凸轮零件的机械加工工艺规程及夹具设计说明书

1、-i -机械制造技术基础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：_指导教师：_2013年9月1日-2 -长春理工大学机械制造技术基础课程设计任务书题目：凸轮零件的机械加工工艺规程及夹具设内容：1、零件图1张2、毛坯图13、机械加工过程卡1机械加工工序卡4、夹具结构设计装配图15、夹具结构设计零件图16、课程设计说明书1班级:学生:指导教师：张张 若干张张张份2013年9月1日-3 - 4 -目录序言.4一 .零件的分析.4二. 工艺规程设计.4（一）. .确定毛坯的制造形式4（二）.基面的选择4（三）. 制订工艺路线4（四）.机械加工余量，工序尺寸及毛坯尺寸的确定5

2、（五）.确定切削用量及基本工时5三. 夹具设计.10（一）.问题的提出10（二）.夹具设计11参考文献.13- 5 -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

3、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 28mn?L 加工中心的表面这一组加工的表面包括28mnJL 及其倒角， 尺寸为 30mm 勺键槽， 两个6mm 的工艺孔和宽度为 160.1mm 凸轮槽，其中28mnfi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28mmfL 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

4、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28mmfL 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I扩孔至27.7mm 绞孔，保证尺寸2800021mm 以大端面为粗基准，选用数控式升降台铣床 KX5012。工序U钻通孔 2 6mi，i 保证尺寸

5、55 0.1mm R47 土 0.1mm 10 土 1。以- 6 -2800.021mn 孔外圆为基准，选用 ZF5132工序川 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W加工键槽， 保证尺寸 600.02讪43000.013口1和粗糙度Ra6.3。 以2800.021mm孔外圆为基准，选用拉床。工序V粗铣凸轮槽，深度 7mm 精铣凸轮槽，宽度保证 16 0.1mm 深度 8mm 以2800.021mm 孔外圆为基准，选用数控式升降台铣床KX5012工序切 钻螺纹孔至6.8mm 绞孔 M8 以2800

6、.021mm 外圆为基准，选用钻床 ZF5132。工序 局部淬火，保证 HB 48HRC工序毗 倒角 1 45 ,倒角 1 45 ,倒角 2 45。以280.021mm 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

7、 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27.7mm2Z=3mm绞孔至 2800.021mm2Z=0.3mm（五） . 确定切削用量及基本工时工序I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2800.021mm机床： KX5012刀具：刀片材料高速钢，刀具尺寸扩孔 2800.021mm 绞孔28021mm2. 计算切削用量（1）扩孔27.7mm- 7 -1） 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？

8、=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)VC=mVx0ykv(V 的单位：m/min)T apfv其中扩孔参数为CV=11.1,ZV=0.4,XV=0.2,yV=0.5,m=0.2, kV=0.364）切削时，切入切出长度分别定为 I1=3mm2=1.5mm切削工时t1=41 3 4 1.5上550.56（min）nsf81 1（2）绞孔 280.021mm1） 进给量？，根据切削手册表 2.11，当孔径在 2030mm 寸？=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

9、计算公式为（扩孔zv刀寿命 T=40min） VC=kv（V 的单位：m/min）apf其中绞孔的参数为 CV=12.1,ZV=0.3,XV=0.2,yV=0.5,m=0.4, kV=0.36所以绞孔 Vc=罟霍百0.36 3（m/min）40.1.5.1.3 确定主轴转速 绞孔 ns=00Vc1000 334（ r/min）dw28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 I1=3mm I2=1.5mm所以扩孔 V0 411.1 27.7.c 0.20.2301.510.50.367(m /min)3）确定主轴转速扩孔1000VCdw1000

10、781(r/mi n)27.7=411=3 1.545.5nsf34 11.34(min)- 8 -工序 II 钻通孔1. 加工要求：保证 6mn, 55 O.lmn, R47 0.1 mn, 10 1。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/mi n按机床选取 nw=983r/min (按工艺手册表 9-3)所以实际切削速度 V= 卫旦6 98318.52(m/min)100010004)切削工时 2

11、t=2l1旦218 530.34 minnwf 0.16 983其中切入切出长度分别为 I1=5mryi l2=3mryi 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？z=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 dw=0100mm 齿数为 53） 确定主轴转速1000V1000 17.566923(r/mi n)- 9 -当 nw=63.7 （r/min ）时，工作台

12、每分钟进给量？m应为1000 Vdw1000 2063.7( r/min)1005 63.7=19.11m/min?zZ =0.06- 10 -4)切削工时 由于是粗加工，故整个铣刀刀盘不必洗过整个工件， 利用作图 法可得出铣刀的行程 1+11+l2=90mm则机动工时tm=l+l l+l2-9 4.7( min)fm19.11(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+li+l2=168mm 则机动工时(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+l1+l2=51mm 则机动工时为 tm=l +l

13、 1+ l2512.67(min)fm19.11(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+l1+l2=96mm 则机动工l + l1+ 1296时为 tm=12(min)fm19.11工序w加工键槽1. 要求：保证尺寸 600.022mm 3000.013mm 和粗糙度 Ra6.3机床:拉床刀具：拉刀，宽 600022mm2. 计算切削用量(1)单面齿升根据有关手册定为？z=0.06mm(2)拉削速度定为 V=0.06m/s(即 3.6m/s)(3)切削工时：t=Zblk-1000VfzZ式中 Z-单面余量 2mml-拉削长度 35mml + ll+ l216819.11

14、8.79( min)- 11 -考虑校准部分的长度系数取 1.2- 12 -m=?zZns=0.08 4 531 169.92mm/ min4）切削工时 铣刀行程 l+l1+l2=207mm则机动工时 tm=l l1 l2=204 31.21minfm169.92（2）精加工凸轮槽至 8mn进给量，切削速度，主轴转速及切削工时同上。工序切 钻螺纹孔至6.8mm 攻丝1.加工要求：加工 M8 孔机床：ZF5132k-考虑机床返回行程系数 取 1.4V-拉削速度（m/min）?z-拉刀单面齿升z=拉刀同时工作的齿数P-拉刀齿距P= (1.25 1.5).、丨=1.35 .35=8mm拉刀同时工乍的

15、齿数時35 4所以 t=2 35 1.2 1.41000 3.6 0.06 40.14min工序V粗1.加工要求：槽深 8mm 宽 16 0.1mm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V=20m/min3） 确定主轴转速由于采用莫氏立铣刀12mm * =12mm 齿数 Z=4 则=1000Vdw1000 20531( r/min)12- 13 -刀具：直柄麻花钻6.8mm 丝锥 M8- 14 -2.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

16、.7，当钢的b800MPa,d6.8mm 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/mi n根据机床说明书取 nw=723r/min4)切削工时 l=10mm，l1=5mn，l2=3mm(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 ns=238r/min按机床说明书选取 nw=195r/min 则 V=4.9m/min4)机动工时 l=10mm，l1=3mryi l2=3mm195 0.1工序毗 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

17、加工质量，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，刀具为莫式立铣刀12mm3)确定主轴转速1000Vdw1000 15.326.8=717.5r/m故实际切削速度为V=10006.8 723100015.4m / minl1nwl210 5 30.12min723 0.2l2160.82 min- 15 -(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。- 16 -（二）.夹具设计1. 定位基准的选择由零件图可知，凸轮大端面

18、应对孔心有垂直度的要求， 其设计基准为凸轮28mn 孔心， 因此这里选用28mm 孔为主要定位基准， 配合以一个6mn!勺定位 孔。2. 切削力及夹紧力计算刀具：莫氏立铣刀 12mm z=4其中 CF=650,aP=7mm 并=1.0, ?z=0.08,yF=0.72,ae=12mm,u =0.86,wF=0,z=4,do=12mm水平分力 FH=1.1F=3248.5N垂直分力 Fv=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=k1k2k3k4其中 k1为基本安全系数k2为加工安全系数k3为刀具钝化系数k4为断续切削系数所以 F =kFH=1.5 1.11.11.132

19、48.4=6486N选用气缸-斜楔加紧机构，楔角 a=10 其机构形式选用W型，贝附力比 i=3.42，为克服水平切削力，实际夹紧力因为N+?2）=kFH其中？1及？2为夹具定位面及夹紧面上的摩擦系数，？1=?2=0.25.则F=CpapFfyFUFzaezd0FnWF（见切削手册表 3.28 )所以 F=650 7 0.08 j严4120.862953N所以 N=kFHf1f2- 17 -0.5气缸选用100mm 当压缩空气单位压力 p=0.5MPa 时，气缸推力为 39002由于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气=3900i=39003.42=13338N此时 N气已大于所需的 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28mntt,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28mntt的尺寸与公差相同，即 20 28h8已知零件孔径为2800022mm 夹具中定位轴轴径为280.046mm 因此当零件安装在夹具中时，定位轴与孔之间的间隙为bmax=0.021-(-0.046 ) =0