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1 機(jī) 械 制 造 課 程 設(shè) 計(jì) 說 明 書 設(shè)計(jì)題目 凸輪零件的機(jī)械加工工藝 規(guī)程及夾具設(shè)計(jì) 設(shè) 計(jì) 者 指導(dǎo)老師 2 機(jī)械制造課程計(jì)任務(wù)書 題目 凸輪零件的機(jī)械加工工藝規(guī)程及夾具設(shè)計(jì) 內(nèi)容 1 零件圖 1 1 1 張 2 毛坯圖 1 1 1 張 3 機(jī)械加工工藝過程綜合卡片 1 張 4 夾具設(shè)計(jì)裝配圖 1 張 5 夾具設(shè)計(jì)零件圖 2 張 6 課程設(shè)計(jì)說明書 1 份 班 級(jí) 學(xué) 生 目錄 序言 2 一 零件的分析 2 二 工藝規(guī)程設(shè)計(jì) 2 3 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(jī)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(shí) 3 三 夾具具設(shè)計(jì) 7 一 問題的提出 8 二 夾具設(shè)計(jì) 8 參考文獻(xiàn) 9 序言 機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)是在我們學(xué)完了大學(xué)的全部技術(shù)基礎(chǔ)課以及大部分專業(yè)課 之后進(jìn)行的 這是我們?cè)谶M(jìn)行畢業(yè)設(shè)計(jì)之前對(duì)所學(xué)各課程的一次深入的綜合性的總復(fù)習(xí) 也是一次理論聯(lián)系實(shí)際的訓(xùn)練 因此 它在我們四年的大學(xué)生活中站有重要地位 4 就我個(gè)人而言 我希望能通過這次課程設(shè)計(jì)對(duì)自己未來將從事的工作進(jìn)行一次適應(yīng)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(gè)良好的基礎(chǔ) 由于能力所限 設(shè)計(jì)尚有許多不足之處 懇請(qǐng)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(guān)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(gè) 6mm 的 工藝 孔和寬度為 16 0 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(duì)象的表面 這組加工表面包括孔 28mm 的大小兩個(gè)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(duì)于 28mm 孔垂直度公差為 0 05mm 由以上分析可知 對(duì)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(duì)位置精度要求 二 工藝規(guī)程設(shè)計(jì) 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(shí)反復(fù)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(zhǔn)的選擇 由于零件大端是以孔心為基準(zhǔn)的 則應(yīng)在保證 28mm 孔心精度的基 礎(chǔ)上加工大端面 所以以大端面為粗基準(zhǔn)是合理的 2 考慮到大端面相對(duì) 28mm 孔的位置關(guān)系 取 28mm 孔為精基準(zhǔn) 三 制訂工藝路線 工藝路線 工序 擴(kuò)孔至 27 7mm 絞孔 保證尺寸 28 mm 以大端面為粗基準(zhǔn) 選用數(shù)021 控式升降臺(tái)銑床 KX5012 工序 鉆通孔 2 6mm 保證尺寸 55 0 1mm R47 0 1mm 10 1 以 28 021 mm 孔外圓為基準(zhǔn) 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(zhǔn) 選用數(shù)控式升降臺(tái)銑床 KX5012 工序 加工鍵槽 保證尺寸 6 mm 30 mm 和粗糙度 Ra6 3 以 28 mm02 013 021 孔外圓為基準(zhǔn) 選用拉床 工序 粗銑凸輪槽 深度 7mm 精銑凸輪槽 寬度保證 16 0 1mm 深度 8mm 以 28 mm 孔外圓為基準(zhǔn) 選用數(shù)控式升降臺(tái)銑床 KX5012 021 工序 鉆螺紋孔至 6 8mm 絞孔 M8 以 28 mm 外圓為基準(zhǔn) 選用鉆床021 ZF5132 5 工序 局部淬火 保證 HB 48HRC 工序 倒角 1 45 倒角 1 45 倒角 2 45 以 28 mm 外圓為基準(zhǔn) 選用 021 鏜床 四 機(jī)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(jī)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?yàn)楸砻娲植诙纫鬄?Ra3 2 此時(shí)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(kuò)孔 絞孔才能完成孔的加工 粗糙度要求為 Ra3 2 參照 機(jī) 械制造工藝師設(shè)計(jì)手冊(cè) 確定工序尺寸及其余量為 擴(kuò)孔至 27 7mm 2Z 3mm 絞孔至 28 mm 2Z 0 3mm 021 五 確定切削用量及基本工時(shí) 工序 擴(kuò)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(kuò)孔至 27 7mm 絞孔至 28 mm021 機(jī)床 KX5012 刀具 刀片材料高速鋼 刀具尺寸擴(kuò)孔 28 mm 絞孔 28 mm021 021 2 計(jì)算切削用量 1 擴(kuò)孔 27 7mm 1 進(jìn)給量 根據(jù) 切削用量簡明手冊(cè) 以下簡稱 切削手冊(cè) 表 2 10 當(dāng)有孔徑在 25 30mm 之間時(shí) 0 8 1 0mm r 在此取 1 0mm r 2 計(jì)算切削速度 按 切削手冊(cè) 表 2 30 切削速度的計(jì)算公式為 擴(kuò)孔刀壽命 T 30min V V 的單位 m min cvyxpm zkfaTdCv0 其中擴(kuò)孔參數(shù)為 C 11 1 Z 0 4 X 0 2 y 0 5 m 0 2 0 36VkV 所以 擴(kuò)孔 V c in 736 015 3072 0 4 3 確定主軸轉(zhuǎn)速 擴(kuò)孔 n s mi r 81 2d wC 4 切削時(shí) 切入切出長度分別定為 l 3mm l 1 5mm1 切削工時(shí) t 1 in 56 084n5 34s f 6 2 絞孔 28 mm021 1 進(jìn)給量 根據(jù) 切削手冊(cè) 表 2 11 當(dāng)孔徑在 20 30mm 時(shí) 0 8 1 8mm r 在 此取 1 5mm r 2 計(jì)算切削速度 按 切削手冊(cè) 表 2 30 切削速度的計(jì)算公式為 擴(kuò)孔刀壽命 T 40min V V 的單位 m min cvyxpm zVkfaTdCv0 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 36VkV 所以 絞孔 V c in 36 015 4028 0 3 3 確定主軸轉(zhuǎn)速 絞孔 n s mi r 428d wC 按機(jī)床說明書見 工藝手冊(cè) 表 11 3 選為 96r min 4 切削工時(shí) 切入切出長度分別定位 l 3mm l 1 5mm12 t 1 in 34 5n 34s f 工序 II 鉆通孔 1 加工要求 保證 6mm 55 mm R47 mm 10 0 1 機(jī)床 ZF5132 刀具 直柄麻花鉆 6mm 2 計(jì)算切削用量 1 鉆孔 2 6mm 1 進(jìn)給量 0 16mm r 見 切削手冊(cè) 表 2 7 2 計(jì)算切削速度 按 切削手冊(cè) 表 2 13 及表 2 14 按 5 類加工性質(zhì)考慮 V 17 56m min 3 確定主軸轉(zhuǎn)速 n s min r 9236 170d1 wV 按機(jī)床選取 n 983r min 按 工藝手冊(cè) 表 9 3 w 所以實(shí)際切削速度 V in 52 1801 wn 4 切削工時(shí) 2t 2 mi34 96 2lw f 其中切入切出長度分別為 l 5mm l 3mm l 18mm12 工序 III 粗精銑上下端面 7 1 加工要求 保證 Ra3 2 機(jī)床 KX5012 刀具 高速鋼鑲齒端面銑刀 100mm 2 計(jì)算切削用量 1 粗銑大端面 1 進(jìn)給量 0 06mm 齒 參考 切削手冊(cè) 表 3 3z 2 切削速度 參考有關(guān)手冊(cè)確定 V 20m min 3 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 5w n s min r7 6310210w V 當(dāng) n 63 7 r min 時(shí) 工作臺(tái)每分鐘進(jìn)給量 應(yīng)為w Zn 0 06 5 63 7 19 11m minmz 4 切削工時(shí) 由于是粗加工 故整個(gè)銑刀刀盤不畢洗過整個(gè)工件 利用作圖法可得出 銑刀的行程 l l l 90mm12 則機(jī)動(dòng)工時(shí) t m min7 41 90 l 21 f 2 精銑大端面 進(jìn)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(gè)銑刀刀盤要銑過 整個(gè)工件 可得出銑刀的行程為 l l l 168mm 則機(jī)動(dòng)工時(shí) t 12 m min79 8 6 l m21 f 3 粗銑下端面 進(jìn)給量 切削速度 主軸轉(zhuǎn)速同上 粗加工行程 l l l 51mm 則機(jī)動(dòng)工時(shí)為 t 12 m in67 195 l m21 f 4 精銑上端面 進(jìn)給量 切削速度 主軸轉(zhuǎn)速同上 精加工行程 l l l 96mm 則機(jī)動(dòng)工時(shí)為 t 12 m in5 96 l m21 f 工序 加工鍵槽 8 1 要求 保證尺寸 6 mm 30 mm 和粗糙度 Ra6 3 02 013 機(jī)床 拉床 刀具 拉刀 寬 6 mm02 2 計(jì)算切削用量 1 單面齒升 根據(jù)有關(guān)手冊(cè)定為 0 06mmz 2 拉削速度定為 V 0 06m s 即 3 6m s 3 切削工時(shí) t ZVfkz10lb 式中 Z 單面余量 2mm l 拉削長度 35mm 考慮校準(zhǔn)部分的長度系數(shù) 取 1 2 k 考慮機(jī)床返回行程系數(shù) 取 1 4 V 拉削速度 m min 拉刀單面齒升z z 拉刀同時(shí)工作的齒數(shù) P 拉刀齒距 P 1 25 1 5 1 35 8mml35 拉刀同時(shí)工作的齒數(shù) z 48p 所以 t min1 06 31025 工序 粗精加工凸輪槽 1 加工要求 槽深 8mm 寬 16 機(jī)床 KX5012 刀具 莫氏立銑刀 12mm 2 計(jì)算切削用量 1 粗加工凸輪槽深度 7mm 1 進(jìn)給量 z 0 08mm 齒 2 切削速度參考有關(guān)手冊(cè) 定位 V 20m min 3 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w n s min r5312010 V Zn 0 08mzs in m9 65314 9 4 切削工時(shí) 銑刀行程 l l l 207mm12 則機(jī)動(dòng)工時(shí) t mlf min21 9 6304 2 精加工凸輪槽至 8mm 深 進(jìn)給量 切削速度 主軸轉(zhuǎn)速及切削工時(shí)同上 工序 鉆螺紋孔至 6 8mm 攻絲 1 加工要求 加工 M8 孔 機(jī)床 ZF5132 刀具 直柄麻花鉆 6 8mm 絲錐 M8 2 算切削用量 1 鉆孔 6 8mm 1 進(jìn)給量取 0 2mm r 根據(jù) 切削手冊(cè) 表 2 7 當(dāng)鋼的 800MPa d 6 8mm 時(shí) b 2 確定切削速度 根據(jù) 切削手冊(cè) 表 2 13 及表 2 14 得切削速度 V 15 32m min 3 確定主軸轉(zhuǎn)速 n 717 5r mins 8 632150d1w V 根據(jù)機(jī)床說明書取 n 723r min 故實(shí)際切削速度為 V min 4 150723 1nw 4 切削工時(shí) l 10mm l 5mm l 3mm2 t min12 073nw1 f 2 攻螺紋 M8 1 進(jìn)給量取 0 1mm r 2 確定切削速度 取 V 0 1m s 6m min 3 確定主軸轉(zhuǎn)速 n 238r mins 按機(jī)床說明書選取 n 195r min 則 V 4 9m minw 4 機(jī)動(dòng)工時(shí) l 10mm l 3mm l 3mm12 t mmin82 01956nw f 工序 倒角 采用 n 960r min 手動(dòng)進(jìn)給 三 夾具設(shè)計(jì) 10 為了提高勞動(dòng)生產(chǎn)率 保證加工質(zhì)量 降低勞動(dòng)強(qiáng)度 需要設(shè)計(jì)專門的夾具 經(jīng)過與指導(dǎo)教師的協(xié)商 決定設(shè)計(jì)第 道工序的銑床夾具 本夾具將用于 KX5012 銑床 刀具為莫氏立銑刀 12mm 一 問題的提出 本夾具主要用來對(duì)凸輪槽的粗精加工 在本道工序加工時(shí) 應(yīng)主要考慮如何提高勞動(dòng) 生產(chǎn)率 降低勞動(dòng)強(qiáng)度 而精度不是主要問題 二 夾具設(shè)計(jì) 1 定位基準(zhǔn)的選擇 由零件圖可知 凸輪大端面應(yīng)對(duì)孔心有垂直度的要求 其設(shè)計(jì)基準(zhǔn)為凸輪 28mm 孔心 因此這里選用 28mm 孔為主要定位基準(zhǔn) 配合以一個(gè) 6mm 的定位孔 2 切削力及夾緊力計(jì)算 刀具 莫氏立銑刀 12mm z 4 F 見 切削手冊(cè) 表 3 28 Fwq ueyzxPndafC0 其中 C 650 a 7mm x 1 0 0 08 y 0 72 FPzF a 12mm u 0 86 w 0 z 4 d 12mmeF0 所以 F N295312408 76568 7 水平分力 F 1 1F 3248 5NH 垂直分力 F 0 3F 886NV 在計(jì)算切削力時(shí)應(yīng)把安全系數(shù)考慮在內(nèi) 安全系數(shù) k k k k k1234 其中 k 為基本安全系數(shù) k 為加工安全系數(shù)12 k 為刀具鈍化系數(shù) k 為斷續(xù)切削系數(shù)34 所以 F kF 1 5 1 1 1 1 1 1 3248 4 6486NH 選用氣缸 斜楔加緊機(jī)構(gòu) 楔角 a 10 其機(jī)構(gòu)形式選用 型 則擴(kuò)力比 i 3 42 為 克服水平切削力 實(shí)際夾緊力因?yàn)?N kF12H 所以 N 21fkFH 其中 及 為夾具定位面及夾緊面上的摩擦系數(shù) 0 25 則12 11 N N12975 0648 氣缸選用 100mm 當(dāng)壓縮空氣單位壓力 p 0 5MPa 時(shí) 氣缸推力為 3900N 由于已知 斜楔機(jī)構(gòu)的擴(kuò)力比 i 3 42 由氣缸產(chǎn)生的實(shí)際夾緊力為 N 3900i 3900 3 42 13338N氣 此時(shí) N 已大于所需的 12972N 的夾緊力 故本夾具可安全工作 氣 3 定位誤差分析 1 定位元件尺寸及其公差的確定 夾具的主要定位元件為 28mm 軸 該定位元件 28mm 軸的尺寸與公差現(xiàn)規(guī)定為與本零件在工作時(shí)與其相配合的 28mm 軸的尺寸與公差 相同 即 20 28h8 已知零件孔徑為 28 mm 夾具中定位軸軸徑為 28 mm 因此當(dāng)零件安裝在02 046 夾具中時(shí) 定位軸與孔之間的間隙為 b 0 021 0 046 0 067mmmax 即最大間隙能滿足零件加工精度的要求 4 夾具設(shè)計(jì)及操作的簡要說明 如前所述 再設(shè)計(jì)夾具時(shí) 應(yīng)該注意提高勞動(dòng)生產(chǎn)率 因此 應(yīng)首先著眼于機(jī)動(dòng)夾緊 而不采用手動(dòng)夾緊 因?yàn)檫@是提高生產(chǎn)率的重要途徑 本道工序的銑床夾具就選擇的氣動(dòng) 夾緊方式 本工序由于包含的粗加工 切削力較大 為了夾緊工件 勢(shì)必要增加氣缸直徑 而這將使整個(gè)夾具過于龐大 因此 應(yīng)首先設(shè)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 二是選擇一種比較理想的斜 楔夾緊機(jī)構(gòu) 盡量增加該機(jī)構(gòu)的擴(kuò)力比 三是在可能的情況下 適當(dāng)提高壓縮空氣的工作 氣壓 由 0 4MPa 增值 0 5Mpa 以增加氣缸推力 結(jié)果 本夾具總的感覺還比較緊湊 夾具上裝有對(duì)刀塊 可使夾具在一批零件加工之前很好地對(duì)刀 與塞尺配合使用 同 時(shí) 夾具體底面上的一對(duì)定位鍵可使整個(gè)夾具在機(jī)床工作臺(tái)上有一正確的安裝位置 以利 于銑削加工 銑床夾具的裝配圖及夾具體零件圖分別見附圖 3 和附圖 4 參考文獻(xiàn) 1 上海市金屬切削技術(shù)協(xié)會(huì)主編 金屬切削手冊(cè) 第二版 上海 上?？茖W(xué)技術(shù)出版社 1984 2 艾興 肖詩綱主編 切削用量簡明手冊(cè) 第三版 北京 機(jī)械工業(yè)出版社 1994 3 哈爾濱工業(yè)大學(xué)趙家齊主編 機(jī)械制造工藝學(xué)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書 第二版 北京 機(jī)械工業(yè)出 12 版社 2002 4 楊叔子主編 機(jī)械加工工藝師 北京 機(jī)械工業(yè)出版社 2002 5 吉林大學(xué)于駿一主編 機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ) 北京 機(jī)械工業(yè)出版社 2009