從凸輪軸零件機械加工工藝規(guī)程及專用夾具設(shè)計【含CAD圖紙、說明書】

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Φ12 精車 0.8 12 IT7 0.025 12 0.8 半精車 1.0 12.8 IT9 0.062 12.8 0.031 1.6 粗車 1.2 13.8 IT11 0.160 13.8 0.08 6.3 毛坯 4 16 —— 2.2 16 1.1 ? 外圓Φ21 粗車 2Z=21 21 IT13 21 6.3 毛坯 2Z=25 25 —— 2.0 25 1.0 ? Φ4孔 鉆 2Z4 4 IT10 0.048 Φ4 6.3 毛坯 實心 M8孔 絲錐 2Z=1.2 8 IT10 0.048 Φ8 6.3 鉆 2Z=6.8 6.8 IT11 0.075 Φ6.8 12.5 毛坯 實心 Φ8.3孔 鉆 2Z=8.3 8.3 IT13 0.22 Φ8.3 12.5 毛坯 實心 ? ? ? ? ? 3、從凸輪軸毛坯圖設(shè)計 3.1 從凸輪軸毛坯形式 零件材料為45#，鑄件的特點是液態(tài)成形，其主要優(yōu)點是適應(yīng)性強，即適用于不同重量、不同壁厚的鑄件，也適用于不同的金屬，還特別適應(yīng)制造形狀復(fù)雜的鑄件。考慮到零件在使用過程中起連接作用，分析其在工作過程中所受載荷，最后選用鑄件，以便使金屬纖維盡量不被切斷，保證零件工作可靠。年產(chǎn)量已達(dá)成批生產(chǎn)水平，而且零件輪廓尺寸不大，可以采用砂型鑄造，這從提高生產(chǎn)效率，保證加工精度，減少生產(chǎn)成本上考慮，也是應(yīng)該的。 3.2 從凸輪軸毛坯圖 4、從凸輪軸零件加工路線方案一 制定工藝路線的出發(fā)點，應(yīng)當(dāng)是使零件的幾何形狀、尺寸精度及位置精度等技術(shù)要求能得到合理的保證。在生產(chǎn)綱領(lǐng)已經(jīng)確定為成批生產(chǎn)的條件下，可以考慮采用萬能性機床配以專用夾具，并盡量使工序集中來提高生產(chǎn)率。除此以外，還應(yīng)當(dāng)考慮經(jīng)濟效果，以便使生產(chǎn)成本盡量下降。 工 序 號 工序 名稱 工 序 內(nèi) 容 10 鍛造 鍛造出毛坯 20 熱處理 毛坯熱處理，時效處理 30 粗車、打中心孔 粗車右端面，打端面中心孔 40 粗車、打中心孔 粗車左端面，打端面中心孔 50 粗車、半精車 粗車、半精車外圓Φ12，粗車各外圓臺階及圓弧圓角，注意各外圓留1mm的余量 60 粗車 掉頭，粗車左端面，粗車外圓Φ21mm并進(jìn)行倒角 70 精車 精車右端面，保證全長53mm，半精車外圓Φ12mm，注意各外圓留0.5mm的余量并進(jìn)行倒角 80 車槽 掉頭，車左端寬度為4的槽，車左端寬度為1的槽 90 車槽 掉頭，車右端寬度為1的槽 100 鉆孔攻絲 鉆M8-6H螺紋底孔攻絲 110 鉆孔 鉆Φ8.3孔 120 銑槽 銑寬度為2的槽 130 鉗 去毛刺，清洗 140 終檢 終檢入庫 5、從凸輪軸零件加工路線方案二 工 序 號 工序 名稱 工 序 內(nèi) 容 10 鍛造 鍛造出毛坯 20 熱處理 毛坯熱處理，時效處理 30 粗車、打中心孔 粗車右端面，打端面中心孔 40 粗車、打中心孔 粗車左端面，打端面中心孔 50 鉆孔攻絲 鉆M8-6H螺紋底孔攻絲 60 鉆孔 鉆Φ8.3孔 70 銑槽 銑寬度為2的槽 80 粗車、半精車 粗車、半精車外圓Φ12，粗車各外圓臺階及圓弧圓角，注意各外圓留1mm的余量 90 粗車 掉頭，粗車左端面，粗車外圓Φ21mm并進(jìn)行倒角 100 精車 精車右端面，保證全長53mm，半精車外圓Φ12mm，注意各外圓留0.5mm的余量并進(jìn)行倒角 110 車槽 掉頭，車左端寬度為4的槽，車左端寬度為1的槽 120 車槽 掉頭，車右端寬度為1的槽 130 鉗 去毛刺，清洗 140 終檢 終檢入庫 6、從凸輪軸零件加工工藝過程卡片設(shè)計 上述兩個方案的特點在于：方案一的定位和裝夾等都比較方便，但是要更換多臺設(shè)備，加工過程比較繁瑣，而且在加工過程中位置精度不易保證。方案二減少了裝夾次數(shù)，但是要及時更換刀具，因為有些工序在車床上也可以加工，鏜、鉆孔等等，需要換上相應(yīng)的刀具。而且在磨削過程有一定難度，要設(shè)計專用夾具。因此綜合兩個工藝方案，取優(yōu)棄劣，具體工藝過程如下： 工 序 號 工序 名稱 工 序 內(nèi) 容 10 鍛造 鍛造出毛坯 20 熱處理 毛坯熱處理，時效處理 30 粗車、打中心孔 粗車右端面，打端面中心孔 40 粗車、打中心孔 粗車左端面，打端面中心孔 50 粗車、半精車 粗車、半精車外圓Φ12，粗車各外圓臺階及圓弧圓角，注意各外圓留1mm的余量 60 粗車 掉頭，粗車左端面，粗車外圓Φ21mm并進(jìn)行倒角 70 精車 精車右端面，保證全長53mm，半精車外圓Φ12mm，注意各外圓留0.5mm的余量并進(jìn)行倒角 80 車槽 掉頭，車左端寬度為4的槽，車左端寬度為1的槽 90 車槽 掉頭，車右端寬度為1的槽 100 鉆孔攻絲 鉆M8-6H螺紋底孔攻絲 110 鉆孔 鉆Φ8.3孔 120 銑槽 銑寬度為2的槽 130 鉗 去毛刺，清洗 140 終檢 終檢入庫 6.1 從凸輪軸零件加工設(shè)備匯總 ①.工序是粗車、粗鏜和半精車、半精鏜。各工序的工步數(shù)不多，成批量生產(chǎn)，故選用臥式車床就能滿足要求。本零件外輪廓尺寸不大，精度要求屬于中等要求，選用最常用的CA6140型臥式車床。參考根據(jù)《機械制造設(shè)計工工藝簡明手冊》表4.2-7。 ②.工序是鉆孔，選用Z525搖臂鉆床。 ③.工序Ⅹ是磨零件左右外圓面,這兩個面的要求精度都比較高,從經(jīng)濟角度看,采用萬能磨床。 6.2 從凸輪軸零件加工刀具和量具匯總 1.選擇刀具 ①.在車床上加工的工序,一般選用硬質(zhì)合金車刀和鏜刀。加工刀具選用YG6類硬質(zhì)合金車刀，它的主要應(yīng)用范圍為普通鑄鐵、冷硬鑄鐵、高溫合金的精加工和半精加工。為提高生產(chǎn)率及經(jīng)濟性,可選用可轉(zhuǎn)位車刀(GB5343.1-85,GB5343.2-85)。 ②.鉆孔時選用高速鋼麻花鉆，參考《機械加工工藝手冊》（主編 孟少農(nóng)），第二卷表10.21-47及表10.2-53可得到所有參數(shù)。 ③.磨具的選用：磨具通常又稱為砂輪。是磨削加工所使用的“刀具”。磨具的性能主要取決于磨具的磨料、結(jié)合劑、粒度、硬度、組織以及砂輪的形狀和尺寸。參考《簡明機械加工工藝手冊》（主編 徐圣群） 表12-47，選擇雙斜邊二號砂輪。 2. 選擇量具 本零件屬于成批量生產(chǎn)，一般均采用通常量具。選擇量具的方法有兩種：一是按計量器具的不確定度選擇；二是按計量器的測量方法極限誤差選擇。采用其中的一種方法即可。 6.3 從凸輪軸零件加工工藝過程卡片 從凸輪軸零件加工工藝過程卡片內(nèi)容詳見附頁。 7、從凸輪軸零件零件加工工序卡片設(shè)計 7.1 從凸輪軸零件加工各工序切削用量及基本工時 切削用量一般包括切削深度、進(jìn)給量及切削速度三項。確定方法是先是確定切削深度、進(jìn)給量，再確定切削速度。現(xiàn)根據(jù)《切削用量簡明手冊》（第三版，艾興、肖詩綱編，1993年機械工業(yè)出版社出版）確定本零件各工序的切削用量所選用的表格均加以*號，與《機械制造設(shè)計工工藝簡明手冊》的表區(qū)別。 7.1.1 工序30 粗車右端面，打端面中心孔 7.1.1.1確定切削用量 所選刀具為YG6硬質(zhì)合金可轉(zhuǎn)位車刀。根據(jù)《切削用量簡明手冊》表1.1，由于CA6140機床的中心高為200（表1.30），故選刀桿尺寸=，刀片厚度為。選擇車刀幾何形狀為卷屑槽帶倒棱型前刀面，前角=，后角=，主偏角=，副偏角=，刃傾角=，刀尖圓弧半徑=。 ①.確定切削深度 由于單邊余量為，可在一次走刀內(nèi)完成，故ap=2mm ②.確定進(jìn)給量 根據(jù)《切削加工簡明實用手冊》可知：表1.4 刀桿尺寸為，，工件直徑～400之間時， 進(jìn)給量=0.5～1.0 按CA6140機床進(jìn)給量（表4.2—9）在《機械制造工藝設(shè)計手冊》可知： =0.7 確定的進(jìn)給量尚需滿足機床進(jìn)給機構(gòu)強度的要求，故需進(jìn)行校驗根據(jù)表1—30，CA6140機床進(jìn)給機構(gòu)允許進(jìn)給力=3530。 根據(jù)表1.21，當(dāng)強度在174～207時，，，=時，徑向進(jìn)給力：=950。 切削時的修正系數(shù)為=1.0，=1.0，=1.17（表1.29—2），故實際進(jìn)給力為： =950=1111.5 （3-2） 由于切削時進(jìn)給力小于機床進(jìn)給機構(gòu)允許的進(jìn)給力，故所選=可用。 ③.選擇刀具磨鈍標(biāo)準(zhǔn)及耐用度 根據(jù)《切削用量簡明使用手冊》表1.9，車刀后刀面最大磨損量取為，車刀壽命=。 ④.確定切削速度 切削速度可根據(jù)公式計算，也可直接有表中查出。 根據(jù)《切削用量簡明使用手冊》表1.11，當(dāng)硬質(zhì)合金刀加工硬度200～219的鑄件，，，切削速度=。 切削速度的修正系數(shù)為=1.0，=0.92，0.8，=1.0，=1.0（見表1.28），故： ==63 （3-3） ===120 （3-4） 根據(jù)CA6140車床說明書選擇 =125 這時實際切削速度為： == （3-5） ⑤.校驗機床功率 切削時的功率可由表查出，也可按公式進(jìn)行計算。 由《切削用量簡明使用手冊》表1.25，=～，，，切削速度時， = 切削功率的修正系數(shù)=0.73，=0.9，故實際切削時間的功率為： =1.7=1.2 （3-6） 根據(jù)表1.30，當(dāng)=時，機床主軸允許功率為=，，故所選切削用量可在CA6140機床上進(jìn)行，最后決定的切削用量為： =3.75，=，==，= ⑥.倒角 為了縮短輔助時間，取倒角時的主軸轉(zhuǎn)速與鉆孔相同 換車刀手動進(jìn)給。 ⑦. 計算基本工時 （3-7） 式中=++，= 由《切削用量簡明使用手冊》表1.26，車削時的入切量及超切量+=，則=+= == （3-8） 7.1.2 工序40 粗車左端面，打端面中心孔本工序仍為粗車。已知條件與工序相同，車端面及倒角，可采用工序Ⅳ相同的可轉(zhuǎn)位車刀。 采用工序30確定切削用量的方法，得本工序的切削用量及基本時間如下： a=2 f=0.65 n=3.8 v=50.4 T=56 7.1.3 工序50 粗車、半精車外圓Φ12，粗車各外圓臺階及圓弧圓角，注意各外圓留1mm的余量 所選刀具為YG6硬質(zhì)合金可轉(zhuǎn)位車刀。根據(jù)《切削用量簡明手冊》表1.1，由于C6140 機床的中心高為200（表1.30），故選刀桿尺寸=，刀片厚度為。選擇車刀幾何形狀為卷屑槽帶倒棱型前刀面，前角=，后角=，主偏角=，副偏角=，刃傾角=，刀尖圓弧半徑=。 ①.確定切削深度 由于單邊余量為，可在一次走刀內(nèi)完成，故 == ②.確定進(jìn)給量 根據(jù)《切削加工簡明實用手冊》可知：表1.4 刀桿尺寸為，，工件直徑～400之間時， 進(jìn)給量=0.5～1.0 按CA6140機床進(jìn)給量（表4.2—9）在《機械制造工藝設(shè)計手冊》可知： =0.7 確定的進(jìn)給量尚需滿足機床進(jìn)給機構(gòu)強度的要求，故需進(jìn)行校驗根據(jù)表1—30，CA6140機床進(jìn)給機構(gòu)允許進(jìn)給力=3530。 根據(jù)表1.21，當(dāng)強度在174～207時，，，=時，徑向進(jìn)給力：=950。 切削時的修正系數(shù)為=1.0，=1.0，=1.17（表1.29—2），故實際進(jìn)給力為： =950=1111.5 由于切削時進(jìn)給力小于機床進(jìn)給機構(gòu)允許的進(jìn)給力，故所選=可用。 ③.選擇刀具磨鈍標(biāo)準(zhǔn)及耐用度 根據(jù)《切削用量簡明使用手冊》表1.9，車刀后刀面最大磨損量取為，車刀壽命=。 ④.確定切削速度 切削速度可根據(jù)公式計算，也可直接有表中查出。 根據(jù)《切削用量簡明使用手冊》表1.11，當(dāng)硬質(zhì)合金刀加工硬度200～219的鑄件，，，切削速度=。 切削速度的修正系數(shù)為=1.0，=0.92，0.8，=1.0，=1.0（見表1.28），故： ==63 （3-12） ===120 （3-13） 根據(jù)CA6140車床說明書選擇 =125 這時實際切削速度為： == （3-14） ⑤.校驗機床功率 切削時的功率可由表查出，也可按公式進(jìn)行計算。 由《切削用量簡明使用手冊》表1.25，=～，，，切削速度時， = 切削功率的修正系數(shù)=0.73，=0.9，故實際切削時間的功率為： =1.7=1.2 根據(jù)表1.30，當(dāng)=時，機床主軸允許功率為=，，故所選切削用量可在CA6140機床上進(jìn)行，最后決定的切削用量為： =1.25，=，==，= ⑥.計算基本工時 （3-15） 由《切削用量簡明使用手冊》表1.26，車削時的入切量及超切量+=，則 = 7.1.4 工序60 掉頭，粗車左端面，粗車外圓Φ21mm并進(jìn)行倒角 本工序仍半精車。已知條件與工序相同，車端面，可采用工序Ⅳ相同的可轉(zhuǎn)位車刀。 7.1.5 工序70 精車右端面，保證全長53mm，半精車外圓Φ12mm，注意各外圓留0.5mm的余量并進(jìn)行倒角。機床CA6140普通車床，工件用卡盤固定。 所選刀具為YG6硬質(zhì)合金可轉(zhuǎn)位車刀。根據(jù)《切削用量簡明手冊》表1.1，由于CA6140機床的中心高為200（表1.30），故選刀桿尺寸=，刀片厚度為。選擇車刀幾何形狀為卷屑槽帶倒棱型前刀面，前角=，后角=，主偏角=，副偏角=，刃傾角=，刀尖圓弧半徑=。 ①.確定切削深度 由于單邊余量為，可在一次走刀內(nèi)完成，故 = （3-1） ②.確定進(jìn)給量 根據(jù)《切削加工簡明實用手冊》可知：表1.4 刀桿尺寸為，，工件直徑～400之間時， 進(jìn)給量=0.5～1.0 按CA6140機床進(jìn)給量（表4.2—9）在《機械制造工藝設(shè)計手冊》可知： =0.7 確定的進(jìn)給量尚需滿足機床進(jìn)給機構(gòu)強度的要求，故需進(jìn)行校驗根據(jù)表1—30，CA6140機床進(jìn)給機構(gòu)允許進(jìn)給力=3530。 根據(jù)表1.21，當(dāng)強度在174～207時，，，=時，徑向進(jìn)給力：=950。 切削時的修正系數(shù)為=1.0，=1.0，=1.17（表1.29—2），故實際進(jìn)給力為： =950=1111.5 （3-2） 由于切削時進(jìn)給力小于機床進(jìn)給機構(gòu)允許的進(jìn)給力，故所選=可用。 ③.選擇刀具磨鈍標(biāo)準(zhǔn)及耐用度 根據(jù)《切削用量簡明使用手冊》表1.9，車刀后刀面最大磨損量取為，車刀壽命=。 ④.確定切削速度 切削速度可根據(jù)公式計算，也可直接有表中查出。 根據(jù)《切削用量簡明使用手冊》表1.11，當(dāng)硬質(zhì)合金刀加工硬度200～219的鍛造件，，，切削速度=。 切削速度的修正系數(shù)為=1.0，=0.92，0.8，=1.0，=1.0（見表1.28），故： ==63 （3-3） ===120 （3-4） 根據(jù)CA6140車床說明書選擇 =125 這時實際切削速度為： == （3-5） ⑤.校驗機床功率 切削時的功率可由表查出，也可按公式進(jìn)行計算。 由《切削用量簡明使用手冊》表1.25，=～，，，切削速度時， = 切削功率的修正系數(shù)=0.73，=0.9，故實際切削時間的功率為： =1.7=1.2 （3-6） 根據(jù)表1.30，當(dāng)=時，機床主軸允許功率為=，，故所選切削用量可在CA6140機床上進(jìn)行，最后決定的切削用量為： =3.75，=，==，= ⑥.倒角 為了縮短輔助時間，取倒角時的主軸轉(zhuǎn)速與鉆孔相同 換車刀手動進(jìn)給。 ⑦. 計算基本工時 （3-7） 式中=++，= 由《切削用量簡明使用手冊》表1.26，車削時的入切量及超切量+=，則=+= == 工序80 掉頭，車左端寬度為4的槽，車左端寬度為1的槽 切削深度ap：ap=1mm 根據(jù)《機械加工工藝手冊》表查得：進(jìn)給量,查《機械加工工藝手冊》表2.4-82得切削速度， 機床主軸轉(zhuǎn)速： ， 查《機械加工工藝手冊》表3.1-74取 實際切削速度： 進(jìn)給量： 工作臺每分進(jìn)給量： 被切削層長度：由毛坯尺寸可知深度為3mm，l=3mm 機動時間==0.052min=3.12s 工序90 掉頭，車右端寬度為1的槽 ①.確定切削深度 由于單邊余量為，可在一次走刀內(nèi)完成，故 = ②.確定進(jìn)給量 根據(jù)《切削加工簡明實用手冊》可知：表1.4 刀桿尺寸為，，工件直徑～400之間時， 進(jìn)給量=0.5～1.0 按CA6140機床進(jìn)給量（表4.2—9）在《機械制造工藝設(shè)計手冊》可知： =0.7 確定的進(jìn)給量尚需滿足機床進(jìn)給機構(gòu)強度的要求，故需進(jìn)行校驗根據(jù)表1—30，CA6140機床進(jìn)給機構(gòu)允許進(jìn)給力=3530。 根據(jù)表1.21，當(dāng)強度在174～207時，，，=時，徑向進(jìn)給力：=950。 切削時的修正系數(shù)為=1.0，=1.0，=1.17（表1.29—2），故實際進(jìn)給力為： =950=1111.5 由于切削時進(jìn)給力小于機床進(jìn)給機構(gòu)允許的進(jìn)給力，故所選=可用。 ③.選擇刀具磨鈍標(biāo)準(zhǔn)及耐用度 根據(jù)《切削用量簡明使用手冊》表1.9，車刀后刀面最大磨損量取為，車刀壽命=。 ④.確定切削速度 切削速度可根據(jù)公式計算，也可直接有表中查出。 根據(jù)《切削用量簡明使用手冊》表1.11，當(dāng)硬質(zhì)合金刀加工硬度200～219的鑄件，，，切削速度=。 切削速度的修正系數(shù)為=1.0，=0.92，0.8，=1.0，=1.0（見表1.28），故： ==63 （3-12） ===120 （3-13） 根據(jù)CA6140車床說明書選擇 =125 這時實際切削速度為： == 7.1.6工序100 鉆M8-6H螺紋底孔攻絲鉆螺紋底孔及攻螺紋 鉆螺紋底孔 取 （） 所以 （） 按機床選取= （） 所以實際切削速度 （） 切削工時（一個孔）： 攻螺紋 根據(jù)表4-32選取 所以 （293） 按機床選取 所以實際切削速度 所以切削時間（一個孔）： 7.1.7工序110 鉆Φ8.3孔 確定鉆孔的切削用量 鉆孔選用機床為Z525搖臂機床，刀具選用GB1436-85直柄短麻花鉆，《機械加工工藝手冊》第2卷。 根據(jù)《機械加工工藝手冊》第2卷表10.4-2查得鉆頭直徑小于10的鉆孔進(jìn)給量為0.20～0.35。 則取 確定切削速度，根據(jù)《機械加工工藝手冊》第2卷表10.4-9 切削速度計算公式為 （3-20） 查得參數(shù)為，刀具耐用度T=35 則 ==1.6 所以 ==72 選取 所以實際切削速度為=2.64 確定切削時間（一個孔） = 工序120 銑寬度為2的槽 機床： X52K立式銑床。 參考文獻(xiàn)[7]表30—31 刀具：高速鋼三面刃圓盤銑刀（面銑刀）：， ，齒數(shù)12，此為細(xì)齒銑刀。 精銑該平面的單邊余量：Z=1mm 銑削深度： 每齒進(jìn)給量：根據(jù)參考文獻(xiàn)[7]表30—31，取 銑削速度：參照參考文獻(xiàn)[7]表30—31，取 機床主軸轉(zhuǎn)速，由式（2.1）有： 按照參考文獻(xiàn)[7]表3.1-31 實際銑削速度： 進(jìn)給量，由式（1.3）有： 工作臺每分進(jìn)給量： 粗銑的切削工時 被切削層長度：由毛坯尺寸可知， 刀具切入長度： 刀具切出長度：取 走刀次數(shù)為1 機動時間： 根據(jù)參考文獻(xiàn)[5]表2.5-45可查得銑削的輔助時間 精銑的切削工時 被切削層長度：由毛坯尺寸可知 刀具切入長度：精銑時 刀具切出長度：取 走刀次數(shù)為1 機動時間： 根據(jù)參考文獻(xiàn)[5]表2.5-45可查得銑削的輔助時間 7.2 從凸輪軸零件加工工序尺寸計算 “從凸輪軸” 零件材料為45#，查《機械加工工藝手冊》（以后簡稱《工藝手冊》），表2.2-17 各種鑄鐵的性能比較，45#的硬度HB為143～269，表2.2-23 45#的物理性能，45#密度ρ=7.2～7.3（），計算零件毛坯的重量約為2。 表3-1 機械加工車間的生產(chǎn)性質(zhì) 生產(chǎn)類別 同類零件的年產(chǎn)量[件] 重型 （零件重>2000kg） 中型 （零件重100~2000kg） 輕型 （零件重<100kg） 單件生產(chǎn) 5以下 10以下 100以下 小批生產(chǎn) 5~100 10~200 100~500 中批生產(chǎn) 100~300 200~500 500~5000 大批生產(chǎn) 300~1000 500~5000 5000~50000 大量生產(chǎn) 1000以上 5000以上 50000以上 根據(jù)所發(fā)的任務(wù)書上的數(shù)據(jù)，該零件的月工序數(shù)不低于30～50，毛坯重量2<100為輕型，確定為大批生產(chǎn)。 根據(jù)生產(chǎn)綱領(lǐng)，選擇鑄造類型的主要特點要生產(chǎn)率高，適用于大批生產(chǎn)，查《工藝手冊》表3.1-19 特種鑄造的類別、特點和應(yīng)用范圍，再根據(jù)表3.1-20 各種鑄造方法的經(jīng)濟合理性，采用機器砂模造型鑄件。 表3-2 成批和大量生產(chǎn)鑄件的尺寸公差等級 鑄造方法 公差等級CT 45# 砂型手工造型 11~13 砂型機器造型及殼型 8~10 金屬型 7~9 低壓鑄造 7~9 熔模鑄造 5~7 根據(jù)上表選擇金屬型公差等級為7級。 3-3 鑄件尺寸公差數(shù)值 鑄件基本尺寸 公差等級CT 大于 至 8 63 100 160 100 160 250 1.6 1.8 2.0 根據(jù)上表查得鑄件基本尺寸大于100至160，公差等級為8級的公差數(shù)值為1.8。 表3-4 鑄鐵件機械加工余量（JB2854-80）如下 鑄件基本尺寸 加工余量等級 6 澆注時位置 >120~250 6.0 4.0 頂、側(cè)面 底 面 鑄孔的機械加工余量一般按澆注時位置處于頂面的機械加工余量選擇。 根據(jù)上述原始資料及加工工藝，分別確定各加工表面的機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸。 加工表面 工序（或工步）名稱 工序（或工步）余量 工序（或工步）基本尺寸 工序（或工步） 經(jīng)濟精度 工序（或工步）尺寸及其偏差 表面粗糙度（Ra ） 公差等級 公差 右端面 粗車 2 ? ? ? ? 6.3 毛坯 2 ? ? ? ? ? 左端面 粗車 2 ? ? ? ? 6.3 毛坯 2 ? ? ? ? ? Φ12 精車 0.8 12 IT7 0.025 12 0.8 半精車 1.0 12.8 IT9 0.062 12.8 0.031 1.6 粗車 1.2 13.8 IT11 0.160 13.8 0.08 6.3 毛坯 4 16 —— 2.2 16 1.1 ? 外圓Φ21 粗車 2Z=21 21 IT13 21 6.3 毛坯 2Z=25 25 —— 2.0 25 1.0 ? Φ4孔 鉆 2Z4 4 IT10 0.048 Φ4 6.3 毛坯 實心 M8孔 絲錐 2Z=1.2 8 IT10 0.048 Φ8 6.3 鉆 2Z=6.8 6.8 IT11 0.075 Φ6.8 12.5 毛坯 實心 Φ8.3孔 鉆 2Z=8.3 8.3 IT13 0.22 Φ8.3 12.5 毛坯 實心 ? ? ? ? ? 7.3 從凸輪軸零件加工各工序定位方式 工序30： 工序40： 工序50： 工序60： 工序70： 工序80： 工序90： 工序100： 工序110： 工序120： 7.4從凸輪軸零件加工工序卡片 各工序卡片請見附頁。 8、從凸輪軸零件φ8.3孔和M8螺紋孔部位鉆床夾具設(shè)計 為了提高勞動生產(chǎn)，保證加工質(zhì)量，降低勞動強度，需要設(shè)計專用夾具。本夾具將用于Z525鉆床。成批生產(chǎn)，任務(wù)為設(shè)計一鉆孔φ8.3和M8螺紋孔。 本夾具無嚴(yán)格的技術(shù)要求，因此，應(yīng)主要考慮如何提高勞動生產(chǎn)率，降低勞動強度，精度不是主要考慮的問題。 8.1 從凸輪軸零件φ8.3孔和M8螺紋孔部位加工定位方式 為了提高加工效率及方便加工，決定材料使用高速鋼，用于對進(jìn)行加工，準(zhǔn)備采用手動夾緊。 由零件圖可知：進(jìn)行加工前，外圓面進(jìn)行了粗、精銑加工，進(jìn)行了粗、精加工。因此，定位、夾緊方案有： 方案：選外圓面平面、和側(cè)面和V型塊定位夾緊方式用操作簡單，通用性較強的螺旋壓板來夾緊。 根據(jù)要求，需要限制工件X方向轉(zhuǎn)動自由度、Y方向轉(zhuǎn)動自由度和Z方向轉(zhuǎn)動自由度；根據(jù)加工要求，需要限制工件X方向移動自由度和Z方向移動自由度。但考慮到加工時工件定位的穩(wěn)定性，可以將六個不定度全部限制。 由于外圓表面已經(jīng)加工，加上V形塊起到支撐定位，螺母夾緊加工件。此方案實現(xiàn)了工件的完全定位，無重復(fù)定位，方案可取。 為了使定位誤差達(dá)到要求的范圍之內(nèi)，這種定位在結(jié)構(gòu)上簡單易操作。 8.2 從凸輪軸零件φ8.3孔和M8螺紋孔部位加工夾緊方式 鉆該孔時選用：鉆床Z525，刀具用高速鋼刀具。 由參考文獻(xiàn)[5]查表可得： 切削力公式： 式中 查表得： 其中： 即： 實際所需夾緊力：由參考文獻(xiàn)[5]表得： 有： 安全系數(shù)K可按下式計算有： 式中：為各種因素的安全系數(shù)，見參考文獻(xiàn)[5]表 可得： 所以 根據(jù)工件受力切削力、夾緊力的作用情況，找出在加工過程中對夾緊最不利的瞬間狀態(tài)，按靜力平衡原理計算出理論夾緊力。最后為保證夾緊可靠，再乘以安全系數(shù)作為實際所需夾緊力的數(shù)值，即： 安全系數(shù)K可按下式計算： 式中：為各種因素的安全系數(shù)，查參考文獻(xiàn)[5]1～2～1可知其公式參數(shù)： 由此可得： 所以 由計算可知所需實際夾緊力不是很大，為了使其夾具結(jié)構(gòu)簡單、操作方便，決定選用手動螺旋夾緊機構(gòu)。 夾緊力的確定 夾緊力方向的確定 夾緊力應(yīng)朝向主要的定位基面。 夾緊力的方向盡可能與切削力和工件重力同向。 (1) 夾緊力作用點的選擇 a. 夾緊力的作用點應(yīng)落在定位元件的支承范圍內(nèi)。 b. 夾緊力的作用點應(yīng)落在工件剛性較好的部位上，這樣可以防止或減少工件變形變形對加工精度的影響。 c. 夾緊力的作用點應(yīng)盡量靠近加工表面。 (3)夾緊力大小的估算 理論上確定夾緊力的大小，必須知道加工過程中，工件所受到的切削力、離心力、慣性力及重力等，然后利用夾緊力的作用應(yīng)與上述各力的作用平衡而計算出。但實際上，夾緊里的大小還與工藝系統(tǒng)的剛性、夾緊機構(gòu)的傳遞效率等有關(guān)。而且，切削力的大小在加工過程中是變化的，因此，夾緊力的計算是個很復(fù)雜的問題，只能進(jìn)行粗略的估算。 估算的方法：一是找出對夾緊最不利的瞬時狀態(tài)，估算此狀態(tài)下所需的夾緊力；二是只考慮主要因素在力系中的影響，略去次要因素在力系中的影響。 估算的步驟： a.建立理論夾緊力FJ理與主要最大切削力FP的靜平衡方程：FJ理=Ф (FP)。 b.實際需要的夾緊力FJ需，應(yīng)考慮安全系數(shù)，F(xiàn)J需=KFJ理。 c.校核夾緊機構(gòu)的夾緊力FJ是否滿足條件：FJ>FJ需。 夾具中的裝夾是由定位和夾緊兩個過程緊密聯(lián)系在一起的。定位問題已在前面研究過，其目的在于解決工件的定位方法和保證必要的定位精度。 僅僅定好位在大多數(shù)場合下，還無法進(jìn)行加工。只有進(jìn)而在夾具上設(shè)置相應(yīng)的夾緊裝置對工件進(jìn)行夾緊，才能完成工件在夾具中裝夾的全部任務(wù)。 夾緊裝置的基本任務(wù)是保持工件在定位中所獲得的即定位置，以便在切削力、重力、慣性力等外力作用下，不發(fā)生移動和震動，確保加工質(zhì)量和生產(chǎn)安全。有時工件的定位是在夾緊過程中實現(xiàn)的，正確的夾緊還能糾正工件定位的不正確。 一般夾緊裝置由動源即產(chǎn)生原始作用力的部分。夾緊機構(gòu)即接受和傳遞原始作用力，使之變?yōu)閵A緊力，并執(zhí)行夾緊任務(wù)的部分。他包括中間遞力機構(gòu)和夾緊元件。 考慮到機床的性能、生產(chǎn)批量以及加工時的具體切削量決定采用手動夾緊。 螺旋夾緊機構(gòu)是斜契夾緊的另一種形式，利用螺旋桿直接夾緊元件，或者與其他元件或機構(gòu)組成復(fù)合夾緊機構(gòu)來夾緊工件。是應(yīng)用最廣泛的一種夾緊機構(gòu)。 螺旋夾緊機構(gòu)中所用的螺旋，實際上相當(dāng)于把契繞在圓柱體上，因此他的作用原理與斜契是一樣的。也利用其斜面移動時所產(chǎn)生的壓力來夾緊工件的。不過這里上是通過轉(zhuǎn)動螺旋，使繞在圓柱體是的斜契高度發(fā)生變化來夾緊的。 典型的螺旋夾緊機構(gòu)的特點： （1）結(jié)構(gòu)簡單； （2）擴力比大； （3）自瑣性能好； （4）行程不受限制； （5）夾緊動作慢。 夾緊裝置可以分為力源裝置、中間傳動裝置和夾緊裝置，在此套夾具中，中間傳動裝置和夾緊元件合二為一。力源為機動夾緊，通過螺栓夾緊移動壓板。達(dá)到夾緊和定心作用。 工件通過定位銷的定位限制了繞Z軸旋轉(zhuǎn)，通過螺栓夾緊移動壓板，實現(xiàn)對工件的夾緊。并且移動壓板的定心裝置是與工件外圓弧面相吻合的移動壓板，通過精確的圓弧定位，實現(xiàn)定心。此套移動壓板制作簡單，便于手動調(diào)整。通過松緊螺栓實現(xiàn)壓板的前后移動，以達(dá)到壓緊的目的。壓緊的同時，實現(xiàn)工件的定心，使其定位基準(zhǔn)的對稱中心在規(guī)定位置上。 查參考文獻(xiàn)[5]1～2～26可知螺旋夾緊時產(chǎn)生的夾緊力按以下公式計算：螺旋夾緊時產(chǎn)生的夾緊力按以下公式計算有： 式中參數(shù)由參考文獻(xiàn)[5]可查得： 螺旋夾緊力： 該夾具采用夾緊機構(gòu)， 由上述計算易得： 由計算可知所需實際夾緊力不是很大，為了使其夾具結(jié)構(gòu)簡單、操作方便，決定選用手動螺旋夾緊機構(gòu)。 8.3 從凸輪軸零件φ8.3孔和M8螺紋孔部位加工誤差計算 為了滿足工序的加工要求，必須使工序中誤差總和等于或小于該工序所規(guī)定的尺寸公差。 與機床夾具有關(guān)的加工誤差，一般可用下式表示： ⑴V型塊定位誤差 ： 注：V型塊夾角α=90°。 基準(zhǔn)位移誤差： 工件以外圓柱面在V型塊定位，由于工件定位面外圓直徑有公差δD，因此對一批工件來說，當(dāng)直徑由最小D－δD變大到D時，工件中心（即定位基準(zhǔn)）將在V型塊的對稱中心平面內(nèi)上下偏移，左右不發(fā)生偏移，即工件由變大到,其變化量（即基準(zhǔn)位移誤差Δ）從圖（a）中的幾何關(guān)系退出： ΔY== 基準(zhǔn)不重合誤差： 從圖（b）中設(shè)計基準(zhǔn)與定位基準(zhǔn)不重合，假設(shè)定位基準(zhǔn)不動，當(dāng)工件直徑由最小D－δD變到最大D時，設(shè)計基準(zhǔn)的變化量為，即基準(zhǔn)不重合誤差ΔB=。 從圖(c)中可知，設(shè)計基準(zhǔn)為工件的下母線。即，上述方向由a到a′與定位基準(zhǔn)變到的方向相反，故其定位誤差ΔD是ΔY與ΔB之差. ΔD=ΔY－ΔB=－=0.207δD=0.207×0.01=0.00207 ΔD=0.00207＜T 即滿足要求 ⑵ 夾緊誤差 ： 其中接觸變形位移值： 查[5]表1～2～15有。 ⑶ 磨損造成的加工誤差：通常不超過 ⑷ 夾具相對刀具位置誤差：取 誤差總和： 從以上的分析可見，所設(shè)計的夾具能滿足零件的加工精度要求。 8.4 鉆套、襯套、鉆模板設(shè)計與選用 工藝孔的加工只需鉆切削就能滿足加工要求。故選用可換鉆套（其結(jié)構(gòu)如下圖所示）以減少更換鉆套的輔助時間。 .尺寸表 d D D1 H t 基本尺寸 極限偏差F7 基本尺寸 極限偏差D6 ＞0～1 +0.016 +0.006 3 +0.010 +0.004 6 6 9 -- 0.008 ＞1～1.8 4 +0.016 +0.008 7 ＞1.8～2.6 5 8 ＞2.6～3 6 9 8 12 16 ＞3～3.3 +0.022 +0.010 ＞3.3～4 7 +0.019 +0.010 10 ＞4～5 8 11 ＞5～6 10 13 10 16 20 ＞6～8 +0.028 +0.013 12 +0.023 +0.012 15 ＞8～10 15 18 12 20 25 ＞10～12 +0.034 +0.016 18 22 ＞12～15 22 +0.028 +0.015 26 16 28 36 ＞15～18 26 30 0.012 ＞18～22 +0.041 +0.020 30 34 20 36 45 ＞22～26 35 +0.033 +0.017 39 ＞26～30 42 46 25 45 56 ＞30～35 +0.050 +0.025 48 52 ＞35～42 55 +0.039 +0.020 59 30 56 67 ＞42～48 62 66 ＞48～50 70 74 0.040 鉆模板選用翻轉(zhuǎn)鉆模板，用沉頭螺釘錐銷定位于夾具體上。 8.5確定夾具體結(jié)構(gòu)尺寸和總體結(jié)構(gòu) 夾具體：夾具的定位、引導(dǎo)、夾緊裝置裝在夾具體上，使其成為一體，并能正確的安裝在機床上。夾具體是將夾具上的各種裝置和元件連接成一個整體的最大最復(fù)雜的基礎(chǔ)件。夾具體的形狀和尺寸取決于夾具上各種裝置的布置以及夾具與機床的連接，而且在零件的加工過程中，夾具還要承受夾緊力、切削力以及由此產(chǎn)生的沖擊和振動，因此夾具體必須具有必要的強度和剛度。切削加工過程中產(chǎn)生的切屑有一部分還會落在夾具體上，切屑積聚過多將影響工件的可靠的定位和夾緊，因此設(shè)計夾具體時，必須考慮結(jié)構(gòu)應(yīng)便于排屑。此外，夾具體結(jié)構(gòu)的工藝性、經(jīng)濟性以及操作和裝拆的便捷性等，在設(shè)計時也應(yīng)加以考慮。 夾具體設(shè)計的基本要求 （1）應(yīng)有適當(dāng)?shù)木群统叽绶€(wěn)定性 夾具體上的重要表面，如安裝定位元件的表面、安裝對刀塊或?qū)蛟谋砻嬉约皧A具體的安裝基面，應(yīng)有適當(dāng)?shù)某叽缇群托螤罹?，它們之間應(yīng)有適當(dāng)?shù)奈恢镁取? 為使夾具體的尺寸保持穩(wěn)定，鑄造夾具體要進(jìn)行時效處理，焊接和鍛造夾具體要進(jìn)行退火處理。 （2）應(yīng)有足夠的強度和剛度 為了保證在加工過程中不因夾緊力、切削力等外力的作用而產(chǎn)生不允許的變形和振動，夾具體應(yīng)有足夠的壁厚，剛性不足處可適當(dāng)增設(shè)加強筋。 （3）應(yīng)有良好的結(jié)構(gòu)工藝性和使用性 夾具體一般外形尺寸較大，結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，而且各表面間的相互位置精度要求高，因此應(yīng)特別注意其結(jié)構(gòu)工藝性，應(yīng)做到裝卸工件方便，夾具維修方便。在滿足剛度和強度的前提下，應(yīng)盡量能減輕重量，縮小體積，力求簡單。 （4）應(yīng)便于排除切屑 在機械加工過程中，切屑會不斷地積聚在夾具體周圍，如不及時排除，切削熱量的積聚會破壞夾具的定位精度，切屑的拋甩可能纏繞定位元件，也會破壞定位精度，甚至發(fā)生安全事故。因此，對于加工過程中切屑產(chǎn)生不多的情況，可適當(dāng)加大定位元件工作表面與夾具體之間的距離以增大容屑空間：對于加工過程中切削產(chǎn)生較多的情況，一般應(yīng)在夾具體上設(shè)置排屑槽。 （5）在機床上的安裝應(yīng)穩(wěn)定可靠 夾具在機床上的安裝都是通過夾具體上的安裝基面與機床上的相應(yīng)表面的接觸或配合實現(xiàn)的。當(dāng)夾具在機床工作臺上安裝時，夾具的重心應(yīng)盡量低，支承面積應(yīng)足夠大，安裝基面應(yīng)有較高的配合精度，保證安裝穩(wěn)定可靠。夾具底部一般應(yīng)中空，大型夾具還應(yīng)設(shè)置吊環(huán)或起重孔。 工件裝夾方案確定以后，根據(jù)定位元件及夾緊機構(gòu)所需要的空間范圍及機床工作臺的尺寸，確定夾具體的結(jié)構(gòu)尺寸，然后繪制夾具總圖。詳見繪制的夾具裝配圖。 8.6夾具設(shè)計及操作的簡要說明 由于是大批大量生產(chǎn)，主要考慮提高勞動生產(chǎn)率。因此設(shè)計時，需要更換零件加工時速度要求快。本夾具設(shè)計，用移動夾緊的大平面定位三個自由度，定位兩個自由度，用定位塊定位最后一個轉(zhuǎn)動自由度。 夾具體是夾具的基礎(chǔ)件，夾具體上所有組成部分都必須最終通過這一基礎(chǔ)件連接成一個有機整體。為了滿足加工要求，夾具體應(yīng)有足夠的剛度和強度，同時結(jié)構(gòu)工藝性要好。 由于鑄造工藝性好，幾乎不受零件大小、形狀、重量和結(jié)構(gòu)復(fù)雜程度的限制，同時吸振性良好、抗壓能力好，故此選用鑄造夾具體，材料選取HT200，鑄造成型后時效處理，以消除內(nèi)應(yīng)力。 由于工件采用V型塊定位Φ12mm外圓面，這就要求V型塊固定在一個與水平面成45°的支撐面上。我們可以采用加工一有45°面的支撐塊固定在夾具體上，經(jīng)過切削加工達(dá)到我們要求的定位尺寸。 總 結(jié) 課程設(shè)計即將結(jié)束了，時間雖然短暫但是它對我們來說受益菲淺的，通過這次的設(shè)計使我們不再是只知道書本上的空理論，不再是紙上談兵，而是將理論和實踐相結(jié)合進(jìn)行實實在在的設(shè)計，使我們不但鞏固了理論知識而且掌握了設(shè)計的步驟和要領(lǐng)，使我們更好的利用圖書館的資料，更好的更熟練的利用我們手中的各種設(shè)計手冊和AUTOCAD等制圖軟件，為我們踏入社會打下了好的基礎(chǔ)。 課程設(shè)計使我們認(rèn)識到了只努力的學(xué)好書本上的