1、佳木斯大学机械设计制造及其自动化专业（卓越工程师）设计说明书-机械设计制造及其自动化专业设计说明书（可转位车刀设计）题 目： 可转位车刀设计说明书 学 院： 机械工程学院 专 业： 机械设计制造及其自动化 姓 名： 陆陆 指导教师： 王冬 完成日期： 2014 年 03 月 11 日机 械 工 程 学 院2014 年 03 月 11佳木斯大学机械设计制造及其自动化专业（卓越工程师）设计说明书-目 录第 1 章 原始条件 .1第 2 章 设计计算过程 .22.1 刀片夹固结构的选择 .22.2 选择刀片材料 .22.3 选择车刀合理角度 .22.4 选择切削用量 .22.5 选择刀片型号和尺寸
2、.22.6 选择硬质合金刀垫型号和尺寸 .32.7 计算刀槽角度 .42.8 计算铣制刀槽时需要的角度 .52.9 选择刀杆材料和尺寸 .72.10 技术要求 .72.11 绘图 .7设计总结 .9致谢 .10参考文献 .11佳木斯大学机械设计制造及其自动化专业（卓越工程师）设计说明书-1-第 1 章 原始条件楔块式 90强力车刀工件材料：1Cr18Ni9Ti ，Ra=12.5 机床：C620 推荐数据：v c=140200m/min，a p=48mm，f=0.50.7mm/r佳木斯大学机械设计制造及其自动化专业（卓越工程师）设计说明书-2-第 2 章 设计计算过程2.1 刀片夹固结构的选择按
3、要求选择楔块式夹固结构。2.2 选择刀片材料由原始条件给定：被加工工件材料为 1Cr18Ni9Ti 不锈钢，按照硬质合金的选用原则，查金属切削原理与刀具表 4-11 可知选择刀片材料为 YW3。2.3 选择车刀合理角度根据车刀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 =20 ；02)、后角 =8 ；3） 、主偏角 =90 ；rK4） 、刃倾角 =-5 ；s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。0 0rK2.4 选择切削用量根据切削用量的选择原则，查金属切削原理与刀具表 4-11 及按照推荐值确定切削用量为：
4、背吃刀量 =6mm；pa进给量 f=0.6mm/r；切削速度 Vc=150m/min；2.5 选择刀片型号和尺寸（1） 、选择刀片有无中心固定孔：由于刀片夹紧结构已选为楔块式，因此应选有中固定孔的刀片。（2） 、选择刀片形状：按选定的主偏角 =90 ，根据硬质合金可转位刀片的选择原rK则，在这里选用三角形刀片。佳木斯大学机械设计制造及其自动化专业（卓越工程师）设计说明书-3-（3） 、选择刀片精度等级：根据刀片的精度等级的选择原则，选择 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 =6mm， =90 ，parK=-5 将 ， ， 的值代入到下式中，可求
5、出刀刃的实际参加工作长度为sparKs= =seLincosprak6in90cos5=6.023mm则所选用的刀片长度 L 应为L1.5Lse=1.5 6.023mm=9.035mm因为是三角形刀片，所以 L= d9.035mm；d =5.216mm33L(5)、选择刀片的厚度 s： 根据已选定的 =6mm，f=0.6mm/r ，利用图 1-1 刀具厚度pa的诺模图选择厚度 s6.3mm。图 2-1 选择刀片厚度的诺模图 图 2-2 选择刀尖叫半径的诺模图（6）选择刀尖圆角半径 ： 根据已选定的 =6mm，f=0.6mm/r ，利用图 1-2 选择刀r pa尖圆角半径的诺模图，求得连续切削时
6、的 =1.2mm。r（7）选择刀片断屑槽形式和尺寸：根据刀片断屑槽形式和尺寸的选择原则，根据已知的原始条件，选用 V 型断屑槽，断屑槽的尺寸再选定刀片型号和尺寸后，便可确定。综合以上几个方面的选择结果，由金属切削刀具设计简明手册表 1-8 可确定选用的刀片的型号是： TNUM270612-V4，其具体尺寸为L= d=27.5mm，s=6.35mm ，d=15.875mm ，m=22.622mm， =1.2mm；3 r刀片刀尖角 =60o，刀片刃倾角 =0o，法后角 =0o，断屑槽宽 =3mm；取法前bsbnbn角 =20o。nb佳木斯大学机械设计制造及其自动化专业（卓越工程师）设计说明书-4-
7、2.6 选择硬质合金刀垫型号和尺寸为了承受切削中产生的高温和保护刀体，一般在硬质合金刀片下放置一个刀垫。刀垫材料可用淬硬的高速钢或高碳钢，但最好用硬质合金。硬质合金刀垫型号和尺寸的选择，取决于刀片夹固结构及刀片的型号和尺寸。该刀选择与刀片形状相同的刀垫，正三角形，中心有孔。查表 2.15 三角形双面沉头刀垫，其型号为：T27A，其尺寸为：d=14.86mm， m=21.120mm，长度 L=25.77mm，厚度 S=4.76mm，中心孔直径 d1=10mm，材料为 YW3。2.7 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如图 1-3 所示。图 2-3 可转位车刀几何
8、角度关系刀槽角度计算步骤是：（1）刀槽主偏角 ， = =90rgkr（2）刀槽刃倾角 ， = =-5ss（3）刀槽前角 ，可转位车刀的刃倾角 较小，所以 可用下述近似公式计算osog=- =-8og（4） 验算车刀后角 ，车刀后角 的验算公式为(tantcs)t1aobgson当 =0 时，则上公式变成为nb佳木斯大学机械设计制造及其自动化专业（卓越工程师）设计说明书-5-2tantcosog将 =- =-8 ， =-5 代入上面的式子，得ogstt(8)(5)0.139则 =7.942与所选后角值相近，可以满足切削要求。而刀杆后角 =og故 =7.942 ，取 =8 。og（5）刀槽副后角
9、因为 = =180 - -rkrgkr而 ，式中 为刀尖角，,rgrg所以 =180 - - =rkrg180r车刀刀尖角 的计算公式为 2cott(tancos)tansicorbgogs当 =60 时，将 =-8 ， =-5 代入到上式，得bgs=0.568562tt601t8)5t(8i5)()r则 =60.38 r故 =29.6289.3gk（6）验算车刀副后角 车刀副后角 的验算公式为oo (tantcs)ot1anbgsg当 =0 时，上式就成为nb 2tatcsoogg而 tnsaioggrrtnitns s将 = ， ， 60.38 代入上面两个式子得og85sgr=-tan（
10、-8 ）cos60.38 +tan（-5 ）sin60.38 = 0.0066tao 即可得 = 0.38oog=tan（-8 ）sin60.38 +tan（-5 ）cos60.38 = 0.1654tnsg即可得 = 9.39os再将 = 9.39 ， = 0.38 代入 得sgo 2tantcsogg=0.006456ta2(0.38)(9.)即可得 =0.37可以满足切削要求。而刀槽副后角 ，故 =0.37 ，取 =1ogogog综合上述计算结果，可以归纳出车刀的几何角度=20 ， =7.94 ， =90 ， ， = 5 ， =0.37 ，ork29.6rso刀槽的几何角度佳木斯大学机械
11、设计制造及其自动化专业（卓越工程师）设计说明书-6-= ， =8 ， =90 ， =29.62 ， = 5 ， =1og8ogrgkrgsgog2.8 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倾斜一定的角度，由于铣制刀槽采用的方法不同，则计算铣制刀槽时所需要的角度也不同。图 2-4 用预制斜铁铣制刀槽示意图（1）计算刀槽最大负前角 及其方位角 当用预制斜铁铣制刀槽时(见图 1-4)，需gg要计算出刀槽最大负前角 及其方位角 。刀槽最大负前角 得计算公式为g22tantatngogsg将 = ， ，代入上式即可得og85s2tt(8)t(5)0.165g即
12、 = 9.4og刀槽最大负前角 所在剖面的方位角 的计算公式为gtant/tanosg将 = ， 代入得og85s=1.61tt(8)/t(5)g即 =58.1g(2) 计算刀槽切深剖面前角 和进给剖面前角 当用双坐标角度垫铁铣制刀槽时pfg（见图 1-5） ，需要计算出刀槽切深剖面前角 和进给剖面前角 。pfg佳木斯大学机械设计制造及其自动化专业（卓越工程师）设计说明书-7-图 2-5 用双坐标角度垫铁铣制刀槽示意图刀槽切深剖面前角 的计算公式为pg（1）tantcostansigrgrkk刀槽进给剖面前角 的计算公式为fg（2）ttitcofogrsgr将 = ， ， = 分别代入（1）
13、（2）式中，可得og85sgk90tant()c90tan()i.8749pics05f所以 ， 5pg8fg2.9 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 3845HRC，发蓝处理。（2）选择刀杆尺寸1）选择刀杆截面尺寸 因加工使用 C620 的普通机床，其中心高为 200mm，按照金属切削刀具设计简明手册表 1-15，并考虑到为提高刀杆的强度，选用刀杆截面尺寸 B H=16 25mm 。2由于背吃刀量 =6mm，进给量 f=0.6mm/r，可以不必校验刀杆强度。pa2）选择刀杆长度尺寸 参照金属切削刀具设计简明手册第一章四、3.刀杆长度尺寸选择原则
14、，选取刀杆长度为 140mm。2.10 技术要求拉刀各项技术条件参考国标确定。2.11 绘图绘制工作图（AutoCAD 绘制二维图两份） ，如图 2-6，2-7 所示。图 2-6 可转位车刀结构图图 2-7 可转位车刀刀杆图佳木斯大学机械设计制造及其自动化专业（卓越工程师）设计说明书-8-设计总结为期两周的金属切削与刀具课程设计已基本结束，回顾可转位车刀设计的整个过程，我觉得受益匪浅。金属切削与刀具课程设计是整个相关课程的重要教学环节，使理论与现实更加接近，加深了我们对理论知识的理解，强化了生产实习中的感性认识。本次课程设计的主要任务的独立把可转位车刀的整个设计过程弄清楚，在此基础上完成相关的
15、设计任务，由于设计内容看似简单，其实所要做的辅助性工作也是相当多的，因为刀具设计过程中所涉及到的参数实在很多，所以在做课程设计之间，我又认真复习了从图书馆借来的可转位车刀设计的参考资料，学会了如何分析现有问题，并熟悉了设计步骤，知道了如何查阅手册和一些相关量的常规选取方法，以及要注意的问题等等。在做的过程中，还结合了平时实习中所看到的实际情况，这也使我在思想素质和分析能力上都有所提高。通过这次设计，我基本上掌握了可转位车刀设计的一般思路，并能够独立查询相关手册完成设计。这次设计使我在基本理论的综合运用以及正确解决实际问题等方面得到了一次较好的训练。提高了我独立思考问题，解决问题创新设计的能力，
16、为以后的设计工作打下了较好的基础！佳木斯大学机械设计制造及其自动化专业（卓越工程师）设计说明书-9-致谢我的这篇有关可转位车刀设计的论文的完成，首先应当归功于指导老师的指导。老师给予了我大量的指导和帮助，在整个论文的撰写当中积累了很多的经验，我不但完成了论文，也学到了许多书本上学不到的知识，受益匪浅。老师认真负责的工作态度，严谨的治学精神和深厚的理论水平，使我受益匪浅，我得到了很大的提高，我相信这将对我以后的工作和学习都有一种巨大的帮助，感谢他耐心的辅导。另外，在整个设计过程中，我的几个同学也给与我很大的帮助，帮我收集材料，解决难点，使我能够顺利完成，这里对帮助我的老师和同学表示衷心的感谢。佳木斯大学机械设计制造及其自动化专业（卓越工程师）设计说明书-10-参考文献1陈剑中、孙家宁主编. 金属切削原理与刀具M. 北京. 机械工业出版社，2011.4.2四川省机械工业局. 复杂刀具设计手册M.北京. 机械工业出版社，1982.3刘华明. 金属切削刀具设计简明手册M. 北京.
