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1、实践教学环节设计名称金属切削与机床课程代码060468机电工程学院机械设计制造及其自动化专业课程设计说明书题目:拉垫式可转位车刀学生姓名、学号:专业班级：_指导教师：完成日期：机电工程学院第1章设计任务 第2章设计步骤2.1选择刀片夹固结构22.2选择刀片材料22.3选择车道合理角度22.4选择切削用量32.5选择刀片型号和尺寸 32.6选择硬质合金刀垫型号和尺寸 5.2.7计算刀槽角度 52.8计算铣制刀槽时需要的角度8.2.9选择刀杆材料和尺寸9.参考文献 10第1章设计任务1.设计目的：金属切削刀具课程设计是学生在学完“金属切削原理及机床”等有关课程的基础上进 行的重要的实践性教学环节，
2、其目的是使学生巩固和深化课堂理论教学内容，锻炼和培养 学生综合运用所学知识和理论的能力，是对学生进行独立分析、解决问题能力的强化训练。通过金属切削刀具课程设计，具体应使学生做到：(1)能够针对工艺条件，设计满足特定需求的金属切削刀具，并能够在设计环节中综 合考虑技术、经济、安全等相互制约条件； 能够针对工程问题，利用计算机辅助功能，建立刀具结构的三维实体模型，加快 产品开发设计的速度和准确性；(3)设计中，强化遵循国家标准的意识，学会绘制符合标准要求的刀具工作图， 能标 注出必要的技术条件。2 .设计内容和要求(包括原始数据、技术参数、条件、设计要求等)：根据指定的工艺条件，完成成形车刀的设计
3、和计算工作，绘制刀具工作图和必要的零 件图以及编写一份正确、完整的设计说明书。刀具工作图应包括制造及检验该刀具所需的全部图形、尺寸、公差、粗糙度要求及技 术条件等；说明书应包括设计时所涉及的主要问题以及设计计算的全部过程；设计说明书 中的计算必须准确无误，所使用的尺寸、数据和计量单位，均应符合有关标准和法定计量 单位；使用A4纸打印，语言简练，文句通顺。3 .设计工作任务及工作量的要求包括课程设计计算说明书、图纸、三维实 体模型：1、设计说明书一份；2、硬质合金可转位车刀结构图（A3）；3、可转位车刀刀杆零件图（A3）；4、硬质合金可转位车刀三维结构图；第2章设计步骤设计题目：拉垫式可转位车刀
4、工件材料：40Cr机床：C620推荐数据：vc 100 180m/ min, ap 1 5mm, f 0.2 1mm/r2.1选择刀片夹固结构拉垫式刀片夹固结构2.2选择刀片材料根据金属切削原理与机床P29确定材料为YT152.3选择车道合理角度根据金属切削刀具课程设计指导书确定1）前角。152）后角°53）主偏角kr 753）刃倾角s 52.4选择切削用量根据金属切削刀具课程设计指导书确定切削速度Vc 110 m / min背吃刀量ap 4mm进给量f 0.6mm/r2.5选择刀片型号和尺寸一:煜1*27-.1. 14-I *呢一慚1L牛一-IUMJWJ-16儿他一% 5| %丽-
5、ii2ft mm/r 卜-13«11-仙-札 |<?_i < m hi *h 2S- (h 19- 札1 iLlHS- <!】汕图1-1选择刀片厚度的诺模图图1-2选择刀尖角半径的诺模图1 ）选择刀片有无中心固定孔拉垫式车刀，选择有中心固定孔2）选择刀片形状选用正方形刀片（V型断屑槽刀片）3）选择刀片精度等级U级精度的刀片。4）选择刀片内切圆直径d（或刀片边长L）根据已选定的ap 4mm，75， s 5将ap,k，s的值代入到下式中，可求出刀刃的实际参加工作长度为Lseapsinkr cos s4.1639mmsin 75 cos( 5 )则选用的刀片的长度应为L
6、1.5Lse 1.5 4.16396.246mm因为刀片式正方形的，所以 d = L>6.246mm5 ）选择刀片的厚度s根据已经选定的ap 4mm，f 0.6mm/r，利用选择刀片厚度的诺谟图，求得刀片的厚度s 4.8mm6 ）选择刀尖圆角半径r根据已经选定的ap 4mm，f 0.6mm/r，利用选择刀片刀尖圆角半径的诺谟图，求得刀片刀尖圆角半径r 1.2mm7）选择刀片断屑槽形式和尺寸参照刀片断屑型号和尺寸的选择原则，根据一致的原始条件，选用V型断屑槽，断屑槽的尺寸在选定刀片型号和尺寸后，便可以确定。综合以上七个方面的选择结果，确定选用的刀片型号是：SNUM150612-A4其具体尺
7、寸为:刃口长度 L d 15.875mm ;刀片厚度 s 6.35mm;中心孔直径 di 6.35mm ;m 2.79mm;刀尖圆角半径r 1.2mm;刀片刀尖角b 90 ;刀片刃倾角sb 0 ;法后角nb 0 ;断屑槽宽n 4mm ;取法前角 nb 202.6选择硬质合金刀垫型号和尺寸选用硬质合金刀垫。其形状和尺寸的选择，取决于刀片夹固结构及刀片的型号和尺寸。可以选择与刀片形状相同的刀垫，为正方形，中心有圆孔。其尺寸为：长度L=14.875mm ，厚度为：4.80mm、中心孔直径4 7.6mm，材料可以选择为 YG82.7计算刀槽角度1）刀槽主偏角krgkrg kr 752）刀槽刃倾角sgs
8、g3) 刀槽前角og可转为车刀刃倾角较小所以，og可以用下述的近似公式计算： og o 54) 验算车刀后角°车刀后角的验算公式为：tg o 也 tg ogCos s)cos s( 1 2)1 tg nb og COS s而当nb 0时，公式则变为tg o tg og cos sCos s( 1 3)将s 5， og 5代入上式(1 3)，得到tg o tg ( 5 ) cos( 5 )cos( 5 ) 0.0868则o 4.9608(4 58 39 )与所选择的后角值数值相近，故可以满足切削要求。而刀杆后角 og o，krg4.9608，取og 5 。5) 刀槽副偏角krgkr 1
9、80 kr k 而 rgr ,krg kr 式中，r 为刀尖角车刀刀尖角的计算公式 ctg r ctg b.1 (tg og cos s)2 tg og sin scos s (1-4 ) 当 b90 时，公式成为 ctg rtg°gSin sCos s(1 5)将 s 5 , og 5 代入式(1 5)，得到：ctg r tg( 5 )sin( 5 ) cos( 6 )0.0868r89.56(89 33 36)故krgkr 1807589.5615.44(152624)取krg15.46) 验算车刀后角o车刀后角o的验算公式为(tg nb tg og cos s) COS s,x
10、1 tg nbtg og cos stg o(1 6)nb0时,有tg otg og cos s(1 7)tg ogtg og cos rg tg sg sin rg(1 8)tg sgtg ogsin rg tg sg cos rg(1 9)将ssg5，og5rrg 89.56 带入式(1 7）和式（1 8 ）得tg ogtg ( 5 ) cos89.56 tg( 5 )sin 89.560.0868所以og4.961 ( 4 57 39 )tg sgtg(5 )sin 89.56 tg( 5) sin89.560.088所以sg5.029 (5 1 44 )再将og4.961 , sg5.
11、029代入式(1 9)得tg o2tg( 4.961 )cos (5.029 )0.0861所以o 4.921 (4 55 15 )可以满足切削要求.而刀槽副后角og。，故og 4.921，取og 5综合上述结果，可以归纳出车刀的几何角度15o 4.9608kr 75kr 15.444.921og5og 5krg75 krg 15.4 sg 5刀槽得几何角度2.8计算铣制刀槽时需要的角度为铣制刀槽，需将刀槽前面水平放置，这就要求把刀杆的基准面（或底面）倾斜一定的角 度.由于铣制刀槽的方法不同，则计算铣制刀槽时需要的角度也不同1）计算刀槽的最大副前角gg及其方位角gg,当用预制的斜铁铣制刀槽时，
12、需要计算出刀槽的最大副前角gg及其方位角gg刀槽的最大副前角gg的计算公式为：tg gg tg2 og tg2 sg将og 5 , s 5 , sg 5 代入上式得到tg gg ,tg2( 5) tg2( 5 )0.124所以最大副前角gg 7.069 ( 7 48 )(1 10)刀槽的最大副前角gg所在剖面的其方位角gg的计算公式为tg gg tg og / tg sg(1 11)将og5 , sg代入式（1 11）,得 tg gg tg( 5 )/tg( 5 )1所以gg452) 计算刀槽切深剖面前角pg和进给剖面前面前角fg,当用双坐标角度垫铁铣制刀槽时,需计算出刀槽切深剖面前角pg和进
13、给剖面前面前角fg(1 12)(1 13)和式(1 13)tg fgtg ogsin rgtgsg cos rg将og5kr 75sg5代入式(1 12)tg pgtg(5 ) cos(75 )tg(5 )sin(75 )0.107tg fgtg(5 )sin(75 )tg(5 )cos(75 )0.062所以pg6.107 ( 6 6 25 )fg3.548 ( 3 32 52 )刀槽切深剖面前角pg的计算公式为：tg pg tg og cos rg tg sgsin rg刀槽进给剖面前面前角fg的计算公式为:2.9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3
14、8-45HRC,发蓝处理(2) 选着刀杆尺寸1) 选择刀杆截面尺寸因为加工使用C620普通车床，中心高为200mm,有资料数据并且尽可能的提高刀杆 强度，选取刀杆截面的尺寸为 H B 25 25mm2由于切削深度ap 4mm， 进给量f = 0.6 mm/r ，数值都比较的小，所以可以不用校验刀杆强度。2) 选择刀杆长度根据刀具长度选用原则，可以选取刀杆长度为140mm。L d 15.875mm s 6.35mm d!6.35mm m 2.79mm r 1.2mm;刀片刀尖角b 90 ;刀片刃倾角sb 0 ；法后角nb 0 ；断屑槽宽n 4mm ;取 法前角rnb 20。(2)连接件的选择与尺寸设计1) 销轴的选择根据刀片的中心孔直径大小以及拉垫中心孔直径大小，并且考虑到刀具的结构强度，选用标准件 GB/T 119.15M6 X10的销轴。2) 销轴的定位销轴的定位可以根据垫片中心孔的位置确定。3) 锥端螺钉的选择根据要求可以选择标准件 GB/T73 1985 M10 X1.5的锥端螺钉。深度5mm，螺纹深度4mm参考文献1 胡黄卿主编.金属切削原理与机床北京:化学工业出版社.20122 王娜君主编.金属切削刀具课程设计指导书哈尔滨:哈尔滨工业大学出版社.20003 陈日曜主编.金属切削原理.第二版.北京:机械工业出版社.2005