花鍵軸畢業(yè)設(shè)計(jì)---凸輪軸零件的數(shù)控編程與加工

1、湖南鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)題 目 凸輪軸零件的數(shù)控編程與加工 系 ： 機(jī)電工程系 專 業(yè) ： 數(shù)控加工 學(xué)生姓名： 尹明 班 級： 數(shù)控加工092 指導(dǎo)教師： 周虹 完成日期 2011年12月8日湖南鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 評 閱 書1、指導(dǎo)教師評語：簽名： 年 月 日2、答辯委員會綜合評語：經(jīng)畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)答辯委員會綜合評定成績?yōu)椋?答辯委員會主任(簽字)： 年 月 日畢業(yè)設(shè)計(jì)評分標(biāo)準(zhǔn)考核項(xiàng)目及總分具體內(nèi)容分值評分標(biāo)準(zhǔn)得分差及中良優(yōu)設(shè)計(jì)過程20查閱資料及手冊的能力50235工作態(tài)度及紀(jì)律情況 50235獨(dú)立工作能力50235基本概念、基本理論及專業(yè)識掌握情況50235設(shè)計(jì)結(jié)

2、果40規(guī)定任務(wù)的完成情況100578910說明書質(zhì)量100578910圖紙及技術(shù)文檔的質(zhì)量150810121315設(shè)計(jì)有無獨(dú)到和創(chuàng)新之處50235答辯情況40 對設(shè)計(jì)的闡述（自述）150810121315基本理論和方法問題150810121315有關(guān)設(shè)計(jì)問題100578910班級學(xué)號姓名總得分指導(dǎo)老師簽名考核小組專家簽名畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)書(數(shù)控加工方向)機(jī)電工程系一、設(shè)計(jì)課題名稱: 凸輪軸零件的數(shù)控編程與加工 二、指導(dǎo)教師: 周虹 三、設(shè)計(jì)要求1、根據(jù)所給定的零件，選擇合適的加工機(jī)床、刀具、切削用量，合理的進(jìn)給路線，制定經(jīng)濟(jì)高效的工藝方案。2、工藝過程及工序卡片的編制。3、說明書要求格式完整、內(nèi)容

3、精簡、書寫清楚。所有設(shè)計(jì)內(nèi)容不得復(fù)印和抄襲。四、設(shè)計(jì)依據(jù)零件圖生產(chǎn)綱領(lǐng)： 3件 生產(chǎn)設(shè)備: _數(shù)控車床、銑床_數(shù)控系統(tǒng)：_FANUC-0i_五、參考資料1、機(jī)械加工工藝與夾具設(shè)計(jì) 顧京主編 機(jī)械工業(yè)出版社出版2、數(shù)控加工編程實(shí)用技術(shù) 許祥泰、劉艷芳編著 機(jī)械工業(yè)出版社3、機(jī)械加工工藝手冊 機(jī)械工業(yè)出版社六、設(shè)計(jì)內(nèi)容及工作量1、設(shè)計(jì)內(nèi)容(1) 確定生產(chǎn)類型，對零件進(jìn)行工藝分析，并繪制零件圖。(2) 選擇毛坯種類及制造方法，繪制毛坯圖。(3) 擬定零件的機(jī)械加工工藝過程，選擇各工序加工設(shè)備和工藝裝備（刀具、夾具、量具、輔具），確定各工序切削用量及工序尺寸。(4) 填寫工藝文件：工藝過程卡、工序卡。

4、(5) 對數(shù)控加工工序進(jìn)行工藝分析確定工步、走刀路線、刃、量具、加工參數(shù)。(6) 編制數(shù)控加工程序。(7) 填寫數(shù)控加工刀具調(diào)整卡。(8) 撰寫設(shè)計(jì)說明書。2、設(shè)計(jì)結(jié)果零件圖（手工、電子各一份） 2張毛坯圖 1張工藝過程卡 1份機(jī)械加工工序卡（非數(shù)控加工、重要工序） 13道數(shù)控加工工序技術(shù)文檔（刀具卡、工序卡、程序清單） 1套設(shè)計(jì)說明書 1份3、設(shè)計(jì)進(jìn)度：8周（7周加1周答辯）序號工作階段建議時(shí)間1熟悉零件，畫零件圖62選擇加工方案，確定工藝路線，填寫工藝卡片303數(shù)控加工工序工步、走刀路線、刃、量具、加工參數(shù)的確定，數(shù)控程序的編制454整理編寫說明書155準(zhǔn)備畢業(yè)答辯 4七、說明書的格式和裝

5、訂要求1、畢業(yè)設(shè)計(jì)封面2、畢業(yè)設(shè)計(jì)評閱書3、評分標(biāo)準(zhǔn)4、畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)書5、目錄6、畢業(yè)設(shè)計(jì)正文7、畢業(yè)設(shè)計(jì)總結(jié)8、參考資料9、設(shè)計(jì)圖紙及工藝規(guī)程注:說明書用16開紙打印或書寫，畢業(yè)設(shè)計(jì)正文字?jǐn)?shù)不少于1.5萬（含空格）八、畢業(yè)設(shè)計(jì)課題審批表審批具體意見審查部門負(fù)責(zé)人意見同意實(shí)施專業(yè)負(fù)責(zé)人 時(shí) 間 2011 年 9 月 29 日同 意 實(shí) 施學(xué)術(shù)負(fù)責(zé)人 時(shí) 間 2011 年 9 月 30 日目錄摘要第一節(jié) 零件圖的分析 零件的材料及其力學(xué)性能11.2 零件的結(jié)構(gòu)工藝分析1第二節(jié) 毛坯的分析2.1 毛坯的選擇2 毛坯圖的設(shè)計(jì)3第三節(jié) 工藝路線的擬定3.1 定位基準(zhǔn)的選擇43.2 加工方法的選擇5 加

6、工順序的安排8第四節(jié) 加工余量及工序尺寸的確定4.1 加工余量104.2 總加工余量和工序加工余量104.3 加工余量、最大加工余量和最小加工余量104.4 影響加工余量的因素114.5 工序尺寸12第五節(jié) 機(jī)床和工藝裝備的選擇5.1 機(jī)床的選擇135.2 夾具的選擇165.3 刀具的選擇175.4 量具的選擇18第六節(jié) 切削用量 19第七節(jié) 程序編制 21設(shè)計(jì)心得 25參考文獻(xiàn) 26摘要 本文主要針對凸輪軸類零件的加工進(jìn)行工藝分析。凸輪軸類零件通常由圓柱面、端面、臺階面、螺紋、圓弧等組成，主要用于支撐傳動(dòng)零件，承受載荷，傳遞轉(zhuǎn)矩等，有較高的精度和粗糙度要求。 為保證凸輪軸類零件的高精度要求，

7、本設(shè)計(jì)針對零件進(jìn)行了工藝分析、尺寸計(jì)算、程序編寫以及數(shù)控仿真，制定了正確的工藝方案，包括：裝夾方案和工藝路線，選擇合理的刀具和夾具，并能利用數(shù)控仿真軟件進(jìn)行了驗(yàn)證。實(shí)現(xiàn)了數(shù)控車床的自動(dòng)化，智能化，高精度、快速度，短周期等功能。數(shù)控加工制造技術(shù)正逐漸得到廣泛的應(yīng)用。零件加工之前，進(jìn)行工藝分析、編程設(shè)計(jì)具有非常重要的作用。本文通過對典型的凸輪軸類零件數(shù)控加工工藝的分析，給出了一般零件設(shè)計(jì)加工工藝分析的方法，對于提高制造質(zhì)量和實(shí)際生產(chǎn)，具有一定的指導(dǎo)意義一、零件圖的分析1.1 零件的材料及其力學(xué)性能（1）材料根據(jù)圖紙可知該零件的材料是45號鋼，俗稱“油鋼”。屬于優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼中的中碳鋼。其成分是碳量

8、為-0.37%，Mn含量為-0.80%，Cr含量0.25%，Ni含量0.30%。， Cu含量0.25%。 45號鋼經(jīng)調(diào)質(zhì)處理后具有良好的綜合機(jī)械性能，廣泛應(yīng)用于各種重要的結(jié)構(gòu)零件，特別是那些在交變負(fù)荷下工作的連桿、螺栓、齒輪及軸類等。但表面硬度較低，不耐磨?？捎谜{(diào)質(zhì)和表面淬火提高零件表面硬度。（2）力學(xué)性能       45號鋼為優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)用鋼 ，硬度不高，易切削加工。其熱處理的溫度為：正火850ºC，淬火840ºC，回火600ºC。45號鋼淬火后沒有回火之前，硬度大于HRC55（最高可達(dá)HRC62）為

9、合格，實(shí)際應(yīng)用的最高硬度為HRC55（高頻淬火HRC58），不要采用滲碳淬火的熱處理。45號鋼的抗拉強(qiáng)度為590-650Mpa；屈服強(qiáng)度為315-355 Mpa；伸長率為14%-18%。 1.2 零件的結(jié)構(gòu)工藝分析根據(jù)零件簡圖分析圓柱面及螺紋：加工尺寸公差等級表面粗糙度(um)其他IT8其中心軸線相對于IT8其中心軸線相對于IT8其中心軸線為基準(zhǔn)AR20±IT7其表面相對于M12-7hIT7粗牙螺紋，螺距為凸輪加工尺寸公差等級表面粗糙度(um)備注IT9兩處IT9兩處IT9兩處IT11四周IT9兩處長度加工加工尺寸公差等級其他IT10IT11右端為基準(zhǔn)DIT10IT8IT11IT8I

10、T11零件結(jié)構(gòu)工藝性分析零件的結(jié)構(gòu)工藝性是指所設(shè)計(jì)的零件在滿足使用的要求的前提下，制造的可行性和經(jīng)濟(jì)性，它是評價(jià)零件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)劣的主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)之一。零件切削加工的結(jié)構(gòu)工藝性涉及加工時(shí)的裝夾、對刀、測量和切削效率等。結(jié)論：該軸結(jié)構(gòu)較規(guī)則且為階梯結(jié)構(gòu)的凸輪軸，由于長度與直徑之比小于5，所以該工件屬于短軸。從表面加工類型看,主要加工表面有圓柱面、凸輪、單鍵槽、螺紋等表面組成，其中多個(gè)直徑尺寸于軸向尺寸有較高的尺寸精度和表面粗糙度。零件尺寸標(biāo)注完整，符合數(shù)控加工尺寸標(biāo)注要求；輪廓描述清楚完整；零件材料為45鋼，加工切削性能較好，無熱處理和硬度要求。二、毛坯的分析2.1 毛坯的選擇毛坯類型:毛坯是用

11、來加工各種工件的坯料，毛坯主要有：鑄件，鍛件，焊件，沖壓件及型材等。（1）鑄件 對形狀較復(fù)雜的毛坯，一般可以用鑄造的方法制造。目前大多數(shù)鑄件采用砂型鑄造，對尺寸精度要求較高的小型鑄件，可采用特種鑄造，如永久型鑄造，精密型鑄造，壓力鑄造等。（2）鍛件 鍛件毛坯由于經(jīng)鍛造后可得到連續(xù)和均勻的金屬纖維組織，因此鍛件的力學(xué)性能較好，常用于受力復(fù)雜的重要鋼質(zhì)零件。其中自由鍛件的精度和生產(chǎn)率較低，主要用于小批生產(chǎn)和大批生產(chǎn)鍛件的制造。模型鍛件的尺寸精度和生產(chǎn)率較高，主要用于產(chǎn)量較大的中小型鍛件。（3）型材 型材主要有板材，棒材，線材等，常用截面形狀有圓形，方形和特殊截面形狀。就其制造方法，又分為熱軋和冷拉

12、兩大類。熱軋型材尺寸較大，精度較低，用于一般的機(jī)械零件。冷拉型材尺寸較小，精度較高，主要用于毛坯精度要求較高的中小型零件。（4）焊接件 焊接件主要用于單件小批生產(chǎn)和大型零件及樣機(jī)試制。其優(yōu)點(diǎn)是制造簡單，生產(chǎn)周期短，節(jié)省材料，重量輕。但其抗震性較差，變形大，需經(jīng)時(shí)效處理后才能進(jìn)行機(jī)械加工。根據(jù)軸類零件的特性：在傳遞力矩過程中要承受很強(qiáng)的沖擊力和很大的交變載荷，要求材料應(yīng)有較高的強(qiáng)度、沖擊韌性、疲勞強(qiáng)度和耐磨性，而且其輪廓形狀不復(fù)雜，故采用型材。其屬于凸輪軸，該材料為45鋼，本例傳動(dòng)軸屬于中、小傳動(dòng)軸，并且各外圓直徑尺寸相差不大，故選擇55mm的熱軋圓鋼作毛坯。零件尺寸不大，而且零件屬于小批量生產(chǎn)

13、，故采用棒料。2.2 毛坯圖的設(shè)計(jì)（1）毛坯余量確定毛坯的形狀和尺寸越接近成品零件，即毛坯精度越高，則零件的機(jī)械加工勞動(dòng)量越少，材料消耗越少，可充分提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，降低成本，但是毛坯制造費(fèi)用會提高，在確定毛坯時(shí)，應(yīng)根據(jù)機(jī)械加工和毛坯制造兩方面考慮。由于毛坯制造技術(shù)的限制，零件被加工表面的技術(shù)要求還不能從毛坯制造直接得到，因此毛坯上某些表面需要留一定的加工余量，通過查機(jī)械設(shè)計(jì)與制造工藝簡明手冊得毛坯尺寸為長度為90mm，直徑為55mm的棒料。（2）毛坯零件合圖草圖三、工藝路線的擬定3.1 定位基準(zhǔn)的選擇定位基準(zhǔn)有粗基準(zhǔn)與精基準(zhǔn)之分。在機(jī)械加工的第一道工序中，只能用毛坯上未經(jīng)加工的表面作定位基準(zhǔn)，

14、則該表面稱為粗基準(zhǔn)。在隨后的工序中，用加工過的表面作定位基準(zhǔn)，稱為精基準(zhǔn)。選擇各工序定位基準(zhǔn)時(shí)，應(yīng)先根據(jù)工件定位要求確定所需定位基準(zhǔn)的個(gè)數(shù)，再接基準(zhǔn)選擇原則選定每個(gè)定位基準(zhǔn)。為使所選的定位基準(zhǔn)能保證整個(gè)機(jī)械加工下藝過程的順利進(jìn)行，通常應(yīng)先考慮如何選擇精基準(zhǔn)來加工各個(gè)表面，然后考慮如何選擇粗基準(zhǔn)把作為精基準(zhǔn)的表面先加工出來。（1）、精基準(zhǔn)的選擇 選擇精基準(zhǔn)首先考慮的是要保證加工精度，特別是加丁表面的相互位置精度。在此基礎(chǔ)之上，還要考慮使工件裝夾方便、可靠、準(zhǔn)確。精基準(zhǔn)的選擇一般應(yīng)遵循以下原則：基準(zhǔn)重合原則。直接選用設(shè)計(jì)基準(zhǔn)作為定位基準(zhǔn)，稱為基準(zhǔn)重合原則。采用基準(zhǔn)重臺原則可以避免由于定位基準(zhǔn)與設(shè)計(jì)

15、基準(zhǔn)不重臺引起的定位誤差(稱為基準(zhǔn)不重臺誤差)，使被加工工件的尺寸精度和位置精度得到可靠的保證。在數(shù)控機(jī)床上裝夾的工件應(yīng)力求使其設(shè)計(jì)基準(zhǔn)、工藝基準(zhǔn)與編程原點(diǎn)重合，以減少基準(zhǔn)不重合誤差及數(shù)控編程時(shí)的計(jì)算工作量。基準(zhǔn)統(tǒng)一原則。工件加工過程中盡可能地采用統(tǒng)一的定位基準(zhǔn)，稱為基準(zhǔn)統(tǒng)一原則(也稱基準(zhǔn)單一原則或基準(zhǔn)不變原則)。采用基準(zhǔn)統(tǒng)一原則可以保證各加T表面間的相互位置精度，避免或減少因基準(zhǔn)轉(zhuǎn)換而引起的誤差，并可使各工序所用夾具的結(jié)構(gòu)相同或相似，簡化夾具的設(shè)計(jì)和制造作，降低成本，縮短生產(chǎn)準(zhǔn)備周期。自為基準(zhǔn)原則。當(dāng)精加工或光整加工工序要求余量小而均勻時(shí)可選擇加工表面本身作為精基準(zhǔn)，稱為自為基準(zhǔn)原則。采用自

16、為基準(zhǔn)原則只能提高加工表面的尺寸精度。而不能提高加工表面與其他表面之間的相互位置精度，后者應(yīng)由先行工序保證磨削床身導(dǎo)軌面，先用百分表(或觀察磨削火花)拽正工件的導(dǎo)軌面，然后再對其表面進(jìn)行加工。這種以導(dǎo)軌面本身為基準(zhǔn)來找正定位就符合自為基準(zhǔn)原則?；榛鶞?zhǔn)原則。為使加工表面問有較高的位置精度及均勻的加工余量，有時(shí)可采用兩個(gè)加工表面互為基準(zhǔn)反復(fù)加工的方法，稱為互為基準(zhǔn)原則。例如，主軸前端的莫氏錐孔與支承軸頸在加工時(shí)，先以支承軸頸為定位基準(zhǔn)加工莫氏錐孔，然后以莫氏錐孔定位加工支承軸頸，最后叉以支承軸頸定位加工奠氏錐孔，反復(fù)輪換使用，使兩者獲得很高的圓度及同軸度精度。叉如加工精密齒輪時(shí)，當(dāng)把齒面淬硬后，

17、需要進(jìn)行磨齒，因其淬硬層較薄，故磨削余量要小而均勻。為此，需先以齒輪分度圓為基準(zhǔn)磨內(nèi)孔，再磨齒面。這樣加工不僅可以使磨齒余量小而均勻，而且還能保證齒輪分度圓對內(nèi)孔有較小的同軸度誤差。保證工件定位穩(wěn)定準(zhǔn)確、夾緊可靠，夾具結(jié)構(gòu)簡單、操作方便的原則。一般采用面積大、精度較高和表面粗糙度值較低的表面作為精基準(zhǔn)。（2）、粗基準(zhǔn)的選擇粗基準(zhǔn)的選擇，主要考慮如何保證加工表面與不加工表面之間的位置和尺寸要求，保證加工表面的加工余量均勻和足夠，以及減少裝夾次數(shù)等。具體原則有以下幾方面：如果零件上有一個(gè)不需加工的表面，在該表面能夠被利用的情況下，應(yīng)盡量選擇該表面作粗基準(zhǔn)。如果零件上有幾個(gè)不需要加工的表面，應(yīng)選擇其

18、中與加工表面有較高位置精度要求的不加工表面作第一次裝夾的粗基準(zhǔn)。如果零件上所有表面都需機(jī)械加工，則應(yīng)選擇加工余量最小的毛坯表面作粗基準(zhǔn)。同一尺寸方向上，粗基準(zhǔn)只能用一次。粗基準(zhǔn)要選擇平整、面積大的表面。根據(jù)以上分析，對于該零件的加工的定位基準(zhǔn)選擇如下：粗基準(zhǔn)的選擇在車左端（或右端）時(shí)選擇毛坯右端（或左端）面作為加工的粗基準(zhǔn) 。精基準(zhǔn)的選擇 在加工右端各外圓輪廓時(shí)，以50外圓中心軸線為精基準(zhǔn)；銑削凸輪時(shí)以凸輪中心及凸輪底部作為基準(zhǔn)加工。3.2 加工方法的選擇加工方法的選擇原則是保證加工質(zhì)量、生產(chǎn)率和經(jīng)濟(jì)型。表面加工方法的選擇，出了考慮加工質(zhì)量、零件的結(jié)構(gòu)形狀和尺寸、零件的材料和硬度以及生產(chǎn)類型外

19、，還要考慮加工的經(jīng)濟(jì)性。（1）加工經(jīng)濟(jì)精度加工經(jīng)濟(jì)精度是指在正常的加工條件下（符合質(zhì)量的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備、 工藝裝備和標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)等級的工人，不延長加工工時(shí)）所能保證零件的加工精度。經(jīng)濟(jì)粗糙度等同于經(jīng)濟(jì)精度的概念。即是指在正常的加工條件下（符合質(zhì)量的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備、 工藝裝備和標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)等級的工人，不延長加工工時(shí)）所能保證零件的加工粗糙度。下面表1表2分別摘錄了外圓、平面的加工方法和加工方案以及所能達(dá)到的加工經(jīng)濟(jì)精度和經(jīng)濟(jì)粗糙度 （經(jīng)濟(jì)精度以公差等級表示），選擇時(shí)用作參考。表1 外圓表面加工方案序號加工方法公差等級表面粗糙度Ra(m)適用范圍1粗車IT13IT1112.550適用于淬火鋼以外的各種金屬2粗車半精車

20、IT10IT93粗車半精車精車IT7IT64粗車半精車精車拋光（滾壓）IT7IT60.0250.025粗車半精車磨削IT7IT6使用于淬火鋼、未淬火鋼、鋼鐵等，不宜加工強(qiáng)度低、韌性大的有色金屬6粗車半精車粗磨精磨IT6IT57粗車半精車粗磨精磨高精度磨削IT5IT38粗車半精車粗磨精磨研磨IT5IT3適用于有色金屬9粗車半精車精車精細(xì)車（研磨）IT6IT5表2 平面加工方法序號加工方法公差等級表面粗糙度Ra(m)適用范圍1粗車IT111312.550端面2粗車IT8103粗車半精車精車IT784粗車半精車磨削IT685粗銑（或粗刨）IT11136.325一般不淬硬平面（端銑表面）Ra較小6粗銑

21、（或粗刨）精銑（或精刨）IT677粗銑（或粗刨）精銑（或精刨）刮研IT8101.625精度要求較高不淬硬平面，批量較大時(shí)宜采用寬刃精刨方案8以寬刃精刨代替上述刮研IT679粗銑（或粗刨）精銑（或精刨）磨削IT7精度要求較高的淬硬平面或不淬硬平面10粗銑（或粗刨）精銑（或精刨）粗磨精磨IT6711粗銑拉IT79大量生產(chǎn)，較小的平面12粗銑精銑磨削研磨T5以上高精度平面（3）選擇加工方法時(shí)應(yīng)考慮的因素在選擇加工方法時(shí)，具體考慮因素如下。選擇相應(yīng)能獲得經(jīng)濟(jì)精度的加工方法；工件的材料性質(zhì) 例如，淬火鋼的精加工要用磨削，有色金屬圓柱面的精加工則不適合磨削，因?yàn)橛猩饘僭谀ハ鲿r(shí)易堵塞砂輪，只適用于高速高速

22、精細(xì)車或精細(xì)鏜（金剛鏜）。工件的結(jié)構(gòu)形狀和尺寸大小 如精度要求同為IT7的孔，如為回轉(zhuǎn)體的中心孔，則采用鏜削、鉸削、拉削和磨削均可達(dá)到要求，但在箱體上的孔，一般不宜選用拉孔或磨孔，而宜采用鏜孔（大孔）或鉸孔（小孔）。結(jié)合生產(chǎn)類型考慮生產(chǎn)率與經(jīng)濟(jì)性 大批量生產(chǎn)時(shí)，應(yīng)采用高效率的先進(jìn)工藝，以提工效，降低成本。例如用拉削方法加工孔和平面，同時(shí)加工幾個(gè)表面的組合銑削等。單件小批量生產(chǎn)時(shí)，宜采用刨削、銑削平面和鉆、擴(kuò)、鉸孔等加工方法，沒必要去追求高效，而只要保證質(zhì)量即可?，F(xiàn)有生產(chǎn)條件。（4）外圓加工方法的選擇 最終加工工序?yàn)檐囅鞯募庸し桨?，適用于出淬火鋼以外的各種金屬。最終工序?yàn)槟ハ鞯募庸し桨?，適用于淬

23、火鋼、未淬火鋼和鑄鐵，不適用于有色金屬，因?yàn)橛猩饘夙g性大，磨削時(shí)容易堵塞砂輪。最終工序?yàn)榫?xì)車或金剛車的加工方案，適用于要求較高的有色金屬的精加工。最終工序?yàn)楣庹庸?，如研磨、超精磨及超精加工等，為提高生產(chǎn)效率和加工質(zhì)量一般在光整加工前進(jìn)行精磨。對表面粗糙度要求較高而尺寸精度要求不高的外圓，可采用滾壓或拋光。對于該工件，綜合以上加工原則和參考資料，結(jié)合本工件各尺寸的精度等級，具體加工方法選擇如下：（1）圓柱面及螺紋加工面公差等級表面粗糙度(um)加工方法圓柱面IT8粗車半精車精車圓柱面IT8粗車半精車精車圓柱面IT8粗車半精車精車圓弧R20±IT7粗車半精車精車螺紋M12-7hIT

24、7車螺紋（2）凸輪加工面公差等級表面粗糙度(um)加工方法IT9粗銑精銑IT9粗銑精銑IT9粗銑精銑IT11粗銑IT93.2粗銑精銑（3）長度加工加工面公差等級加工方法IT10粗車半精車IT11粗車IT10粗車半精車IT8粗車半精車精車IT11粗車IT8粗車半精車精車IT11粗車3.3 加工順序的安排（1) 切削加工順序的安排先粗后精 先安排粗加工，中間安排半精加工，最后安排精加工和光整加工。先主后次  先安排零件的裝配基面和工作表面等主要表面的加工，后安排如鍵槽、緊  固用的光孔和螺紋孔等次要表面的加工。由于次要表面加工工作量小，又常與主要表面有位  置精度要求

25、，所以一般放在主要表面的半精加工之后，精加工之前進(jìn)行。先面后孔  對于箱體、支架、連桿、底座等零件，先加工用作定位的平面和孔的端面，然后再加工孔。這樣可使工件定位夾緊穩(wěn)定可靠，利于保證孔與平面的位置精度，減小刀具的磨損，同時(shí)也給孔加工帶來方便?；嫦刃?#160; 用作精基準(zhǔn)的表面，要首先加工出來。所以，第一道工序一般是進(jìn)行定位面的粗加工和半精加工(有時(shí)包括精加工)，然后再以精基面定位加工其它表面。例如，軸類零件頂尖孔的加工。(2) 熱處理工序的安排熱處理可以提高材料的力學(xué)性能，改善金屬的切削性能以及消除殘余應(yīng)力。在制訂工藝路線時(shí)，應(yīng)根據(jù)零件的技術(shù)要求和材料的性質(zhì)，合理地安排熱處理工

26、序。退火與正火  退火或正火的目的是為了消除組織的不均勻，細(xì)化晶粒，改善金屬的加工性能。對高碳鋼零件用退火降低其硬度，對低碳鋼零件用正火提高其硬度，以獲得適中的較好的可切削性，同時(shí)能消除毛坯制造中的應(yīng)力。退火與正火一般安排在機(jī)械加工之前進(jìn)行。時(shí)效處理  以消除內(nèi)應(yīng)力、減少工件變形為目的。為了消除殘余應(yīng)力，在工藝過程中需安排時(shí)效處理。對于般鑄件，常在粗加工前或粗加工后安排一次時(shí)效處理；對于要求較高的零件，在半精加工后尚需再安排一次時(shí)效處理；對于一些剛性較差、精度要求特別高的重要零件(如精密絲杠、主軸等)，常常在每個(gè)加工階段之間都安排一次時(shí)效處理。調(diào)質(zhì)  對零件淬火后

27、再高溫回火，能消除內(nèi)應(yīng)力、改善加工性能并能獲得較好的綜合力學(xué)性能。一般安排在粗加工之后進(jìn)行。對一些性能要求不高的零件，調(diào)質(zhì)也常作為最終熱處理。淬火、滲碳淬火和滲氮  它們的主要目的是提高零件的硬度和耐磨性，常安排在精加工(磨削)之前進(jìn)行，其中滲氮由于熱處理溫度較低，零件變形很小，也可以安排在精加工之后。 (3) 輔助工序的安排檢驗(yàn)工序是主要的輔助工序，除每道工序由操作者自行檢驗(yàn)外，在粗加工之后，精加工之前，零件轉(zhuǎn)換車間時(shí)，以及重要工序之后和全部加工完畢、進(jìn)庫之前，一般都要安排檢驗(yàn)工序。除檢驗(yàn)外，其它輔助工序有：表面強(qiáng)化和去毛刺、倒棱、清洗、防銹等。正確地安排輔助工序是十分重要的。如果

28、安排不當(dāng)或遺漏，將會給后續(xù)工序和裝配帶來困難，甚至影響產(chǎn)品的質(zhì)量，所以必須給予重視。綜上所述，結(jié)合本零件的特點(diǎn)，可先加工各外圓輪廓表面再加工各槽及螺紋，最后加工凸輪。由于該零件為小批量生產(chǎn)，走刀路線不必考慮最短進(jìn)給路線或最短空行程，外輪廓表面車削走刀路線可沿零件除槽外的輪廓順序進(jìn)行（精加工路線如圖1、圖2）。在此擬定了兩種方案，分別見表1、表2 圖1 圖2表1工序號工序名稱工序內(nèi)容熱處理10下料按55X90/3下料20車車左端端面、外圓30車加工零件右端各尺寸到要求40銑（1）加工凸輪至要求（2）鉆8的孔50鉗去毛刺60檢終檢、防銹處理表2工序號工序名稱工序內(nèi)容熱處理10下料按55X90/3下

29、料20車加工零件右端各尺寸到要求30銑（1）銑端面（2）加工凸輪至要求（3）鉆8孔40鉗去毛刺50檢終檢、防銹處理比較兩種加工方案，表2所示方案將長度通過銑來保證，增加了操作難度；另外表1所示方案相對表2，在加工右端外圓各個(gè)表面前將左端粗車，增加了基準(zhǔn)精度，能較好地保證同軸度要求。因此選擇表1所示方案為最終加工方案。 四、加工余量及工序尺寸的確定4.1 加工余量的概念加工余量是指加工過程中從加工表面切除的金屬層厚度。4.2 加工余量和工序加工余量 總加工余量：從毛坯表面上切除的多余金屬層，稱為該表面的總加工余量。工序加工余量：為完成一道工序而從某一表面上切除的金屬層，稱為該工序的工序加工余量。

30、零件某一方向上的總加工余量等于各工序在該方向的加工余量之和。4.3 加工余量、最大加工余量和最小加工余量 加工余量即指公稱加工余量，其值等于前后工序的基本尺寸之差。平面的加工余量是單邊余量，它等于實(shí)際切削的金屬層厚度。對于外圓和孔等的回轉(zhuǎn)表面，加工余量指雙邊余量。對于外表面，最大加工余量是前工序最大工序尺寸和本工序最小工序尺寸之差；最小加工余量是前工序最小尺寸與本工序最大尺寸之差。工序加工余量的變動(dòng)范圍（即加工余量公差）等于前工序與本工序兩道工序尺寸公差和，如圖a所示。圖a 加工余量及其公差加工余量的公差帶，一般是分布在零件加工表面的“入體方向”。毛坯尺寸的公差，一般采用雙向標(biāo)注，如圖b所示。

31、(a) 軸 (b) 孔圖b 加工余量和加工尺寸分布圖4.4 影響加工余量的因素加工余量的大小對零件的加工質(zhì)量和生產(chǎn)率均有較大的影響。加工余量過大，不僅增加機(jī)械加工的勞動(dòng)量，降低了生產(chǎn)率，而且增加了材料、工具、電力的消耗，提高加工成本。但是，加工余量過小，又不能保證消除前工序的各種誤差和表面缺陷，甚至產(chǎn)生廢品。因此，應(yīng)該合理地確定加工余量。各工序所留的最小加工余量，應(yīng)該保證前工序所產(chǎn)生的形位誤差和表面缺陷被相鄰后續(xù)工序切除，這是確定工序最小余量的基本要求。影響加工余量的因素可歸納為以下幾項(xiàng):(1).前工序的表面缺陷層與表面粗糙度(D+R)。(2).前工序的工序尺寸公差(T)。(3).前工序的形位

32、誤差 ()。(4).本工序的裝夾誤差()。加工余量的基本公式為 Z=T+R+D+ (單邊余量時(shí)) 2Z= T+2(R+D)+ （雙邊余量時(shí)）4.5 工序尺寸（1）加工表面 46工序名稱工序余量經(jīng)濟(jì)精度工序尺寸（最小工序尺寸）工序尺寸及其偏差精銑0.062(IT9)46粗銑0.100(IT10)粗車20.16（IT11）53毛坯尺寸9（總余量）±25355（2）加工表面50工序名稱工序余量經(jīng)濟(jì)精度工序尺寸（最小工序尺寸）工序尺寸及其偏差精車0.039（IT8）50半精車0.062（IT9）粗車30.16（IT11）52毛坯尺寸5（總余量）±25355（3）加工表面24工序名稱

33、工序余量經(jīng)濟(jì)精度工序尺寸（最小工序尺寸）工序尺寸及其偏差精車0.033（IT8）24半精車0.052(IT9)粗車290.13（IT11）26毛坯尺寸31（總余量）±25355（4）加工表面18工序名稱工序余量經(jīng)濟(jì)精度工序尺寸（最小工序尺寸）工序尺寸及其偏差精車0.027（IT8）18半精車0.043（IT9）粗車350.11（IT11）20毛坯尺寸37（總余量）±25355（5）加工表面36工序名稱工序余量經(jīng)濟(jì)精度工序尺寸（最小工序尺寸）工序尺寸及其偏差精銑0.062（IT9）36粗銑0.16（IT11）毛坯尺寸19（總余量）±25355五、機(jī)床和工藝裝備的選擇

34、5.1 機(jī)床的選擇通過對工件的分析可知，該工件的加工需要車削與銑削共同完成，所以選擇數(shù)控車床CK7150A與數(shù)控銑床XK7132SD。選擇原因：（1）數(shù)控車床的選擇該工件的主要加工表面有圓柱面、圓弧、槽、螺紋，毛坯的尺寸為55X90，且為小批量生產(chǎn)。而數(shù)控車床7150A的加工對象為250×1000以下軸件，能加工圓柱面、圓錐面、階梯面、球面及其它各種回轉(zhuǎn)曲面，能加工各種公、英制內(nèi)外螺紋，能車削外圓、切槽及倒角，也可以進(jìn)行鉆、擴(kuò)、鉸、滾壓及鏜削加工，適用于中、小批量及單件生產(chǎn)，故選擇該數(shù)控車床。（2）數(shù)控銑床的選擇該工件需要銑削一個(gè)凸輪，且精度較高。而數(shù)控銑床XK7132SD能加工平面

35、累零件和曲面類零件，故選擇該數(shù)控銑床。CK7150A主要技術(shù)規(guī)格名 稱單 位規(guī) 格床身上最大回轉(zhuǎn)直徑mm505床鞍上最大回轉(zhuǎn)直徑340最大車削直徑軸類直徑250盤類直徑500最大鉆孔直徑20最小車削直徑20最大車削長度1000；500最 大行 程X260Z1100；600主軸箱主軸轉(zhuǎn)速范圍r/min20-2000主軸定心軸頸錐度mm14°15錐孔錐度公制80主軸通孔直徑mm65主軸中心至床面高度mm290主軸中心至地面高度mm1000尾架尾架套筒最大行程mm80尾架套簡直徑mm85尾架套筒錐孔錐度莫氏5#最小設(shè)定單位XmmZ最小移動(dòng)量XZ最小檢測單位XZ進(jìn)給量及螺距范圍工進(jìn)Xmm/m

36、inZ快進(jìn)Xmm/min8Z12螺紋導(dǎo)程mm/r刀盤驅(qū)動(dòng)方式電動(dòng)刀位數(shù)6外圓刀方尺寸mm25×25最大鏜刀桿直徑40刀尖最大回轉(zhuǎn)直徑400夾具液壓動(dòng)力卡盤250機(jī)床外形尺寸(長x寬x高)mm3160×1480×1650機(jī)床重量凈 重Kg3000毛 重4000主要配置名 稱型 號規(guī)格參數(shù)生產(chǎn)廠家控制系統(tǒng)FANUC Oi-mateFANUC主電機(jī)臺灣先馬變頻電機(jī)，功 率臺灣先馬額定轉(zhuǎn)速1000r/min最高轉(zhuǎn)速4000r/minX軸伺服電機(jī)A06B-0226-B301（C8/2000i）轉(zhuǎn) 速2000rpmFANUC額定轉(zhuǎn)矩8Nm功 率Z軸伺服電機(jī)A06B-0241-

37、B101（C12/2000i）轉(zhuǎn) 速2000rpmFANUC額定轉(zhuǎn)矩12Nm功 率變頻器11kW電動(dòng)刀臺BWD-40A位 數(shù)6常州亞興中 心 高63主軸前軸承D446120;D46120規(guī) 格100*150*72國產(chǎn)主軸后軸承D119規(guī) 格90*145*24國產(chǎn)X向滾珠絲杠CDM3206-5-2西北機(jī)器廠Z向滾珠絲杠CDM4008-5-3西北機(jī)器廠手動(dòng)集中潤滑泵容 積南京貝奇爾XK7132SD主要技術(shù)參數(shù)技術(shù)參數(shù) |型號XK7132SD控制系統(tǒng)FANUC Oi工作臺面積（長*寬）850*320m行程（X、Y、Z）500*300*360mm主軸中心線至立柱導(dǎo)軌面距離300mm主軸端面距工作臺距離

38、510mm主軸錐孔BT40主軸轉(zhuǎn)速100-6000無級變速主電動(dòng)機(jī)功率X、Y軸電機(jī)扭矩6NMZ軸電機(jī)扭矩6NM進(jìn)給電機(jī)交流伺服電機(jī)換刀方式氣動(dòng)打刀外型尺寸2100*2000*2300mm機(jī)床重量2200kg最小設(shè)定單位5.2 夾具的選擇按使用機(jī)床類型可分為：車床夾具、銑床夾具、鉆床夾具、鏜床夾具、加工中心夾具和其他機(jī)床夾具。就此零件選擇夾具。車床夾具用于確定零件在車床的正確位置，并可靠的夾緊零件。常用的車床夾具有通用夾具（三爪卡盤、四爪卡盤和各種形式的頂尖）可調(diào)整的夾具(如成組夾具、組合夾具等)、專用夾具專門為滿足某零件某道工序而設(shè)計(jì)的夾具，在各種批量生產(chǎn)中正確的選用和使用夾具，對保證產(chǎn)品質(zhì)量

39、、提高生產(chǎn)效率、減輕勞動(dòng)強(qiáng)度是密切相關(guān)的，因?yàn)檐嚧矈A具在車削工藝中占有相當(dāng)重要地位。車削工藝中，被加工零件多數(shù)是旋轉(zhuǎn)表面，即零件和主軸一起旋轉(zhuǎn)，加工出來的表面和主軸旋轉(zhuǎn)軸線同心。因此，車床夾具用于保持零件基準(zhǔn)面和機(jī)床主軸軸線的正確的相互位置，從而也保證了零件被加工表面對基準(zhǔn)的相對位置要求。車床夾具的作用有：（1）保證產(chǎn)品質(zhì)量、提高加工精度。（2）提高勞動(dòng)生產(chǎn)率。（3）充分發(fā)揮機(jī)床的性能。另外，選擇夾具時(shí)，還應(yīng)注意便于安裝和拆卸，減少加工時(shí)的輔助時(shí)間；夾具工作時(shí)要保持平衡；結(jié)構(gòu)要求簡單、緊湊、質(zhì)量輕。根據(jù)此零件實(shí)際情況，并考慮到經(jīng)濟(jì)性，此零件加工中選擇夾具為: 三爪卡盤。5.3 刀具的選擇由于刀

40、具材料的切削性能直接影響生產(chǎn)率，工件的加工精度，已加工表面質(zhì)量，加工成本等，所以刀具選擇是數(shù)控加工工藝的一個(gè)重要部分，刀具應(yīng)具有高剛度，足夠的強(qiáng)度和韌性，高耐磨性，良好的導(dǎo)熱性，良好的工藝性和經(jīng)濟(jì)，性抗粘接性，化學(xué)穩(wěn)定性。車削表面圓柱面、圓弧、槽、螺紋，如50、18、24等銑削表面凸輪，如R4、R6的圓弧等通過分析選用以下幾種刀具（1）YT15硬質(zhì)合金90°外圓車刀。（2）YT15硬質(zhì)合金35°外圓車刀（3）寬3mm切槽刀（4）60°螺紋車刀（5）12的立銑刀（6）8的立銑刀（7）8的鉆頭工序號工序名稱工序內(nèi)容工步內(nèi)容刀具名稱20車車左端端面、外圓車左端端面、外圓

41、90°外圓車刀30車加工工件右端各尺寸到要求粗車右端各尺寸至要求90°外圓車刀精車右端各尺寸至要求35°外圓車刀切槽3mm切槽刀車螺紋60°螺紋車刀40銑（1）加工凸輪至要求（2）鉆8的孔粗加工凸輪各尺寸12的立銑刀精加工凸輪各尺寸8的立銑刀鉆孔8的鉆頭5.4 量具的選擇零件的加工過程中,量具的選擇直接決定零件的精度等級,因此選擇正確的量具有助于提高工仵的加工精度,加工精度要求高的零件必須正確的選擇量具。此零件端面凸輪中尺寸精度較高,有外圓、內(nèi)孔、長度、內(nèi)徑、外徑、槽寬等的測量。根據(jù)實(shí)際選擇以下量具：量具名稱測量范圍 (mm)測量精度 (mm)測量尺寸

42、(mm)游標(biāo)卡尺0-10030、40、10、8、10、8、10、6、13、3外徑千分尺0-2524、18 13±0.021、4、10±25-5046、36、5029±0.029、內(nèi)徑千分尺5-656-77半徑規(guī)R6R10R15-25R20通止規(guī)M12M12-7h六 切削用量工序20： 車工步1. 粗車左端面、外圓(1)選擇切削深度 粗車工序中查機(jī)械加工工藝手冊選ap=3mm.(2)選 擇進(jìn)給量：考慮刀桿尺寸，工件直徑及一定的切削深度。從機(jī)械加工工藝手冊表11-1中選f=/r。(3)選擇切削速度：根據(jù)工價(jià)材料及選定切削深度和進(jìn)給量，從機(jī)械加工工藝手冊表11-5中選u

43、=/s.(4)確定機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速：機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速n的計(jì)算值為n=1000v/3.14*55=492r/min取整值得主軸轉(zhuǎn)速取500r/min故實(shí)際的切削速度v=3.14dn/1000=3.14*55*500/1000=/s(86m/min)(5) 工序30：車車右端各尺寸至要求(1)選擇切削深度 ：查機(jī)械加工工藝手冊得ap=3mm，預(yù)留mm精車。(2)選 擇進(jìn)給量：考慮刀桿尺寸，工件直徑及一定的切削深度。從機(jī)械加工工藝手冊表11-1中選f=mm/r。(3)選擇切削速度：根據(jù)工價(jià)材料及選定切削深度和進(jìn)給量，從機(jī)械加工工藝手冊表11-5中選u=/s.(4)確定機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速：機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速n的計(jì)算值為n

44、=1000v/3.14*55=492r/min取整值得主軸轉(zhuǎn)速取500r/min故實(shí)際的切削速度v=3.14dn/1000=3.14*55*500/1000=/s(86m/min)(5)計(jì)算切削公時(shí)：取切入長度l=2mm,切出長度12=2mm則切削工時(shí)：tm=2*72=2+2/500*0.5=30s(1) 選擇切削深度：粗車后留有ap=mm(2) 選 擇進(jìn)給量：考慮刀桿尺寸，工件直徑及一定的切削深度。從機(jī)械加工工藝手冊表11-2中選f=mm/r。(3) 選擇切削速度：根據(jù)工價(jià)材料及選定切削深度和進(jìn)給量，從機(jī)械加工工藝手冊表11-5中選u=2m/s.(4) 機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速：n=1000*2*60/

45、3.14*(55-18)=1032r/min取整值得主軸轉(zhuǎn)速取為1000r/min.故實(shí)際的切削速度v=3.14dn/1000=3.14*55*1000/1000=/s(172m/min)(1) 進(jìn)給量：考慮刀桿尺寸，工件直徑及一定的切削深度。從機(jī)械加工工藝手冊表中選f=mm/r。(2)選擇切削速度：根據(jù)工件材料及選定及進(jìn)給量從機(jī)械加工工藝手冊表中選取v=130m/min.(3) 確定機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速：N=1000v/3.14*d=1000*81.68/3.14*48=862r/min取整值得主軸轉(zhuǎn)速取為800r/min.(4)工時(shí)估算：t=t0+t1+t2+t3(1)背吃刀量：根據(jù)M12-7h查表得它的螺距是。所以要走刀5次每次依次是0.925、0.3、5。(2)進(jìn)給量：因?yàn)槁菥嗍?.75所以f=mm/r.(3)切削速度：