机械制造课程设计-凸轮盘-说明书讲解

机械制造技术基础
课程设计说明书
设计题目：凸轮盘零件的机械加工工艺规程及
夹具设计
机械制造技术基础课程设计任务书
题目：凸轮盘零件的机械加工工艺规程及夹具设计
内容：1、零件图 1张
2、毛坯图 1张
3、机械加工工艺规程 1张
4、夹具结构设计装配图 1张
5、夹具结构设计零件图 1张
6、课程设计说明书 1份
2011年9月1日
课程设计说明书格式及要求
1.文字要求：文字通顺，语言流畅，无错别字，采用计算机打印成文。

2.纸张要求：A4纸单面打印。

3.版面设置：上、下边距为2.54cm，左边距为2.9cm，右边距为2.9cm，行距为1.25倍，字距为标准，装订线为左侧0.5cm。

4.页码：正文页码排在页面的中间下方（1、2、……）。

5.字体：中文汉字、符号采用宋体字，数字及西文字母、符号采用Times New Roman字体。

6.字号：一级标题用三号字加粗（居中）；二级标题用四号字加粗（居左、缩进两个汉字）；三级标题以下的标题（含三级标题）均用小四号字加粗（居左、缩进两个汉字）；正文文字用小四号字。

7.文中的图、表、附注、参考文献、公式一律采用阿拉伯数字，按章连续编号。

图序号及图名（五号宋体）置于图的下方，表序号及表名（五号宋体）置于表的上方。

文中公式的编号用括号括起写在右边行尾，公式与编号之间不加虚线。

8.计量单位要采用国家颁布的“中华人民共和国法定计量单位”和“国际单位制(SI)”，单位名称和符号的书写方式，可以采用国际通用符号，也可以用中文名称，但全文应统一，不能混用。

9.图纸要求：图面整洁、布局合理，线条粗细均匀，圆弧连接光滑，尺寸标注规范，文字注释必须使用工程字书写。

工程类绘图必须有计算机和手工绘制。

10.曲线图表要求：所有曲线、图表、示意图等不准徒手画，必须按国家规定或工程要求采用计算机或手工绘制。

目录
(一) 凸轮盘的工艺分析及生产类型的确定
1、凸轮盘的用途
2、凸轮盘的技术要求
3、确定凸轮盘的生产类型
（二）确定毛坯、绘制毛坯简图
1、选择毛坯
2、确定毛坯的尺寸公差和机械加工余量
（三）拟定凸轮盘工艺路线
1、基准的选择
2、表面加工方法的确定
3、加工阶段的划分
4、工序顺序的安排
5、确定工艺路线
（四）加工余量、工艺尺寸和公差的确定
1、工序1、
2、7加工余量、工序尺寸和公差的确定
2、工序1加工余量、工序尺寸和公差的确定
3、工序
4、8加工余量、工序尺寸和公差的确定
(五) 切削用量、时间定额的计算
序言
机械制造工艺课程设计是在我们完成了全部基础课、技术基础课、大部分专业课以及参加了生产实习之后进行的。

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占有重要的地位。

通过本次课程设计，应该得到下述各方面的锻炼：
1、能熟练运用机械制造工艺设计中的基本理论以及在生产实习中学到的实践知识，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，保证零件的加工质量。

2、提高结构设计的能力。

通过设计夹具的训练，应当获得根据被加工零件的加工要求，设计出高效、省力、经济合理而且能保证加工质量的夹具的能力。

3、学会使用手册及图表资料。

掌握与本设计有关的各种资料的名称、出处、能够做到熟练运用。

就我个人而言，通过这次设计，基本上掌握了零件机械加工工艺规程的设计，机床专用夹具等工艺装备的设计等。

并学会了使用和查阅各种设计资料、手册、和国家标准等。

最重要的是综合运用所学理论知识，解决现代实际工艺设计问题，巩固和加深了所学到的东西。

并在设计过程中，学到了很多课堂上没有学到的东西。

能够顺利的完成这次课程设计，首先得助于俊鹏智老师的悉心指导。

在设计过程中，由于对零件加工所用到的设备的基本性能和加工范围缺乏全面的了解，缺乏实际的生产经验，导致在设计中碰到了许多的问题。

我通过请教老师和咨询同学，翻阅资料、查工具书，解决设计过程中的一个又一个的问题。

在这个过程中，使我对所学的知识有了进一步的了解，也了解了一些设计工具书的用途。

（一） 凸轮盘的工艺分析及生产类型的确定
1、凸轮盘的用途
CA6140卧式车床上的凸轮盘，为盘类零件，用于卧式车床上。

车床变速时，拉动与Ф28内孔项链轴的操纵手柄使凸轮盘转动，将置于凸轮槽内的推杆推动，使之输出摆动，推动拨叉换挡。

零件在工作时主要受较小的冲击载荷。

主要工作表面为槽体两端面16±0.1，键槽宽0.022
6+，高0.13030.6+，内孔0.021
028φ+，在设计工艺规程时应重点予以保证。

2、凸轮盘的技术要求
凸轮盘的全部技术要求列于表1-1中
表1-1 凸轮盘零件技术要求
该凸轮盘形状特殊，结构简单，属于盘类零件。

为了实现换挡、变速功能，其凸轮盘轴孔与轴有配合要求，因此加工精度要求较高。

凸轮槽在工作中引导推杆运动，时刻存在摩擦，该表面要求等温淬火，硬度45HRC,防止凸轮推杆从凸轮槽中掉落，凸轮槽宽保证在16±0.1，为了保证换挡精准，要求保证凸轮右侧端面与凸轮轴孔的垂直度要求为0.05mm ，为了保证轴孔配合，键槽高
0.13
30.6+，键槽宽
0.022
6+。

3、确定凸轮盘的生产类型
设计题目中已经说明，该零件中批大批生产，属于轻型零件。

（二）确定毛坯、绘制毛坯简图
1、选择毛坯
该凸轮盘在工作过程中承受载荷较小，虽然零件体积不大但是结构较为复杂不适合用采用锻造，由于使用中批或大批生产，因而采用金属型铸造，选用球墨铸铁，
毛坯的拔模斜度5︒，内孔铸出。

2、确定毛坯的尺寸公差和机械加工余量
（1）铸件尺寸公差与机械加工余量
加工等级（查询表2-1）CT=8~10；加工余量等级D~F
表2-1 凸轮盘铸造毛坯尺寸公差及机械加工余量
3、绘制凸轮盘铸造毛坯图
由表2-1所得结果，绘制毛坯简图如图2-1所示
图2-1 铸造毛坯简图
（三） 拟定凸轮盘工艺路线
1、 基准的选择
定位的选择是工艺规程设计中重要的工作之一。

定位选择得正确与合理，可以使加工质量得到保证，生产率得宜提高。

否则，加工工艺过程中会问题百出，更有甚者，还会造成零件大批报废，使生产无法正进行。

精基准的选择
根据该凸轮盘零件的技术要求和装配要求，选择凸轮盘右端面和0.021
028φ+内孔为
精基准，遵循了“基准统一”，保证了被加工表面的垂直度要求。

粗基准的选择
粗基准采用φ45外圆。

2、 表面加工方法的确定
根据凸轮盘零件图上各加工表面的尺寸精度和表面粗糙度，确定加工各表面的加工方法，如表3-1所示
表3-1凸轮盘各表面加工方案
3、加工阶段的划分
该凸轮盘零件的质量要求较高，可将加工阶段划分为粗加工、半精加工、精加工几个阶段。

在粗加工阶段首先将精基准，28φ内孔准备好，使后续工作都可以采用精基准定位加工，保证其他加工表面的精度要求；粗车凸轮盘大端面，半精车凸
轮盘大端面 粗车0.021028φ+内孔，半精车0.021028φ+内孔，精车0.021
028φ+内孔，倒角。

准
备好精基准后以内孔为精基准：粗车φ45的端面，半精车φ45的端面，φ45端面内孔倒角，φ45端面外圆倒角。

钻工艺孔，做防转，拉键槽。

粗铣弧形槽，半精铣弧形槽，精铣弧形槽。

钻孔，攻螺纹，局部等温淬火。

4、工序顺序的安排
（1） 机械加工顺序
遵循“先基准后其他”原则，首先加工28φ内孔。

遵循“先粗厚精”原则，先安排粗加工工序，后安排精加工工序。

φ内孔。

遵循“先主后次”原则，先加工主要表面，28
遵循“先面后孔”原则，先加工φ45端面，凸轮槽，后加工φ6孔。

（2）热处理工序
（3）辅助工序：精加工后安排倒角工序。

综上所述该凸轮盘工序的安排顺序为：精基准加工-主演表面的粗加工-主要表面的半精加工和次要表明的加工-热处理-主要表面精加工。

5、确定工艺路线
在综合考虑上述工序顺序安排原则的基础上，表3-2列出了凸轮盘的工艺路线。

表3-2 凸轮盘的工艺路线及设备、工装的选用
（四）加工余量、工艺尺寸和公差的确定
1、工序1、
2、7－加工凸轮盘两端面至设计尺寸的加工余量、工序尺
寸和公差的确定
第1、2、7工序的加工过程为：
（1）、φ45小端面B的外圆定位，粗车大端面A，
保证工序尺寸P1。

（2）、φ45小端面B的外圆定位，半精车大端面A，
保证工序尺寸P2。

φ内孔定位，粗车φ45小端面B，保证
（3）、以28
工序尺寸P3。

φ内孔定位，半精车φ45小端面B，保
（4）、以28
证工序尺寸P4。

φ内孔定位，精磨大端面A，达到设计
（5）、以28
图尺寸D的要求D=40.2±0.2
40.2±0.2=P1+Z1 Z1为粗车余量，查表2-22得，单次加工为0.7mm
分两刀加工，Z1=1.4 P1=38.8±0.2
P1=P2+Z2 Z2为半精车余量，查表2-22得，单次加工为0.7mm
Z2=0.7 P2=38.1±0.2
P3=P2+Z3 Z3为为粗车余量，查表2-22得，单次加工为0.7mm
Z3=0.7 P3=38.8±0.2
P4=P3+Z4 Z4为半精车余量，查表2-22得，单次加工为0.7mm
Z4=0.7 P4=39.5±0.2
P5=P3+Z5 Z5为精磨余量，查表2-24得，单次加工为0.7mm
Z5=0.7 P5=40.2±0.2，满足设计要求D
综上所述：P1=38.8±0.2 ; P2=38.1±0.2 ;P3=38.8±0.2 ; P4=39.5±0.2;
`
φ内孔至设计尺寸的加工余量、工序尺寸和公
2、工序1－加工凸轮盘28
差的确定第1工序的加工过程为：
（1）φ45小端面B的外圆定位，粗车内孔，保证工序尺寸P11。

（2）φ45小端面B的外圆定位，半精车内孔，保证工序尺寸P12。

（3）φ45小端面B的外圆定位，精车内孔，达
到设计图尺寸D的要求。

D=
0.021
0 28
φ+
P12=24.4±0.2+Z11Z11为粗车余量，查表2-16得，最大单次加
为5mm这里取Z11=2mm P11=24.4±0.2
根据入体原则P12=
0.4
0 26.2+
P13=P12+Z12 Z12为半精车余量，查表2-16得，最大单次加
工为5mm，这里取Z12=2mm P13=
0.4
0 28.2+
D=
0.021
28
φ+=P13+Z13 Z13为精车余量，查表2-16得，最大单次加工为
0.7mm，这里Z12=0.379mm
综上所述：P11= 24.4±0.2；P12=
0.4
26.2+；P13=0.4
28.2+
3、工序
4、8－加工凸轮盘凸轮槽至设计尺寸的加工余量、工序
尺寸和公差的确定
第4、8工序的加工过程为
φ内孔定位，粗铣凸轮槽底，保证工序
（1）以28
尺寸P31；同时粗铣凸轮槽宽，保证工序尺寸P32。

φ内孔定位，半精铣凸轮槽宽，保证工
（2）以28
序尺寸P33。

φ内孔定位，精铣凸轮槽宽，达到设
（3）以28
计图尺寸要求D=16±0.4
P32=13.8±0.4+Z32Z32为粗铣余量，查表2-35得，最大单次加
为3mm 这里取Z32=1 P33=14.8±0.4。

P33=P32+Z33 Z33为半精铣余量，查表2-35得，最大单次加
工为3mm，这里取Z33=1mm P34=15.8±0.4
P34=P33+Z34 Z13为精铣余量，查表2-36得，最大单次加工为1mm，
这里Z34=0.2 ，D满足条件。

综上所述：P32= 13.8±0.4；P33=14.8±0.4；P34=15.8±0.4
(五) 切削用量、时间定额的计算
1、切削用量的计算
工序Ⅰ粗铣大端面，精铣大端面。

1.加工要求：保证Ra3.2
机床：KX5012
φmm
刀具：高速钢镶齿端面铣刀100。