機械制造技術(shù)基礎(chǔ) 課程設(shè)計說明書 設(shè)計題目：凸輪零件的機械加工工藝規(guī)程及夾具設(shè)計  機械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計任務(wù)書 題目：凸輪零件的機械加工工藝規(guī)程及夾具設(shè)計 內(nèi)容：1、零件圖 1張 2、毛坯圖 1張 3、機械加工工藝規(guī)程 10張 4、夾具結(jié)構(gòu)設(shè)計裝配圖 1張 5、夾具結(jié)構(gòu)設(shè)計零件圖 1張 6、課程設(shè)計說明書 1份 目錄 第一節(jié) 凸輪的工藝分析 3 一、凸輪用途 3 二、凸輪的技術(shù)要求 3 第二節(jié) 確定毛坯、繪制毛坯圖 4 一、選擇毛坯 4 二、確定毛坯的尺寸公差和機械加工余量 4 第三節(jié) 擬定工藝路線 5 一、定位基準的選擇 5 二、表面加工方法的確定 5 三、工序順序安排 5 四、確定工藝路線 6 第四節(jié) 切削用量、時間定額的計算 6 一、切削用量的計算 6 二、時間定額的計算 13 第五節(jié) 機床夾具設(shè)計 14 一、夾具設(shè)計任務(wù) 14 二、夾具設(shè)計定性分析 15 三、夾具使用要點 16 參考文獻 17 第一節(jié) 凸輪的工藝分析 一、凸輪用途 該凸輪應(yīng)用在汽車變速箱的換擋機構(gòu)中。凸輪以孔通過鍵固定在軸上，與變速機構(gòu)連接的連桿安裝在凸輪槽內(nèi)，凸輪擺動驅(qū)動連桿運動，實現(xiàn)換擋變速。 該凸輪在改換檔位時主要承受沖擊載荷的作用，因此該零件應(yīng)具有足夠的強度，以適應(yīng)凸輪的工作條件。該零件的主要工作表面為凸輪槽的兩側(cè)面、大端面、鍵槽。 二、凸輪的技術(shù)要求 表1-1 凸輪零件技術(shù)要求 加工表面 尺寸誤差 mm 表面粗糙度Ra mm 形位誤差 mm 大端面 35mm 3.2 f28mm孔 3.2 鍵槽 6.3 凸輪槽側(cè)（底）面 16±0.1 3.2（6.3） 小端面 35mm 3.2 螺紋孔 M8 該凸輪形狀特殊，結(jié)構(gòu)簡單，屬于典型的偏心輪零件。凸輪槽兩側(cè)面在工作中需要承受沖擊載荷，為增強其耐磨性，該表面要求淬火處理，硬度為48HRC；為保證凸輪在驅(qū)動連桿運動過程中受力均勻，要求凸輪大端面對xx孔軸線的垂直度要求為0.05mm。 依據(jù)設(shè)計題目知：該零件的生產(chǎn)類型為大批大量生產(chǎn)。 第二節(jié) 確定毛坯、繪制毛坯圖 一、選擇毛坯 由于該凸輪在工作過程中要承受反復(fù)沖擊，小載荷，為增強凸輪的強度，且考慮零件材料為45鋼，因此選用鑄件。該零件的輪廓尺寸不大，且生產(chǎn)類型屬大批大量生產(chǎn)，為提高生產(chǎn)率和鑄件精度，宜采用金屬模機器造型制造毛坯。毛坯的鑄造斜度為2°~3° 二、確定毛坯的尺寸公差和機械加工余量 由表2.3-5③可知，確定毛坯的尺寸公差和機械加工余量，如下表所示： 表2.3-5凸輪零件毛坯尺寸公差及機械加工余量 主要尺 寸名稱 基本 尺寸 加工余 量等級 加工余 量數(shù)值 總余量 公差CT 說明 厚度 35mm G 3.00mm 6.00mm 2.80mm 雙側(cè)加工 孔 f28mm H 1.15mm 3.30mm 2.60mm 孔降一級，雙側(cè)加工 三、繪制凸輪鑄造毛坯簡圖 見附圖2。 第三節(jié) 擬定工藝路線 一、定位基準的選擇 1.精基準的選擇 根據(jù)該零件的技術(shù)要求和裝配要求，選擇凸輪孔作為精基準，零件上的很多表面都可以采用它作為基準進行加工，即遵循“基準統(tǒng)一”的原則。Xx的軸線是設(shè)計基準，選用其作為精基準定位加工大端面、工藝孔、鍵槽、凸輪槽和小端面，實現(xiàn)了設(shè)計基準和工藝基準的重合，保證了被加工表面的垂直度要求。 2. 粗基準的選擇 作為粗精準的表面應(yīng)平整，沒有鑄造毛刺和其他表面缺陷。本設(shè)計選擇f45mm外圓表面作為粗基準。采用f45mm外圓面定位加工內(nèi)孔可保證壁厚均勻；同時也能保證大端面與f28mm孔軸線的垂直度要求。 二、表面加工方法的確定 根據(jù)凸輪零件圖個加工表面的尺寸精度和表面粗糙度，確定加工工件各表面的加工方法，如表1-2所示。 表1-2 凸輪零件各表面加工方案 加工表面 尺寸精度等級 表面粗糙度Ra/mm 加工方案 備注 1 擴孔、鉸孔 數(shù)控機床 銑刀 2 通工藝孔 鉆床 直柄麻花鉆 3 粗精銑上下斷面 數(shù)控銑床 銑刀 4 加工鍵槽 拉床 拉刀 5 粗精加工凸輪槽 數(shù)控機床 莫氏立銑刀 6 鉆螺紋孔 鉆床 直柄麻花鉆，絲錐 7 局部淬火 8 倒角 鏜床 鏜刀 三、工序順序安排 1.機械加工工序 （1）遵循“先基準后其他”原則，首先加工精基準——xx （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）遵循“先主后次”原則，先加工主要表面——xx孔、大端面和鍵槽、凸輪槽，后加工次要表面——小端面 （4）遵循“先面后孔”原則，先加工大端面，在加工2-f6mm工藝孔。 2.熱處理工序 凸輪槽在辦精工之后進行局部高頻淬火處理，提高其耐磨性和在工作中承受沖擊載荷的能力。 3.輔助工序 在辦精工之后，安排去毛刺和中間檢驗工序，最后清洗和終檢工序。 綜上所述，該凸輪工序的安排順序為：基準加工——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。 四、確定工藝路線 工序I 粗銑孔至，半精銑孔，保證尺寸，表面粗糙度。 工序II 鉆工藝孔，保證設(shè)計尺寸，，，以孔軸線為定位基準，同時加一個厚度的側(cè)面。 工序Ⅲ 粗銑、半精銑大端面至。以φ28內(nèi)圓表面為粗基準，進行定位夾緊。粗車、半精車小端面，保證尺寸，表面粗糙度，并倒角內(nèi)孔倒角，以大端面為定位基準 工序Ⅳ 拉鍵槽，保證尺寸，槽頂面距離孔下母線 ，表面粗糙度。以孔軸線為定位基準。 工序Ⅴ 粗半精銑凸輪槽，保證槽深，寬，兩側(cè)面粗糙度，底面，以孔、鍵槽一側(cè)面和其中一個工藝孔進行定位。 工序Ⅶ 鉆螺紋孔，用絲錐攻絲，以小端面為工序基準。 工序Ⅷ 凸輪槽局部淬火，深度，保證HB348HRC。 工序Ⅸ 倒角 倒角1ｘ45° 倒角2×45° 第四節(jié) 切削用量、時間定額的計算 一、切削用量的計算 1.工序1 （1）要求：保證孔尺寸，粗糙度； 機床：數(shù)控機床 KX5012 刀具：銑刀 （2）計算切削用量 1）粗銑孔工步 ①切削深度 ②進給量 根據(jù)已知條件，從表2-5②查得，根據(jù)所用的CA6140車床的技術(shù)參數(shù)，實際選取。 ③切削速度采用查表法確定，從表2-7②查得，實際選取 ，由可推出機床的主軸轉(zhuǎn)速 根據(jù)所用機床的主軸轉(zhuǎn)速數(shù)，取，故實際切削速度為 ④切削工時根據(jù)表5-39①，計算 式中 2)半精孔工步 ①切削深度 ②進給量 根據(jù)已知條件，從表2-5②查得，根據(jù)所用的技術(shù)參數(shù)，實際選取。 ③切削速度，車床主軸轉(zhuǎn)速，同上。 ④切削工時 2.工序2 （1）要求：保證，，，。 機床：立式鉆床ZF5132 刀具：直柄麻花鉆 （2）計算切削用量 ①進給量（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 ③確定主軸轉(zhuǎn)速 ④按機床選取 （按《工藝手冊》表９－３） 所以實際切削速度 ⑤切削工時 其中切入切出長度分別定為 3、工序3 要求：粗銑、半精銑大端面至，小端面至35mm。 機床：數(shù)控機床 KX5012 刀具：銑刀 粗銑大端面工步 ①切削深度 ②進給量 根據(jù)已知條件，從表2-5②查得，根據(jù)所用的技術(shù)參數(shù)，實際選取。 ③切削速度采用查表法確定，從表2-7②查得選取 ，由可推出機床的主軸轉(zhuǎn)速 根據(jù)所用的主軸轉(zhuǎn)速數(shù)，取，故實際切削速度為 ④切削工時根據(jù)表5-39①，計算 式中 4）半精大端面工步 ①切削深度 ， ②進給量 根據(jù)零件圖附圖1提供的加工表面粗糙度的要求，從表2-6②查得，根據(jù)所用的進給量數(shù)列取。 ③切削速度采用查表法確定，從表2-7②查得選取 ，由可推出機床的主軸轉(zhuǎn)速 根據(jù)所用的主軸轉(zhuǎn)速數(shù)，取，故實際切削速度為 ④切削工時 根據(jù)表5-39①，計算 式中 粗車、半精車小端面 （2）計算切削用量 1）粗車小端面工步 ①切削深度 ②進給量 根據(jù)已知條件，從表2-5②查得，根據(jù)所用的CA6140車床的技術(shù)參數(shù)，實際選取。 ③切削速度采用查表法確定，從表2-7②查得選取 ，由可推出機床的主軸轉(zhuǎn)速 根據(jù)所用CA6140型車床的主軸轉(zhuǎn)速數(shù)，取，故實際切削速度為 ④切削工時根據(jù)表5-39①，計算 式中 4）半精車小端面工步 ①切削深度 ， ②進給量 根據(jù)零件圖附圖1提供的加工表面粗糙度的要求，從表2-6②查得，根據(jù)所用的CA6140車床的進給量數(shù)列取。 ③切削速度 采用查表法確定，從表2-7②查得選取 ，由可推出機床的主軸轉(zhuǎn)速 根據(jù)所用CA6140型車床的主軸轉(zhuǎn)速數(shù)，取，故實際切削速度為 ④切削工時 根據(jù)表5-39①，計算 式中切入切出長度分別定為 4.工序4 （1）要求：保證尺寸，，粗糙度。 機床：臥式拉床，L6120 刀具：鍵槽拉刀， （2）計算切削用量 1）單面齒升　根據(jù)有關(guān)手冊定為 2）拉削速度定為（即） 3）切削工時：　　　 式中Ｚ－單面余量 －拉削長度 －考慮校準部分的長度系數(shù)　取1.2， ｋ－考慮機床返回行程系數(shù)　取1.4， ｖ－拉削速度，－拉刀單面齒升 拉刀同時工作的齒數(shù)，拉刀齒距 　 4）拉刀同時工作的齒數(shù) 所以　 5、工序5 （1）要求：槽深，寬，兩側(cè)面粗糙度，底面 機床：立式鉆床Z525 刀具：莫式錐柄立銑刀 （2）計算切削用量 1）粗加工凸輪槽深度工步 ①進給量齒 ②切削速度參考有關(guān)手冊。定為， ③確定主軸轉(zhuǎn)速莫氏立銑刀，，則 ④切削工時 式中切入切出長度分別定為 2）精加工凸輪槽至8mm深 ①進給量，切削速度，主軸轉(zhuǎn)速同上。 ②切削工時 式中切入切出長度分別定為 6、工序6 （1）要求：M8螺紋孔 機床：立式鉆床ZF5132 刀具：直柄麻花鉆，絲錐 （2）計算切削用量 1）鉆孔工步 ①進給量取根據(jù)《切削手冊》表2.7當鋼的時， ②確定切削速度：根據(jù)《切削手冊》表2.13及表2.14的切削速度， ③確定主軸轉(zhuǎn)速　， ④根據(jù)機床說明書取　， 故實際切削速度為　， ⑤切削工時 　 式中切入切出長度分別定為 2）攻螺紋工步 ①進給量取 ②確定切削速度　取 ③確定主軸轉(zhuǎn)速 ④按機床說明書選取，則 ⑤切削工時　　 式中切入切出長度分別定為 二、時間定額的計算 時間定額計算包括基本時間、輔助時間其他時間（布置工地時間和休息與生理需要時間）以及單件時間的計算。上面部分以對基本時間做了計算，下面就對其余三項進行計算。 1.根據(jù)第五章第二節(jié)所述，輔助時間與基本時間之間的關(guān)系為┄①； 2.除了作業(yè)時間（基本時間和輔助時間之和）以外，每道工序的單件時間還包括布置工地時間和休息與生理需要時間、準備和終結(jié)時間。由于凸輪的生產(chǎn)類型為大批大量生產(chǎn)，分攤每個工件上的準備和終結(jié)時間甚微，可忽略不計；布置工地時間是作業(yè)時間的，休息與生理需要時間是作業(yè)時間的，本設(shè)計均取，則各工序的其他時間（）可按關(guān)系式┄②計算； 3.單件時間┄③； 綜上所述，可以得到單件時間， 因此各工序的單件時間分別為： 工序1的單件時間：1.34min 工序2的單件時間：0.34min 工序3的單件時間：26.98min 工序4的單件時間：0.14min 工序5的單件時間：2.24min 工序6的單件時間：0.94min 工序7的單件時間：0.8min 工序8的單件時間：0.5min 第五節(jié) 機床夾具設(shè)計 一、夾具設(shè)計任務(wù) 為了提高生產(chǎn)效率，保證加工質(zhì)量，降低勞動強度，需要設(shè)計專門的夾具經(jīng)過指導(dǎo)教師的協(xié)商，決定設(shè)計對凸輪M8螺紋孔的加工的夾具。 二、夾具設(shè)計定性分析 1．問題的提出 本夾具主要用來對凸輪M8螺紋孔的加工，在本道工序加工時，應(yīng)主要考了如何提高勞動生產(chǎn)率，降低勞動強度。 2.夾具設(shè)計 1）將凸輪放置于夾具工作臺的平面上，使M8螺紋孔與水平面垂直； 2）將凸輪放于夾具工作臺底面，心軸穿過凸輪直徑28mm孔和直徑6mm孔； 3）通過旋轉(zhuǎn)手柄壓緊凸輪達到完全定位目的； 3.定位方案 通過定位螺栓對直徑28mm孔和直徑6mm孔的定位，限制了凸輪的3個自由度。以此達到對凸輪的定位。 4.夾緊力分析 夾緊力的作用點位于凸輪豎直面的最大厚度上，與加工表面垂直，利于夾緊穩(wěn)固可靠。 三、夾具使用要點 工件裝夾時, 應(yīng)先定位凸輪的直徑28MM孔，然后調(diào)節(jié)定位螺釘，待定位螺釘處的工藝孔定位準確后，最后旋轉(zhuǎn)固定手柄壓緊，得到定位。 參考文獻 [1]于俊一，鄒青主編.機械制造技術(shù)基礎(chǔ).北京：機械工業(yè)出版社2004.1 [2]鄒青主編.機械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計指導(dǎo)教程.北京：機械工業(yè)出版社2004.8 [3]李洪主編.機械加工工藝手冊.北京：北京出版社 1990.12 [4]上海市金屬切削技術(shù)協(xié)會主編.技術(shù)切削手冊 第二版.上海：上?？茖W技術(shù)出版社1984.4 [5]趙家齊主編.機械制造工藝學課程設(shè)計指導(dǎo)書 第二版.哈爾濱工業(yè)大學機械工業(yè)出版社 2002 14