可轉位車刀的設計方案刀具機床課程設計

可轉位車刀的設計方案刀具機床課程設計,可轉位車刀的設計方案,刀具機床課程設計,可轉位,車刀,設計方案,刀具,機床,課程設計 《金屬切削機床》課程設計任務書 設計題目： 臥式車床主傳動系統(tǒng)設計 系部： 機械工程系 專業(yè)： 機械制造及其自動化 學號： 學生： 1．設計的主要任務及目標 通過機床主運動機械變速傳動系統(tǒng)的結構設計，在擬定傳動和變速的結構方案過程中，得到設計構思、方案分析、結構工藝性、機械制圖、零件設計計算、編寫技術文件和查閱技術資料等方面的綜合訓練，樹立正確的設計思想，掌握基本的設計方法，并具有初步的結構分析、結構設計及計算能力。 2．設計參數(shù) 主軸最低轉速： 建議公比： 變速級數(shù)：z=12 建議電機功率P=7.5kw，電機轉速n=1440r/min 3．設計的基本要求和內容 ①課程設計說明書一份（含臥式車床主傳動系統(tǒng)結構網(wǎng)及轉速圖）；②臥式車床主傳動系統(tǒng)結構裝配圖一張 4．主要參考文獻 [1] 戴曙.金屬切削機床.北京:機械工業(yè)出版社,2009.3 [2] [3] [4] 張超英,謝富春.數(shù)控編程技術.北京:化學工業(yè)出版社,2003.11 [5] 劉文劍.夾具工程師手冊.黑龍江科學技術出版社，1992.8 5．進度安排 設計各階段名稱 日 期 1 調查研究，參考文獻，設計方案確定 6月9日 2 結構網(wǎng)，轉速圖，齒輪齒數(shù)，傳動系統(tǒng)設計 6月12日 3 結構設計 6月16日 4 繪制裝配圖 6月23日 5 整理說明書 6月30日 金屬切削機床課程設計 太原工業(yè)學院 金屬切削機床課程設計 設計題目 臥式車床主傳動系統(tǒng)設計 系 別 機械工程系 專 業(yè) 機械設計制造及其自動化 學生姓名 班級學號 設計日期 2012年7月 14 太原工業(yè)學院 課 程 設 計 課程名稱 金屬切削機床 設計題目 臥式車床主傳動系統(tǒng)設計 系別 機械工程系 專業(yè) 機械設計制造及其自動化 班級 0920111 姓名 學號 指導教師 日期 2012.6.26 臥式車床設計任務書 一、設計題目 臥式車床主傳動系統(tǒng)設計 設計系數(shù)：主軸最低轉速31.5 公比Ф=1.41= 變速級數(shù)z=12 電機功率P=7.5KW ，電機轉速n=1440 二、確定結構式和結構網(wǎng) 1. z=12 Ф=1.41 31.5 變速范圍 （也可由表查得） 10 15 22.4 33.5 50 75 10.6 16 23.6 35.5 53 80 11.2 17 25 37.5 56 85 11.8 18 26.5 40 60 90 12.5 19 28 42.5 63 95 13.2 20 30 45 67 100 14 21.2 31.5 47.5 71 2.結構式、傳動組和傳動副數(shù)的確定 ①傳動組和傳動副數(shù)可能的方案有： 12 = 4×3 12 = = 3×4 12 = 3×2×2 12 = 2×3×2 12 = 2×2×3 第一行方案有時可以省掉一根軸。缺點是有一個傳動組內有四個傳動副。如果用一個四聯(lián)滑移齒輪，則會增加軸向尺寸；如果用兩個雙聯(lián)滑移齒輪，則操縱機構必須互鎖以防止兩個滑移齒輪同時嚙合。所以一般少用。 第二行的三個方案可根據(jù)下述原則比較：從電動機到主軸，一般為降速傳動。接近電動機處的零件，轉速較高，從而轉矩較小，尺寸也就較小。如使傳動副較多的傳動組放在接近電動機處，則可使小尺寸的零件多些，大尺寸的零件就可以少些，就省材料了。這就是“前多后少”的原則。從這個角度考慮，以取 12 = 3 x2x2 的方案為好。 ②結構式或結構網(wǎng)的各種方案的確定 由①知方案有 a. b. c. d. e. f. 選擇原則： I)傳動副的極限傳動比和傳動組的極限變速范圍 降速傳動中，主動齒輪的最少齒數(shù)受到限制； 避免被動齒輪的直徑過大升速傳動比最大值2（斜齒傳動= 2.5）盡量減少振動和噪聲； 各變速組的變速范圍=/≤8-10 之間； 對于進給傳動鏈，由于轉速通常較低，零件尺寸也較小，上述限制可放寬些。 。故 在檢查傳動組的變速范圍時，只需檢查最后一個擴大組。因為其它傳動組的變速范圍都比它小。應為: II)基本組與擴大組的排列順序。 原則是選擇中間傳動軸變速范圍最小的方案。 綜上所述，方案a 較好 3.結構網(wǎng) 三、轉速圖 1.因為 Ф=1.41= 所以每隔5個數(shù)取一個數(shù) 查表1-1得 各級轉速分別為： 31.5 45 63 90 125 180 250 355 600 710 1000 1400 2.根據(jù)已知參數(shù)，取電動機 ,額定功率7.5KW，滿載轉速1440。 本例所選定的結構式共有三個傳動組，變速機構共需4軸。加上電動機軸共5軸。故轉速圖需5條豎線，主軸共12速，電動機軸轉速與主軸最高轉速相近，故需12條橫線。 Ⅳ軸 12級速度 31.5 45 63 90 125 180 250 355 600 710 1000 1400 Ⅲ軸 傳動組變速 =8，所以倆個傳動副傳動比為極限值=， Ⅱ軸 級比指數(shù)3，取轉速為500,710,1000 Ⅰ軸 級比指數(shù)1，取 四、帶輪直徑與齒輪齒數(shù)的確定 1.選擇三角帶類型 選工況系數(shù)X=1.1，則計算功率 根據(jù)電機轉速和計算功率，三角帶取B型。 2.確定帶輪的計算直徑 B型 取=126mm = ，其中=0.02 所以 3.確定三角帶速度 4.確定中心距 =(0.7~2)() 取=1.8*（126+256）=688 5.確定三角帶的計算長度及內周長 =2+ 將計算出的數(shù)值取整到標準的計算長度 6.驗算三角帶的繞曲次數(shù)n。 ﹤40（m為帶輪個數(shù)） 7.確定實際中心距A 當中心距需要精確計算時，可按下式計算 式中 得A=714.95 8.驗算最小包角 9.確定三角帶根數(shù) 為單根三角帶在情況下傳遞的功率值，表示包角系數(shù)。，用4根 10.確定齒輪齒數(shù) =...,60、62、64、66、68、70、72、74... =...60、63、65、67、68、70、72... =...60、63、66、69、72、75... 從以上三行挑出=60和72可用，取=72 查表得=36，,,,, ， =...60、62、64、68、70、72、74、76、78、80、82、84... =...61、65、68、69、72、73、76、77、80、81、84... 取=84 查表得,,, =...84、87、89、90、92、93... =...80、84、85、89... 取=90 36 24 30 36 42 48 42 22 42 62 60 18 30 72 11.主軸轉速系統(tǒng)的驗算 主軸轉速在使用上并不要求十分準確，轉速稍低或稍高并無太大的影響，由確定的齒輪數(shù)所得的實際轉速與傳動設計理論值難以完全相符，需要驗算主軸各級轉速，最大誤差不超過10 12.傳動系統(tǒng)圖 13.計算轉速。 （1）主軸 計算轉速為主軸從最低轉速算起，第一個轉速范圍內的最高級轉速，即為 （2）各傳動軸：軸Ⅲ可從主軸為90r/min，按72/18的傳動副找上去，似應為355r/min, 但由于軸Ⅲ上的最低轉速125r/min，經(jīng)c可使主軸得到31.5和250r/min倆種轉速，250r/min 要傳遞全部功率，所以軸Ⅲ計算轉速應為125r/min,軸Ⅱ的計算轉速可按傳動副b推上去，得355r/min。 五、傳動軸計算及其組件的設計 傳動軸直徑的估算與驗算 傳動軸直徑的估算 傳動軸直徑按扭轉剛度用下列公式估算傳動軸直徑 其中N-電動機功率，nj-該傳動軸的計算轉速r/min Ⅰ Ⅱ Ⅲ nj 710 355 125 d 19.83 23.58 30.61 0.93d 18.44 21.93 28.47 主軸前軸徑取90 六、齒輪模數(shù)的估算與計算 1. 彎曲疲勞（根據(jù)齒輪最多的齒輪進行計算與計算） 齒輪彎曲疲勞的估算 Z6： Z10： Z14： 2. 齒面點蝕估算 Z6： Z10： Z14： 齒數(shù)模數(shù) 第一變速組 第二變速組 第三變速組 mw 2.43 3.17 3.36 mj 2.84 3.45 3.59 取m 4 4 4 七、齒根圓驗算 1. Ⅱ、Ⅲ軸上齒輪使用花鍵周向定位 小徑d 規(guī)格N×d×D×B 23 6×23×26×6 26 6×26×30×6 28 6×28×32×7 30 6×30×35×10 32 6×32×35×10 36 6×36×38×10 由上表得 齒根圓強度校核 Ⅱ Ⅲ 估算軸徑 21.93 28.47 軸直徑d 30 30 花鍵（Z-d×D×B) 6-30×35×10 6-30×35×10 齒根圓d1=mz-2.5m Z8=4×22-2.5×4=78 Z12=4×18-2.5×4=62 (78-35)/2>2m 合格 (62-35)/2=13.572m 合格 2.Ⅰ、Ⅲ、Ⅳ軸上齒輪使用平鍵周向定位 Ⅳ 主軸直徑 83 t1 5.4 齒根圓d1 Z13=4×30-2.5×4=110 d1/2-（d/2+t1） 110/2-(83/2+5.4)=8.172m 合格 八 齒輪的尺寸計算 齒輪 Z1 Z2 Z3 Z4 Z5 Z6 Z7 Z8 Z9 Z10 Z11 Z12 Z13 Z14 齒數(shù) 36 24 30 36 42 48 42 22 42 62 60 18 30 72 分度圓d 144 96 120 144 168 192 168 88 168 248 240 72 120 288 尺寬的計算 齒寬計算公式（齒寬系數(shù)，d1為小齒輪直徑） =0.2-1.4 兩支乘相對小齒輪作對稱布置最大 兩支乘相對小齒輪作不對稱布置取中等 小齒輪作懸臂布置最小 Ⅰ軸Zmin=24 =0.5 Bj1=0.5×96=48 圓整取48 Ⅱ軸Zmin=22 =0.5 Bj2=0.5×88=44 圓整取44 Ⅳ軸Zmin=30 =0.5 Bj4=0.5×120=60 Ⅲ軸Zmin=18 =0.5 Bj3=0.5×72=36.0 圓整取36 在設計上，相嚙合齒輪的一對齒輪，小齒輪比大齒輪寬5-10mm B1=72 B4=72 B2=48 B6=40 B3=60 B5=53 B8=44 B10=37 B9=B7=84 B12=36 B14=29 B13=60 B11=53 九、參考文獻 戴曙主編. 金屬切削機床. 北京：機械工業(yè)出版社. 2011 孫桓，陳作模，葛文杰主編. 機械原理第七版. 北京：高等教育出版社. 2006 陸鳳儀，鐘守炎主編. 機械設計第二版. 北京：機械工業(yè)出版社. 2010 唐增寶，常建娥主編. 機械設計課程設計第三版. 武漢：華中科技大學出版社. 2006 10、 小結 通過本次的課程設計，感慨頗多，收獲也很多。從中學到很多東西，做課程設計要按照一定的步驟完成設計的任務，設計中既是對課本內容的認識與深化了解，也要靠自己去理解分析問題，對于一次設計來說，總體布局很重要，既要有邏輯聯(lián)系，又要分類排版，在做課程設計中，感覺學習很充實。 一: 選擇刀片夾固結構 工件的直徑D為 50mm,工件長度L=360mm.因此可以在普通機床CA6140上加工. 表面粗糙度要求1.6μm,為精加工,但由于可轉為車刀刃傾角通常取負值,切屑流向已加工表面從而劃傷工件,因此只能達到半精加工. 參照《機械制造技術基礎課程補充資料》表2.1典型刀片結構簡圖和特點,采用偏心式刀片加固結構較為合適. 二: 選擇刀片結構材料. 加工工件材料為45號鋼,正火處理,連續(xù)切屑,且加工工序為粗車,半精車了兩道工序.由于加工材料為鋼料,因此刀片材料可以采用YT系列,YT15宜粗加工,YT30宜精加工,本題要求達到半精加工,因此材料選擇YT30硬質合金. 三: 選擇車刀合理角度 根據(jù)《機械制造技術基礎》刀具合理幾何參數(shù)的選擇,并考慮可轉位車刀幾何角度的形成特點,四個角度做如下選擇: ① 前角:根據(jù)《機械制造技術基礎》表3.16,工件材料為中碳鋼(正火),半精車,因此前角可選=20, ② 后角:根據(jù)《機械制造技術基礎》表3.17,工件材料為中碳鋼(正火),半精車,因此后角可選=6 ③ 主偏角:根據(jù)題目要求,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 后角的實際數(shù)值及副刃后角和副偏角在計算刀槽角度時經(jīng)校驗確定. 四: 選擇切屑用量 根據(jù)《機械制造技術基礎》表3.22: 粗車時,背吃刀量=3mm,進給量f=0.6mm/r,切削速度v=110m/min 半精車時, 背吃刀量=1mm,進給量f=0.3mm/r,切削速度v=130m/min 五: 刀片型號和尺寸 ① 選擇刀片有無中心孔.由于刀片加固結構已選定為偏心式,因此應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《機械制造技術基礎課程補充資料》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.參照《機械制造技術基礎課程補充資料》2.4.4.3節(jié)刀片精度等級的選擇原則,一般情況下選用U級. ④ 選擇刀片內切圓直徑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行. ⑤ 選擇刀片厚度.根據(jù)已選擇的背吃刀量=3mm,進給量f=0.6mm/r及《機械制造技術基礎課程補充資料》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,進給量f=0.6mm/r及《機械制造技術基礎課程補充資料》選擇刀尖圓角半徑的諾莫圖2.4,求得連續(xù)切削時=1.2mm ⑦ 選擇刀片斷屑槽型式和尺寸.參照《機械制造技術基礎課程補充資料》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方面的選擇結果,根據(jù)《機械制造技術基礎課程補充資料》表2.10確定選用的刀片型號為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 六: 選擇硬質合金刀墊型號和尺寸 硬質合金刀墊形狀和尺寸的選擇,取決于刀片加固結構及刀片的型號和尺寸,選擇與刀片形狀相同的刀墊,正方形,中間有圓孔.根據(jù)《機械制造技術基礎課程補充資料》表2.18選擇型號為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 七: 計算刀槽角度 可轉為車刀幾何角度,刀片幾何角度,刀槽幾何角度之間的關系: 刀槽角度的計算: ① 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 驗算車刀后角a. 車刀后角a的驗算公式為: tan a= 當=0時,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,與驗算值有差距,故車刀后角a應選a=5才能與驗算角度接近 而刀桿后角a≈a=5 ⑤ 刀槽副偏角 k=k=180-= k=,= 因此k=180-- 車刀刀尖角的計算公式為 cos=[cos]cos 當=90時,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 驗算車刀副后角a 車刀副后角的驗算公式為: tan a= 當a=0時, 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 綜上述計算結果,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 八: 計算銑制刀槽時所需的角度 ① 計算刀槽最大副前角及其方位角 將=-5 , ==-5代入下式得: tan=- ＝＞ =-7.05 將=-5 , ==-5代入下式得: tan= ＝＞ =45 ② 計算刀槽切深剖面前角和進給剖面前角 將=-5 , =-5, k=75代入下式 tan=sin+tan sin ＝＞ =-6.12 tan=sin+tan sin ＝＞ =-3.54 九: 選擇刀桿材料和尺寸 ① 選擇刀桿材料:為保證刀桿強度,增加刀桿使用壽命,刀桿材料一般可用中碳鋼,采用45號鋼,熱處理硬度為HRC38-45,發(fā)黑處理 ② 選擇刀桿尺寸: ⑴選擇刀桿截面尺寸.車床中心高度為220mm,根據(jù)《機械制造技術基礎課程補充資料》表2.37,選取截面尺寸為:20×25(mm) 由于切削深度及進給量太小,故強度足夠 ⑵選擇刀桿長度尺寸:參照《機械制造技術基礎課程補充資料》2.5.1.3刀桿長度選擇原則,選取刀桿長度為160mm. 十: 選取偏心銷機器相關尺寸. ① 選擇偏心銷材料:偏心銷材料選用40Cr,熱處理硬度為HRC40~45,發(fā)黑處理. ② 選擇偏心銷直徑d和偏心量 偏心銷直徑可用下式: d=d-(0.2~0.4mm) 故可取d=6mm 偏心量e可用: e==0.3~0.428mm 則e可取0.4mm 為使刀具夾固可靠,可選用自鎖性能較好的螺釘偏心銷,并取螺釘偏心銷轉軸半徑d=M6 ③計算偏心銷轉軸孔中心在刀槽前刀面上的位置,根據(jù)前面已選好的各尺寸 d=6mm, d=15.875mm d=6mm, e=0.4mm 取=30,代入下式 m==8.31mm n==8.59mm 十一: 繪制車刀工作圖 偏心式75硬質合金可轉位外圓車刀如下圖 參考文獻: [1] 李旦,韓榮第,鞏亞東,陳明君.機械制造技術基礎.哈爾濱工業(yè)大學出版社.2009.2 [2] 王娜君.機械制造技術基礎課程補充材料.2010.3 [3] 袁長良.機械制造工藝裝備設計手冊.中國計量出版社;1992.1 [4] 陸劍中,孫家寧.金屬切削原理與刀具.機械工業(yè)出版社;2005.3 Harbin Institute of Technology 設計說明書（論文） 課程名稱： 設計題目： 院 系： 班 級： 設 計 者： 學 號： 指導教師： 設計時間：