毕业设计（论文）平面凸轮数控铣工艺分析及程序编制

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1、毕业设计（论文）平面凸轮数控铣工艺分析及程序编毕业设计（论文）平面凸轮数控铣工艺分析及程序编制制西 京 学 院毕 业 设 计 （论 文）成绩题 目: 平面凸轮数控铣工艺分析及程序编制姓 名: 徐大业 系（院）: 机电工程系 专 业: 数控技术 班 级: 0901 学 号: 0911010102 指导老师: 李春风 日 期: 2012 年月目录前言1第一章 绪论21.1 本文的研究背景及意义 21.2 数控编程技术的历史3第二章 数控编程中的加工工艺分析及设计 42.1 数控加工工艺 42.1.1 分析零件图 52.1.2 数控加工工艺概念与工艺过程72.1.3 数控铣床加工的工艺设计特点82.

2、1.4 数控铣床加工工艺的主要内容112.2 加工方法选择及加工方案确定 112.2.1 数控机床的合理选用 112.2.2 加工方法的选择 142.2.3 加工方案设计的原则 142.3 数控加工工艺路线的设计142.3.1 数控铣削加工零件的工序顺序142.3.2 按零件装夹定位方式划分工序162.3.3 数控铣削工序的各工步顺序 182.3.4 数控加工工序与普通加工工序的衔接 182.4 走刀路线的设计192.4.1 铣削平面的加工路线 202.5 确定零件的夹紧方法和夹具的选择 212.5.1 工件的定位与夹紧方案的确定212.5.2 夹具的选择 212.6 刀具的选择232.6.1

3、 铣削用刀具及其选择 242.6.2 刀具材料应该满足零件的加工要求252.7 铣削用量的确定262.7.1 吃刀量的选择262.7.2 每齿进给量的选择272.7.3 主轴转速的确定 28第三章 凸轮轮廓的数控铣加工 283.1 数控铣床在凸轮加工中的运用 283.2 平面凸轮零件的数控铣 31第四章 盘形凸轮的数控铣削加工工艺及编程394.1 盘形凸轮的数控铣床加工实例一： 394.2 盘形凸轮的数控铣床加工实例二： 43总结50参考文献51前言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,以使实现各种运动规律。由于凸轮轮

4、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。无论是普通加工还是数控加工，在编程前都要对所加工的零件进行工艺过程分析，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，设计合适的夹具及装夹方法，以及对一些特殊的工艺问题做一些处理。数控铣床上加工一个零件的程序,不管是手工编程还是大多数的自动编程，首先遇到的都是工艺处理的问题，而且数控铣床的程序编制比普通铣床的工艺规程复杂

5、得多。在普通机铣床上加工零件时是用工艺规程来规定每道工序得操作程序，其工艺规程对加工零件的过程可不必规定得很详细，可由操作人员自行决定。在数控铣床上加工零件的整个过程，则必须由编程人员在程序中预先予以安排。在编制数控加工程序时，要对数控铣床、工艺参数、切削规范、标准工夹具等都很熟悉，或有数控铣床使用说明书、切削用量表、标准工艺手册等相应的资料，做到编制的程序正确、合理，实现传统的机加工无法实现的合理、完整的工艺规划。第一章 绪论1.1 本文的研究背景及意义凸轮机构由于其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,以使实现各种运动规律。凸轮机构的制造包含众多

6、内容,其中以凸轮轮廓加工最为重要。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，包括采用划线铣削、靠模铣削 含磨削 等常规的方法,都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。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。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

7、工精度，例如凸轮轮廓中非圆的平面曲线，普通机床根本无法加工，或是加工精度很低，或是加工时间很长，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。数控编程技术是数控技术重要的组成部分。从数控机床诞生之日起，数控编程技术就受到了广泛关注，成为 CAD/CAM 系统的重要组成部分，各工业发达国家也投入了大量的人力物力开发实用的数控编程系统。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。1.2 数控编程技术的历史零件加工程序的编制是

8、数控加工的基础，国内外数控加工统计表明，造成数控设备空闲的原因大约 2030是编程引起的，可见数控编程直接影响设备的使用效率。数控机床出现不久，计算机就被用来帮助解决复杂零件的加工，称为计算机辅助编程或自动编程。自动编程根据编程信息的输入与计算机对信息的处理方式不同，有数控语言自动编程和图形交互自动编程。语言自动编程就是利用计算机以专门的数控语言编写零件的源程序，来实现自动编制零件数控加工程序。近年来，计算机技术发展十分迅速，计算机的图形处理能力有了很大的增强。因而“图形交互自动编程”应运而生，并在 70 年代以后，得到迅速的发展和推广应用。“图形交互自动编程”是一种计算机辅助编程技术，它是通

9、过专用的计算机软件 如机械 CAD 软件 来实现。利用 CAD 软件的图形编辑功能，通过使用鼠标、键盘、数字化仪等将零件的几何图形绘制在计算机上，形成零件的图形文件，然后调用数控编程模块，采用人机交互的实时对话方式，在计算机屏幕上指定被加工的部位，再输入相应的加工参数，计算机便可以自动进行必要的数学处理并编制出数控加工程序，同时在计算机屏幕上动态地显示出刀具的加工轨迹。这种编程方法，不需要编制零件加工源程序，编程方法简单易学，与语言自动编程相比，具有速度快、直观性好、使用简单、便于检查等优点。因此，“图形交互自动编程”已成为目前国内外先进的 CAD/CAM 软件所普遍采用的数控编程方法。二十世

10、纪八十年代，在 CAD/CAM 一体化概念的基础上，出现了并行工程的概念。为了适应并行工程发展的需要，数控编程技术正向集成化和智能化方向发展。进入二十世纪九十年代，随着 Web 技术的不断发展，传统的产品设计、制造和生产模式正在发生深刻的变革，出现了协同设计制造、异地设计制造、全球制造等一系列新概念和新技术。将 Web 技术和 CAM 技术相结合，成为 CAM系统的又一重要发展方向。目前正在研制的新一代 CAM 系统将采用面向对象、面向工艺特征的基本处理模式，系统的自动化水平、智能化程度将大大提高。系统结构将独立于CAD、CAPP 系统而存在，为 CAPP 的发展留下空间，更符合网络集成化的要

11、求。第二章 数控编程中的加工工艺分析及设计2.1 数控加工工艺数控铣床加工工艺过程一般是：先通过分析零件图样，明确工件适合在数控铣削的加工内容、加工要求，然后以此为出发点确定零件在数控铣削的加工工艺和过程顺序。接着确定数控加工的工艺装备，如：确定何种类型、规格、技术参数的机床；考虑工件如何装夹及装夹方案的拟定；选择适合加工的表面、结构特征和技术要求的刀具并进行调试，明确和细化工步的具体内容，包括对走刀路线、位移量和切削参数等的确定。数控铣床加工工艺过程如图 2.1 所示。图 2.1 数控铣床加工工艺过程2.1.1 分析零件图1 分析零件的尺寸标注在分析零件图时，除了考虑尺寸数据是否有遗漏或重复

12、、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

13、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。2 分析加工的质量要求 检查零件加工结构的质量要求，如尺寸加工精度、形位公差及表面粗糙度在现有的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。虽然数控铣床的加工精度高，但对一些过薄的腹板和缘板零件应认真分析结构特点。这类零件在实际加工中因较大切削力的作用容易使薄板产生弹性退让变形，从而影响到薄板的加工精度，同时也影响到薄板的表面粗糙度。当薄板的面积较大而厚度又小于 3mm 时，就应充分重视这一问题，并采取相应措施来保证其加工的精度。如在工艺上，减小每次进刀的切削深度或切削速度，从而减小切削力等方法来控制零件在加工过程中的变形，

14、并利用 CNC 机床的循环编程功能减少编程工作量。在用同一把铣刀、同一个刀具补偿值编程加工时，由于零件轮廓各处尺寸公差带不同，很难同时保证各处尺寸在尺寸公差范围内。这时一般采取的方法是：兼顾各处尺寸公差，在编程计算时，改变轮廓尺寸并移动公差带，改为对称公差。采用同一把铣刀和同一个刀具半径补偿值加工。数控铣床是主要采用铣削方式加工工件的数控机床。它能够进行外形轮廓铣削、平面或曲面型铣削及三维复杂型面的铣削，如凸轮、模具、叶片、螺旋桨等。另外，数控铣床还具有孔加工的功能，通过特定的功能指令可进行一系列孔的加工，如钻孔、扩孔、铰孔、镗孔和攻螺纹等。数控铣床加工工艺以普通铣床的加工工艺为基础，结合数控

15、铣床的特点，综合运用多方面的知识解决数控铣床加工过程中面临的工艺问题，其内容包括金属切削原理与刀具、加工工艺、典型零件加工及工艺性分析等方面的基础知识和基本理论。2.1.2 数控加工工艺概念与工艺过程1工艺过程数控加工工艺是指采用数控机床加工零件时，所运用各种方法和技术手段的总和，应用于整个数控加工工艺过程。数控加工工艺是伴随着数控机床的产生、发展而逐步完善起来的一种应用技术，它是人们大量数控加工实践的经验总结。数控加工工艺过程是利用切削刀具在数控机床上直接改变加工对象的形状、尺寸、表面位置、表面状态等，使其成为成品或半成品的过程。数控加工过程是在一个由数控机床、刀具、夹具和工件构成的数控加工

16、工艺系统中完成的。数控机床是零件加工的工作机械，刀具直接对零件进行切削，夹具用来固定被加工零件并使之占有正确的位置，加工程序控制刀具与工件之间的相对运动轨迹。工艺设计的好坏直接影响数控加工的尺寸精度和表面精度、加工时间的长短、材料和人工的耗费，甚至直接影响加工的安全性。所以掌握数控加工工艺的内容和数控加工工艺的方法非常重要。2数控加工工艺与数控编程的关系1 数控程序 输入机床，执行一个确定的加工任务的一系列指令，称为数控程序或零件程序。2 数控编程 即把零件的工艺过程、工艺参数及其他辅助动作，按动作顺序和数控机床规定的指令、格式，编成加工程序，再记录于控制介质即程序载体 磁盘等 ，输入数控装置，从而指挥机床加工并根据加工结果加以修正的过程。3 数控加工工艺与数控编程的关系 数控加工工艺分析与处理是数控编程的前提和依据，没有符合实际的、科学合理的数控加工工艺，就不可能有真正可行的数控加工程序。数控编