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平面槽形凸轮零件的加工工艺设计与数控编程【3CAD图纸 / 15400字】【优秀机械毕业设计论文】

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平面 凸轮 零件 加工 工艺 设计 数控 编程 优秀 优良 机械 毕业设计 论文
资源描述:

文档包括:
说明书一份,47页,15400字左右。
开题报告一份。
中期报告一份。
外文翻译一份。

图纸共3张,如下所示
A1-铣削凸轮槽夹具.dwg
A2-零件图.dwg
A2-毛坯图.dwg

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

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 

Planar slotted CAM parts processing design and NC programming
Abstract
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 tool’s 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 

目 录
摘 要 I
1 绪论 1
1.1 研究背景 1
1.2 平面凸轮机构CAD/CAM的发展方向 1
1.3课题内容及实施步骤 3
2 零件的分析及工艺规程设计 4
2.1零件的作用 4
2.2工艺分析 4
2.3毛坯的确定 5
2.4基准的选择 6
2.4.1粗基准的选择 6
2.4.2 精基准的选用 7
2.5制定加工工艺路线 7
3 刀具的选择和切削用量的确定 9
3.1 铣削用刀具及其选择 9
3.2 刀具材料应该满足零件的加工要求 9
4 加工参数的选择及时间定额计算 11
5 夹具的设计 19
5.1 机床夹具有三大功用 19
5.2 机床夹具设计要求 19
5.3 工件的装夹方法和装夹方式 19
5.4 确定夹具的类型 20
5.5 夹紧装置 20
6 仿真加工 24
6.1 图形处理 24
6.2 走刀路线的确定及刀具选择 24
6.3 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 43

毕业设计(论文)开题报告

题目:平面槽形凸轮零件的加工工艺设计与数控编程

1. 毕业设计(论文)综述(题目背景、研究意义及国内外相关研究情况)
在各种机械中,特别是在自动机械和自动控制装置中,广泛的应用着各种形式的凸轮机构。原因是凸轮机构可以实现各种复杂的运动要求,而且结构简单,紧凑。但凸轮机构中因凸轮轮廓与推杆之间为点接触或线接触,故易于磨损,所以应用于受力不大的场合。
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]。
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:
1.面向并行工程的CAD/CAM集成化
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。
2.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[4]。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。
3.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。
4.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。
2. 本课题研究的主要内容和拟采用的研究方案、研究方法或措施
2.1研究的基本内容,拟解决的主要问题:
(1) 了解数控加工工艺的特点及内容(包括拟定加工方案,确定加工路线和加工内容,选择合适的刀具和切削用量等);
(2) 明确数控编程中的加工工艺分析及设计(包括选择合适的夹具及装夹方法,以及对一些特殊的工艺问题);
(3) 了解数控铣床在凸轮加工中的运用;
(4) 完成数控铣工艺性分析及编制数控加工工艺文件。
(5) 编写槽形凸轮零件的数控加工程序。
2.2研究步骤、方法及措施:
(1)对零件图样进行数控加工工艺分析,明确加工内容及技术要求;
(2)具体设计数控加工工序,如工步的划分、工件的定位、夹具的选择、刀 具的选择、切削用量的确定等; 
(3)处理特殊的工艺问题,如对刀点、换刀点确定、加工路线确定、刀具补 偿等;
(4)用规定的程序代码和格式编写零件加工程序单,然后完成程序的输入或 传输;将输入/传输到数控单元的加工程序,进行试运行、刀具路径模拟等。
(5)对零件图样进行数控加工工艺分析,明确加工内容及技术要求;
(6)具体设计数控加工工序,如工步的划分、工件的定位、夹具的选择、刀 具的选择、切削用量的确定等;
(7)处理特殊的工艺问题,如对刀点、换刀点确定,加工路线确定,刀具补 偿等;
(8)用规定的程序代码和格式编写零件加工程序单,然后完成程序的输入或 传输;将输入/传输到数控单元的加工程序,进行试运行、刀具路径模拟等。

3. 本课题研究的重点及难点,前期已开展工作
3.1 本课题研究的重点及难点:
(1)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
(2)选择合适的夹具及装夹方法,以及对一些特殊的工艺问题的考虑
(3)数控铣工艺性分析及程序编制
(4)设计指定工序的机床夹具
(5)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。
3.2 前期已开展工作:
(1)明确设计要求,查阅文献,收集相关资料,撰写开题报告
(2) 零件的结构和技术要求分析
(3)绘制零件二维图如图1所示:

图1 平面槽形凸轮零件二维图

(4)绘制零件三维图如图2所示:

图2 平面槽形凸轮零件三维图

4. 完成本课题的工作方案及进度计划(按周次填写)
1-2周 翻译;明确设计要求,查阅文献,收集相关资料,撰写开题报告
3-4周 零件的结构和技术要求分析,进行零件图二维和三维造型设计 
5-6周 进行工艺规程方案设计 
7-8周 填写工艺文件,完成中期答辩 
9-10周 夹具总图设计,绘制夹具零件图 
11-12周 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。 
13-14周 编写设计说明书,反复修改
15周 毕业答辩

5 指导教师意见(对课题的深度、广度及工作量的意见)

参考文献

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[3] 蔡颖,薛庆,徐弘山,CAD/CAM原理与应用,机械工业出版社,1998(8):238-243
[4] 赵汝嘉,殷国富,CAD/CAM实用系统开发指南,机械工业出版社,2001(10):6-7、109-140
[5] 薛东彬,王彦林,宋啸,杨文政.MasterCAM 在空间曲线数控加工编程中的应用[J],
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[11] 杨宇,陶学恒.基于Pro/E的平面槽凸轮的三维造型设计与加工仿真[J].机械 
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[20] Yao Yan-an, Zhang Ce, Yan Hong-Sen. Motion control of cammechanisms[M].
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内容简介:
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 I 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 及 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 软件绘制的三维图利用数控加工仿真软加工件 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 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 序可以利用 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 毕业设计(论文) AM C is on of of of by AD to 2D D to it to of of of as as s is by of to of C D of of is by of NC be by C a C be to NC by NC 目录 录 摘 要 . I 1 绪论 . 1 究背景 . 1 面凸轮机构 发展方向 . 1 题内容及实施步骤 . 3 2 零件的分析及工艺规程设计 . 4 件的作用 . 4 艺分析 . 4 坯的确定 . 5 准 的选择 . 6 基准的选择 . 6 基准的选用 . 7 定加工工艺路线 . 7 3 刀具的选择和切削用量的确定 . 9 削用刀具及其选择 . 9 具材料应该满足零件的加工要求 . 9 4 加工参数的选择及时间定额计算 . 11 5 夹具的设计 . 19 床夹具有三大功用 . 19 床夹具设计要求 . 19 件的装夹方法和装夹方式 . 19 定夹具的类型 . 20 紧装置 . 20 6 仿真加工 . 24 形处理 . 24 刀路 线的确定及刀具选择 . 24 置处理(生成 序) . 30 总 结 . 31 参考文献 . 32 致 谢 . 33 附录 1 真程序代码 . 34 毕业设计(论文)知识产权声明 .未定义书签。 目录 业设计(论文)独创性声明 . 42 1 绪论 1 1 绪论 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 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。 面凸轮机构 一种功能强大的 件由 大部分组成,并分成 造型 (铣削加工 (车削加工 (线切割 (个功能模块。集设计与制造于一体。 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 序。 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 随着凸轮机构的设计理论和 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。平面凸轮机构发展主要有以下几个方向 : a. 面向并行工程的 成化 毕业设计(论文) 2 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 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 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 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 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 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 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毕业设计(论文) 3 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。 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 行数控模拟加工,最后生成 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 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 4 2 零件的分析及工艺规程设计 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。 艺分析 如图 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 280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 削加工性能较好。 图 轮二维图 毕业设计(论文) 5 图 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 35孔的精度为 的精度为 余没有作出要求均按 表可知公差取 糙度除了 12,35圆孔及槽壁为 槽底面为 轮内外轮廓面对 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 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,确定下来毕业设计(论文) 6 的毛坯总余量如下: 径向尺寸 粗 加工余量: 2加工余量: 向尺寸: 285向尺寸 端面 : 粗加工 2精 加工 向尺寸: 40 件毛坯图 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。 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;毕业设计(论文) 7 ( 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 280圆轴心线 ,和 A 面为粗基准。 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 1235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。 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 毕业设计(论文) 8 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 9 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。 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 面的最小曲率半径 般取 2) 零件的加工高度 H(1/6)保证刀具有足够的刚度。 3) 粗加工内轮廓时,铣刀最大直径 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 用球形铣刀、环形铣刀、鼓形铣刀、锥形铣刀和盘铣刀。 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 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11 毕业设计(论文) 10 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 450金结构钢、工具钢、高速钢、轴承钢以及硬度 350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 控加工刀具卡: 表 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 / 5 中心钻 1 钻 5 中心孔 2 20 钻头 1 45 35 孔粗加工 3 头 1 30 12 孔粗加工 4 25 镗刀 1 45 35 孔精加工 5 10 镗刀 1 30 12孔精加工 6 0倒角铣刀 1 35 5, 7 18 高速钢立铣刀 1 20 粗加工凸轮槽内外轮廓 18 硬质合金立铣刀 1 20 精加工凸轮槽内外轮廓 9 6 钻头 1 6 孔钻孔攻螺纹 编制 郑旭 审核 1 页 第 1 页 4 加工参数的选择及时间定额计算 11 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 果圆周铣削的加工余量小于5铣的加工余量小于 6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 ,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 量,在半精铣时切除。在工件表面粗糙度值要求为 ,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 精铣时圆周铣侧吃刀量取 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) 12 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息与生理时间和准备与终结时间。由于 ( 0 . 1 5 0 . 2 ) ( 设计中取 算; ( 2 % 7 % ) ( )x j ft t t ( 设计中取 ( 2 % 4 % ) ( )b j ft t t ( 设计中取 3%计算 : ( 所以在以下计算中,仅算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 选取表 4选取 f =r 表 4选取 v =s,由公式 1000n v d ( 求出 n 755r/照 3表,选取 n=945r/此转速带入公式 1000v n d ( 求出实际切削速度 v=mm/s。 40l , )21(21 , 2 )/()(21 j ( 求出 助时间: ( 本工序总的工时: 工序 2:钻 20孔 选取5表 4取 f =1mm/r 表 4取 v =s,由公式 1000n v d 毕业设计(论文) 13 求出 n 402r/照 3,选取 n=490r/此转速带入公式 1000v n d 求出实际切削速度 v=s。 40l , )21(21 , 2 )/()(21 j 求出 助时间: 本工序总的工时: 工序 3:钻 选取表 4取 f =r 表 4取 v =s,由公式 1000n v d 求出 n 527r/照表 3取 n=590r/此转速带入公式 1000v n d 求出实际切削速度 v=s。 40l , , )21(21 , 2 )/()(21 j 求出 助时间: 本工序总的工时: 工序 4: 铣 35孔 确定 ,选取表 4取 f =r 表 4取 v =s,由公式 1000n v d 求出 n 1274r/照表 3取 n=1500r/此转速带入 公式 1000v n d 求出实际切削速度 v=s。 40l , , )21(21 2, 2 )/()(21 j 求出 助时间: 毕业设计(论文) 14 本工序总的工时: 工序 5:镗 35孔 选取表 4选取 f =r 取 v =s,由公式 1000n v d 求出 n 153r/照 3,选取 n=160r/此转速带入公式 1000v n d 求出实际切削速度 v=s。 40l , , )21(21 0, 2 )/()(21 j 求出 助时间: 本工序总的工时:2s。 工序 6:铰 12孔 选取表 4选取 f =r 表 4取 v =s,由公式 1000n v d 求出 n 191r/照表,选取 n=260r/此转速带入公式 1000v n d 求出实际切削速度 v=s。 40l , , )21(21 2, 2 )/()(21 j 求出 助时间: 本工序总的工时: 工序 7: 35孔倒底侧角 5, 选取,由表 4取 f =1mm/r 表 4取 v =s,由公式 1000n v d 求出 n 402r/照表 3取 n=490r/此转速带入公式 毕业设计(论文) 15 1000v n d 求出实际切削速度 v=s。 40l , , )21(21 , 2 )/()(21 j 求出 助时间: 本工序总的工时: 工序 9:粗铣凸轮外轮廓 选取表 4选取 f =2mm/r 取 v =s,由公式 1000n v d 求出 n 1100r/照表 3取 n=1225r/此转速带入公式 1000v n d 求出实际切削速度 v=s。 40l , , )21(21 1, 2 )/()(21 j 求出 助时间: 本工序总的工时: 工序 10:粗铣凸轮内轮廓 选取4表 4取 f =2mm/r 取 v =s,由公式 1000n v d 求出 n 1100r/照表 3取 n=1225r/此转速带入公式 1000v n d 求出实际切削速度 v=s。 40l , , )21(21 , 2 )/()(21 j 求出 助时间: 本工序总的工时: 毕业设计(论文) 16 工序 9:精铣凸轮外轮廓 选取表 4取 f =1mm/r 取 v =s,由公式 1000n v d 求出 n 1495r/照表 3取 n=1500r/此转速带入公式 1000v n d 求出实际切削速度 v=s。 40l , , )21(21 , 2 )/()(21 j 求出 助时间: 本工序总的工时: 工序 10:精铣凸轮内轮廓 选取表 4取 f =1mm/r 取 v =s, 由公式 1000n v d 求出 n 1495r/照表 3取 n=1500r/此转速带入公式 1000v n d 求出实际切削速度 v=s。 40l , , )21(21 , 2 )/()(21 j 求出 助时间: 本工序总的工时: 工序 11: 35端面倒角 选取表 4取 f =1mm/r 表 4取 v =s,由公式 1000n v d 求出 n 402r/照表 3取 n=490r/此转速带入公式 1000v n d 毕业设计(论文) 17 求出
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本文标题:平面槽形凸轮零件的加工工艺设计与数控编程【3CAD图纸 / 15400字】【优秀机械毕业设计论文】
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