凸輪零件的機械加工工藝規(guī)程及夾具設(shè)計

1、 機械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計說明書題 目：凸輪零件的機械加工工藝規(guī)程及 夾具設(shè)計姓 名：趙俊博學(xué) 院：機電工程學(xué)院專 業(yè)：機械設(shè)計制造及其自動化班級學(xué)號：1003115-22指導(dǎo)教師：許 穎 2013年9月12日 長春理工大學(xué)機械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計任務(wù)書題目：凸輪零件的機械加工工藝規(guī)程及夾具設(shè)計內(nèi)容：1、零件圖 1張 2、毛坯圖 1張 3、機械加工過程卡 1張 機械加工工序卡 9 張 4、夾具結(jié)構(gòu)設(shè)計裝配圖 1張 5、夾具結(jié)構(gòu)設(shè)計零件圖 1張 6、課程設(shè)計說明書 1份班 級： 1003115-22 學(xué) 生： 趙俊博 指導(dǎo)教師： 許 穎 2013年9月12日 目錄序言4一. 零件的分析5 二.

2、工藝規(guī)程設(shè)計5（1） .確定毛坯的制造形式5（二）.基面的選擇5（3） .制訂工藝路線5（四）.機械加工余量，工序尺寸及毛坯尺寸的確定6（五）.確定切削用量及基本工時63. 夾具具設(shè)計12（1） .問題的提出12（2） .夾具設(shè)計12 設(shè)計感言 15 參考文獻16序言機械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計是在我們學(xué)完了大學(xué)的全部技術(shù)基礎(chǔ)課以及大部分專業(yè)課之后進行的。這是我們在進行畢業(yè)設(shè)計之前對所學(xué)各課程的一次深入的綜合性的總復(fù)習(xí)，也是一次理論聯(lián)系實際的訓(xùn)練，因此，它在我們四年的大學(xué)生活中站有重要地位。就我個人而言，我希望能通過這次課程設(shè)計對自己未來將從事的工作進行一次適應(yīng)性尊來呢，從中鍛煉自己分析問題，解決

3、問題的能力，為今后參加工作大遐一個良好的基礎(chǔ)。由于能力所限，設(shè)計尚有許多不足之處，懇請各位老師給予指教。一.零件的分析凸輪共有兩組加工表面，它們之間有一定的位置關(guān)系，現(xiàn)分析如下：1.以28mm孔加工中心的表面這一組加工的表面包括28mm孔及其倒角，尺寸為30mm的鍵槽，兩個6mm的 工藝孔和寬度為160.1mm凸輪槽，其中28mm孔和鍵槽為主要加工表面。2.以大端面為加工對象的表面，這組加工表面包括孔28mm的大小兩個端面。這兩組加工表面之間有著一定的位置精度要求，主要是28mm孔大端面相對于28mm孔垂直度公差為0.05mm由以上分析可知，對這兩組加工表面，要先加工其中一組表面，然后借助于專

4、用夾具加工另一組表面，并且保證它們之間的相對位置精度要求。二工藝規(guī)程設(shè)計（一）.確定毛坯的制造形式零件材料為45鋼，考慮到凸輪在使用時反復(fù)沖擊小，因此選用鑄件，就能滿足工作需要，由于零件的年產(chǎn)量為大批大量生產(chǎn)，形狀較簡單，尺寸不大，可采用沙箱鑄造。（二）.基面的選擇1粗基準(zhǔn)的選擇:由于零件大端是以孔心為基準(zhǔn)的，則應(yīng)在保證28mm孔心精度的基礎(chǔ)上加工大端面，所以以大端面為粗基準(zhǔn)是合理的。2考慮到大端面相對28mm孔的位置關(guān)系，取28mm孔為精基準(zhǔn)。（三）.制訂工藝路線工藝路線工序1粗銑上端面，精銑上端面保證ra3.2。粗銑下端面，精銑下端面，保證ra3.2。以孔外圓為基準(zhǔn)，選用數(shù)控式升降臺銑床k

5、x5012。工序2 擴孔至27.7mm，絞孔，保證尺寸28 mm。以大端面為粗基準(zhǔn)，選用數(shù)控式升降臺銑床kx5012。工序3 加工鍵槽，保證尺寸6mm，30mm和粗糙度ra6.3。以28 mm孔外圓為基準(zhǔn)，選用拉床。工序4 鉆通孔26mm，保證尺寸550.1mm，r470.1mm，101。以28 mm孔外圓為基準(zhǔn)，選用zf5132。工序5 粗銑凸輪槽，深度7mm;精銑凸輪槽，寬度保證160.1mm，深度8mm。以28 mm孔外圓為基準(zhǔn)，選用數(shù)控式升降臺銑床kx5012。工序6 局部淬火，保證hb48hrc工序7鉆螺紋孔至6.8mm，絞孔m8。以28mm外圓為基準(zhǔn)，選用鉆床zf5132。工序8

6、倒角145,倒角145,倒角245。以28mm外圓為基準(zhǔn)，選用鏜床。（四）機械加工余量，工序尺寸及毛坯尺寸的確定凸輪零件材料為45鋼生產(chǎn)類型為大批大量生產(chǎn)，采用沙箱造型鑄造的毛坯。根據(jù)上述原始資料及加工工藝，分別確定各加工表面的機械加工余量，工序尺寸及毛坯尺寸如下：1.大端面 現(xiàn)直接取凸輪厚度41mm，因為表面粗糙度要求為ra3.2.此時厚度余量z=6mm，已經(jīng)能滿足加工要求。2.孔 毛坯為空心，需擴孔，絞孔才能完成孔的加工。粗糙度要求為ra3.2.參照機械制造工藝師設(shè)計手冊確定工序尺寸及其余量為：擴孔至27.7mm 2z=3mm絞孔至28mm 2z=0.3mm（五）.確定切削用量及基本工時工

7、序1粗精銑上下端面1.加工要求：保證ra3.2機床：kx5012刀具：高速鋼鑲齒端面銑刀100mm2.計算切削用量（1）粗銑大端面1）進給量=0.06mm/齒 參考切削手冊表3-32）切削速度 參考有關(guān)手冊確定v=20m/min3）確定主軸轉(zhuǎn)速由于采用高速鋼鑲齒端銑刀100mm，則d=100mm，齒數(shù)為5n=當(dāng)n=63.7（r/min）時，工作臺每分鐘進給量應(yīng)為= zn=0.06563.7=19.11m/min4）切削工時 由于是粗加工，故整個銑刀刀盤不畢洗過整個工件，利用作圖法可得出銑刀的行程l+l+l=90mm則機動工時 t=（2）精銑大端面進給量，切削速度，主軸轉(zhuǎn)速與粗加工與之。由于是精

8、銑，所以整個銑刀刀盤要銑過整個工件，可得出銑刀的行程為l+l+l=168mm，則機動工時 t=（3）粗銑下端面進給量，切削速度，主軸轉(zhuǎn)速同上。粗加工行程l+l+l=51mm，則機動工時為t=（4）精銑上端面進給量，切削速度，主軸轉(zhuǎn)速同上。精加工行程l+l+l=96mm，則機動工時為t=工序2 擴孔，絞孔1.加工條件：工件材料45鋼正火，=0.6gpa，砂型鑄造。加工要求：擴孔至27.7mm，絞孔至28mm機床：kx5012刀具：刀片材料高速鋼，刀具尺寸擴孔28mm絞孔28mm2.計算切削用量（1）擴孔27.7mm1）進給量 根據(jù)切削用量簡明手冊（以下簡稱切削手冊表2.10，當(dāng)有孔徑在25-30

9、mm之間時，=0.81.0mm/r，在此取=1.0mm/r2）計算切削速度，按切削手冊表2.30，切削速度的計算公式為（擴孔刀壽命t=30min）v=(v的單位：m/min)其中擴孔參數(shù)為 c=11.1,z=0.4,x=0.2,y=0.5,m=0.2,=0.36所以 擴孔 v=3）確定主軸轉(zhuǎn)速 擴孔 n=4）切削時，切入切出長度分別定為l=3mm,l=1.5mm切削工時 t=（2）絞孔28mm1）進給量，根據(jù)切削手冊表2.11，當(dāng)孔徑在2030mm時=0.81.8mm/r,在此取 =1.5mm/r2）計算切削速度 按切削手冊表2.30，切削速度的計算公式為（擴孔刀壽命t=40min）v= (v

10、的單位：m/min)其中絞孔的參數(shù)為c=12.1,z=0.3,x=0.2,y=0.5,m=0.4,=0.36所以 絞孔 v=3）確定主軸轉(zhuǎn)速 絞孔 n=按機床說明書見工藝手冊表11-3選為96r/min4）切削工時，切入切出長度分別定位l=3mm，l=1.5mmt=工序3加工鍵槽1.要求: 保證尺寸6mm，30mm和粗糙度ra6.3。機床:拉床刀具：拉刀，寬6mm2.計算切削用量（1)單面齒升 根據(jù)有關(guān)手冊定為=0.06mm（2）拉削速度定為v=0.06m/s(即3.6m/s)（3）切削工時： t=式中z-單面余量 2mml-拉削長度 35mm-考慮校準(zhǔn)部分的長度系數(shù) 取 1.2k-考慮機床返

11、回行程系數(shù) 取 1.4v-拉削速度（m/min）-拉刀單面齒升z=拉刀同時工作的齒數(shù)p-拉刀齒距p=（1.251.5）=1.35 =8mm拉刀同時工作的齒數(shù)z=所以 t=工序4鉆通孔1.加工要求:保證6mm，55mm，r47mm，10。機床:zf5132刀具:直柄麻花鉆6mm2.計算切削用量（1）鉆孔26mm1)進給量=0.16mm/r（見切削手冊表2.7）2)計算切削速度，按切削手冊表2.13及表2.14按5類加工性質(zhì)考慮v=17.56m/min3)確定主軸轉(zhuǎn)速 n=按機床選取n=983r/min（按工藝手冊表9-3）所以實際切削速度 v=4）切削工時 2t=2其中切入切出長度分別為l=5m

12、m，l=3mm，l=18mm工序5 粗精加工凸輪槽1.加工要求：槽深8mm，寬16機床:kx5012刀具：莫氏立銑刀12mm2.計算切削用量（1）粗加工凸輪槽深度7mm1)進給量z=0.08mm/齒2)切削速度參考有關(guān)手冊，定位v=20m/min3)確定主軸轉(zhuǎn)速由于采用莫氏立銑刀12mm d=12mm，齒數(shù)z=4 則n=zn=0.084)切削工時 銑刀行程l+l+l=207mm則機動工時 t=（2）精加工凸輪槽至8mm深進給量，切削速度，主軸轉(zhuǎn)速及切削工時同上。工序6 鉆螺紋孔至6.8mm，攻絲1.加工要求：加工m8孔機床：zf5132刀具：直柄麻花鉆6.8mm，絲錐m82.算切削用量（1）鉆

13、孔6.8mm1)進給量取=0.2mm/r 根據(jù)切削手冊表2.7，當(dāng)鋼的800mpa,d=6.8mm時2)確定切削速度：根據(jù)切削手冊表2.13及表2.14得切削速度v=15.32m/min3）確定主軸轉(zhuǎn)速 n=717.5r/min根據(jù)機床說明書取 n=723r/min故實際切削速度為 v=4）切削工時 l=10mm，l=5mm，l=3mmt=（2）攻螺紋m81） 進給量取=0.1mm/r2） 確定切削速度 取v=0.1m/s(6m/min)3） 確定主軸轉(zhuǎn)速n=238r/min按機床說明書選取n=195r/min 則v=4.9m/min4） 機動工時 l=10mm，l=3mm，l=3mmt=工序

14、7 淬火 保證hb48hrc工序8 倒角 采用n=960r/min，手動進給。 三夾具設(shè)計為了提高勞動生產(chǎn)率，保證加工質(zhì)量，降低勞動強度，需要設(shè)計專門的夾具經(jīng)過與指導(dǎo)教師的協(xié)商，決定設(shè)計第7道工序的鉆床夾具，本夾具將用于zf5132鉆床，刀具為直柄麻花 6.8和絲錐m8（一）.問題的提出本夾具主要用來對凸輪槽的粗精加工，在本道工序加工時，應(yīng)主要考慮如何提高勞動生產(chǎn)率，降低勞動強度，而精度不是主要問題。（二）.夾具設(shè)計1.定位基準(zhǔn)的選擇本夾具主要用來對凸輪m8螺紋孔的加工，在本道工序加工時，應(yīng)主要考慮如何提高勞動生產(chǎn)率，降低勞動強度。2. 切削力及夾緊力計算 確定定位元件： 根據(jù)工序簡圖規(guī)定的定

15、位基準(zhǔn)，選擇一面雙銷實現(xiàn)定位。 夾緊計算： 查表得： cm=333.54 xf=1 xm=1.9 cf=833.85 yf=0.7 ym=0.8 又知： 1=35m l=23mm d= 8mm 扭矩 = 333.54 * 818 *0.001=4.784n/m 切削力 =cfdxffyfk=833.85* 8* 0.20.7 = 2162n 夾緊力 = m + f1l f= 1434.4n 3.定位誤差分析（1）.定位元件尺寸及其公差的確定。夾具的主要定位元件為28mm軸，該定位元件28mm軸的尺寸與公差現(xiàn)規(guī)定為與本零件在工作時與其相配合的28mm軸的尺寸與公差相同，即2028h8已知零件孔徑

16、為28mm，夾具中定位軸軸徑為28mm，因此當(dāng)零件安裝在夾具中時，定位軸與孔之間的間隙為 b=0.021-（-0.046）=0.067mm即最大間隙能滿足零件加工精度的要求。4.夾具設(shè)計及操作的簡要說明如前所述，再設(shè)計夾具時，應(yīng)該注意提高勞動生產(chǎn)率。因此，應(yīng)首先著眼于機動夾緊而不采用手動夾緊。因為這是提高生產(chǎn)率的重要途徑。本道工序的銑床夾具就選擇的氣動夾緊方式。本工序由于包含的粗加工，切削力較大，為了夾緊工件，勢必要增加氣缸直徑，而這將使整個夾具過于龐大。因此，應(yīng)首先設(shè)法降低切削力。目前采取的措施有三：一是提高毛坯的制造精度，使最大切削深度降低，以降低切削力；二是選擇一種比較理想的斜楔夾緊機構(gòu)

17、，盡量增加該機構(gòu)的擴力比；三是在可能的情況下，適當(dāng)提高壓縮空氣的工作氣壓(由0.4mpa增值0.5mpa),以增加氣缸推力。結(jié)果，本夾具總的感覺還比較緊湊。夾具上裝有對刀塊，可使夾具在一批零件加工之前很好地對刀（與塞尺配合使用）；同時，夾具體底面上的一對定位鍵可使整個夾具在機床工作臺上有一正確的安裝位置，以利于加工。鉆床夾具的裝配圖及夾具體零件圖分別見附圖。設(shè)計感言 兩周的機械制造基礎(chǔ)課程設(shè)計，說長不長說短不短，剛開始的兩天還沒有進入狀態(tài)，感覺仍沒有從暑假的休閑心情中轉(zhuǎn)換過來?？梢哉f課程設(shè)計的前兩天是一段磨合進入設(shè)計狀態(tài)的過程，剛開始的任務(wù)并不重，只是初步了解一下各自小組的題目、設(shè)計任務(wù)等等，

18、接著就是借繪圖板、各種參考手冊，這。 果不其然，待畫完零件圖之后各種問題便一一出現(xiàn)，而時間的緊迫又不允許我們把太多的時間放在一個點上，為了保證在規(guī)定的時間完成老師布置的相應(yīng)的任務(wù)，我們決定放棄一些有歧義的問題，把一個大概的輪廓樣本給弄出來，之后的空余時間就用來解決那些沒有搞懂的問題上，例如，對毛坯某些尺寸的加工余量的不懂確定，而解決這些問題的行之有效的方法便是去找老師指導(dǎo)了。 課程設(shè)計的前一周的主要任務(wù)是手繪零件、毛坯圖，填寫工藝、工序卡；后一周的任務(wù)是完成對零件夾具的設(shè)計還有編寫設(shè)計說明書。不知不覺中，課程設(shè)計已漸步入尾聲，總而言之，這次課程設(shè)計讓我學(xué)到了許多知識，鍛煉了自己學(xué)以致用的能力，令我想起高中生涯與同學(xué)們一起探討攻克難題的那種樂趣；正所謂學(xué)在其