S刀片75°偏头外圆车刀设计.doc

1.S刀片75°偏头外圆车刀设计

已知: 工件材料HT200，使用机床CA6140，加工后dm=240,Ra=3.2,需粗、半精车完成，加工余量4.0mm，设计装S刀片75°偏头端面车刀。
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典型车刀夹固结构简图和特点，采用杠杆式刀片夹固结构。
1.2选择刀片材料
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YG6。
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：几何角度的形成特点，选取如下四个主要角度
(1)前角=10°，(2)后角=8°,(3)主偏角=75°，(4)刃倾角=5°
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：
精车时：切削深度a=0.5mm，进给量f=0.25mm/r，切削速度v=120m/min

1.5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杠杆式，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=75°，选用正方形刀片。
1.5.3选择刀片精度等级
选用M级
1.5.4选择刀片边长内切圆直径d（或刀片边长L）
根据已选定的,k，可求出刀刃的实际参加工作长度。为；
L==
=0.52mm
L>1.5L=0.779mm
因为是正方形，L>d>0.779
1.5.5选择刀片厚度S
根据a,f，利用诺模图，得S2.4
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=1.2
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：SNUM120408-A3，尺寸为
L=12.70mm,d=12.70mm,S=4.76mm,d1=5.16mm,m=2.301mm, r=0.8
刀片参数： 精车刀尖角=90，刃倾角λ=0°，法后角=0°，法前角=20°，断屑槽宽W=3mm
1.6确定刀垫型号和尺寸
硬质合金刀垫型号和尺寸的选择，取决于刀片夹固结构的需要及刀片型号和尺寸：
适合于杠杆式夹固结构的需要，并于刀片型号SNUM120408-A3相对应的硬质合金刀垫得型号为：S12B,其具体尺寸为：
L=d=11.70mm,S=3.18mm,d1=6..6mm,r=0.8mm,D=8mm,C=1.5
1.7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=75°
1.7.2刀槽刃倾角
==5°
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=10°，=20°，=5°代入式
得： tan== =-0.1777
则=-10.07°取=-10°
1.7.4验算车刀后角
车刀后角的验算公式为
tan=
当=0°时，则
tan=-tancos
将=-10°，=5°代入
得: tan=-tan-10cos5=0.175
则 =9.92°
与所选后角值相近，可以满足切削要求。
而刀杆后角=
故=9.92°，取=10°
1.7.5刀杆副偏角K′
∵ K′rg=K′r
而 K′=180°-K-
又∵=，K=K
∴K′=180°-K-=180°-K-
车刀刀尖角的计算公式为
cot=[cot
将=90°，=-10°，=5°代入
得 cot=[cot
=[cot
cot=0.0153
则 =89.123°
故 K′= K′=180°-75°-89.123°
=15.877°
取 K′=16°
1.7.6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
tanα=-tancos
而 tanγ′=-tancos+tansin
tan=tansin+tancos
将=-10°，==5°，==89.123°代入
得: tan=-tan（-10°）cos89.123°+tan（5°）sin89.123°=0.0902
则 =5.153°
tan=tan（-10°）sin89.123°+tan5°cos89.123°
=-0.175
则 =-9.926°
再将=5.153°，=-9.926°代入式
得: tan=-tan5.153°cos（-9.926°）=-0.088
则 =-5.001°
可以满足切削要求
而刀杆副后角=
故=-5.001°，取=-5°
综合上述计算结果，可以归纳为：
车刀的几何角度为:
=10°，=9.92°，K =75°，K=15.877°，=5°，=-5.001°
刀杆于刀槽的几何角度为；
=-10°，=10°，K=75°，K=16°，=5°，=-5°
1.8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，其中心高为200mm，并考虑到为提高刀杆，选取刀杆截面尺寸BH=2525mm
由于切削深度a=0.5mm，进给量f=0.25mm/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150mm
1.9.绘制工作图

1.9.1.杠杆式75°硬质合金可转位偏头外圆车刀
1.9.2. 杠杆式75°硬质合金可转位偏头外圆车刀刀杆

2.定位管的工艺规程设计

2.1零件的分析和功用

2.1.1零件的功用
定位管是在机床设备中给与加工特殊零件定位时所用，所以要求定位管的加工精度较高。
2.1.2零件的结构分析
定位管共有2组加工表面，它们相互间有一定的位置要求。现分述如下：
1.工件A、B端面为中心的加工表面
这一组加工表面为：工件长度120mm、30H7内孔长度30mm、34内孔长度60mm、60外圆端面长度8mm、距端面40mm、孔距40mm的210H7内孔。
2.30H7内孔为中心加工的表面
这一组加工表面包括：长度8mm的60的外圆柱表面、长度120mm的50h7外圆柱表面、长度60mm的34内孔。
这组两组加工表面之间有着一定的位置要求，主要是：
B端面50h7外圆和30H7内孔对A端面30H7内孔轴线的同轴度要求为0.025mm。
由以上分析可知，对于这两组加工表面而言，可以先加工其中一组表面，然后借助于专用夹具加工另一组表面，并且保证它们之间的位置精度要求。
2.2课题（提供的技术资料）

2.2.1生产纲领
零件件数为3000-1000件，为大批大量生产，采用精度高的金属型造型法铸造。
2.2.2技术资料
定位管零件图
2.3毛坯的种类

2.3.1确定毛坯的种类
零件材料为45，采用铸造成型。这对于提高生产率、保证加工质量是有利的。
2.4定位基准的选择原则

2.4.1粗基准的选择原则
1.应选择不加工表面为粗基准
2.对于具有较多加工表面的加工余量，粗基准的选择，应合理分配各加工表面的余量，以保证：各加工表面都具有足够的加工余量；对某些重要表面，尽量使其加工余量均匀；使工件上各加工表面总的金属切除量最小。
3.作为粗基准的表面，应尽量平整，没有浇口，冒口或飞边等其他表面缺陷，以便定位准确。
4.同一尺寸方向上的粗基准表面只能使用一次。
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
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生产的条件下，可以采用外能机床配以专用工夹具，并尽量使工序集中来提高生产率。除此以外，还应该考虑经济效果，以便降低生产成本。

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拟定工艺路线
1.工艺路线方案一：
工序1：粗车B端面及64mm外圆表面至60mm和51mm
工序2：粗车A端面及64mm外圆表面至60mm和51mm
工序3：粗镗25mm内孔至29mm、34mm，粗铰、精铰29mm内孔至30H7
工序4：精车A、B端面，60mm外圆端面，51mm外圆至50h7，车退刀槽
工序5：钻、粗铰、精铰210h7内孔
2.工艺路线方案二：
工序1：粗车A端面及64mm外圆表面至60mm和51mm
工序2：粗车B端面及64mm外圆表面至60mm和51mm
工序3：精车A、B端面，60mm外圆端面，51mm外圆至50h7，车退刀槽
工序4：粗镗25mm内孔至29mm、34mm，粗铰、精铰29mm内孔至30H7
工序5：钻、粗铰、精铰210h7内孔
3.工艺方案的比较与分析
上述两个工艺方案的特点在于：方案一是先加工工件的上端面，然后以此为基准面加工孔H7，然后以此面和此孔为基准加工其他表面。经比较可见，先加工工件上端面，在以上端面为基准加工孔H7，这时的位置精度较易保证并且定位及装夹都较方便，再以加工后的表面与孔为基准加工其他表面以达到精度要求。故决定选择方案一。
2.6机械加工余量和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.A、B两端面距离124mm
加工长度为120的两端面，由于其粗糙度R=6.3,所以取粗车加工余量为1.5mm，精车加工余量为0.5mm即能满足加工要求。
2.
毛坯为空心，铸造后有孔，孔的加工精度要求为IT7
粗镗：、 Z=4.8mm、Z=9mm
粗铰： Z=0.13mm
精铰：mm Z=0.07mm
2.6.2确定毛坯尺寸要求
图4-1铸件毛坯图
2.7确定切削余量
2.7.1确定和计算切削用量
1.加工条件
工件材料：45，人工时效，铸件。
2.计算切削用量
工序5：钻、粗铰、精铰210H7内孔
(1).钻孔工步：
背吃刀量a=4.9mm
进给量f=0.22mm/r(见《机械制造技术基础课程设计指导教程》表5-22)
切削速度v=20m/min(见《机械制造技术基础课程设计指导教程》表5-22)
n=
按机床选取n=680r/min(见《机械制造技术基础课程设计指导教程》表4-9)
所以实际切削速度
v=m/min=21m/min
(2).粗铰工步：
背吃刀量a=0.08mm
进给量 f=0.36mm/r
切削速度v=4m/min(见《机械制造技术基础课程设计指导教程》表5-31)
n=r/min=127.8r/min
按机床选取n=140r/min(见《机械制造技术基础课程设计指导教程》表4-9)
所以实际切削速度
v=m/min=4.38m/min
(3).精铰工步：
背吃刀量a=0.02mm
进给量 f=0.32mm/r
切削速度v=2m/min(见《机械制造技术基础课程设计指导教程》表5-31)
n=r/min=63.7r/min
按机床选取n=97r/min(见《机械制造技术基础课程设计指导教程》表4-9)
所以实际切削速度
v=m/min=3.05m/min
2.8工时定额的确定
2.8.1计算工时定额
工序5：钻、粗铰、精铰210H7内孔
(1).钻孔工步：
t==0.091min=5.46s
(2).粗铰工步：
t==0.46min=27.6s
(3).精铰工步：
t==0.68min=40.8s
由于该道工序加工的是两个孔，所以在单间生产时机动时间为2倍。
因此该到工序的单件总工时为T=(1.2~1.5)t=1.5(5.46+27.6+40.8)=110.79s

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
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