成形車刀的廓形計算與設(shè)計（含全套圖紙及說明書） 機床課程設(shè)計
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課程設(shè)計說明書
機床課程設(shè)計
設(shè)計題目： 成形車刀的廓形計算與設(shè)計
專業(yè)： 機械設(shè)計制造及其自動化
班級：
學(xué)生姓名：
學(xué)號 ：
指導(dǎo)老師：
教師評分：
完成日期：
成形車刀設(shè)計
1.1 前言：
成形車刀又稱為樣板刀,它是加工回轉(zhuǎn)體成形表面的專用刀具,它的切削刃形狀是根據(jù)工件廓形設(shè)計的。成型車刀主要用于大量生產(chǎn),在半自動或自動車床上加工內(nèi)、外回轉(zhuǎn)體的成型表面。當(dāng)生產(chǎn)批量較小時，也可以在普通車床上加工成形表面。
成型車刀的種類很多,按照刀具本身的結(jié)構(gòu)和形狀分為:平體成形車刀,棱體成形車刀和圓體成形車刀三種。相較傳統(tǒng)的車刀，成形車刀的具有顯著的優(yōu)勢:穩(wěn)定的加工質(zhì)量,生產(chǎn)率較高,刀具的可重磨次數(shù)多，使用期限長。但是它的設(shè)計、計算和制造比較麻煩,制造成本也比較高。一般是在成批、大量生產(chǎn)中使用。目前多在紡織機械廠,汽車廠,拖拉機廠,軸承廠等工廠中使用。
1.2 設(shè)計目的
金屬切削刀具課程設(shè)計是學(xué)生在學(xué)完“金屬切削原理及刀具”等有關(guān)課程的基礎(chǔ)上進行的重要的實踐性教學(xué)環(huán)節(jié)，其目的是使學(xué)生鞏固和深化課堂理論教學(xué)內(nèi)容，鍛煉和培養(yǎng)學(xué)生綜合運用所學(xué)知識和理論的能力，是對學(xué)生進行獨立分析、解決問題能力的強化訓(xùn)練。 通過金屬切削刀具課程設(shè)計，具體應(yīng)使學(xué)生做到：
(1) 掌握金屬切削刀具的設(shè)計和計算的基本方法；
(2) 學(xué)會運用各種設(shè)計資料、手冊和國家標(biāo)難；
(3) 學(xué)會繪制符合標(biāo)準(zhǔn)要求的刀具工作圖，能標(biāo)注出必要的技術(shù)條件。
1.3? 成形車刀設(shè)計：
待加工工件如下圖所示，材料為易切鋼，圓棒料?35mm;大批量生產(chǎn)；按所述要求設(shè)計圓體成形車刀和棱體成形車刀。
工件圖
2.1 棱體成形車刀材料及幾何尺寸
（1）選擇刀具材料，機床。
選擇普通高速鋼W18Cr4V，使用C1336單軸轉(zhuǎn)塔自動車床
（2）選擇前角γf g與后角αfa
查表得：γf=15°、αf=12°
（3）畫出刀具廓形計算圖
取okr =20°,a=3mm,b=1.5mm,c=6mm,d=0.8mm=。標(biāo)出工件廓形各組成點1-14以0-0線為基準(zhǔn)（以便于對刀），計算出1-14各點處的計算半徑rjx,以3點為基準(zhǔn)，計算出計算長度lfx。（為避免尺寸偏差值對計算準(zhǔn)確性的影響，故常采用計算尺寸——計算半徑、計算長度和計算角度來計算）
1)rjx=基本半徑±半徑公差2
rj1=rj2=26-0.2822=12.93(mm)=
rj3=rj0=9(mm)=
rj5=rj6=31.8-0.422=15.8(mm)=
rj4=rj5-1=14.8(mm)=
rj7=22-02=11(mm)=
rj8=rj1-1=11.93(mm)=
rj9=rj10=rj1-1.5tan45°=11.43(mm)=
rj11=rj12=rj7-1tan39°=9.765(mm)=
2)ljx=基本長度±公差2
lj2=4.9(mm)
lj1=4.9+3=7.9(mm)
lj6=14.9-4.9-0.432=9.785(mm)
lj7=18.9-4.9-0.522=13.74(mm)
(4)計算切削刃總寬度Lc ,并校驗Lcdmin值
Lc=lj4+a+b+c+d=21.64+3+1.5+6+0.8=32.94(mm)
取Lc=33(mm) ；
dmin=2rj0=2×9=8(mm)
LCdmin=3318=1.83<2.5,允許。
（5）確定結(jié)構(gòu)尺寸
由附表20-1查得
L0=33mm、H=75mm、B=25mm、F=25mm、E=9.2mm、d'=8mm、f=8mm、M=37.62mm
（6）計算N-N剖面內(nèi)刀具廓形上各點至3點，即零點所在后刀面的垂直距離PX；之后選公差要求最嚴(yán)格的1-2段廓形為基準(zhǔn)、計算刀具廓形上各點到該基準(zhǔn)線的垂直距離△PX，即為所求的刀具廓形深度。為計算方便、避免差錯，計算過程列如表20-1。
表20-1 棱體成形車刀廓形計算
h=rj0?sinγf=9?sin15°=2.32937; A0=rj0?cosγf=9?cos15°=8.69333mm、（度）
算式
組成點
rjx
γfx=
sin-1(hrjx)
AX=rjx
·cosγfx
CX=AX-A0
PX=CX
?cosrf+αf
(取值精度
0.001)
△p=PX
-P1)±δ
(取值精度
0.01)
3
(作為0點)
9.000
△P0
=-3.59±0.1
1,2
12.930
γf3=sin-1
2.329379.000=
10.27143°
A3=9.000?
cos10.27143
=12.72299
C3=12.72299
-8.69333
=4.02966
P3=4.02966·
cos(15°+12°)
=3.59089
0
4
14.800
8.98516°
14.61857
5.92524
5.28007
1.69± 0.1
5，6
15.800
8.42073°
15.62984
6.93650
6.18122
2.59±0.02
7
11.000
12.04864°
10.75792
2.06459
1.83979
-1.75±0.1
8
11.930
11.12187°
11.70617
3.0128
2.68478
-0.91±0.1
9,10
11.430
11.60178°
11.19671
2.50337
2.23079
-1.36±0.1
11,12
9.765
13.54511°
9.49367
0.80033
0.71319
-2.88±0.02
（7）根據(jù)附表20-5確定各點△p的公差，其值列于表20-1中。
（8）校驗最小角
6-7段切削刃與進給方向的夾角最小，應(yīng)檢驗這段的法向后角
因αj7=90°-βi-γf8，而βf=90°-γf+αf=90°-15°+12°=63°;所以αf7=90°-63°-12.049=39.049°;則αN7=tan-1tan39.049°×sin39°=5.44°。而一般要求是不小于2°-3°。合格。
（9）車刀廓形寬度lx即為工件相應(yīng)廓形的計算長度ljx,公差按附表20-5確定，表中未列出者約取±0.02mm。
l2=lj2=4.9±0.04(mm)
l1=lj1=7.9±0.10(mm)
l6=lj6=9.785±0.10(mm)
l7=lj7=13.74±0.08(mm)
（10）畫出廓形計算圖、樣板圖、工作圖。（見圖紙）
2.2 圓體成形車刀材料及幾何尺寸
（1）選擇刀具材料，車床
選擇普通高速鋼W18Cr4V，使用C1336單軸轉(zhuǎn)塔自動車床
（2）選擇前角γf g與后角αfa
查表得：γf=15°、αf=10°
（3）畫出刀具廓形計算圖
取okr =20°,a=3mm,b=1.5mm,c=6mm,d=0.8mm=。標(biāo)出工件廓形各組成點1-14以0-0線為基準(zhǔn)（以便于對刀），計算出1-14各點處的計算半徑rjx,以3點為基準(zhǔn)，計算出計算長度lfx。
1)rjx=基本半徑±半徑公差2
rj1=rj2=26-0.2822=12.93(mm)=
rj3=rj0=9(mm)=
rj5=rj6=31.8-0.422=15.8(mm)=
rj4=rj5-1=14.8(mm)=
rj7=22-02=11(mm)=
rj8=rj1-1=11.93(mm)=
rj9=rj10=rj1-1.5tan45°=11.43(mm)=
rj11=rj12=rj7-1tan39°=9.765(mm)=
2)ljx=基本長度±公差2
lj2=4.9(mm)
lj1=4.9+3=7.9(mm)
lj6=14.9-4.9-0.432=9.785(mm)
lj7=18.9-4.9-0.522=13.74(mm)
（4）計算切削刃總寬度Lc ,并校驗Lcdmin值
Lc=lj4+a+b+c+d=21.64+3+1.5+6+0.8=32.94(mm)
取Lc=33(mm) ；
dmin=2rj0=2×9=8(mm)
LCdmin=3318=1.83<2.5,允許。
（5）確定結(jié)構(gòu)尺寸
RC≥(apmax+e+m+rc)
由附表20-3，查得C1336單軸轉(zhuǎn)塔自動車床所用圓體成形車刀Dc=68mm、dc=16(mm) ;
又知毛坯半徑為17.5（mm），則有
apmax=17.5-ri7=17.5-9=8.5mm
代入上式，可得
e+m≤Rc-apmax-rc=33-8.5-8=16.5(mm)
取e=8(mm)、m=8。
確定用帶銷孔的結(jié)構(gòu)形式。
（6）計算廓形各點所在圓的半徑Rx;選公差要求最嚴(yán)的1-2段廓形作為尺寸標(biāo)注基準(zhǔn)，確定其他各點廓形深度△R，作為表示其徑向尺寸。計算過程如表20-2。
表20-2 圓體成形車刀廓形計算
hc=Rc?sin(γf+αf)=33?sin(15°+10°)=13.93979;
Bc=Rc?cos(γf+αf)=33?cos(15°+10°)=29.91124mm、（度）
算式
組成點
rjx
γfx=sin-1(rj0rjx
?sinγf)
CX=rjx
·cosγfx
-rj0·cosγf
Bx=Bc-Cx
εx=tan-1(hcBx)
RX=hcsinεx
(取值精度
0.001)
△R=R1
-Rx)±δ
(取值精度
0.01)
3
(作為0點)
9.000
△R0=
23.263-25=
-1.74±0.1
1,2
12.930
γf1=sin-1
912.930?sin15=
10.26641°
C1=12.930?
cos10.26641-9?cos15°
=5.50264
B1=29.91124-5,50264
=24.4086
ε1=
tan-1(13.9397924.4086)
=36.83258°
R1=
13.93979sin36.83258
=23.263
0
4
14.800
8.980737°
7.39819
22.51304
40.85443°
21.319
2.31± 0.02
5，6
15.800
8.416597°
8.40945
21.50179
43.42579°
20.287
3.34±0.02
7
11.000
12.04277°
3.53760
26.37363
33.47605°
25.283
-1.65±0.1
8
11.930
11.11644°
4.48583
25.42541
35.00924°
24.308
-0.68±0.1
9,10
11.430
11.59612°
3.97638
25.93486
34.16711°
24.832
-1.20±0.1
11,12
9.765
13.53854°
2.27337
27.63786
31.64298°
26.583
-2.95±0.02
（7）根據(jù)附表20-5確定各點廓形深度△R的公差，其值列于表20-2中。
（8）檢驗最小角。
6-7段切削刃與進給方向的夾角最小，應(yīng)檢驗這段的法向后角
因αN7=tan-1tanε7-γ7?sin39°=tan-1tan33.47605-12.04277?sin39=5.28°>2°-3°，合格。
（9）車刀廓形寬度lx即為工件相應(yīng)廓形的計算長度ljx,公差按附表20-5確定，表中未列出者約取±0.02mm。
l2=lj2=4.9±0.04(mm)
l1=lj1=7.9±0.10(mm)
l6=lj6=9.785±0.10(mm)
l7=lj7=13.74±0.08(mm)
（10）畫出廓形計算圖、工作圖（見圖紙）。樣板圖同棱體成形車刀。
總結(jié)：
設(shè)計能把學(xué)的東西進行實際的運用，能夠提高我們運用知識的能力和獨立思考以及應(yīng)用軟件使理論和實踐相結(jié)合的能力，大家可以把自己的想法融入設(shè)計，在設(shè)計中又尋找差距的過程中來不斷提高自己，這一次的課程設(shè)計檢驗了我們在這一年中的對金屬切削課程的所學(xué)，發(fā)現(xiàn)我們所掌握的程度還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。
我的課程設(shè)計課題目是成形車刀的廓形計算與設(shè)計。在設(shè)計過程當(dāng)中,我通過查閱有關(guān)資料和運用所學(xué)的專業(yè)或有關(guān)知識，比如零件圖設(shè)計、金屬切削原理、金屬切削刀具、以及所學(xué)軟件AUTOCAD的運用，設(shè)計了零件的工藝、編制了零件的加工程序等。我利用此次課程設(shè)計的機會對以往所有所學(xué)知識加以梳理檢驗，同時也在設(shè)計當(dāng)中發(fā)現(xiàn)自己所學(xué)的不足從而加以彌補，使我對專業(yè)知識得到進一步的了解和系統(tǒng)掌握。
由于大量知識的缺乏，設(shè)計編寫時間也比較倉促,所以在設(shè)計中會出現(xiàn)考慮不周全以及不合理的地方，為了早日提高自己，希望在考核的過程中得到各位指導(dǎo)老師的諒解與批評指正,我將認(rèn)真學(xué)習(xí)改正，謝謝老師。
參考文獻
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[3] 機械工程手冊（第47篇）金屬切削刀具[M].北京：機械工業(yè)出版社.
[4] 吳宗澤.機械零件設(shè)計手冊[M].北京：機械工業(yè)出版社.2004
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