训练 因此 它在我们四年的大学生活中占有重要的地位 就我个人而言 我希望能通过这次课程设计对自己未来将从事 的工作进行一次适应性训练 从中锻炼自己分析问题 解决问题的 能力 为今后参加祖国的 四化 建设打下一个良好的基础 沈阳理工大学 2 目录目录 0 0 序言序言 1 1 1 1 可转位车刀设计可转位车刀设计 3 3 2 2 圆孔拉刀设计圆孔拉刀设计 1010 3 3 结语结语 1515 4 4 参考文献参考文献 1616 沈阳理工大学 3 一一 可转位车刀设计可转位车刀设计 设计题目设计题目 已知 工件材料 Y12 使用机床 CA6140 加工后 dm 22 Ra3 2 需精车完成 加工余量自定 设计装 T 刀片 95 偏头外圆车刀 设计步骤 1 11 1 选择刀片夹固结构 选择刀片夹固结构 考虑到加工在 CA6140 普通车床上进行 属于连续切削 采用杠 杆式刀片夹固结构 1 21 2 选择刀片材料 硬质合金牌号 选择刀片材料 硬质合金牌号 由原始条件给定 被加工工件材料为 Y12 连续切削 完成精车 工序 按照硬质合金的选用原则 选取刀片材料 硬质合金牌号 为 YT30 1 31 3 选择车刀合理角度 选择车刀合理角度 根据刀具合理几何参数的选择原则 并考虑到可转位车刀 几何 角度的形成特点 选取如下四个主要角度 1 前角 15 2 后角 8 3 主偏角 95 4 刃倾角 3 后角 的实际数值以及副后角在计算刀槽角度时 经校验后确定 沈阳理工大学 4 1 41 4 选择切削用量选择切削用量 根据切削用量的选择原则 查表确定切削用量为 精车 0 5 mm f 1mm r v 60m min p a 1 51 5 选择刀片型号和尺寸 选择刀片型号和尺寸 1 选择刀片有无中心固定孔 由于刀片夹固结构已选定为杠杆式 因此应选用有中心固定孔的 刀片 2 选择刀片形状 按选定的主偏角 95 选用三角形刀片 3 选择刀片精度等级 选用 U 级 4 选择刀片内切圆直径 d 或刀片边长 L 根据已选定的 可求出刀刃的实际参加工作 Lse p a r K s 为 L 1 5Lse 1 026 p se rs 0 5 0 804 sincossin95 cos 3 a L K 5 选择刀片厚度 S 根据 f 利用诺模图 得 S 4 73 p a 6 选择刀尖圆弧半径 根据 f 利用诺模图 得连续切削 r p a 1 6 r 7 选择刀片断屑槽型式和尺寸 根据条件 选择 A 型 当刀片型号和尺寸确定后 断屑槽尺寸便 沈阳理工大学 5 可确定 确定刀片型号 TNUM220416 A 尺寸为 L 22 d 12 7 S 4 76 5 16 m 17 463 1 6 1 d r 1 61 6 确定刀垫型号和尺寸 确定刀垫型号和尺寸 硬质合金刀垫型号和尺寸选择 取决于刀片夹固结构的需要及刀 片的型号和尺寸 适合于偏心式夹固结构的需要 并与刀片型号为 TNUM220416 A 相对应的硬质合金刀垫的型号为 T22A 其具体尺寸 为 L 20 26 d 11 7 S 3 18 d1 6 6 0 8 c 1 5r 8D 1 71 7 计算刀槽角度可转位车刀几何角度 刀片几何角度和刀槽几何计算刀槽角度可转位车刀几何角度 刀片几何角度和刀槽几何 角度之间的关系 刀槽角度计算步骤是角度之间的关系 刀槽角度计算步骤是 1 刀杆主偏角 95 rg K r K 2 刀槽刃倾角 3 sg sgs 3 刀槽前角 刀槽底面可看作刀面 则刀槽前角的计算公式 og r og r s og s tan cos tan 1tantancos nb o onb t an 将 15 20 3 代入得 o nb s og tan20 cos 3 tan0 088 1 tan15 tan20 cos 3 tan15 则 5 029 取 5 og og 4 验算车刀后角 0 沈阳理工大学 6 车刀后角的验算公式为 0 ogss 0 ogs tantancos cos tan 1tantancos nb nb 当 0 时 nb 2 0ogs tantancos 将 5 3 og s 代入 则 4 972 2 0 tantan5cos 3 0 087 0 与所选后角值相近 可以满足切削要求 而刀杆后角 og 0 故 4 972 取 5 og og 5 刀杆副偏角 rg K rg K r K 而 180 r K r K r 又 rg r rg K r K 180 180 rg K rg K rg r K r 车刀刀尖角的计算公式 r 2 rogsogss cot cot1 tancos tansin cos rb 当 时 将 5 3 代入 rb 60 og s 得 cot cot r rb ssogsog cos sintan cos tan1 2 cot 0 581 59 84 r r 180 95 59 84 25 5 rg K 沈阳理工大学 7 取 25 5 rg K 6 验算车刀副后角 0 og 0 og tantancos cos tan 1tantancos nbsgsg nbsg 当 0 时 而 nb 2 0og tantancos sg ogsg tantancostansin ogrgrg ogsg tantansintancos sgrgrg 将 5 3 59 84 代入 og sg s rg r tan tan 5 cos59 84 tan 3 sin59 84 og 0 089 则 5 09 og tan tan 5 sin59 84 tan 3 cos59 84 rg 0 049 则 2 81 sg 再将 5 09 2 81 代入 og sg 得 tan tan 5 09 2 81 0 089 o 2 cos 则 5 09 0 可以满足切削要求 而刀杆副后角 og 0 故 5 09 5 og 0 综合上述计算结果 可以归纳出 沈阳理工大学 8 车道的几何角度为 15 4 97 95 25 16 3 o 0 r K r K s 5 09 0 刀杆与刀槽的几何角度为 5 5 95 25 5 3 og og rg K rg K sg 5 og 1 81 8 选择刀杆材料和尺寸 选择刀杆材料和尺寸 1 选择刀杆材料 选用 45 号钢为刀杆材料 热处理硬度为 HRC38 45 2 选择刀杆尺寸 1 选择刀杆截面尺寸 因加工使用 CA6140 普通车床 其中心高为 200mm 并考虑到为 提高刀杆 选取刀杆截面尺寸 BxH 20 x25mm 由于切削深度 0 5mm 进给量 f 1mm r 可以不必校验刀杆强度 p a 2 选择刀杆长度尺寸 选取刀杆长度为 150mm 1 91 9 选择杠杆及其相关尺寸选择杠杆及其相关尺寸 1 选择杠杆材料 杠杆材料选用 45 钢 热处理硬度为 HRC40 45 发黑 2 选择杠杆直径和偏心量 e c d 0 2 0 4 m c d 1 d 前面已经选定 5 16 括号内取 1 d 沈阳理工大学 9 则 5 16 0 4 4 76mm c d 偏心量 e 即 02 12 2 1 dd 22 e 1 为使计算方便 取 0 13 1 1 2 0 d 2 d 2 1 1 则 e 0 13 0 13x4 76 0 62mm 取 e 0 6mm 0 d 为使刀片夹固可靠 选用自锁性较好的螺钉偏心销 并取落定偏 心销转轴直径为 M6 2 d 3 计算偏心销转轴孔中心在刀槽前面上的位置即 用公式 2 6 和 2 7 将 m 和 n 求出 见图 2 4 即 10 d msin 22 dd e cos n d 2 ecos d1 do sin 根据前边已选定的各尺寸得知 d1 3 81mm d 9 525mm do 3 41mm e 0 42mm 取 67 则 M 9 525 2 0 42sin67 3 81 3 41 cos67 2 5 07mm N 9 525 2 0 42cos67 3 81 3 41 sin67 2 4 41mm 沈阳理工大学 10 二二 圆孔拉刀的设计圆孔拉刀的设计 被加工孔直径 D 32 0 021 0mm 拉前直径 D0 31 0 16 0mm 工件拉削孔长度 L 45mm 拉削表面粗糙度不得大于 Ra1 6 m 工件材料 45 钢 调质处理 硬度 HBS220 250 抗拉强度 b 750MPa 拉床型号 L6110 型 采用 10 极压乳化液 要求设计圆拉刀 设计时应考虑 预制空加工方式 标准麻花钻 钻削 拉削变形量 拉削后孔收缩 收缩量 在直径上 为 0 01mm 设计步骤 1 选择拉刀材料 拉刀结构复杂 价格昂贵 因此要求采用 耐磨的刀具材料 以尽量提高刀具耐用度 本例采用 W18Cr4V 2 确定拉削方式 综合式拉刀较短 适用拉削碳钢和低合金 钢 拉削精度和表面质量并不低于其它拉削方式 且拉削耐用度较 沈阳理工大学 11 高 因此 本例选择综合式拉削 3 选择刀齿几何参数 按表 3 一 2 取拉刀前角 15 精 切齿与校准齿前刀面采用倒棱 br1 0 5 1 mm 粗切齿 后角 3 倒棱宽 ba1 小于 0 2 精切齿 后角 2 ba1 0 3 校准齿 后角 1 ba1 0 6 确定校准齿直径 以角标 x 表示校准齿的参数 dox dmmax 1 式中 收缩量 0 01 dox 32 031mm 确定拉削余量 计算余量 按表 3 1 为 0 005dm 0 1 0 2 0 005X32 0 15X mm 0 97mm l 按 GB1439 78 锥柄长麻花钻 第 系列取 30 0mm 的钻头 这 样 实际拉削余量为 dox dwmin 32 031 30 0 mm 2 031mm 2 选取齿升量 按表 3 4 选取粗切齿齿升量 ap 0 04mm 3 设计容屑槽 1 计算齿距 按表 3 7 粗切齿与过渡齿齿距为 1 3 1 6 1 2 1 6 6 8 9 0mm l 取 P 8mm 精切齿和校准齿齿距为 Pj Px 0 6 0 8 P 5 5mm 2 选取拉刀容屑槽 查表 3 8 选曲线齿背型 粗切齿和过渡 齿取深槽 h 3mm 精切齿和校准齿取基本槽 h 2mm 3 校验容屑条件 查表 3 10 得容屑系数 k 3 0 则 沈阳理工大学 12 h 1 13 1 13Xmm 2 68mm lafk 2 3004 0 20 3XXX 显然 h h 容屑条件校验合格 4 校验同时工作齿数 照表 3 7 计算 l p 32 8 4 zemin 4 zemax 5 满足 ze 8 的校验条件 校验合格 8 确定分屑槽参数 拉刀粗切齿与过度齿采用弧形分屑槽 精切齿 最后一个精切齿除外 采用三角形分屑槽 弧形槽按表 3 12 设计 当 domin 30mm 槽数 nk 8 槽宽 a domin sin90o nk 0 3 0 7 mm 30Xsin90o 8 0 3 0 7 mm 5mm 切屑宽度 aw 2dominsin90o nk a 2 30 sin90o 8 5 mm 6 71mm 因 aw a 可使拉削表面质量较好 前后刀齿重叠拉削而无空隙 三角形槽按表 4 11 设计 d 30mm N 1 7 1 6 d 15 槽宽 b 1 1 2mm 深 h 0 5mm 槽形角 w 90o 前后刀齿的分屑槽应在圆周方向错开半个槽距 交错排列 9 选择拉刀前柄 按表 3 17 选用 型 A 无周向定位面的 圆柱形前柄 取 d 28mm 卡爪处底径 d2 21mm 其他见图 3 1 拉刀无需设后柄 10 校验拉刀强度与拉床载荷 按表 3 20 表 3 21 和表 3 22 计算最大刀削力 根据综合式拉削特点 切削厚度 ac 2af Fmax FZ awzemaxk0 k1 k2 k3 k4 10 3 沈阳理工大学 13 161 30 2 4 1 27 1 15 1 13 1 1 10 3KN 50 06KN 拉刀最小断面为前柄卡爪底部 其面积为 rmin d22 4 x212 4mm2 346 19mm2 危险截面部位的拉应力为 Fmax Armin 50 06 346 19GPa 0 145GPa 按表 4 25 高速钢圆拉刀许用应力 0 35GPa 显然 拉刀强度校验合格 按表 3 23 表 3 24 和已知 L6120 型良好状态旧拉床 可算出 拉床允许拉力 Frk 200X0 8KN 160KN 显然 Fmax Frk 拉床载荷校验合格 11 确定拉刀齿数和每齿直径尺寸 按本章一 3 齿升量中 所述 取过度齿与精切齿齿升量递减为 0 03 0 025 0 020 0 015 0 01 0 01mm 共切除余量 Ag Aj 2 0 03 0 025 0 020 0 015 0 01 0 01 mm 0 22mm 其中 前 2 齿齿升量大于 1 2af 可属过渡齿 后 4 齿齿 升量较小 属精切齿 粗切齿齿数按下式计算后取整为 Ze A Ag Af 2af 1 1 035 0 22 2X0 04 1 11 粗切齿 过渡齿 精切齿共切除余量 11 1 2 0 04 0 22 mm 1 02mm 沈阳理工大学 14 剩下 1 035 1 02 mm 0 015mm 的余量未切除 需增设一个精切齿 切到要求的尺寸 按表 3 14 取校准齿 7 个 其直径尺寸 dox已在前面计算确定 了 这样 拉刀总齿数为 zo zg zj zx 11 2 5 7 25 图 3 1 中按齿号列出了各齿直径尺寸及其公差 12 设计拉刀其他部分 按表 3 19 前柄 l 100mm d 28f8mm 颈部 l m Bo A l3 110mm d2 d1 0 5mm 27 5mm 过渡锥 l3 15mm 前导部 l4 40mm d4 dwmin 31f7mm 后导部 l7 20mm d7 dmmin 32f7mm 拉刀前柄端面至第 1 刀齿的距离 L1 l1 m Bs A l4 95 20 75 35 40 mm 265mm 13 计算和效验拉刀总长 粗切齿与过度齿长 l5 8 11 2 104mm 精切齿与效准齿长 lo 5 5 5 7 66mm 拉刀总长 L L l5 l6 l7 455mm 按表 4 26 允许拉刀总长为 28do 28 30mm 840mm 显然 拉刀短 得多 所以长度合格 沈阳理工大学 15 结论结论 通过这次课设 我了解到自己还有很多专业知识的欠缺 理论 与实际不能完全的结合在一起 需要继续完善自己的专业知识与技 术水平 通过