機械制造工藝課程設計凸輪桿機械加工工藝規(guī)程設計

1、提供全套，各專業(yè)畢業(yè)設計機械制造工藝設計說明書設計名稱： 機械制造工藝 題 目： 凸輪桿 學生姓名： xxx 專 業(yè)： xxxxxxxxxxxxxxxxxxx 班 級： 學 號： 指導教師： 日 期： 2013年 6月 28 日 課程設計任務書 機械設計與制造 專 業(yè) xx 年級 xx 班 一、設計題目設計下圖所示“凸輪桿”零件（課程設計指導書圖5-31）的機械加工工藝規(guī)程（生產綱領：10000件）。材料：45，桿體調質處理：220250hbw，凸輪圓周面及錐孔高頻淬火：4050hrc。二、主要內容1.繪制產品零件圖，了解零件的結構特點和技術要求，對零件進行結構分析和工藝分析。2.確定毛坯的種

2、類及制造方法。3.擬定零件的機械加工工藝過程，選擇各工序的加工設備和工藝裝備，確定各工序的加工余量和工序尺寸及其公差，計算各工序的切削用量和工時定額。4.填寫機械加工工藝過程卡片、機械加工工序卡片。撰寫設計說明書。三、具體要求產品零件圖 1張產品毛坯圖 1張機械加工工藝過程卡片 1份機械加工工序卡片 1套課程設計說明書 1份四、進度安排第一階段：繪制零件圖，工藝卡片（2天）第二階段：查閱資料，工藝方案比較，確定加工路線（2天）第三階段：確定各工序的加工余量和工序尺寸，計算各工序的切削用量和工時定額（3天）第四階段：整理說明書，填寫工藝卡片（3天）五、成績評定指導教師 簽名 日期 年 月 日系主

3、任 審核 日期 年 月 日目 錄序 言5一、零件的分析61.1、零件的結構特點61.2、加工工藝性71.3、確定零件毛胚7二、基準的選擇82.1、有關基準的選擇說明8三、凸輪桿的材料、毛坯及熱處理93.1、凸輪桿的材料93.2、凸輪桿毛坯93.3、凸輪桿的熱處理9四、制定加工工藝路線94.1凸輪桿加工工藝過程分析94.2、工藝路線的擬定104.3、凸輪桿機械加工工藝過程卡124.4、加工余量的確定12五、凸輪桿零件的檢驗175.1、加工中的檢驗175.2、加工后的檢驗17總 結19序 言機械制造工藝及設備畢業(yè)設計是我們完成本專業(yè)教學計劃的一個極為重要的實踐性教學環(huán)節(jié)，是使我們綜合運用所學過的基

4、本課程，基本知識與基本技能去解決專業(yè)范圍內的工程技術問題而進行的一次基本訓練。我們在完成課程設計的同時，也培養(yǎng)了我們正確使用技術資料，國家標準，有關手冊，圖冊等工具書，進行設計計算，數(shù)據(jù)處理，編寫技術文件等方面的工作能力，也為我們以后的工作打下堅實的基礎，所以我們要認真對待這次綜合能力運用的機會！其主要目的是：1.培養(yǎng)學生綜合分析和解決本專業(yè)的一般工程問題的獨立能力，拓寬和深化所學的知識。2. 培養(yǎng)學生樹立正確的設計思想，設計思維，掌握工程設計的一般程序，規(guī)范和方法。3.培養(yǎng)學生正確的使用技術知識，國家標準，有關手冊，圖冊等工具書，進行設計計算，數(shù)據(jù)處理，編寫技術文件等方面的工作能力和技巧。4

5、. 培養(yǎng)學生進行調整研究，面向實際，面向生產，向工人和工程技術人員學習的基本工作態(tài)度，工作作風和工作方法。一、零件的分析根據(jù)軸套類零件的功用和工作條件，其技術要求主要在以下方面： 尺寸精度 軸類零件的主要表面常為兩類：一類是與軸承的內圈配合的外圓軸頸，即支承軸頸，用于確定軸的位置并支承軸，尺寸精度要求較高，通常為it 5-it7；另一類為與各類傳動件配合的軸頸，即配合軸頸，其精度稍低，常為it6-it9。 幾何形狀精度主要指軸頸表面、外圓錐面、錐孔等重要表面的圓度、圓柱度。其誤差一般應限制在尺寸公差范圍內，對于精密軸，需在零件圖上另行規(guī)定其幾何形狀精度。 相互位置精度包括內、外表面、重要軸面的

6、同軸度、圓的徑向跳動、重要端面對軸心線的垂直度、端面間的平行度等。 表面粗糙度軸的加工表面都有粗糙度的要求，一般根據(jù)加工的可能性和經(jīng)濟性來確定。支承軸頸常為0.21.6m，傳動件配合軸頸為0.43.2m。 其他熱處理及外觀修飾等要求。1.1、 零件的結構特點圖1 凸輪桿如圖所示零件是凸輪桿，它屬于臺階型軸套類零件，由圓柱面、軸肩、螺紋、退刀槽等組成。軸肩一般用來確定安裝在其他零件的軸向位置，起定位作用。螺紋用于安裝各種鎖緊螺母和調整螺母。如圖所示的車床主軸零件的支撐軸頸a是裝配基準，故對a段外圓的加工提出了很高的要求。主軸的支撐軸頸、配合軸頸、錐孔、前端圓錐面及端面、鎖緊螺紋等表面是軸的主要加

7、工表面。其中支撐軸頸本身的尺寸精度、幾何形狀精度、相互位置精度和表面粗糙度尤為重要。1.2、加工工藝性零件的技術要求不高，用車床、銑床和鉆床就可以加工出來，精度要求一般是7到8級，而且表面粗糙度要求也不太高，是一個較好加工的零件。1.3、確定零件毛胚考慮到零件的經(jīng)濟性和綜合性能要求，零件材料為45鋼。凸輪桿大毛坯圖如下:二、基準的選擇2.1、有關基準的選擇說明1、粗基準的選用原則1、保證不加工表面與加工表面相互位置要求原則。當有些不加工表面與加工表面之間有相互位置要求時，一般不選擇加工表面作為粗基準。2、保證各加工表面的加工余量合理分配的原則。應選擇重要加工表面為粗基準。3、粗基準不重復使用的

8、原則。粗基準的精度低，粗糙度數(shù)值大，重復使用會造成較大的定位誤差，因此，同一尺寸方向的粗基準，通常只允許使用一次。2、精基準的選用原則1、基準重合原則。盡可能使設計基準和定位基準重合，以減少定位誤差。2、基準統(tǒng)一原則。盡可能使用同一定位基準加工個表面，以保證各表面的位置精度。如軸類零件常用兩端頂尖孔作為統(tǒng)一的定位基準。3、互為基準原則。當兩個加工表面間的位置精度要求比較高的時候，可用互為基準的原則反復加工。4、自為基準的原則。當要求加工余量小而均勻時，可選擇加工表面作為自身的定位基準。2.2、確定零件的定位基準凸輪桿加工中，為了保證各主要表面的相互位置精度，選擇定位基準時，應遵循基準重合、基準

9、統(tǒng)一和互為基準等重要原則，并能在一次裝夾中盡可能加工出較多的表面。由于凸輪桿外圓表面的設計基準是主軸軸心線，根據(jù)基準重合的原則考慮應選擇凸輪桿右端的頂尖孔作為精基準面。用頂尖孔定位，還能在一次裝夾中將許多外圓表面及其端面加工出來，有利于保證加工面間的位置精度。所以主軸在粗車之前應先加工頂尖孔。三、凸輪桿的材料、毛坯及熱處理3.1、凸輪桿的材料選用45鋼，精度較高的軸可選用40cr、軸承鋼gcr15、彈簧鋼65mn，也可選用球墨鑄鐵；對高速、重載的軸，選用20crmnti、20mn2b、20cr等低碳合金鋼或38crmoal氮化鋼。3.2、凸輪桿毛坯常用圓棒料和鍛件；大型軸或結構復雜的軸采用鑄件

10、。毛坯經(jīng)過加熱鍛造后，可使金屬內部纖維組織沿表面均勻分布，獲得較高的抗拉、抗彎及抗扭強度。3.3、凸輪桿的熱處理鍛造毛坯在加工前，均需安排正火或退火處理，使鋼材內部晶粒細化，消除鍛造應力，降低材料硬度，改善切削加工性能。調質一般安排在粗車之后、半精車之前，以獲得良好的物理力學性能。表面淬火一般安排在精加工之前，這樣可以糾正因淬火引起的局部變形。精度要求高的軸，在局部淬火或粗磨之后，還需進行低溫時效處理。四、制定加工工藝路線擬訂零件的加工路線是制定工藝規(guī)程的總體布局，主要任務是選擇各表面的加工方法，及定位基準，確定加工順序，各工序采用的機床設備和工藝裝備等。4.1凸輪桿加工工藝過程分析凸輪桿加工

11、工藝過程可劃分為兩個加工階段，即粗加工階段（包括車端面、加工頂尖孔、粗車外圓等）；精加工階段（包括精銑端面，粗、精加工外圓、錐孔等）。在機械加工工序中間尚需插入必要的熱處理工序，這就決定了主軸加工各主要表面總是循著以下順序的進行，即粗車調質（預備熱處理）半精車精車淬火-回火（最終熱處理）粗磨精磨。綜上所述，主軸主要表面的加工順序安排如下：外圓表面粗加工（以三夾一頂定位）外圓表面精加工（以三夾一頂定位）鉆通孔（以精加工過的外圓表面和端面定位）左端面的銑削（以精加工過的外圓表面和端面定位）錐孔粗加工（以半精加工過的外圓表面定位，加工后配錐堵）外圓表面精加工（以錐堵頂尖孔定位）錐孔精加工（以精加工外

12、圓面定位）。凸輪桿的加工技術要求：加工表面尺寸及技術要求/公差及精度等級表面粗糙度ra/50外圓面50mmit90.874.5外圓端面21mmit90.8孔外側面64mmit126.3錐度孔20mmit90.8開口槽3mmit126.34.2、工藝路線的擬定為保證幾何形狀、尺寸精度、位置精度及各項技術要求，必須判定合理的工藝路線。制定工藝路線的出發(fā)點，應當是使零件的幾何形狀、尺寸精度及位置精度等技術要求能得到合理的保證。在生產綱領已確定為中批生產的條件下，可以考慮采用萬能性機床配以專用夾具，并盡量使工序集中來提高生產率。除此以外，還應當考慮經(jīng)濟效果，以便使生產成本盡量下降。1、 工藝路線方案一

13、：工序一：車外圓45，50，車螺紋m451.5工序二：開槽30.5工序三：車外圓74.5，105工序四：鉆孔兩次并擴孔20 工序五：銑削64的深3mm斷平面工序六：銑削最大的圓弧面工序七：精銑圓弧面工序八：車錐度為morse no3的錐面工序九：精車50和錐度為morse no3的錐面工序十：終檢 上面的工序可以是中批生產，但是其效率不高，并且工序四中的鉆孔方法在鉆孔是可能會偏離中心。2、工藝路線方案二：工序一：粗、精銑70 mm、125 mm的下表面。工序二：鉆20的孔（不到尺寸）工序三：鏜20的孔（不到尺寸）工序四：精鏜20兩孔，錐度孔，倒角1.545工序五：車外圓45，50，車螺紋m45

14、1.5工序六：開槽30.5工序七：車外圓74.5，105工序八：銑削64的深3mm斷平面工序九：銑削最大的圓弧面工序十：精銑圓弧面工序十一：終檢上述兩個方案的特點在于：方案一是先加工外圓，然后以此為基準加工20的孔。而方案二則與其相反，先加工20的孔。經(jīng)比較可見先加工外圓定位加工20的孔，這時的位置精度較易保證，并且定位及裝夾都較為方便。綜上所訴，具體工藝過程如下：3、 工藝路線方案：工序一：車端面及外圓45，50，并車螺紋m451.5，倒角c1，以125外圓為粗基準，選用gsk980tda臥式車床。工序二：開槽30.5，選用刀寬為3mm的切刀。工序三：車端面及外圓74.5，105，以50外圓

15、為粗基準，保證74.5的右端面滿足技術條件，選用gsk980tda臥式車床。工序四：鉆孔兩次并擴孔20 ，以45的外圓為基準，選用立式加工中心。工序五：銑削最大直徑為105的圓弧面，以45的端面和50的外圓為基準定位，選用三爪卡盤和銑床。工序六：精銑最大直徑為105的圓弧面，保證其外圓表面粗造的為0.8。工序七：銑削64的深3mm端平面，并倒角345，以45的端面和50的外圓為基準，選用三爪卡盤和銑床。工序八：車錐度為morse no3的錐面，選用gsk980tda臥式車床。工序九：精車50的外圓面和錐度為morse no3的錐面。保證表面粗造的為0.8，選用gsk980tda臥式車床。工序十

16、：終檢4.3、凸輪桿機械加工工藝過程卡 附件，凸輪桿的機械加工工藝過程卡、機械加工工藝卡。4.4、加工余量的確定工序1：下料毛坯選擇鑄造毛坯，材料為45號鋼。毛坯直徑d=60mm，毛坯長度l=230mm.工序4： 車外圓45，50，車螺紋m451.5，倒角c1 1. 加工條件工件材料：45#，加工要求：車毛坯兩頭端面，各加工余量2mm;機床：數(shù)控車床；刀具：yt15硬質合金車刀。尺寸：寬度b=16mm 高度h=25mm刀桿長度l=125，選擇刀具前角020后角010，副后角0=10，刃傾角s=8,主偏角kr=90, ,副偏角kr=5。2. 切削用量（1）確定背吃刀量：軸線長度方向的端面的加工余

17、量為，需全部加工，因為余量較小，故可一次加工，選擇背吃刀量。故選擇：fz=0.18mm/z。（5)計算基本工時：公式為式中其中 故：（6）車螺紋m451.5機床：數(shù)控車床刀具：螺紋車刀根據(jù)切削手冊查得，進給量為0.180.22mm/z,現(xiàn)取f=0.22mm/z，v=17m/min，則：查簡明手冊表4.2-15，取。所以實際切削速度為：計算切削基本工時：工序5、6：開槽30.5，車外圓74.5，1051. 加工條件工件材料：45#,b =630-700mpa，鍛件;加工要求：粗車-半精車74.5和105，長度為 21mm，表面粗糙度為6.3。刀具：yt15硬質合金車刀。尺寸：寬度b=16mm 高

18、度h=25mm刀桿長度l=125，選擇刀具前角020后角010，副后角0=10，刃傾角s=8,主偏角kr=60, ,副偏角kr=5。2.確定切削用量粗車-半精車74.5和105，開槽30.5（1）確定背吃刀量粗車74.5和105外圓，加工余量為2mm,兩次走刀，則背吃刀量（2)確定進給量進給量（查表得）。（3）選擇刀具磨鈍標準及耐用度由刀具磨頓標準參考值表查取硬質合金外圓車刀磨損部位為后刀面且粗加工時的后刀面磨損最大限度為0.6-0.8，焊接耐用度t=60min。（4)確定切削速度vc查表?。簐c=1.5m/s(由、f =0.5mm/r、車刀為yg硬質合金) 由公式 有根據(jù)c6140車床速度表

19、選擇車床速度n=560r/min則實際的切削速度 綜上，此工步的切削用量為：，f =0.5mm/r,n =560r/min, （5）計算基本工時：公式為式中 故：工序7、8： 鉆、鏜20孔以及鏜64孔，以45外圓基準機床：t68臥式鏜床單邊余量1. 選擇鉆頭根據(jù)切削手冊表2.1.2.2，選擇高速鋼麻花鉆鉆頭，粗鉆時do=15mm，鉆頭采用雙錐后磨橫刀，后角o12，二重刃長度b=3.5mm,橫刀長b=2mm,寬l=4mm,棱帶長度，2.選擇切削用量（1）確定進給量按加工要求確定進給量：查切削手冊，由切削手冊表2.7,系數(shù)為0.5,則：按鉆頭強度選擇:查切削手冊表2.8,鉆頭允許進給量為：；按機床

20、進給機構強度選擇：查切削手冊表2.9，機床進給機構允許軸向力為8330n時，進給量為。以上三個進給量比較得出，受限制的進給量是工藝要求，其值為：0.2150.265mm/r。根據(jù)簡明手冊表4.2-16,最終選擇進給量。由于是通孔加工，為避免即將鉆穿時鉆頭折斷，故應在即將鉆穿時停止自動進給而改為手動進給。根據(jù)切削手冊表2.19查出,鉆孔時軸向力ff=2500n，軸向力修正系數(shù)為1.0，故ff=2500n。根據(jù)z525立式鉆床使用說明書，機床進給機構允許的最大軸向力為8830nff，故所選進給量可用。（2）確定鉆頭磨鈍標準及壽命后刀面最大磨損限度（查簡明手冊）為0.6mm，壽命（3）切削速度查切削

21、手冊表2.30，切削速度計算公式為： （m/min）其中，查得修正系數(shù)：，=，故實際的切削速度：3、計算工時4、鏜孔至18查切削手冊表2.10，鏜孔進給量為：，并由機床使用說明書最終選定進給量為：。根據(jù)資料，切削速度 ，其中為用鉆頭鉆同樣尺寸實心孔時的切削速度，故 根據(jù)機床使用說明書選取 ?；竟r 工序9： 銑削最大直徑為105的圓弧面刀具：硬質合金三面刃銑刀機床：x51立式銑床根據(jù)簡明手冊查得：。根據(jù)切削手冊查得：因此：現(xiàn)采用x51立式銑床，?。?，故實際切削速度為：當時，工作臺每分鐘進給量應為：根據(jù)切削手冊表4.2-37查得,?。?。計算切削基本工時：因此：工序10：磨削最大直徑為105的圓

22、弧面機床：x51立式銑床刀具：硬質合金立銑刀（鑲螺旋形刀片），由切削手冊表3.6查得：,即27m/min，因此，?，F(xiàn)采用x51立式銑床，取 ，工作臺每分鐘進給量應為：查機床使用說明書，取 。磨削基本工時：工藝路線擬定以后，應確定每道工序的加工余量、工序尺寸及其公差。工序尺寸是工件加工過程中，每個工序加工應保證的尺寸，工序尺寸允許的變動范圍就是工序尺寸的公差。工序尺寸的確定與加工余量有著密切的關系。零件圖上的尺寸和公差就是最終的加工工序尺寸和公差。將此尺寸加上加工余量就是上一工序的工序尺寸。五、凸輪桿零件的檢驗5.1、加工中的檢驗自動測量裝置，作為輔助裝置安裝在機床上。這種檢驗方式能在不影響加工

23、的情況下，根據(jù)測量結果，主動地控制機床的工作過程，如改變進給量，自動補償?shù)毒吣p，自動退刀、停車等，使之適應加工條件的變化，防止產生廢品，故又稱為主動檢驗。主動檢驗屬在線檢測，即在設備運行，生產不停頓的情況下，根據(jù)信號處理的基本原理，掌握設備運行狀況，對生產過程進行預測預報及必要調整。在線檢測在機械制造中的應用越來越廣。5.2、加工后的檢驗單件小批生產中，尺寸精度一般用外徑千分尺檢驗；大批大量生產時，常采用光滑極限量規(guī)檢驗，長度大而精度高的工件可用比較儀檢驗。表面粗糙度可用粗糙度樣板進行檢驗；要求較高時則用光學顯微鏡或輪廓儀檢驗。圓度誤差可用千分尺測出的工件同一截面內直徑的最大差值之半來確定，也可用千分表借助v形鐵來測量，若條件許可，可用圓度儀檢驗。圓柱度誤差通常用千分尺測出同一軸向剖面內最大與最小值之差的方法來確定。主軸相互位置精度檢驗一般以軸兩端頂尖孔或工藝錐堵上的頂尖孔為定位基準，在兩支承軸頸上方分別用千分表測量?？?結時光飛逝，在這次設計過程中，使我真正的認識到自己的不足之處，以前上課沒有學到的知識，在這次設計當中也涉及到了。使我真正感受到了知識的重要性。這次設計將我以前學過的機械制造工藝與裝備、公差與配合