机械加工方案.docx

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1、芜湖职业技术学院机械加工方案专业：机械设计与制造班级：机制56学号：120101613姓名：目录工作任务书 3一、确定刀具的类型 4二、分析工件材料Cr的力学性能 4三、选择刀具的材料 4四、刀具的几何参数 5五、选择切削用量 8六、机床选择 9七、机床功率检验 10八、刀具的实际寿命 10九、校核工件的刚度 10参考文献 12工作任务书题目：加工如下零件（外圆部分），材料 40Cr,毛坯为出厂 30圆钢, 单件生产。试确定加工方案。1表面无接痕；2、表面硬化程度不超过20%3、表面残余应力和微裂纹工作步骤：1、选择（设计）刀具2、确定切削用量3、机床选择和功率校核4、确定刀具更换周期加工方案

2、、确定刀具的类型 采用可转位式车刀，其特点是避免了焊接的缺点，刀片转位更换迅速，可使用 涂层刀片，生产率高，断屑稳定。、分析工件材料Cr的力学性能、硬度HBW抗拉强度cb(MPa)伸长率S(%)冲击韧度ak( kj/m2)热导率KW(mK)45钢2295981658850.2440Cr207980959032.6表1材料40Cr与45钢切屑性能的比较45号钢为优质碳素结构用钢，硬度不高易切削加工；材料40Cr属于合金结构钢，是在碳素结构钢中加入合金元素 Cr，提高了力学性能，其加工性也随 之变化，强度增加，热导率降低。因此，较同类碳钢难加工。在切削时应选择 耐磨性、耐热性高的刀具材料。三、选择

3、刀具的材料 根据金属切削原理与刀具中图 2-1各类刀具材料硬度与韧性，可知硬质合 金耐热性好，切削效率高，硬度和韧性适中。所以刀具的材料应选择硬质合金 钢。材料种类晅度RRC (HRA) (HV)抗弯蛊匱冲击樹度Mb馥导率k切IM速度；尢毀世也(Wn'K W工碓K工具钢7.67.8«0 -65(8R2-S4)2.16*=41.872D0-25I30.32-0.4耳含金工艮钢7h?-7,960-65(81.2-842.35孝 41”&7300-400钢Eg&g63-70(S3 -86.6)0.098-0.58816.7S-25J600TOOIT.2(89-91

4、kS)L,t)82,160.019-005975.4-87,9SUU3E9,35-13.2(89-92.5)0.982-1,370,0029-0.0()61120,9-62*8goo4-4.8會 金ffl,铤类(-92)-1,47h:100()11006-10離化钛基类5-56*6.3(9295.3a.7S- l.Ofi16-10图2各类刀具材料的主要物理力学性能根据表2所示，刀具材料应选用硬质合金中的钨钛钻类常用牌号；YT类牌号密度g/cm3典型值使用范围抗弯强度YT5U.8013.0090.42000适用于碳素钢于合金钢 饱括锻也 冲压件.圍輝皮间断切削时 的粗车、粗刨、半n刨.YT14

5、tzpjo)1L3011.6091.8适用于琨圭钢于合金钢连续切削时的粗车*粗弥间断切削时的半菇 车利青车aYT151L20-11.4092.51550适用于碳索胡于合金钢连续切削H半精加工，连缮面的半精锥。YT309.4096093.21200适合于碳肾辛讯与合金钢的半精加工，如小析面的精车扩晋。¥153512.6011809L02050适合于错铁、榔钢的连蝕粗车、相SIU是料肚工忧臭材馬*图3常见硬质合金牌号与性能根据表3及综上所述，刀具的材料为硬质合金钨钛钻类，牌号YT15四、刀具的几何参数1、前角丫 0的选择(1) 根据被加工材料选择加工塑形材料、硬度较低的材料时前角大些；加

6、工脆性材料、硬度较高的材料 时前角小些。根据金属切削原理与刀具中表 4-5硬质合金刀具的前角推荐 值，推荐前角为13° 18°。(2) 根据刀具材料选择硬质合金刀具的抗弯强度较低，前角较小。根据金属切削原理与刀具中表4-5不同刀具材料加工钢时前角值，硬质合金刀具前角12°5°。(3) 根据加工要求选择精加工的前角较大；粗加工和断续切削的前角较小；加工加工形成面前角应 小，这是为了能减小刀具的刀刃误差对零件加工精度的影响。所以在精加工时，刀具的前角选为12°。粗加工时，刀具的前角选为 9°。2、后角a o的选择选择后角的原则是，在摩擦不

7、严重的情况下，选取较小后角，具体考虑加工条 件为：(1)根据加工精度选择精加工时为了减少摩擦，后角取较大值 a 0=8°一12° ；粗加工时为了提高刀 具强度，后角取较小值 a。=6°一8°(2)根据加工材料选择 加工塑形材料、较软材料时、后角取较大值；加工脆性材料、硬材料时，后角 取较小值；加工易产生硬化层的材料时，后角取大值。工件材料合理后角« 车M 车低碳钢A3中碳钢羽（正火）合金钢40Cr（正火）淬火钢45钢(45 - 50HRC)12°-15*不锈钢（與氏博lCrl3Ni?n）亲铸铁（连壤切剖）啊及锅合金膽、连续 WJ）错及

8、铝合金图4加工不同工件材料刀具后角推荐值根据表4,精加工时，后角取6°；粗加工时，后角取8°3、副后角a °的选择副后角选择原则与主后角基本相同，对于可转位刀具要求转位后的后角不 变，可选取a °' =a °4、主偏角kr的选择减小主偏角可使刀具强度提高，散热条件好，加工表面粗糙度小。根据金 属切削原理与刀具中图4-19可以看出，主偏角减小能使刀具寿命延长。增大主偏角，使背向力F减小，切削平稳；大的主偏角，切削厚度增大，断 削性能好。5、副偏角k的选择副偏角的选择原则是，在不影响摩擦和振动条件下，应选取较小的副偏角。根据金属切削原理与刀

9、具中表 4-7主偏角、副偏角选用值。在精加工 时，主偏角选75°，副偏角选10°在粗加工时，主偏角选60°，副偏角选&修圆刀尖r &的选择刀尖圆弧半径对切削变形的影响：刀尖圆弧半径越大，刀的刚度更好，也表明刀尖越钝，对加工表面挤压也越大，表面的切削变形也越大。粗车时，切削用量大,需要车刀有大的刚度；精车时，切削力小，所以粗车时刀尖圆弧比精车时要 大。所以粗车时，修圆刀尖r &取0.5;精车时，修圆刀尖r &取0.3。7、刃倾角入s的选择(1)根据加工要求选择一般精加工时，为防止切削划伤已加工平面，选择入s=0+5°粗加工时

10、，为提高刀具强度，选择入s=0-5 °。(2)根据加工条件要求选择加工断续表面、加工余量不均匀表面，或在其他产生冲击振动的切削条件下， 通常选取负的刃倾角。所以在精加工时，刃倾角选取-2 ;在粗加工时，刃倾角选取3;前角Y o后角a o主偏 角K r副偏 角，K r刃倾 角入s副后 角，a o修圆 刀尖r £断屑 槽宽 度LBn刀具 材料粗车9°8°60°12°3°8°0.53.0硬质 合金YT15精车12°6°75°10°-2 °6°0.32.8表2车刀

11、的几何角度八、可转位车刀片的选择边数多的刀片，刀尖角大，耐冲击；可利用切屑刃多，因此刀具寿命较长。但 刀尖角越大，切屑时背向力越大，越易引起振动。但从刀具寿命考虑，在机 床、工件刚度和功率允许的情况下，粗加工时应尽量选用刀尖角较大的刀片； 反之选用刀尖角较小的刀片。刀片形 状后角偏差等 级类型切屑刃 长度刀片厚 度刀尖圆 弧半径粗加工TCUM160408精加工TOUM160408表3可转位车刀片的型号粗加工时可转位车刀片的型号：TCUM160408精加工时可转位车刀片的型号：TOUM1604089、断屑槽宽度LBn断屑槽能使断屑按预定的方式进行卷曲、流动和折断，从而实现对切屑的有效 控制，。根

12、据金属切削原理与刀具中表 4-2，粗车时，断屑槽宽度LBn选用 3.0mm精车时，断屑槽宽度LBn选用2.8mm如下图全圆弧型采用全圆弧型。图5刀具的几何角度10、刀具的平面图形po-pa图6刀具的平面图形五、选择切削用量1、选择背吃刀量工件的加工余量为1mm粗加工时吃刀量0.7mm精加工时，第一次吃刀量0.2mm,第二次吃刀量0.1mm2、选择进给量根据金属切削原理与刀具中表 4-8硬质合金车刀粗车外圆时的进给量，车 刀刀杆尺寸16mrK 25mm工件直径40mm背吃刀量w 3mm进给量f=0.40.5mm/f根据切削手册表1-4选择 粗车时 f=0.45mm/r，精车时 f=0.2mm/r

13、稳定的进给量尚需满足车床进给机构强度要求，故需进行检验3、计算切削速度卩(车刀寿命选T=60min)根据金属切削原理与刀具中表 3-4中，可知Cv=242,Xv=0.15,Yv=0.35,m=0.2 ， Kmv=1,Ksv=1,Kkv=0.81,Kbv=0.97所以，粗车时理论切削速度 Vc=108.6 (m/min)，机床的转速n=1000 Vc/ n D=705 (m/min)，按机床说明书实际n=700 (m/min)。车床的实际切削速度 v=n D n/1000=65.94 (m/min)。同理可得：精车时理论切削速度 Vc=123(m/min)，机床的转速n=1000 Vc/ n D

14、=883 (m/min)，按机床说明书实际 n=850 (m/min),车床的实际切削速度 v=n D n/1000=80.07 (m/min)。六、机床选择床身回转直径400mm刀架上回转直径210mm最大工件长度/最大车削长度750/650mm;1000/900mm;1500/1400mm;2000/1900mm主轴中心至床身平面导轨距离205mm主轴转速范围50Hz: 11-1600r/min60Hz: 13.2-1920r/mi n50Hz: 14-1580r/mi n60Hz: 20.4-1896r/mi n刀架纵/横向的快移速度纵向：4m/min横向：2m/min主轴中心线至刀具支

15、承距离26mm主电机功率7.5KW表4 CA6140的技术参数根据以上算出的机床转速，应选用普通卧式车床CA6140七、机床功率检验根据CA6140的说明书主电机的功率PE为7.5KW 机械效率n取0.8。粗车时，切削力Fc= Kcapf酿P此Ky oFcKkrFc=983N机床的切削功率 Pc=FcVC/ (60 X 103) =1.08KW精车时，切削力Fc= Kcap'-K丫 oFc*KkrFc=176N,机床的切削功率 Pc=FW/(60X 103) =0.23KW根据公式Pc <PEn电动机，故切削用量符合机床功率。八、刀具的实际寿命由上可知刀具在粗加工和精加工时的切屑

16、速度、背吃刀量和进给量，根据金属切屑刀具设计手册在相应条件下可查出：Xt=0.75，y =2.5，kT=1。根据以下公式可得：粗车时 Tm=一CKt =35mi nXt YtVc ap f精车时 Tm=一CKt =48mi nXt YtVc ap f九、校核工件的刚度根据工件的尺寸可知，工件属于细长轴。在加工的过程中由于工件受到刀具的垂直向下切屑力Fc,工件在垂直方向发生形变(如下图所示)，导致影响到工件 圆柱度形位误差。工件在切削力的作用下的变形，工件的最大挠度f=-34二L,匸通过查找机械设计手册，材料 40Cr的弹性模量E=211Gpa有48EI 64题目可知，L=150mm,d=30m

17、m7/7/A图七 工件的挠度示意图粗车时工件的最大挠度f =- 0. 0082mm精车时工件的最大挠度f =- 0. 0014mm所以在粗车和精车时，工件的最大挠度f都小于圆柱度公差0. 02参考文献陆剑中金属切削原理与刀具M.北京：机械工业出版社，2011.艾兴、肖诗纲切削用量简明手册M.3版.北京：机械工业出版社，1990CA6140车床说明书（机械）.沈阳第一机床厂吴岳坤金属切削原理北京：机械工业出版社刘守勇机械制造工艺与机床夹具北京：机械工业出版社黄健求机械制造技术基础. 北京：机械工业出版社，2008: 26-35曹元俊、郭溪铭金属加工常识北京：高等教育出版社，2007： 54-84. 3.郑修本.机械制造工艺学北京：机械工业出版社静恩鹤.车削刀具技术及应用实例M.北京：化学工业出版社丁仁亮.金属材料及热处理北京：机械工业出版社.李益民.机械制造工业设计简明手册M.郑州：河南人民出版社盛晓敏、邓朝晖.先进制造技术机械工业出版社