槽凸轮的加工工艺规划及数控加工

1 槽凸轮的加工工艺规划及数控加工 作 者 姓 名 专 业 机械设计制造及其自动化 指导教师姓名 专业技术职务 副教授 2 目 录 摘 要 4 第一章 绪论4 11 课题内容4 12 选题意义5 13 与课题内容相关的现状及发展趋势5 第二章 零件的工艺分析5 21 零件的图样分析5 211 零件的结构特点 5 212 零件的技术条件分析 5 22 零件的工艺分析 6 第三章 毛坯的粗加工7 31 毛坯的选择7 311 毛坯的种类 7 312 毛坯选择应考虑的因素 7 32 加工余量的确定7 321 加工余量的概念 7 322 影响加工余量的因素 7 323确定加工余量的方法 8 33 毛坯的加工方案 8 331 确定毛坯的加工方案 8 3 332 确定各工序所用的设备9 333 表面加工方法的选择9 334 各工序的切削用量10 第四章 零件的数控加工10 41数控机床 10 411数控机床简介 11 412数控加工 11 413数控加工的过程 12 42 零件的数控加工工艺12 421确定工艺路线 11 422确定各工序所用设备 11 423工件的装夹 11 424定位基准的选择 11 425方案的具体实施 12 43零件的数控编成 14 431加工编成概述 15 432加工编成的分类 15 433程序 16 第五章 小结及参考文献19 4 摘 要 本文首先进行了墙板右内凸轮椭圆校订包本机的工艺分析，规划出零件的工艺加工路线：毛坯的粗加工（零件材料的选择，加工余量的确定等）；零件的数控加工包括工件的工艺方案（外围轮廓的加工，方孔的加工，中心孔的加工，凸轮槽的加工等）和数控编程。这就必须介绍数控机床和数控加工过程，然后根据已确定的零件的工艺路线，进行数控编成用间用到的软件有： 。最后做一下总结，列出所用到的参考文献。 关键词：数控加工 槽凸轮 he of of ; of of be on of - of to . it of 一章 绪论 第一节 课题内容 一. 课题类型 本课题属于工程设计类，因为我们不但要测绘出零件的具体尺寸，还要根据零件的结构，设计出它的加工工艺，进一步把工艺进行数控编成。 二. 课题主要任务 本课题主要研究零件的加工工艺及数控编程，通过对零件图纸的分析，了解零件的结构及技术要求，针对零件的类型及生产批量做出合理的加工方案。零件的工艺路线制定以后，应参照数控课本对每一工序进行编程。 5 第二节 选题意义 通过对槽凸轮数控加工工艺的分析，对零件的加工过程有了一定的了解，能自行编制出加工工序，不但对四年来所学的知识进行了融会贯通，也为以后参加工作积累了经验。另外学生通过数控程序的编制，对数控机床有了进一步的认识。 ！所有下载了本文的注意：本论文附有下载了本文的读者请加3753222，或留下你的联系方式（后，希望此文能够帮到你！ 第三节 与客体内容相关的现状及发展趋势 数控机床的发展趋势： 目前，世界先进制造技术不断兴起，超高速切削、超精密加工等技术的应用，柔性制造系统的迅速发展和计算机集成系统的不断成熟，对数控加工技术提出了更高的要求。为适应这种情况，数控机床正朝着以下几个方面发展。 1 高速度、高精度化 速度和精度是数控机床的两个重要指标，它直接关系到加工效率和产品质量。 目前，数控系统采用位数、频率更高的处理器，以提高系统的基本运算速度。同时，采用超大规模的集成电路和多微处理器结构，以提高系统的数据处理能力，即提高插补运算的速度和精度 2这是数控技术发展的新趋势。它是利用经计算机内的刀具轨迹数据进行计算和后置处理，从而自动生成实现第二章 零件工艺分析 第一节 零件的图样分析 一. 零件的结构特点 该零件形状主要由外轮廓，中心孔，方孔和凸轮槽四部分组成，如图 1 除凸轮槽外，各加工面的几何形状很简单，而且该零件有合理的加工基准，中心孔可以为主要基准，外围轮廓线过渡很圆滑，这便于零件的加工。 二零件的技术条件分析 1技术要求 （1） 如图1，同时加工7，35 的孔，并保存尺寸260一致，要同铣周边和方孔，并在（2） 理论廓线按图中给定的坐标加工，过度时要圆滑，不允许有接痕。 （3） 内外工作轮廓线为滚子运动轨迹的包络线，滚子外径224） 凸轮向径允差为+5） 凸轮曲面要进行氮化处理，可以获得表面强度9506） 除孔外，表面喷主机外观漆。 6 （7） 全部倒角1 45 2技术条件 （1） 轴孔精度 槽凸轮上的轴孔是轴承的支撑孔，该孔不仅本身有较高的尺寸精度，几何形状精度，表面粗糙度，而且还有较高的孔距精度和同轴度要求，如果位于同一中心线的若干孔不同轴，将会使轴的装配发生困难，如果相邻孔的中心距偏差较大，或两孔中心线不平行，就会影响装配精度。 如图2 (2) 平面的精度 由于底面的加工面积大，加工时要选择不同的加工方案，先加工地米面再加工端面。 第二节 零件的工艺分析 1该工件为盘类零件，它的主要加工部分是外围轮廓线，中心孔和凸轮槽三部分，为保证他们的加工精度，必须首先保证直径为47的孔的加工精度。 2由于板面的长度和壁厚的比值较大，加工时容易产生变形，为了减少孔径的变形和平面的翘曲，在加工过程中应增大夹紧面的面积，建议精铣时采用专用工装进行夹紧工作。 3. 粗加工后进行调质处理，再进行精加工和铣削加工，可保证加工质量的稳定。 4对于铣凸轮槽这个工艺，如果用组合夹具或专用工装，应要求备有槽位置度检查基准，可供加工时对刀具及加工后检查使用。 5凸轮槽铣削时拐角处不能清根，采用钳工修锉的方法较合适，若不清根，会影响凸轮槽的使用。 6 7 7为了保证加工精度应使定位基准统一，该工件主要定位基准集中在孔和平面上。 8孔的尺寸精度检验，使用内径千分尺或百分表进行测量，同一轴线上个各孔的同轴度，可用检验心轴进行检验。 此种板料的加工根据其加工精度，多数采用数控火焰切割机或离子切割机进行加工，直接切割除凸轮的外轮廓线。 第三章 毛坯的粗加工 第一节 毛坯的选择 一. 毛坯的种类 1 铸件 加工形状复杂的毛坯，表面加工精度高 2 锻件 适合加工机械强度要求较高的钢制件， 3 焊接件 适于单件小批量生产中制造大型毛坯，优点是制造简便，周期短，毛坯重量轻。 4 型材 分为热轧和冷轧，热轧价格便宜，用于一般零件的毛坯；冷轧的尺寸较小，精度高，多用于批量较大在自动机床上进行加工的情况。 5 冲压件 冲压件的尺寸精度高，加工效率高，是与批量较大而零件厚度较小的中小型零件 6 冷挤压件 生产效率高，表面粗糙度值小，可以不再进行机械加工，是与大批量生产中制造形状简单的小型零件。 二. 毛坯选择应考虑的因素 1零件的材料及对零件力学性能的要求 零件的材料如果是青铜或铸铁，只能选铸造毛坯，不能选锻造，当材料的力 8 学性能要求较高时，不管形状简单与复杂，都应选锻件，该零件对材料的力学性能无过高要求，所以选型材。 2零件的结构形状与外形尺寸 加工零件的台阶若直径相差不大，可用棒料，若台阶直径相差大，则宜用锻件，以节约材料，减少机械加工工作量。大型零件，受设备条件限制，一般只能用自有段和砂型铸造。中小型零件根据需要可选用模锻和各种先进铸造方法。 3生产类型 大批量生产时，应选毛坯精度和生产率都高的先进毛坯制造方法，是毛坯的形状、尺寸尽量接近零件的形状、尺寸，以节约材料，由此所节约的费用会远远超出毛坯制造所增加的费用，获得好的经济效益。单件小批量生产时，应选用毛坯精度和生产率比较低的一半毛坯制造方法，如自由段和手工木模造型等方法。 4生产条件 选择毛坯时应考虑现有生产条件，如现有毛坯制造水平和设备情况，外协的可能性等。可能时，应尽可能组织外协，实现毛坯制造的社会专业化生产，以获得好的经济效益。 第二节 加工余量的确定 一. 加工余量的概念 加工余量是指加工过程中从加工表面所削去的金属层厚度，它由工序余量和加工总余量之分。工序余量是指某一工序所切除的金属层厚度，即相邻的工序尺寸之差；技工总余量是指某加工表面上切除的金属层总厚度，即毛坯尺寸与零件图设计尺寸之差。 二. 影响加工余量的因素 1 粗糙度了保证加工质量，此工序必须将上工序留下来的表面粗糙度 ，以及由于切削加工而在表面留下的一层组织已遭破坏的塑性变形层全部切除。 2. 上工序的尺寸公差T 由于工序尺寸有公差，上工序的实际工序尺寸有可能出现最大或最小极限尺寸。为了使上工序的实际工序尺寸在极限尺寸的情况下，本工业能将上工序留下的表面粗糙度和缺陷层切除，本工序的加工余量应包括上工序的公差。 3. 工件各表面相互位置的空间偏差 工践上有些形状和位置偏差不包括在尺寸公差之内，但这些误差又必须在本工序的加工中纠正，在本工序加工余量中必须包括他。 4. 本工序的装夹误差 如果本供需有装夹误差是是工件在加工时位置为之发生偏移，本工序加工余量应考虑这些误差的影响。 二. 确定加工余量的方法 1. 查表法 根据各工厂长期的生产实践与试验研究所积累的有关加工余粮资料，制成各种表格并汇编成手册，如机械加工工艺手册，工艺设计手册等。却定加工余量时，查阅这些手册，在根据本厂的实际情况进行适当修订后确定。 2经验估计法 技术人员根据工厂的生产技术水平，靠经验来确定加工余量。为防止圆余量不足而产生废品，通常所取得加工余量都偏大，此法一班用于单件小批生产。 3计算法 应用上述加工余量计算公式通过计算确定加工余量。此法必需要有 9 可靠的实际数据资料，目前应用较少。 因为我们是单件小批量生产，加工精度要求又不是很高，所以采用经验估计法来确定加工余量。 三. 根据上述条件我们选择毛坯时选型材中的板材，并且板材的厚度应该是25为在切割零件时，毛坯成型的方法有：火焰切割、等离子切割、激光切割。等离子加工精度高，适合大批量生产；火焰切割在生活中比较常见，费用低，但机械加工工作量大；激光切割加工精度不如等离子切割，不用接触工件，但费用高。因为我们是单件生产，而且生产条件较差，没有很高的加工精度，所以我们选火焰切割。切割形状如图所示 端面留出5焰切割完后，要进行退火处理，是工件 硬度达到16火是将金属和合金加热到适当温度，保温一定时间 ，然后慢慢冷却的热处理工艺，退火可分为：完全退火，球化退火，去应力退火，在这里我们为了去除火焰切割后的塑性变形，以及型材内存在的残余应力，所以选择去应力退火。 第三节 毛坯的加工方案 一. 确定毛坯表面加工方案 选用粗铣粗磨精磨的加工方案。 二. 确定各工序所用的设备，刀具，夹具，量具和辅助工具 1机床的选择 选择机床的原则： （1）机床规格应与零件外形尺寸相适应。 （2）机床的精度应与工序要求的加工精度相适应 10 （3）机床的生产率应与零件的生产类型相适应。 （4）与现有设备条件相适应。 综合上述各种因素，我们选择立式铣床来进行毛坯表面的加工 2刀，夹，量具的选择 （1） 刀具的选择 一般采用标准刀具，中批以上生产时，可采用高效率的复合刀具及有关专用刀具。刀具的类型、规格即精度等级应符合加工要求。在这里我们选择面铣刀，因为面铣刀主要用于加工台阶面和平面，特别适合较大平面的加工，用面铣刀加工平面，同时参加铣削的刀齿较多，又有副切削刃的修光作用，使加工表面粗糙度值小，因此可以用较大的切削用量 （2） 夹具的选择 单件小批生产时，应尽可能采用通用夹具，为提高生产效率，亦可采用族和家具。中批以上生产时，应采用专用家具，以提高生产效率，夹具的精度应予工序的加工精度相适应。 我们采用如图所示夹具来夹紧毛坯 在工件的四周用4个顶尖顶紧，而且要尽量布置得匀称，以提高加工精度。 （3） 量具的选择 单件小批生产时，应尽可能选择通用量具，大批量生产时应广泛采用各种专用量具和检具，量具的精度等级应与被测工件的加工精度相适应。 三. 表面加工方法的选择 1铣削 铣削是加工平面的一种主要加工方法，通过合理的选用铣刀和铣床附件，铣削不仅可以加工平面、沟槽、成型面、台阶，还可以进行切断和刻度加工。铣削的另一个优点是生产效率高，铣削时，同时参加得刀齿多，进给速度快 ，铣削的主运动是的旋转，有利于进行高速切削。另外，铣削的刀齿散热条件好，由于是间断切削，每个刀齿依次参加切削，在切离工件的一段时间内，刀齿可以得到冷却，有利于减少铣刀的磨损，延长使用寿命。 铣削有粗铣和精铣、顺铣和逆铣之分，加工毛坯时我们选择粗铣、顺铣，顺铣是刀齿的切削厚度逐渐减至零，没有逆铣时的滑行现象，冷硬程度大为减轻以加工表面质量高，工件表面无硬皮等缺陷 ，耐用度比逆铣高，粗铣将工件厚度铣至21件铣完后，接下来要进行磨削。 2磨削 平面磨削有周磨和端磨两种方式。周磨：利用砂轮的圆柱面进行磨削，砂轮与工件的接触面积小，且排屑和冷却条件好，工件发热小，磨粒与磨屑不易落入砂轮与工件之间，因而能获得较高的加工质量，适合于工件的精磨，但生产率较低；端磨：利用砂轮的端面进行磨削，磨床主轴受压力，刚性好，可以采用较大的磨削用量，另外砂轮与工件的接触面大，同时参加切削的磨粒多，因而生产率高。但由于磨削过程中发热量大，冷却、散热条件差、排屑困难，所以加工质量较差，只适于粗磨。 11 后用周磨的方式多次磨削至20削时必须两个面同时磨，才能保证加工精度。 四. 各工序切削用量 1 切削速度 铣削速度一般指铣刀最大直径处的线速度，计算式为 /1000u d n 式中 用标尺测出刀头直径，再调整好主轴转速，确定出铣削速度为20 进给量 铣削是工件在进给运动方向上相对刀具的移动量 ，即为铣削时的进给量，粗铣时，一般选区较大的背吃刀量和侧吃刀量，使每一次进给尽可能多的切除毛坯余量，以提高加工效率，r. 第四章 零件的数控加工 第一节 数控机床 1数控机床的组成 数控机床是装有程序控制系统（数控系统）的机床，是典型的数控化设备，他一般由信息载体、计算机数控系统、伺服系统和机床丝部分组成。 2数控技术简介 数控技术是综合机械加工技术、自动化技术、计算机技术、测量技术和微电子技术而形成的一门边缘学科。数控技术是人工厂）的基础技术，也是当今世界机械制造业的核心技术。数控系统是一种采用数控技术的控制系统，他自动输入载体上事先给定的数字量，并将其译码，再进行必要的信息处理和运算后，控制机床动作和加工运动。最初的数控系统是由数字逻辑电路构成的专用硬件数控系统。随着计算机技术的发展，硬件数控系统已逐渐被淘汰，取而代之的是计算机数控系统（称于计算机可完全由软件来确定数字信息的处理过程，从而具有真正的“柔性”，并可处理硬件逻辑电路难以处理的复杂信息，使数字控制系统的性能大大提高。数控的对象是多种多样的，但数控机床是最早应用数控技术的控制对象。 3数控加工 （1） 定义 数控加工，就是在对工件材料进行加工前，事先在计算机上编写好程序，再将这些程序输入到使用计算机程序控制的机床进行指令性加工，或者直接在这种使用计算机程序控制的机床控制面板上编写指令进行加工。 （2） 特点 高速度，高精度化 速度和精度是数控系统的两个重要指标，它直接关系刀加工效率和产品质量；高可靠性 数控机床的工作环境比较恶劣，又必须抵抗电网电压波动和干扰，因此对功能化 一台多功能数控机床，可以先读的提高设备的利用率。数控加工中心便是一种能凸显多工序加工的数控机床。数控加工中心一般配备机器手和刀具库。工件已经装夹，数控系统就能控制机床自动换刀，连续对工件的各个加工面自动的完成多中加工工序。多道工序一次装夹，避免造成定位误差，减少设备数量，节省占地面积和辅助时间，提高了劳动生产率。 12 4数控加工的过程 第二节 零件的数控加工工艺 确定各工序所用设备 1机床的选择 因为槽凸轮的加工表面比较大，而且我们又是小批量生产，根据现有设备条件，我们选择韩国产的有工序都在它上面完成。 2刀具，量具的选择 （1）刀具的选择 在铣外围轮廓线和方孔时时，我们选择立式铣刀；在加工槽时选择圆柱铣刀；在加工中心孔时，我们先用麻花钻钻孔，然后用圆柱铣刀进行扩孔加工。 （2）量具的选择 在整个加工过程中，我们用到的量具有游标卡尺、螺旋测微器、内径百分表、千分尺。 三. 工件的装夹 1工件装夹的概念 工件在开始前，首先必须时工件在机床上或夹具中占有某一正确位置，这个过程称为定位。为了使定位好的工件不至于在切学力的作用下发生位移，使其在加工过程中始终保持正确的位置，还需要将工件压紧夹牢，这个过程称为夹紧。定位和夹紧的整个过程和起来称为装夹。 2夹紧方式 具体方式在 五 中有介绍 四. 定位基准的选择 1基准分类 （1）设计基准 零件图上用以确定零件上某些点、线、面位置所依据的点、线、面。 （2）工艺基准 零件加工与装配过程中所采用的基准。 （3） 测量基准 工件在加工中或加工后测量时所用基准。 （4） 装配基准 装配时，用以确定零件在部件或产品中的相对位置所采用的基准。 2定位基准的选择 （1） 粗基准选择原则 铣外围轮廓线 铣方孔 加工中心孔 铣凸轮槽 钻孔，扩孔 零件信息 统造型 统生成加工代码 数控机床 零件 13 选择粗基准时重点考虑如何保证各个加工面都能分配到合理的加工余量，保证加工面与不加工面的位置尺寸和位置精度，同时还要为后续工序提高可靠精基准。具体选择一般应遵循下列原则：为保证零件各加工面都能分配到足够的加工余量，应选加工余量最小的面为精基准;为了保证零件上加工面与不加工面的相对位置要求，应选不加工面为粗基准；为了保证零件上重要表面加工余粮均匀，应选重要表面为粗基准；粗基准应尽量避免重复使用。 （2） 精基准选择原则 基准重合原则 所谓基准重合原则是指以设计基准为定位基准，以避免产生基准不重合误差；基准统一原则 党龄件上有许多表面需要进行多道工序加工时，应尽可能在各工序的加工中选择统一组基准定位；自卫基准原则；互为基准原则；装夹方便原则。 至于选用何种基准，在 五(方案的具体实施)中会有详细介绍。 五. 方案的具体实施 1）加工方式的选择 ：根据材料的形状和端面的加工精度，我们选择铣削加工中的顺铣法进行加工 （2）刀具的选择及走刀方式：选用立式铣刀，按轮廓线进行走刀如图3 （3） 加工余量的确定：如图所示 （4） 切削用量的确定：材料为45号钢，所以粗铣时铣削速度为120削速度为150给量为 （5） 加工步骤 ：用立式铣刀对零件的外围轮廓线进行粗加工，因为材料比较厚，为保证刀具的寿命，应进行多次走刀。端面往里进刀4出1一次走刀将那4削速度为120二次将工件待加工部分厚度铣至10给速度为100余和第一次相同。第三次将工件待加工部分铣至5给速度为90四次加工要把刀具的高度考虑在内，样粗加工完毕，下面进行精加工，次走刀深度和粗加工相同，不同的是铣削速度，因为精加工切削量少，所以速度要比粗加工快，第一次走刀切削速度为150后依次减少202方孔的加工 对于方孔的加工，我们也是采用铣削的方式，选用刀具也是圆柱铣刀，加工余量如上图所示，为 工步骤：先进行粗加工，然后再进行精加工。在进行铣削前，要先在方孔的位置钻一孔，这样便于下刀。第一次走刀，刀具往下进5孔处的工件厚度铣至15削速度是20014 每转，第二次走刀，将工件铣至10削速度为180三次走刀，将工件铣至 5削速度为 150分钟，最后一次走刀，是考虑到刀头高度的因素，这样才能铣削完全，切削速度为120铣完之后，在进行一遍精铣，进给量很小就可以，这样方孔就加工完毕。 3中心孔的加工 圆柱铣刀，切削余量如图所示 对于中心孔的加工，我们采用先钻后铣的方法，选用刀具有麻花钻和圆柱铣刀。 加工步骤：先加工直径为 47 的孔，用麻花钻在工件上试钻一下，钻一小点，便于下钻，然后开始钻孔，钻头每下 5往上提升一下，这样能很好的散热，使钻头不易胶着。麻花钻头直径要比铣刀头直径稍大，这样便于下刀，一次走刀，铣5孔铣至5削速度为120二次走刀，将孔铣至10削速度是 100分钟，进给量为 三次走刀，将孔铣至15削速度为90后一次走刀，将孔铣至20虑刀刀头的高度，样才能把孔加工完整而没有残余量。粗加工以后，要进行精铣，根据孔的上下偏差，每次进给深度和精加工相同，第一次精铣，铣削速度为300后依次减少30孔精加工完，再进行两个小密封槽的加工，首先将圆柱铣刀下刀 孔中试切一下，再将刀具下刀 间加工槽的直径至49始加工另一密封槽，径为 着加工直径为 35 的孔，并保持两孔之间的距离260径为 35 的孔的加工基本上与直径为 47 的孔的加工相同，4. 凸轮槽的加工 对于凸轮槽的加工，我们选用铣削的方法，所用刀具为立式铣刀，因为槽的宽度为22选刀具的宽度为12以应两次走刀。首先用立式铣刀进行试铣，看到加工轨迹正确无误后，再进行粗加工。第一次走刀将槽铣至5为槽的形状表较复杂，所以切削速度要小一点，设为 120分钟，完一圈后，精靠着刀具外沿所铣的轨迹再铣一遍，这样槽的宽 15 度才能达到 22二次走刀将槽的深度铣至 10，切削速度为 100削速度为90加工完毕后，再进行精加工，切削速度为200槽铣至14样才能夹槽加工完整，而没有余量。 5 钻孔 对于们采用钻扩铰的加工方案，工件上钻孔的直径到11后精铰至12于后再用铰刀铰至 10于该钻头直径比较小，所以加工时钻头的转速不应太高，以免是刀头折断。钻孔时，因为零件太厚，不能一下钻刀底，那样刀头容易发热，发生胶着，应该每钻51）热处理 各工序加工完以后，要对零件进行热处理。常用的热处理方法有退火，正火，回火。在这里我们选择回火处理，目的是稳定组织，减少内应力，降低脆性，获得所需性能。 （2）去毛刺 检查各加工面是否光滑，遇到毛刺用小锉合沙纸打磨。 第三节 零件的数控编程 加工零件的加工顺序，工件与刀具相对运动轨迹的尺寸数据，工艺参数以及辅助操作等加工信息，用规定的文字、数字、符号组成的代码，按一定的格式编写成加工程序单，并将程序单的信息通过控制介质输入到数控装置由数控装置控制机床进行自动加工。 二. 加工编程的分类 加工编程包括手工编程和自动编程，手工编程整个程序的编制是由人工完成的；而自动编程，工程人员只要根据零件纸的要求，按照某个自动编程系统的规定，编写一个零件源程序，送入到计算机，由计算机自动完成。 三. 程序： % O 54 01 03 01 01 3000 25 22 40 5000 16 06 03 03 01 3000 25 22 40 5000 06 03