【工装夹具类】平面槽形凸轮零件的加工工艺设计与数控编程【数控+夹具】【3张图纸】【优秀】
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【工装夹具类】平面槽形凸轮零件的加工工艺设计与数控编程【数控+夹具】【3张图纸】【优秀】,工装,夹具,平面,凸轮,零件,加工,工艺,设计,数控,编程,图纸,优秀,优良
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毕业设计（论文）中期报告 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 姓 名 学 号 导 师 2013 年 3 月 15 日 1设计（论文）进展状况 拟 定零件的数控加工工艺规程，确定加工方案，选择合适的刀具，确定切削用量，确定零件的定位基准和装夹方式，对刀点和换刀点的选择，走刀路线的确定等。 艺分析 制定制订零件的数控铣削加工工艺时 ,首先要对零件图进行工艺分析 ,其只要内容是数控铣削加工的选择 但其价格交普通铣床高得多 ,因此 ,选择数控铣床加工内容时 ,应从实际需要的经济两个方面考虑 （ 1）零件上的曲线轮廓 ,特别是由数学表达式描绘的非圆曲线和列表曲线等曲线轮廓。 （ 2）已给能安装中顺带铣出来的简单表面 （ 3）形状复杂 ,尺寸繁多 ,划线与检测困难的部位。 （ 4）用通用铣床加工难以观察 ,测量和控制进给的内外凹槽。 （ 5）以尺寸协调的高精度空或面。 （ 6） 采用数控铣削或能成倍提高生产率 ,大大减轻体力劳动强度的 零件的结构工艺性是指根据加工工艺特点，对零件的设计所产生的要求，也就是说零件可能影响或决定工艺性的好坏。根据铣削加工特点，我们从以下几方面来结构工艺性特点。 （ 1）零件图样尺寸的正确标注 （ 2）保证获 得要求的加工精度 （ 3）尽量统一零件轮廓内圆弧的有关尺寸 （ 4）保证基准统一 （ 5）分析零件的变形情况 除了上面所说的有关零件的结构工艺性外，有时尚要考虑毛坯的结构工艺性，因为在数控铣削加工零件时，加工过程是自动的，毛坯余量的大小，如何装夹等问题在选择毛坯 时就要仔细考虑好，否则，一旦毛坯不适合数控铣削，加工将很难进行下去。根据经验，确定毛坯的余量和装夹应注意一下两点；毛坯加工余量应充足和尽量均匀毛坯主要指锻件，铸件。因锻模时的欠压量与允许的错模量会造成余量的不等；铸造时也会因 砂型误差，收缩量及金属液体的流动性差不能充满型腔等造成余量的不等。此外，锻造，铸造后，毛坯的挠曲与挠曲变形量的不同也会造成加工余量的不充分，不稳定。因此除板料外，不论是锻件，铸件还是型材，只要准备采用数控加工，其加工面均应有较充分的余量。 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。 件图及其结构工艺性分析 图 1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，其数控铣床加工工艺分析如下。 图 1面槽型凸轮 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示该零件凸轮轮廓 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 A 面有垂直度要求。该零件的材料为 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，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 可，粗糙度除了 12, 35圆孔及槽壁为 槽底面为 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。 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：钻 粗铣 35孔 精镗 35孔，铰 12孔 12孔倒角，粗车 65端面，精车加工 280端面及倒角 65端面与倒角及35孔倒角 工序二：一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 工序三：去毛刺 工序四：检验，入库。 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： 钻 粗铣 35 孔 精镗 35 孔，铰 12 孔 12 孔倒角，粗车65端面，精车加工 280端面及倒角 65端面与倒角及 35孔倒角 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 孔攻螺纹加工 工序走刀路线的设计 孔走刀路线 孔的加工路线为：钻 粗铣 35孔 精镗 35孔，铰 12孔 12孔倒角 35孔倒角 轮外轮廓加工走刀路线 凸轮外轮廓的加工路线为：粗车 65端面，精车加工 280端面及倒角 65端面与倒角 用 18 硬质合金立铣刀对两表面进行精加工。 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， 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 D R 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 H (1/6 1/4)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 (1算： 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； 1精加工余量； 圆角两邻边的最小夹角。 主轴转速应根据允许的切削速 度和工件（或刀具）的直径来选择。其计算公式为； n=1000V/（ D） 式中； V 为切削速度，单位为 m/刀具的耐用度决定； n 为主轴转速，单位为 r/ D 为工件直径或刀具直径，单位为 计算的主轴转速 定进给速度的原则 （ 1）当工件的质量要求能够得到保证时，为了提高生产率，可选择较高的进给速度。一般在 100围内选取。 （ 2）在切断，加工深孔或用高速钢刀具加工时，宜选择较低的进给速度，一般在 20围内选取。 （ 3）当加工精度，表面粗糙度要求高时，进给速度应选小些，一般在 20围内选取。 （ 4）刀具空行程时，特别是远距离 “回零 ”时，可以选择该机床数控系统给定的最高进给速度 吃刀量确定 背吃刀量根据机床，工件和刀具的 刚度来确定，在刚度允许的条件下，应尽可能使背吃刀量等于工件的加工余量，这样可以减少走刀次数，提高生产效率。为了保证加工表面质量，可留少 量精加工余量，一般留 之，切削用量的具体数值应根据机床性能，相关的书册并结合实际经验用类比方法确定。总之，使主轴转速，切削深度及进给速度三者能相互适应，以形成最佳切削用量工件的定位与装夹 位基准分析 定位基准有粗基准和精基准两种，用未加工过的毛坯表面作为定位基准称为粗基准。除第一道工序采用粗基准外，其余工序都使用精基准。选择定位基准要遵循基准重合原则，即力求设计基准。工艺基准和编程基准统一，这样做可以减少基准不重合产生的误差和数控编程的计计算量，并且能有效的减少装夹次数。 夹 在确定装夹方案时，只需根据已选定的加工表面和定位基准确定工件的定位夹紧方式，并选择合适的夹具，此外，主要考虑一下几点； （ 1）夹紧机构或其它元件不得影响进给，加工部位要敞开。要求夹持工件后夹具等一些组件不能与刀具运动轨迹发生干涉。 （ 2）必须保证最小的夹紧变形。工件在加工时，切削力大，需要的夹紧力也大，但又不能把工件夹压变形。因此，必须慎重选择夹具的支撑点，定位点和夹紧点。 （ 3）装卸方便，辅助时间尽量短。由于加工中心技工效率高，装夹工件的辅助时间对加工效率影响较大 ，所以要求配套夹具在使用中也要快而方便。 （ 4）对小型零件或工序时间不长的零件，可以考虑在工作台上同时装夹几件进行加工，以提高效率。 （ 5）夹具结构应力求简单。由于零件在加工中心上加工大都采用工序集中的原则，加工的部位较多，同时批量较小，零件更换周期短，夹具的标准化，通用化和自动化对加工效率的提高及加工费用的降低有很大影响。因此，对批量小的零件因优先选用组合夹具。对形状简单的单件小批量生产的零件，可选用通用夹具，如三爪卡盘，台钳等。只有对批量较大，且周期性投产，加工精度要求较高的关键工序才设 计专用夹具，以保证加工精度和提高装夹效率。 （ 1）夹具应便于与工作台及工件定位表面间的定位元件连接。加工中心工作 台面上一般都有基准 T 型槽，转台中心有定位圈，台面侧面有基准挡板等定位元件。固定方式一般用 T 型槽螺钉或工作台面上的紧固螺孔用螺栓或压板压紧。夹具上用于紧固的孔和槽的位置想对应。 2. 填 写数控加工工序卡片、数控加工刀具卡片 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 序号 刀具号 刀具 加工表面 备注 规格名称 数量 刀长 / 20 钻头 1 45 35 孔粗加工 2 头 1 30 12 孔粗加工 3 25 镗刀 1 45 35 孔精加工 4 10 镗刀 1 30 12 孔精加工 5 刀 1 粗车 280 端面 65 端面 6 刀 1 精车加工280 端面车65 端面与 7 0倒角铣刀 1 35 5， 65端面倒角 8 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 10 6 钻头 1 6 孔钻孔攻螺纹 编制 郑旭 审核 郑旭 一页 第一页 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 四爪卡盘 数控中心 工步号 工步内容 刀具号 刀具规格/轴转速/r*给速/mm*吃刀量 备注 1 钻 20 孔 20 402 40 2 钻 02 40 3 镗 35 25 130 20 4 铰 12 孔 10 130 20 5 粗车 280端面 65 端面 800 40 6 精车 280端面 65 端面 1440 20 7 铣倒角 0 402 20 5 编制 郑旭 审核 张涛 2 页 第 1页 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 数控中心 工步号 工步内容 刀具号 刀具规格/轴转速/r*给速/mm*吃刀量 备注 1 一面两孔粗铣凸轮槽外轮廓 18 1100 40 4 2 粗铣凸轮槽内轮廓 18 1100 40 4 3 精铣凸轮槽外轮廓 18 1495 20 14 4 精铣凸轮槽外轮廓 18 1495 20 14 5 钻 6 孔及攻丝 6 编制 郑旭 审核 张涛 2 页 第 2页 （ 3） 设计指定工序的机床 夹具，绘制装配总图和零件图。 图 1 零件二维图 图 2 零件三维图 图 4 夹具装配图 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 图 2 夹具装配三维图 2存
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