1、平面凸轮零件的加工工艺和数控编程 数控技术专业毕业设计 毕业论文平面凸轮零件的加工工艺和数控编程 数控技术专业毕业设计 毕业论文毕业设计（论文）标 题： 平面凸轮零件的加 工工艺和数控编程学生姓名： 系 部： 机电工程系 专 业： 数 控 技 术 班 级： 指导教师： 河南机电高等专科学校务处制河南机电高等专科学校毕业设计（论文）评审表学生姓名所学专业数控技术所在班级数控083班毕业设计（论文）题目平面凸轮零件的数控铣削加工工艺与数控编程指导教师审查意见指导教师签字：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）标题平面凸轮零件的数控铣削加工工艺与数控编程答辩日期
2、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）成绩河南机电高等专科学校毕业设计（论文）任务书学生姓名所学专业数控技术所在班级数控083班E-mail毕业设计（论文）题目平面凸轮零件的数控铣削加工工程艺与数控编指导教师姓 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） 随着数控技术的高度发展
3、，中国在模具这方面利用数控技术解决的问题越来越广泛。原来不可能利用人工制造的形状复杂的模具厂品，现在能利用数控技术直接完成。不仅快，而且精度相当的高。例如平面凸轮零件是数控铣削加工中常见的零件之一。零件的轮廓曲线组成有直线-圆弧，圆弧-圆弧，圆弧-非曲线及非曲线等几种情况。所用的数控机床多为两轴以上联动的数控铣床，确定正确的加工工艺过程。下面来确定凸轮零件的加工工艺。第一步：先对零件图样工艺分析，零件是一种平面凹槽形凸轮，其轮廓由圆弧和直线和曲线组成，需用两轴联动的数控铣床。材料为铸铁，切削加工性较好，该零件在数控铣削前，工件是一个经过加工，含有两个基准孔，直径为280mm，厚度为18mm的圆
4、盘。圆盘低面A及直径35G7和直径12H7两孔作为定位基准，无需另作工艺孔定位。第二步：确定装夹方案，凸轮零件可用等高垫块垫在工作台上，然后用压板螺栓子凸轮的孔上压紧。外轮廓平面盘形凸轮的垫块要小于凸轮的轮廓尺寸，不与铣刀发生干涉。第三步：确定进给路线，进给路线包括平面内进给和深度进给两部分。对平面内进给，对外图轮廓从切线方向切入，对内凹轮廓从过度圆弧切入。在两轴联动的数控铣床上，对铣削平面槽形凸轮，深度进给是在XZ平面内来回铣削慢慢的进到既定深度。第三步选择刀具及切削用量，此零件材料属一般材料，切削加工性较好，选用直径为18的硬质合金，主轴转速为150-235r/min,进给速度是30-60
5、mm/min.槽深14mm,铣削余量分三次完成.凸轮槽两侧面各留0.5-0.7mm精铣余量。在第二次进给完成之后，检测零件的几何尺寸，依据检测结果决定进刀深度和刀具半径偏置量，分别对凸轮槽两侧面精铣一次，达到图样要求的尺寸。 铣削此零件的目的培养和提高学生综合运用专业知识分析和解决实际问题的能力，培养自己独立解决问题的能力。 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）： 一、专业方向数控机床的编程，数控技术的开发前景。二、基本理论 本案所应用的基本理论如下： 1零件图样的分析；2数控加工工艺设计；3工艺过程设计中的主要问题；4工序设计；5数控铣床的操作与加工；6数控加工的
6、程序编制 ；7金属的工艺性能；8机床专用夹具设计概述及其使用 9刀具的选择三、设计内容 第一章 数控加工工艺概述 1-1 数控加工过程 1-2 数控加工工艺概念1-3 数控加工工艺的主要内容 1-4 数控加工工艺的特点 1-5 数控加工与工艺技术的新发展 第二章 数控刀具 2-1 数控刀具的类型与特点 2-2 数控刀具的材料 2-3 数控刀具的失效形式及可靠性 2-4 数控刀具的选择 第三章 工件的裝夹 3-1 机床夹具概述 3-2 工件定位的基本原理 3-3 定位基准的选择原则 3-4 常见定位元件及定位方式 3-5 定位误差 第四章 数控铣削加工工艺4-1 概述 4-2 数控铣削加工工件的
7、装夹与对刀 4-3 数控加工工艺分析 4-4 先进铣削加工技术主要参考文献、资料：1、顾京主编 数控编程及操作 高等教育出版社 2003年9月第一版2、蔡崧主编 数控编程技术200例 科学出版社 2004年8月第一版3、吴光明，叶朝桢著 数控编程实例详解 国防工艺出版社 2006年5月第一版4、于一骏主编 典型零件制造工艺M 械工艺出版社 1989年11月第一版5、焦小明、孙庆群主编 机械加工技术M 机械工艺出版社 2005年7月6、方向明主编 典型零件机械加工生产实例M 机械工艺出版社 2005年4月7、徐宏海主编 数控加工工艺 化学工业出版社 2004年1月8、田平主编 数控机床加工工艺及
8、设备 电子工业出版社 2005 年8月第二次印刷9、刘雄伟主编 数控机床操作与编程培训教程 机械工业出版社 200110、毕毓杰主编 机床数控技术 机床工业出版社199611、刘书华主编 数控机床与编程 机械工业出版社 200112、王维主编 数控加工工艺及编程 机械工业出版社 200113、唐健主编 数控加工及程序编制基础 机械工业出版社 200114、王志平主编 机床技术数控应用 高等教育出版社 199915、王爱玲主编 现代数控编程及应用 国防工业出版社 200216、蒋建强主编 数控加工技术与实训 电子工业出版社 200317、王卫兵主编 数控编程100例 机械工业出版社 2003 教
9、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。毕业设计（论文）开题报告1课题的目的及意义(含国内外的研究现状分析)数控铣床铣削平面凸轮零件，是理论知识和实践的课题。它主要的意义是让我们了解数控技术，了解数控技术给我们生活带来的方便，给我国的传统工艺带来的巨大的改变。同过去的传统加工相比，数控不仅加工自动化程度高，在数控机床加工零件时，除了手工装卸工件外，全部加工过程都是由机床自动完成。而且，数控加工精度高，
10、加工质量稳定。数控加工尺寸精度通常在0.005-0.1MM之间。数控加工对象比较广泛，生产的效率也比较高：一方面自动化程度高，在一次装夹中能完成较多表面，省去了划线，多次装夹，检测等工序；例如平面凸轮零件在加工过程中，先把刀对好，再利用数控编程技术使加工深度逐渐的加深，这样既能不损坏刀具，又能达到加工要求。这样就提高了效率。数控技术生产的效率.质量是先进技术的主题。21世纪的数控装备将是具有一定智能化的系统，智能化的内容包括在数控系统中的各个方面：为追求加工效率和加工质量方面的智能化，如加工过程的自适用控制，工艺参数自动生成；为提高驱动性能及使用链接方便的智能化，如智能化的自动编程，自动化的人
11、机界面等；还有智能诊断.智能监控方面的内容，方便系统的诊断和维修等。为了充分发挥数控加工优势，数控加工正在向工序集中.更高速高效率.更高精度.更高可靠性及更完善的功能方向发展。课题目的： （1）培养和提高自己综合运用专业知识分析和解决实际问题的能力，进一步将自己学到的理论知识运用到实际问题当中去，使所学的理论知识得到巩固、扩大、加深和系统化。（2）学会利用现代数控技术解决普通铣床难以解决的零件，使用现代数控铣床编程数控程序铣削凸轮零件，学会和同学们一起互相合作，互相探讨，培养团队合作精神。2课题任务、设计内容、实现途径课题任务：（1）分析平面凸轮零件的数控铣削加工工艺。（2）合理的选择数控机床
12、，（3）利用数控铣床铣削凸轮零件。（4）利用CAD/CAM技术画图根据其图样自动生成加工程序，然后转换到数控铣床，让其加工出合格的凸轮零件设计内容：数控加工工艺设计、程序编制；机床、刀具、材料的选择；工件的装夹；数控车、数控铣；工艺路线的拟定。实现途径：根据我所学的知识，加上指导老师的指导，参考有关数控加工工艺与设备的书本和文献，在网上找相关的资料加以分析和利用，还有数控现场的调查和分析。3进度安排序号实训内容时间分配（周）1设计准备工作（确定课题、完成任务书）0.52查阅相关资料 0.53零件图的分析 0.54零件图绘制 0.55工艺路线的安排与制定0.56程序的编制 0.57编写设计说明书
13、 0.5 8答辩准备1.5 9合计 5 报告人签名 胡和军 年 月 日3指导老师意见 指导老师签名 年 月 日前 言制造业是所有与制造有关的行业的总称，是一个国家国民经济的支柱产业。它一方面为全社会日用消费品生产创造价值，另一方面也为国民经济各部门提供生产资料和装备。据估计，工业化国家70%80%的物质财富来自制造业，约有1/4的人口从事各种形式的制造活动。可见，制造业对一个国家的经济地位和政治地位具有至关重要的影响，在21世纪的工业生产中具有决定性的地位与作用。 由于现代科学技术日新月异的发展，机电产品日趋精密和复杂，且更新换代速度加快，改型频繁，用户的需求也日趋多样化和个性化，中小批量的零
14、件生产越来越多。这对制造业的高精度、高效率和高柔性提出了更高的要求，希望市场能提供满足不同加工需求、迅速高效、低成本地构筑面向用户的生产制造系统，并大幅度地降低维护和使用的成本。同时还要求新一代制造系统具有方便的网络功能，以适应未来车间面向任务和定单的生产组织和管理模式。随着社会经济发展对制造业的要求不断提高，以及科学技术特别是计算机技术的高速发展，传统的制造业已发生了根本性的变革，以数控技术为主的现代制造技术占据了重要地位。数控技术集微电子、计算机、信息处理、自动检测及自动控制等高新技术于一体，是制造业实现柔性化、自动化、集成化及智能化的重要基础。这个基础是否牢固， 直接影响到一个国家的经济
15、发展和综合国力，也关系到一个国家的战略地位。因此，世界各工业发达国家均采取重大措施来发展自己的数控技术及其产业。在我国，数控技术与装备的发展亦得到了高度重视，近年来取得了相当大的进步，特别是在通用微机数控领域，基于PC平台的国产数控系统，已经走在了世界前列。毕业设计是在修完所有课程之后，我们走向社会之前的一次综合性设计。主要用到所学的数控加工工艺设计、机械设计等方面的知识。着重说明一轴的数控加工方法,即零件图样的分析、数控加工的工艺分析、工艺路线的制定、数控程序的编制。通过本次毕业设计，使我更加了解数控加工的含义，以及懂得如何查阅相关资料和怎样解决在实际工作中遇到的实际问题，这为我以后从事这项
16、职业打下了良好的基础。前言 摘要关键词一、零件图样分析.(一)结构分析.(二)选材分析.二、工件的装夹(一)技术要求分析.(二)数控车床夹具.(三)通用夹具(四)工件的找正三、数控刀具的选择(一)数控刀具的要求与特点(二)数控刀具的材料(三)盘式铣刀四、数控铣削加工的对刀(一)对刀的概念(二)确定对刀点或对刀基准点的一般原则(三)对刀的方法五、程序的编制(一)编程方法(二)确定加工路线(三)装夹方法和对刀点的选择(四)选择刀具(五)确定切削用量(六)程序编制六数控铣床的选择和数控加工工艺(一)数控铣床概述(二)走刀路线的确定(三)外型和凸轮的铣削总结后记参考文献 摘 要平面凸轮零件的加工体现在
17、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 、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
18、型，程序编程，夹具，等等。一、零件图样分析如图所示(一)结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
19、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/
20、MPa: 600 力学性能|s/MPa: 355 力学性能|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
21、平机叶轮、压缩机活塞。轴、齿轮、齿条、蜗杆等。焊接件注意焊前预热，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
22、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
23、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
24、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
25、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
