毕业设计（论文）-凸轮轴加工工艺及其夹具设计

沈阳工学院毕业设计（论文）题目：凸轮轴加工工艺及其夹具设计学院：机械工程与自动化学院专业：机械设计制造及其自动化学号：学生姓名：指导教师：2024年5月 独创性声明本人声明，所呈交的学位论文是在导师的指导下进行研究工作所取得的成果。尽我所知，除文中已经注明引用内容和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包括本人为获得其他学位而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中做了明确的说明并表示了谢意。学位论文作者签名：签字日期：2024年5月24日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解沈阳工学院有关保留、使用学位论文的规定。特授权沈阳工学院可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，提供阅览服务，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。学校可以为存在馆际合作关系的兄弟高校用户提供文献传递服务和交换服务。（保密的学位论文在解密后适用本授权说明）学位论文作者签名：导师签名：签字日期：2024年5月24日签字日期：2024年5月24日绪论1.1凸轮轴夹具的研究意义通过对凸轮轴夹具的研究提高生产效率，设计优化的凸轮轴夹具可以提高加工的自动化程度，减少人工操作，从而提高汽车凸轮轴的生产效率和加工速度。凸轮轴是发动机中的关键零部件，其加工质量直接影响汽车发动机的性能和可靠性。通过设计精良的夹具，可以保证凸轮轴在加工过程中的稳定性和精度，确保产品质量符合要求。降低生产成本：合理的夹具设计可以减少加工过程中的废品率和损耗降低汽车凸轮轴的生产成本，并且可以减少人工操作和加工周期，节约生产时间[1]。再者可以提升安全性汽车凸轮轴加工涉及到高速旋转的刀具和大型工件，存在一定的安全风险。设计安全可靠的夹具可以有效地固定和支撑工件，减少意外事故的发生，保障操作人员的安全。推动技术创新：夹具设计是汽车加工技术和工艺的重要组成部分[2]，通过研究和改进夹具设计，可以推动汽车加工技术的创新和发展，提高汽车制造业的竞争力和市场地位。综上所述，汽车凸轮轴夹具的研究旨在优化汽车凸轮轴的加工流程，提高生产效率和产品质量，降低生产成本和风险，推动技术创新和产业发展。1.2国内外发展现状国内研究现状国内在凸轮轴夹具设计方面已经取得了一定的研究成果。随着制造业的快速发展，国内对于夹具的精度和效率需求日益增长，这促使了凸轮轴夹具设计的不断创新。一些知名的汽车制造企业和机械加工企业都投入了大量的研发资源，开展凸轮轴夹具的设计和优化工作REF_Ref734\r\h[3]。目前，国内已经形成了一套较为完善的凸轮轴夹具设计理论和方法体系。在设计过程中，充分考虑了零件的结构特点、加工工艺以及设备条件等因素，注重提高夹具的定位精度和夹持稳定性。同时，国内的研究人员还针对夹具的耐磨性、使用寿命以及安全性等方面进行了深入的研究，提出了一系列有效的改进措施REF_Ref786\r\h[4]。然而，与国际先进水平相比，国内在凸轮轴夹具设计方面仍存在一定的差距。在凸轮轴夹具设计方面，国外的研究和应用水平相对较为成熟。一些发达国家的汽车制造企业和机械加工企业在凸轮轴夹具设计方面积累了丰富的经验，有了自己独特的设计理念和技术体系。他们在夹具设计中更加注重自动化和智能化，通过采用先进的数控技术和传感器技术，实现了夹具的精确定位和自动夹紧REF_Ref816\r\h[5]。同时，他们还注重夹具的可靠性和耐用性，采用优质的材料和制造工艺，提高了夹具的使用寿命和稳定性。同时，他们还关注夹具的智能化和模块化设计REF_Ref858\r\h[6]，以便更好地适应未来制造业的发展趋势。1.3磨削加工的概述磨床在切削的时候用砂轮来进行，对需要加工产品的面进行切削，使用的是精密度非常高的机床，主要是砂轮以很快的速度进行转动，产品转动的速度不快，但是他是进行圆周供给的，并且在轴方向上进行供给，每一次加工完成之后，砂轮在横向方向上进行切深运动。磨床的类型还是比较多的，现在加工用的比较多的磨床有外圆的，内圆的，平面的还有万能的REF_Ref888\r[7]。对于磨削加工来说，最重要的工具就是砂轮，砂轮是有很多孔的，通过磨料跟结合剂进行焙烧形成的。砂轮的特征主要在结合剂，硬度，组织，形状大小，加工工艺不一样，特征也就不一样。磨削生产的精度，表面粗糙度还有生产率都跟砂轮有很大的关系。进行磨削生产的时候，主要特征有：1.工艺范围很大加工的磨床不一样，那么它就可以生产里面的圆柱面，外面的圆柱面，里面的圆锥面，外面的圆锥面，螺纹，齿轮，蜗杆，蜗轮还有一些比较特别的，构造非常复杂的面。2.任何材料都可以磨削不管是有色金属，黑色金属，还是不是金属的材质，都可以通过磨削进行生产。特别是有的材料硬度很大，对它进行切削生产基本上都是通过磨削来进行REF_Ref920\r[8]。3.得到的生产精度非常高还有粗糙度是很小对里面的圆还有外面的圆进行默许加工，他们的精度等级分别是IT6～IT7和IT6级，表面粗糙度值分别为0.2～0.8um和0.2～0.4um；对平面进行磨削加工，经济精度在IT6～IT7级，表面粗糙度为0.2～0.4um。也就是说生产精度比较高的零部件的时候，必须要进行磨削加工。4.一般来说，只有在进行半精加工的时候才会用磨削，不过，最近这些年，因为很多地方都用到高速磨削还有强力磨削，所以现在在粗加工的时候就会用到磨削REF_Ref953\r[9]。2设计零件加工工艺规程2.1零件的作用在汽车发动机的核心区域，存在一个举足轻重的关键组件，即凸轮轴。尽管其职责看似仅为控制气门的启闭，然而这一看似简单的功能，实则对发动机的整体性能与效率发挥着至关重要的决定性作用REF_Ref995\r[10]。如图2.1为其零件图。图2.1凸轮轴零件图2.2零件组成表面、加工要求及形位公差分析1.零件组成表面分析（1）M14X1.5-6h螺纹端面和表面；3X2槽端面和表面；（2）锥度为1:5圆锥面端面和表面；Φ20K6外圆端面和表面；（3）Φ27外圆端面和表面；Φ26外圆端面和表面；（4）Φ25K6和Φ24g6外圆端面和表面；M25X1.5-8左螺纹端面和表面；（5）Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ，Ⅳ，Ⅴ，Ⅵ6处凸轮外形；（6）Φ17深25孔端面和表面；Φ22f7外圆端面和表面；（7）宽4mm键槽端面和表面；Φ36外圆端面和表面；2.零件加工要求分析（1）Φ20K6外圆，经过加工后粗糙度达0.8um；（2）191±0.15左右两个端面，经过加工后粗糙度达0.8um；（3）Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ，Ⅳ，Ⅴ，Ⅵ6处凸轮外形，经过加工后粗糙度达0.8um；（4）Φ26外圆，经过加工后粗糙度达0.8um；（5）Φ36外圆，经过加工后粗糙度达0.8um；（6）Φ25K6，Φ24g6以及Φ22f7外圆，经过加工后粗糙度达0.8um；3.零件形位公差分析（1）两个端面（一个在191mm+0.15mm的位置，另一个在191mm-0.15mm的位置）相对于Φ20K6和Φ25K6两个外圆的轴线，其直线度公差为0.025mm；（2）Φ20K6外圆所在轴线相对于“Φ25K6外圆所在轴线”的同轴度公差为0.025mm；（3）Ⅰ段凸轮外形所在的轴线（可能是凸轮表面的平均轴线或中心线）与Φ20K6和Φ25K6两个外圆的轴线之间的平行度公差为0.025mm；（4）Φ26外圆所在轴线与Φ20K6和Φ25K6两个外圆的轴线之间的同轴度公差为Φ0.025mm；（5）键槽4两工作面相对于“锥度为1:5圆锥面所在轴线”的对称度公差为0.025；（6）240°方向上Ⅱ段凸轮外形相对于“Φ20K6外圆所在轴线”和“Φ25K6外圆所在轴线”和“I-VI凸轮所在轴线”的倾斜度公差为0.05；（7）I-VI共6处凸轮外形，其线轮廓公差为0.05；（8）I-VI6共处凸轮外形相对于Φ20K6外圆所在轴线和Φ25K6外圆所在轴线的同轴度公差要求为0.05mm；2.3确定零件生产类型生产纲领是多少，对于产品的生产流程，还有加工组织形式的作用非常大，对于每一个工序需要的专业化程度起到决定性作用，它不仅影响工艺方式和工艺装备的选择，还对整个生产流程的效率、质量和成本产生深远影响。本次设计的凸轮轴其生产类型确定为批量生产。2.4零件材料的选择和分析经过同类型成品的考察和调研，决定本凸轮轴其材料为QT850-3球磨铸铁。QT850-3球磨铸铁其铸造性能、锻造性能以及机加工时候的切削性能都是比较好的。在轴、齿轮等等方法采用广泛REF_Ref1211\r[11]。2.5确定加工基准在机械生产中，定位基准的选择确实是一个至关重要的环节，它不仅直接关系到产品的质量，还对产品的位置精度、尺寸精度以及生产顺序产生深远影响。定位基准可以确保产品在加工过程中的稳定性和准确性REF_Ref1129\r[12]。通过准确的定位，可以确保产品在各个工序中都能保持正确的位置和姿态，从而避免因位置偏移而导致的加工误差。定位基准的选择还会影响产品的生产顺序。不同的定位基准可能需要采用不同的加工方法和工具，这会影响生产线的布局和工序的安排。合理的定位基准可以使生产顺序更加合理、高效，提高生产效率。定位基准的选择还会影响夹具的设计和制造。夹具是用来固定和定位产品的装置，其设计和制造的复杂程度与定位基准的选择密切相关。如果定位基准选择不合理，可能需要设计更加复杂的夹具来满足定位要求，这不仅会增加制造成本，还可能降低夹具的可靠性和稳定性REF_Ref1371\r[13]。1.确定粗基准选择零件两端面为本次粗加工基准。2.确定精基准选择Ф20K6外圆及Ф22f7外圆及端面为本次精加工基准。表2.1方案一工序加工表面工序1锻造零件毛坯工序2时效处理工序3工件的两端面上加工出中心孔工序4车削工件左右两端面至338±0.5的尺寸工序5粗车Ф25，Ф24，Ф22，M25外圆；工序6粗车Ф36，Ф26，Ф20，M14外圆；1:5锥度圆锥面工序7粗磨Ⅰ，Ⅲ，Ⅴ，Ⅵ段凸轮外形工序8粗磨Ⅱ段凸轮外形工序9粗磨Ⅵ段凸轮外形工序10半精车两端外圆及端面工序11半精磨Ⅰ，Ⅲ，Ⅴ，Ⅵ段凸轮外形工序12半精磨Ⅱ段凸轮外形工序13半精磨Ⅵ段凸轮外形工序14精车两端外圆及端面工序15精磨Ⅰ，Ⅲ，Ⅴ，Ⅵ段凸轮外形工序16精磨Ⅱ段凸轮外形工序17精磨Ⅵ段凸轮外形工序18磨外圆工序19钻Ф17刀Ф16，铰Ф17孔工序20铣宽4mm键槽工序21工件表面彻底清洁工序22尺寸测量、外观检查、性能测试等检验工序23进入仓库表2.2方案二工序加工表面工序1生产各种复杂形状的金属铸件工序2金属材料热处理工序3对Ⅰ，Ⅲ，Ⅴ，Ⅵ段凸轮外形进行磨削加工工序4磨Ⅱ段凸轮外形工序5磨Ⅵ段凸轮外形工序6两端面钻中心孔工序7车338±0.5左右两端面工序8车Ф25K6，Ф24g6，M25X1.5-8h，Ф22f7外圆及端面；M25X1.5-8h右端退刀槽及螺纹工序9车Ф36，Ф26，Ф20K6外圆及端面；1:5锥度圆锥面，3X2退刀槽及M14X1.5-6h螺纹工序10磨Ф25K6，Ф24g6,Ф22f7，Ф36，Ф26及Ф20K6外圆及端面工序11钻Ф17深25孔工序12铣宽4mm键槽工序13工件表面彻底清洁工序14尺寸测量、外观检查、性能测试等检验工序15装入仓库2.6确定零件制造形式凸轮轴外形复杂，都是圆弧过渡REF_Ref1403\r[14]。QT850-3球磨铸铁其铸造性能较好，并且铸造后的零件能够满足使用要求。决定采用铸造的方式制造零件。图2.2为其毛坯图。图2.2凸轮轴毛坯图2.7确定加工工艺路线方案2加工工艺路线比较便捷，零件加工工序比较少。方案1作为本加工工艺是一个明智的决策。它能够满足零件的加工需求，提高加工精度和效率，同时降低生产成本和废品率。在实际生产过程中，应严格按照方案1的工艺路线和设备选择进行加工，确保产品质量和生产效率。2.8确定机床、夹具、刀具及量具本次设计的工序共需要完成车、磨、钻和铣加工，具体选择如下：1.车加工（1）机床：CA6140；（2）夹具：专用夹具；（3）刀具：合金车刀；（4）量具：游标卡尺、量规。2.磨加工（1）机床：YHMK8312-10凸轮磨床以及M1420-520外圆磨床；（2）夹具：专用夹具；（3）刀具：砂轮；（4）量具：千分表、量规。3.钻加工（1）机床：多功能钻床；（2）夹具：专用夹具；（3）刀具：麻花形状的钻孔工具；（4）量具：游标卡尺。4.铣加工（1）机床：XK5032；（2）夹具：专用夹具；（3）刀具：三面刃铣刀；（4）量具：游标卡尺、量规。2.9确定机加工余量以下为所有工序中加工余量的设计：1.工序1.生产各种复杂形状的金属铸件；2.工序2.金属材料热处理；3.工序3如表2.3：表2.3工序3加工余量工步加工表面单边余量mm工步1打两端面中心孔2.54.工序4如表2.4：表2.4工序4加工余量工步加工表面单边余量mm工步1车两端面达338±0.525.工序5如表2.5所示：表2.5工序5加工余量工步加工表面单边余量mm工步1粗车Ф25外圆1.4工步2粗车Ф24外圆0.75工步3粗车M25外圆0.2工步4粗车Ф22外圆1工序6如表2.6所示：表2.6工序6加工余量工步加工表面单边余量mm工步1粗车Ф36外圆1.25工步2粗车Ф26外圆1.25工步3粗车Ф20外圆1.25工步4粗车1:5锥度圆锥面1.25工步5粗车3X2退刀槽0.75工步6粗车M14外圆0.75工序7如表2.7所示：表2.7工序7加工余量工步加工表面单边余量mm工步1粗磨Ⅰ，Ⅲ，V，VI段凸轮外形0.75工序8如表2.8所示：表2.8工序8加工余量工步加工表面单边余量mm工步1粗磨Ⅱ段凸轮外形0.75工序9如表2.9所示：表2.9工序9加工余量工步加工表面单边余量mm工步1粗磨Ⅵ段凸轮外形0.75工序10如表2.10所示：表2.10工序10加工余量工步加工表面单边余量mm工步1半精车Ф25外圆及端面0.25工步2半精车Ф24外圆及端面0.2工步3半精车Ф22外圆及端面0.5工步4半精车Ф20外圆及端面0.5工序11如表2.11所示：表2.11工序11加工余量工步加工表面单边余量mm工步1半精磨Ⅰ，Ⅲ，Ⅴ，Ⅵ段凸轮外形0.5工序12如表2.12所示：表2.12工序12加工余量工步加工表面单边余量mm工步1半精磨Ⅱ段凸轮外形0.5工序13如表2.13所示：表2.13工序13加工余量工步加工表面单边余量mm工步1半精磨Ⅵ段凸轮外形0.5工序14如表2.14所示：表2.14工序14加工余量工步加工表面单边余量mm工步1精车Ф25外圆及端面0.5工步2精车Ф24外圆及端面0.5工步3精车Ф22外圆及端面0.5工步4精车Ф20外圆及端面0.25工序15如表2.15所示：表2.15工序15加工余量工步加工表面单边余量mm工步1精磨Ⅰ，Ⅲ，Ⅴ，Ⅵ段凸轮外形0.25工序16如表2.16所示：表2.16工序16加工余量工步加工表面单边余量mm工步1精磨Ⅱ段凸轮外形0.25工序17如表2.17所示：表2.17工序17加工余量工步加工表面单边余量mm工步1精磨Ⅵ段凸轮外形0.25工序18如表2.18所示：表2.18工序18加工余量工步加工表面单边余量mm工步1精磨Ф25外圆0.03工步2精磨Ф24外圆0.03工步3精磨Ф22外圆0.03工步4精磨Ф36外圆0.03工步5精磨Ф26外圆0.03工步6精磨Ф20外圆0.25工序19如表2.19所示：表2.19工序19加工余量工步加工表面单边余量mm工步1钻Ф17到Ф163工步2铰Ф17孔3工序20如表2.20所示：表2.20工序20加工余量工步加工表面单边余量mm工步1铣宽4mm键槽4工序21.清洗；工序22.检验；工序23.入库。2.10确定切削用量及工时工序1.锻造零件毛坯；工序2.时效处理；工序3.打两端面中心孔；1.机加工采用的机床：卧式车床CA6140；2.切削采用的刀具：高速钢中心钻头；3.加工测量的工具：游标卡尺；4.背吃刀量2.5；5.进给量0.1；6.机床主轴转速：取7.实际切削速度：（2.1）8.机床加工时的基本时间则（2.2）9.机床加工时的辅助时间根据公式：（2.3）总加工时间的计算：（2.4）工序4.车两端面达338±0.5；1.机加工采用的机床：卧式车床CA6140；2.切削采用的刀具：硬质合金端面车刀；3.加工测量的工具：游标卡尺；4.背吃刀量2.0；5.进给量0.2；6.机床主轴转速：取7.实际切削速度：8.机床加工时的基本时间则9.机床加工时的辅助时间根据公式：总加工时间的计算：工序5.粗车Ф25，Ф24，M25，Ф22外圆；1.机加工采用的机床：卧式车床CA6140；2.切削采用的刀具：硬质合金端面车刀；3.加工测量的工具：游标卡尺；4.背吃刀量1.5；5.进给量0.2；6.机床主轴转速：取7.实际切削速度：8.机床加工时的基本时间则9.机床加工时的辅助时间根据公式：总加工时间的计算：工序6.粗车Ф36，Ф26，Ф20，M14外圆，锥面，车退刀槽；1.机加工采用的机床：卧式车床CA6140；2.切削采用的刀具：硬质合金端面车刀；3.加工测量的工具：游标卡尺；4.背吃刀量3.5；5.进给量0.2；6.机床主轴转速：取7.实际切削速度：8.机床加工时的基本时间则9.机床加工时的辅助时间根据公式：总加工时间的计算：工序7.粗磨Ⅰ，Ⅲ，Ⅴ，Ⅵ段凸轮外形；1.机加工采用的机床：凸轮轴磨床YHMK8312；2.切削采用的刀具：圆形砂轮；3.加工测量的工具：游标卡尺；4.背吃刀量0.75；5.进给量0.2；6.机床主轴转速：取7.实际切削速度：8.机床加工时的基本时间则9.机床加工时的辅助时间根据公式：总加工时间的计算：工序8.粗磨Ⅱ段凸轮外形；1.机加工采用的机床：凸轮轴磨床YHMK8312；2.切削采用的刀具：圆形砂轮；3.加工测量的工具：游标卡尺；4.背吃刀量0.75；5.进给量0.2；6.机床主轴转速：取7.实际切削速度：8.机床加工时的基本时间则9.机床加工时的辅助时间根据公式：总加工时间的计算：工序9.粗磨Ⅵ段凸轮外形；1.机加工采用的机床：凸轮轴磨床YHMK8312；2.切削采用的刀具：圆形砂轮；3.加工测量的工具：游标卡尺；4.背吃刀量0.75；5.进给量0.2；6.机床主轴转速：取7.实际切削速度：8.机床加工时的基本时间则9.机床加工时的辅助时间根据公式：总加工时间的计算：工序10.半精车两端外圆及端面；1.机加工采用的机床：卧式车床CA6140；2.切削采用的刀具：硬质合金端面车刀；3.加工测量的工具：游标卡尺；4.背吃刀量3；5.进给量0.2；6.机床主轴转速：取7.实际切削速度：8.机床加工时的基本时间则9.机床加工时的辅助时间根据公式：总加工时间的计算：工序11.粗磨Ⅰ，Ⅲ，Ⅴ，Ⅵ段凸轮外形；1.机加工采用的机床：凸轮轴磨床YHMK8312；2.切削采用的刀具：圆形砂轮；3.加工测量的工具：千分尺；4.背吃刀量0.5；5.进给量0.25；6.机床主轴转速：取7.实际切削速度：8.机床加工时的基本时间则9.机床加工时的辅助时间根据公式：总加工时间的计算：工序12.半精磨Ⅱ段凸轮外形；1.机加工采用的机床：凸轮轴磨床YHMK8312；2.切削采用的刀具：圆形砂轮；3.加工测量的工具：千分尺；4.背吃刀量0.5；5.进给量0.25；6.机床主轴转速：取7.实际切削速度：8.机床加工时的基本时间则9.机床加工时的辅助时间根据公式：总加工时间的计算：工序13.半精磨Ⅵ段凸轮外形；1.机加工采用的机床：凸轮轴磨床YHMK8312；2.切削采用的刀具：圆形砂轮；3.加工测量的工具：千分尺；4.背吃刀量0.5；5.进给量0.25；6.机床主轴转速：取7.实际切削速度：8.机床加工时的基本时间则9.机床加工时的辅助时间根据公式：总加工时间的计算：工序14.精车两端外圆及端面；1.机加工采用的机床：卧式车床CA6140；2.切削采用的刀具：硬质合金端面车刀；3.加工测量的工具：游标卡尺；4.背吃刀量0.3；5.进给量0.25；6.机床主轴转速：取7.实际切削速度：8.机床加工时的基本时间则9.机床加工时的辅助时间根据公式：总加工时间的计算：工序15.精磨Ⅰ，Ⅲ，Ⅴ，Ⅵ段凸轮外形；1.机加工采用的机床：凸轮轴磨床YHMK8312；2.切削采用的刀具：圆形砂轮；3.加工测量的工具：千分尺；4.背吃刀量0.25；5.进给量0.3；6.机床主轴转速：取7.实际切削速度：8.机床加工时的基本时间则9.机床加工时的辅助时间根据公式：总加工时间的计算：工序16.精磨Ⅱ段凸轮外形；1.机加工采用的机床：凸轮轴磨床YHMK8312；2.切削采用的刀具：圆形砂轮；3.加工测量的工具：千分尺；4.背吃刀量0.25；5.进给量0.3；6.机床主轴转速：取7.实际切削速度：8.机床加工时的基本时间则9.机床加工时的辅助时间根据公式：总加工时间的计算：工序17.精磨Ⅵ段凸轮外形；1.机加工采用的机床：凸轮轴磨床YHMK8312；2.切削采用的刀具：圆形砂轮；3.加工测量的工具：千分尺；4.背吃刀量0.25；5.进给量0.3；6.机床主轴转速：取7.实际切削速度：8.机床加工时的基本时间则9.机床加工时的辅助时间根据公式：总加工时间的计算：工序18.磨外圆；1.机加工采用的机床：外圆磨床M1420；2.切削采用的刀具：圆形砂轮；3.加工测量的工具：千分尺；4.背吃刀量0.03；5.进给量0.3；6.机床主轴转速：取7.实际切削速度：8.机床加工时的基本时间则9.机床加工时的辅助时间根据公式：总加工时间的计算：工序19.钻Ф17孔；1.机加工采用的机床：摇臂钻床Z3040；2.切削采用的刀具：高速刚麻花钻头；3.加工测量的工具：游标卡尺；4.背吃刀量0.5；5.进给量0.1；6.机床主轴转速：取7.实际切削速度：8.机床加工时的基本时间则9.机床加工时的辅助时间根据公式：总加工时间的计算：工序20.铣宽4mm键槽；1.机加工采用的机床：立铣床XK5040A；2.切削采用的刀具：硬质合金键槽铣刀；3.加工测量的工具：游标卡尺；4.背吃刀量4；5.进给量0.2；6.机床主轴转速：取7.实际切削速度：8.机床加工时的基本时间则9.机床加工时的辅助时间根据公式：总加工时间的计算：工序21.清洗；工序22.检验；工序23.入库。3零件磨削工序专用夹具设计3.1工序8专用夹具设计3.1.1工序8定位方案根据该零件的生产批量和对该零件的结构分析本夹具使用于凸轮轴磨床YHMK8312，用于工艺卡工序8。要磨凸台面。实现五个自由度的定位，是工件在中心架上跟随磨床加工进行旋转，如图3.1所示。图3.1工序8二维工程图3.1.2夹具整体结构设计1、夹具结构设计图3.2工序8夹具装配图2、夹具装置设计本道工序的夹具设计采用的是螺栓进行夹紧。调整螺栓的位置，将其旋紧至不会干涉安装工件的位置，旋转压板不仅装夹方便而且拆装也很方便，同时夹紧力合理，受力均匀，对于后期的工人维护修理方便快捷。3.1.3夹具结构及工作流程如图3.3所示第一套夹具主视图，由图可知，本道工序的定位方案是六点定位的方法进行定位，夹紧装置设计采用的是旋转压板进行夹紧。图3.3工序8夹具主视图3.2工序20专用夹具设计3.2.1工序20定位方案如图3.4，该夹具选择用立式铣床XK5040A机床，用于工艺卡中工序20的夹具，主要用于铣槽。定位方式采用的是双V型块进行定位，在下底面的表面作为精基准，放置一个定位钉。该夹具使用压板进行压紧，避免受剪切应力。夹具结构简单，使用方便。图3.4工序20二维工程图3.2.2夹具整体结构设计（1）夹具结构设计图3.5工序20夹具装配图3.2.3误差分析和夹紧力计算图3.6工序20夹具俯视图本夹具采用一面两销，两个定位销在同一轴线上。工件在平面上可能产生的运动方式有：平移、转动、平移与转动。以此影响到加工零件的尺寸精度及要求。误差小于相应位置公差，即认为定位方案符合要求。零件图纸上中心距为130mm，采用压板夹紧。现在分析尺寸要求，查得定位销的配合公差为H6。（1）定位误差分析针对铣凹槽面这一工步进行定位误差分析，定位元件为下表面V型块，定位误差分析如下。定位方式为双V型块。当以加工过的平面为基准定位时其误差可以忽略不计，所以此工序的定位误差来自两个定位销的制造误差。在计算出的定位误差小于工件位置公差的1/5~1/3的时候就认为定位准确。两个定位销产生误差有：定位元件与零件的配合公差为φ9.61，从资料查得孔偏差φ9.61mm，轴偏差φ9.6mm，，，。定位元件与零件与零件的配合公差为φ7，从资料查得孔偏差φ7mm，轴偏差φ7mm，，，。该定位方式工件内孔尺寸偏差为，所以mm。定位销尺寸偏差为，所以mm。所以mm因此该工序定位误差最终结果为；mm因为该工序尺寸公差为0.005mm，所以定位方案满足加工要求，可进一步进行夹具结构的相关设计。由于定位之间的配合间隙，可能会产生基准位移误差，使两个定位元件的中心连线相对于理论连线产生一定的倾斜，其最大的转角误差为：度≈0.775秒结论：本道工序加工的位置，相对于基准孔的位置度要求为0.005，定位误差将直接影响该加工面的位置精度。（2）夹紧力计算本工序为铣凹槽，压紧方向为机床主轴的径向方向，如图所示夹紧，针对铣凹槽这一工步进行夹紧力分析。理论切削力F计算：(如公式3.1至3.3所示)主切削力：（3.1）背向力：（3.2）进给力：（3.3）式中：————考虑工件种类及条件的系数；————切削深度，mm；————进给量，mm/r；————切削速度，m/min；————修正系数；查表得=92.54.46；=1.0、0.9.1.0；=0.75.0.75.0.4；=0；=0.4.1.0.8。车圆端面，由工艺可得=1.5；=1；=44.11；经计算可得主切削力：==361.008N背向力：==529.74N进给力：==361.008N所以，总切削力为：夹紧力的计算在该套夹具中，采用的压紧结构为螺旋压板夹紧结构。根据指导教程得到公式：（3.4）式中，：螺纹升角：螺纹摩擦角：摩擦因素：支撑点到受力点的距离：压力点到受力点的距离：损失的传动效率：螺杆中径：切削力：实际所需夹紧力最后计算实际切削力与夹紧力进行比较，安全系数一般取1.5-3[15]，这里取3则：通过计算可知：夹紧力大于切削力即：=2863.08N>2508N由此上所述，夹紧装置提供的夹紧力大于零件加工时产生的切削力，故：方案合理。3.2.4夹具可行性分析经过精确的测量与计算，完全符合设定的0.005mm的尺寸公差要求。在保证了定位误差的精确性之后，可以更有信心地推进后续的夹具结构设计工作，相信这将为生产带来更高的效率和更优质的产品。值得注意的是，在夹具的定位设计中，定位元件之间的配合间隙可能是一个潜在的问题。虽然这些间隙看起来微不足道，但它们可能会导致基准产生微小的位移误差，使得两个定位元件的中心连线无法完全与理论连线重合。为了解决这个问题，进行了详细的误差分析，并得出最大的转角误差约为0.775秒。这个数值虽然极小，但也提醒了在后续的设计和加工过程中要格外注意，以确保定位的准确性。本道工序的主要任务是铣削凹槽，为了确保加工的稳定性和精度，选择了沿机床主轴的径向方向进行夹紧。接下来，针对这一关键工步进行了详细的夹紧力分析。根据切削条件和工件材料特性，计算出了理论切削力的大小。这些力包括主切削力、背向力和进给力，它们共同作用于工件上，确保切削过程的顺利进行。通过精确的数值计算和反复的验证，得出了总切削力的具体数值。然后根据夹具的结构和夹紧方式，计算出了实际所需的夹紧力。为了确保加工过程中的稳定性和安全性，选择的夹紧力必须大于切削力，并留有一定的安全系数。经过多次计算和比较，最终确定了合适的夹紧力大小，以确保加工过程的顺利进行。在夹具的可行性分析方面，综合考虑了加工要求、操作便捷性、安全性以及经济性等多个方面的因素。夹具的定位设计是否准确可靠，能否满足加工精度要求；要求夹具的装卸操作简便快捷，能够降低操作人员的劳动强度。最重要的是夹具的安全防护措施到位，能够有效避免潜在的安全隐患；最后，夹具的制造成本合理，符合企业的经济效益要求。综上所述，设计的夹具在多个方面都表现出了良好的可行性和优越性。相信，这一设计将能够在实际生产中发挥重要作用，提高生产效率，降低成本。结论经过深入研究和精心设计，成功地为凸轮轴设计了一套专用加工夹具。这套夹具不仅满足了凸轮轴加工过程中的各项要求，还显著提高了加工精度和效率，为企业的生产带来了实实在在的好处。首先，在夹具的定位设计上，充分考虑了凸轮轴的形状特点和加工要求，通过合理选择定位元件和确定定位基准，确保了夹具的定位精度和稳定性。这不仅有利于提高加工质量，还降低了废品率和生产成本。其次，在夹紧装置的设计上，确保了工件在加工过程中的稳定性和安全性。同时还考虑了操作便捷性和夹具的通用性，使得这套夹具能够适用于不同规格和型号的凸轮轴加工。此外，在夹具的可行性分析方面，进行了详细的误差分析和计算，确保了夹具的定位误