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机 械 制 造课 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 ： 指导老师 ：长春理工大学机电工程学院2009年9月17日 机械制造课程计任务书题目： 凸轮零件的机械加工工艺规程及夹具设计内容： 1.零件图 (1:1) 1张 2.毛坯图 (1:1) 1张 3.机械加工工艺过程综合卡片 1张 4.夹具设计装配图 1张 5.夹具设计零件图 2张 6.课程设计说明书 1份 班 级 : 学 生 : 目录序言2一.零件的分析2二. 工艺规程设计2（一）.确定毛坯的制造形式2（二）.基面的选择2（三）.制订工艺路线2（四）.机械加工余量，工序尺寸及毛坯尺寸的确定3（五）.确定切削用量及基本工时3三.夹具具设计7（一）.问题的提出8（二）.夹具设计8参考文献9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。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 扩孔至27.7mm，绞孔，保证尺寸28 mm。以大端面为粗基准，选用数控式升降台铣床KX5012。工序 钻通孔26mm，保证尺寸550.1mm，R470.1mm，101。以28 mm孔外圆为基准，选用ZF5132。工序 粗铣上端面，精铣上端面保证Ra3.2。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 加工键槽，保证尺寸6mm，30mm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28 mm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28mm外圆为基准，选用钻床ZF5132。工序 局部淬火，保证HB48HRC。工序 倒角145,倒角145,倒角245。以28mm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，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27.7mm 2Z=3mm 绞孔至28mm 2Z=0.3mm （五）.确定切削用量及基本工时工序 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28mm机床：KX5012刀具：刀片材料高速钢，刀具尺寸扩孔28mm绞孔28mm2.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）V=(V的单位：m/min)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28mm1）进给量，根据切削手册表2.11，当孔径在2030mm时=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（扩孔刀寿命T=40min）V= (V的单位：m/min)其中绞孔的参数为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=1.5mmt=工序II钻通孔1.加工要求:保证6mm，55mm，R47mm，10。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 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III 粗精铣上下端面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5n=当n=63.7（r/min）时，工作台每分钟进给量应为= Zn=0.06563.7=19.11m/min4）切削工时 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=（3）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=（4）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 加工键槽1.要求: 保证尺寸6mm，30mm和粗糙度Ra6.3。机床:拉床刀具：拉刀，宽6mm2.计算切削用量（1)单面齿升 根据有关手册定为=0.06mm（2）拉削速度定为V=0.06m/s(即3.6m/s)（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 1.2k-考虑机床返回行程系数 取 1.4V-拉削速度（m/min）-拉刀单面齿升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 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)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 t=（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 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（1）钻孔6.8mm1)进给量取=0.2mm/r 根据切削手册表2.7，当钢的800MPa,d=6.8mm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V=15.32m/min3）确定主轴转速 n=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=10mm，l=5mm，l=3mmt=（2）攻螺纹M81） 进给量取=0.1mm/r2） 确定切削速度 取V=0.1m/s(6m/min)3） 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=3mmt=工序 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，决定设计第道工序的铣床夹具，本夹具将用于KX5012铣床，刀具为莫氏立铣刀12mm（一）.问题的提出本夹具主要用来对凸轮槽的粗精加工，在本道工序加工时，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。（二）.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28mm孔心，因此这里选用28mm孔为主要定位基准，配合以一个6mm的定位孔。2.切削力及夹紧力计算刀具：莫氏立铣刀12mm z=4F=（见切削手册表3.28）其中 C=650,a=7mm,x=1.0,=0.08,y=0.72,a=12mm,u=0.86,w=0,z=4,d=12mm所以F=水平分力 F=1.1F=3248.5N垂直分力 F=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=kkkk其中k为基本安全系数 k为加工安全系数k为刀具钝化系数 k为断续切削系数所以F =kF=1.51.11.11.13248.4=6486N选用气缸-斜楔加紧机构，楔角a=10，其机构形式选用型，则扩力比i=3.42，为克服水平切削力，实际夹紧力因为N(+)=kF所以N=其中及为夹具定位面及夹紧面上的摩擦系数，=0.25.则N=气缸选用100mm。当压缩空气单位压力p=0.5MPa时，气缸推力为3900N。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N =3900i=39003.42=13338N此时N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2028h8已知零件孔径为28mm，夹具中定位轴轴径为28mm，因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。4.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，应首先着眼于机动夹紧而不采用手动夹紧。因为这是提高生产率的重要途径。本道工序的铣床夹具就选择的气动夹紧方式。本工序由于包含的粗加工，切削力较大，为了夹紧工件，势必要增加气缸直径，而这将使整个夹具过于庞大。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；三是在可能的情况下，适当提高压缩空气的工作气压(由0.4MPa增值0.5Mpa),以增加气缸推力。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，夹具体底面上的一对定位键可使整个夹具在机床工作台上有一正确的安装位置，以利于铣削加工。铣床夹具的装配图及夹具体零件图分别见附图3和附图4.参考文献1上海市金属切削技术协会主编.金属切削手册 第二版 上海：上海科学技术出版社 1984 2艾兴 肖诗纲主编.切削用量简明手册 第三版 北京：机械工业出版社 19943哈尔滨工业大学赵家齐主编.机械制造工艺学课程设计指导书.第二版 北京：机械工业出版社 20024杨叔子主编.机械加工工艺师.北京：机械工业出版社 20025 吉林大学于骏一主编.机械制造技术基础 北京：机械工业出版社 2009- 12 -机 械 制 造课 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 ： 指导老师 ： 机械制造课程计任务书题目： 凸轮零件的机械加工工艺规程及夹具设计内容： 1.零件图 (1:1) 1张 2.毛坯图 (1:1) 1张 3.机械加工工艺过程综合卡片 1张 4.夹具设计装配图 1张 5.夹具设计零件图 2张 6.课程设计说明书 1份 班 级 : 学 生 : 目 录序言2一.零件的分析2二. 工艺规程设计2（一）.确定毛坯的制造形式2（二）.基面的选择2（三）.制订工艺路线2（四）.机械加工余量，工序尺寸及毛坯尺寸的确定3（五）.确定切削用量及基本工时3三.夹具具设计7（一）.问题的提出8（二）.夹具设计8参考文献91 概述发展1.1机床夹具简介1.1.1机床夹具的主要功能 机床夹具已成为机械加工时的重要装备，同时是机械加工不可缺少的部件，在机床技术向高速、高效、精密、复合、智能、环保方向发展的带动下，夹具技术也正朝着高精、高效、模块、组合、通用 、经济方向发展。机床夹具的主要功能是使工件定位夹紧，使工件相对于刀具及机床占有正确的加工位置，保证其被加工表面达到工序所规定的技术要求，工件定位后，经夹紧装置施力于工件，将其固定夹牢，使其在加工过程中不致因切削力、重力、离心力等外力作用而发生位置改变。为了适应不同行业的需求和经济性，夹具有不同的型号，以及不同档次的精度标准供选择。安装方法有找正法和用专用夹具，找正法用于单件、小批生产中，而专用夹具用于生产批量较大或特殊需要时。1.1.2机床夹具的组成（1）定位支承元件 确定工件在夹具中的正确位置并支承工件。（2）夹紧装置 将工件夹紧不发生移动。（3）对刀或导向元件 保证刀具与工件加工表面的正确位置。（4）夹具体 将夹具的所有组成部分组成一体，并保证它们之间的相对位置关系。11.3 夹具设计的步骤和基本要求一：夹具设计的基本要求夹具在机械加工中起着重要的作用，它直接影响机械加工的质量、工人的劳动强度、生产率和加工成本。因此对设计的夹具，提出以下几点基本要求。（1）能稳定可靠地保证工件的加工技术要求。若工件达不到加工技术要求，成为废品，则夹具设计是失败的，该夹具不能用与生产。（2）操作简单，便于工件安装，减轻工人的劳动强度，节省工件安装时间，降低辅助工时，保证高的生产效率。（3）具有良好的工艺性，便于制造，降低夹具制造成本，从而降低分摊在工件上的加工成本。为保证上述基本要求，夹具的生产过程应按下面程序进行：夹具生产任务书夹具的结构设计使用、制造部门会签夹具制造夹具验收生产使用。夹具生产任务书是由工艺人员在编制工艺规程时，根据生产需要而提出的。任务书中包含内容有设计理由、使用车间、使用设备，该夹具所使用工件工序的工序图并在工序图上要标明工序要求、加工表面、尺寸精度要求及定位定位基准、夹紧点。这是设计夹具的依据，也是验收制造夹具的依据。夹具结构设计是设计人根据夹具设计任务书的加工要求，提出几种可行方案、分析比较、进行误差计算，以确定出合理方案，进行设计。夹具结构设计完成后，要会同使用部门、制造部门就夹具的结构合理性、结构工艺性和经济性进行审核、会签、交付制造。制成的夹具要同设计人员。工艺人员、使用部门、制造部门共同进行验证。当确认夹具可保证工件该工序加工要求，能保证生产率、操作方便、安全，就可交付生产车间使用。二:夹具的设计步骤当接到夹具设计任务书后，按下面6个步骤，逐步设计。（1）明确设计任务，收集研究设计的原始资料。原始资料包括如下内容。 A：加工零件的零件图、毛坯图及加工工艺过程，所设计夹具应有的工序图，并了解该工序所使用的设备、刀具、量具、其他辅具以及该工序的加工余量、切削用量、加工要求、生产节拍等参数。 B：了解零件的生产类型，就是决定夹具采用简单结构或复杂结构的依据。若属大批量生产，则力求夹具结构完善、生产率高 或是单件小批量生产或急于应付生产，则夹具结构应简单，以便迅速制造交付使用。C：收集该夹具所用机床的资料，主要指与夹具连接部分的安装尺寸。如铣床夹具要安装在工作台上，要收集工作如大小，工作如T形槽及槽距，以及机床的技术参数。D：收集所使用刀具的资料如刀具的精度、安装方式、使用要求及技术条件等。E：收集国内外同类型夹具资料，吸收其中先进而又能结合本厂情况的合理部分。F：了解本厂制造夹具的能力和使用的条件，如夹具制造的条件及精度水平，有无压缩空气压值等。G：收集有关夹具部件的标准（包括国标、部标、企标、厂标），典型夹具结构图册等。（2）确定夹具结构方案，绘制结构草图，其主要内容如下。A：根据工件加工尺寸、要求和开关，确定工件的定位方式，选择或设计定位元件，计算定位误差。B：确定刀具的引导方式及引导元件（指钻夹具、镗夹具）。C：确定工件夹紧方式 ，选择或设计夹紧机构，计算夹紧力。D：确定其他装置（如分度装置、顶出装置）的结构型式。E：确定和设计其他结构，如铣床夹具与机床的连接装置、对刀装置。在确定夹具结构的各组成部分时，可提出几种不同方案，分别画出草图，进行分析比较，从中选择出合理方案。（3）绘制夹具总图。应注意以下几点。A：绘制夹具总图，尽量按1：1绘制，以保证直观性。B：主视图尽量符合操作者的正面位置。C：工件轮廓用双点画线绘制，并视为假想透明体，不影响其他元件的绘制。 D：绘图顺序为：工件定位元件引导元件夹紧装置其他装置夹具体。（4）标注总图上的尺寸、公差与配合和技术条件。夹具总图结构绘制完成后，需标注五类尺寸和四类技术条件。（5）编写零件明细表。明细表应包括零件序号、名称、代号（指标准件代号或通用件代号 ）、数量、材料、热处理、质量等。（6）绘制总图中非标准件的零件图。三：夹具总图上尺寸、公差与配合和技术条件的标注在夹具设计中，对于初设计者，在夹具总图上如何标注尺寸及技术条件，往往是难点之一，以下对此作简要阐述。（1）夹具总图上应标注的五类尺寸A：夹具外形轮廓尺寸指夹具在长、宽、高三个方向上的最大极限尺寸。若有可动部分，则指运动部件在空间达到的极限位置的尺寸。标注夹具外形尺寸的目的是避免夹具与机床或刀具在空间发生干涉。B：工件与定位元件间的联系尺寸主要指工件定位面与定位元件工作面的配合尺寸或各定位元件的位置尺寸，它们直接影响工件加工精度，是计算工件定位误差的依据。C：夹具与刀具的联系尺寸主要指对刀元件或引导元件与夹具定位元件之间的位置尺寸、引导元件之间的位置尺寸或引导与导向部分的配合尺寸。D：夹具与机床的连接部分尺寸这类尺寸主要指夹具与机床主轴或工作如必须固定连接的平俱。如车床夹具要安装在车床主轴上，要标注与车床主轴的连接尺寸，铣床夹具要安装在工作台上，要标注与工作如T形槽相配的定位键尺寸。E：夹具内容的配合尺寸中心轴与夹具体孔的配合尺寸，钻套与衬套、衬套与夹具体的配合尺寸，此类尺寸必须标注尺寸、配合性质及配合精度，否则夹具精度无法保证。（2） 夹具总图上应标注的四类技术条件夹具中的技术条件主要指夹具装配好后，各表面之间的位置精度要求。A：定位元件之间的相互位置要求这是指组合定位时多个定位元件之间的相互位置要求或多件装夹时相同定位元件之间的相互位置要求。如两端顶尖顶轴两端中心孔，要求两顶尖轴线同轴度，两V形块对称线的同轴度。B：定位元件与连接元件或夹具体底面的相位置要求夹具的连接元件或夹具体底面是夹具与机床的连接部分，它决定了夹具与机床的相对位置，也就是决定了定位元件相对机床，或刀具的位置，即决定了工件相对机床或刀具的位置。C：引导元件与连接元件或夹具体底面的位置要求D：引导元件与定位元件之间的相互位置要求（3）五类尺寸、四类技术条件的分类五类尺寸、四类技术条件根据是否与工序加工要求相关而分为两类，其精度值大小和取法不同。A：与工件加工要求无直接关系的 尺寸公差与配合 这类尺寸公差与配合应按照元件在夹具中的功用和装配要求，根据公差与配合国家标准或参阅有关资料来制定。 技术条件 与工件加工要求无直接关系的夹具上技术条件。B： 与加工要求直接相关的 这类尺寸和技术条件与工件上相应尺寸和技术条件直接对应，直接根据工件相应尺寸公差和相互位置允差的（1/51/2）的值选取。一般工件允差小，取大系数，工件允差大，则取小系数。制定这类夹具尺寸公差时，要注意下列问题。 应经工件的平均尺寸作为夹具相应尺寸的基本尺寸，极限偏差按对称双向标注。 应以工序尺寸（不一定是工件最终尺寸）作为夹具基本尺寸的设计依据。（4）夹具调刀尺寸的标注当夹具设计完成，按要求标注尺寸后，对有些夹具如铣夹具，往往还要标注调刀尺寸（调刀尺寸一般是指夹具的调刀基准到对刀元件工作表面的位置尺寸），即刀具相对基准的尺寸，它与工件加工尺寸直接相关，也是夹具总图上关键尺寸要求。四：夹具体设计夹具总体设计中最后完成的主要元件是夹具体。夹具体是夹具基础件、组成夹具的各种元件、机构、装置都要安装在夹具体上。在加工过程中，它还要承受切削力、夹紧、惯性力及由此而产生的振动和冲击。所以，夹具体是夹具中一个设计、制造劳动量大，耗费材料多，加工要求高的零部件。在夹具成本中所占比重较大，制造周期也长，设计时，应给以足够的重视。（1） 夹具体和毛坯结构实际生产中所用夹具体常用的有三种结构。A：铸造结构铸造结构夹具体的优点如下： 可铸出复杂的结构形状。 铸件抗压强度大、抗振性好，特别适用于加工时振动大、切削负荷大的场合。 铸件易于加工，价格低廉，成本低。但铸件生产周期长，因存在铸内应力，易引起变形，影响夹具精度的保持性，因此，夹具体必须进行时效处理。B：焊接结构其优点如下： 容易制造，周期短。 采用钢板、型材，如结构合理，布置得当，可减小质量。由于上述两优点，特别适用于新产品试制或临时急用的场合，以缩短生产周期。此外，一些结构简单的小型夹具，如翻转式钻模、盖板式钻模、可缷式钻模，采用焊接式结构十分有利，因为这些夹具要频繁拆缷翻转，力求结构轻巧耐磨。但焊接结构夹具体在焊接过程中的热变形和残余应力对夹具精度会有不得影响，因此，焊完后要进行退火处理；另外，为提高刚性需加加强筋。C：装配结构装配夹具体是选用夹具专用标准毛坯或标准零件，根据使用要求组装而成，可得到精确的外形和空间位置尺寸。标准毛坯和标准零件可组织专业化生产，这样不但可以大大缩短夹具体的生产周期，还可降低生产成本。要使装配夹具体在生产中得到广泛使用，必须实行夹具零部件的标准化、系列化。（2）对夹具体的基本要求A：一定的形状和尺寸夹具的外形，取决于安装在夹具上的各种元件、机构、装置的形状及它们之间的布置位置。设计时，只要将组成该夹具的所有元件、机构和装置的结构尺寸都设计好并布置好它们在图纸上的位置，就可以由此勾画出夹具体的大致外形轮廓尺寸。因为是单件生产，一般不作复杂计算设计。通常参照类似的夹具结构，按经验类比法估计确定。确定夹具体尺寸时，可参考下面数据。 铸造结构的夹具体，壁厚取825mm，过厚处挖空。 焊接结构用钢板取610mm，刚度不够时加筋板。 夹具体上不加工表面与工件表面之间应有一定间隙，以保证工件与夹具体之间不发生干涉。间隙大小按以下规定选取：a:夹具体、工件都是毛面，间隙取815mm.b:夹具体是毛面，工件是光面，间隙取410mm.B：足够的强度和刚度目的是减小在加工过程中因受切削力、夹紧力等而发生变形或振动。当刚度不够时，可增设加强筋或用框形结构。若用加强筋，其壁厚取0.70.9倍壁厚，高度不大于壁厚5倍。C：良好的结构工艺性以便于制造、装配、并减少加工工时。如夹具体上大平面上要局部加工，可铸出35mm凸台；各加工表面，最好在同一平面内或在同一回转表面上，以便于加工；尽量减少加工表面面积。另外，对于切削量大的工件所使用夹具，要注意应能方便排屑，以免影响安装精度；对于大而重的夹具体，要考虑起吊装置，如吊环螺钉或起重螺栓。1.1.4钻床夹具简介钻床夹具，一般习惯上称为钻模。它是在钻床上进行孔的钻、扩、铰、锪、攻螺纹的机床夹具。使用钻模加工时，是借助于钻套确定刀具的位置和引导刀具的进给方向。被加工孔的尺寸精度主要是由刀具本身的精度来保证。而孔的坐标位置精度，则由钻套在夹具上的位置精度来确定，并能防止刀具在加工过程中发生倾斜。因此，在结构上都设置安装钻套的钻模板。一：钻模钻模的结构形式很多，有固定式、分度式、盖板式、翻转式和滑柱式等主要类型地。（1） 固定式钻模：工件在钻床上进行加工的整个过程中位置都不移动的夹具称为固定式钻模。这类钻模在加工孔系工件时一般用在摇臂钻床及多轴钻床上。若用在立式钻床上时，则只能进行单个孔的加工。使用此类夹具时，必须借助于刀具（或心轴），使它准确地置于套筒中，以校正夹具的位置，然后将其坚固。这类加工方式的钻孔精度较高。但装卸麻烦，效率很低。（2） 分度式钻模：分度式钻模主要用来加工围绕一定的回转轴线（立轴、卧轴、倾斜轴）分布的轴向或径向孔系，或分布在工件几个不同表面上的孔。工件在一次装夹中，靠钻模回转依次加工各孔。因此，这类钻模必须有分度装置。广泛用于各类机床夹具上的分度装置分为两类，一类为直线分度装置；另一类为回转分度装置。回转分度装置又根据回转轴相对于夹具体安装基面的位置分为立式分度、卧式分度及斜式分度三种。1、 分度装置的组成分度装置一般由以下几个部分组成。A：转动（或移动）部分 它实现工件的转位（或移位）。B：固定部分 它是分度装置的基体，常与夹具体连接成一体。C：对定机构 它将转动（或移动）部分与固定部分紧固在一起，起减小加工时的振动和保护对定机构的作用。2、 分度对定机构分度对定机构的结构型式很多，常见的有钢球对定机构，结构简单，操作方便，常用于精度不高的场合，或作预定位；手拉式菱形销（或圆柱销）对定机构。具有操纵简便，制造较容易，不需要严格防尘措施等优点。这两种结构在中等精度的分度装置中应用较广；齿轮齿条操纵的圆锥销对定机构，其分度对定精度较高，但要求有防尘措施；杠杆操纵单斜面对定机构，对防尘要求不高，而分度精度较高，故使用较多。（3） 盖板式钻模：盖板式钻模是最简单的一种钻模。它没有夹具体，只有一块钻模板。在一般情况下，钻模板除了装钻套外，还装有定位元件和夹紧装置，加工时，只要将它盖在工件上定位，夹紧即可。盖板式钻模结构简单轻巧，一般多用于加工大型工件上的小孔。但生产效率低，故不适宜于大批量生产。因使用时需经常搬动，故其质量一般不超过10Kg.（4） 翻转式钻模：在使用过程中，需要用手进行翻转。因此，夹具连同工件的质量不能太大(一般限于810Kg以内)。所以，它适合在几个方向钻孔的小型工件加工。（5） 滑柱式钻模：滑柱式钻模的结构已标准化和规格化的夹具。这种钻模应属于通用夹具范畴。它可以是固定式的、移动式的或转动式的。滑柱钻模通常是由夹具体、滑柱、升降模板和锁紧机构等同部分组成。当要设计或选用此类夹具时可直接采用标准预制造好的各部件进行组装。滑柱钻模具有动作快、工作方便、各大附件互换性强、设计夹具及生产准备周期短等特点，非常适用于批量大的生产过程，目前变推广到小批的生产中。 二：钻套钻套（又称钻模套筒）的作用，主要用来确定钻头、扩孔钻、铰刀等定尺寸刀具的轴线位置。当加工一组平行的孔系，而这些孔间的距离又有一定的要求时，则利用位置按加工要求的钻套来保证上述孔心距离的数度，简便可靠。当工件批量很小、孔间距离很小、孔径很小或者钻模板上位置受限制而无法采用钻套时，也允许在钻模板上直接加工出导引道具的导孔。（1） 钻套类型 钻套的结构和尺寸已标准化。根据使用特点，钻套有下列四种型式。 固定钻套（JB/T8045.1-1999）主要用于小批生产条件下单纯用钻头钻孔的工序。固定钻套是直接装在钻模板的相应孔中，因此固定钻套磨损后不能更换。固定钻套有两种结构：无肩的和带肩的。带肩的主要用于钻模板较薄时，用以保持钻套必须得导引长度。有了肩部，还可以防止钻模板上的切屑和冷却液落入钻套孔中。固定钻套的下端应超出钻模板，以防止带状切屑卷入钻套中而加剧钻套的磨损。可换钻套（JB/T8045.2-1999）为了克服固定钻套磨损后无法更换的缺点，因此便有可换钻套结构，标准可换钻套结构的凸缘上铣有台肩，钻套螺钉的台阶形头部压紧在此台肩上而防止可换钻套转动。拧去螺钉，便可取出可换钻套。采用可换钻套的钻模板，在安装可换钻套处应专门配装一个衬套，可换钻套就装在衬套中。这样便可避免更换钻套时损坏钻模板。钻套用衬套的结构和尺寸也已标准化，可换钻套的实际功用仍和固定钻套一样，仅供单纯钻孔的工序用。可换钻套是用在批量较大时，便于钻套磨损后，可以迅速更换。快速钻套（JB/T8045.3-1999）快速钻套是供同一个孔须经多种加工工步（如钻、扩、铰、）所用的。由于在加工过程中须一次更换或取出钻套以适应不同加工刀具的需要，所以需用这种快换钻套。标准块换钻套的结构除在其凸缘铣有台肩以供钻套螺钉压紧外，同时还铣出一削边平面。当此削边平面转至钻套螺钉时，便可向上快速取出钻套。为了防止直接磨损钻模板，在采用快换钻套时，钻模板上必须配有钻套用衬套。布置快换钻套时，必须注意快换钻套的台肩位置应与刀具在加工时的旋转方向相适应，防止钻套因受刀具或切削的摩擦作用而转动时，使钻套台肩面转出钻套螺钉而被向上抬起。特殊钻套：因工件的形状或被加工孔的位置需要而不能使用标准钻套时，需自行设计的钻套称特殊钻套。加长钻套，在加工凹面上的孔时使用，为减少刀具与钻套的摩擦，可将钻套引导高度H以上的孔径放大。斜面或圆弧面上钻孔，排屑空间的高度h0.5mm,可增加钻头刚度，避免钻头引偏或折断。小孔距钻套，用定位销确定钻套位置，兼有定位与夹紧功能的钻套，钻套与衬套之间一段为圆柱间隙配合，一段为螺纹连接，钻套下端为圆锥面，具有对工件定位、夹紧和引导刀具三种功能。（2）钻套的尺寸、公差及材料在选用标准结构的钻套时，钻套导引孔的尺寸与公差须有设计者决定，其余结构尺寸则在标准中都已规定。这时，可按下述原则来确定导引孔的尺寸与公差带。A：钻套导引孔直径的基本尺寸，应等于所导引刀具的最大极限尺寸。B：因为由钻套导引的刀具，都是钻头、扩孔钻、铰刀等定尺寸的刀具，其结构和尺寸都已标准化和规格化，所以钻套导引孔与刀具的配合，应按基轴制来选定。C：钻套导引孔与刀具之间，应保证有一定的配合间隙，以防止两者发生卡住或咬死。一般根据所导引的刀具和加工精度要求来选取导引孔的公差带：钻孔和扩大时选用F7，粗铰时选用G7，精铰时选用G6.D：当采用标准铰刀铰H7或H9孔时，则可不必按刀具最大尺寸来计算。直接按孔的基本尺寸，分别选用F7或E7，作为导引孔的基本尺寸与公差带。E：由于标准钻头的最大尺寸都是所加工孔的基本尺寸，故钻头的导引就只须按孔的基本尺寸取公差带为F7即可。F：如果钻套导引的不是刀具的切削部分，而是刀具的导柱部分，这时也可以按基孔制的相应配合选取为：H7/f7、H7/g6、H6/g5。三：钻模板钻模板用于安装钻套，并确保钻套在钻模上的正确位置。常见的钻模板有以下几种。（1） 固定式钻模板 固定在夹具体上的钻模板称为固定式钻模板。钻模板与夹具体铸成一体或用螺钉和销钉连接的钻模板，这种钻模板可在装配时调整位置，因而使用广泛。固定式钻模板结构简单、钻孔精度高。（2） 铰链式钻模板 当钻模板妨碍工件装缷或钻孔后需要攻螺纹时，可采用铰链式钻模板。铰链销与钻模板的销孔采用G7/h6配合，与铰链座的销孔采用N7/h6配合。钻模板与铰链座之间采用H8/g7配合。钻套导向孔与夹具安装面的垂直度可通过调整两个支承钉的高度加以保证。加工时，钻模板由菱形螺母锁紧，由于铰链销孔之间存在配合间隙，用此类钻模板加工的工件精度比固定式钻模板低。（3） 可缷式钻模板 气动可调式钻模上，采用了可缷钻模反，工件先在可更换预定元件上预定位，可缷钻模板与工件止口配合实现五点定位，夹紧气缸的活塞杆通过开口垫圈将可缷钻模板与工件一起压紧。这类钻模板的定位精度高，可与工件一起装缷。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。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 扩孔至27.7mm，绞孔，保证尺寸28 mm。以大端面为粗基准，选用数控式升降台铣床KX5012。工序 钻通孔26mm，保证尺寸550.1mm，R470.1mm，101。以28 mm孔外圆为基准，选用ZF5132。工序 粗铣上端面，精铣上端面保证Ra3.2。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 加工键槽，保证尺寸6mm，30mm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28 mm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28mm外圆为基准，选用钻床ZF5132。工序 局部淬火，保证HB48HRC。工序 倒角145,倒角145,倒角245。以28mm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，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27.7mm 2Z=3mm 绞孔至28mm 2Z=0.3mm （五）.确定切削用量及基本工时工序 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28mm机床：KX5012刀具：刀片材料高速钢，刀具尺寸扩孔28mm绞孔28mm2.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）V=(V的单位：m/min)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28mm1）进给量，根据切削手册表2.11，当孔径在2030mm时=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（扩孔刀寿命T=40min）V= (V的单位：m/min)其中绞孔的参数为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=1.5mmt=工序II钻通孔1.加工要求:保证6mm，55mm，R47mm，10。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 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III 粗精铣上下端面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5n=当n=63.7（r/min）时，工作台每分钟进给量应为= Zn=0.06563.7=19.11m/min4）切削工时 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=（3）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=（4）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 加工键槽1.要求: 保证尺寸6mm，30mm和粗糙度Ra6.3。机床:拉床刀具：拉刀，宽6mm2.计算切削用量（1)单面齿升 根据有关手册定为=0.06mm（2）拉削速度定为V=0.06m/s(即3.6m/s)（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 1.2k-考虑机床返回行程系数 取 1.4V-拉削速度（m/min）-拉刀单面齿升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 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)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 t=（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 钻螺纹孔至6.8mm，攻丝1.加工要求：加工M8孔机床：ZF