凸轮零件的机械加工工艺规程及夹具设计

机 械 制 造课 程 设 计 说 明 书设计题目 凸轮零件的机械加工工艺规程及夹具设计设 计 者 ： 指导老师 ：长春理工大学机电工程学院2009年9月17日 机械制造课程计任务书题目： 凸轮零件的机械加工工艺规程及夹具设计内容： 1.零件图 (1:1) 1张 2.毛坯图 (1:1) 1张 3.机械加工工艺过程综合卡片 1张 4.夹具设计装配图 1张 5.夹具设计零件图 2张 6.课程设计说明书 1份 班 级 : 学 生 : 目录序言2一.零件的分析2二. 工艺规程设计2（一）.确定毛坯的制造形式2（二）.基面的选择2（三）.制订工艺路线2（四）.机械加工余量，工序尺寸及毛坯尺寸的确定3（五）.确定切削用量及基本工时3三.夹具具设计7（一）.问题的提出8（二）.夹具设计8参考文献9序言机械制造技术基础课程设计是在我们学完了大学的全部技术基础课以及大部分专业课之后进行的。这是我们在进行毕业设计之前对所学各课程的一次深入的综合性的总复习，也是一次理论联系实际的训练，因此，它在我们四年的大学生活中站有重要地位。就我个人而言，我希望能通过这次课程设计对自己未来将从事的工作进行一次适应性尊来呢，从中锻炼自己分析问题，解决问题的能力，为今后参加工作大遐一个良好的基础。由于能力所限，设计尚有许多不足之处，恳请各位老师给予指教。一.零件的分析凸轮共有两组加工表面，它们之间有一定的位置关系，现分析如下：1.以28mm孔加工中心的表面这一组加工的表面包括28mm孔及其倒角，尺寸为30mm的键槽，两个6mm的 工艺孔和宽度为160.1mm凸轮槽，其中28mm孔和键槽为主要加工表面。2.以大端面为加工对象的表面，这组加工表面包括孔28mm的大小两个端面。这两组加工表面之间有着一定的位置精度要求，主要是28mm孔大端面相对于28mm孔垂直度公差为0.05mm由以上分析可知，对这两组加工表面，要先加工其中一组表面，然后借助于专用夹具加工另一组表面，并且保证它们之间的相对位置精度要求。二工艺规程设计（一）.确定毛坯的制造形式零件材料为45钢，考虑到凸轮在使用时反复冲击小，因此选用铸件，就能满足工作需要，由于零件的年产量为大批大量生产，形状较简单，尺寸不大，可采用沙箱铸造。（二）.基面的选择1粗基准的选择:由于零件大端是以孔心为基准的，则应在保证28mm孔心精度的基础上加工大端面，所以以大端面为粗基准是合理的。2考虑到大端面相对28mm孔的位置关系，取28mm孔为精基准。（三）.制订工艺路线工艺路线工序 扩孔至27.7mm，绞孔，保证尺寸28 mm。以大端面为粗基准，选用数控式升降台铣床KX5012。工序 钻通孔26mm，保证尺寸550.1mm，R470.1mm，101。以28 mm孔外圆为基准，选用ZF5132。工序 粗铣上端面，精铣上端面保证Ra3.2。粗铣下端面，精铣下端面，保证Ra3.2。以孔外圆为基准，选用数控式升降台铣床KX5012。工序 加工键槽，保证尺寸6mm，30mm和粗糙度Ra6.3。以28 mm孔外圆为基准，选用拉床。工序 粗铣凸轮槽，深度7mm;精铣凸轮槽，宽度保证160.1mm，深度8mm。以28 mm孔外圆为基准，选用数控式升降台铣床KX5012。工序 钻螺纹孔至6.8mm，绞孔M8。以28mm外圆为基准，选用钻床ZF5132。工序 局部淬火，保证HB48HRC。工序 倒角145,倒角145,倒角245。以28mm外圆为基准，选用镗床。（四）机械加工余量，工序尺寸及毛坯尺寸的确定凸轮零件材料为45钢生产类型为大批大量生产，采用沙箱造型铸造的毛坯。根据上述原始资料及加工工艺，分别确定各加工表面的机械加工余量，工序尺寸及毛坯尺寸如下：1.大端面 现直接取凸轮厚度41mm，因为表面粗糙度要求为Ra3.2.此时厚度余量Z=6mm，已经能满足加工要求。2.孔 毛坯为空心，需扩孔，绞孔才能完成孔的加工。粗糙度要求为Ra3.2.参照机械制造工艺师设计手册确定工序尺寸及其余量为：扩孔至27.7mm 2Z=3mm 绞孔至28mm 2Z=0.3mm （五）.确定切削用量及基本工时工序 扩孔，绞孔1.加工条件：工件材料45钢正火，=0.6GPa，砂型铸造。加工要求：扩孔至27.7mm，绞孔至28mm机床：KX5012刀具：刀片材料高速钢，刀具尺寸扩孔28mm绞孔28mm2.计算切削用量（1）扩孔27.7mm1）进给量 根据切削用量简明手册（以下简称切削手册表2.10，当有孔径在25-30mm之间时，=0.81.0mm/r，在此取=1.0mm/r2）计算切削速度，按切削手册表2.30，切削速度的计算公式为（扩孔刀寿命T=30min）V=(V的单位：m/min)其中扩孔参数为 C=11.1,Z=0.4,X=0.2,y=0.5,m=0.2,=0.36所以 扩孔 V=3）确定主轴转速 扩孔 n=4）切削时，切入切出长度分别定为l=3mm,l=1.5mm切削工时 t=（2）绞孔28mm1）进给量，根据切削手册表2.11，当孔径在2030mm时=0.81.8mm/r,在此取 =1.5mm/r2）计算切削速度 按切削手册表2.30，切削速度的计算公式为（扩孔刀寿命T=40min）V= (V的单位：m/min)其中绞孔的参数为C=12.1,Z=0.3,X=0.2,y=0.5,m=0.4,=0.36所以 绞孔 V=3）确定主轴转速 绞孔 n=按机床说明书见工艺手册表11-3选为96r/min4）切削工时，切入切出长度分别定位l=3mm，l=1.5mmt=工序II钻通孔1.加工要求:保证6mm，55mm，R47mm，10。机床:ZF5132刀具:直柄麻花钻6mm2.计算切削用量（1）钻孔26mm1)进给量=0.16mm/r（见切削手册表2.7）2)计算切削速度，按切削手册表2.13及表2.14按5类加工性质考虑V=17.56m/min3)确定主轴转速 n=按机床选取n=983r/min（按工艺手册表9-3）所以实际切削速度 V=4）切削工时 2t=2其中切入切出长度分别为l=5mm，l=3mm，l=18mm工序III 粗精铣上下端面1.加工要求：保证Ra3.2机床：KX5012刀具：高速钢镶齿端面铣刀100mm2.计算切削用量（1）粗铣大端面1）进给量=0.06mm/齿 参考切削手册表3-32）切削速度 参考有关手册确定V=20m/min3）确定主轴转速由于采用高速钢镶齿端铣刀100mm，则d=100mm，齿数为5n=当n=63.7（r/min）时，工作台每分钟进给量应为= Zn=0.06563.7=19.11m/min4）切削工时 由于是粗加工，故整个铣刀刀盘不毕洗过整个工件，利用作图法可得出铣刀的行程l+l+l=90mm则机动工时 t=（2）精铣大端面 进给量，切削速度，主轴转速与粗加工与之。由于是精铣，所以整个铣刀刀盘要铣过整个工件，可得出铣刀的行程为l+l+l=168mm，则机动工时 t=（3）粗铣下端面进给量，切削速度，主轴转速同上。粗加工行程l+l+l=51mm，则机动工时为t=（4）精铣上端面进给量，切削速度，主轴转速同上。精加工行程l+l+l=96mm，则机动工时为t=工序 加工键槽1.要求: 保证尺寸6mm，30mm和粗糙度Ra6.3。机床:拉床刀具：拉刀，宽6mm2.计算切削用量（1)单面齿升 根据有关手册定为=0.06mm（2）拉削速度定为V=0.06m/s(即3.6m/s)（3）切削工时： t=式中Z-单面余量 2mml-拉削长度 35mm-考虑校准部分的长度系数 取 1.2k-考虑机床返回行程系数 取 1.4V-拉削速度（m/min）-拉刀单面齿升z=拉刀同时工作的齿数P-拉刀齿距P=（1.251.5）=1.35 =8mm拉刀同时工作的齿数z=所以 t=工序 粗精加工凸轮槽1.加工要求：槽深8mm，宽16机床:KX5012刀具：莫氏立铣刀12mm2.计算切削用量（1）粗加工凸轮槽深度7mm1)进给量z=0.08mm/齿2)切削速度参考有关手册，定位V=20m/min3)确定主轴转速由于采用莫氏立铣刀12mm d=12mm，齿数Z=4 则n=Zn=0.084)切削工时 铣刀行程l+l+l=207mm则机动工时 t=（2）精加工凸轮槽至8mm深进给量，切削速度，主轴转速及切削工时同上。工序 钻螺纹孔至6.8mm，攻丝1.加工要求：加工M8孔机床：ZF5132刀具：直柄麻花钻6.8mm，丝锥M82.算切削用量（1）钻孔6.8mm1)进给量取=0.2mm/r 根据切削手册表2.7，当钢的800MPa,d=6.8mm时2)确定切削速度：根据切削手册表2.13及表2.14得切削速度V=15.32m/min3）确定主轴转速 n=717.5r/min根据机床说明书取 n=723r/min故实际切削速度为 V=4）切削工时 l=10mm，l=5mm，l=3mmt=（2）攻螺纹M81） 进给量取=0.1mm/r2） 确定切削速度 取V=0.1m/s(6m/min)3） 确定主轴转速n=238r/min按机床说明书选取n=195r/min 则V=4.9m/min4） 机动工时 l=10mm，l=3mm，l=3mmt=工序 倒角 采用n=960r/min，手动进给五、凸轮键槽夹具设计本夹具主要用来加工凸轮键槽。由于加工本道工序的工序简图可知。加工凸轮键槽时，粗糙度要求，凸轮上平面与下平面有平行度要求,并与46轴线分别垂直度的要求，本道工序是对凸轮键槽进行加工。因此在本道工序加工时，主要应考虑提高劳动生产率，降低劳动强度。同时应保证加工尺寸精度和表面质量。定位基准的选择由零件图可知的轴线所在平面有垂直度的要求，从定位和夹紧的角度来看，本工序中，定位基准是下平面与46外圆，设计基准也是要求保证键槽应与上,下两平面的垂直度要求，定位基准与设计基准重合，不需要重新计算上下平面的垂直度，便可保证垂直度的要求。在本工序只需保证下平面放平就行，保证下平面与两定位板正确贴合就行了。为了提高加工效率，现决定用两把插刀垂直的键槽面同时进行粗精插加工。同时进行采用手动夹紧。定位元件的设计本工序选用的定位基准为外圆与平面定位，所以相应的夹具上的定位元件应是一面与V型。因此进行定位元件的设计主要是对V型和压头进行设计。定位误差分析本夹具选用的定位元件为一面与V型块定位,不存在定位误差.可见这种定位方案是可行的。插削力与夹紧力计算本夹具是在拉床上使用的，用于定位压头螺钉的不但起到定位用，还用于夹紧，为了保证工件在加工工程中不产生振动，必须对压头施加一定的夹紧力。由计算公式 Fj=FsL/(d0tg(+1)/2+rtg2) 式（3.2）Fj沿螺旋轴线作用的夹紧力 Fs作用在六角螺母L作用力的力臂(mm) d0螺纹中径(mm)螺纹升角()1螺纹副的当量摩擦()2螺杆(或螺母)端部与工件(或压块)的摩擦角()r螺杆(或螺母)端部与工件(或压块)的当量摩擦半径()根据参考文献6其回归方程为 FjktTs其中Fj螺栓夹紧力(N)； kt力矩系数(cm1) Ts作用在螺母上的力矩(N.cm)； Fj =52000=10000N夹紧装置及夹具体设