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1、 机械制造技术基础课程设计说明书题目C刀片90直头外圆可转位车刀设计以及 支架的机械加工工艺规程设计 分院、专业 机械设计制造及其自动化 班级 11121101 学生姓名 指导教师 成绩 2012 年 7 月 9 日沈阳理工大学 第一章 可转位车刀设计31.刀具部分31.1 设计任务31.2选择切削用量31.3选择刀片材料（硬质合金牌号）41.4选择车刀合理角度41.5选择刀片夹紧结构41.6选择刀片型号和尺寸41.7 确定刀垫型号和尺寸51.8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51.9选择刀杆材料和尺寸82.0选择偏心角及其相关尺寸8第二章支架的机械加工工艺
2、规程设计92.工艺部分92.1有关零件的结构、工艺分析和功用92.2 生产纲领102.3选择毛坯，确定毛坯尺寸，设计毛坯图112.4定位基准的选择原则112.5工艺规程的拟定122.6机械加工余量 工序尺寸及毛坯尺寸的确定132.7确定切削用量152.8工时定额的确定19结论21参考文献22第一章 可转位车刀设计1.刀具部分1.1 设计任务已知:工件材料45钢(正火)，使用机床CA6140，加工后, ,需粗车完成，加工余量自定，设计装C刀片90直头外圆车刀。1.2选择切削用量全套图纸，加153893706根据切削用量的选择原则，查表确定切削用量为：粗车时：切削深度，进给量f=，切削速度；1.3
3、选择刀片材料（硬质合金牌号） 由原始条件结构给定：被加工工件材料为HT200，连续切削，完成粗车、半精车两道工序，按照硬质合金的选用原则，选取刀片材料（硬质合金牌号）为YT15。1.4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=14， （2）后角=6 （3）主偏角=90， （4）刃倾角=-6后角的实际数值以及副后角和副偏角在计算刀槽角度时，经校验后确定。1.5选择刀片夹紧结构 考虑到加工是在CA6140普通机床上进行，属于连续切削，参照表2-1典型车刀夹紧结构简图和特点，采用偏心式刀片夹紧结构。1.6选择刀片型号和
4、尺寸 1）选择刀片有无中心固定孔 由于刀片夹紧结构已选定为偏心式，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=90，选用80棱形刀片。 3）选择刀片精度等级 选用U级；4）选择刀片边长内切圆直径d（或刀片边长L） 根据已选定的、Kr、s，可求出刀刃的实际参加工作长度。为： = =4.5248 因为是棱形 ， 4.5248 5) 选择刀片厚度S 根据、f，利用诺模图，得; 6）选择刀尖圆半径 根据、f, 利用诺模图，得连续切削=1.2 7）选择刀片断屑槽型式和尺寸 根据条件，选择H型。当刀片型号和尺寸确定后，断屑槽尺寸便可确定。确定刀片型号：CNUM160608-H4，尺寸
5、为L=16.1mm, d=15.875, S=6.35, d1=6.35 , =0.8，=3.97, =2.182刀片参数：粗车刀尖角=80, 刃倾角=0，法后角=7，法前角=20,断屑槽宽度.1.7 确定刀垫型号和尺寸 硬质合金刀垫型号和尺寸的选择，取决于刀片夹紧结构的需要及刀片型号和尺寸： 适合于偏心式夹紧结构的需要，并于刀片型号CNUM160608-H4相对应的硬质合金 刀垫得型号为：C16B,其具体尺寸为：L=15.11mm, d=14.88mm， S=4.76mm, ， =1.2mm， D=9， C=2.0；1.8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
6、槽角度计算步骤： 1）刀杆主偏角 2）刀槽刃倾角 3）刀槽前角刀槽底面可看作前刀面，则刀槽前角的计算公式为： = 将o=14， =20，s=-6代入式得： =-0.107则=-6.107取=-6 4）验算车刀后角 车刀后角的验算公式为 =当=0时，则 =将=-6，s=-6代入得； =（-6）cos（-6）=0.104则 =5.937与所选后角值相近，可以满足切削要求。而刀杆后角=故=5.937，取=6 5）刀杆副偏角 而 =180-Kr-r又=r， =Kr =180- - =180-车刀刀尖角r的计算公式为 =-sinscoss当=80时，则为 =ctg80- sincos将=-6，s=-6代
7、入得 =ctg80-tg(-6) sin(-6)cos(-6)=0.1663则 r=80.56故 = =180-90-80.56 =9.44取 =9.5 6) 验算车刀副后角车刀副后角的验算公式为 =当=0时，则式为 =而 = = 将=-6， =r=-6，=r=80.56代入得； =-tg（-6）cos80.56+tg（-6）sin80.56 =-0.087则 =-4.944 =tg（-6）sin80.56+tg（-6）cos80.56 =-0.121则 =-6.894 再将=-4.944， =-6.894代入式得； =-tg（-4.944）cos（-6.894）=0.086则 =4.858可
8、以满足切削条件而刀杆副后角=故=4.858，取=5综合上述计算结果，可以归纳为；刀具的几何角度为；o=14，o=5.937，Kr =90，Kr=9.44，s=-6， =4.858刀杆于刀槽的几何角度为；=-6，=6， 90， =9.5，sg=-6， =51.9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，发黑。 2)选择刀杆尺寸 选择刀杆截面尺寸 因为加工使用CA6140普通车床，其中心高为140cm，并考虑到为提高刀杆，选取刀杆截面尺寸。由于切削深度=3，进给量f=0.6mm/r，可以不必校验刀杆强度。 选择刀杆长度尺寸 选取刀杆长度为150mm
9、2.0选择偏心角及其相关尺寸 1） 选择偏心销材料偏心销材料选用40Cr，热处理硬度为HRC40-45，发蓝。2）选择偏心销直径dc和偏心量e dc=d1-（0.2-0.4）mm前面已经选定d1=6.35，括号内取最大值0.4d1=6.35-0.4=5.95mm偏心值e即偏心值e=0.75mm 为使刀片夹紧可靠，选用自锁性能较好的螺钉偏心销，并取螺钉偏心销转轴直径d2为M6. 3）计算偏心销转轴孔中心在刀槽前面上的位置 用公式将m和n求出m= 根据前边已选定的各尺寸知，d1=6.35mm， d=15.875mmde=5.95mm， e=0.75mm，取=30m=1.893+0.375-0.17
10、3=8.14mmn=7.938-0.65-0.1=7.19mm 第二章支架的机械加工工艺规程设计2.工艺部分2.1有关零件的结构、工艺分析和功用 2.1.1 零件的功用支架是起支撑作用的构架，承受较大的力，也具有定位作用，使零件之间保持正确的位置。 2.1.2零件的结构分析如图所示为支架零件图，主视图以工作位置放置，表达了相互垂直的安装面、T型肋、支承结构的孔以及夹紧用的螺孔等结构。左视图主要表达支架各部分前后的相对位置，安装板的形状和安装孔的位置以及工作部分的20孔等处，为了表明螺纹夹紧部分的外形结构，采用A向局部视图。用移出断面表达T型肋的断面形状。2.1.3零件的工艺分析通过对该零件图的
11、重新绘制，知原图样的视图正确、完整，尺寸、公差及技术要求齐全。该零件需要加工的表面均需切削加工，各表面的加工精度和表面粗糙度都不难获得。以下是支架需要加工的表面以及加工表面之间的位置要求：1.沉头孔28，15，粗糙度为25。2.孔35左右两端面，粗糙度为12.5。3.孔11，粗糙度为12.5。4.开口3，粗糙度为12.5。5.孔20，粗糙度为3.2。 6.B面，粗糙度为3.2。7.尺寸16右端面，粗糙度为3.2。根据各加工方法的经济精度及一般机床所能达到的位置精度，该零件没有很难加工的表面，上述各表面的技术要求采用常规加工工艺均可以保证。2.2 生产纲领年 产 1万件成批生产，拟定大批大量生产
12、； 2.3选择毛坯，确定毛坯尺寸，设计毛坯图 2.3.1 选择毛坯该零件材料为HT200，零件结构比较简单，生产类型为大批生产，为使零件有较好的力学性能，保证零件工作可靠，故采用铸造成形。这从提高生产效率保证加工精度上考虑也是应该的。2.3.2 毛坯图2.4定位基准的选择原则 2.4.1粗基准的选择原则1. 保证相互位置要求原则2. 余量均匀分配原则3. 便于工件装夹原则4. 粗基准在一个定位方向上只允许使用一次 2.4.2精基准的选择原则1. “基准重合”原则2. “基准统一”原则3. “互为基准”原则4. “自为基准”原则5. 定位准确、夹紧可靠原则现以零件的侧面为主要的定位粗基准，选择以
13、圆柱体的20H7孔为精基准。2.5工艺规程的拟定 制定工艺路线的出发点，应当是使零件的几何形状、尺寸精度以及位置精度等技术要求能得到合理的保证，在生产纲领已确定为大批量生产条件下，可以考虑采用万能型机床配以专用夹具，并尽量使工序集中，提高生产率，除此之外，还应当考虑经济效益，以便使生产成本尽量降低。 2.5.1制定工艺规程的原则 （1）保证零件的加工质量，可靠地达到产品图纸所提供出的全部技术条件，并尽量提高生产率和降低消耗； （2）尽量降低工人的劳动强度，使其有良好的工作条件； （3）在充分利用现有生产条件的基础上，采用国内外先进工艺技术； （4）工艺规程应正确、完整、统一、清晰； （5）工艺
14、规程应规范、标准，其幅面、格式与填写方法以及所用的术语、符号、代号等应符合相应标准的规定； （6）工艺规程中的计量单位应全部使用法定计量单位。 2.5.2 零件表面加工方法的选择（1）沉头孔28、15 ，公差等级为IT13，表面粗糙度为Ra25，只需钻孔即可。（2）35两端面，公差等级为IT12，表面粗糙度为Ra12.5, 粗铣即可。（3）开口3 ， 公差等级按IT12，表面粗糙度为Ra12.5，粗铣即可。（4）11孔， 公差等级为IT12，表面粗糙度为Ra12.5，只需一次钻孔即可。（5）尺寸16右端面 ,公差等级为IT10，表面粗糙度为Ra3.2，粗、精铣。（6）B面 , 公差等级为IT1
15、0，表面粗糙度为Ra3.2 ，需粗、精铣。 （7）20孔 公差等级为IT8，表面粗糙度为Ra3.2，需钻-扩-精铰。2.5.3拟定工艺路线 方案一：工序1铸造毛坯工序2清砂工序3时效处理工序4检验毛坯工序5铣16右面、B面工序6铣50两侧保证尺寸50工序7钻-扩-孔用20孔工序8钻2-15,2-28深3工序9铣18上面工序10用8.5钻头钻M10底孔，攻螺纹工序11用11钻头扩至11孔工序12用三面刃铣刀铣3开口工序13在钳工台上去毛刺工序14清洗工序15检验 方案二：工序1铸造毛坯工序2清砂工序3时效处理工序4检验毛坯工序5铣16右面、B面工序6铣50两侧保证尺寸50工序7钻-扩-孔用20孔
16、工序8钻2-15,2-28深3工序9铣18上面工序10用8.5钻头钻M10底孔，扩至11孔 工序11攻螺纹工序12用三面刃铣刀铣3开口工序13在钳工台上去毛刺工序14清洗工序15检验2.5.4方案的比较方案一是先钻螺纹底孔，然后紧接着攻螺纹，最后扩至11的孔，方案二是先钻螺纹底孔，紧接着扩至11的孔，最后攻螺纹，显然，方案一比较合理，符合加工要求。2.6机械加工余量 工序尺寸及毛坯尺寸的确定 2.6.1确定加工余量和工序尺寸1. 16右侧面、B面表面粗糙度为3.2，加工方案为粗、精铣，所以加工余量和工序尺寸为以下。 （1）用查表法确定各道工序的加工余量及毛坯总余量如下 精铣加工余量=1m 粗铣
17、加工余量=3mm （2）计算工序尺寸的基本尺寸 精铣H=(16+21）mm=18mm 粗铣H=(18+23)mm=24mm2. 50两侧保证尺寸50 表面粗糙度为12.5，加工方案为粗铣，所以加工余量和工序尺寸为以下。 （1）用查表法确定各道工序的加工余量及毛坯总余量如下 粗铣加工余量=4mm （2）计算工序尺寸的基本尺寸 粗铣H=(50+24)mm=58mm3.内孔20内孔直径为20，精度等级为H8，加工方案为钻-扩-铰，所以加工余量和工序尺寸为以下。 （1）用查表法确定各道工序的加工余量及毛坯总余量如下 钻 18 加工余量=0.9mm 扩 19.8 加工余量=0.1mm 精铰 20H8 （
18、2）计算工序尺寸的基本尺寸 钻 D1=（18+20.9）=19.8mm 扩D2=（19.8+20.1）=20mm 精铰 D3=20mm4. 18上面 表面粗糙度为12.5，加工方案为粗铣，所以加工余量和工序尺寸为以下。 （1）用查表法确定各道工序的加工余量及毛坯总余量如下 加工余量=2mm （2）计算工序尺寸的基本尺寸 H=（3+2）=5mm5.钻螺纹孔M10加工余量和工序尺寸如下。 （1）用查表法确定各道工序的加工余量及毛坯总余量如下 钻 8.5 加工余量=0.75mm 精铰：10H6 （2）计算工序尺寸的基本尺寸 D=（8.5+2）=10mm2.6.2 确定毛坯尺寸 毛坯尺寸只需将零件的尺
19、寸加上所查得的余量值即可。2.7确定切削用量 2.7.1工序5 铣16右面、B面 选择高速钢圆柱铣刀直径d=80mm，齿数z=10。已知铣削宽度a=3mm，铣削深度a=40mm故机床选用XA5032立式铣床。1.确定每齿进给量f根据资料所知，查得每齿进给量f=0.140.24mm/z、现取f=0.14mm/z。2.选择铣刀磨损标准及耐用度 根据资料所知，铣刀刀齿后刀面的最大磨损量粗铣为2.0mm，精铣为0.50mm,耐用度T=180min。3.确定切削速度和每齿进给量f根据资料所知，依据上述参数，查取Vc97mm/s，n=387r/min,Vf=433mm/s。 根据X5032型立式铣床主轴转
20、速表查取，nc=300r/min,Vfc=350mm/s。则实际切削：Vc =Vc=75.36m/min 实际进给量： f=f=0.12mm/z4.校验机床功率 依据上道工序校验的方法，根据资料所知，切削功率的修正系数k=1，则P= 2.3kw，P=0.8 kw，P=7.5可知机床功率能够满足要求。2.7.2 工序6 铣50两侧保证尺寸50 本工序为铣35mm孔的端面。选择高速钢圆柱铣刀直径d=80mm，齿数z=12。已知铣削宽度a=4mm，铣削深度a=50mm故机床选用XA5032式铣床。1.确定每齿进给量f根据资料所知，查得每齿进给量f=0.200.30mm/z、现取f=0.20mm/z。
21、2.选择铣刀磨损标准及耐用度 根据资料所知，铣刀刀齿后刀面的最大磨损量为0.80mm，耐用度T=180min。3.确定切削速度和每齿进给量f根据资料所知，依据上述参数，查取Vc13mm/s，n=50r/min,Vf=105mm/s。 根据X5032型立式铣床主轴转速表查取，nc=150r/min,Vfc=350mm/s。则实际切削速度：Vc =Vc=37.68m/min 实际进给量： f=f=0.19mm/z4.校验机床功率 依据上道工序校验的方法，根据资料所知，切削功率的修正系数k=1，则P= 3.5kw，P=0.8 kw，P=7.5可知机床功率能够满足要求。2.7.3 工序7钻-扩-铰20
22、孔铰刀选用18的标准高速钢钻刀，r0=0,a0=8。1. 确定进给量f 钻 f为0.70.86，扩 f为0.91.1 铰 f为1.02.0。2. 确定切削速度v和转速n 根据机械加工工艺手册可确定 3.确定切削用量如下： 钻孔：d0=18mm, f=0.7mm/r, n=400r/min, v=26m/min 扩孔：d0=19.8mm, f=0.9mm/r, n=574r/min, v=19m/min 精铰：d0=20mm, f=1.0mm/r,n=275r/min, v=17m/min2.7.4 工序8 钻2-15通孔,2-28深3孔本工序刀具选用高速钢复合钻头，分别取直径d=15mm，d=
23、28mm。1.确定进给量f 查表知，f1=0.61mm,f2=0.9mm。2.选择钻头磨钝标准及耐用度 根据表，15钻头后刀面最大磨损量为0.8mm，耐用度T=60min。28钻头后刀面最大磨损量为0.8mm，耐用度T=75min。3.确定切削速度V 工件材料HT200的加工性为5类，根据表5-127，进给量f=0.20mm/r，由表5-131，可查得V1=17m/min，V2=24m/min。2.7.5 工序9 铣18上端面选择高速钢端铣刀直径d=63mm，齿数z=10。已知铣削宽度a=2mm，铣削深度a=18mm故机床选用X5032立式铣床。1.确定每齿进给量f根据资料所知，查得每齿进给量
24、f=0.150.30mm/z、现取f=0.18mm/z。2.选择铣刀磨损标准及耐用度 根据资料所知，铣刀刀齿后刀面的最大磨损量为1.8mm，耐用度T=120min。3.确定切削速度和每齿进给量f根据资料所知，依据上述参数，查取Vc26mm/s，n=133r/min,Vf=205mm/s。 根据X5032型立式铣床主轴转速表查取，nc=300r/min,Vfc=350mm/s。则实际切削：Vc =Vc=74.98m/min 实际进给量： f=f=0.12mm/z2.7.6 工序10 钻M10底孔，攻螺纹本工序为钻螺纹孔10mm、攻丝M10-6H，刀具选用锥柄阶梯麻花钻，直径d=8.5mm,以及机
25、用丝锥。钻床选用Z5030立式钻床，使用切削液。1.确定进给量f 由于孔径和深度都不大，宜采用手动进给。2.选择钻头磨钝标准及耐用度 根据表5-130，钻头后到面最大磨损量为0.6mm，耐用度T=20min。3.确定切削速度V 由表5-132，=670MPa的HT200的加工性为5类，根据表5-127进给量可取f=0.16mm/r；由表5-131可查V=13m/min,n=1063r/min,根据Z525立式钻床说明书选择主轴实际转速。2.7.7 工序10 钻11本工序为钻11mm的孔，刀具采用高速钢复合钻头，直径d=11mm，使用切削液选用Z5030立式钻床加工。1.确定进给量f 由于孔径和
26、深度均很小，宜采用手动进给。2.选用钻头磨钝标准及耐用度 钻头后刀面最大磨损量为0.8mm，耐用度为15min。3.确定切削速度V 工件材料HT200的加工性为5类，暂定进给量f=0.16mm/r。由表可查v=16m/min。根据Z5030立式钻床说明书选择主轴实际转速n=1041r/min。2.7.8 工序11 铣3开口 本工序用三面刃铣刀进行粗铣加工。1.确定进给量f 由于孔径和深度均很小，宜采用手动进给。2.确定切削速度V 由表可查v=150m/min。2.8工时定额的确定 2.8.1计算工时定额（1）工序5 粗、精铣16右面、B面根据资料所知高速钢圆柱铣刀铣面基本时间为：粗 =0.65
27、min精 =0.69min（2）工序6 铣50两侧保证尺寸50根据资料所知高速钢圆柱铣刀铣面基本时间为： =0.43 min（3）工序7钻-扩-铰20孔1.钻孔基本工时：T = 式中，n=400,f=0.7,l=50mm,l1=l2=5mm T=2扩孔基本工时：l= L=50mm,n=530r/min,f=0.9mm,取l1=3mm, l2=4mm, T= 3.精铰基本工时：l=取l1=4mm, l2=2mm.l=50mmT= （4）工序8 钻2-15通孔,2-28深3孔钻15mm深16mm的通孔，基本时间为18s 钻28mm深3mm的孔，基本时间为6s（5）工序9 铣18上端面 =（6）工序
28、10 钻M10底孔，攻螺纹钻10mm螺纹孔，攻丝，基本时间为45s.（7）工序11钻11钻11mm深21mm的通孔，基本时间为20s（8）工序12 铣3开口结论根据支架工艺规程及车刀设计要求，在本设计中制定的工艺规程是比较合理的，它保证了零件的加工质量，可靠地达到了图纸所提出的技术条件，并尽量提高生产率和降低消耗同时还尽量降低工人的劳动强度，使其有良好的工作条件。通过该课程设计，将所学理论与生产实践相结合， 锻炼了自己分析问题、发现问题、解决问题的能力，在这个过程中我独立地分析和解决了零件机械制造的工艺问题，设计了机床专用夹具这一典型的工艺装备，提高了结构设计能力，增强了专业技能，为今后的毕业
29、设计及对自己未来将从事的工作进行了一次适应性训练，从而打下了良好的基础。在设计中调整了心态，懂得做事要细心，有信心，磨练了意志，强化了自我。在这个过程中，更要谢谢赵老师对我的教导，在老师的讲解下让我对整个设计过程以及绘图过程有了很好的了解，对我后面的整体的设计和绘图的进行有了很大的帮助！参考文献1 【机械制造技术基础】.赵艳红 主编.人民邮电出版社2 【实用切削手册】.张以鹏 主编.辽宁科学技术出版社3 【金属切削实用刀具技术】.太原市金属切削刀具协会 编.机械工业出版社4 【机床夹具设计手册】.四川大学CAD/CAM研究所.机械工业出版社，5 【机械加工工艺手册（软件版）】. 机械加工工艺手册（软件版）编委会.机械工业出版社，
