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1、课程名称 作业名称 班级 姓名 指导教师机械制造技术基础 可转位车刀设计 1208302 曹曼珺 王娜君题目要求：组题二（2），加工工序3：粗车直径142 外圆。一、选择刀片夹固结构工件的直径D为142mm,工件长度L=100mm.因此可以在普通机床CA6140上加工.表面 粗糙度要求为粗加工，夹紧方式根据推荐选用上压式。二、选择刀片结构材料加工工件材料为HT200，连续切屑，且加工工序为粗车。由于加工材料为铸铁因此刀片材 料可以采用YG系列,YG8宜粗加工,YG3宜精加工，本题要求为粗加工，因此材料选择,YG8硬质 合金。三、选择车刀合理角度根据机械制造技术基础刀具合理几何参数的选择,并考虑
2、可转位车刀几何角度的形成特点,四个角度做如下选择:（1）前角卩0： 根据机械制造技术基础表3.16,工件材料为灰铸铁（连续切削）,粗车,因此前角可选y0=10 15。由于硬质合金刀具脆性比较大，因此前角要选的稍微小一点。所以，前角选 择y0=10。因为采用硬质合金刀具，脆性大，粗加工时采用负倒棱可以明显提高刀具使用寿命，并 且减少崩刃的情况。取负倒棱冷=1mm。（2）后角a0: 根据机械制造技术基础表3.17,工件材料为灰铸铁（连续切削） ,粗车,因此后角可选a0=5。副后角aQ =后角a0=5。（3）主偏角匕:根据题目要求，车阶梯轴，因此主偏角Ky =90（4）刃倾角忑:加工铸铁为了提高刀刃
3、强度，粗车时常取兀=0 -5。刀具脆性大，为保证刀刃强度， 不宜选用正刃倾角。并且为获得大于0的后角a0及大于0的副刃后角仇,现选取刃倾角 人=-5。后角仇的实际数值及副刃后角仇和副偏角K；在计算刀槽角度时经校验确定。四、选择切屑用量根据机械制造技术基础表 3.21 和 3.23: 粗车时，为了预留精加工的加工余量，并且一次走刀完成切削，选定背吃刀量ap=3mm, 进给量f=0.8mm/r,切削速度v=80m/min。五、刀片型号和尺寸（1）选择刀片有无中心孔。 由于刀片加固结构已选定为上压式。因此应选用有无中心固定孔的刀片。（2）选择刀片形状。按选定主偏角Ky =90参照机械制造技术基础课程
4、补充资料2.442刀片形状的选择 原则,选用三角形刀片。(3) 选择刀片的精度等级。参照机械制造技术基础课程补充资料2.4.4.3 节刀片精度等级的选择原则,一般情况 下选用U级。(4) 选择刀片内切圆直径d(或刀片边长L)。根据已确定的背吃刀量Qp=3mm,主偏角Ky=90，刃倾角忑=-5，将ap，你，人代入下式 可得刀刃的实际参加工作长厶se为：厶 =卫=3 011mmseSin伶 cosssin90cos(5)令刀片的刃口长度(即边长)L1.5厶se=4517mm,保证切削工作顺利进行。 5)选择刀片厚度。根据已选择的背吃刀量ap=3mm,进给量f=0.8mm/r及机械制造技术基础课程补
5、充资料 选择刀片厚度的诺莫图图2.3，求得刀片厚度S24.8mm。(6) 选择刀尖圆弧半径二。根据已选择的背吃刀量ap=3mm,进给量f=0.8mm/r及机械制造技术基础课程补充资料 选择刀尖圆角半径的诺莫图2.4,求得连续切削时电=1.2mm。(7) 选择刀片断屑槽型式和尺寸。参照机械制造技术基础课程补充资料2.4.4.4节中刀片断屑槽类型和尺寸的选择原则, 根据已知的已知条件，选择V型断屑槽。综上7方面的选择结果,根据机械制造技术基础课程补充资料表2.23确定选用的刀 片型号为TNUN160412，具体参数为：L=16.5mm； d=9.525mm； s=3.18mm； m=13.191；
6、电=1.2mm。刀片刀尖角=60 ;刀片刃倾角久sb=0； V型断屑槽；取法前角ybn=15六、选择硬质合金刀垫型号和尺寸硬质合金刀垫形状和尺寸的选择,取决于刀片加固结构及刀片的型号和尺寸,选择与刀片 形状相同的刀垫,正方形,中间有圆孔.根据机械制造技术基础课程补充资料表2.18选择型 号为T16N型刀垫.尺寸为:长度d=8.53mm,厚度s=3.18mm, m=12mm,中心孔直径 =3.4mm, r =0.8mm, D=5.2mm,材料为高速钢 YG8。七、计算刀槽角度可转为车刀几何角度,刀片几何角度,刀槽几何角度之间的关系:刀槽角度的计算:(1)刀杆主偏角Ky yK=K = 90(2)刀
7、槽刃倾角血yy久=A = 5(3)刀槽前角y0ysys将丫 =10 , Y =150 bn,九=-5代入下式stany = tanyotanybn /cos 。1+tany0tanybn cosA s则检= 5,06,，取 = 5(4)验算车刀后角q车刀后角a0的验算公式为:tan 伉 0 =:tan仇nbtany 0acs久s1+tannb tany0 cosZs当=时，将汗 =5。,久=5。代入上式得 = 4.98。 Ops0前面所选后角a0 = 5。,与验算角度接近。而刀杆后角aog 0 = 5O(5) 刀槽副偏角K = K = 180 K = yg yyr陥=,rg因此 = 180%
8、j车刀刀尖角&的计算公式为rcos =cos , 1 + (tan 九 九)2 tan 丫 sin 九cos 九rrbog sogss将 =60。，v = 5，久=5。代入上式得 = 57.18 rgOgsr故K - K =180-90-57.18=32.82w y取匕9=32.8(6)验算车刀副后角仇车刀副后角的验算公式为:tan伉0,二二 tannh，tan/ 0dcos久“1+tan%b，tany09cos九9当 = 0。时，tan % = tany 09 込2久 COSsg rg=久=5。 ，= srg r而 tan0 =tan/0scosrg+tan 人9 sin%= 57.18。t
9、an 血9=ta%s sinJg + tan 将久=y0 = 5。，久os 0ssptany0g=tan(-5)cos57.18+tan (-5)sin57.18 求得知=542。tan久09，= tan(5) sin 57.18+tan (-5)cos57.18求得久，=6.89og再将v = 5.42，久，=6.89代入得 0gogtan a0, =-tan (-5.42) cos2(-6.89)%，= 4.97可以满足切削要求刀槽副后角，-呼故, =4.97，取，=5综上述计算结果,可以归纳出:车刀的几何角度：y0=10 , a0=5 ,匕=90 , 0=30 入=-5 卫 0，=4.9
10、7刀槽的几何角度：检=-5 , %=5 , Kyg =90 , K/32.8 , Q=一5 %=5八、计算铣制刀槽时所需的角度1）计算刀槽最大副前角Ng及其方位角t_将卩0 = -5，久=久=-5代入下式得:0gsg sta%g=7伽21 og +tan2行 = ygg=-7.5。 将y0g = -5，久_ =久_ = -5代入下式得：=2）sg stan九tan =Qggggg tan 九sg和进给剖面前角1pgfg将Y0g = -5 ,sg = 5, K_ = 90代入下式得:tan 1= tan 1 sin +tanpgos rg计算刀槽切深剖面前角179九sin sg rg= % =
11、-15tan 1= tan 1sin +tanfgos rg九sin sg rg= % = -8.4九、选择刀杆材料和尺寸（1）选择刀杆材料: 为保证刀杆强度,增加刀杆使用寿命,刀杆材料一般可用中碳钢,采用45号钢,热处理硬度为HRC38-45，发黑处理。（2）选择刀杆尺寸:1）选择刀杆截面尺寸车床中心高度为220mm,根据机械制造技术基础课程补充资料表2.37，选取截面尺寸为:20X25（mm 2），由于切削深度及进给量小，故强度足够。2）选择刀杆长度尺寸:参照机械制造技术基础课程补充资料2.5.1.3刀杆长度选择原 则，选取刀杆长度为125mm。十、选取上压式结构的相关尺寸（1）选择沉头螺钉:由于采用的刀垫孔直径为3.4mm，螺钉盘头角度为60，以适应刀垫要求，同时选用 M3的螺钉，长度初定为15mm，开槽盘头螺钉。（2）选择压紧螺钉：选择M6的圆头螺钉紧固，长度选为25mm。（3）压板： 自行设计加工。十一、参考文献1李旦韩荣第巩亚东陈明君.机械制造基础J.哈尔滨工业大学出版社,2011.1 王娜君金属切削刀具课程设计指导书J哈尔滨工业大学出版社
