凸輪軸畢業(yè)設(shè)計(jì)帶CAD圖紙,凸輪軸,畢業(yè)設(shè)計(jì),cad,圖紙 1 凸輪軸的工藝分析及生產(chǎn)類型的確定 1.1 凸輪軸的用途 任務(wù)書所指凸輪軸為內(nèi)燃機(jī)配氣機(jī)構(gòu)的零件，其主要工作表面是兩個(gè)凸輪面，推動(dòng)頂桿移動(dòng)，從而控制進(jìn)、排氣門的開合。 1.2 凸輪軸的技術(shù)要求 加工表面 尺寸及偏差（mm） 公差及精度等級(jí) 表面粗糙Ra（μm） 形位公差（mm） 中心孔 B2/6.3 IT12 12.5 直徑尺寸 15e7 IT7 0.4 全跳動(dòng) 0.02 C-C 圓柱度 0.005 直徑尺寸 30 IT12 12.5 直徑尺寸 25k6 IT6 1.6 全跳動(dòng) 0.02 C-C 圓柱度 0.006 直徑尺寸 24g6 IT6 1.6 圓跳動(dòng) 0.03 C-C 直徑尺寸 18f7 IT7 1.6 圓跳動(dòng) 0.04 C-C 凸輪尺寸 260.05 320.05 IT7 0.4 平行度 0.008 A-B 圓跳動(dòng)0.04A-B 長(zhǎng)度尺寸 179 IT13 長(zhǎng)度尺寸 100 IT13 圓跳動(dòng) 0.01 A-B 長(zhǎng)度尺寸 68±0.23 IT13 長(zhǎng)度尺寸 34±0.195 IT13 長(zhǎng)度尺寸 14 IT13 長(zhǎng)度尺寸 52 IT13 鍵槽 5N9 IT9 槽底6.3 槽壁3.2 對(duì)稱度公差 0.012 A-B 正火處理，硬度為170-241HBS。凸輪表面及表面應(yīng)高頻淬火，硬化層深1.5～3，凸輪頂部允許達(dá)6，淬硬層硬度為55-63HRC。淬火層金相組織應(yīng)為細(xì)針狀和中等針狀回或馬氏體及少量屈氏體；進(jìn)、排氣凸輪均為對(duì)稱形，對(duì)于表中所列理論升程之偏差：-，范圍內(nèi)不大于0.04。在-范圍內(nèi)不大于；升程變化率公差在-范圍內(nèi)0.004/，在-范圍內(nèi)0.006/。進(jìn)、排氣凸輪用平面測(cè)量頭從凸輪對(duì)稱中心為處向兩側(cè)測(cè)量；凸輪軸精加工后，各支承軸頸和凸輪表面應(yīng)光潔。不允許有碰傷，凹痕，毛刺，裂縫等缺陷存在；凸輪軸精加工后應(yīng)經(jīng)磁力探傷，探傷后退磁；去銳邊，尖角（包括凸輪兩側(cè)）；按JB/T510482-92《柴油機(jī)凸輪軸檢驗(yàn)方法》檢驗(yàn)。 1.3 審查凸輪軸工藝性 由零件圖可知，凸輪軸進(jìn)氣排氣凸輪表面、?15外圓面、?25外圓面、?24外圓面，? 18外圓面、兩個(gè)槽、?30及?24端面為主要的工作表明，加工精度高，需要高精度機(jī)床或磨床進(jìn)行加工，其余表面加工精度均較低，不需要高精度機(jī)床加工，通過車、銑粗加工即可達(dá)到加工要求；由此分析，該零件的工藝性較好。 1.4 確定凸輪軸的生產(chǎn)類型 依設(shè)計(jì)題目指示可知該凸輪軸的生產(chǎn)類型為大批量生產(chǎn)，其對(duì)應(yīng)夾具設(shè)計(jì)成專用夾具。 2 確定毛坯，繪制毛坯簡(jiǎn)圖 2.1 選擇毛坯 由于該凸輪軸在工作過程中要承受交變載荷，并且工作環(huán)境溫度變化較大，為增強(qiáng)凸輪軸的強(qiáng)度和沖擊韌性，獲得纖維組織，毛坯選用鍛件。該凸輪軸的輪廓尺寸不大，生產(chǎn)類型屬于大批生產(chǎn)，為提高生產(chǎn)率和鍛件精度，宜采用模鍛方法制造毛坯。毛坯的拔模斜度為。 2.2 確定毛坯的尺寸公差和機(jī)械加工余量 2.2.1 公差等級(jí) 由凸輪軸的功用和技術(shù)要求，確定該零件的公差等級(jí)為普通級(jí)。 2.2.2 鍛件重量 已知機(jī)械加工后凸輪軸的重量為415g，由此可初步估計(jì)機(jī)械加工前鍛件毛坯的重量為600g。 2.2.3 鍛件形狀復(fù)雜系數(shù) 對(duì)凸輪軸零件圖進(jìn)行分析計(jì)算，可大致確定鍛件外廓包容體的長(zhǎng)度，即l=182mm，d=68mm。 2.2.4 鍛件材質(zhì)系數(shù) 由于該凸輪軸材料為45鋼，是碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)小于0.65%的碳素鋼，故該鍛件的材質(zhì)系數(shù)屬級(jí)。 2.2.5 鍛件分模線形狀 根據(jù)該凸輪軸的形位特點(diǎn)，選擇零件的一個(gè)凸輪的對(duì)稱面為分模面進(jìn)行分模。 2.3 確定鍛件加工余量及形狀 鍛件質(zhì)量/kg 包容體重量/kg 形狀復(fù)雜系數(shù) 材質(zhì)系數(shù) 公差等級(jí) 0.6 2.3 普通級(jí) 項(xiàng)目/mm 機(jī)械加工余量/mm 尺寸公差/mm 備 注 長(zhǎng)度 179 1.5～2.0 長(zhǎng)度 25 1.5～2.0 凸輪厚度 9 1.5～2.0 長(zhǎng)度 100 1.5～2.0 長(zhǎng)度 68 1.5～2.0 長(zhǎng)度 34 1.5～2.0 長(zhǎng)度 14 1.5～2.0 長(zhǎng)度 10 1.5～2.0 長(zhǎng)度 52 1.5～2.0 高度 26 1.5～2.0 凸輪高度 32 1.5～2.0 毛坯圖如下： 3 擬定凸輪軸工藝路線 3.1 定位基準(zhǔn)的選擇 定位基準(zhǔn)有粗基準(zhǔn)和精基準(zhǔn)之分，通常先確定精基準(zhǔn)，然后再確定粗基準(zhǔn)。 3.1.1 精基準(zhǔn)的選擇 根據(jù)該凸輪軸零件的技術(shù)要求和裝配要求，選擇凸輪軸兩頂尖孔為精基準(zhǔn)，零件上的很多表面都可以采用他們作基準(zhǔn)進(jìn)行加工，遵循了“基準(zhǔn)統(tǒng)一”原則。 3.1.2 粗基準(zhǔn)的選擇 作為粗基準(zhǔn)的表面應(yīng)平整，沒有毛邊、毛刺或其他表面缺欠?？蛇x?15和?24兩軸表面為粗基準(zhǔn)，首先加工凸輪軸兩端面，為后續(xù)工序準(zhǔn)備好精基準(zhǔn)。 3.2 表面加工方法的確定 3.3 加工階段的劃分 該凸輪軸加工質(zhì)量要求較高，可將加工階段劃分為粗加工，半精加工和精加工幾個(gè)階段。 在粗加工階段，首先將精基準(zhǔn)（凸輪軸兩頂尖孔）準(zhǔn)備好，使后續(xù)工序都可采用精基準(zhǔn)定位加工，保證其他加工表面的精度要求；然后粗車各軸頸及凸輪表面和端面，在半精加工階段，完成一些重要表面的半精車加工；在精加工階段，進(jìn)行重要表面如凸輪表面的磨削加工。 按照工序集中的原則安排凸輪軸的加工工序。該凸輪軸的生產(chǎn)類型為大批生產(chǎn)，可采用萬能型機(jī)床配以專用工夾具，以提高生產(chǎn)率；運(yùn)用工序集中原則使減少工件的裝夾次，縮短輔助時(shí)間，提高加工精度。 3.4 工序順序的安排 3.4.1 機(jī)械加工工序 （1）遵循“先基準(zhǔn)后其他”的原則，首先加工精基準(zhǔn)——凸輪軸兩斷定位孔 （2）遵循“先粗后精”原則，先安排粗加工工序，后安排精加工工序。 3.4.2 熱處理工藝 模鍛成型后切邊，進(jìn)行調(diào)質(zhì)，調(diào)質(zhì)硬度為241-285HBS，并進(jìn)行酸洗，噴丸處理。噴丸可以提高表面硬度，增加耐磨性，消除毛坯表面因脫碳而對(duì)機(jī)械加工帶來的不利影響。凸輪面、?15、?24及?18軸頸表面在精加工之前進(jìn)行局部高頻淬火，提高其耐磨性和在工作中承受沖擊載荷的能力。 3.4.3 輔助工藝 粗加工凸輪軸兩端面和熱處理后，安排校直工序；在半精加工后，安排去毛刺和中間檢驗(yàn)工序；精加工后，安排去毛刺，清洗和終檢工序。 綜上所述，該凸輪軸的安排順序?yàn)椋夯鶞?zhǔn)加工——主要表面粗加工及一些余量大的表面粗加工——主要表面半精加工和次要表面加工——熱處理——主要表面精加工。 3.4.4 確定工藝路線 工序號(hào) 工序名稱 機(jī)床設(shè)備 刀具 量具 1 銑端面鉆中心孔 銑鉆組合機(jī)床 可轉(zhuǎn)位刀片 4×H16Y YT15 中心鉆B2 GB/T145-1985 游標(biāo)卡尺 0～200mm 2 粗車外圓 ?25、?24倒角1.4 車床C6136A 自焊車刀YT5 游標(biāo)卡尺 0～125mm 3 粗車外圓 ?18倒角1、1.4 車床C6136A 自焊車刀YT5 游標(biāo)卡尺 0～125mm 4 粗車外圓 凸輪側(cè)間?18、R1 車床C6136A 自焊車刀YT5 游標(biāo)卡尺 0～125mm 5 粗車外圓 ?18、R1、R3、?30 車床C6136A 自焊車刀YT5 游標(biāo)卡尺 0～125mm 6 車槽 退刀槽2×0.5 車床C6136A 自焊車刀YT5 游標(biāo)卡尺 0～125mm 7 粗磨 ?25、?24、?18 磨床M131W 砂輪1-400×30 ×203WA46K6V-35m/s 游標(biāo)卡尺 0～125mm 外徑千分尺 0～50mm 8 粗磨 ?15 磨床M131W 砂輪1-400×30 ×203WA46K6V-35m/s 游標(biāo)卡尺 0～125mm 外徑千分尺 0～50mm 9 銑鍵槽 5×34 銑床X920 鍵槽銑刀 d5-e8GB/T1112.1-1997 塞規(guī) 2-816-0.2 10 銑鍵槽 5×10 銑床X920 鍵槽銑刀 d5-e8GB/T1112.1-1997 塞規(guī) 2-816-0.2 11 粗磨凸輪 磨床M8325 砂輪1-600×32 ×305-A80L5V-35m/s 外徑千分尺 25～50mm 12 去毛刺 鉗工臺(tái) 細(xì)齒平銼刀 13 淬火 淬火機(jī)GP100-C3 14 磨軸徑 ?10.9 磨床M131 砂輪M400×50 ×203 WA46L6V-35m/s, 外徑千分尺 0～25mm 15 滾絲 M12-6g 滾絲機(jī)SG12 滾絲模 GB/T971-1994 螺紋環(huán)規(guī) GB/T3934-1983 16 半精磨凸輪 磨床MB8318 砂輪1-600×32 ×305-A80L5V-35m/s 外徑千分尺 25～50mm 17 精磨凸輪 磨床MB8318 砂輪1-600×32 ×305-A80L5V-35m/s 外徑千分尺 25～50mm 18 精磨 ?15 磨床M1432A 砂輪1-400×50 ×305-WA80K50V-35m/s 游標(biāo)卡尺 0～125mm 外徑千分尺 0～25mm 19 精磨 ?25、?24、?18 磨床M1432A 砂輪1-400×50 ×305-WA80K50V-35m/s 游標(biāo)卡尺 0～125mm 外徑千分尺 0～25mm 20 探傷 CEW-2000 4 機(jī)床設(shè)備及工藝裝備的選用 4.1 機(jī)床設(shè)備的選用 在大批量生產(chǎn)條件下，可以選用高效的專用設(shè)備和組合機(jī)床，對(duì)于簡(jiǎn)單加工可選用通用設(shè)備。 4.2 工藝裝備的選用 工藝裝備主要包括刀具，夾具和量具。在工藝卡片中應(yīng)簡(jiǎn)要寫出他們的名稱及量程精度值。凸輪軸的生產(chǎn)類型為大批量生產(chǎn)，所選用的夾具均為專用夾具。 5 加工余量，工藝尺寸和公差的確定 工序1其加工過程為：以?18、?24圓柱面和凸輪端面為定位基準(zhǔn)進(jìn)行定位，同時(shí)粗銑平兩端面，保證工序尺寸；銑平后同時(shí)鉆出B2型定位孔。 工序2、3、4、5、6粗車各軸及凸輪端面，粗車外圓及凸輪表面，粗車各退刀槽。 粗車外圓，為下步預(yù)留徑向加工余量為0.4，軸向加工預(yù)留加工余量為0.25，故粗車外圓直徑保證為工序尺寸、、、、，倒直角預(yù)留加工余量為0.4。凸輪側(cè)間及為非工作面，加工精度要求低，故一次加工保證粗糙度Ra25。 軸向工序尺寸為、、、、、、、凸輪厚度 工序7、8粗磨，為后續(xù)工序預(yù)留0.125的徑向加工余量，磨削保證的工序尺寸為、、、,軸向工序尺寸為、、、，圓角R0.5。 工序9、10銑鍵槽保證，鍵槽保證。 工序11粗磨凸輪，須保證的工序尺寸為、。 工序12、13去毛刺后淬火處理達(dá)到規(guī)定技術(shù)要求。 工序14、15磨外圓后滾絲，磨削后的直徑為，滾絲M12-6g。 工序16、17半精磨和精磨凸輪，半精磨至尺寸、,精磨保證最后尺寸、。 工序18、19精磨軸徑至設(shè)計(jì)零件圖所要求尺寸、、、。 工序20磁力探傷質(zhì)檢。 6 切削用量、時(shí)間定額的計(jì)算 6.1 切削用量的計(jì)算 工序1—粗銑凸輪軸兩端面 該工序分兩個(gè)工步，工步1以?18、?24圓柱面和凸輪端面為定位基準(zhǔn)進(jìn)行定位，用組合機(jī)床同時(shí)粗銑兩端面，切削速度V和進(jìn)給量f是一樣。 背吃刀量的確定：==2mm。 進(jìn)給量的確定按機(jī)床功率為5-10KW、工件—夾具系統(tǒng)剛度為中等條件選取，該工序的每齒進(jìn)給量取為0.08mm/z。 銑削速度的計(jì)算查表，按銑刀d/z=80/10的條件選取，銑削速度v可取為44.9m/min。由公式n=1000v/d可求得該工序銑刀轉(zhuǎn)速，n=178.65r/min，參照表銑床的主軸速度，去轉(zhuǎn)速n=160r/min，再將此轉(zhuǎn)速代入公式，可求出該工序的實(shí)際銑削速度v=nd/1000=40.2m/min。 工序2—粗車、 該工步以定位孔為定位基準(zhǔn)在一臺(tái)機(jī)床上經(jīng)一次走刀加工完成的，因此他們所選用的切削速度和進(jìn)給量是一樣的，同理可得： 背吃刀量的確定：背吃刀量=Z=5mm； 進(jìn)給量的確定：粗車=1mm/r； 粗車速度的計(jì)算：刀具材料為YT15，粗車v=70m/min； 工序3、4、5、6—粗車、、，及凸輪端面，粗車?30外圓及端面，粗車退刀槽及倒角。 背吃刀量的確定：背吃刀量=Z=1mm； 進(jìn)給量的確定：半精車=0.65mm/r； 半精車速度的計(jì)算：刀具材料為YT15，半精車v=100m/min。 工序9、10—銑鍵槽 背吃刀量的確定：背吃刀量=Z=0.5mm； 進(jìn)給量的確定：每齒進(jìn)給量=0.02mm； 銑削速度的計(jì)算查表，銑削速度v可取為61m/min。 工序7、8、11—粗磨?25、?24、 ?18、?15，及凸輪表面 背吃刀量的確定：背吃刀量=Z=0.3mm 工件的運(yùn)動(dòng)速度：v=20m/min 進(jìn)給量的確定：=0.024mm/r 6.2 時(shí)間定額的計(jì)算 6.2.1 基本時(shí)間的計(jì)算 （1）工序1—粗銑凸輪軸兩端面鉆中心孔 根據(jù)查表知銑刀銑平面的基本時(shí)間計(jì)算公式可求出該工序的基本時(shí)間，由于該工序兩個(gè)工步，工步1：l=16mm, =1mm， =1.8mm,=0.08mm/z10z/r160r/min=128mm/min 將上述結(jié)果代入公式=8.8s。 工步2：，=2mm,=2mm,l=3.7mm,f=0.08mm,v=20m/min,d=2.0mm, =3.72s。 （2）工序9—銑鍵槽 該工序就一個(gè)工步：其基本時(shí)間計(jì)算公式，其中 =0.5d+=3.5m=0,i=h/=3/0.5=6, 可求得==105s ==38s （3）工序2、3、4、5、6—粗車各外圓端面及退刀槽 粗車外圓的基本時(shí)間的計(jì)算公式： ，， 粗車選擇，=5mm, =10.67mm, f=1mm/min, 粗車v=70m/min 從零件圖上從左到右依次為： 15:n=1486.2,=70.67s 18:n=1238.5,=90.67s 30:n=743.1,=26.68s 25:n=891.72,=48.67s 24:n=928.87,=96.67s 18:n=1238.5,=40.67s 總時(shí)間為：374.03s 粗車的輔助時(shí)間： 從零件圖上從左到右依次為： 15: =70.67s, =14.134s 18: =70.67s，=21.068s 30: =26.68s，=5.336s 25: =48.67s，=9.734s 24:,=96.67s，=19.334s 18: =40.67s，=8.134s 總時(shí)間為：77.74s 鉆中心孔的輔助時(shí)間： =3.72s, =0.744s 銑削基本時(shí)間的計(jì)算公式： =143s,=21.45s 用滾絲基本時(shí)間： =45s 6.2.3 其他時(shí)間的計(jì)算 布置工作地時(shí)間是作業(yè)時(shí)間的2%～7%，休息與生理需要時(shí)間是作業(yè)時(shí)間的2%～4%，均取為3%，按公式（3%+3%）×（+）計(jì)算，分別為： （1）粗車的其他時(shí)間：101.062s （2）粗磨的其他時(shí)間：286.49s （3）鉆中心孔的其他時(shí)間：3.76s （4）銑削的其他時(shí)間：9.8s （5）用滾絲機(jī)滾絲的其他時(shí)間：21.79s 6.2.4 單件時(shí)間的計(jì)算 （1）粗車的單件時(shí)間：9.46min （2）粗磨的單件時(shí)間：10.52min （3）鉆中心孔的單件時(shí)間：8.224s （4）銑削的單件時(shí)間:174.25s （5）用滾絲機(jī)滾絲的單件時(shí)間：47.63s 7 銑凸輪軸鍵槽的夾具設(shè)計(jì) 7.1 夾具設(shè)計(jì)任務(wù) 175F柴油機(jī)凸輪軸。工件材料為45鋼，毛坯為模鍛件，成批生產(chǎn)規(guī)模。設(shè)計(jì)凸輪軸銑削鍵槽的銑床夾具。 7.2 確定夾具的結(jié)構(gòu)方案 7.2.1 定位方案 如圖所示定位 7.2.1 確定定位元件 根據(jù)工序簡(jiǎn)圖規(guī)定的定位基準(zhǔn)，選用V型塊定位方案，兩個(gè)短V型塊限制四個(gè)自由度，利用另置的一個(gè)定位塊限制軸向自由度，再用一個(gè)定位擋塊限制其軸向旋轉(zhuǎn)自由度，進(jìn)而限制了六個(gè)自由度,壓緊后實(shí)現(xiàn)工件正確定位。 V型塊選擇32JB/T 8018.1-1999,18JB/T 8018.1-1999。 7.2.2 確定夾緊機(jī)構(gòu) 自制夾緊機(jī)構(gòu)，選用斜面自鎖壓緊機(jī)構(gòu)，詳細(xì)見銑鍵槽夾具裝配圖。 7.2.3 夾具與機(jī)床連接元件 采用兩個(gè)A18h6標(biāo)準(zhǔn)定位鍵，固定在以夾具體對(duì)稱中心面為對(duì)稱面的的鍵槽中，用于確定銑床夾具相對(duì)于機(jī)床進(jìn)給方向的正確位置，用四個(gè)M10內(nèi)六角圓柱頭螺釘定位(詳細(xì)參見夾具裝配圖)。 8 課程設(shè)計(jì)總結(jié) 通過本次課程設(shè)計(jì)，使我對(duì)汽車零部件制造的工藝設(shè)計(jì)方法、步驟、思路、有一定的基礎(chǔ)性認(rèn)識(shí)，同時(shí)對(duì)機(jī)床夾具設(shè)計(jì)作了一定的練習(xí)。在設(shè)計(jì)過程中，我理論聯(lián)系實(shí)際，充分應(yīng)用書本基本知識(shí)及生產(chǎn)實(shí)習(xí)所見所聞，比較圓滿地完成的整個(gè)設(shè)計(jì)過程。 設(shè)計(jì)中各步驟都體現(xiàn)出標(biāo)準(zhǔn)的重要性，設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，零部件結(jié)構(gòu)參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)，繪圖標(biāo)準(zhǔn)等在設(shè)計(jì)中均有涉及，遵循這些標(biāo)準(zhǔn)是一種產(chǎn)品融入社會(huì)生產(chǎn)的基本前提。在設(shè)計(jì)中，我嚴(yán)格按照國標(biāo)提供的參數(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)，以使自己的設(shè)計(jì)過程更具有實(shí)戰(zhàn)性。 由于缺乏實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)，我的設(shè)計(jì)的不免有些欠實(shí)用性考慮，產(chǎn)品的實(shí)用性將成為我今后的學(xué)習(xí)與工作的一個(gè)重要要求。 參 考 文 獻(xiàn) 1.皺青主編.機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)教程.北京：機(jī)械工業(yè)出版社,2004-8； 2.徐鴻本主編.機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè). 遼寧科學(xué)技術(shù)出版社 ,2004-3-1； 3.陳明主編. 機(jī)械制造工藝學(xué).機(jī)械工業(yè)出版社,2005-7-1。 13