机械毕业设计（论文）-平面槽形凸轮零件的加工工艺设计与数控编程【全套图纸】.doc

本科毕业设计（论文）题目：平面槽形凸轮零件的加工工艺设计与数控编程系 别： 机电信息系 专 业：机械设计制造及其自动化班 级： 学 生： 学 号： 指导老师： 2013年5月摘要平面槽形凸轮零件的加工工艺设计与数控编程 摘 要 此设计主要是对典型零件进行图形绘制、工艺设计和程序的编制及加工，通过对平面槽型凸轮的外形尺寸分析，应用CAD以及Pro/E软件绘制出二维和三维的图形并进行标注说明，注明图纸的公差要求、技术要求等。 接着对平面槽型凸轮的零件图进行工艺分析，确定加工方法、路线等，并设计好各切削参数自动编出加工刀路轨迹。然后跟据图纸的工艺分析，选择合理的工艺路线及加工方法，根据零件形状、余量等选择适用形状大小的各种铣刀， 最后将Pro/E软件绘制的三维图利用数控加工仿真软加工件Mastercam9.0进行仿真模拟加工，生产刀具轨迹；使用后置处理程序选取相应的配置文件，将刀具轨迹转换为数控机床可以识别的NC程序，为更加高速，快捷的造型，生产提供了一种切实可行的办法。生成的NC程序可以利用DNC方式传输给数控机床进行三维加工。关键词：平面槽型凸轮；加工工艺；数控加工全套图纸，加153893706I毕业设计（论文）Planar slotted CAM parts processing design and NC programmingAbstract This design is mainly focuses on the preparation, the process of graphics rendering, design and the typical parts, through the analysis of shape and size of plane cam groove by using CAD and Pro/E software to draw graphics, 2D and 3D to label instructions and annotate the drawings tolerance requirements and technical requirements. Then it comes to the analysis of plane groove cam parts , the determination of the method of producing,and routes for process as well as the design the cutting parameters, which will create tools path automatically.After the previous process, choosing suitable allowance cutter shape and size is determined by the analysis of pictures. According to the shape of parts, the NC machining simulation using Pro/E software rendering 3D map of the soft parts of Mastercam9.0 for simulation of processing and production tool path. Selecting the configuration file accordingly is determined by the use of post processing program, the tool path for CNC machine tool transformation can be identified by the NC program, for more rapid, efficient design,which provide a feasible solution.The generated NC program can be transmitted to the CNC machine tools for machining by using the DNC.Key words:Planar slot type cam；machining process；NC machining IV目录目 录摘 要I1 绪论11.1 研究背景11.2 平面凸轮机构CAD/CAM的发展方向11.3课题内容及实施步骤32 零件的分析及工艺规程设计42.1零件的作用42.2工艺分析42.3毛坯的确定52.4基准的选择62.4.1粗基准的选择62.4.2 精基准的选用72.5制定加工工艺路线73 刀具的选择和切削用量的确定93.1 铣削用刀具及其选择93.2 刀具材料应该满足零件的加工要求94 加工参数的选择及时间定额计算115 夹具的设计195.1 机床夹具有三大功用195.2 机床夹具设计要求195.3 工件的装夹方法和装夹方式195.4 确定夹具的类型205.5 夹紧装置206 仿真加工246.1 图形处理246.2 走刀路线的确定及刀具选择246.3 后置处理（生成NC 程序）30总 结31参考文献32致 谢33附录1 Master CAM仿真程序代码34毕业设计（论文）知识产权声明42毕业设计（论文）独创性声明431 绪论1 绪论1.1 研究背景 凸轮的设计和制造精度直接影响到设备的运转精度，因此采用高精确的设计方法和数控加工手段成为现在凸轮制造业的方向。随着凸轮应用领域的不断扩大，对其设计提出了更高的要求。凸轮机构轮廓曲线设计一般有图解法和解析法两种方法。图解法简单易行比较常用，但效率低、误差大，不能满足现代工程对零件的高精度要求。随着计算机及数值计算方法的发展,解析法在凸轮机构设计中得到越来越多的应用。在凸轮的设计及加工中采用计算机辅助设计与制造的方法已日益普遍1。 平面槽型凸轮的设计需要利用解析法来确定轮廓曲线，从设计上减少误差，已求达到能够准确的体现运动轨迹，同时要求能够尽量的提高设计的效率，建立它的模型易于更改，这是设计的传承性以及广泛的推广性所必需的。通过Pro/e软件进行几何建模，在计算机上实现平面槽凸轮的三维可视化设计，同时在加工仿真环境下对设计的模型进行加工检验，确定编制的代码生成的加工轨迹以及加工工艺。显然，利用数控技术对槽形凸轮进行铣削加工，将大大提高设计的精确性，降低设计生产开发周期，提高生产率2。1.2 平面凸轮机构CAD/CAM的发展方向 MasterCAM是一种功能强大的CAD/CAM 软件由CAD 和CAM两大部分组成，并分成造型(Design)，铣削加工(Mill)，车削加工(Lathe)和线切割(Wire)4个功能模块。集设计与制造于一体。MasterCAM采用图形交互方式自动编程。编程人员根据屏幕提示的内容于计算机对话，选择菜单目录或回答计算机的提问，直至将所有问题回答完毕，然后即可自动生成NC 程序。NC程序的自动产生是受软件的后置处理功能控制的，不同的加工模块和不同的数控系统对应于不同的后处理文件。 平面凸轮CAD/CAM是随着凸轮机构的设计理论和CAD/CAM技术的发展而发展的。凸轮软件由最初的只能代替手工进行计算,逐步发展到能实现三维实体造型、机构仿真、自动编程等功能，并且还在不断发展下去。平面凸轮机构CAD/CAM的发展主要有以下几个方向： a. 面向并行工程的CAD/CAM集成化47毕业设计（论文） 并行工程以产品设计为突破口，要求产品开发人员在设计阶段就考虑产品整个生命周期的所有要素，包括质量、成本、进度、用户需求等，以便最大限度地提高产品开发效率和一次成功率3。面向并行工程的平面凸轮机构CAD/CAM系统集成化，在设计阶段就充分考虑制造、使用等各个阶段的特点和要求,设计的平面凸轮机构制造精度高、性能优良、使用可靠。 并行工程的发展，对平面凸轮机构CAD/CAM提出了很高的要求。例如，在设计理论和设计方法上，设计模型的建立不但要考虑凸轮机构的几何、运动关系，还要考虑其功能、制造、材料、使用等多方面的信息；在凸轮机构的仿真方面,要求能进行三维实体的运动仿真和加工仿真；借助网络和工程数据库管理技术,实现数据共享和数据的动态修改；建立统一、友好的人机界面，充分发挥人在并行工程中的作用等等3。目前的平面凸轮机构CAD/CAM软件还远远满足不了上述并行工程的要求。 b. 智能化 智能化就是应用人工智能技术实现产品生命周期各个环节的智能化和实现生产过程各个环节的智能化5。平面凸轮机构CAD/CAM智能化就是实现平面凸轮机构的设计、制造等环节的智能化，提高设计和工艺水平，缩短周期，降低成本。 c. 网络化 网络技术是建立在硬件技术、软件技术以及通讯技术之上的，并与它们共同发展的一门技术。网络技术是实现各种制造系统自动化的基础，特别是实现基于异地设计与异地制造技术的基础。网络技术是CAD/CAM集成技术中的关键技术之一。d. 柔性化和通用化凸轮机构的种类繁多、功能不一，而且多样性及单件小批是现代机械设计和制造发展的方向，因此，凸轮机构CAD/CAM软件相应地要能适应各种不同的凸轮机构的设计要求，高效精确地设计制造出各种不同种类的凸轮机构。现有大多数凸轮机构的设计方法一般只能设计某种或某几种凸轮机构，采用的建模方法比较落后，效率不高，适应性不强，通用性很差。柔性化设计和柔性化系统建模方法是现代凸轮机构研究的前沿，利用此技术，可以大大提高设计的效率和适应性。当今，在电子技术和计算机技术的高速发展的同时，制造业发生了根本性的变化，其中一个重要的标志就是数控技术的广泛应用。数控加工技术对我国经济建设的发展具有重要的意义。当前我国企业的生产正逐步从原来的粗放型转向内涵型，产品生产也从原来的“粗制”转变为“精制”。为了保证产品质量，降低成本，提高生产效率，企业在未来的生产中自动化程度将大大提高，一线的生产将向机电一体化、程控化、数字化方向发展普通机床逐渐被高效率、高精度的数控机床所代替，制造业正朝着高自动化、高智能化的方向发展。与普通机床相比，数控机床可显著提高加工效率和加工精度，例如凸轮轮廓中非圆的平面曲线，普通机床要么根本无法加工，要么加工精度很低，要么加工时间很长，而使用数控机床可以在很短的时间内加工出来，其加工精度和加工效率是普通机床所无法达到的。数控技术在短短几十年内得到了飞速发展，并己形成了巨大的生产力。正因为如此，国内外企业家和专家们已形成共识：今后相当一段时间内，机械加工技术的发展和竞争，主要是数控技术的发展与竞争。1.3课题内容及实施步骤本设计的课题是完成数控编程中的加工工艺分析和夹具设计，并应用 Mastercam9.0进行数控模拟加工，最后生成NC程序。论文主要是拟定加工方案，确定加工路线和加工内容，选择合适的刀具和切削用量等选择合适的夹具及装夹方法，设计指定工序的机床夹具以及对一些特殊的工艺问题的考虑数控铣工艺性分析及程序编制，最后完成零件的三维建模，并用CAD/CAM软件进行刀具路径的建立及模拟，自动生成数控加工程序。2 零件的分析及工艺规程设计2 零件的分析及工艺规程设计2.1零件的作用 平面槽型凸轮可以定义为一个具有曲槽的机件，利用其回转，可以使另一组件从动子提供预先设定的运动。从动子之路径大部限制在一个滑槽内，以获得往覆运动。在其回复的行程中，利用导槽使其在特定的路径上运动。 凸轮是一项相当重要的连杆件，因为其应用简单，但却容易达到所需之运动目的，故在自动化机械中，凸轮机构已成为许多高速，高效，高精度自动机，半自动机和自动生产线中不可缺少的部分，做为凸轮机构中的主要零件凸轮的加工精度就显得很重诸如机械加工、印刷机、内燃机或计算器等，凸轮机构之应用相当普遍。凸轮的设计和制造精度直接影响到设备的运转精度，因此就要求有高精确的设计方法和数控加工手段。2.2工艺分析如图2.1所示为槽形凸轮零件图，该零件是一个外部轮廓经过加工的圆盘，圆盘直径为280mm，这次的任务是在铣床上加工槽与孔及使外部轮廓达到尺寸要求，零件的材料为HT200，切削加工性能较好。图2.1 凸轮二维图 毕业设计（论文） 图2.2 凸轮三维图平面槽型凸轮的主要要求如下： 由零件图知该零件12的精度为H7，35孔的精度为G7，槽的精度为F8，其余没有作出要求均按GB1804-M，查表可知公差取IT14即可，粗糙度除了12，35圆孔及槽壁为Ra1.6mm，外槽底面为Ra3.2mm比较容易加工。凸轮内外轮廓面对A面有0.05的垂直度要求。2.3毛坯的确定 毛坯的选择包括选择毛坯的种类和确定毛坯的制造方法两个方面。常用的毛坯种类有铸件、锻件、型材、焊接件等。 选择毛坯时主要考虑下列因素： a. 毛坯应有充分、稳定的加工余量； b. 毛坯类型的装夹适应性； c. 分析毛坯的余量大小及匀称性。 确定该零件的材料为HT200的铸件，该材料较软有良好的加工切削性能。毛坯余量的确定，加工余量可以由机械加工工艺手册查到。但是还要考虑到后面为达到各个表面加工的粗糙度要求，为各种加工留下合适的余量等因素，确定下来的毛坯总余量如下： 径向尺寸 粗加工余量：2mm 精加工余量：0.5mm 径向尺寸：285mm 轴向尺寸 端面：粗加工2mm；精加工0.5mm 轴向尺寸：40mm图2.3 零件毛坯图2.4基准的选择机械加工的最初工序只能用工件毛坯上的未加工表面作为定位基准，这种定位基准称之为粗基准。用以加工的表面作定位基准则称之为精基准。在制定零件机械加工工艺规程时，总是先考虑怎样的精基准定位能把工件加工到设计要求，然后再考虑如何运用选取的粗基准，把用作精基准的表面加工出来。2.4.1粗基准的选择 选择粗基准时，必须达到以下两个基本要求：其一，应保证所有加工表面都有足够的加工余量；其二，应保证工件加工表面和不加工表面之间具有一定的位置精度。粗基准的选择原则如下：（1）选不加工表面为粗基准。尤其应选与加工表面有位置精度要求的不加表面，可保证加工表面与不加工表面间的位置精度；（2）选择重要表面为粗基准，可保证重要表面的加工余量；加工精度较高；（3）粗基准只可使用一次，应避免重复使用，避免产生较大的定位误差、使加工表面间出现较大的位置误差；（4）选平整、光洁、无飞边，浇帽口等缺陷报名为粗基准，可使共定位可靠、夹紧方便；（5）选择加工余量较小的表面为粗基准，可保证各加工表面都有足够的加工余量。 根据以上原则选用280mm外圆轴心线,和 A 面为粗基准。2.4.2 精基准的选用 选择精基准时应参考以下原则：（1）尽可能选择加工表面的设计基准为精基准，即“基准重合”，避免产生基准不重合误差（2）尽可能在多数工序中采用同一组精基准，即“统一基准”，减少设计和制造费用，并减少基准变换所带的定位误差。（3）便于装夹，定位准确、稳定、装夹可靠、夹具简单的表面为精基准。（4）有些精加工工序，可选择加工表面本身为定位基准，即“自为基准”。（5）对位置精度要求较高的表面，可采用“互为基准”，反复加工，以保证高的位置精度 根据以上原则，选用孔12mm，35mm圆柱面轴心，A 面作精基准，它是零件的设计基准，符合“基准重合”的原则。并且便于装夹，定位准确、稳定、装夹可靠。2.5制定加工工艺路线 安排平面凸轮的加工工步时除考虑通常的加工工艺要求之外，还应考虑下列因素： a. 以相同定位、夹紧方式或同一把刀具加工的内容，最好接连进行，以减少刀具更换次数，节省辅助时间。 b. 在一次安装的工序中进行的多个工步，应先安排对工件刚性破坏较小的工步。 c. 工步顺序安排和工序顺序安排是类似的，都遵循由粗到精的原则。先进行重切削、粗加工，去除毛坯大部分加工余量，然后安排一些发热小、加工要求不高的加工内容(如钻小孔、攻螺纹等)，最后再精加工。 d. 考虑走刀路线，减少空行程。如决定某一结构的加工顺序时，还应兼顾到邻近的加工结构的加工顺序，考虑相邻加工结构的一些相似的加工工步能否统一起来，用一把刀接连加工，减少换刀次数和空行程移动量。 根据以上原则特设定凸轮的加工工序如下：工序1：切A面定位钻5中心孔2 处工序2：钻20孔钻11.6孔工序3：粗铣35孔工序4：精镗35 孔工序5：铰12孔工序6：铣35孔底侧倒角工序7：一面两孔定位粗铣凸轮表面及外轮廓工序8：粗铣凸轮槽内轮廓工序9：精铣凸轮槽内轮廓工序10：精铣凸轮槽外轮廓工序11：钻6孔攻丝及铣35孔倒角3 刀具的选择和切削用量的确定3 刀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。与传统加工方法相比，数控加工对刀具的要求，尤其在刚性和寿命方面更为严格。应根据机床的加工能力、工件材料的性能、加工工序、切削用量以及其他相关因素正确选用刀具及刀柄。刀具选择总的原则是：既要求精度高、强度大、刚性好、寿命长，又要求尺寸稳定，安装调整方便。在满足加工要求的前提下，尽量选择较短的刀柄，以提高刀具的刚性。3.1 铣削用刀具及其选择 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RD应小于零件内轮廓面的最小曲率半径Rmin，一般取RD (0.8 Rmin9)。 2) 零件的加工高度H(1/6-1/4)RD，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RD可按下式计算：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e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。3.2 刀具材料应该满足零件的加工要求 当代所使用的金属切削材料主要有五类：高速钢、硬质合金、陶瓷、立方氮化硼CBN、聚晶金刚石。 1) 根据数控加工对刀具的要求，选择刀具材料的一般原则是尽可能选用硬质合金刀具。只要加工情况允许选用硬质合金刀具，就不用高速钢刀具。 2) 陶瓷刀具不仅用于加工各种铸铁和不同钢材料，也适用于加工有色金属和非金属材料。使用陶瓷刀片，无论什么情况都要用负前角。为了不易崩刃，必要时可将刃口倒钝。陶瓷刀具在下列情况下使用效果欠佳：短零件的加工；冲击大的断续切削和重切削；铍、镁、铝和钛等的单质材料及其合金的加工(易产生毕业设计（论文）亲合力，导致切削刃剥落或崩刃)。 3) 金刚石和立方氮化硼都属于超硬刀具材料，它们可用于加工任何硬度的工件材料，具有很高的切削性能，加工精度高，表面粗糙度值小。一般可用切削液。聚晶金刚石刀片一般仅用于加工有色金属和非金属材料。立方氮化硼刀片一般用加工硬度450HBW的冷硬铸铁、合金结构钢、工具钢、高速钢、轴承钢以及硬度350HBS的镍基合金、钴基合金和高钴粉末冶金零件。 4) 从刀具的结构应用方面，数控加工应尽可能采用镶块式机夹可转位刀片，以减少刀具磨损后的更换和预调时间。 5) 选用涂层刀具，以提高耐磨性和寿命根据以上要求所选铣刀及其几何尺寸见表3.1 数控加工刀具卡：表3.1数控加工刀具卡产品名称或代号零件名称平面凸轮零件序号刀具号刀具加工表面备注规格名称数量刀长/mm1T015中心钻1钻5中心孔2T0220钻头14535孔粗加工3T0311.6钻头13012孔粗加工4T0425镗刀14535孔精加工5T0510镗刀13012孔精加工6T0690倒角铣刀135孔倒角1.545，7T0718高速钢立铣刀120粗加工凸轮槽内外轮廓底圆角R0.58T0818硬质合金立铣刀120精加工凸轮槽内外轮廓9T96钻头16孔钻孔攻螺纹编制郑旭审核2013.3.15共1页第1页4 加工参数的选择及时间定额计算4 加工参数的选择及时间定额计算 数控加工切削用量的选择与通常机床切削用量的选择基本相同，即是根据切削原理规定中的方法以及机床的性能和规定的语序切值、刀具耐用度来选择和计算，并结合时间经验确定。切削用量包括主轴转速（切削速度），切削深度或宽度，进给速度（进给量）等等。切削用量的大小对切削力，切削功率，刀具磨损，加工质量和加工成本均有显著影响。合理选择切削用量的原则是：粗加工时，一般以提高生产效率为主，但刀考虑经济性和加工成本；半精加工时，应在保证加工质量的前提下，兼顾切削效率，经济性和加工成本。 (1) 切削用量则根据零件材料刀具性能及加工精度要求确定，通常为提高切削效率要尽量选择大直径的铣刀，背吃刀量应大于冷硬层，切削速度因刀具的耐用度决定。在选择切削用量时要保证刀具能加工完一个零件。 (2) 切削深度主要受机床、工件和刀具的刚度限制，在刚度允许的情况下，尽可能使切削深度等于零件的加工余量，这样可以减少走刀次数，提高加工效率。 从刀具耐用度出发，切削用量的选择方法是：先选取背吃刀量或侧吃刀量，其次确定进给速度，最后确定切削速度。由于吃刀量对刀具耐用度影响最小，背吃刀量和侧吃刀量的确定只要根据机床、夹具、刀具、工件的刚度和被加工零件的精度要求来决定。如果零件精度要求不高，在工艺系统刚度允许的情况下，最好一次切净加工余量，即背吃刀量或侧吃刀量等于加工余量，以提高加工效率；如果零件精度要求高，为保证表面粗糙度和精度，只好采用多次走刀。在工件表面粗糙度值要求为Ra12.5-25um时，如果圆周铣削的加工余量小于5mm，端铣的加工余量小于6mm，粗铣一次进给就可以到达要求。但在余量比较大，工艺系统刚性较差或机床动力不足的时候，可以分两次进给完成。在工件表面粗糙度值要求为Ra3.2-12.5um 时，可分粗铣和半精铣两步进行。粗铣刀时背吃刀量或侧吃刀量选取同前，粗铣后留0.5-1.0mm 余量，在半精铣时切除。在工件表面粗糙度值要求为Ra0.8-3.2um 时，可分粗铣、半精铣、精铣三步进行。半精铣时背吃刀量或侧吃刀量取1.5-2mm；精铣时圆周铣侧吃刀量取0.3-0.5mm面铣刀背吃刀量取0.5-1mm。切削用量主要是指切削速度、进给量和切削深度。影响切削用量的因素有：刀具材料、结构形状以及刚度；被加工零件的材料及其切削性能、零件的形状和刚度；机床的性能、功率和刚度；加工方法对加工精度及表面粗糙度的要求；对毕业设计（论文）生产率的要求等。工时定额计算的说明：在一个工序中，实际完成一个零件的加工所需的时间，称为序单件时间，由以下几部分组成。直接用于改变生产对象的尺寸、形状、相对位置、表面状态或材料性质等工艺过程消耗的时间称为基本时间。为实现上述过程所进行的的各种辅助动作所消耗的时间，称为辅助时间。除了作业时间（基本时间与辅助时间之和）以外，每道工序的单件时间还包括布置工作地间、休息与生理时间和准备与终结时间。由于 （4.1）设计中取0.175计算； （4.2）设计中取4.5%： （4.3）设计中取3%计算： （4.4） 所以在以下计算中，仅算就可直接得到与。具体各工序的切削用量及工时定额确定如下：工序1：钻中心孔1.背吃刀量的确定,选取=5mm2.进给量的确定，由表4-214选取=0.7mm/r3.切削速度的计算，由表4-204选取=0.19mm/s，由公式 （4.5）求出755r/min。参照3-424表，选取n=945r/min，将此转速带入公式 （4.6）求出实际切削速度v=0.25 mm/s。4.基本时间的计算，=8， （4.7）求出4.5s。辅助时间：=0.175=0.8s （4.8）本工序总的工时：=5.3s。工序2：钻20孔1.背吃刀量的确定,选取=15mm2.进给量的确定，由表4-21选取=1mm/r3.切削速度的计算，由表4-20选取=0.42mm/s，由公式 求出402r/min。参照3-42表，选取n=490r/min，将此转速带入公式 求出实际切削速度v=0.51mm/s。4.基本时间的计算，=9， 求出6.85s。辅助时间：=0.175=1.2s。 本工序总的工时：=7.05s。工序3：钻11.6孔1.背吃刀量的确定,选取=6.6mm2.进给量的确定，由表4-21选取=0.8mm/r3.切削速度的计算，由表4-20选取=0.32mm/s，由公式 求出527r/min。参照表3-42，选取n=590r/min，将此转速带入公式 求出实际切削速度v=0.36mm/s。4.基本时间的计算,，=9， 求出6.5s。辅助时间：=0.175=1.14s。 本工序总的工时：=7.64s。工序4：铣35孔1.背吃刀量的确定,选取=14.8mm2.进给量的确定，由表4-21选取=1.4mm/r3.切削速度的计算，由表4-20选取=1.2mm/s，由公式 求出1274r/min。参照表3-42，选取n=1500r/min，将此转速带入公式 求出实际切削速度v=1.41mm/s。4.基本时间的计算,，=12， 求出13.2s。辅助时间：=0.175=2.3s。 本工序总的工时：=15.5s。工序5：镗35孔1.背吃刀量的确定,选取=0.2mm2.进给量的确定，由表4-314选取=1.4mm/r3.切削速度的计算，选取=0.2mm/s，由公式 求出153r/min。参照3-42表，选取n=160r/min，将此转速带入公式 求出实际切削速度v=0.21mm/s。4.基本时间的计算,，=10， 求出10.2s。辅助时间：=0.175=1.8s。 本工序总的工时：=12s。工序6：铰12孔1.背吃刀量的确定,选取=0.4mm2.进给量的确定，由表4-294选取=0.8mm/r3.切削速度的计算，由表4-29选取=0.1mm/s，由公式 求出191r/min。参照表，选取n=260r/min，将此转速带入公式 求出实际切削速度v=0.14mm/s。4.基本时间的计算,，=12， 求出13.75s。辅助时间：=0.175=2.41s。 本工序总的工时：=16.16s。工序7：35孔倒底侧角1.545，1.背吃刀量的确定,选取=0.5mm2.进给量的确定，由表4-21选取=1mm/r3.切削速度的计算，由表4-20选取=0.42mm/s，由公式 求出402r/min。参照表3-42，选取n=490r/min，将此转速带入公式 求出实际切削速度v=0.51mm/s。4.基本时间的计算,，=9， 求出4.87s。辅助时间：=0.175=0.85s。 本工序总的工时：=5.72s。工序9：粗铣凸轮外轮廓1.背吃刀量的确定,选取=2mm2.进给量的确定，由表4-134选取=2mm/r3.切削速度的计算，选取=1.04mm/s，由公式 求出1100r/min。参照表3-42，选取n=1225r/min，将此转速带入公式 求出实际切削速度v=1.15mm/s。4.基本时间的计算,，=11， 求出19s。辅助时间：=0.175=3.5s。 本工序总的工时：=22.5s。工序10：粗铣凸轮内轮廓1.背吃刀量的确定,选取=14mm2.进给量的确定，由表4-13选取=2mm/r3.切削速度的计算，选取=1.04mm/s，由公式 求出1100r/min。参照表3-42，选取n=1225r/min，将此转速带入公式 求出实际切削速度v=1.151mm/s。4.基本时间的计算,，=8， 求出19s。辅助时间：=0.175=3.5s。 本工序总的工时：=22.5s。工序9：精铣凸轮外轮廓1.背吃刀量的确定,选取=0.5mm2.进给量的确定，由表4-13选取=1mm/r3.切削速度的计算，选取=1.4mm/s，由公式 求出1495r/min。参照表3-42，选取n=1500r/min，将此转速带入公式 求出实际切削速度v=1.41mm/s。4.基本时间的计算,，=7， 求出14.2s。辅助时间：=0.175=2.5s。 本工序总的工时：=16.7s。工序10：精铣凸轮内轮廓1.背吃刀量的确定,选取=0.5mm2.进给量的确定，由表4-13选取=1mm/r3.切削速度的计算，选取=1.4mm/s，由公式 求出1495r/min。参照表3-42，选取n=1500r/min，将此转速带入公式 求出实际切削速度v=1.41mm/s。4.基本时间的计算,，=7， 求出14.2s。辅助时间：=0.175=2.5s。 本工序总的工时：=16.7s。工序11：35端面倒角1.背吃刀量的确定,选取=0.5mm2.进给量的确定，由表4-21选取=1mm/r3.切削速度的计算，由表4-20选取=0.42mm/s，由公式 求出402r/min。参照表3-42，选取n=490r/min，将此转速带入公式 求出实际切削速度v=0.51mm/s。4.基本时间的计算,，=9， 求出9.86s。辅助时间：=0.175=1.73s。 本工序总的工时：=11.6s。由以上计算可得总的基本时间=181s。表4.1 槽形凸轮的数控加工工序卡片单位名称北信学院产品名称或代号零件名称零件图号平面槽型凸轮工序号夹具名称使用设备车间01螺旋压板Xk5052/4数控中心工步号工步内容刀具号刀具规格/mm主轴转速/r*min进给速/mm*min背吃刀量备注1钻5中心孔T015中心钻7552钻20孔T0220钻头402403钻11.6孔T0311.6钻头402404铣35T0718铣刀1100404535孔精加工T0425镗刀130200.2612孔精加工T0510铰刀130200.27铣35底侧倒角T0790倒角铣刀402205编制郑旭审核郑旭2013.1.15共2页第1页表4.2 槽形凸轮的数控加工工序卡片单位名称北信学院产品名称或代号零件名称零件图号平面槽型凸轮工序号夹具名称使用设备车间02螺旋压板Xk5052/4数控中心工步号工步内容刀具号刀具规格/mm主轴转速/r*min进给速/mm*min背吃刀量备注1一面两孔粗铣凸轮槽外轮廓T071811004022粗铣凸轮槽内轮廓T071811004023精铣凸轮槽外轮廓T08181495200.54精铣凸轮槽外轮廓T08181495200.55钻6孔攻丝翻面装夹，铣35孔另一侧倒角 1.545。T09618149520编制郑旭审核郑旭2013.3.15共2页第2页5 夹具的设计5 夹具的设计 机床夹具是机床上用以装夹工件和引导刀具的一种装置。其作用是将工件定位，以使工件获得相对于机床和刀具的正确位置，并把工件可靠地夹紧。即可以认为装夹=定位+夹紧。5.1 机床夹具有三大功用 （1）能稳定地保证工件的加工精度 用夹具装夹工件时，工件相对于刀具及机床的位置精度由夹具保证，不受工人技术水平的影响，使工件的加工精度趋于一致。 （2） 能减少辅助工时，提高劳动生产率 使用夹具装夹工件方便、快速，工件不需要划线找正，可显著地减少辅助工时；工件在夹具中装夹后提高了工件的刚性，可加大切削用量。 （3）能扩大机床的使用范围，实现一机多能 根据加工机床的成形运动，附以不同类型的夹具，即可扩大机床原有的工艺范围。5.2 机床夹具设计要求 （1） 保证工件的加工精度保证加工质量的关键，就在于正确选定定位基准， 定位方法和定位元件。 （2） 提高生产率、降低成本，经济性好尽量采用各种快进高效的结构， 缩短辅助时间，提高生产率。同时尽可能采用标准元件与标准结构，以降低夹具制造成本。 （3） 操作方便，省力和安全便于排屑在客观条件许可的前提下，尽可能采用气动，液压和气流等机械化夹紧装置。 （4） 良好的工艺性便于制造、检验、装配、调整、维修等。专业夹具的生产属于单件生产。5.3 工件的装夹方法和装夹方式在数控机床上加工零件时，定位安装的基本原则是合理选择定位基准和夹紧方案。在选择时应注意以下几点：1）力求设计、工艺和编程计算的基准统一。2）尽量减少装夹次数，尽可能在一次定位装夹后，加工出全部待加工表面。3）避免采用占机人工调整式加工方案，以充分发挥数控机床的效能。毕业设计（论文） 根据工件特点，用一块320mm320mm40mm的垫块，在垫块上分别精镗35mm及12mm两个定位，孔距离800.015mm，垫板平面度为0.05mm，该零件在加工前，先固定夹具的平面，使两定位销孔的中心连线与机床x轴平行，夹具平面要保证与工作台面平行，并用百分表检查。5.4 确定夹具的类型 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。除此之外，此凸轮零件我们先用毛坯夹在车床上车一个平整光滑的平面，再以此平面作为粗基准。然后把此平面安装在铣床上加工出厚度为35mm的工件。定位基准采用“一面两孔”定位，即用圆盘A面和两个基准孔作为定位基准。加工出此零件的外型。再以以上的定位基准加工出凹槽和凸轮以及凸轮上面的通孔。5.5 夹紧装置 夹紧机构应保证工件夹紧可靠、安全、不破坏工件的定位及夹压表面的精度和粗糙度。同时夹紧机构的复杂程度应与工件的生产类型相适应。必要时还需要进行夹紧力的估算。采用估算法确定夹紧力的大小时，根据工件所受切削力、夹紧力的作用情况， 找出加工过程中对夹紧最不利的状态，按静力平衡原理计算出理论夹紧力，最后再乘以安全系数作为实际所需要夹紧力.即：Fwk=KFw式中 Fwk实际所需要夹紧力，N； Fw在一定条件下，由静力平衡算出的理论夹紧力，N； K安全系数。 由于所加工的零件对本工序加工的面没有特殊的技术要求，虽然由于定位孔的加工误差以及底面的误差，可能产生所加工的面的平面度、位置度等形位误差，但是在这里是允许的。 由机床夹具设计手册表得： 式（5.1） 取， 即：螺旋夹紧时产生的夹紧力按式计算： 式中参数由资料机床夹具设计手册可查得： 其中： 螺旋夹紧力：安全系数K可由式计算。K = K0K1K2K3K4K5K6 =3.564则夹紧力为：Fwk=KFw=19174.32N K0 -K6 为考虑各种因素的安全系数，如下表： 表5.1 安全系数K0K6符号考虑因素系数值K0考虑工件材料及加工余量均匀性的基本安全系数1.21.5K1加工性质粗加工1.2精加工1.0K2刀具钝化程度1.01.9K3切削特点连续切削1.0断续切削1.2K4夹紧力的稳定性操作方便1.3操作不方便1.0K5搬运夹紧时的手柄化位置操作方便1.0操作不方便1.2K6力矩使工件回转时工件与支承面的接触情况操作点方便1.0接触点不确定1.5夹紧装置是用于夹紧工件， 在切削时使工件在夹具中保持既定位置。考虑到避免工件的夹紧变形， 夹紧件应压在刚度较好的大端上， 但为了便于操作和快速夹紧，与工件相接的夹紧件， 设计成可以取卸的螺栓加工挡板结构，这里夹紧装置的其它部分还包括压板、回转螺钉。根据以上对数控铣削使用夹具的要求确定定位基准采用“一面两孔”定位，即用圆盘A 面和两个基准孔作为定位基准。并根据零件的形状特点采用一块320mm320mm40mm的垫块，在垫块上分别精镗35mm及12mm两个定位孔，孔