《机械毕业设计（论文）凸轮轴零件的工艺规程及铣半圆键槽的工装夹具设计【全套图纸】.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《机械毕业设计（论文）凸轮轴零件的工艺规程及铣半圆键槽的工装夹具设计【全套图纸】.doc（24页珍藏版）》请在三一办公上搜索。
1、设计说明书题目：凸轮轴零件的工艺规程及铣半圆键槽的工装夹具设计 学 生： 学 号： 专 业： 班 级： 指导老师：【摘要】本次设计内容涉及了机械制造工艺及机床夹具设计、金属切削机床、公差配合与测量等多方面的知识。凸轮轴加工工艺规程及其铣键槽夹具设计是包括零件加工的工艺设计、工序设计以及专用夹具的设计三部分。在工艺设计中要首先对零件进行分析，了解零件的工艺再设计出毛坯的结构，并选择好零件的加工基准，设计出零件的工艺路线；接着对零件各个工步的工序进行尺寸计算，关键是决定出各个工序的工艺装备及切削用量；然后进行专用夹具的设计，选择设计出夹具的各个组成部件，如定位元件、夹紧元件、引导元件、夹具体与机床
2、的连接部件以及其它部件；计算出夹具定位时产生的定位误差，分析夹具结构的合理性与不足之处，并在以后设计中注意改进。关键词：工艺、工序、切削用量、夹紧、定位、误差。全套图纸，加153893706Abstract:This design content has involved the machine manufacture craft and the engine bed jig design, the metal-cutting machine tool, the common difference coordination and the survey and so on the variou
3、s knowledge.The reduction gear box body components technological process and its the processing hole jig design is includes the components processing the technological design, the working procedure design as well as the unit clamp design three parts. Must first carry on the analysis in the technolog
4、ical design to the components, understood the components the craft redesigns the semi finished materials the structure, and chooses the good components the processing datum, designs the components the craft route; After that is carrying on the size computation to a components each labor step of work
5、ing procedure, the key is decides each working procedure the craft equipment and the cutting specifications; Then carries on the unit clamp the design, the choice designs the jig each composition part, like locates the part, clamps the part, guides the part, to clamp concrete and the engine bed conn
6、ection part as well as other parts; Position error which calculates the jig locates when produces, analyzes the jig structure the rationality and the deficiency, and will design in later pays attention to the improvement.Key words: The craft, the working procedure, the cutting specifications, clamp,
7、 the localization, the error目 录序言11. 机床夹具介绍 21.1夹具的现状及生产对其提出新的要求21.2 现代夹具的发展方向22. 零件分析 32.1 零件作用 32.2零件的工艺分析 33. 工艺规程设计53.1确定毛坯的制造形式 53.2基面的选择 63.3制定工艺路线 73.4机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定 93.5确定切削用量及基本工时104 夹具设计124.1问题的提出124.2定位基准的选择134.3切削力及夹紧力计算134.4定位误差分析144.5夹具设计及操作简要说明15总 结17致 谢18参考文献 19序 言机械制造业是制造具有一定形状
8、位置和尺寸的零件和产品，并把它们装备成机械装备的行业。机械制造业的产品既可以直接供人们使用，也可以为其它行业的生产提供装备，社会上有着各种各样的机械或机械制造业的产品。我们的生活离不开制造业，因此制造业是国民经济发展的重要行业，是一个国家或地区发展的重要基础及有力支柱。从某中意义上讲，机械制造水平的高低是衡量一个国家国民经济综合实力和科学技术水平的重要指标。凸轮轴的加工工艺规程及铣键槽的夹具设计是在学完了机械制图、机械制造技术基础、机械设计、机械工程材料等进行课程设计之后的下一个教学环节。正确地解决一个零件在加工中的定位，夹紧以及工艺路线安排，工艺尺寸确定等问题，并设计出专用夹具，保证零件的加
9、工质量。本次设计也要培养自己的自学与创新能力。因此本次设计综合性和实践性强、涉及知识面广。所以在设计中既要注意基本概念、基本理论，又要注意生产实践的需要，只有将各种理论与生产实践相结合，才能很好的完成本次设计。本次设计水平有限，其中难免有缺点错误，敬请老师们批评指正。1 机床夹具介绍夹具最早出现在1787年，至今经历了三个发展阶段。第一阶段表现为夹具与人的结合。在工业发展初期。机械制造的精度较低，机械产品工件的制造质量主要依赖劳动者个人的经验和手艺，而夹具仅仅作为加工工艺过程中的一种辅助工具；第二阶段是随着机床、汽车、飞机等制造业的发展，夹具的门类才逐步发展齐全。夹具的定位、夹紧、导向（或对刀
10、）元件的结构也日趋完善，逐渐发展成为系统的主要工艺装备之一；第三阶段，即近代由于世界科学技术的进步及社会生产力的迅速提高，夹具在系统中占据相当重要的地位。这一阶段的主要特征表现为夹具与机床的紧密结合。1 .1夹具的现状及生产对其提出新的要求现代生产要求企业制造的产品品种经常更新换代，以适应市场激烈竞争，企业中多品种生产的工件已占工件种类数的85%左右。然而目前，一般企业习惯与采用传统的专用夹具，在一个具有大批量生产的能力工厂中约拥有1300015000套专用夹具。另一方面，在多品种生产的企业中，约隔4年就要更新80%左右的专用夹具，而夹具的实际磨损量只有15%左右，特别最近年来柔性制造系统（F
11、MS）、数控机床（NC），加工中心（MC）和成组加工（GT）等新技术被应用和推广，使中小批生产的生产率逐步趋近于大批量生产的水平。综上所述，现代生产对夹具提出了如下新的要求：1. 能迅速方便地装备新产品的投产以缩短生产准备周期2. 能装夹一组相似性特征的工件3. 适用于精密加工的高精度的机床4. 适用于各种现代化制造技术的新型技术5. 采用液压汞站等为动力源的高效夹紧装置，进一步提高劳动生产率1.2 现代夹具的发展方向现代夹具的发展方向表现为精密化、高效化、柔性化、标准化等四个方面：1. 精密化随着机械产品精度的日益提高，势必也相应提高对其精度要求。精密化夹具的结构类型很多，例如用于精密分度的
12、多齿盘，其分度可达正负0.1，用于精密车削的高精度三爪卡盘，其定心精度为5um，又如用于轴承套圈磨削的电磁无心夹具，工件的圆读可达0.20.5um。2. 高效化高效化夹具主要用来减少工件加工的机动时的和辅助时的，以提高劳动生产率，减少工人劳动强度，常见的高效化夹具有：自动化夹具、告诉化夹具、具有夹紧动力模块的夹具等。例如使用电动虎钳装夹工件，可使工件效率比普通虎钳提高了5倍左右；而高速卡盘则可保证卡爪在转速9000r/min的条件下能正常夹紧工件，使切削速度大幅度提高。3. 柔性化夹具的柔性化与机床的柔性化相似，它是通过调组合等方式，以适应工艺可变因素的能力。工艺的可变因素主要有：工序特征、生
13、产批量、工件的形状和尺寸等，具有柔性化特征的新型夹具种类主要有：组合夹具、通用可调夹具、成组夹具、模块夹具、数控夹具等，在较长时间内，夹具的柔性化趋向将是夹具发展的主要方向。4. 标准化夹具的标准化与通用化是相互联系的两个方面，在制造典型夹具，结构的基础上，首先进行夹具元件和部件的通用化，建立典型尺寸系列或变型，以减少功能用途相近的夹具元件和不见的形成：舍弃一些功能低劣的结构，通用化方法包括：夹具、部件、元件、毛呸和材料的通用化夹具的标准化阶段是通用化的深入并为工作图的审查创造了良好的条件。目前，我国已有夹具零件、部件的国家标准：GB21482249-80，GB22622269-80以及通用夹
14、具标准，组合夹具标准等。夹具的标准化也是夹具柔性化高效化的基础，作为发展趋势，这类夹具的标准化，有利于夹具的专业化生产和有利于缩短生产准备周期，降低生产总成本。2 零件的分析2.1零件的作用凸轮轴为内燃机配气机构的零件，其主要工作表面是两个凸轮面，推动顶杆移动，从而控制进、排气门的开合。2.2 零件的工艺分析及技术要求正火处理，硬度为240-290HBS。凸轮表面及表面应高频淬火，硬化层深1.53，凸轮顶部允许达6，淬硬层硬度为55-63HRC。淬火层金相组织应为细针状和中等针状回或马氏体及少量屈氏体；进、排气凸轮均为对称形，对于表中所列理论升程之偏差：-，范围内不大于0.04。在-范围内不大
15、于；升程变化率公差在-范围内0.004/，在-范围内0.006/。进、排气凸轮用平面测量头从凸轮对称中心为处向两侧测量；凸轮轴精加工后，各支承轴颈和凸轮表面应光洁。不允许有碰伤，凹痕，毛刺，裂缝等缺陷存在；凸轮轴精加工后应经磁力探伤，探伤后退磁；去锐边，尖角（包括凸轮两侧）；按JB/T510482-92柴油机凸轮轴检验方法检验。3. 工艺规程设计3.1 确定毛坯的制造形式由于该凸轮轴在工作过程中要承受交变载荷，并且工作环境温度变化较大，为增强凸轮轴的强度和冲击韧性，获得纤维组织，毛坯选用锻件。该凸轮轴的轮廓尺寸不大，生产类型属于大批生产，为提高生产率和锻件精度，宜采用模锻方法制造毛坯。毛坯的拔
16、模斜度为。3.2基面的选择基面的选择是工艺规程设计中的重要工作之一。基面选择的正确合理，可以使加工质量得到保证，生产率得到提高。否则，加工工艺过程中会问题百出。粗基准选择应当满足以下要求：（1）粗基准的选择应以加工表面为粗基准。目的是为了保证加工面与不加工面的相互位置关系精度。如果工件上表面上有好几个不需加工的表面，则应选择其中与加工表面的相互位置精度要求较高的表面作为粗基准。以求壁厚均匀、外形对称、少装夹等。（2） 选择加工余量要求均匀的重要表面作为粗基准。例如：机床床身导轨面是其余量要求均匀的重要表面。因而在加工时选择导轨面作为粗基准，加工床身的底面，再以底面作为精基准加工导轨面。这样就能
17、保证均匀地去掉较少的余量，使表层保留而细致的组织，以增加耐磨性。（3） 应选择加工余量最小的表面作为粗基准。这样可以保证该面有足够的加工余量。（4） 应尽可能选择平整、光洁、面积足够大的表面作为粗基准，以保证定位准确夹紧可靠。有浇口、冒口、飞边、毛刺的表面不宜选作粗基准，必要时需经初加工。（5） 粗基准应避免重复使用，因为粗基准的表面大多数是粗糙不规则的。多次使用难以保证表面间的位置精度。粗基准的选择：对凸轮轴这样的回转体零件来说，选择好粗基准是至关重要。对与回转体零件我们通常以不加工的外圆作为粗基准。精基准的选择：精基准的选择应满足以下原则：（1）“基准重合”原则 应尽量选择加工表面的设计基
18、准为定位基准，避免基准不重合引起的误差。（2）“基准统一”原则 尽可能在多数工序中采用同一组精基准定位，以保证各表面的位置精度，避免因基准变换产生的误差，简化夹具设计与制造。（3）“自为基准”原则 某些精加工和光整加工工序要求加工余量小而均匀，应选择该加工表面本身为精基准，该表面与其他表面之间的位置精度由先行工序保证。（4）“互为基准”原则 当两个表面相互位置精度及自身尺寸、形状精度都要求较高时，可采用“互为基准”方法，反复加工。（5）所选的精基准 应能保证定位准确、夹紧可靠、夹具简单、操作方便。以11和20孔（一面2销）为定位精基准，加工其它表面及孔。主要考虑精基准重合的问题，当设计基准与工
19、序基准不重合的时候，应该进行尺寸换算，这在以后还要进行专门的计算，在此不再重复。精基准的选择：精基准 的选择要考虑基准重合的原则，设计基准要和工艺基准重合。因此我们采用孔做为精基准3.3 制定工艺路线制订工艺路线的出发点，应当是使零件的几何形状、尺寸精度及位置精度等技术要求能得到合理的保证。通过仔细考虑零件的技术要求后，制定以下两种工艺方案：方案一工序：锻造工序：退火处理工序：粗车左右端面工序：粗车30，26，40，28.45外圆工序：精车左右端面工序：精车30，26，40，28.45外圆工序：线切割凸轮工序：中频淬火工序：铣半圆键槽工序X：检验，入库方案二工序：锻造工序：退火处理工序：粗车左
20、右端面工序：粗车30，26，40，28.45外圆工序：精车左右端面工序：精车30，26，40，28.45外圆工序：线切割凸轮工序：铣半圆键槽工序：检验，入库工艺方案一和方案二的区别在于方案一是中有中频淬火这一工序，而方案二没有中频淬火这一工序，中频淬火可以保证应力和光洁度，有利于提高加工精度，综合考虑我们选择方案一具体的工艺路线如下工序：锻造工序：退火处理工序：粗车左右端面工序：粗车30，26，40，28.45外圆工序：精车左右端面工序：精车30，26，40，28.45外圆工序：线切割凸轮工序：中频淬火工序：铣半圆键槽工序X：检验，入库3.4 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定工序3和5：
21、粗精车左右端面，保证工序尺寸230；工序2和4：粗精车各轴外圆粗车外圆，为下步预留径向加工余量为1，轴向加工预留加工余量为0.5，故粗车外圆直径保证为工序尺寸、，倒直角预留加工余量为0.4。加工精度要求低，故一次加工保证粗糙度1.6。工序7：线切割凸轮，加工精度要求低，故一次加工保证粗糙度1.6。工序9：铣半圆键槽，保证R14，键槽保证宽5mm。3.5 确定切削用量及基本工时工序3：粗铣左右端面选用机床：立式铣床X51 选择铣刀半径为30mm，齿数Z=6（见工艺手册表3.127） ，（切削表3.7和切削表3.8） （切削表3.9） 按机床选取 实际切削速度： 工作台每分钟进给量： 铣床工作台进
22、给量： 基本工时： 工序4：粗车30，26，40，28.45外圆 选择硬质合金车刀1） 车削深度，因为尺圆弧面没有精度要求，故可以选择ap=2.0mm，一次走刀即可完成所需长度。2）机床功率为7.5kw。查切削手册f=0.140.24mm/z。选较小量f=0.14 mm/z。3） 查后刀面最大磨损及寿命 查切削手册表3.7，后刀面最大磨损为1.01.5mm。查切削手册表3.8，寿命T=180min4） 计算切削速度 按切削手册，查得 Vc98mm/s，n=439r/min,Vf=490mm/s据CA6140卧式车床车床参数，选择nc=475r/min,Vfc=475mm/s,则实际切削速度V
23、c=3.14*80*475/1000=119.3m/min,实际进给量为f zc=V fc/ncz=475/(300*10)=0.16mm/z。5)校验机床功率 查切削手册Pcc=1.1kw,而机床所能提供功率为PcmPcc。故校验合格。最终确定 ap=1.0mm，nc=475r/min,Vfc=475mm/s，V c=119.3m/min，f z=0.16mm/z。6）计算基本工时tmL/ Vf=(3+344)/475=0.72min。工序3：精铣左右端面选用机床：立式铣床X51 选择铣刀半径为30mm，齿数Z=6（见工艺手册表3.127）f=0.18mm/z ，（切削表3.7和切削表3.8
24、） （切削表3.9） 按机床选取 实际切削速度： 工作台每分钟进给量： 铣床工作台进给量： 基本工时： 工序6：精车30，26，40，28.45外圆 选择硬质合金车刀1） 车削深度，因为尺圆弧面没有精度要求，故可以选择ap=1.0mm，一次走刀即可完成所需长度。2）机床功率为7.5kw。查切削手册f=0.140.24mm/z。选较小量f=0.14 mm/z。3） 查后刀面最大磨损及寿命 查切削手册表3.7，后刀面最大磨损为1.01.5mm。1. 查切削手册表3.8，寿命T=180min4） 计算切削速度 按切削手册，查得 Vc98mm/s，n=439r/min,Vf=490mm/s据CA614
25、0卧式车床车床参数，选择nc=475r/min,Vfc=475mm/s,则实际切削速度V c=3.14*80*475/1000=119.3m/min,实际进给量为f zc=V fc/ncz=475/(300*10)=0.16mm/z。5)校验机床功率 查切削手册Pcc=1.1kw,而机床所能提供功率为PcmPcc。故校验合格。最终确定 ap=1.0mm，nc=475r/min,Vfc=475mm/s，V c=119.3m/min，f z=0.16mm/z。6）计算基本工时tmL/ Vf=(3+344)/475=0.72min。工序9：铣半圆键槽选用机床：X62卧式铣床确定切削宽度：由于加工余量
26、不大，所以可一次走刀完成确定每齿进给量根据X62铣床说明书，其功率为7kw,中等系统刚度根据表3 现取 选择铣刀磨钝标准及耐磨度根据表7 铣刀刀齿后刀面最大磨损为 ，镶齿铣刀（）耐用度 确定切削速度和每秒进给量切削深度可根据表21中公式计算 也可查表根据表9 当 时， 各修正系数为： 故 根据机床说明书选择 实际切削速度和每齿进给量为： 检查机床功率根据表5 当 时，切削功率的修正系数 所以实际切削功率为 根据机床说明书，机床主轴允许的功率为 因为，所以此切削用量可以采用。即 计算工时 式中 根据表19 入切削量及超切削量 则 故 4 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
27、要设计专用夹具。由指导老师的分配，决定设计第9道工序铣半圆键槽的夹具设计。 4.1问题的提出 本夹具主要用于铣半圆键槽，因为底面没有精度和位置度要求，定位要求不高，因此我们主要考虑提高生产效率的.4.2 定位基准的选择机器零件是由若干个表面组成的。这些表面之间的相对位置关系包括两方面的要求：表面见的位置尺寸精度和相对位置精度。研究零件表面的相对位置关系，是离不开基准的。不明确基准就不无法确定表面的位置。基准是用来确定生产对象上几何要素间的几何关系所依据的那些点、线、面。根据基准的不同功能，基准分为设计基准和工艺基准两大类。1. 设计基准 在零件图样上所采用的基准，称为设计基准。2. 工艺基准零
28、件在工艺过程中所采用的基准，称为工艺基准。工艺基准按用途不同，又分为装配基准、测量基准、工序基准和定位基准。（1）装配基准装配时用以确定零件在部件或产品中的位置的基准，称为装配基准。（2）测量基准测量时用以检验已加工表面尺寸几 位置的基准，称为测量基准。（3）工序基准在加工工序中，用以确定本工序被加工表面家工后的尺寸、形状及位置的基准，称为工序基准。（4）定位基准工件定位时所采用的基准，称为定位基准。需要说明的是，作为基准的点、线、面在工件上并不一定具体存在。如轴心线、对称面等，它们是由某些具体表面来体现的。用以体现基准的表面称为定位基准。采用26外圆和端面定位，定位元件的选择根据工序简图规定
29、的定位基准，选用V型块定位方案，两个短V型块限制四个自由度，利用一端面用支撑钉限制轴向自由度，进而限制了六个自由度,用铰链压板压紧后实现工件正确定位。定位方案如下：4.3 切削力和夹紧力计算 (1)刀具： 半圆键槽铣刀14mm 机床： X62卧式铣床 由3 所列公式 得 查表 9.48 得其中： 修正系数 z=24 代入上式，可得 F=889.4N 因在计算切削力时，须把安全系数考虑在内。安全系数 K=其中：为基本安全系数1.5 为加工性质系数1.1 为刀具钝化系数1.1 为断续切削系数1.1 所以 (2)夹紧力的计算 选用移动压板螺钉夹紧机 由 其中f为夹紧面上的摩擦系数，取 F=+G G为
30、工件自重 夹紧螺钉： 公称直径d=6mm，材料45钢 性能级数为6.8级 螺钉疲劳极限： 极限应力幅：许用应力幅：螺钉的强度校核：螺钉的许用切应力为 s=3.54 取s=4 得 满足要求 经校核： 满足强度要求，夹具安全可靠，使用快速螺旋铰链压板机构快速人工夹紧，调节夹紧力调节装置，即可指定可靠的夹紧力。4.4 定位误差分析 因为铣键槽时的位置度没有精度要求，且我们用对刀块和塞尺保证位置精度，定位精度较高，为了提高生产效率，因此定位误差不予考虑。4.5夹具的简要操作说明我们采用2个V型块和支撑钉定位，用铰链压板夹紧，2个V型块限制空间5个自由度，一个支撑钉限制一个自由度，这样就实现了完全定位，
31、最后用铰链压板压紧即可开始加工，加工完毕可以松开螺母，卸开铰链压板，取出工件。操作简单，装卸方便，适合批量生产。夹具装配图如下：夹具体如下：总 结毕业设计即将结束了，时间虽然短暂但是它对我们来说受益菲浅的，通过这次的设计使我们不再是只知道书本上的空理论，不再是纸上谈兵，而是将理论和实践相结合进行实实在在的设计，使我们不但巩固了理论知识而且掌握了设计的步骤和要领，使我们更好的利用图书馆的资料，更好的更熟练的利用我们手中的各种设计手册和AUTOCAD等制图软件，为我们踏入设计打下了好的基础。毕业设计使我们认识到了只努力的学好书本上的知识是不够的，还应该更好的做到理论和实践的结合。因此同学们非常感谢
32、老师给我们的辛勤指导，使我们学到了好多，也非常珍惜学院给我们的这次设计的机会，它将是我们毕业设计完成的更出色的关键一步。致 谢这次毕业设计使我收益不小，为我今后的学习和工作打下了坚实和良好的基础。但是，查阅资料尤其是在查阅切削用量手册时，数据存在大量的重复和重叠，由于经验不足，在选取数据上存在一些问题，不过我的指导老师每次都很有耐心地帮我提出宝贵的意见，在我遇到难题时给我指明了方向，最终我很顺利的完成了毕业设计。这次毕业设计成绩的取得，与指导老师的细心指导是分不开的。在此，我衷心感谢我的指导老师，特别是每次都放下她的休息时间，耐心地帮助我解决技术上的一些难题，她严肃的科学态度，严谨的治学精神，
33、精益求精的工作作风，深深地感染和激励着我。从课题的选择到项目的最终完成，她都始终给予我细心的指导和不懈的支持。多少个日日夜夜，她不仅在学业上给我以精心指导，同时还在思想、生活上给我以无微不至的关怀，除了敬佩指导老师的专业水平外，她的治学严谨和科学研究的精神也是我永远学习的榜样，并将积极影响我今后的学习和工作。在此谨向指导老师致以诚挚的谢意和崇高的敬意。 参 考 文 献1. 崇凯主编.机械制造技术基础课程设计指南.北京.化学工业出版社，20062. 王先逵主编.机械制造工艺学.北京.机械工业出版社，20053. 王先逵主编.机械加工工艺手册.北京.机械工业出版社，2006 4. 杨叔子主编.机械
34、加工工艺师手册.北京：机械工业出版社，2001 5. 李旦、王杰主编.机床专用夹具图册.哈尔滨工业大学出版社，1998 6. 赵家齐主编.机床制造工艺学课程设计指导书.北京.机械工艺出版社，20007. 陈于萍、周兆元主编.互换性与测量技术基础.北京.机械工业出版社，20058. 王光斗、王春福主编.机床夹具设计手册.上海.上海科学技术出版社，20009. 李益民主编.机械制造工艺设计简明手册.北京：机械工业出版社，199410. 孙本绪、熊万武编.机械加工余量手册.北京：国防工业出版社，199911. 刘守勇主编.机械制造工业与机床夹具.北京：机械工业出版社，200012 Huang Yun
35、qing editor. Tolerance and measurement techniques. Beijing: Mechanical Industry Press, 200113 Xue Yuen Shun machine fixture design. Beijing: Mechanical Industry Press, 200114、Morgan, M.N, Rowe, W.B., Black, S.C.E. and Alanson, D.R. Machining of Engineering Ceramics(J).Engineering Manufacture, 1998, 212(B8), 661-66915、Rowe, W.B. Mechanical Engineering in the information(J). Engineering Manufacture, 2001, 215(B4), 473-491
