可轉(zhuǎn)位車刀設(shè)計(jì) HT2001 (6~10題)
可轉(zhuǎn)位車刀設(shè)計(jì) HT2001 (6~10題),可轉(zhuǎn)位車刀設(shè)計(jì),HT200,(6~10題),可轉(zhuǎn)位,車刀,設(shè)計(jì),10
一、 原始條件及設(shè)計(jì)要求
已知工件為HT200。
工件材料(熱處理狀態(tài))
D/mm
d/mm
L/mm
l/mm
B
HT200
48
32
180
60
6.3
研究內(nèi)容:
對(duì)可轉(zhuǎn)位車刀的功能原理分析,對(duì)整體機(jī)械結(jié)構(gòu)進(jìn)行方案選取及分析設(shè)計(jì),對(duì)動(dòng)力驅(qū)動(dòng)部分及機(jī)械傳動(dòng)等部分進(jìn)行選型設(shè)計(jì),對(duì)控制系統(tǒng)進(jìn)行分析設(shè)計(jì)。
通過搜集的相關(guān)資料對(duì)數(shù)控控制、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等相關(guān)學(xué)科進(jìn)一步掌握,對(duì)本課題可轉(zhuǎn)位車刀進(jìn)行分析設(shè)計(jì)。
通過前期的資料收集,查閱相關(guān)的書籍和文獻(xiàn)資料 ,對(duì)可轉(zhuǎn)位車刀機(jī)械結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。
研究路線:
1.搜集市面上的現(xiàn)有可轉(zhuǎn)位車刀結(jié)構(gòu)原理及功能,分析各種可轉(zhuǎn)位車刀的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和優(yōu)缺點(diǎn)對(duì)比;
2.可轉(zhuǎn)位車刀機(jī)械傳動(dòng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì);
2.可轉(zhuǎn)位車刀鋼結(jié)構(gòu)部分受力分析校核;
3.可轉(zhuǎn)位車刀的驅(qū)動(dòng)數(shù)控設(shè)計(jì);
4.可轉(zhuǎn)位車刀外形設(shè)計(jì)、受力部件的設(shè)計(jì);
5.輔助部分設(shè)計(jì);
6.穩(wěn)定性分析;
7.驗(yàn)證最終成果的合理性。
研究思路:
(1)進(jìn)行二維繪圖設(shè)計(jì)軟件等軟件的學(xué)習(xí)和應(yīng)用。
(2)以理論為基礎(chǔ),以實(shí)踐為根本。
(3)通過上網(wǎng)找資料和閱讀學(xué)校圖書館的相關(guān)書籍做好理論知識(shí)的儲(chǔ)備。
(4)進(jìn)行一些優(yōu)化設(shè)計(jì)理論的學(xué)習(xí)。
(5)可以在老師的指導(dǎo)、同學(xué)的幫助下解決問題
(6)采用文獻(xiàn)查閱法幫助學(xué)習(xí)解決問題
預(yù)期結(jié)果:
1.搜集相關(guān)可轉(zhuǎn)位車刀資料,了解國內(nèi)外目前可轉(zhuǎn)位車刀的研究現(xiàn)狀及發(fā)展前景;
2.對(duì)可轉(zhuǎn)位車刀的整體功能結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析設(shè)計(jì);
3.驅(qū)動(dòng)部分進(jìn)行選型設(shè)計(jì)、機(jī)械傳動(dòng)部分設(shè)計(jì)、機(jī)械執(zhí)行機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì);
4.控制系統(tǒng)選型;
提交論文和相關(guān)設(shè)計(jì)圖紙,附件等;
二、 刀具結(jié)構(gòu)型式的確定
機(jī)夾可轉(zhuǎn)位車刀是將可轉(zhuǎn)位硬質(zhì)合金刀片用機(jī)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(gè)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(dāng)偏心量過小時(shí),要求刀片制造的精度高,若偏心量過大時(shí),在切削力沖擊作用下刀片易松動(dòng),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(duì)刀片進(jìn)行夾緊。當(dāng)旋動(dòng)螺釘時(shí),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(shí),刀片松開,半圓筒形彈簧片可保持刀墊位置不動(dòng)。該結(jié)構(gòu)特點(diǎn)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(shí),楔塊一面靠緊刀桿上的凸臺(tái),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(diǎn)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(shí)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(diǎn)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(dòng)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(jī)床上進(jìn)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(jī)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(fù)值,切屑流向已加工表面從而劃傷工件,因此只能達(dá)到半精加工.
參照《機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程補(bǔ)充資料》表2.1典型刀片結(jié)構(gòu)簡圖和特點(diǎn),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,加工工件材料為HT200,正火處理,連續(xù)切屑,且加工工序?yàn)榇周?半精車了兩道工序.由于加工材料為鑄鐵料,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(dá)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(jì)算
刀具角度:
根據(jù)《機(jī)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(diǎn),四個(gè)角度做如下選擇:
根據(jù)《機(jī)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(diǎn),四個(gè)角度做如下選擇:
①前角:根據(jù)《機(jī)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(jī)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(jī)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(shí)際數(shù)值及副刃后角和副偏角在計(jì)算刀槽角度時(shí)經(jīng)校驗(yàn)確定.
刀具幾何參數(shù):
① 選擇刀片有無中心孔.由于刀片加固結(jié)構(gòu)已選定為偏心式,因此應(yīng)選用有中心固定孔的刀片.
② 選擇刀片形狀.按選定主偏角=75,參照《機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程補(bǔ)充資料》2.4.4.2刀片形狀的選擇原則,選用正方形刀片.
③ 選擇刀片的精度等級(jí).參照《機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程補(bǔ)充資料》2.4.4.3節(jié)刀片精度等級(jí)的選擇原則,一般情況下選用U級(jí).
④ 選擇刀片內(nèi)切圓直徑d(或刀片邊長L).根據(jù)已確定的背吃刀量=3mm, 主偏角=75,刃傾角=-5,將,,代入下式可得刀刃的實(shí)際參加工作長L為
L===3.118mm
令刀片的刃口長度(即便長)L>1.5 L=4.677mm,保證切削工作順利進(jìn)行.
⑤ 選擇刀片厚度.根據(jù)已選擇的背吃刀量=3mm,進(jìn)給量f=0.6mm/r及《機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程補(bǔ)充資料》選擇刀片厚度的諾莫圖圖2.3,求得刀片厚度S≥4.8mm.
⑥ 選擇刀尖圓弧半徑.根據(jù)已選擇的背吃刀量=3mm,進(jìn)給量f=0.6mm/r及《機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程補(bǔ)充資料》選擇刀尖圓角半徑的諾莫圖2.4,求得連續(xù)切削時(shí)=1.2mm
⑦ 選擇刀片斷屑槽型式和尺寸.參照《機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程補(bǔ)充資料》2.4.4.4節(jié)中刀片斷屑槽類型和尺寸的選擇原則,根據(jù)已知的已知條件,選擇A型斷屑槽.
綜上7方面的選擇結(jié)果,根據(jù)《機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程補(bǔ)充資料》表2.10確定選用的刀片型號(hào)為SNUM150612-A4.
L=d=14.88mm;s=6.35mm;d=6.35mm;m=2.79mm; =1.2mm
刀片刀尖角=90;刀片刃傾角=0;斷屑槽寬W=4mm;取法前角=25
硬質(zhì)合金刀墊形狀和尺寸的選擇,取決于刀片加固結(jié)構(gòu)及刀片的型號(hào)和尺寸,選擇與刀片形狀相同的刀墊,正方形,中間有圓孔.根據(jù)《機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程補(bǔ)充資料》表2.18選擇型號(hào)為S15B型刀墊.尺寸為:長度L=14.88mm,厚度s=4.76mm中心孔直徑d=7.6mm.材料為高速鋼YG8
5、 刀具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及結(jié)構(gòu)尺寸計(jì)算和驗(yàn)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(jì)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(yàn)算車刀后角a.
車刀后角a的驗(yàn)算公式為:
tan a=
當(dāng)=0時(shí),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(yàn)算值有差距,故車刀后角a應(yīng)選a=5才能與驗(yàn)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(jì)算公式為
cos=[cos]cos
當(dāng)=90時(shí),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(yàn)算車刀副后角a
車刀副后角的驗(yàn)算公式為:
tan a=
當(dāng)a=0時(shí), 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(jì)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(qiáng)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(jí)精度允許的誤差為0.015mm,故強(qiáng)度合格
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(jì)體會(huì)
課程設(shè)計(jì)即將結(jié)束,回顧整個(gè)過程,我覺得受益匪淺。
課程設(shè)計(jì)是應(yīng)用所學(xué)基礎(chǔ)理論,專業(yè)知識(shí)與技能去分析和解決生產(chǎn)實(shí)際問題的一次綜合訓(xùn)練。通過這次課程設(shè)計(jì)鞏固、擴(kuò)大和強(qiáng)化了自己所學(xué)到的理論知識(shí)與技能,提高自己設(shè)計(jì)計(jì)算、制圖、編寫技術(shù)文件的能力,學(xué)會(huì)正確使用技術(shù)資料、標(biāo)準(zhǔn)、手冊(cè)等工具書,并在設(shè)計(jì)中培養(yǎng)自己理論聯(lián)系實(shí)際,嚴(yán)肅認(rèn)真的工作作風(fēng)和獨(dú)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(dòng)條件的前提下,進(jìn)行工藝設(shè)計(jì)的。
由于自己能力所限,設(shè)計(jì)中還有許多不足之處,懇請(qǐng)各位老師、同學(xué)們批評(píng)指正。一次又一次的學(xué)習(xí),我們慢慢地在體會(huì),研究和感悟,終于開始領(lǐng)會(huì)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(jì)上,我們學(xué)會(huì)了細(xì)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(dāng)前的社會(huì),科技迅速發(fā)展,知識(shí)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(jì)過程中雖然遇到了很多困難,但是在老師和同學(xué)的幫助下,都順利的渡過了。感謝我的課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)教師,他對(duì)我進(jìn)行了細(xì)心的指導(dǎo)和幫助,他嚴(yán)肅的科學(xué)態(tài)度,嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)精神,精益求精的工作作風(fēng),深深地感染和激勵(lì)著我。從課題的選擇到項(xiàng)目的最終完成,都始終給予我細(xì)心的指導(dǎo),無論何時(shí)何地都會(huì)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(xué)者,本文參考了他們的研究文獻(xiàn)。本文通過各學(xué)者的研究成果的啟發(fā)得以完成。
最后,向在百忙中抽出時(shí)間對(duì)本文進(jìn)行評(píng)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。
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