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1、毕业设计（论文）标 题： 平面凸轮零件的加 工工艺和数控编程学生姓名： 唐树斌 系 部： 专 业： 数控 班 级： 11春 指导教师： 摘 要平面凸轮零件的加工体现在对材料的选择、刀具的选择、工装夹具、定位元件、基准的选择、定位方式、对刀、工艺路线拟定、程序的编制、数控车、数控铣等。着重说明了数控加工工艺设计的主要内容 、数控加工工艺与普通加工工艺的区别及特点 、数控刀具的要求与特点 、数控刀具的材料 、选择数控刀具时应考虑的因素、工件的安装 、定位误差的概念和产生的原因 、数控车床的主要加工对象、数控车床的坐标系、零件图形的数学处理及编程尺寸设定值的确定 、工步顺序的安排 、切削参数选择 、
2、数控铣床的主要加工对象等。全面审核投入生产制造中。其中轴的数控加工工艺分析、装夹、基准的选择、工艺路线的拟定、程序的编制既是重点又是难点。关键词刀具，加工工艺，铣床类型，程序编程，夹具，等等。目录摘 要1一、零件图样分析3（一）结构分析4（二）选材分析4二、工件的装夹6（一）技术要求分析6（二）数控铣床夹具7（三）通用夹具8（四）数控铣削夹具的选用原则8（五）工件的装夹方法和装夹方式9（六）工件的定位9（七）定位基准的选择11(八)数控铣刀的选择12（九）铣刀的直径选择14（十）零件图的工艺性分析15（十一）零件的结构工艺性分析18（十二）工序的划分20一、零件图样分析如图所示图1-1（一）结
3、构分析该零件为平面凸轮零件，外型是一个厚度为19MM，直径为280的圆盘。中间有一个凹槽宽度为41MM。靠左方向有一个直径为65的凸轮。中间还有一个圆孔直径为35。因为结构比较简单所以只需要用数控铣床铣出来就可以在保证它的质量之前。（二）选材分析机械加工的目的是将毛坯加工成符合产品要求的零件。通常，毛坯需要经过若干工序才能转化为符合产品要求的零件。一个相同结构相同要求的机器零件，可以采用几种不同的工艺过程完成，但其中总有一种工艺过程在某一特定条件下是最经济、最合理的。所以此平面凸轮零件应选择最经济，最符合实际条件的材料。因为凸轮运转速度比较高所以强度要求高。塑性和韧性要求都比较高。所以我们选择
4、45号钢。我们可以分析以下45号的性能。45号钢又名优质碳素钢。抗拉强度: 600 (MPa)屈服强度: 355 (MPa) 延 长 率: 16% 断面收缩率: 40% 布氏硬度: 197材料化学成分组成 元素 比例(%) 碳 C : 0.420.50 铬 Cr ; 0.25 锰 Mn ; 0.500.80 镍 Ni ; 0.25 磷 P ; 0.035 硫 S ; 0.035 硅 Si ; 0.170.37试样毛坯尺寸/mm300 推荐热处理/|正火: 850 推荐热处理/|淬火: 840 推荐热处理/|回火: 600 力学性能|b/MPa: 600 力学性能|s/MPa: 355 力学性能
5、|5(%): 16 力学性能|(%): 40 力学性能|AKU/J: 39 钢材交货状态硬度HBS10/3000，|未热处理钢: 229 钢材交货状态硬度HBS10/3000，|退火钢: 197特性及应用未热处理时：HB229 热处理：正火 冲击功：Aku39J 强度较高，塑性和韧性尚好，用于制作承受负荷较大的小截面调质件和应力较小的大型正火零件，以及对心部强度要求不高的表面淬火零件，如曲轴、传动轴、齿轮、蜗杆、键、销等。水淬时有形成裂纹的倾向，形状复杂的零件应在热水或油中淬火。焊牌号: 45应用举例: 主要用于制造强度高的运动件，如透平机叶轮、压缩机活塞。轴、齿轮、齿条、蜗杆等。焊接件注意焊
6、前预热，焊后消除应力退火。二、工件的装夹（一）技术要求分析由零件简图可知，该零件是一个盘型凸轮。它的质量要求是：（1）：表面间的平行度和垂直度，为了保证配合能够紧密贴和。所以工件应该装的平稳。（2）：表面粗糙度和经济等级，一般表面精度为IT6以上。表面粗糙度0.1高精度的表面。（3）：孔和槽的精度，垂直度，粗糙度。最终精度可达IT6-IT10。粗糙度1.6-0.4m。垂直度要求高。（4）其它部分达到尺寸要求即可。加工的关键问题是如何保证平面凸轮零件的尺寸、形状、位置精度和表面粗糙度。（二）数控铣床夹具1.数控铣床夹具的定义和分类在数控铣床上用于装夹工件的装置称为车床夹具。铣床夹具可分万能组合夹
7、具，专用铣切夹具，多工位夹具，气动或液压夹具，真空夹具。还有虎钳和分度头三爪卡盘这几种通用夹具。夹具的作用：简单的定位和夹紧。（1）：为保持零件安装方位与机床坐标系及程编坐标系方向的一致性，夹具应能保证在机床上实现定向安装，还要求能协调零件定位面与机床之间保持一定的坐标尺寸联系。（2）：为保持工件在本工序中所有需要完成的待加工面充分暴露在外，夹具要做得尽可能开敞，因此夹紧机构元件与加工面之间应保持一定的安全距离，同时要求夹紧机构元件能低则低，以防止夹具与铣床主轴套筒或刀套、刃具在加工过程中发生碰撞。（3）夹具的刚性与稳定性要好。尽量不采用在加工过程中更换夹紧点的设计，当非要在加工过程中更换夹紧
8、点不可时，要特别注意不能因更换夹紧点而破坏夹具或工件定位精度。（三）通用夹具数控铣削加工常用的夹具大致有下列几种：1）万能组合夹具 适用于小批量生产或研制时的中、小型工件在数控铣床上进行铣加工。2）专用铣切夹具 是特别为某一项或类似的几项工件设计制造的夹具，一般在批量生产或研制时非要不可时采用。3）多工位夹具 可以同时装夹多个工件，可减少换刀次数，也便于一面加工，一面装卸工件，有利于缩短准备时间，提高生产率，较适宜于中批量生产。4）气动或液压夹具 适用于生产批量较大，采用其他夹具又特别费工、费力的工件。能减轻工人劳动强度和提高生产率，但此类夹具结构较复杂，造价往往较高，而且制造周期较长。5）真
9、空夹具 适用于有较大定位平面或具有较大可密封面积的工件。有的数控铣床(如壁板铣床)自身带有通用真空平台，在安装工件时，对形状规则的矩形毛坯，可直接用特制的橡胶条（有一定尺寸要求的空心或实心圆形截面）嵌入夹具的密封槽内，再将毛坯放上，开动真空泵，就可以将毛坯夹紧。对形状不规则的毛坯，用橡胶条已不太适应，须在其周围抹上腻子(常用橡皮泥)密封，这样做不但很麻烦，而且占机时间长，效率低。为了克服这种困难，可以采用特制的过渡真空平台，将其叠加在通用真空平台上使用。除上述几种夹具外，数控铣削加工中也经常采用虎钳、分度头和三爪夹盘等通用夹具。（四）数控铣削夹具的选用原则在选用夹具时，通常需要考虑产品的生产批
10、量，生产效率，质量保证及经济性等，选用时可参照下列原则：1）在生产量小或研制时，应广泛采用万能组合夹具，只有在组合夹具无法解决工件装夹时才可放弃；2）小批或成批生产时可考虑采用专用夹具，但应尽量简单；3）在生产批量较大时可考虑采用多工位夹具和气动；液压夹具。因为此种零件属于大批量生产，外型比较简单可以采用多工位夹具和气动；液压夹具。（五）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
11、案，以充分发挥数控机床的效能。 根据工件特点，用一块32032040的垫块，在垫块上分别精镗35及12两个定位孔（当然要配定位销），孔距离800.015，垫板平面度为0.05，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。（六）工件的定位工件的定位的目的是使工件在夹具中相对机床，刀具都有一个确定的位置。工件上用来定位的表面称为定位基准面，而在工序图上，用来规定本工序加工表面的位置的基准为工序基准。（1）工件定位的意义在切削加工过程中，要使工件的各个加工表面的尺寸、形状及位置精度符合规定要求，必须使工件在机床或夹具中占有一个
12、确定的位置。定位就是确定工件在机床上或夹具中占有正确位置的过程。工件定位是否准确，决定了工件的加工精度能否达到要求。在成批生产中，工件夹紧后，使之与车床、刀具保持一个确定的相对位置，也是缩短加工时间，提高生产效率的决定因素之一。（2）工件的定位原理1六点定位原理物体在空间的任何运动，都可以分解为相互垂直的空间直角坐标系中的六种运动。其中三个是沿三个坐标轴的平行移动，分别以x,y、z表示；另三个是绕三个坐标轴的旋转运动，分别以x,y,z表示，如图2-1所示。这六种运动的可能性，称为物体的六个自由度。在夹具中适当地布置六个支承，使工件与六个支承接触，就可消除工件的六个自由度，使工件的位置完全确定。
13、这种采用布置恰当的六个支承点来消除工件六个自由度的图2-1在图2-1中，xOy坐标平面上的三个支承点限制了工件的z,x,y三个自由度；y02坐标平面的两个支承点限制了z.x两个自由度;xoz坐标平面上的一个支承点限制了矿一个自由度。这种必须使定位元件所相当的支承点数目刚好等于六个，且按3：1：1的数目分布在三个相互垂直的坐标平面上的定位方法称为六点定则，或称为六点定位原理。（3）工件的定位形式1完全定位工件在夹具中定位时，如果夹具中的六个支承点恰好限制了工件的六个自由度，使工件在夹具中占有完全确定的位置，这种定位方式称为完全定位，如图22所示。2不完全定位定位元件的支承点，完全限制了按加工工艺
14、要求需要限制的自由度数目，但却少于六个自由度。如图2-2所示为阶梯面零件，需要在铣床上铣阶梯面。其底面和左侧面为高度和宽度方向的定位基准，阶梯槽是前后贯通的，故只需限制五个自由度(底面三个支承点，侧面两个支承点)。图2-2因为工件无须铣台阶面。所以我们可以采用完全定位方式。（七）定位基准的选择（1）基准及分类（1）：基准：零件上用来确定其他点，线，面所依据的点线，面。（2）基准的分类：依据用途不同基准可分为两类，设计基准，工艺基准。(2)定位基准的选择 1.精基准的选择选择精基准时，应能保证加工精度和装夹的可靠方便，可按下列原则： 1）基准重合原则 2）基准统一 3）自为基准原则 4）互为基准原则 5）保证工件定位准确、加紧可靠、操作方便的原则 2、 粗基准的选择 粗基准选择的要求应能保证加工面与非加工面之间的位置要求及合理分配各加工面的余量，同时为后续工序提供精基准面。具体按以下原则选择： 1)为了保证加工面和非加工面的位置要求，应选非加工面为粗基准。2)合理分配各加工面的余量3)粗基准要避免重复使用。4)粗基准的表面应平整光洁。5)余量均匀原则 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X面和两个基准孔作为定
