平面槽形凸輪零件加工工藝方案設計書及編程JJJ

1、平面槽形凸輪零件加工工藝設計及編程摘要：機械制造加工工藝技術是在人類生產實際中產生并不斷發(fā)展的。機械制造加工工藝是機械制造業(yè)的基礎， 是生產高科技產品的保障。 離開了它就不能開發(fā)出先進的產品和保證產品質量， 降低成本和縮短生產周期， 提高生產率，因此，一個好的加工工藝和程序，決定著一個企業(yè)的經濟效益。本設計說明書主要介紹了機械產品平面槽形凸輪零件的加工工藝設計及其程序編輯，其中包括：零件圖的分析、零件的工藝分析、設計加工工藝方案、選擇機床和加工工藝設備、 確定切削用量、 確定工序和走刀路線、 零件機械加工過程卡、數控加工工序卡片、數控加工刀具卡片、 加工工藝過程設計、 編寫加工工藝文件、以及編

2、寫加工程序等。除了介紹平面類零件的加工工藝設計和孔的加工工藝方案的設計， 還介紹了機械制造加工工藝與程序編輯在機械制造工業(yè)中的作用以及機械制造加工工藝技術的現(xiàn)狀和發(fā)展。在本畢業(yè)設計中研究了定位基準的選擇， 工件的定位方法， 箱體零件的結構工藝性分析等。同時在此次畢業(yè)設計中還運用到了 MAutoCAD、 UG 的畫圖功能和 stercam 的仿真加工和自動編輯程序的功能。本畢業(yè)設計說明書反映了機械制造加工工藝與夾具設計的宗旨是： 保證和提高產品質量；提高勞動生產率；提高經濟效益。關鍵詞：數控技術機械制造加工工藝工藝分析機設計加工工藝方案程序的編輯Planar slot cam machining

3、 process design and programmingAbstract: machinery manufacturing processing technology in human production practice and development.Machinery manufacturing processing machinery manufacturing industry is the foundation, is the production of high-tech products to protect.Left it unable to develop adva

4、nced products and ensure the quality of products, reduce the cost and shorten the production cycle, improve productivity, therefore, a good processing technology and program, deciding an enterprise economic benefits.This paper mainly introduces the mechanical product plane groove cam machining proce

5、ss design and program editing, including: parts of the plan, parts of the process analysis, design process, selection of machine tools and processing equipment, determine the cutting quantity, determine the process and take the knife line, parts machining process card, NC machining process card, NC

6、machining tool cards, process design, preparation process, and the preparation of documents processing procedure.In addition to the introduction of planar parts processing technology design and machining process design, also introduced the machinery manufacturing machining process and program editin

7、g in machinery manufacturing industry and the role of mechanical manufacturing technology current situation and development.In the design of the school on the selection of location datum, the workpiece positioning method of box part structure, process analysis.At the same time in the graduation desi

8、gn also applies to MAutoCAD, UG drawing functions and mstercam simulation processing and automatic program editing function.This graduate design reflects the machinery manufacturing processing technology and fixture design of the purpose is: to ensure and improve product quality; to raise labor prod

9、uctivity; to raise economic benefits.Key words: numerical control technology in mechanical manufacturing process analysis of machine processing scheme of program editing.緒論機械制造工藝技術是在人類生產實際中產生并不斷發(fā)展的。目前機械制造工藝技術向著高精度、高效率、高自動化發(fā)展。精密加工精度已經達到亞微米級，而超精密加工以及進入0.01 微米級?，F(xiàn)代機械產品的特點是多種多樣批量小、更新快、生產周期短。 這就要求整個加工系統(tǒng)及機

10、械制造工藝技術向著柔性、高效自動化方向發(fā)展， 由于成組技術理論的出現(xiàn)和計算機技術的發(fā)展，使計算機輔助設計（ CAD）, 計算機輔助工藝設計（ CAPP）、計算機輔助制造（ CAM）、數控機床等在機械制造業(yè)中廣泛應用，大大縮短了機電產品的生產周期，提高效率，保證了產品的高精度、高質量。機械制造工藝與夾具設計是以機械制造中的加工問題為對象的一門技術科學。它包含的內容主要有熱加工問題和冷加工問題。 機械加工工藝與夾具一般以冷加工和裝配兩方面為主。 機械制造工藝與夾具研究的宗旨是： 保證和提高產品質量；提高勞動生產率；提高經濟效益。在生產過程中的任何工序，用來迅速、方便、安全的安裝工件的裝置，稱為夾具

11、。將機械設計圖紙轉化成產品，離不開機械制造工藝與夾具。 它是機械制造業(yè)的基礎， 是生產高科技產品的保障。 數控技術和數控裝備是制造工業(yè)現(xiàn)代化的重要基礎。 這個基礎是否牢固直接影響到一個國家的經濟發(fā)展和綜合國力， 關系到一個國家的戰(zhàn)略地位。 因此世界各工業(yè)發(fā)達國家均采取重大措施來發(fā)展自己的數控技術與產業(yè)。 而我的這次加工工藝設計則是要對給出的零件設計出最好的加工方案， 首先完成零件節(jié)點、 基點計算，然后設定工件坐標系，制定正確的工藝方案（包括定位、夾緊方案和工藝路線） ，再選擇合理的刀具和切削工藝參數， 編寫數控加工程序， 最后按尺寸精度和表面粗糙度值要求加工出合格的零件。正是數控技術應用專業(yè)領

12、域技能型人才緊缺， 學院通過以平面槽形凸輪零件的加工工藝與程序編輯課題為主要內容， 讓學生掌握各種零件結構數控加工編程的格式內容，提高學生對所學知識的綜合理解與實際掌握應用， 讓我們對所學理論知識吸收消化， 發(fā)揮學習者的潛能， 達到融會貫通， 形成數控加工技術的基本能力，組合演繹出千變萬化的各種零件的加工。1 前言凸輪機構廣泛用于各種機械設備特別是機械和自動裝置，來實現(xiàn)各種規(guī)律。凸輪機構的制造包含很多內容比如凸輪輪廓加工，凸輪上槽和孔加工等等其中以凸輪輪廓加工和 2 加工最為重要， 由于凸輪輪廓含有非圓的平面曲線常規(guī)的方法采用畫線銑削難以保證 質量和生產率。若在數控機床上加工凸輪輪廓和空最為理

13、想適合各種批量且易于實現(xiàn) CAD和 CAM一體化。2 數控編程中零件加工工藝分析2.1 數控加工工藝概述無論是手工編程還是自動編程，在編程前都要對所加工的零件進行工藝分析，擬定工藝方案，選擇合適的刀具，確定切削用量，在編程中對一些工藝問題也需要做一些處理。因此，數控編程的工藝處理是一項十分重要的工作。（ 1）數控加工的基本特點1. 數控加工的工序內容比普通機床加工工序復雜。2 數控機床加工程序比普通機床工藝規(guī)程的編制復雜。（2）數控加工工藝的主要內容；1. 選擇合適的數控加工零件，確定工序內容2. 分析加工零件圖紙，明確加工內容技術要求確定加工方案制定加工路線.3 調整數控加工工序程序4. 分

14、配數控加工中的誤差.5. 處理數控機床上部分工藝指令2.2. 常用的數控加工方法1. 平面孔系零件。常用點位，直線控制數控機床來加工，選擇工藝路線是，主要考慮加工精度和加工效率。 2.旋轉體零件。常用數控車床來加工。1.考慮加工效率：在車床上加工時， 通常加工余量大， 必須合理安排粗加工路線，提高加工效率2. 考慮刀劍強度：數控2上常用的低強度刀具加工細小凹槽。采用斜進刀，不容易崩刀.3平面零件 . 常用數控銑床加工。注意： 1. 切入和切出控制徑向切入，工件表面有凹槽，斜向切切切出，工件表面光滑。2. 一次逼近方法選擇：只具有直線和插補功能的數控機床加工不規(guī)則曲線輪廓時，需要用微小直線段圓弧

15、段去逼近被加工輪廓，逼近時，應該使工件誤差在合格的范圍內程序量數量少為好。2.3 對零件圖紙進行數控加工工藝性分析1. 尺寸標注應符合數控加工特點。在數控編程中，所有點，線，面，的尺寸和位置都是以編程原點為基準。零件圖樣上最好直接給出坐標尺寸，盡量用統(tǒng)一基準引注尺寸。2.零件圖的完整性與正確性分析。 在編程時編程人員必須充分掌握構成零件輪廓的集合要素參數及各幾何要素間的關系。3. 零件技術要求分析 . 零件的技術要求主要指尺寸精度，形狀精度，位置精度。表面粗糙度及熱處理等， 這些要求在保證零件使用性能的前提下，經濟合理 .4.零件材料分析 . 在滿足零件功能的前提下，應選用廉價，切削性能好的材

16、料；5. 定位基準選擇。在數控加工中， 加工工序往往較集中，以統(tǒng)一基準定位十分重要，工藝基準的統(tǒng)一也十分必要。2.4數控加工工藝路線設計根據數控加工的特點，數控加工工序劃分一般可按下列進行：1. 一次安裝加工做為一道工序。 這種方法適合于加工內較少的零件，加工完后就能到達待檢狀態(tài)。2. 同一把刀具加工的內容劃分工序。但程序不要太長，一道工序的內容不易太多3. 加工部分劃分工序 4.粗，精加工劃分工序。一般說，要進行粗，精加工過程，都要將工序分開.3. 平面槽形凸輪零件加工工藝分析目前，凸輪機構已成為許多高速， 高效， 高精度自動機，半自動機和自動生產線中不可缺少的部分， 做為凸輪機構中的主要零

17、件凸輪的加工精度就顯得很重要如何加工出符合精度要求的凸輪下面以一批平面槽形凸輪的加工為例以介紹.3.1 零件圖工藝分析圖為平面槽形零件， 其零件毛坯為正方體， 既要加工外部輪廓尺寸又要完成槽和孔的加工。零件材料為 HT200，其數控銑削加工工藝分析如下。凸輪槽形內外輪廓由直線和圓弧組成，幾何元素之間關系描述清楚完整。凸輪槽側面與20 00.021 ， 12 00.018兩個內孔表面粗糙要求較高，Ra 為 116um.凸輪槽內外輪廓面和 200.021兩個孔為定位基0準.3.3 確定加工順序及走刀路線加工順序的擬定按照基面先行，先粗后精的原則確定。因此應先加工用作定位基準的20 00. 021

18、， 12 00.018 兩個孔然后再加工凸輪槽內外輪廓表面。為了保證加工精度，粗，精加工分開， 20 0 0.021 ， 12 00.018 兩個孔的加工采用鉆孔，粗鉸，精鉸方案。走刀路線包括平面進給和深度進給兩個部分。平面進給時外輪廓從切線方向切入內凹輪廓從過濾圓弧切入。為了使凸槽輪表面具有較好的表面質量，采用順銑方式銑削。深度進給有兩種：一是XZ 平面來回銑削二是先打一個工藝孔然后從工藝孔進刀到深度。平面槽形凸輪數控加工刀具卡片產品名稱或代號數控銑削工藝分零件名平面槽零件圖號O0001析實例稱形輪廓序號刀具號規(guī)格名稱刀具刀長加工便面注1T015mm中心鉆1鉆 5mm中心鉆2T0219.6m

19、m 鉆頭145 20mm孔粗加工3T0311.6mm 鉆頭130 12mm孔精加工4T0420mm鉸刀145 20mm孔精加工5T0512mm鉸刀130 12mm孔精加工6T06倒角銑刀1 20mm孔倒角7T076mm高速鋼銑刀120粗加工凸輪槽內底圓角外輪廓R0.58T086mm 硬質合金120精加工凸輪槽內銑刀外輪廓編制XX審核XX批準XX2012 年共一頁第一頁3.4 刀具的選擇根據零件的結構的特點，銑削凸輪槽內，外輪廓時，銑刀直徑受槽寬限制為6mm粗加工選用小于6mm高速鋼立銑刀， 精加工也選用小于6mm硬質合金金立銑刀。所選刀具機器加工表面。3.5切削用量的選擇凸輪槽內外輪廓精加工時

20、留0101mm洗消余量，精鉸 20 00.021 ， 12 00.018兩個孔時留 0.1mm余量。選擇主軸傳速與進給速度時先查切削用量守則，確定切削速度與進給量然后計算主軸轉速與進給速度。3.6填寫數控加工工序卡片將各工步加工內容所用刀具和切削用量填表。平面槽形凸輪數控加工工序卡片（1）對零件進行工藝分析；（2）工藝過程設計；（3）選擇機床、工藝裝備等；（4）確定切削用量；（5）填寫工藝文件；（6）編制加工程序單；（ 7） 編寫設計說明書；2 分析零件圖2.1幾何要素分析從零件的結構上看，該零件為圓柱體，直徑為 100mm，高位 35mm。其中包括：高為 17mm的臺階面，寬為 8mm深度為

21、 14mm的不規(guī)則形槽， 12mm的通孔， 20 的通孔。其結構形狀簡單，為平面槽形凸輪類零件。2.2精度分析1）本零件中主要的尺寸精度要求有：12mm的通孔 12 00.018 ， 20mm的通孔 200 0.021 ，8mm的槽 8F8。2 ）本零件中的表面粗糙度精度要求是： 12mm的通孔表面粗糙的為 Ra1.6um；寬為 8mm深度為 14mm的不規(guī)則形槽壁的表面粗糙的為 Ra1.6um，其底面的表面粗糙度為 Ra3.2um；20mm的通孔的表面粗糙度為 Ra3.2um；其他表面粗糙度均為 Ra3.2um。3 ）本零件中的尺寸公差等級精度要求是： 12mm的通孔 12 00. 018

22、尺寸公差等級要求為 H7， 20mm的通孔 200 0.021 尺寸公差等級要求為 H7。4 ）本零件中的位置精度要求是： 20mm的通孔的中性線要垂直底面。3 蓋板的加工工藝分析3.1加工內容從零件的結構上分析該零件主要由平面、通孔、槽組成，加工內容包括：銑削底面、頂面和零件壁，加工一個12 00.018 的通孔，加工一個 20 0 0.021 的通孔，加工一個 8F8 的不規(guī)則形槽，加工一個階梯。加工內容集中在上表面上，孔的最高精度為 IT7 級，最高的表面粗糙度值為Ra1.6um，槽的最高精度為 IT7 級，最高的表面粗糙度值為 Ra1.6um。從定位和加工兩個方面綜合考慮，以底面為主要

23、定位基準，用加工中心加工完成是最合適的。根據零件圖分析以及加工要求可選材料為鑄鐵。3.2加工要求平面槽形凸輪零件的主要加工要求為：20mm的通孔的中性線要垂直底面，其垂直度為 0.04 ；12 00.018 的通孔的表面粗糙度為Ra1.6；20 00 .021 的通孔的表0面粗糙度為 Ra3.2，其孔端和孔尾要倒一個 1.5X45的倒角； 8F8 的不規(guī)則形槽的底面粗糙度為 Ra3.2，其壁面的表面粗糙度為Ra1.6；不準用砂布及銼刀等修飾表面；未注公差尺寸按 GB1804-M；熱處理 : 調質處理， HRC25 35；其他表面粗糙度為 Ra3.2；毛坯尺寸： ?105x38mm。3.3加工方

24、法1）由于底面為定為基準面且其表面粗糙度為Ra3.2um，故可選擇的加工工藝方案為：先用面銑刀粗銑，然后精銑。2）用銑刀銑削高為17mm的臺階面。3 ）用中心鉆定位 12 00.018 的通孔，再用麻花鉆加工到 12 00.018 通孔。4 ）用中心鉆定位 20 00.021 的通孔，再用麻花鉆加工到 20 00. 021 通孔，然后用0倒角刀倒 1.5X45 的倒角。5 ）用銑刀銑削 8F8 的不規(guī)則形槽，先粗銑再精銑。4 加工工藝方案的設計4.1確定加工順序0 .018按照基面先行、先面后孔、先主后次、先粗后精的原則確定加工順序。由零件圖可知，零件的高度 Z 向基準是底面，長、寬方向的基準

25、是 20 00 .021 通孔的中心軸線。 底面是加工零件各結構的基準定位面， 因此，在對各個加工內容加工的先后順序的排列中， 第一個要加工的面是底面， 而且底面的加工與其它結構的加工不可以放在同一個工序。按“數控加工應盡量集中工序加工”的原則，可把 12 00.018 的通孔、高為 18mm的臺階面、 20 00. 021 的通孔、以及 8F8 的不規(guī)則形槽在一次裝夾中加工出來。 這樣按裝夾次數為劃分工序的依據， 則該零件的加工主要劃分為三個工序。具體加工順序：（1 先用平面銑刀粗銑底面，然后精銑底面；(2) 先用平面銑刀銑削高為 18mm的臺階面，先粗銑再精銑；(3) 然后用中心鉆定位 1

26、2 00. 018 、 20 00.021 的中心位置；(4) 用麻花鉆加工 12 00.018 、 20 0 0.021 ，先粗加工在精加工；0(5) 用倒角刀倒 1.5X45 的倒角；（6）用銑刀銑削 8F8 的不規(guī)則形槽，先粗銑再精銑；具體加工過程見平面槽形凸輪零件的機械加工工藝過程卡和平面槽形凸輪零件的數控加工工序卡。至此平面槽形凸輪零件的加工順序基本確定。4.2確定裝夾方案該平面槽形凸輪零件形狀簡單，加工面與不加工面之間的位置精度要求不高，根據課題設計要求，可先用通用夾具平口虎鉗直接裝夾加工面及一部分孔，再用設計的孔加工夾具裝夾加工。 根據零件的結構特點，加工該零件可分二次裝夾。第一

27、次裝夾， 以平面槽形凸輪零件毛坯一底面和相鄰的兩個側面定位， 用平口虎鉗從側面進行夾緊， 加工底面。第二次裝夾， 以已加工的底面和相鄰的兩個側面定位，用平口虎鉗從側面進行夾緊， 加工高為 18mm的臺階面、12 0 的通孔、 20 00.021 的通孔、 8F8 的不規(guī)則形槽，其裝夾方式如圖4-1 。4.3制訂加工工藝方案1) 底面的表面粗糙度為 Ra3.2um，可用 20mm面銑刀粗銑精銑的方法加工。2）加工 18mm的臺階面并倒 R2 的圓角，其表面粗糙度為Ra3.2um，可用 10mm的立銑刀，先粗銑再精銑。3）然后用中心鉆定位 12 00.018 、 2000.021 的中心位置，中心

28、鉆可選用 5mm。4）用麻花鉆加工 12 00. 018 、 20 0 0.021 的通孔，麻花鉆可選用10mm。05）用倒角刀倒 1.5X45 的倒角，倒角刀可選用2.5mm。6）用立銑刀銑削 8F8 的不規(guī)則形槽， 先粗銑再精銑， 立銑刀可選用 6mm。5 選擇機床、工藝裝備5.1毛坯的選擇因為待加工的零件為平面槽形凸輪類零件，且為圓柱形，其直徑為100mm，高為 35, 故可選毛坯為 105x38mm圓柱狀鑄件，其材料為鑄鐵。5.2機床的選擇由于底面以及臺階面上的全部孔只需單工位即可加工完成， 故選用立式加工中心。該平面槽形凸輪零件的加工內容只有面和孔， 根據其精度和表面粗糙度的要求，經

29、粗銑、精銑、粗鏜、半精鏜、精鏜、鉆、擴即可達到全部要求，所需刀具不超過 20 把，故選用國產 XH714 型立式加工中心。該機床工作臺尺寸為400mmX800mm，x 軸行程為 600mm，y 軸行程為 400mm，z 軸行程為 400mm。主軸端面至工作臺臺面的距離為125mm-525mm。定位精度和重復定位精度分別為0.02mm和 0.01mm。刀庫容量為 18 把。工件一次裝夾后可自動完成粗銑、精銑、粗鏜、半精鏜、精鏜、鉆、擴、等工步的加工。加工中心如圖 5.1 所示。5.3刀具的選用根據零件的加工工藝要求；平面銑削底面時，表面直徑為 105mm，擬選用面銑刀單次平面銑削， 為使銑刀工作

30、時有合理的切入切出角， 面銑刀直徑尺寸的選擇最理想的寬度應為材料寬度的 0.8 1.0 倍，因此可選用 20mm的硬質合金面銑刀，齒數為 12，先走刀完成粗銑，設定粗銑后留精加工余量為 0.5mm。完成粗銑之后進行精銑至所需尺寸。根據孔加工刀具的選用原則：加工1200.018 、2000.021 的通孔時選用 5mm0中心鉆、 10mm的麻花鉆，用 2.5mm倒角刀倒 1.5X45的倒角，銑削 8F8 的不規(guī)則形槽時選用 6mm的立銑刀。加工該平面槽形凸輪零件的各種刀具如圖5-2- 圖 5-9 所示。圖 5-2面銑刀圖 5-3中心鉆圖 5-4麻花鉆擴孔鉆鏜刀立銑刀5.4量具的選擇根據零件的加工

31、的尺寸要求， 加工該零件選用千分尺、 塞規(guī)、內螺紋規(guī)等對該零件進行測量及校準即可。6 切削用量的確定6.1切削用量依據切削用量的選擇應充分考慮零件的加工精度、 表面粗糙度，以及刀具的強度、剛度和加工效率等因素 , 可在機床說明書允許的范圍之內，查閱手冊并結合經驗確定。經參考表 6.16.3 ，并根據經驗確定切削用量 .表 6.1高速鋼鉆頭加工鑄鐵的切削用量鉆頭直徑切 削用 量材料硬度1-66-1212-2422-50鉆頭直徑切 削用 量材料硬度1-66-1212-2422-50160-200HBS200-300HBS300-400HBSvcfvcfvcf(m/min)(mm/r)(m/min)

32、(mm/r)(m/min)(mm/r)16-240.07-10-180.05-5-120.03-0 .120.10 .0816-240.12-10-180.1-5-120.08-0 .20.180 .1516-240.2-10-180.18-5-120.15-0. 40 .250 .216-240.4-10-180.25-5-120.2-0. 80.40. 3表 6.3 高速鋼鉆頭加工鋼件的切削用量切160-200HBS200-300HBS300-400HBSvcfvcfvcf(m/min)(mm/r)(m/min)(mm/r)(m/min)(mm/r)8-250.05-10-180.05-8-150.03-0.10.10.088-250.1-10-180.1-8-150.08-0.20.20.158-250.2-10-180.2-8-150.15-0.30.30.258-250.3-12-300.3-8-150.25-0.450.450.35的倒角時，進給速度06.2主軸轉速主軸轉速 n( 單位 r/min) 根據選定的切削速度vc( 單位 m/min) 和工件或刀具的直徑來計算。根據切削表以及操作經驗選擇主軸轉速如下：銑底面時，主軸轉速為 2000r/min 。銑削高為 18mm的臺階面時，主軸轉速為2000mm/min。鉆中心孔時 ,