1、凸轮零件机械加工工艺规程及夹具方案说明书

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：2018年 9月12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、毛坯图 1 张 TOC o 1-5 h z 、机械加工过程卡1张 机械加工工序卡9张、夹具结构设计装配图1张、夹具结构设计零件图1、课程设计说明书班 级： 学 生：指导教师：2018 年 9 月 12 日 目录序言 4 一 零件的分析 4 二. 工艺规程设计 4 一） . 确定毛坯的制造式4 TOC o 1-5 h z 二）. 基面的选择4三）. 制

2、订工艺路线5四）. 机械加工余量，工序尺寸及毛坯尺寸的确定5五）. 确定切削用量及基本时6三. 夹具具设计 11 一）. 问题的提出11二）. 夹具设计11四 . 参考文献 12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

3、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

4、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 粗铣上端面，精铣上端面保证 Ra3.2。以孔外圆为基准，选用数控 式升降台铣床 KX5012 。工序 扩孔至 27.7mm，

5、绞孔，保证尺寸 28 mm。以外圆为基准， 选用 ZF5132。工序 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 。工序钻通孔 2 6mm，保证尺寸 550.1mm，R470.1mm， 101。以 28 mm 孔外圆为基选用钻床。工序 加工键槽，保证尺寸 6mm，30 mm 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 28mm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 28 mm 外圆

6、为基准，选用 钻床 ZF5132。工序 局部淬火，保证 HB48HRC工序倒角 1 45, 倒角 1 45, 倒角 2 45。以 28 mm 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，由于表面粗糙度要求为 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

7、册确定工序尺寸及其余量为：扩孔至 27.7mm2Z=3mm绞孔至 28 mm2Z=0.3mm五）. 确定切削用量及基本工时 工序粗精铣上端面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 5当 n =63.7r/min）时，工作台每分钟进给量 fm 应为? = ? Zn =0.06 5 63.7=19.11m/min4）切削工时

8、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 =工序 II 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 28 mm机床： KX5012刀具：刀片材料高速钢，刀具尺寸扩孔 28 mm 绞孔 28 mm2.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 2.1

9、0， 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 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 28 mm1）进给量 ?，根据切削手册表 2.11，当孔径在 2030mm时 ?=0.8 1.8mm/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 其中绞孔

10、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 =1.5mm工序 III 精粗铣下端面1）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 =2）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 =工序钻通孔加工要求 : 保证 6mm，55mm，R47mm，10机床: ZF5132刀具 : 直柄麻花钻

11、 6mm计算切削用量1）钻孔 2 6mm1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 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

12、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加工键槽1.要求: 保证尺寸 6 mm，30mm 和粗糙度 Ra6.3。机床 : 拉床刀具：拉刀，宽 6 mm2. 计算切削用量单面齿升 根据有关手册定为 ? =0.06mm 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 1.2 k-考虑机床返回行程系数 取 1.4V-拉削速度 m/min )? - 拉刀单面

13、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. 算切削用量进给量取 ?=0.2mm/r 根据切削手册表 2.7，当钢的确定切削速度：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=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 =5mm，l =3mm l=10mm，t=2）攻螺纹 M81）进给量取 ?=0

14、.1mm/r2）确定切削速度 取 V=0.1m/s（6m/min3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 =3mm工序 IX 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 2 道工序的钻床夹具，刀具为 28mm 的直柄麻花钻。一）. 问题的提出本夹具主要用来对两个 6mm 工艺孔的加工，在本道工序加工时，应主要 考虑如何在保证加工精度的基础上实现低成本及快速实现零件的装夹

15、。二） . 夹具设计1. 定位基准的选择由零件图可知，凸轮所加工的工艺孔多 28mm圆有角度及距离要求，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 以两个凸轮边定位。2.夹紧力的分析利用虎口钳来卡紧，其作用面为凸轮的一个棱边，靠近加工表面，有利于 加紧紧稳定可靠，夹紧力的方向垂直于一个加工面凸轮大端面。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 20 28h8已知零件孔径为 28mm，夹具中定位轴轴径为 28mm，因

16、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。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 于采用手动夹紧。由于这是降低生产成本的重要途径。本道工序的钻床夹具就 选择的手动夹紧方式。本工序由于切削力较大，为了夹紧工件，于。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，可使夹具在一批零件加工之前很好地对刀 与塞尺配合 使用)；同时，