可轉(zhuǎn)位車刀設(shè)計 35# （6~10題）,可轉(zhuǎn)位車刀設(shè)計,35#,（6~10題）,可轉(zhuǎn)位,車刀,設(shè)計,35,10 一、 原始條件及設(shè)計要求 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）表面無接痕； （2）表面硬化程度不超過20%； （3）表面無殘余應(yīng)力和微裂紋。 任務(wù)參考： （1）選擇（設(shè)計）刀具 （2）確定切削用量 （3）強度校核 二、 刀具結(jié)構(gòu)型式的確定 機夾可轉(zhuǎn)位車刀是將可轉(zhuǎn)位硬質(zhì)合金刀片用機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)簡單，操作方便，但不能雙邊定位。當偏心量過小時，要求刀片制造的精度高，若偏心量過大時，在切削力沖擊作用下刀片易松動，因此偏心式夾緊結(jié)構(gòu)適于連續(xù)平穩(wěn)切削的場合。 ·杠桿式 杠桿式夾緊結(jié)構(gòu)應(yīng)用杠桿原理對刀片進行夾緊。當旋動螺釘時，通過杠桿產(chǎn)生夾緊力，從而將刀片定位在刀槽側(cè)面上，旋出螺釘時，刀片松開，半圓筒形彈簧片可保持刀墊位置不動。該結(jié)構(gòu)特點是定位精度高、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，楔塊一面靠緊刀桿上的凸臺，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)的特點是操作簡單方便，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床上進行，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,工件長度L=100mm.因此可以在普通機床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值,切屑流向已加工表面從而劃傷工件,因此只能達到半精加工. 參照《機械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程補充資料》表2.1典型刀片結(jié)構(gòu)簡圖和特點,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，抗拉強度為980Mpa，屈服強度為800Mpa，斷面收縮率45%，伸長率18%，沖擊韌性為588.3KJ/㎡，熱導(dǎo)率33.6w/(m.k). 由表4-3查出35#鋼各項性能的加工性等級為：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,且加工工序為粗車,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)的合理選擇及其計算 刀具角度： 根據(jù)《機械制造技術(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,四個角度做如下選擇: ①前角:根據(jù)《機械制造技術(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 后角的實際數(shù)值及副刃后角和副偏角在計算刀槽角度時經(jīng)校驗確定. 刀具幾何參數(shù)： 選取如下五個主要角度。 粗加工 前角γo=13o 硬質(zhì)合金刀具的抗彎強度較低，故前角選擇小，為了增大刀的強度使刀更加鋒利，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，為了提高刀具的強度。大的后角可以減小摩擦，提高已加工表面質(zhì)量，延長刀的壽命 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 選用負的刃傾角可以增大刀頭強度，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 為了提高刀具的強度。大的后角可以減小摩擦，提高已加工表面質(zhì)量，延長刀的壽命 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)計及結(jié)構(gòu)尺寸計算和驗算 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 驗算車刀后角a. 車刀后角a的驗算公式為: tan a= 當=0時,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,與驗算值有差距,故車刀后角a應(yīng)選a=5才能與驗算角度接近 而刀桿后角a≈a=5 ⑤ 刀槽副偏角 k=k=180-= k=,= 因此k=180-- 車刀刀尖角的計算公式為 cos=[cos]cos 當=90時,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 驗算車刀副后角a 車刀副后角的驗算公式為: tan a= 當a=0時, 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級精度允許的誤差為0.015mm，故強度合格 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)計體會 課程設(shè)計即將結(jié)束，回顧整個過程，我覺得受益匪淺。 課程設(shè)計是應(yīng)用所學基礎(chǔ)理論，專業(yè)知識與技能去分析和解決生產(chǎn)實際問題的一次綜合訓(xùn)練。通過這次課程設(shè)計鞏固、擴大和強化了自己所學到的理論知識與技能，提高自己設(shè)計計算、制圖、編寫技術(shù)文件的能力，學會正確使用技術(shù)資料、標準、手冊等工具書，并在設(shè)計中培養(yǎng)自己理論聯(lián)系實際，嚴肅認真的工作作風和獨立工作能力，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條件的前提下，進行工藝設(shè)計的。 由于自己能力所限，設(shè)計中還有許多不足之處，懇請各位老師、同學們批評指正。一次又一次的學習，我們慢慢地在體會，研究和感悟，終于開始領(lǐng)會到將近成功的那一份喜悅，從開始撰寫，查找資料，程序設(shè)計上，我們學會了細心和耐心，也品嘗到了酸、甜、苦、辣，無數(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)出來的。當前的社會，科技迅速發(fā)展，知識更新速度大大加快，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)計過程中雖然遇到了很多困難，但是在老師和同學的幫助下，都順利的渡過了。感謝我的課程設(shè)計指導(dǎo)教師，他對我進行了細心的指導(dǎo)和幫助，他嚴肅的科學態(tài)度，嚴謹?shù)闹螌W精神，精益求精的工作作風，深深地感染和激勵著我。從課題的選擇到項目的最終完成，都始終給予我細心的指導(dǎo)，無論何時何地都會為我解答疑問。在多次修改過后，才完成了畢業(yè)論文。 感謝本文所涉及到的各位學者，本文參考了他們的研究文獻。本文通過各學者的研究成果的啟發(fā)得以完成。 最后，向在百忙中抽出時間對本文進行評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 [1]曹寶新，齊群.畫法幾何及土建制圖[M] .北京：中國建材工業(yè)出版社，2001，36-79. 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