凸轮零件的机械加工工艺规程及夹具设计说明书.doc
K071-凸轮机械加工工艺规程及3-钻M8孔夹具课程设计
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K071
凸轮
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M8
夹具
课程设计
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K071-凸轮机械加工工艺规程及3-钻M8孔夹具课程设计,K071,凸轮,机械,加工,工艺,规程,M8,夹具,课程设计
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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 ： 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 F所以,时工件不会转动,故本夹具可安全工作。根据工件受力切削力、夹紧力的作用情况，找出在加工过程中对夹紧最不利的瞬间状态，按静力平衡原理计算出理论夹紧力。最后为保证夹紧可靠，再乘以安全系数作为实际所需夹紧力的数值。即：安全系数K可按下式计算有：式中：为各种因素的安全系数，查参考文献5表可得： 所以有： 该孔的设计基准为中心轴，故以回转面做定位基准，实现“基准重合”原则；参考文献，因夹具的夹紧力与切削力方向相反，实际所需夹紧力F夹与切削力之间的关系F夹KF轴向力：F夹KF （N）扭距：Nm在计算切削力时必须把安全系数考虑在内，安全系数由资料机床夹具设计手册查表可得：切削力公式： 式（2.17）式中 查表得： 即：实际所需夹紧力：由参考文献16机床夹具设计手册表得： 安全系数K可按下式计算，由式（2.5）有：式中：为各种因素的安全系数，见参考文献16机床夹具设计手册表 可得： 所以 由计算可知所需实际夹紧力不是很大，为了使其夹具结构简单、操作方便，决定选用螺旋夹紧机构。3.4 钻孔与工件之间的切屑间隙钻套的类型和特点:1、固定钻套：钻套直接压入钻模板或夹具体的孔中，钻模板或夹具体的孔与钻套外圆一般采用H7/n6配合，主要用于加工量不大，磨损教小的中小批生产或加工孔径甚小，孔距离精度要求较高的小孔。2、可换钻套：主要用在大批量生产中，由于钻套磨损大，因此在可换钻套和钻模板之间加一个衬套，衬套直接压入钻模板的孔内，钻套以F7/m6或F7/k6配合装入衬套中。3、快换钻套：当对孔进行钻铰等加工时，由于刀径不断增大，需要不同的导套引导刀具，为便于快速更换采用快换钻套。4、特殊钻套：尺寸或形状与标准钻套不同的钻套统称特殊钻套。钻套下端面与工件表面之间应留一定的空隙C，使开始钻孔时，钻头切屑刃不位于钻套的孔中，以免刮伤钻套内孔，如图3.3。图3.3 切屑间隙 C=(0.31.2)d。在本次夹具钻模设计中考虑了多方面的因素，确定了设计方案后，选择了C=8。因为此钻的材料是铸件，所以C可以取较小的值。3.5 钻模板在导向装置中，导套通常是安装在钻模板上，因此钻模板必须具有足够的刚度和强度，以防变形而影响钻孔精度。钻模板按其与夹具体连接的方式，可分为固定式钻模板、铰链式钻模板、可卸式钻模板、滑柱式钻模板和活动钻模板等。在此套钻模夹具中选用的是可卸式钻模板，在装卸工件时需从夹具体上装上或卸下，钻螺栓紧固，钻模精度较高。43.6定位误差的分析3) 夹具安装误差因夹具在机床上的安装不精确而造成的加工误差，称为夹具的安装误差。图5-2中夹具的安装基面为平面，因而没有安装误差，=0.4) 夹具误差因夹具上定位元件、对刀或导向元件、分度装置及安装基准之间的位置不精确而造成的加工误差，称为夹具误差。夹具误差主要包括定位元件相对于安装基准的尺寸或位置误差；定位元件相对于对刀或导向元件（包含导向元件之间）的尺寸或位置误差；导向元件相对于安装基准的尺寸或位置误差；若有分度装置时，还存在分度误差。以上几项共同组成夹具误差。5) 加工方法误差因机床精度、刀具精度、刀具与机床的位置精度、工艺系统的受力变形和受热变形等因素造成的加工误差，统称为加工方法误差。因该项误差影响因素多，又不便于计算，所以常根据经验为它留出工件公差的1/3.计算时可设。2. 保证加工精度的条件工件在夹具中加工时，总加工误差为上述各项误差之和。由于上述误差均为独立随机变量，应用概率法叠加。因此保证工件加工精度的条件是即工件的总加工误差应不大于工件的加工尺寸。为保证夹具有一定的使用寿命，防止夹具因磨损而过早报废，在分析计算工件加工精度时，需留出一定的精度储备量。因此将上式改写为或 当时，夹具能满足工件的加工要求。值的大小还表示了夹具使用寿命的长短和夹具总图上各项公差值确定得是否合理。知此方案可行。3.7 钻套、衬套、钻模板设计与选用工艺孔的加工只需钻切削就能满足加工要求。故选用可换钻套（其结构如下图所示）以减少更换钻套的辅助时间。为了减少辅助时间采用可换钻套，以来满足达到孔的加工的要求。表dDD1Ht基本极限偏差F7基本极限偏差D601+0.016+0.0063+0.010+0.004669-0.00811.84+0.016+0.00871.82.6582.63698121633.3+0.022+0.0103.347+0.019+0.010104581156101110162068+0.028+0.01112+0.023+0.0121581015181220251012+0.034+0.0161822121522+0.028+0.01526162836151826300.0121822+0.041+0.02030342036HT150222635+0.033+0.017392630424625HT150563035+0.050+0.0254852354255+0.039+0.02059305667424811066485070740.040钻模板选用固定钻模板，用沉头螺钉锥销定位于夹具体上。3.8 确定夹具体结构和总体结构对夹具体的设计的基本要求（1）应该保持精度和稳定性在夹具体表面重要的面，如安装接触位置，安装表面的刀块夹紧安装特定的，足够的精度，之间的位置精度稳定夹具体，夹具体应该采用铸造，时效处理，退火等处理方式。（2）应具有足够的强度和刚度保证在加工过程中不因夹紧力，切削力等外力变形和振动是不允许的，夹具应有足够的厚度，刚度可以适当加固。（3）结构的方法和使用应该不错夹较大的工件的外观，更复杂的结构，之间的相互位置精度与每个表面的要求高，所以应特别注意结构的过程中，应处理的工件，夹具，维修方便。再满足功能性要求（刚度和强度）前提下，应能减小体积减轻重量，结构应该简单。（4）应便于铁屑去除在加工过程中，该铁屑将继续在夹在积累，如果不及时清除，切削热的积累会破坏夹具定位精度，铁屑投掷可能绕组定位元件，也会破坏的定位精度，甚至发生事故。因此，在这个过程中的
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