凸輪零件的機械加工工藝規(guī)程及夾具設計

機 械 制 造課 程 設 計 說 明 書設計題目 凸輪零件的機械加工工藝規(guī)程及夾具設計設 計 者 ： 指導老師 ：長春理工大學機電工程學院2009年9月17日 機械制造課程計任務書題目： 凸輪零件的機械加工工藝規(guī)程及夾具設計內(nèi)容： 1.零件圖 (1:1) 1張 2.毛坯圖 (1:1) 1張 3.機械加工工藝過程綜合卡片 1張 4.夾具設計裝配圖 1張 5.夾具設計零件圖 2張 6.課程設計說明書 1份 班 級 : 學 生 : 目錄序言2一.零件的分析2二. 工藝規(guī)程設計2（一）.確定毛坯的制造形式2（二）.基面的選擇2（三）.制訂工藝路線2（四）.機械加工余量，工序尺寸及毛坯尺寸的確定3（五）.確定切削用量及基本工時3三.夾具具設計7（一）.問題的提出8（二）.夾具設計8參考文獻9序言機械制造技術基礎課程設計是在我們學完了大學的全部技術基礎課以及大部分專業(yè)課之后進行的。這是我們在進行畢業(yè)設計之前對所學各課程的一次深入的綜合性的總復習，也是一次理論聯(lián)系實際的訓練，因此，它在我們四年的大學生活中站有重要地位。就我個人而言，我希望能通過這次課程設計對自己未來將從事的工作進行一次適應性尊來呢，從中鍛煉自己分析問題，解決問題的能力，為今后參加工作大遐一個良好的基礎。由于能力所限，設計尚有許多不足之處，懇請各位老師給予指教。一.零件的分析凸輪共有兩組加工表面，它們之間有一定的位置關系，現(xiàn)分析如下：1.以28mm孔加工中心的表面這一組加工的表面包括28mm孔及其倒角，尺寸為30mm的鍵槽，兩個6mm的 工藝孔和寬度為160.1mm凸輪槽，其中28mm孔和鍵槽為主要加工表面。2.以大端面為加工對象的表面，這組加工表面包括孔28mm的大小兩個端面。這兩組加工表面之間有著一定的位置精度要求，主要是28mm孔大端面相對于28mm孔垂直度公差為0.05mm由以上分析可知，對這兩組加工表面，要先加工其中一組表面，然后借助于專用夾具加工另一組表面，并且保證它們之間的相對位置精度要求。二工藝規(guī)程設計（一）.確定毛坯的制造形式零件材料為45鋼，考慮到凸輪在使用時反復沖擊小，因此選用鑄件，就能滿足工作需要，由于零件的年產(chǎn)量為大批大量生產(chǎn)，形狀較簡單，尺寸不大，可采用沙箱鑄造。（二）.基面的選擇1粗基準的選擇:由于零件大端是以孔心為基準的，則應在保證28mm孔心精度的基礎上加工大端面，所以以大端面為粗基準是合理的。2考慮到大端面相對28mm孔的位置關系，取28mm孔為精基準。（三）.制訂工藝路線工藝路線工序 擴孔至27.7mm，絞孔，保證尺寸28 mm。以大端面為粗基準，選用數(shù)控式升降臺銑床KX5012。工序 鉆通孔26mm，保證尺寸550.1mm，R470.1mm，101。以28 mm孔外圓為基準，選用ZF5132。工序 粗銑上端面，精銑上端面保證Ra3.2。粗銑下端面，精銑下端面，保證Ra3.2。以孔外圓為基準，選用數(shù)控式升降臺銑床KX5012。工序 加工鍵槽，保證尺寸6mm，30mm和粗糙度Ra6.3。以28 mm孔外圓為基準，選用拉床。工序 粗銑凸輪槽，深度7mm;精銑凸輪槽，寬度保證160.1mm，深度8mm。以28 mm孔外圓為基準，選用數(shù)控式升降臺銑床KX5012。工序 鉆螺紋孔至6.8mm，絞孔M8。以28mm外圓為基準，選用鉆床ZF5132。工序 局部淬火，保證HB48HRC。工序 倒角145,倒角145,倒角245。以28mm外圓為基準，選用鏜床。（四）機械加工余量，工序尺寸及毛坯尺寸的確定凸輪零件材料為45鋼生產(chǎn)類型為大批大量生產(chǎn)，采用沙箱造型鑄造的毛坯。根據(jù)上述原始資料及加工工藝，分別確定各加工表面的機械加工余量，工序尺寸及毛坯尺寸如下：1.大端面 現(xiàn)直接取凸輪厚度41mm，因為表面粗糙度要求為Ra3.2.此時厚度余量Z=6mm，已經(jīng)能滿足加工要求。2.孔 毛坯為空心，需擴孔，絞孔才能完成孔的加工。粗糙度要求為Ra3.2.參照機械制造工藝師設計手冊確定工序尺寸及其余量為：擴孔至27.7mm 2Z=3mm 絞孔至28mm 2Z=0.3mm （五）.確定切削用量及基本工時工序 擴孔，絞孔1.加工條件：工件材料45鋼正火，=0.6GPa，砂型鑄造。加工要求：擴孔至27.7mm，絞孔至28mm機床：KX5012刀具：刀片材料高速鋼，刀具尺寸擴孔28mm絞孔28mm2.計算切削用量（1）擴孔27.7mm1）進給量 根據(jù)切削用量簡明手冊（以下簡稱切削手冊表2.10，當有孔徑在25-30mm之間時，=0.81.0mm/r，在此取=1.0mm/r2）計算切削速度，按切削手冊表2.30，切削速度的計算公式為（擴孔刀壽命T=30min）V=(V的單位：m/min)其中擴孔參數(shù)為 C=11.1,Z=0.4,X=0.2,y=0.5,m=0.2,=0.36所以 擴孔 V=3）確定主軸轉(zhuǎn)速 擴孔 n=4）切削時，切入切出長度分別定為l=3mm,l=1.5mm切削工時 t=（2）絞孔28mm1）進給量，根據(jù)切削手冊表2.11，當孔徑在2030mm時=0.81.8mm/r,在此取 =1.5mm/r2）計算切削速度 按切削手冊表2.30，切削速度的計算公式為（擴孔刀壽命T=40min）V= (V的單位：m/min)其中絞孔的參數(shù)為C=12.1,Z=0.3,X=0.2,y=0.5,m=0.4,=0.36所以 絞孔 V=3）確定主軸轉(zhuǎn)速 絞孔 n=按機床說明書見工藝手冊表11-3選為96r/min4）切削工時，切入切出長度分別定位l=3mm，l=1.5mmt=工序II鉆通孔1.加工要求:保證6mm，55mm，R47mm，10。機床:ZF5132刀具:直柄麻花鉆6mm2.計算切削用量（1）鉆孔26mm1)進給量=0.16mm/r（見切削手冊表2.7）2)計算切削速度，按切削手冊表2.13及表2.14按5類加工性質(zhì)考慮V=17.56m/min3)確定主軸轉(zhuǎn)速 n=按機床選取n=983r/min（按工藝手冊表9-3）所以實際切削速度 V=4）切削工時 2t=2其中切入切出長度分別為l=5mm，l=3mm，l=18mm工序III 粗精銑上下端面1.加工要求：保證Ra3.2機床：KX5012刀具：高速鋼鑲齒端面銑刀100mm2.計算切削用量（1）粗銑大端面1）進給量=0.06mm/齒 參考切削手冊表3-32）切削速度 參考有關手冊確定V=20m/min3）確定主軸轉(zhuǎn)速由于采用高速鋼鑲齒端銑刀100mm，則d=100mm，齒數(shù)為5n=當n=63.7（r/min）時，工作臺每分鐘進給量應為= Zn=0.06563.7=19.11m/min4）切削工時 由于是粗加工，故整個銑刀刀盤不畢洗過整個工件，利用作圖法可得出銑刀的行程l+l+l=90mm則機動工時 t=（2）精銑大端面 進給量，切削速度，主軸轉(zhuǎn)速與粗加工與之。由于是精銑，所以整個銑刀刀盤要銑過整個工件，可得出銑刀的行程為l+l+l=168mm，則機動工時 t=（3）粗銑下端面進給量，切削速度，主軸轉(zhuǎn)速同上。粗加工行程l+l+l=51mm，則機動工時為t=（4）精銑上端面進給量，切削速度，主軸轉(zhuǎn)速同上。精加工行程l+l+l=96mm，則機動工時為t=工序 加工鍵槽1.要求: 保證尺寸6mm，30mm和粗糙度Ra6.3。機床:拉床刀具：拉刀，寬6mm2.計算切削用量（1)單面齒升 根據(jù)有關手冊定為=0.06mm（2）拉削速度定為V=0.06m/s(即3.6m/s)（3）切削工時： t=式中Z-單面余量 2mml-拉削長度 35mm-考慮校準部分的長度系數(shù) 取 1.2k-考慮機床返回行程系數(shù) 取 1.4V-拉削速度（m/min）-拉刀單面齒升z=拉刀同時工作的齒數(shù)P-拉刀齒距P=（1.251.5）=1.35 =8mm拉刀同時工作的齒數(shù)z=所以 t=工序 粗精加工凸輪槽1.加工要求：槽深8mm，寬16機床:KX5012刀具：莫氏立銑刀12mm2.計算切削用量（1）粗加工凸輪槽深度7mm1)進給量z=0.08mm/齒2)切削速度參考有關手冊，定位V=20m/min3)確定主軸轉(zhuǎn)速由于采用莫氏立銑刀12mm d=12mm，齒數(shù)Z=4 則n=Zn=0.084)切削工時 銑刀行程l+l+l=207mm則機動工時 t=（2）精加工凸輪槽至8mm深進給量，切削速度，主軸轉(zhuǎn)速及切削工時同上。工序 鉆螺紋孔至6.8mm，攻絲1.加工要求：加工M8孔機床：ZF5132刀具：直柄麻花鉆6.8mm，絲錐M82.算切削用量（1）鉆孔6.8mm1)進給量取=0.2mm/r 根據(jù)切削手冊表2.7，當鋼的800MPa,d=6.8mm時2)確定切削速度：根據(jù)切削手冊表2.13及表2.14得切削速度V=15.32m/min3）確定主軸轉(zhuǎn)速 n=717.5r/min根據(jù)機床說明書取 n=723r/min故實際切削速度為 V=4）切削工時 l=10mm，l=5mm，l=3mmt=（2）攻螺紋M81） 進給量取=0.1mm/r2） 確定切削速度 取V=0.1m/s(6m/min)3） 確定主軸轉(zhuǎn)速n=238r/min按機床說明書選取n=195r/min 則V=4.9m/min4） 機動工時 l=10mm，l=3mm，l=3mmt=工序 倒角 采用n=960r/min，手動進給五、凸輪鍵槽夾具設計本夾具主要用來加工凸輪鍵槽。由于加工本道工序的工序簡圖可知。加工凸輪鍵槽時，粗糙度要求，凸輪上平面與下平面有平行度要求,并與46軸線分別垂直度的要求，本道工序是對凸輪鍵槽進行加工。因此在本道工序加工時，主要應考慮提高勞動生產(chǎn)率，降低勞動強度。同時應保證加工尺寸精度和表面質(zhì)量。定位基準的選擇由零件圖可知的軸線所在平面有垂直度的要求，從定位和夾緊的角度來看，本工序中，定位基準是下平面與46外圓，設計基準也是要求保證鍵槽應與上,下兩平面的垂直度要求，定位基準與設計基準重合，不需要重新計算上下平面的垂直度，便可保證垂直度的要求。在本工序只需保證下平面放平就行，保證下平面與兩定位板正確貼合就行了。為了提高加工效率，現(xiàn)決定用兩把插刀垂直的鍵槽面同時進行粗精插加工。同時進行采用手動夾緊。定位元件的設計本工序選用的定位基準為外圓與平面定位，所以相應的夾具上的定位元件應是一面與V型。因此進行定位元件的設計主要是對V型和壓頭進行設計。定位誤差分析本夾具選用的定位元件為一面與V型塊定位,不存在定位誤差.可見這種定位方案是可行的。插削力與夾緊力計算本夾具是在拉床上使用的，用于定位壓頭螺釘?shù)牟坏鸬蕉ㄎ挥?，還用于夾緊，為了保證工件在加工工程中不產(chǎn)生振動，必須對壓頭施加一定的夾緊力。由計算公式 Fj=FsL/(d0tg(+1)/2+rtg2) 式（3.2）Fj沿螺旋軸線作用的夾緊力 Fs作用在六角螺母L作用力的力臂(mm) d0螺紋中徑(mm)螺紋升角()1螺紋副的當量摩擦()2螺桿(或螺母)端部與工件(或壓塊)的摩擦角()r螺桿(或螺母)端部與工件(或壓塊)的當量摩擦半徑()根據(jù)參考文獻6其回歸方程為 FjktTs其中Fj螺栓夾緊力(N)； kt力矩系數(shù)(cm1) Ts作用在螺母上的力矩(N.cm)； Fj =52000=10000N夾緊裝置及夾具體設