机械制造技术课程设计C刀片90直头外圆可转位车刀设计以及支架的机械加工工艺规程设计全套图纸

机械制造技术基础课程设计说明书题目C刀片90直头外圆可转位车刀设计以及 支架的机械加工工艺规程设计 分院、专业 机械设计制造及其自动化 班级 11121101 学生姓名 指导教师 成绩 2012 年 7 月 9 日沈阳理工大学 第一章 可转位车刀设计31.刀具部分31.1 设计任务31.2选择切削用量31.3选择刀片材料（硬质合金牌号）41.4选择车刀合理角度41.5选择刀片夹紧结构41.6选择刀片型号和尺寸41.7 确定刀垫型号和尺寸51.8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51.9选择刀杆材料和尺寸82.0选择偏心角及其相关尺寸8第二章支架的机械加工工艺规程设计92.工艺部分92.1有关零件的结构、工艺分析和功用92.2 生产纲领102.3选择毛坯，确定毛坯尺寸，设计毛坯图112.4定位基准的选择原则112.5工艺规程的拟定122.6机械加工余量 工序尺寸及毛坯尺寸的确定132.7确定切削用量152.8工时定额的确定19结论21参考文献22第一章 可转位车刀设计1.刀具部分1.1 设计任务已知:工件材料45钢(正火)，使用机床CA6140，加工后, ,需粗车完成，加工余量自定，设计装C刀片90直头外圆车刀。1.2选择切削用量全套图纸，加153893706根据切削用量的选择原则，查表确定切削用量为：粗车时：切削深度，进给量f=，切削速度；1.3选择刀片材料（硬质合金牌号） 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YT15。1.4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=14， （2）后角=6 （3）主偏角=90， （4）刃倾角=-6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。1.5选择刀片夹紧结构 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典型车刀夹紧结构简图和特点，采用偏心式刀片夹紧结构。1.6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定为偏心式，因此应选用有中心固定孔的刀片。 2）选择刀片形状 按选定的主偏角=90，选用80棱形刀片。 3）选择刀片精度等级 选用U级；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、Kr、s，可求出刀刃的实际参加工作长度。为： = =4.5248 因为是棱形 ， 4.5248 5) 选择刀片厚度S 根据、f，利用诺模图，得; 6）选择刀尖圆半径 根据、f, 利用诺模图，得连续切削=1.2 7）选择刀片断屑槽型式和尺寸 根据条件，选择H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：CNUM160608-H4，尺寸为L=16.1mm, d=15.875, S=6.35, d1=6.35 , =0.8，=3.97, =2.182刀片参数：粗车刀尖角=80, 刃倾角=0，法后角=7，法前角=20,断屑槽宽度.1.7 确定刀垫型号和尺寸 硬质合金刀垫型号和尺寸的选择，取决于刀片夹紧结构的需要及刀片型号和尺寸： 适合于偏心式夹紧结构的需要，并于刀片型号CNUM160608-H4相对应的硬质合金 刀垫得型号为：C16B,其具体尺寸为：L=15.11mm, d=14.88mm， S=4.76mm, ， =1.2mm， D=9， C=2.0；1.8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刀槽角度计算步骤： 1）刀杆主偏角 2）刀槽刃倾角 3）刀槽前角刀槽底面可看作前刀面，则刀槽前角的计算公式为： = 将o=14， =20，s=-6代入式得： =-0.107则=-6.107取=-6 4）验算车刀后角 车刀后角的验算公式为 =当=0时，则 =将=-6，s=-6代入得； =（-6）cos（-6）=0.104则 =5.937与所选后角值相近，可以满足切削要求。而刀杆后角=故=5.937，取=6 5）刀杆副偏角 而 =180-Kr-r又=r， =Kr =180- - =180-车刀刀尖角r的计算公式为 =-sinscoss当=80时，则为 =ctg80- sincos将=-6，s=-6代入得 =ctg80-tg(-6) sin(-6)cos(-6)=0.1663则 r=80.56故 = =180-90-80.56 =9.44取 =9.5 6) 验算车刀副后角车刀副后角的验算公式为 =当=0时，则式为 =而 = = 将=-6， =r=-6，=r=80.56代入得； =-tg（-6）cos80.56+tg（-6）sin80.56 =-0.087则 =-4.944 =tg（-6）sin80.56+tg（-6）cos80.56 =-0.121则 =-6.894 再将=-4.944， =-6.894代入式得； =-tg（-4.944）cos（-6.894）=0.086则 =4.858可以满足切削条件而刀杆副后角=故=4.858，取=5综合上述计算结果，可以归纳为；刀具的几何角度为；o=14，o=5.937，Kr =90，Kr=9.44，s=-6， =4.858刀杆于刀槽的几何角度为；=-6，=6， 90， =9.5，sg=-6， =51.9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HRC38-45，发黑。 2)选择刀杆尺寸 选择刀杆截面尺寸 因为加工使用CA6140普通车床，其中心高为140cm，并考虑到为提高刀杆，选取刀杆截面尺寸。由于切削深度=3，进给量f=0.6mm/r，可以不必校验刀杆强度。 选择刀杆长度尺寸 选取刀杆长度为150mm2.0选择偏心角及其相关尺寸 1） 选择偏心销材料偏心销材料选用40Cr，热处理硬度为HRC40-45，发蓝。2）选择偏心销直径dc和偏心量e dc=d1-（0.2-0.4）mm前面已经选定d1=6.35，括号内取最大值0.4d1=6.35-0.4=5.95mm偏心值e即偏心值e=0.75mm 为使刀片夹紧可靠，选用自锁性能较好的螺钉偏心销，并取螺钉偏心销转轴直径d2为M6. 3）计算偏心销转轴孔中心在刀槽前面上的位置 用公式将m和n求出m= 根据前边已选定的各尺寸知，d1=6.35mm， d=15.875mmde=5.95mm， e=0.75mm，取=30m=1.893+0.375-0.173=8.14mmn=7.938-0.65-0.1=7.19mm 第二章支架的机械加工工艺规程设计2.工艺部分2.1有关零件的结构、工艺分析和功用 2.1.1 零件的功用支架是起支撑作用的构架，承受较大的力，也具有定位作用，使零件之间保持正确的位置。 2.1.2零件的结构分析如图所示为支架零件图，主视图以工作位置放置，表达了相互垂直的安装面、T型肋、支承结构的孔以及夹紧用的螺孔等结构。左视图主要表达支架各部分前后的相对位置，安装板的形状和安装孔的位置以及工作部分的20孔等处，为了表明螺纹夹紧部分的外形结构，采用A向局部视图。用移出断面表达T型肋的断面形状。2.1.3零件的工艺分析通过对该零件图的重新绘制，知原图样的视图正确、完整，尺寸、公差及技术要求齐全。该零件需要加工的表面均需切削加工，各表面的加工精度和表面粗糙度都不难获得。以下是支架需要加工的表面以及加工表面之间的位置要求：1.沉头孔28，15，粗糙度为25。2.孔35左右两端面，粗糙度为12.5。3.孔11，粗糙度为12.5。4.开口3，粗糙度为12.5。5.孔20，粗糙度为3.2。 6.B面，粗糙度为3.2。7.尺寸16右端面，粗糙度为3.2。根据各加工方法的经济精度及一般机床所能达到的位置精度，该零件没有很难加工的表面，上述各表面的技术要求采用常规加工工艺均可以保证。2.2 生产纲领年 产 1万件成批生产，拟定大批大量生产； 2.3选择毛坯，确定毛坯尺寸，设计毛坯图 2.3.1 选择毛坯该零件材料为HT200，零件结构比较简单，生产类型为大批生产，为使零件有较好的力学性能，保证零件工作可靠，故采用铸造成形。这从提高生产效率保证加工精度上考虑也是应该的。2.3.2 毛坯图2.4定位基准的选择原则 2.4.1粗基准的选择原则1. 保证相互位置要求原则2. 余量均匀分配原则3. 便于工件装夹原则4. 粗基准在一个定位方向上只允许使用一次 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5. 定位准确、夹紧可靠原则现以零件的侧面为主要的定位粗基准，选择以圆柱体的20H7孔为精基准。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、尺寸精度以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量生产条件下，可以考虑采用万能型机床配以专用夹具，并尽量使工序集中，提高生产率，除此之外，还应当考虑经济效益，以便使生产成本尽量降低。 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 零件表面加工方法的选择（1）沉头孔28、15 ，公差等级为IT13，表面粗糙度为Ra25，只需钻孔即可。（2）35两端面，公差等级为IT12，表面粗糙度为Ra12.5, 粗铣即可。（3）开口3 ， 公差等级按IT12，表面粗糙度为Ra12.5，粗铣即可。（4）11孔， 公差等级为IT12，表面粗糙度为Ra12.5，只需一次钻孔即可。（5）尺寸16右端面 ,公差等级为IT10，表面粗糙度为Ra3.2，粗、精铣。（6）B面 , 公差等级为IT10，表面粗糙度为Ra3.2 ，需粗、精铣。 （7）20孔 公差等级为IT8，表面粗糙度为Ra3.2，需钻-扩-精铰。2.5.3拟定工艺路线 方案一：工序1铸造毛坯工序2清砂工序3时效处理工序4检验毛坯工序5铣16右面、B面工序6铣50两侧保证尺寸50工序7钻-扩-孔用20孔工序8钻2-15,2-28深3工序9铣18上面工序10用8.5钻头钻M10底孔，攻螺纹工序11用11钻头扩至11孔工序12用三面刃铣刀铣3开口工序13在钳工台上去毛刺工序14清洗工序15检验 方案二：工序1铸造毛坯工序2清砂工序3时效处理工序4检验毛坯工序5铣16右面、B面工序6铣50两侧保证尺寸50工序7钻-扩-孔用20孔工序8钻2-15,2-28深3工序9铣18上面工序10用8.5钻头钻M10底孔，扩至11孔 工序11攻螺纹工序12用三面刃铣刀铣3开口工序13在钳工台上去毛刺工序14清洗工序15检验2.5.4方案的比较方案一是先钻螺纹底孔，然后紧接着攻螺纹，最后扩至11的孔，方案二是先钻螺纹底孔，紧接着扩至11的孔，最后攻螺纹，显然，方案一比较合理，符合加工要求。2.6机械加工余量 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. 16右侧面、B面表面粗糙度为3.2，加工方案为粗、精铣，所以加工余量和工序尺寸为以下。 （1）用查表法确定各道工序的加工余量及毛坯总余量如下 精铣加工余量=1m 粗铣加工余量=3mm （2）计算工序尺寸的基本尺寸 精铣H=(16+21）mm=18mm 粗铣H=(18+23)mm=24mm2. 50两侧保证尺寸50 表面粗糙度为12.5，加工方案为粗铣，所以加工余量和工序尺寸为以下。 （1）用查表法确定各道工序的加工余量及毛坯总余量如下 粗铣加工余量=4mm （2）计算工序尺寸的基本尺寸 粗铣H=(50+24)mm=58mm3.内孔20内孔直径为20，精度等级为H8，加工方案为钻-扩-铰，所以加工余量和工序尺寸为以下。 （1）用查表法确定各道工序的加工余量及毛坯总余量如下 钻 18 加工余量=0.9mm 扩 19.8 加工余量=0.1mm 精铰 20H8 （2）计算工序尺寸的基本尺寸 钻 D1=（18+20.9）=19.8mm 扩D2=（19.8+20.1）=20mm 精铰 D3=20mm4. 18上面 表面粗糙度为12.5，加工方案为粗铣，所以加工余量和工序尺寸为以下。 （1）用查表法确定各道工序的加工余量及毛坯总余量如下 加工余量=2mm （2）计算工序尺寸的基本尺寸 H=（3+2）=5mm5.钻螺纹孔M10加工余量和工序尺寸如下。 （1）用查表法确定各道工序的加工余量及毛坯总余量如下 钻 8.5 加工余量=0.75mm 精铰：10H6 （2）计算工序尺寸的基本尺寸 D=（8.5+2）=10mm2.6.2 确定毛坯尺寸 毛坯尺寸只需将零件的尺寸加上所查得的余量值即可。2.7确定切削用量 2.7.1工序5 铣16右面、B面 选择高速钢圆柱铣刀直径d=80mm，齿数z=10。已知铣削宽度a=3mm，铣削深度a=40mm故机床选用XA5032立式铣床。1.确定每齿进给量f根据资料所知，查得每齿进给量f=0.140.24mm/z、现取f=0.14mm/z。2.选择铣刀磨损标准及耐用度 根据资料所知，铣刀刀齿后刀面的最大磨损量粗铣为2.0mm，精铣为0.50mm,耐用度T=180min。3.确定切削速度和每齿进给量f根据资料所知，依据上述参数，查取Vc97mm/s，n=387r/min,Vf=433mm/s。 根据X5032型立式铣床主轴转速表查取，nc=300r/min,Vfc=350mm/s。则实际切削：Vc =Vc=75.36m/min 实际进给量： f=f=0.12mm/z4.校验机床功率 依据上道工序校验的方法，根据资料所知，切削功率的修正系数k=1，则P= 2.3kw，P=0.8 kw，P=7.5可知机床功率能够满足要求。2.7.2 工序6 铣50两侧保证尺寸50 本工序为铣35mm孔的端面。选择高速钢圆柱铣刀直径d=80mm，齿数z=12。已知铣削宽度a=4mm，铣削深度a=50mm故机床选用XA5032式铣床。1.确定每齿进给量f根据资料所知，查得每齿进给量f=0.200.30mm/z、现取f=0.20mm/z。2.选择铣刀磨损标准及耐用度 根据资料所知，铣刀刀齿后刀面的最大磨损量为0.80mm，耐用度T=180min。3.确定切削速度和每齿进给量f根据资料所知，依据上述参数，查取Vc13mm/s，n=50r/min,Vf=105mm/s。 根据X5032型立式铣床主轴转速表查取，nc=150r/min,Vfc=350mm/s。则实际切削速度：Vc =Vc=37.68m/min 实际进给量： f=f=0.19mm/z4.校验机床功率 依据上道工序校验的方法，根据资料所知，切削功率的修正系数k=1，则P= 3.5kw，P=0.8 kw，P=7.5可知机床功率能够满足要求。2.7.3 工序7钻-扩-铰20孔铰刀选用18的标准高速钢钻刀，r0=0,a0=8。1. 确定进给量f 钻 f为0.70.86，扩 f为0.91.1 铰 f为1.02.0。2. 确定切削速度v和转速n 根据机械加工工艺手册可确定 3.确定切削用量如下： 钻孔：d0=18mm, f=0.7mm/r, n=400r/min, v=26m/min 扩孔：d0=19.8mm, f=0.9mm/r, n=574r/min, v=19m/min 精铰：d0=20mm, f=1.0mm/r,n=275r/min, v=17m/min2.7.4 工序8 钻2-15通孔,2-28深3孔本工序刀具选用高速钢复合钻头，分别取直径d=15mm，d=28mm。1.确定进给量f 查表知，f1=0.61mm,f2=0.9mm。2.选择钻头磨钝标准及耐用度 根据表，15钻头后刀面最大磨损量为0.8mm，耐用度T=60min。28钻头后刀面最大磨损量为0.8mm，耐用度T=75min。3.确定切削速度V 工件材料HT200的加工性为5类，根据表5-127，进给量f=0.20mm/r，由表5-131，可查得V1=17m/min，V2=24m/min。2.7.5 工序9 铣18上端面选择高速钢端铣刀直径d=63mm，齿数z=10。已知铣削宽度a=2mm，铣削深度a=18mm故机床选用X5032立式铣床。1.确定每齿进给量f根据资料所知，查得每齿进给量f=0.150.30mm/z、现取f=0.18mm/z。2.选择铣刀磨损标准及耐用度 根据资料所知，铣刀刀齿后刀面的最大磨损量为1.8mm，耐用度T=120min。3.确定切削速度和每齿进给量f根据资料所知，依据上述参数，查取Vc26mm/s，n=133r/min,Vf=205mm/s。 根据X5032型立式铣床主轴转速表查取，nc=300r/min,Vfc=350mm/s。则实际切削：Vc =Vc=74.98m/min 实际进给量： f=f=0.12mm/z2.7.6 工序10 钻M10底孔，攻螺纹本工序为钻螺纹孔10mm、攻丝M10-6H，刀具选用锥柄阶梯麻花钻，直径d=8.5mm,以及机用丝锥。钻床选用Z5030立式钻床，使用切削液。1.确定进给量f 由于孔径和深度都不大，宜采用手动进给。2.选择钻头磨钝标准及耐用度 根据表5-130，钻头后到面最大磨损量为0.6mm，耐用度T=20min。3.确定切削速度V 由表5-132，=670MPa的HT200的加工性为5类，根据表5-127进给量可取f=0.16mm/r；由表5-131可查V=13m/min,n=1063r/min,根据Z525立式钻床说明书选择主轴实际转速。2.7.7 工序10 钻11本工序为钻11mm的孔，刀具采用高速钢复合钻头，直径d=11mm，使用切削液选用Z5030立式钻床加工。1.确定进给量f 由于孔径和深度均很小，宜采用手动进给。2.选用钻头磨钝标准及耐用度 钻头后刀面最大磨损量为0.8mm，耐用度为15min。3.确定切削速度V 工件材料HT200的加工性为5类，暂定进给量f=0.16mm/r。由表可查v=16m/min。根据Z5030立式钻床说明书选择主轴实际转速n=1041r/min。2.7.8 工序11 铣3开口 本工序用三面刃铣刀进行粗铣加工。1.确定进给量f 由于孔径和深度均很小，宜采用手动进给。2.确定切削速度V 由表可查v=150m/min。2.8工时定额的确定 2.8.1计算工时定额（1）工序5 粗、精铣16右面、B面根据资料所知高速钢圆柱铣刀铣面基本时间为：粗 =0.65min精 =0.69min（2）工序6 铣50两侧保证尺寸50根据资料所知高速钢圆柱铣刀铣面基本时间为： =0.43 min（3）工序7钻-扩-铰20孔1.钻孔基本工时：T = 式中，n=400,f=0.7,l=50mm,l1=l2=5mm T=2扩孔基本工时：l= L=50mm,n=530r/min,f=0.9mm,取l1=3mm, l2=4mm, T= 3.精铰基本工时：l=取l1=4mm, l2=2mm.l=50mmT= （4）工序8 钻2-15通孔,2-28深3孔钻15mm深16mm的通孔，基本时间为18s 钻28mm深3mm的孔，基本时间为6s（5）工序9 铣18上端面 =（6）工序10 钻M10底孔，攻螺纹钻10mm螺纹孔，攻丝，基本时间为45s.（7）工序11钻11钻11mm深21mm的通孔，基本时间为20s（8）工序12 铣3开口结论根据支架工艺规程及车刀设计要求，在本设计中制定的工艺规程是比较合理的，它保证了零件的加工质量，可靠地达到了图纸所提出的技术条件，并尽量提高生产率和降低消耗同时还尽量降低工人的劳动强度，使其有良好的工作条件。通过该课程设计，将所学理论与生产实践相结合， 锻炼了自己分析问题、发现问题、解决问题的能力，在这个过程中我独立地分析和解决了零件机械制造的工艺问题，设计了机床专用夹具这一典型的工艺装备，提高了结构设计能力，增强了专业技能，为今后的毕业设计及对自己未来将从事的工作进行了一次适应性训练，从而打下了良好的基础。在设计中调整了心态，懂得做事要细心，有信心，磨练了意志，强化了自我。在这个过程中，更要谢谢赵老师对我的教导，在老师的讲解下让我对整个设计过程以及绘图过程有了很好的了解，对我后面的整体的设计和绘图的进行有了很大的帮助！参考文献1 【机械制造技术基础】.赵艳红 主编.人民邮电出版社2 【实用切削手册】.张以鹏 主编.辽宁科学技术出版社3 【金属切削实用刀具技术】.太原市金属切削刀具协会 编.机械工业出版社4 【机床夹具设计手册】.四川大学CAD/CAM研究所.机械工业出版社，5 【机械加工工艺手册（软件版）】. 机械加工工艺手册（软件版）编委会.机械工业出版社，