凸轮零件的机械加工工艺规程及夹具设计说明书

1、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 ： 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（

2、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

3、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16±0.1mm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

4、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55±0.1mm，R47±0.1mm，10°±1°。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

5、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16±0.1mm，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

6、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，

7、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28m

8、m1）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

9、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

10、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

11、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

12、: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<800MP

13、a,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。三夹具设计为了提高劳动生产率，保证加

14、工质量，降低劳动强度，需要设计专门的夹具经过与指导教师的协商，决定设计第3道工序的铣床夹具，本夹具将用于KX5012铣床，刀具为（一）.问题的提出本夹具主要用来对凸轮槽的粗精加工，在本道工序加工时，应主要考虑如何提高劳动生产率，降低劳动强度，而精度不是主要问题。（二）.夹具设计1.定位基准的选择由零件图可知，凸轮大端面应对孔心有垂直度的要求，其设计基准为凸轮28mm孔心，因此这里选用28mm孔为主要定位基准，配合以一个6mm的定位孔。2.切削力及夹紧力计算刀具：莫氏立铣刀12mm z=4F=（见切削手册表3.28）其中 C=650,a=7mm,x=1.0,=0.08,y=0.72,a=12mm

15、,u=0.86,w=0,z=4,d=12mm所以F=水平分力 F=1.1F=3248.5N垂直分力 F=0.3F=886N在计算切削力时应把安全系数考虑在内，安全系数k=kkkk其中k为基本安全系数 k为加工安全系数k为刀具钝化系数 k为断续切削系数所以F =kF=1.51.11.11.13248.4=6486N选用气缸-斜楔加紧机构，楔角a=10°，其机构形式选用型，则扩力比i=3.42，为克服水平切削力，实际夹紧力因为N(+)=kF所以N=其中及为夹具定位面及夹紧面上的摩擦系数，=0.25.则N=气缸选用100mm。当压缩空气单位压力p=0.5MPa时，气缸推力为3900N。由于

16、已知斜楔机构的扩力比i=3.42，由气缸产生的实际夹紧力为N =3900i=39003.42=13338N此时N已大于所需的12972N的夹紧力，故本夹具可安全工作。3.定位误差分析（1）.定位元件尺寸及其公差的确定。夹具的主要定位元件为28mm轴，该定位元件28mm轴的尺寸与公差现规定为与本零件在工作时与其相配合的28mm轴的尺寸与公差相同，即2028h8已知零件孔径为28mm，夹具中定位轴轴径为28mm，因此当零件安装在夹具中时，定位轴与孔之间的间隙为 b=0.021-（-0.046）=0.067mm即最大间隙能满足零件加工精度的要求。4.夹具设计及操作的简要说明如前所述，再设计夹具时，应该注意提高劳动生产率。因此，应首先着眼于机动夹紧而不采用手动夹紧。因为这是提高生产率的重要途径。本道工序的铣床夹具就选择的气动夹紧方式。本工序由于包含的粗加工，切削力较大，为了夹紧工件，势必要增加气缸直径，而这将使整个夹具过于庞大。因此，应首先设法降低切削力。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；二是选择一种比较理想的斜楔夹紧机构，尽量增加该机构的扩力比；三是在可能的情况下，适当提高压缩空气的工作气压(由0.4MPa增值0.5Mpa),以增加气缸推力。结果，本夹具总的感觉还比较紧凑。夹具上装有对刀块，可使夹具在一批