凸轮设计【毕业论文+CAD图纸全套】

买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 - 1 - 1 绪论 机械制造技术基础课程设计是在我们学完了大学的全部技术基础课以及大部分专业课之后进行的。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总复习，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站有重要地位。 就我个人而言，我希望能通过这次课程设计对自己未来将从事的工作进行一次适应性尊来呢，从中锻炼自己分析问题，解决问题的能力，为今后参加工作大遐一个良好的基础。 由于能力所限，设计尚有许多不足之处，恳请各位老师给予指教 2 数控编程中的加工工艺分析及设计 轮加工工 数控铣床 加工工艺过程一般是：先通过分析零件图样，明确工件适合在数控铣削的加工内容、加工要求，然后以此为出发点确定零件在数控铣削的加工工艺和过程顺序。 接着确定数控加工的工艺装备，如：确定何种类型、规格、技术参数的机床；考虑工件如何装夹及装夹方案的拟定；选择适合加工的表面、结构特征和技术要求的刀具并进行调试，明确和细化工步的具体内容，包括对走刀路线、位移量和切削参数等的确定。 数控铣床加工工艺过程如图 示。 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 - 2 - 加工图样加工方案装夹方法标准夹具 特殊夹具刀具选择标准刀具 特殊刀具加工中心数据表刀具对刀试运行试切削工件毛坯 数控铣床 加工零件设计加工程序编制程序输入介质图 数控铣床加工工艺过程 析零件图 图 示为槽形凸轮零件，在铣削加工前，该零件是一个经过加工的圆盘，圆盘直径为 280，带有两个基准孔 35及 12。 35及 12两个定位孔。 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 - 3 - 零件图 （ 1）分析零件的尺寸标注 该零件凸轮轮廓由 直线 及过 渡圆弧 组成。组成轮廓的各几何元素关系清楚，条件充分，所需要基点坐标容易求得。凸轮内外轮廓面对 X 面有垂直度要求。该零件的材料为 削工艺性较好。 (2)分析凸轮加工的质量要求 （ 1）表面间的平行度和垂直度，为了保证配合能够紧密贴和。所以工件应该装的平稳。 （ 2）表面粗糙度和精度等记，一般表面精度为 上。表面粗糙度 （ 3）孔和槽的精度，垂直度，粗糙度。最终精度可达 直度要求高。 （ 4）其他部分达到尺寸要求即可。 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 - 4 - 加 工的关键问题是如何保证平面凸轮零件的尺寸、形状、位置精度和表面粗糙度。 工方法选择及加工方案确定 床的合理选用 机床的种类繁多，不同类型的数控铣床其使用范围也有一定的局限性，只有在一定的工作条件下加工一定的工件才能达到最佳的效果。因此，确定要选择的铣床之前，应首先明确加工的对象、内容和要求。 1 考虑的是零件的外形尺寸和重量，使其在机床的允许范围以内。 2 考虑数控机床的精度是否能满足凸轮的设计要求。 3 看凸轮的最大圆弧半径是否在数控系统允许的范围之内。 根据以上三条即可确定加工平面凸轮 所要使用的数控机床为 两轴以上联动的数控铣床。 工方法的选择 机械零件的结构形状是多种多样的，但它们都是由平面、外圆柱面、内圆柱面或曲面、廓形面等基本表面组成的。加工方法的选择原则是保证加工表面的精度和表面粗糙度的要求。由于获得同一级精度及表面粗糙度的加工方法一般有许多，因而在加工平面凸轮时，应结合零件的结构形状、尺寸大小、材料及生产类型等因素全面考虑。 工方案设计的原则 凸轮零件上的加工表面，常常是通过粗加工半精加工和精加工逐步达到，对这些表面仅根据质量要求选择相应的最终加工 方法是不够的，应正确地确定从毛坯到最终成形的加工方案。 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 - 5 - 控加工工艺路线的设计 数控加工工艺路线设计是下一步工序设计的基础，其设计的质量会直接影响零件的加工质量与生产效率。设计工艺路线时应对零件图、毛坯图认真消化，结合数控加工的特点灵活运用普通加工工艺的一般原则，尽量把数控加工工艺路线设计得更合理一些。 控铣削加工平面凸轮零件的工序顺序 在数控铣床上加工零件，凸轮工序比较集中，在一次装夹中，尽可能完成全部工序。根据数控铣床的特点，为了保持数控铣床的精度，降低生产成本，延长使用寿命，通常把 凸轮零件的粗加工，特别是基准面、定位面的加工在普通机床上进行。 凸轮零件的加工工序通常包括切削加工工序、铣削加工工序和辅助工序，这些工序的顺序直接影响到零件的加工质量、生产效率和加工成本。因此，在设计工艺路线时，应合理安排好切削加工、铣削加工和辅助工序的顺序，并解决好工序间的衔接问题。 铣削加工零件划分工序后，各工序的先后顺序排定通常要考虑如下原则： (1)基面先行原则 用作精基准的表面应优先加工出来。 (2)先粗后精原则 各个表面的加工顺序按照粗加工半精加工精加 工光整加工的顺序依次进行，逐步提高表面的加工精度和减小表面粗糙度。 (3)先主后次原则 零件的主要工作表面、装配基面应先加工，从而能及早发现毛坯中主要表面可能出现的缺陷。次要表面可穿插进行，放在主要加工表面加工到一定程度后、最终精加工之前进行。 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 - 6 - (4)先面后孔原则 对平面轮廓尺寸较大的零件，一般先加工平面，再加工孔和其他尺寸，这样安排加工顺序，一方面用加工过的平面定位，稳定可靠；另一方面在加工过的平面上加工孔，孔加工的编程数据比较容易确定，并能提高孔的加工精度，特别是钻孔时的轴线 不易歪斜。 对于平面盘形凸轮来说，后 3 个原则很容易理解，不再叙述，下面重点讲述基面先行原则，对它的应用往往是排列工序的关键，也是难点。 整个零件的加工顺序的拟订按照基面先行、先粗后精的原则确定。因此应先加工用作定位基准的 35及 12两个定位孔、 X 面，然后再加工凸轮槽内外轮廓表面。由于该零件的 35及 12两个定位孔、 X 面已在前面工序加工完毕，在这里只分析加工槽的走刀路线，走刀路线包括平面内进给走刀和深度进给走刀两部分路线。平面内的进给走刀，对外轮廓是从切线方向切入；对内轮廓是从过渡圆弧切入。在数控铣床上加工时，对铣削平面槽形凸轮，深度进给有两种方法：一种是在 或 平面内来回铣削逐渐进刀到既定深度；另一种是先打 一个工艺孔，然后从工艺孔进刀到既定深度。 进刀点选在 (150,0)P 点，刀具来回铣削，逐渐加深到铣削深度，当达到既定深度后，刀具在 面内运动，铣削凸轮轮廓。为了保证凸轮的轮廓表面有较高的表面质量，采用顺铣方式，即从 P 点开始，对外轮廓按顺时针方向铣削，对内轮廓按逆时针方向铣削。 削凸轮平面的加工路线 刀具切人凸轮时，应避免沿凸轮外廓的法向切入，而应沿凸轮外 廓曲线延长线的切向切入，这是避免在切入处由于法向力过大产生刀具的刻痕而影响表面质量，保证凸轮外廓曲线平滑度。同理，在切离工件时，在凸轮的轮廓处直接退刀，会造成进给停顿，使工件表面出现凹坑，纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 - 7 - 渐切离工件。 此外，凸轮加工中应避免进给停顿。因为加工过程中的切削力会使工艺系统产生弹性变形并处于相对平衡状态，进给停顿时，切削力突然减小会改变系统的平衡状态，刀具会在进给停顿处的零件轮廓上留下刻痕。 为提高凸轮精度和减小凸轮表面粗糙度，可以采用多次走刀的方法，精加工余量一般以 宜，而且精铣时宜采用顺铣，以减小凸轮表面粗糙度的值。 轮的定位与夹紧方案的确定 凸轮的定位基准与夹紧方案的确定， 应遵循前面所述 有关定位基准的选择原则与工件夹紧的基本要求。此外，还应该注意下列三点： 1)力求设计基准、工艺基准与编程原点统一，以减少基准不重合误差和数控编程中的计算工作量。 2)设法减少装夹次数，尽可能做到在一次定位装夹中，能加工出工件上全部或大部分待加工表面，以减少装夹误差，提高加工表面之间的相互位置精度，充分发 挥数控机床的效率。 3)避免采用占机人工调整方案，以免占机时间太多，影响加工效率。 具的选择 平面凸轮的装夹以平面工作台为安装的基础，定位夹具或工件，并通过夹具最终定位夹紧工件，使工件在整个加工过程中始终与工作台保持正确的相对位置。数控加工用的夹具大都是通用性的，编程人员在大多数情况下不进行实际设计，而是选用。对专用的工夹具，编程人员可以参与设计方案的讨论和提出要求，由夹具设计人员进行设计。 平面凸轮加工的特点对夹具提出了两个基本要求：一是保证夹具的坐标方向与机床的坐标方向相对固定；二是要能协调 凸轮零件与机床坐标系的尺寸。纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 - 8 - 之外，重点考虑以下几点： 1)单件小批量生产时，优先选用组合夹具、可调夹具和其他标准化通用夹具，以缩短生产准备时间和节省生产费用。 2)在成批生产时，才考虑采用专用夹具，并力求结构简单。 3)零件的装卸要快速、方便、可靠，以缩短机床的停顿时间，减少辅助时间。 4)为满足数控加工精度，要求夹具定位、夹紧精度高。 具的选择和切削用量的确定 刀具的选择是数控加工工艺中的重要内容之一，不仅影响机床的加工效率，而且直接影响加工质量。编程时，选择刀 具通常考虑机床的加工能力、工序内容、工件材料等因素。 表 1 槽形凸轮的数控加工刀具卡片 产品名称或代号 零件名称 平面槽形凸轮 零件图号 01 序号 刀具号 刀具 加工表面 备注 规格名称 数量 刀长 / 01T 18 硬 质 合 金 立 铣 刀 1 20 粗铣凸轮槽 内外轮廓 2 02T 18 硬 质 合 金 立 铣 刀 1 20 精铣凸轮槽 内外轮廓 编制 审核 批准 共 2 页 第 1 页 表 2 槽形凸轮的数控加工工序卡片 夹具名称 日期 零件图号 零件名称 螺旋压板 20091 槽形凸轮 工步号 工步内容 刀具号 刀具 规格 /主轴转速 1/ 进给速度 1/ 背吃 刀量 /备注 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 - 9 - 1 来回铣削，逐渐加深铣削深度 01 800 60 分两层铣削 2 粗铣凸轮槽内轮廓 01 700 60 4 自动 3 粗铣凸轮槽外轮廓 01 700 60 4 自动 4 精铣凸轮槽内轮廓 02 1000 100 14 自动 5 精铣凸轮槽外轮廓 02 1000 100 14 自动 编制 审核 批准 共 2 页 第 2 页 削用刀具及其选择 数控加工中，铣削平面零件内外轮廓及铣削平面常用平底立铣刀，该刀具有关参数的经验数据如下： 1) 铣刀半径般 取m i n( 0 . 8 0 . 9 ) 2)零件的加工高度 (1 / 6 1 / 4 )以保证刀具有足够的刚度。 3)粗加工内轮廓时，铣刀最大直径 D 可按下 (2 算： 112 s i n 21 s i n 2 (2式中 1D 轮廓的最小凹圆角半径； 圆角邻边夹角等分线上的精加工余量； 1 精加工余量； 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 - 10 - 圆角两邻边的最小夹角。 4)用平底立铣刀铣削内槽底部时，由于槽底两次走刀需要搭接，而刀具底刃起作用的半径 r，即直径为 2 2 ( ) R r ，编程时取刀具半径为0 ( ) r。 此外对于一些立体型面和变斜角轮廓外形的加工，常用球形铣刀、环形铣刀、鼓形铣刀、锥形铣刀和盘铣刀。 刀量的选择 当刀具铣削加工时，刀具切入工件包括两个方向和深度，即铣削深度 （ 1）切削深度(背吃刀量 ) 切削深度也称为背吃刀量，在机床、工件和刀具刚度允许的情况下，尽量做到一次进给铣去全部的加工余量，这是提高生产效率的一个有效措施。只有当表面粗糙度要求.3 m 时，为了保证零件的加工精度和表面粗糙度，才需要考虑留一定的余量进行精加工。 （ 2）切削宽度(侧吃刀量 ) 在编程软件中称为步距，一般切削宽度d 成正比。在粗加工中，步距取得大些有利于提高加工效率。使用平底刀进行切削时，一般 L 的取值范围为： ( 0 0 而使用圆鼻刀进行加工，刀具直径应扣除刀尖的圆角部分，即 2d D r ( D 为刀具直径， r 为刀尖圆角半径 )，而 0.9)d 。而在使用球头刀进行精加工时，步距的确定应首先考虑所能达到的精度和表面粗糙度。 （ 3）背吃刀量或侧吃刀量与表面质量的要求 在工件表面粗糙度要求为 25 m时，如果圆周铣削的加工余量小于5端铣的加工余量小于 6粗铣一次进给就可以达到要求。纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 - 11 - 大、工艺系统刚性较差或机床动力不足时，可分两次进给完成。 在工件表面粗糙度要求为 12.5 m时，可分粗铣和半精铣两步进行。粗铣时背吃刀量或侧吃刀量尽量做到一次进给铣去全部的加工余量，工艺系统刚性较差或机床动力不足时，可分两次进给完成。粗铣后留 量，在半精铣时切除。 给量的选择 粗铣时，限制进给量提高的 主要因素是切削力，进给量主要是根据铣床进给机构的强度，刀杆的刚度，刀齿的强度及铣床、夹具、工件的工艺系统刚度来确定。在强度和刚度许可的条件下，进给量可以尽量选取得大一些。精加工时，限制进给量提高的主要因素是表面粗糙度。为了减少工艺系统的振动，减小已加工表面的残留面积高度，一般选取较小的进给量。每齿进给量的选择方法总结如下： 一般情况下，粗铣取大值，精铣取小值。 对刚性较差的工件，或所用的铣刀强度较低时，铣刀每齿进给量应适当减小。 在铣削加工不锈钢等冷硬倾向较大的材料时，应适当增 大铣刀每齿进给量，以免刀刃在冷硬层上切削，以致加速刀刃的磨损。 精铣时，铣刀安装后的径向及轴向圆跳动量愈大，则铣刀每齿进给量应相应适当地减小。 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 - 12 - 3 程序的编制 形铣削 程序 程序 10 90 40 03 01 0； 3 42 0； 98 90 0； 98 90 0； 98 90 0； 98 90 0； 98 90 0； 98 90 0； 98 90 0； 98 01 40 05； 30； % 子程序 10 01 100； 90 180 140； 03 0 01 0； 99； % 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 - 13 - 轮铣削 程序 程序 10 90 40 03 01 100； 42 0； 03 0 03 0 0； 03 0 03 0 0； 03 0 03 0 0 0 00 0; 100； 0； 03 0 03 0 0； 03 0 03 0 0； 03 0 03 0 0 0 40 40 30; % 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 - 14 - 型铣削 经计算得： A( B(， C( D(E( F( G( H(粗铣 程序 程序 10 17 80 10 800; 00 90 08; 01 02 90 02 95; 02 150; 02 72; 02 93; 01 02 69 140 02 90 02 95; 02 150; 02 72; 02 93; 01 02 69 230 02 90 02 95; 02 150; 02 72; 02 93; 01 02 69 % 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 - 15 - 精铣 程序 程序 10 17 49 90； 10 800； 00 90 08； 01 02 90 02 95; 02 150; 02 72; 02 93; 01 02 69 % 孔铣削 程序 程序 10 90 60 03 0 10 98 0 5 73 0 6 50； 01 2000； 05； 30； % 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 - 16 - 总结 本文主要研究了平面凸轮机构的数控铣削工艺以及 在此基础上的数控铣床的程序编制。 了解数控铣床在凸轮加工中的运用从而完成平面凸轮数控铣工艺性分析及程序编制和编写数控加工工艺文件。 数控加工工艺是数控编程与操作的基础，合理的工艺是保证数控加工质量、发挥数控机床效能的前提条件。本文也正是从数控加工的实际角度出发，以数控加工的实际生产为基础，以掌握数控加工工艺为目标，在了解数控加工铣削基础、数控铣床刀具的选用、数控加工工件的定位与装夹以及数控编程中的加工工艺分析及设计等基础上，分析了 平面凸轮数控铣工艺分析及程序编制，从而避免了普通铣床操作人员的人为误差，大大缩短 了加工时间，提高了效率，降低了成本。 因此，在编程中合理确定数控加工工艺对实现优质、高效和经济的数控加工具有极为重要的作用。 纸全套， Q 号交流