槽形凸轮加工工艺及夹具设计.doc

毕业设计（论文）评审表学生姓名学号所在系部机械工程系所学专业所在班级毕业设计（论文）题目槽形凸轮加工工艺及夹具设计指导教师审查意见教师签字：年 月 日评阅教师评阅意见评阅教师签字：年 月 日答辩记录毕业设计（论文）标题槽形凸轮加工工艺及夹具设计答辩日期 年 月 日答辩地点用简洁语言记录答辩过程，答辩委员会提出的问题和学生回答情况：答辩委员会记录人（签字）：答辩委员会评语与成绩答辩委员会对毕业设计（论文）的学术评（论文选题意义，所用资料和数据的可靠性，写作的规范化与逻辑性，实用性与创新性；主要不足之处，答辩情况及成绩）：答辩委员会主席（签字）： 年 月 日本毕业设计（论文）成绩毕业设计（论文）课题申报表系（部）：机械工程系 专业：数控技术 09年 10 月09 日题目名称槽形凸轮加工工艺及夹具设计指导教师职 称题目类型1工程设计类（ ） 2.技术应用类（ ）3软件设计类（ ） 4.理论研究类（ ）5实验研究类（ ） 6.其它 （ ）题目来源1、科研生产（ ）2、自拟 （ ）题目介绍（含内容、要求、工作量、需要学生数等）设计具体内容及目的：1) 零件加工工艺分析；2) 数控加工工艺方案的制定；3) 确定走刀路线4) 刀具，工件材料的选择5) 切削用量的确定6) 工艺文件的编制通过轴类零件的工艺分析与制定，提高学生综合运用知识的能力。工作量：八星期专业教研室审核意见 专业教研室主任签字： 年 月 日系部审定系部主任签字： 年 月 日注：此表一式两份（A4纸），由指导教师填写，一份交专业教研室，一份交系办。毕业设计（论文）任务书学生姓名学号所在系部机械工程系所学专业所在班级E-mail联系电话毕业设计（论文）题目槽形凸轮加工工艺及夹具设计指导教师姓 名职 称工作单位及所从事专业联系方式本设计选题根据（欲解决的问题及其实用价值）：培养学生运用机械制造工艺学及有关课程（工程材料与热处理、机械设计、公差与测量技术、金属切削机床、数控加工工艺等）的知识，结合理论知识运用到生产实践中去，独立地分析和解决工艺问题，初步具备设计一个中等复杂程度零件的工艺规程的能力。1能根据被加工零件的技术要求，运用夹具设计的基本原理和方法，学会，拟订夹具设计方案，完成夹具结构设计，初步具备设计出高效、省力、经济合理并能保证加工质量的专用夹具的能力。2接受必要的综合训练，提高实际工作能力。如调查研究、查阅文献和收集资料并进行分析的能力、制订设计或试验方案的能力设计、计算和绘图能力总结提高撰写论文的能力。3检验学生综合素质与实践能力，是学生毕业的重要依据专业方向、基本理论及设计内容（设计要求和设计步骤要求详细到章节）：本设计从数控加工中心的角度来考虑，属于铣削零件，应用数控车削。从成本角度考虑，成本适中，适合数控加工。通过对零件工艺分析与加工，巩固了自己以前所学过的专业基础知识，并理论联系实际，提高了我的动手能力和分析、解决问题能力，为今后工作打下坚实基础。着重介绍了零件的生产工艺过程,结构,工艺的分析,工艺路线的确定,加工设备和刀具的选择,定位基准的选择,加工方法的选择.填写工艺文件及编写加工程序等。主要参考文献、资料：（1） 凸轮制造技术 金贵 机械工业出版社 1986年（2） 数控铣床在凸轮加工中的运用 吴建华,谢东伟 机电新产品导报 2005年（3） 数控编程与加工技术 董建国 王凌云 中南大学出版社 2006年（4） 机床夹具设计手册 金大鹰 机械工业出版社 2000年（5） 计算机绘图-CAD2004制图 管文华 梁旭坤 中南大学出版社 2005年（6） 数控加工工艺及编程 裴炳文 机械工业出版社 2005年（8） 平面凸轮数控加工程序及其误差控制 刘白 机械工业出版社 2000年（9） 公差配合与技术测量 薛彦成 机械工业出版社 2006年（10）数控机床铣削加工直接编程技术 孙德茂 机械工业出版社2004年（11）CAD/CAM应用-MasterCAM9.0梁旭坤 中南大学出版社 2006年教研室审批意见专业教研室主任签字：（盖章）系部审批意见系部主任签字： （盖章）任务书下达时间： 年 月 日注：1、本表由指导教师填写或打印，一式二份，其中1份发给学生（附在论文前），1份交专业教研室。2、任务书从网上下载后，用A4纸打印。摘 要制造业是我国入世后为数不多的有竞争优势的行业之一。机械制造业的发展直接决定着我国经济的发展。进入二十一世纪我国的机械制造加工等发生了翻天覆地的变化。在吸取西方发达国家先进技术的前提下，努力开拓创新，现在我们国家的机械加工已逐步向数控加工方面发展。我们作为新世纪的大学生很荣幸的选择了这个专业，在大学的日子里得到辅导老师的亲切指导，使我们逐渐成熟，在临近毕业之时还不辞辛劳的辅导我们做毕业设计， 使我们在以后的工作岗位上更得心应手。凸轮机构尤其是平面凸轮机构，由于本身传递力的特殊性，因此广泛应用于各种机械设备,特别是自动机械和自动控制装置之中,以实现各种运动规律。由于凸轮轮廓常含有非圆的平面曲线,以前受到设计和加工条件的限制，往往采用作图法设计凸轮轮廓和划线加工凸轮，往往难以保证加工质量和生产率。随着机械不断朝着高速精密、自动化方向发展，对凸轮机构的转速和精度也提出了更高的要求，因此利用计算机辅助设计和数控机床加工是很有必要的。（摘要是对你的论文进行简要说）关键词：平面凸轮数控加工工艺机械制造第一章凸轮零件的加工工艺分析及设计1.1凸轮加工工艺分析1.1.1零件图及其结构工艺性分析图1-1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，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，其数控铣床加工工艺分析如下。图1-1 平面槽形凸轮（零件图怎么会有这么多辅助线？这是编程用确定基点的图另外画零件图，零件图尺寸看不清）分析零件的形状、结构及尺寸的特点，确定零件上是否有妨碍刀具运动的部位，是否有会产生加工干涉或加工不到的区域，零件的最大形状尺寸是否超过机床的最大行程，零件的刚性随着加工的进行是否有太大的变化等。根据图1-1所示该零件凸轮轮廓由HA、BC、DE、FG和直线AB、HG以及过渡圆弧CD、EF所组成。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A面有垂直度要求。该零件的材料为HT200，切削工艺性较好。根据分析，采取以下工艺措施：凸轮内外轮廓面对A面有垂直度要求，只要提高装夹精度，使A面与铣刀轴线垂直，即可保证在分析零件图时，除了考虑尺寸数据是否有遗漏或重复、尺寸标注是否模糊不清和尺寸是否封闭等因素外，还应该分析零件图的尺寸标注方法是否便于编程。无论是用绝对、增量、还是混合方式编程，都希望零件结构的形位尺寸从同一基准出发标注尺寸或直接给出坐标尺寸。这种标注方法，不仅便于编程，而且便于尺寸之间的相互协调，并便于保持设计、制造及检验基准与编程原点设置的一致性。不从同一基准出发标注的分散类尺寸，可以考虑通过编程时的坐标系变换的方法，或通过工艺尺寸链解算的方法变换为统一基准的工艺尺寸。此外，还有一些封闭尺寸，为了同时保证孔间距的公差，直接按名义尺寸编程是不行的，在编程时必须通过尺寸链的计算，对原孔位尺寸进行适当的调整，保证加工后的孔距尺寸符合公差要求。实际生产中有许多与此相类似的情况，编程时一定要引起注意。 检查零件的尺寸加工精度、形位公差及表面粗糙度等在现有加工条件下是否可以得到保证，是否还有更经济的加工方法或方案。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。在零件上是否存在对刀具形状及尺寸有限制的部位和尺寸要求，如过渡圆角、倒角、槽宽等，这些尺寸是否过于凌乱，是否可以统一。尽量使用最少的刀具进行加工，减少刀具规格、换刀及对刀次数和时间，以缩短总的加工时间。分析零件上是否有可以利用的工艺基准，对于一般加工精度要求，可以利用零件上现有的一些基准面或基准孔，或者专门在零件上加工出工艺基准。当零件的加工精度要求很高时，必须采用先进的统一基准定位装夹系统才能保证加工要求。分析零件材料的种类、牌号及热处理要求，了解零件材料的切削加工性能，才能合理选择刀具材料和切削参数。同时要考虑热处理对零件的影响，如热处理变形，并在工艺路线中安排相应的工序消除这种影响。而零件的最终热处理状态也将影响工序的前后顺序。当零件上的一部分内容已经加工完成，这时应充分了解零件的已加工状态，数控铣削加工的内容与已加工内容之间的关系，尤其是位置尺寸关系，这些内容之间在加工时如何协调，采用什么方式或基准保证加工要求，如对其他企业的外协零件的加工。分析几何元素的给定条件是否充分，发现问题及时与设计人员协商解决。1.1.2零件毛坯的工艺性分析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：（1）毛坯应有充分、稳定的加工余量；（2）毛坯类型的装夹适应性；（3）分析毛坯的余量大小及匀称性。确定该零件的材料为HT200，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 初加工余量：2mm精加工余量: 0.3mm径向尺寸:285mm轴向尺寸端面,粗精加工各1mm轴向尺寸:40mm毛坯草图如1-2所示：图1-2 毛坯草图1.2凸轮的定位与夹紧方案的确定1.2.1基准的确定确定零（部）件上某一点、线、面的位置时所依据的那些点、线、面称基准。基准分设计基准、工序基准、工艺基准。一、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。（前后两个尺寸不对应）二、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，可草原“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。1.2.2装夹方案的确定机械加工时，为使工件的被加工表面获得规定的尺寸和位置精度要求，必须使工件在机床上或家具中占有某一正确的位置，这个过程称为定位。在加工过程中，工件在各种力的作用下应当保持这一正确位置始终不变，这就需要夹紧。工件的装夹过程就是工件在机床上或夹具中定位和夹紧的过程。工件在机床上装夹好以后，才能进行机械加工。装夹是否正确、稳固、迅速和方便，对加工质量、生产率和经济性均有较大的影响，因此工件的装夹是制定工艺规程时必须认真考虑的重要问题之一。根据定位的特点不同，工件在机床上装夹一般有三种方式：直接找正装夹、划线找正装夹和用夹具装夹。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，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。 5)夹具上各零部件应不妨碍机床对零件各表面的加工，即夹具要敞开，其定位，夹紧元件不能影响加工中的走刀(如产生碰撞等)。 6)夹具在机床上安装要准确可靠，以保证工件在正确的位置上按程序操作。这样可以保证数控加工重复安装的一致性。 7)夹紧应力求通过靠近支点附近。应力要靠近切削部位，并在刚性较好的地方，尽量不要在被加工孔径上方，减小零件变形。当有条件时，应多采用气、液夹具。这种夹紧方式，动作快，工件变形均匀、加工部位敞开。此外为了提高数控加工的效率，还可以采用多工位夹具。根据平面凸轮加工需要，选用的夹具类型有通用夹具、可调夹具、组合夹具、成组夹具和专用夹具. 1.3确定凸轮的加工顺序1.3.1数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。 (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。 根据以上原则在加工此凸轮时因为12、35两孔要用来作定位基准，所以应先加工，接着应加工凸轮表面及槽内轮廓（主要目的是切除材料），再加工凸轮外形轮廓，最后加工凸轮表面及槽内轮廓（在加工时主轴转速应相对粗加工是要快吃刀量应相对要小以达到零件表面质量，相关参数见工序卡）。（外轮廓若要加工的话，夹具中的垫块外轮廓还大于凸轮外形轮廓，如何加工？）1.3.2按零件装夹定位方式划分工序由于每个零件结构形状不同，各表面的技术要求也有所不同，所以按加工时的定位方式划分工序，也就是以完成相同表面的那一部分工艺过程为一道工序。对于加工表面多而复杂的零件，可按其结构特点(如内形、外形、曲面和平面等)划分成多道工序。一般加工外形时，以内形定位，加工内形时以外形定位。因而可根据定位方式的不同来划分工序。故在选择并做出决定时，应结合本单位的实际，如生产批量、生产周期、工序间周转情况等。总之，要尽量做到合理，立足于解决难题、攻克关键点和提高生产效率，充分发挥数控加工的优势。一般适合数控铣削加工零件的大致的加工顺序是： 加工精基准。 粗加工主要表面。 加工次要表面。 精加工主要表面。 检验、入库。根据以上原则且此凸轮零件的结构比较简单，不需要经过多次装夹就可以完成零件的加工。即工序安排如下：工序一： A面定位钻（改成合适的符号）5中心孔（2处）钻20孔钻11.6孔粗铣35孔精镗35孔，铰12孔12孔倒角1.545。（再做调整表述）工序二：一面两孔定位粗铣凸轮表面及外轮廓（说明是哪一个外轮廓）粗铣凸轮槽内轮廓精铣凸轮槽内轮廓精铣凸轮槽外轮廓翻面装夹铣20孔另一侧倒角1.545。工序三：去毛刺工序四：检验，入库。1.3.3平面凸轮的加工工步顺序 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：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。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。 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。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步如下：A面定位钻5中心孔（2处）钻20孔钻11.6孔粗铣35孔精镗35孔，铰12孔12孔倒角1.545 一面两孔定位粗铣凸轮表面及外轮廓粗铣凸轮槽内轮廓精铣凸轮槽内轮廓精铣凸轮槽外轮廓翻面装夹铣20孔另一侧倒角1.545。1.4各工序走刀路线的设计1.4.1 钻孔走刀路线孔的加工路线为：先用5的钻头手动到两孔的表面加工两个定位孔35、15的孔分别用20、11.6的钻头钻孔（起什么作用）35的孔用18的高速钢立铣刀粗铣用25镗刀精镗35孔用12铰刀精加工12孔。其走刀路线如图2-2示。（参考别人的吧，也要和自己的零件图上的孔相对应不？）图1-2 钻孔铣削路线1.4.2 凸轮外轮廓加工走刀路线凸轮外轮廓的加工路线为：先用18高速钢立铣刀粗铣削65表面和280表面用18硬质合金立铣刀对两表面进行精加工。其走刀路线如图2-3示：1-3凸轮表面轮廓加工走刀路线1.4.3 凸轮槽内轮廓加工走刀路线凸轮槽内轮廓加工路线为：先用18高速钢立铣刀对槽进行粗加工用18硬质合金立铣刀进行精加工，其走刀路线如图2-4示：1-4凸轮槽内轮廓加工走刀路线1.5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。1.5.1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)铣刀半径应小于零件内轮廓面的最小曲率半径，一般取。2)零件的加工高度，以保证刀具有足够的刚度。3)粗加工内轮廓时，铣刀最大直径可按下(1-1)计算： (1-1)式中 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； 精加工余量；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，即直径为，编程时取刀具半径为。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。1.5.2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、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适用加工硬度的冷硬铸铁、合金结构钢、工具钢、高速钢、轴承钢以及硬度的镍基合金、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1.1数控加工刀具卡：表2.1 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凸轮零件零件图号A 3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14520孔粗加工3T0311.6钻头13012孔粗加工4T0425镗刀14520孔精加工5T0510镗刀13012孔精加工6T0690倒角铣刀120孔倒角1.5457T0718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编制马进审核马进批准08年12月6日共1页第1页1.6加工参数的选择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。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。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。1.6.1背吃刀量和侧吃刀量的确定从刀具耐用度出发，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。由上确定各工序中背吃刀量和侧吃刀量详细参数见工序卡表1.2、表1.3。1.6.2进给率的确定粗铣时，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。用带修光刃的硬质合金铣刀进行精铣时，只要工艺系统的刚性好，铣刀每齿进给量可适当增大，但修光刃必须平直，并与进给方向保持较高的平行度，这就是所谓的大进给量强力铣削，可以充分发挥铣床和铣刀的加工潜力，提高铣削加工效率。进给量f与进给速度F则是数控铣床加工切削用量中的重要参数，根据零件的表面粗糙度，加工精度要求，刀具及工件材料等因素，参考切削用量手册选取，通过选取每齿进给量fz，再根据公式f=Zfz（Z为铣刀齿数）计算。工件材料强度和硬度越高，fz越小；反之则越大。硬质合金铣刀的每齿进给量高于同类高速刚铣刀。工件表面粗糙度要求越高，fz就越小。其相关系式如下； 式中： F-进给率 Z-齿数 fz-每齿进给量 n-铣刀转数按照各工步应用进给量见工序卡（表1.2、表1.3）。1.6.3主轴转速的确定主轴转速n（r/min）要根据允许的切削速度Vc(m/min)来确定： (1.2) 其中 D-铣刀直径，单位mm Vc-切削速度，单位m/min 主轴转速n要根据计算值在机床说明书中选取标准值，并填入程序单中，如表1.2、表1.3。表1.2 槽形凸轮的数控加工工序卡片单位名称株洲职业技术学院产品名称或代号零件名称零件图号平面槽行凸轮工序号程序编号夹具名称使用设备车间01O0001螺旋压板Xk5025/4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/mm备注1A面定位钻5中心孔（2处）T0157552钻20孔T0220402403钻11.6孔T0311.6402404铣35孔T071811004045镗35孔T0425130200.26铰12孔T0510130200.2编制贺林审核贺林批准年月日共1页第1页表1.3槽形凸轮的数控加工工序卡片单位名称株洲职业技术学院产品名称或代号零件名称零件图号平面槽行凸轮工序号程序编号夹具名称使用设备车间02O0002螺旋压板Xk5025/4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/mm备注11一面两孔定位粗铣凸轮槽外轮廓（能铣吗？装夹方式选择错）T71811004042粗铣凸轮槽内轮廓T71811004043精铣凸轮槽内轮廓T818149520144精铣凸轮槽外轮廓T818149520145翻面装夹，铣20孔另一侧倒角1.545T690402205编制贺林审核贺林批准年月日共2页第2页第二章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。2.1研究夹具原始资料2.1.1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。2.1.2 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。2.2确定夹具结构方案 机床夹具的种类和结构繁多，但其组成均可概括为以下几个部分，这些组成部分既相互独立又相互联系。 （1）、定位元件保证工件在夹具中处于正确位置。 （2）、夹紧装置保证工件在加工过程中受到外力不偏离正确位置。 （3）、引导装置确定刀具相对于定位元件的正确位置。 （4）、连接元件确定夹具在机床上正确位置。 （5）、夹具本体机床夹具的基础件。 （6）、其它元件及装置全面满足工件的加工要求。2.2. 1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，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。 5)夹具上各零部件应不妨碍机床对零件各表面的加工，即夹具要敞开，其定位，夹紧元件不能影响加工中的走刀(如产生碰撞等)。 6)夹具在机床上安装要准确可靠，以保证工件在正确的位置上按程序操作。这样可以保证数控加工重复安装的一致性。 7)夹紧应力求通过靠近支点附近。应力要靠近切削部位，并在刚性较好的地方，尽量不要在被加工孔径上方，减小零件变形。当有条件时，应多采用气、液夹具。这种夹紧方式，动作快，工件变形均匀、加工部位敞开。此外为了提高数控加工的效率，还可以采用多工位夹具。根据平面凸轮加工需要，选用的夹具类型有通用夹具、可调夹具、组合夹具、成组夹具和专用夹具。2.2.2工件在夹具中的定位一、六点定位原理 任何未定位的工件在空间直角坐标系中都具有六个自由度。工件定位的任务就是根据加工要求限制工件的全部或部分自由度。工件的六点定位原理是指用六个支撑点来分别限制工件的六个自由度，从而使工件在空间得到确定定位的方法。（如图3.1） （图3.1）六点定位原则 二、完全定位与不完全定位 工件的六个自由度完全被限制的定位称为完全定位。按加工要求，允许有一个或几个自由度不被限制的定位称为不完全定位。 如图3.2a所示，在工件上加工不通槽。槽宽由刀具直径保证，但是要保证尺寸A，就需要限制 Z 、X 、Y ,要保证尺寸B，需要限制X 、 X ，（用公式编辑器做）要保证尺寸C，需要限制Y ，所以六个自由度都要限制。 如图3.2b所示，在工件上加工通槽，不需要保证尺寸C，所以也不必限制 ，只需要限制其它五个自由度就可以了。这种定位虽然没有完全限制工件的六个自由度，但保证加工精度的自由度已全部限制，因此也是合理的定位，在实际夹具定位中普遍存在。 图3.2 不同加工要求的工件 2.2.3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。 安全系数K可由式计算。K=K0K1K2K3K4K5K6 K0-K6为考虑各种因素的安全系数。如表2.1。表2.1 安全系数K0-K6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1.2-1.5K1加工性质粗加工1.2精加工1.0K2刀具钝化程度1.0-1.9K3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确定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。（对所选零件进行定位分析）并根据零件的形状特点采用一块的垫块，在垫块上分别精镗及两个定位孔（当然要配定位销），孔距离，垫板平面度为，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轴平行，夹具平面要保证与工作台面平行，并用百分表检查，采用双螺母夹紧，提高装夹刚性，防止铣削时振动，装夹方案示意图见图2-1，其零件图见附录。图2-1 凸轮装夹示意图1开头垫圈 2带螺纹圆柱销 3压紧螺母4带螺纹削边销 5垫圈 6工件 7垫块第三章 程序的编制GSK0701班数控加工程序清单型别零件图号零件名称平面槽行凸轮零件A3设备名称数控铣床设备型号Xk5025/4基本材料HT200硬度HBs180工序名称两孔加工工序号01数控系统FANCU-oi程序号O0001程序清单O0001N10G90G54G00Z100.000N12S3000M03T02（20钻头） N14X0.000Y0.000Z100.000N15G81X0Y0Z10N16G01Z-35R1Q3F60N17G00Z100N19M06T07(18高速钢立铣刀） 粗铣35孔N20G00X0.000Y0.000Z10N21Z9.000N22G01Z-1.000F1000N23G03X8.500Y0.000I0.000J3.000N24G03X8.500Y-0.000I-8.500J0.000N26G03X5.500Y3.000I-3.000J0.000N28G01Y-3.000N30Z-2.000N32G03X8.500Y0.000I0.000J3.000N34G03X8.500Y-0.000I-8.500J0.000N36G03X5.500Y3.000I-3.000J0.000N38G01Y-3.000N40Z-3.000N42G03X8.500Y0.000I0.000J3.000N44G03X8.500Y-0.000I-8.500J0.000N46G03X5.500Y3.000I-3.000J0.000N48G01Y-3.000N50Z-4.000N52G03X8.500Y0.000I0.000J3.000N54G03X8.500Y-0.000I-8.500J0.000N56G03X5.500Y3.000I-3.000J0.000N58G01Y-3.000N148G01Y-3.000N150Z-14.000N152G03X8.500Y0.000I0.000J3.000N154G03X8.500Y-0.000I-8.500J0.000N156G03X5.500Y3.000I-3.000J0.000N158G01Y-3.000N160Z-15.000N162G03X8.500Y0.000I0.000J3.000N164G03X8.500Y-0.000I-8.500J0.000N166G03X5.500Y3.000I-3.000J0.000N168G01Y-3.000N170Z-16.000N172G03X8.500Y0.000I0.000J3.000N174G03X8.500Y-0.000I-8.500J0.000N