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计内容：1、零件图1张2 、毛坯图1张3 、机械加工过程卡1张机械加工工序卡若干张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：2013年9月1日目录序百4.零件的分析42 .工艺规程设计4（1） .确定毛坯的制造形式4（2） .基面的选择4（3） .制订工艺路线4（4） .机械加工余量，工序尺寸及毛坯尺寸的确定5（5） .确定切削用量及基本工时53 .

2、夹具设计10（1） .问题的提出10（2） .夹具设计11参考文献13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。1 .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28m

3、mi加工中心的表面这一组加工的表面包括28mmfL及其倒角，尺寸为30mm勺键槽，两个6mm的工艺孔和宽度为16土0.1mm凸轮槽，其中28mmi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28mmi勺大小两个端面。这两组加工表面之间有着一定的位置精度要求，主要是28mmi大端面相对于28mmi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。2 .工艺规程设计（1） .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，

4、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。（2） .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28mmi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28mmi的位置关系，取28mmfL为精基准。（3） .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，选用数控式升降台铳床KX5012工序H钻通孔26mm保证尺寸55±0.1mmR47±0.1mm10±12800.021mnmi外圆为基准，选用ZF5132Xffm粗铳上端面，精铳上端

5、面保证Ra3.2。粗铳下端面，精铳下端面，保证Ra3.20以孔外圆为基准，选用数控式升降台铳床KX5012工序IV加工键槽，保证尺寸600.022mm300°.013mmffi粗糙度Ra6.3。以2800.021mmfl外圆为基准，选用拉床。工序V粗铳凸轮槽，深度7mm精铳凸轮槽，宽度保证16±0.1mm深度8mm以28。0.021mmfl外圆为基准，选用数控式升降台铳床KX5012工序VI钻螺纹孔至6.8mm绞孔M8以2800.021mm#圆为基准，选用钻床ZF5132工序VH局部淬火，保证HE>48HRC工序Vffl倒角145°,倒角145°,

6、倒角245°。以28。叼mm#圆为基准，选用键床。（4） .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27.7mm2Z=3mm绞孔至2800.021mm2Z=0.3mm（5） .确定切削用量及基本工时

7、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孔2800.021mm2 .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）Vc=*JkJV的单位:Tapfm/min)其中扩孔参数为CV=11.1,ZV=0.4,XV=0.2,

8、yV=0.5,m=0.2,kV=0.36所以扩孔V-0411.127.7.c0.20.2,0.5301.510.367(m/min)1000VC100073)确止王轴转速扩孔ns=C81(r/min)dw27.74）切削时，切入切出长度分别定为l1=3mm,l2=1.5mm切削工时t1=4131.5岁皂0.56（min）nsf811（2）绞孔280°.°21mm1）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,切削速度的计算公式为（扩孔C、，dfv刀寿命T=40min）Vc=k

9、v（V的单包：m/min）T/°mjfyvv、，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3(m/min)w_12.1280.3Vc=040.27050.36401.51c、""、土力1000VC100033）确止王轴转速绞孔ns=C34（r/min）dw28按机床说明书见工艺手册表11-3选为96r/min,4131.5t1=：4）切削工时，切入切出长度分别定位l1=3mml2=1.5mm455551.34(min)341工序II钻通孔1 .加工要求：保证6mm550.1mmR470.1mm

10、101。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1000Vnr100017.56923(r/min)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=-dwnw698318.52(m/min)100010004)切削工时2t=2一l1一匕218530.34minnwf0.16983其中切入切出长度分别为l1=5mml2=3mml=18mm工序III粗精铳上下端面1 .加工要求：

11、保证Ra3.2机床：KX5012刀具：高速钢镶齿端面铳刀100mm2 .计算切削用量（1）粗铳大端面1）进给量？z=0.06mm/&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铳刀100mm则dw=100mm齿数为5ns1000V10002063.7(r/min)dw100当nw=63.7(r/min)时，工作台每分钟进给量？m应为?m=?zZnw=0.06563.7=19.11m/min4)切削工时由于是粗加工，故整个铳刀刀盘不必洗过整个工件，利用作图法可得出铳刀的行程l+l1+l2=90mm则机动工时tm=l+ll+l2-9

12、0-4.7(min)fm19.11(2)精铳大端面进给量，切削速度，主轴转速与粗加工与之。由于是精铳，所以整个铳刀刀盘要铳过整个工件，可得出铳刀的行程为l+li+l2=168mm则机动工时t=l+ll+l2-I68-8.79(min)fm19.11(3)粗铳下端面进给量，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+l1+l2512.67(min)fm19.11(4)精铳上端面进给量，切削速度，主轴转速同上。精加工行程l+l1+l2=96mm则机动工l+li+1296时为tm=1一-5min)fm19.11工序IV加工键槽1 .要求：保证尺寸600.022mm

13、300°.013mmF口粗糙度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=Zblk1000VfzZ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)?z-拉刀单面齿开z=拉刀同时工作的齿数P-拉刀齿距P=(1.251.5)/=1.35J35=8mm拉刀同时工作的齿数z=i354P82351.21.4所以t=0.14min10003.60.064工序V粗精加工

14、凸轮槽1 .加工要求：槽深8mm宽160.1mm机床:KX5012刀具：莫氏立铳刀12mm2 .计算切削用量(1)粗加工凸轮槽深度7mm1)进给量？z=0.08mm加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铳刀12mmdw=12mm齿数Z=4则=幽匕100020531(r/min)dw12?m=?zZns=0.084531169.92mm/min4)切削工时铳刀行程l+li+12=207mm则机动工时lm-1il2=2043fm-169.921.21min(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VI钻螺纹孔至6.8

15、mm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b<800MPa,d=O6.8mm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3）确定主轴转速1000VS;V=15.32m/min100015.32.=717.5r/min6.8根据机床说明书取w=723r/min故实际切削速度为V=-dwnw10006.872315.4m/min10004)切削工时l=10mm,l1=5mml2=3mmt-ll1l2tmnwf10530.12min723

16、0.2(2)1)2)攻螺纹M8进给量取？=0.1mm/r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=3mml2=3mm,ll1l216tm=120.82minnwf1950.1工序U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道工序的铳床夹具，本夹具将用于KX5012铳床，刀具为英式立铳刀12mm（1） .问题的提出本夹具主要用来对凸轮槽的粗精加工，在本道

17、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。-10-（2） .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28mmi心，因此这里选用28mmi为主要定位基准，配合以一个6mm勺定位孔。2 .切削力及夹紧力计算刀具：莫氏立铳刀12mmz=4CuaXFfyFaUFz,_F=CFaPTzaez（见切削手册表3.28）qFwfd0n其中CF=650,aP=7mm,维=1.0,?z=0.08,yF=0.72,ae=12mm,UF=0.86,wF=0,z=4,do=12mm所以F=65°2953N70.080.721

18、20.86120.86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其中卜为基本安全系数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=1.51.11.11.13248.4=6486N选用气缸-斜楔加紧机构，楔角a=10。，其机构形式选用IV型，则扩力比i=3.42,为克服水平切削力，实际夹紧力因为N（?1+?2）=kFH所以N=&FJT1T2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N=648612972N0.5气缸选用100mm当压缩空气单位压力p=0.5MPa时，气缸推力为3900M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-11-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28mn1由，该定位元件28mnW的尺寸与公差现规定为与本零件在工作时与其相配合的28mnffl的尺寸与公差相同，即2028h8已知零件孔径为28。0.022mm夹具中定位轴轴径为280036mm因此当零件安装在夹