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1、前言 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。随着科学技术的发展，各种新材料、新工艺和新技术不断涌现，机械制造工艺正向着高质量、高生产率和低成本方向发展。各种新工艺的出现，已突破传统的依靠机械能、切削力进行切削加工的范畴，可以加工各种难加工材
2、料、复杂的型面和某些具有特殊要求的零件。数控机床的问世，提高了更新频率的小批量零件和形状工具是人类文明进步的标志。自20世纪末期以来，现代制造技术与机械制造工艺自动化都有了长足的发展。但工具（含夹具、刀具、量具与辅具等）在不断的革新中，其功能仍然十分显著。机床夹具对零件加工的质量、生产率和产品成本都有着直接的影响。复杂的零件加工的生产率及加工精度。特别是计算方法和计算机技术的迅速发展，极大地推动了机械加工工艺的进步，使工艺过程的自动化达到了一个新的阶段目 录1已知条件52车刀具材料的选择63车刀几何参数的确定64车刀具体设计85.拉刀已知条件106.拉刀几何参数的确定137拉刀的具体设计148
3、.小 结 159.参考文献161.C刀片95偏头外圆车刀设计已知: 工件材料HT200，使用机床CA6140，加工后dm=95,Ra=3.2,需粗、半精车完成，加工余量自定，设计装C刀片95偏头外圆车刀。 设计步骤：1.1选择刀片夹固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典型刀片夹固结构简图和特点，采用偏心式刀片夹固结构。 1.2选择刀片材料由原始条件给定：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YG3。1.3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
4、度的形成特点，选取如下四个主要角度(1)前角=8，(2)后角=7, (3)副后角=7, (4)主偏角=95，(5)副偏角=12(6)刃倾角= -2 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。1.4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：粗车时:a=3mm，f=0.6mm/r，v=80m/min1.5选择刀片型号和尺寸1.5.1选择刀片有无中心固定孔由于刀片夹固结构已选定为偏心式，因此应选用有中心固定孔的刀片。1.5.2选择刀片形状按选定的主偏角=95，选用菱形刀片。1.5.3选择刀片精度等级选用U级1.5.4选择刀片边长内切圆直径d（或刀片边长L）根据已选
5、定的,k，可求出刀刃的实际参加工作长度。为； L= =3.01mm L1.5L=4.52mm因为是菱形，所以L=d4.521.5.5选择刀片厚度S根据a,f，利用诺模图，得S4.8。1.5.6选择刀尖圆半径r根据a,f, 利用诺模图，得连续切削r=4.8。1.5.7选择刀片切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，断屑槽尺寸便可确定。确定刀片型号：CCUM1506A2，尺寸为L=d=15.875mm,S=6.35mm,d1=6.35mm, r=1.2刀片参数： 车尖角=90，刃倾角=0，法后角=0，法前角=20断屑槽宽Wn=41.6确定刀垫型号和尺寸硬质合金刀垫型号和尺寸的选
6、择，取决于刀片夹固结构的需要及刀片型号和尺寸：适合于偏心式夹固结构的需要，并与刀片型号CCUM1506A2相对应的硬质合金刀垫得型号为：S15B,其具体尺寸为：L=d=14.88mm, S=4.76 mm, d1=7.6, r=1.2mm，D=9，C=2.01.7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角度之间的关系1.7.1刀杆主偏角K=K=951.7.2刀槽刃倾角 （-2）1.7.3刀槽前角 刀槽底面可看作前刀面，则刀槽前刀角的计算公式为：tan= 将=8，=0，= -2代入式子得： tan=0.1405则=8取=81.7.4验算车刀后角车刀后角的验算公式为 tan=当=0时
7、，则 tan=tancos2将=8，=2代入得: tan=tan（8）cos（2）=0.131则 =7与所选后角值相近，可以满足切削要求。而刀杆后角=故=7，取=71.7.5刀杆副偏角K Krg=Kr而 K=180-K-又=，K=KK=180-K-=180-K-车刀刀尖角的计算公式为 cot=cot当=90时，则为 cot=-tansincos将=8，= -2代入得 cot=-tan（8）sin（2）cos（2）=0.1814则 =79.72故 K= K=180-95-79.72 =5.28取 K=5.281.7.6检验车刀副后角车刀副后角的验算公式为 tan=当=0时，则式为 tan=-ta
8、ncos而 tan=-tancos+tansin tan=tansin+tancos将=8，= -2，=79.72代入式得: tan=-tan（8）cos79.72+tan（2）sin79.72=0.094则 =5.37 tan=tan（8）sin79.72+tan（2）cos79.72 =0.144则 =8.21 再将=5.37，=8.21代入式得: tan=-tan（5.37）cos（8.21）=0.1095则 =6.25可以满足切削要求而刀杆副后角=故=6.25，取=6.25综合上述计算结果，可以归纳为：车刀的几何角度为:=8，=7，K =95，K=12，= -2，=7刀杆与刀槽的几何角
9、度为；=8，=7，K=95，K=5.28，= -2，=6.251.8选择刀杆材料和尺寸1.8.1选择刀杆材料选用45号钢为刀杆材料，热处理硬度为HRC38-45。1.8.2选择刀杆尺寸1.选择刀杆截面尺寸因为加工使用CA6140普通车床，其中心高400mm,考虑到为提高刀杆强度，选取刀杆截面尺寸BH=2025mm由于切削深度a=3mm，进给量f=0.6mm/r，可以不必校验刀杆强度。2.选择刀杆长度尺寸选取刀杆长度为150mm3.选择偏心销及其相关尺寸( 1 )选择偏心销材料偏心销材料选用40Cr ，热处理硬度为HRC40 一45 ，发黑。( 2 )选择偏心销直径dc和偏心量e d cd1-（
10、0.20.4 ） mm 前面已经选定dl = 6 . 35 括号内取最大值0.4则d c6 . 35 0.4=5.95mm圆孔拉刀的设计被加工孔直径D=31 +0.021 0mm,拉前直径D0=30 +0.16 0mm工件拉削孔长度L=45mm，拉削表面粗糙度不得大于Ra1.6m。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
11、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 = 31. 031mm 确定拉削余量计算余量（按表4-1）为=0
12、.005dm（0.10.2）=(0.005X31+0.15X)mm=0.97mm按GB143978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=(31.031-30.0)mm=1.031mm（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（1.31.5）=（1.21.5）=6.68.2mm取P=8mm精切齿和校准齿齿距为Pj=Px=（0.60.8）P=5.5mm2）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）
13、校验容屑条件 查表3-10得容屑系数k3.0，则 h=1.13=1.13Xmm=2.68mm显然，hh，容屑条件校验合格。4）校验同时工作齿数 照表3-7计算e=（l/p）=31/8=4, 满足3ze8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=10，槽宽a=domin sin90o/nk-（0.30.7）mm =30Xsin90o/8-（0.30.7）mm=5mm切屑宽度 aw=2dominsin90o/nk-a=（230sin90o/8-6）mm=6.3
14、2mm因awa，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3-11设计，d。=31mm N=（1/71/6）d。=20槽宽b=11.2mm,深h=0.5mm,槽形角w90o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。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=FZawzemaxk0 k1 k2 k3 k4103 =16130/241.271.151.
15、131110-3KN=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L6110型良好状态旧拉床，可算出拉床允许拉力 Frk=200X0.8KN=160KN显然，FmaxFrk，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、0.0
16、15、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=(1.031-0.22)/2X0.04+1=10粗切齿、过渡齿、精切齿共切除余量（10-1）20.04+0.22mm=1.02mm剩下（1.031-1.02）mm=0.011mm的余量未切除，需增设一个精切齿切到要求的尺寸。（12） 设计拉刀其他部分 按表3-19：前柄 l=100mm d=28mm颈部 l=m+Bo
17、+A-l3110mm d2=d1-0.5mm=27.5mm过渡锥l3=15mm前导部 l4=40mm d4=dwmin=30mm 后导部 l7=20mm d7=dmmin=31.021mm拉刀前柄端面至第1刀齿的距离 L1=l1+m+Bs+A+l4=(110+100+15+40)mm=265mm (13) 计算和效验拉刀总长粗切齿与过度齿长 l5=8(10+2)=96mm精切齿与效准齿长 lo=5.5(5+7)=66mm拉刀总长 L=L+l5+l6+l7=447mm按表3-26允许拉刀总长为28do=2830mm=840mm,显然,拉刀短得多,所以长度合格。(14)制定拉刀技术条件 应根据本章
18、二。主要内容应列入拉刀工作图中。(15)绘制拉刀工作图。结论通过这两周的刀具设计与工艺规程设计，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。通过此次课程设计,使我们能综合运用所学基本理论以及在生产实习中学到的实践知识进行工艺及结构设计的基本训练,掌握机械制造过程中的加工方法,加工装备等基本知识。通过给定设计题目，初步掌握分析编制零件加工工艺规程和设计刀具的方法。提高分析和解决实际工程问题的能力,为后续课程的学习及今后从事科学研究,工程技术工作打下较坚实的基础。这次的课设让我学会了很多知识，例如如何选取刀具的角度、进给量、切削速度；如
19、何拟定工艺路线，如何选取基准面等等。进行课设的时候，由于是第一次设计，有很多不会的地方，所以不懂的地方去问老师或同学，通过老师耐心的讲解和与同学的讨论下，我学会了更多的方法和技巧，并运用到设计的过程中，解决了实际设计中遇到的问题，同时使我在一定程度上提高了独立分析和解决机械加工工艺能力，进一步掌握了基本专业技术。一周的课程设计，对我而言，是知识与经验的收获与积累，是人生中的一次阅历，让我知道了自己现在的知识水平有多困乏，我不能满足于现有的成绩，需要不断的汲取知识与经验，才能在机械这一行业中作的更加出色。这次的课设让我重新认识了自己，鞭策我在今后的学习中要更加努力，不断完善自己，才能在这一领域之中成为佼佼者。参考文献1邹青 机械制造技术基础课程设计指导教程 机械工业出版社 2009 第一版2王茂元 机械制造基础 机械工业出版社 1996第二次出版3刘杰华 金属切削与刀具实用技术 国防工业出版社 2006 第一版4陈宏钧 实用机械加工工艺手册 机械工业出版社 2005 第二版
