平面槽形凸轮零件数控加工编程毕业设计论文综述Word格式.docx
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其中设计基准A面、Φ12
孔的精度要求最高，可用于做定位基准。
根据各个面之间的形状及尺寸可知要用到普通铣床、数控铣床、立式加工中心等设备。
工件材料为40Cr，为低淬透性合金调制钢，具有较高的综合力学性能（即强度、硬度、塑性、韧性有良好的配合）；
结构工艺性较好，设计合理。
凸轮零件是绕一根固定轴线旋转，回转时，凹槽侧面推动从动件绕固定轴旋转能够实现复杂的运动轨迹满足某些特定要求。
它结构简单，紧凑，运动可靠。
它用于各种机械，仪器，以及自动控制。
2.零件技术条件分析
通过对零件形状，尺寸和精度分析，该零件形状简单。
该零件的主要加工表面为Φ12
两孔的加工。
经分析其设计基准为下表面。
3.零件结构工艺性分析
该零件的材料为40Gr，铬能急剧地提高马氏体的硬度，韧性和强度。
增加组织的弥散度。
40Gr钢的温度较40钢高30-40摄氏度，强度高百分之二十。
韧性也较高。
铬钢的淬火温度范围较宽，不易过热。
变形开裂倾向小。
具有回火脆性，在480-650摄氏度，回火后需在油或水速冷，防止回火脆性。
二.毛坯选择
1.毛坯类型
毛坯是用来加工各种工件的坯料，毛坯主要有：
铸件，锻件，焊件，冲压件及型材等。
（1）铸件
对形状较复杂的毛坯，一般可以用铸造的方法制造。
目前大多数铸件采用砂型铸造，对尺寸精度要求较高的小型铸件，可采用特种铸造，如永久型铸造，精密型铸造，压力铸造等。
（2）锻件
锻件毛坯由于经锻造后可得到连续和均匀的金属纤维组织，因此锻件的力学性能较好，常用于受力复杂的重要钢质零件。
其中自由锻件的精度和生产率较低，主要用于小批生产和大批生产锻件的制造。
模型锻件的尺寸精度和生产率较高，主要用于产量较大的中小型锻件。
（3）型材
型材主要有板材，棒材，线材等，常用截面形状有圆形，方形和特殊截面形状。
就其制造方法，又分为热轧和冷拉两大类。
热轧型材尺寸较大，精度较低，用于一般的机械零件。
冷拉型材尺寸较小，精度较高，主要用于毛坯精度要求较高的中小型零件。
（4）焊接件
焊接件主要用于单件小批生产和大型零件及样机试制。
其优点是制造简单，生产周期短，节省材料，重量轻。
但其抗震性较差，变形大，需经时效处理后才能进行机械加工。
由于该平面槽形凸轮零件为盘类零件，工作中要承受较大的交变载荷，工件的材料为低淬透性合金调制钢40Cr，生产类型为中批量生产，零件的直径相差也比较大，经以上分析选铸造。
故毛坯应选用110mm×
80mm×
15mm的两块料。
2.2毛坯余量确定
坯的形状和尺寸越接近成品零件，即毛坯精度越高，则零件的机械加工劳动量越少，材料消耗越少，可充分提高劳动生产率，降低成本，但是毛坯制造费用会提高，在确定毛坯时，应根据机械加工和毛坯制造两方面考虑。
由于毛坯制造技术的限制，零件被加工表面的技术要求还不能从毛坯制造直接得到，因此毛坯上某些表面需要留一定的加工余量，通过机械加工达到零件的质量要求。
查表余量为4《机械加工工艺设计手册》
〈表3.1-28JB2580-79〉
成批大量生产铸件公差等级CT8〈表3.1-24〉
铸件尺寸公差值1.8mm〈表3.1-22〉
2.零件毛坯综和图
零件一：
零件二：
三．机加工工艺路线确定
（1）.下料
（2）.热处理正火；
（3）.铣粗、精铣上表面；
（4）.铣粗、精铣下表面并保证零件厚度尺寸10；
（7）.线切割加工Φ12
内孔及键槽；
（8）.线切割加工外轮廓；
（9）.热处理局部淬火；
（10）.清理去毛刺；
（11）.检验
（12）.入库
1.加工方法分析确定
定位基准有粗基准和精基准之分。
零件开始加工时，所有的面均未加工，只能以毛坯面作定位基准，铣平上表面。
这种以毛坯面为定位基准的，称为粗基准，以后的加工，必须以加工过的表面做定位基准，以加工过的上表面为定位基准的称精基准铣平下表面，并钻中心孔，使其达到图纸要求尺寸。
在线切割机床上以侧面为定位基准加工内孔和键槽以及外轮廓。
2.加工顺序的安排和定位基准选择
（1）.铸造；
（2）.热处理（人工时效）；
（3）.第一次装夹（以110x80下表面为定位基准）
粗、半精铣上表面，保证表面粗糙度要求；
（4）.第二次装夹（以110x80上表面为定位基准）
粗、半精铣下表面，保证工件尺寸厚度h=10及表面粗糙度要求；
（5）.三次装夹（一侧面为定位基准打定位孔）
使用慢走丝线切割机床加工工件内孔及键槽轮廓；
（6）.第四次装夹（以工件一侧面为定位基准）
使用快走丝线切割机床加工工件内孔及键槽；
（7）.第五次装夹（以工件一侧面为定位基准）
使用快走丝线切割机床加工工件外轮廓；
（7）.去毛刺
（8）.调质
（9）.检验
3.加工阶段的划分说明
粗加工阶段——主要切除各表面的大部分余量，提高生产率。
半精加工阶段——完成次要表面加工为精加工做准备。
精加工阶段——保证主要表面达到图样要求。
4.工序尺寸确定
（1）粗铣半精铣110X80cm的上表面达130.5
（2）粗铣精铣110X80cm的下表面达10土0.1
（3）打中心孔定位并钻通孔φ3土0.2
（4）线切割加工内孔φ12
及键槽宽4.1土0.01与中心距离7土0.01
（5）线切割加工外轮廓R27.5与R11及高度59.26土0.01
5.主要工序简图（见工序卡片）
（1）.锻件（4）粗铣及精铣下表面（见工序简图）
（2）.热处理（人工时效）
（3）.粗铣及精铣上表面（见工序简图）
（5）.打φ3穿丝孔定位（见工序简图）（6）.线切割Φ12
内孔及键槽（见工序简图）
1:
2:
（6）.线切割外轮廓（见工序简图）（7）.去毛刺
（8）.调质
（9）.检验
1：
四.工序尺寸及其公差确定
•工序尺寸——在零件加工的每个工序应保证的尺寸
•工序尺寸可以是设计尺寸,也可以不是。
及其公差的大小不仅受到工序余量的影响,而且与工艺基准的选择密切相关.
确定每道工序的工序尺寸及其公差是制定工艺规程的重要工作。
合理的工序尺寸及其公差是保证零件加工精度的重要基础,有利于减少废品,降低材料消耗,提高经济效益。
1.基准重合时工序尺寸确定
工艺基准与设计基准重合,同一表面经多次加工达到图纸尺寸要求，其中间工序尺寸根据零件图尺寸加上或减去工序余量即可得到，即从后一道工序向前推算，得出相应的工序尺寸，一直推算到毛坯尺寸。
Ø
工序尺寸的计算步骤：
（1）．确定各工序余量和毛坯总加工余量：
查手册
（2）．确定工序尺寸公差：
中间工序按经济精度确定
（3）．求工序基本尺寸——从成品到毛坯的各工序反推。
（4）．标注工序尺寸公差：
按“入体原则”标注
2.基准不重合时工序尺寸确定
当工艺基准（工序、定位、测量等）与设计基准不重合，工序尺寸就无法直接取用零件图上的设计尺寸，因此必须进行尺寸换算来确定工序尺寸。
（1）．工艺尺寸链的基本概念
尺寸链——由相互联系、按一定顺序首尾相接排列的尺寸封闭图叫作尺寸链
根据用途不同分为工艺尺寸链和装配尺寸链
工艺尺寸链——由单个零件在工艺过程中有关尺寸形成；
装配尺寸链——指机器在装配过程中由相关零件的尺寸或相互位置关系所组成的尺寸链
尺寸链的特征——封闭性、关联性
封闭环：
间接获得的尺寸A0称为封闭环；
组成环：
加工过程中直接获得的尺寸如A1、A2是组成环；
增环：
它增大将使封闭环随之增大的组成环如A2叫增环；
减环：
它增大反使封闭环随之减小的组成环如A1叫减环
A1和A2是在加工过程中直接获得，尺寸A0是间接保证的，
A1、A2和A0构成一个封闭的尺寸组，都叫尺寸链的环。
尺寸链计算的关键：
找出封闭环，正确画出尺寸链图，确定增环和减环
①找封闭环根据工艺过程，找出间接保证的尺寸A0为封闭环。
②作尺寸链图从封闭环起，按照零件表面间的联系依次画出各组成环，直至尺寸形成一个封闭的图形。
③确定增环和减环可用以下简便的方法得到：
从封闭环开始，给每一个环画出箭头，最后再回到封闭环，像电流一样形成回路。
凡箭头方向与封闭环方向相反者为增环（如A2），箭头方向与封闭环方向相同者为减环（如A1）。
（2）．尺寸链的基本计算公式
用极值法解尺寸链的基本计算公式如下：
a）封闭环的基本尺寸等于增环的基本尺寸之和减去减环
的基本尺寸之和，即
=11
b）封闭环的最大极限尺寸等于增环最大极限尺寸之和减
去减环最小极限尺寸之和，即
=11.025
c）封闭环的最小极限尺寸等于增环最小极限尺寸之和减
去减环最大极限尺寸之和，即
=10.985
d）封闭环的上偏差等于增环上偏差之和减去减环下偏差之
和，即
=+0.025
e）封闭环的下偏差等于增环下偏差之和减去减环上偏差之
=-0.025
f）封闭环的公差等于组成环公差之和，即
=0.05
五.设备及其工艺装备确定
1.机床选择
机床选择对工序的加工质量，生产率和经济性有很大的影响。
为使所选择的机床能满足工序的要求，必须要考虑下列因素：
（1）.机床的工作精度和工序的加工精度相适应；
（2）.机床工作区的尺寸应和工件的轮廓尺寸相适应；
（3）.机床的功率与刚度应和工序的性质相应。
另外，机床的加工用量范围应和工件要求的合理切削用量相适应；
（4）.机床的生产率应和工件的生产计划相适应。
在选择机床时，应该充分注意利用现有的设备，并尽量优先选用国产机床。
为扩大机床的功能，必要时可进行机床改装，以满足工件的需要。
在试制新产品及小批生产时，有时较多的选用数控机床和加工中心机床等设备，以减少工艺装备的设计和制造，这可大大缩短生产周期和提高经济性。
在设备选定后，有时尚需要根据机床负荷的均衡情况来调整工序的内容和修改原定的
工艺路线。
在这次加工我们做了如下选择：
数铣DK7732;
线切割XK7132;
2.工艺装备选择
刀具选择：
φ90端铣刀φ3中心钻
夹具：
平口钳压板
量具：
分度值为0.02的游标卡尺φ12H10的量规
先加工内孔及键槽；
再加工外轮廓；
六．切削用量及工时定额确定
1.钻孔切削用量
φ11.8
f=0.15
n=900
Vc=38
φ18.5
f=0.2
n=650
刀具名称
刀具规格
主轴转速
进给速度
被吃刀量
盘铣刀
φ90
900
34
3.3
中心钻
φ3
300
80
立铣刀
φ8
600
0.12
2．孔径为Φ3,孔深为Z=10mm通孔,7级精度.机床为普通铣床，材料为40cr。
1>
进给量f
按加工要求决定进给量:
材料为40cr,钻头直径为Φ3时,f=0.22~0.28mm/r
故，f=0.22mm/r
2>
入切量及超出量
y+Δ=5mm
3>
决定钻头磨钝标准及耐用度
当d0=3时,
钻头后刀面最大磨损量为0.4~0.8mm，取为0.6mm
刀具寿命T=60min=3600s，取耐用度T=3600s
4>
决定切削速度
由表1.15得，Vc=11m/min
因Vc=1000/πdn
d——切削刃选定点处所对应的工件或刀具的回转直径
d=18mm=0.018m
n——工件或刀具转速
故，Vc=1000/π×
18n
故，n=1000/11×
0.018π≈1608r/min
5>
计算基本工时:
Tm=L/nf式中L=Z+Y+Δ
因Z=20mm，y+Δ=10mm，故L=60+10=70mm
故Tm=70/0.70×
1608≈0.62189min=37.3134s≈38s
七.工艺设计总结
合理确定数控加工工艺对于实现优质高效和经济的数控加工具有极为重要的作用。
其内容包括了合理选择机床、刀具、夹具、走到路线及切削用量等等。
只有选择了合适的工艺参数及切削用量策略才能获得理想的加工效果。
从加工角度来看，数控加工技术主要是围绕加工方法与工艺参数的合理确定及其实现的理论和技术。
本次工艺设计的对象是饮料灌装机，其设计完全按照数控加工工艺的要求设计，特别是在毛坯的选择中，参照《工程材料与材料选择手册》做了细致的研究，并参考相关的设计资料从毛坯材料选择、使用环境分析、失效分析、受力情况等多方面做了分析，确定了工件最终的选择。
由于参照了大量的理论数据并结合相关的实际案例，毛坯的选择很有科学性。
数控设备作为一种高度自动化的加工设备，人在加工过程中的作用影响越来越小，大部分的工作是对加工对象的了解与认识。
根据零件的性能和要求，选择合适的毛坯类型及其材料，对工件的结构进行严格的工艺分析，选择合适的数控机床设备，确定加工每一道工序的余量、切削用量、机床转速、进给量等，在详细的确定每一步该做什么以后，再对整个加工过程进行严格的审核，就可以进行加工了。
由于数控设备是一种加工精度高、投入高的设备，所以提高加工效率是非常重要的，因此，在加工一批零件前应该有至少两种以上的加工方案供选择，从多种方案中选择最优的加工方案，从效益最大化考虑。
第二部分工序夹具设计说明书
一.工序尺寸精度分析
本道工序加工凹槽凸轮，凹槽直径为φ8F8。
内外表面质量Ra为1.6，底面Ra为3.2，内外表面的质量较高。
二.定位方案的确定
对零件图的尺寸精度和设计基准的分析，完成凹槽凸轮加工选下表面和两孔为定位基准。
由于基本尺寸φ20孔的轴线与下表面有垂直度要求，将此孔作为主要孔，在此孔内布置圆柱销。
基本尺寸为φ12孔布置菱形销。
底面限制3个自由度，圆柱销限制2个自由度，菱形销限制1个自由度。
工件完全定位。
三．定位元件确定
1.圆柱销确定
〈1〉将孔心距化成平均尺寸Ld=LD平均=80±
0.23 .
〈2〉销心距Ld=LD平均=80
〈3〉圆柱销直径d1=D1=20
2.菱形销
bB查表的b=4B=D2-2=12-2=10
《夹具设计手册》
双边最小余量X2min=b（TLD+TLd）/D2
=4X（0.46+0.153）/12
=0.204
最小直径D2min=D2-X2min
=12-0.204
=11.796
3.夹具体
四．定位误差分析
△2min——第二定位孔与削边销的最小间隙
△1min——第一定位孔与圆柱销的最小间隙
△JW——为转角误差
△D.W（y）——平移误差
△D.W（y）=δD1+δd1+△1min
=0.021+0.013+0.07
=0.104
△JW=tan-1（δD1+δd1+△1min+δD2+δd2+△2min）/2L
=tan-1（0.104+0.018+0.011+0.06）/（2X30）
=tan-10.0032
=0.1833
5．夹具总装草图
第三部分 工序量具设计说明书
已知内孔Φ12
的尺寸精度是IT10级的，表面粗糙度Ra6.3。
二.量具类型确定
内孔φ12
所用工作量规为塞规
选用塞规结构形式时，必须考虑工作结构，大小，产量和检验效率。
量具结构参阅GB/6322-1986中的规定
通规的基本尺寸应等于工件的最大实体尺寸;
止规的基本尺寸应等于工件的最小实体尺寸.
三.极限量具尺寸公差确定
1.查<
<
互换性与测量技术>
>
表3-2知,此孔公差等级为IT10级.
ES=+0.058EI=0
2.确定Φ12
孔工作量规的制造公差和位置公差值.
由<
互换性与测量技术>
表6-1得，IT10级,尺寸为Φ12mm的量规的制造公差T和位置要素Z：
制造公差T=+0.0024位置公差Z=+0.0032
3.确定工作量规的形状公差。
塞规的形状公差：
T/2=+0.0012
4.确定校对量规的制造公差。
校对量规的制造公差T
=T/2=+0.0012
5.计算在图样上标注的各种尺寸和偏差。
通规:
上偏差=EI+Z+T/2=0+0.0032+0.0012=0.0044
下偏差=EI+Z-T/2=0+0.0032-0.0012=0.002
磨损极限=EI=0mm
止规：
上偏差=ES=+0.058mm
下偏差=ES-T=0.058-0.0024=+0.0556mm
6.塞规的手柄部分：
查<
机械制造工艺及设备设计指导手册>
表2-8，得出的尺寸见下图：
L=87D2=Φ16d2=Φ15.3
四.极限量具尺寸公差带图
五.极限量具结构设计
第四部分工序数控编程设计说明书
一．工件加工左边系的建立
1.工件加工坐标系的建立
X,Y向加工原点选在φ100外圆表面的中心，Z向加工选在工件上表面。
二．加工路线的确定
从工艺孔穿丝，进给路线平面内进给时，内孔轮廓从过渡圆弧切入，外轮廓从凸轮切线方向切入。
三．程序编写
（1）凸轮线切割加工程序
内孔及键槽：
N1:
B2016B5598B5598GYL1;
N2:
B2016B5598B19768GXSR1;
N3:
B34B94B94GYNR4;
N4:
B0B1208B1208GYL2;
N5:
B3900B0B3900GXL1;
N6:
B0B1208B1208GYL4;
N7:
B100B0B66GXNR3;
N8:
B2016B5598B5598GYL3;
N9:
DD
外轮廓：
B17400B6B17400GXL1;
B95180B5379B20331GYSR2;
B120581B33764B19464GYSR2;
B151325B70651B14070GYSR2;
B9577B5612B10976GYSR2;
B136791B80879B19653GYSR1;
B106014B44279B19654GYSR1;
B90261B19588B14557GYSR1;
B100B5B5GYSR1;
N10:
B27600B0B55200GYSR4;
N11:
B100B0B6GYSR2;
N12:
B17400B8B17400GXL3;
N13:
B5598B2016B5598GXL4;
B5598B2016B19768GYSR4;
B94B34B94GXNR3;
B1208B0B1208GXL1;
B0B3900B3900GYL4;
B1208B0B1208GXL3;
B0B100B66GYNR2;
B5598B2016B5598GXL2;
B17400B4B17400GXL4;
B65560B2570B14849GYSR3;
B87689B16699B14197GYSR2;
B96300B34440B9660GYSR2;
B30417B14532B5623GYSR2;
B14231B10579B4404GXSR2;
B9273B14762B5700GXSR2;
B5543B25430B5025GXSR2;
B310B24015B7272GXSR1;
B4971B14733B4327GYSR1;
B19726B17771B5212GYSR1;
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