娄底职业技术学院机电工程系毕业设计说明书（论文）
毕业设计基于UG的平面凸轮CAD/CAM设计姓名:
班级：09 数控大二班系部：机电工程系指导老师：
学校：娄底职业技术学院
日期：2011.11.20—12.20
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摘要
UG软件来自于美国EDS公司（PLM）软件，是集CAD、CAM为一体，2004年被私人集团收购了UG，2008年被西门子公司，全权买断，在现有的基础上增加许多新的功能。易学易用，比较适用于，文化程度不高，而又想学习一门专业的技术的普通人群，让每个人用起来有一个全新的感觉
数控加工需要输入加工程序，当零件过于复杂时，程序会很多，手动输入程序会很繁杂，而用UG进行仿形加工，再自动生成程序，可减少不必要的时间浪费，也可以了解加工过程中的易错之处，而UG就提供一个数控加工模拟与仿真的平台。UG具有实体造型、曲面造型、工程图的生成和拆模等功能。通过UG三维造型、仿形加工可以比手动绘图、手动编程来的简便、也可以提早发现问题、降低错误几率。本论文主要利用UG软件对型腔零件进行了三维造型，同时制定了加工工艺路线，并进行了仿形加工。
关键词： UG；CAD/CAM；铣床加工；数控工艺；仿真加工
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ABSTRACT
Need to enter the machining program, when the part is too complicated, the program will be a lot of manual input process will be very complicated, but with the Profiling of UG, then automatically generated procedures, reduce unnecessary waste of time, our can also understand the processplace in the error-prone, while the UG to provide a simulation of
NC machining and simulation platform.UG has a solid modeling, surface modeling, engineering drawing generation and form removal and other functions.By UG dimensional modeling, profiling than manual drawing process can be manually programmed to the simple, early detection of problems can reduce the error probability.In this thesis, using UG software parts of a three-dimensional shape of the cavity, while establishing a processing line, and had Profiling.
Keywords：UG ；CAD/CAM；Turning；NC craft clamp；Simulation of machining
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目录
摘要................................................................................................................................. I Abstract .......................................................................................................................... II 第1章绪论 .. (1)
1.1数控加工技术的发展趋势 (1)
1.1.1继续向开放式、基于PC的第六代方向发展 (2)
1.1.2向高速化和高精度化发展 (2)
1.1.3向智能化方向发展 (2)
1.2UG软件在行业中的应用 (2)
1.2.1 CAD/CAM的国内外发展 (2)
1.2.2 UG的优点 (3)
第2章零件分析与毛坯选择及UG造型······················错误！未定义书签。
2.1读图和审图 (3)
2.2毛坯、余量分析·····················································错误！未定义书签。
2.2.1毛坯形状和尺寸的选择 (4)
2.2.2加工余量的选择 (5)
2.3 UG造型 (8)
2.3.1进入UG (9)
2.3.2草图的绘制 (9)
2.3.3零件的实体造型 (11)
第3章加工准备及工艺路线选择 (15)
3.1基准于工艺装备的选择 (15)
3.2确定进给路线（加工方法） (15)
第4章 UG造型与仿形加工 (18)
4.1.1工艺参数设定 (18)
4.1.2创建刀具 (19)
4.2平面立铣操作 (21)
4.2.2平面立铣加工过程 (21)
4.3创建型腔铣操作 (24)
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4.3.1型腔铣加工过程 (24)
4.4钻削 (27)
4.5后处理 (29)
3.5.1生成的刀轨 (29)
3.5.2生成部分程序 (29)
参考文献 (33)
结论 (31)
致谢 (32)
附件1 数控加工工序卡片 (34)
附件2 生成的部分程序 (44)
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第1章绪论
数控技术是用数字信息对机床运动和工作过程进行控制的技术，它是集传统的机械制造技术、计算机技术、现代控制技术、传感检测技术、网络通信技术和光机电技术等于一体的现代制造业的基础技术，具有高精度、高效率、柔性自动化等特点，对制造业实现柔性自动化、集成化和智能化起着举足轻重的作用。
如今制造业所面临的挑战是，通过产品开发的技术创新，在持续的成本缩减以及收入和利润的逐渐增加的要求之间取得平衡。机电产品的结构变得愈来愈复杂、功能变得愈来愈繁多、研制时间变得愈来愈短促、更新换代变得愈来愈急速，这些发展趋势都对机电产品的设计与制造提出新的要求。
NX 是 UGS PLM 新一代数字化产品开发系统，它可以通过过程变更来驱动产品革新。 NX 独特之处是其知识管理基础，它使得工程专业人员能够推动革新以创造出更大的利润。UG可以管理生产和系统性能知识，根据已知准则来确认每一设计决策。
UG 建立在为客户提供无与伦比的解决方案的成功经验基础之上，这些解决方案可以全面地改善设计过程的效率，削减成本，并缩短进入市场的时间。
①在产品设计方面。UG具有高性能的机械设计和制图功能，为制造设计提供了高性能和灵活性，以满足客户设计任何复杂产品的需要。
②在仿真、确认和优化方面。UG允许制造商以数字化的方式仿真、确认和优化产品及其开发过程。制造商可以改善产品质量，同时减少或消除对于物理样机的昂贵耗时的设计、构建，以及对变更周期的依赖。
在机床上加工一个零件，需要输入加工程序，当零件过于复杂时，程序会很多，手动输入程序会很繁杂，而用UG进行仿形加工，再自动生成程序，可减少不必要的时间浪费，也可以了解加工过程中的易错之处，我这次的毕业设计就是型腔零件的数控加工，而UG就提供一个模拟与仿真的平台，课题就是“基于UG的型腔零件数控仿形加工”。本次毕业设计中我进行了充分的课题调查并参考和借阅的大量的科技文献，给我的设计提供了大量的理论依据。
数控技术是现代制造技术的基础，它的广泛应用使普通机械被数控机械所代替，使全球制造业发生了根本变化。数控技术的水准、拥有和普及程度已经成为衡量一个国家综合国力和工业现代化水平的重要标志之一。为适应这种形势，需要大量培养数控专业技术人才。
随着计算机技术和机床制造业的不断发展，CAD/CAM图形交互式的应用成为数控技术发展的新趋势。数控编程在CAD /CAM系统在中最能明显发挥效益的环节之一，而PDM与UG的结合，让CAD/CAM的设计过程变得容易管理和控制，实现了时间的节约，大大的有助于实现设计加工自动化，提高加工精度和加工质量、缩短产品研制周期等。
1.1数控加工技术的发展趋势
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1.1.1继续向开放式、基于PC的第六代方向发展
基于PC所具有的开放性、低成本、高可靠性、软硬件资源丰富等特点，更多的数控系统生产厂家会走上这条道路。至少采用PC机作为它的前端机，来处理人机界面、编程、联网通信等问题，由原有的系统承担数控的任务。PC机所具有的友好的人机界面，将普及到所有的数控系统。远程通讯，远程诊断和维修将更加普遍。
1.1.2向高速化和高精度化发展
这是适应机床向高速和高精度方向发展的需要。
1.1.3向智能化方向发展
随着人工智能在计算机领域的不断渗透和发展，数控系统的智能化程度将不断提高。
①应用自适应控制技术
数控系统能在运行过程中检测一些重要信息，并自动调整系统的有关参数，达到改进系统运行状态的目的。
②引入专家系统指导加工
将熟练工人和专家的经验，加工的一般规律和特殊规律存入系统中，以工艺参数数据库为支撑，建立具有人工智能的专家系统。
③引入故障诊断专家系统
在设备故障诊断系统中借助多种数学原理和系统理论，形成了多种不同的诊断方法。
④智能化数字伺服驱动装置
可以通过自动识别负载，而自动调整参数，使驱动系统获得最佳的运行状态。
1.2UG软件在行业中的应用
1.2.1 CAD/CAM的国内外发展
随着我国改革开放步伐的进一步加快，中国正逐步成为全球制造业的基地，作为制造业基础的模具行业近年来得到了迅速发展。模具是工业生产的基础工艺装备，在电子、汽车、电机、电器、仪表、家电和通信等产品中，60%—80%的零部件都依靠模具成型。国民经济的五大支柱产业，都要求模具工业的发展与之相适应。模具是“效益放大器”,模具生产的最终产品的价值，往往是模具自身价值的几十倍、上百倍。模具生产水平的高低，在很大程度上决定着产品的质量、效益和新产品的开发能力。因此，我国要成为一个制造业强国，必须要振兴和发展我国的模具工业，提高模具工业的整体技术水平。
随着CAD/CAM软件加工及快速成型等先进制造技术的不断发展，以及这些技术在模具行业中的普及应用，模具设计与制造领域正发生着一场深刻的技术革命。在这场技术革命中，逐步掌握三CAD/CAM软件的使用，并用于模具的数字化设计与制造是其中的关键。我国模具工业发展前景非常广阔。国内外模具及模具加工设备厂商己普遍看好中国市场。随着对模具设计质量与制造要求的不断提高，以及CAD/CAM
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技术在模具制造业中的大规模推广应用，急需大批熟悉CAD/CAM技术应用的模具设计与制造的技术人才。
1.2.2UG的优点
UG具有以下优点：
①具有统一的数据库，真正实现了CAD/CAE/CAM等各模块之间的无数据交换的自由切换，可施行并行工程。
②采用复合建模技术，可将实体建模、曲面建模、线框建模、显示几何建模与参数化建模融为一体。
③基于特征（如：孔、凸台、型腔、沟槽、倒角等）的建模和编辑方法作为实体造型的基础，形象直观，类似于工程师传统的设计方法，并能用参数驱动。
④曲线设计采用非均匀有理B样线条作为基础，可用多样方法生成复杂的曲面造型，特别适合于汽车、飞机、船舶、汽轮机叶片外形设计等外形复杂的曲面造型。
⑤出图功能强，可以十分方便地从三维实体模型直接生成二维工程图。能按ISO标准标注名义尺寸、尺寸公差、形位公差汉字说明等，并能直接对实体进行局部剖、旋转剖、阶梯剖和轴测图挖切生成各种剖视图，增强了绘图功能的实用性。
⑥以Parasolid为实体建模核心，实体造型功能处于领先地位。目前著名的CAD/CAE/CAM软件均以此作为实体造型的基础。
⑦提供了界面良好的二次开发工具GRIP(GRAPHICAL INTERACTIVE PROGRAMING)和UFUNC(USER FUNCTION)，并能通过高级语言接口，使UG的图形功能与高级语言的计算机功能紧密结合起来。
⑧具有良好的用户界面，绝大多数功能都可以通过图标实现，进行对象操作时，具有自动推理功能，同时在每个步骤中，都有相应的信息提示，便于用户作出正确的选择。
2.1读图和审图
在数控铣削加工中，对零件图进行工艺分析的主要内容包括零件结构工艺性分析、选择数控铣削的加工内容、零件毛坯的工艺性分析和加工方案分析。
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图1-1
零件三视图及局部剖视图
图1-2 零件
在数控铣削加工中，对零件图进行工艺分析的主要内容包括零件结构工艺性分析、选择数控铣削的加工内容、零件毛坯的工艺性分析和加工方案分析。
首先要认真分析与研究整台产品的用途、性能和工作条件，了解零件在产品中的位置、装配关系及其作用，弄清各项技术要求对装配质量和使用性能的影响，找出主要的和关键的技术要求，然后对零件图样进行分析。
① 该零件视图表达完整、清晰，尺寸及有关技术要求齐全、明确。
② 该组合件突起部位侧面的表面粗糙度为Ra1.6μm ，其余加工表面粗糙度为Ra3.2μm ，参数合理，便于加工。
③ 该组合件的定位基准为底面，尺寸偏差在±0.1mm 。
④ 该组合件选用的材料为45锻件，价格低廉，加工难度不大，能够保证零件的各方面要求。
2.2.1毛坯形状和尺寸的选择
选择毛坯形状和尺寸总的要求是：减少“肥头大耳”，实现少屑或无屑加工。因
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此，毛坯形状要力求接近成品形状，以减少机械加工的劳动量。但也有以下四种情况。
①采用锻件，铸造毛坯时，因锻模时的欠压量与允许的错模量不等，铸造时也会因砂型误差、收缩量及金属液体的流动性差不能充满型腔等造成余量的不等，此外，锻造、铸造后，毛坯的挠曲与扭曲变形量的不同也会造成加工余量不充分、不稳定，所以，除板料外，不论是锻件、铸件还是型材，只要准备采用数控加工，其加工表面均应有较充分的余量。
②尺寸小或薄的零件，为便于装夹并减少夹头，可将多个工件连在一起，由一个毛坯制出。
③装配后形成同一工作表面的两个相关零件，为保证加工质量并使加工方便，常把两件合为一个整体毛坯，加工到一定阶段后再切开。
④对于不便装夹的毛坯，可考虑在毛坯上另外增加装夹余量或工艺凸台、工艺凸耳等辅助基准。
由于该零件力学性能要求较高，故材料选用45锻件。45锻件即既具有较高的强度、硬度，又具有较好的塑性、韧性，所以该零件的毛坯尺寸可定为286×286×40（长×宽×高）。
2.2.2加工余量的选择
加工余量是指加工过程中所切去的金属层厚度，加工余量有工序余量和加工总余量（毛坯余量）之分。
（1）工序余量
工序余量是指某一表面在一道工序中切除的金属层厚度。
①工序余量的计算
工序余量等于相邻两工序的工序尺寸之差。
对于外表面（见图 3-3a）
z=a-b
对于内表面（见图 3-3b）
z=b-a
式中 z——本工序的工序余量（ mm ）；
a——前工序的工序尺寸（ mm ）；
b——本工序的工序尺寸（ mm ）。
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图1-3 加工余量
上述加工余量均为非对称的单边余量，旋转表面的加工余量为双边对称余量。 对于轴（图 3-3c ）
Z=a d -b d
对于孔（图3-3d ）
Z=b d -a d
式中 Z ——直径上的加工余量（ mm ）；
a d ——前工序的加工直径（ mm ）；
b d ——本工序的加工直径（ mm ）。
当加工某个表面的工序是分几个工步时，则相邻两工步尺寸之差就是工步余量。它是某工步在加工表面上切除的金属层厚度。
②工序基本余量、最大余量、最小余量及余量公差
由于毛坯制造和各个工序尺寸都存在着误差，加工余量也是个变动值。当工序尺寸用基本尺寸计算时，所得到的加工余量称为基本余量或公称余量。
最小余量min Z 是保证该工序加工表面的精度和质量所需切除的金属层最小厚度。最大余量max Z 是该工序余量的最大值。下面以图3-4所示的外圆为例来计算，其它各
类表面的情况与此相类似。
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图1-4 加工余量及其公差
当尺寸a 、b 均为工序基本尺寸时，基本余量为
Z=a-b
则最小余量min Z =min a -max b
而最大余量max Z =max b -min b
图3-3表示了工序尺寸公差与加工余量间的关系。余量公差是加工余量间的变动范围，其值为
z T =max Z -min Z =(max a -min a )+(max b -min b )=a T +b T
式中z T ——本工序余量公差（ mm ）；
a T ——前工序的工序尺寸公差（ mm ）；
b T ——本工序的工序尺寸公差（ mm ）。
所以，余量公差为前工序与本工序尺寸公差之和。
工序尺寸公差带的分布，一般采用“单向入体原则”。即对于被包面（轴类），基本尺寸取公差带上限，下偏差取负值，工序基本尺寸即为最大尺寸；对于包容面（孔类），基本尺寸为公差带下限，上偏差取正值，工序尺寸即为最小尺寸但孔中心距及毛坯尺寸公差采用双向对称布置。
（2） 加工总余量
毛坯尺寸与零件图样的设计尺寸之差称为加工总余量。它是从毛坯到成品时从某一表面切除的金属层总厚度，也等于该表面各工序余量之和，即
式中i Z ——第i 道工序的工序余量（ mm ）；
n ——该表面总加工的工序数。
加工总余量也是个变动值，其值及公差一般可从有关手册中查得或凭经验确定。如图 3-5表示了内孔和外圆表面经多次加工时，加工总余量、工序余量与加工尺寸的分布图。
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图1-5 加工余量和加工尺寸分布
（3）影响加工余量的因素
影响加工余量的因素如下：
a ）前工序的表面质量（包括表面粗糙度a H 和表面破坏层深度a S ）；
b ）前工序的工序尺寸公差a T ；
c ）前工序的位置误差a ρ，如工件表面在空间的弯曲、偏斜以及空间误差等；
d ）本工序的安装误差a ε。
所以本工序的加工余量必须满足下式 ：
用于对称余量时
用于单边余量时
（4）确定加工余量
加工余量大小，直接影响零件的加工质量和生产率。加工余量过大，不仅增加机械加工劳动量，降低生产率，而且增加材料、工具和电力的消耗，增加成本。但若加工余量过小，又不能消除前工序的各种误差和表面缺陷，甚至产生废品。因此，必须合理地确定加工余量。其确定的方法有：经验估算法、查表修正法、分析计算法。首先根据工艺人员的经验来确定加工余量。为避免产生废品，所确定的加工余量一般偏大。要准确余量则需要根据有关手册，查得加工余量的数值，然后根据实际情况进行适当修正。
因此该零件的加工余量如下：粗加工外表面的加工余量选择0.5mm ，半精加工的加工余量0.1mm ，接着做完精加工。粗加工凹槽余量0.1mm ，精加工0.05mm 。铣直径26孔的粗加工余量0.2mm ，接着做精加工。 2.3 UG 造型
首先我们要建立新文件，文件名只能是英文和数字组成。建好新文件后，分别对件一和件二进行线架造型。
2.3.1进入UG
首先点击UG 进入UG 界面。如图3-1
所示
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图3-1 UG 界面
3.2.2新建模型
点击新建右上角先创建一个模型，并输入文件名liuiusheji ，记住，文件名不允许出现中文件了。我们暂且先命名为文，因为建成中文名以后UG 就打不开这。在应用栏中点击模型按钮。如图3-2所示。
图3-2 新建模型
2.3.3草图的绘制
点击草绘按钮，创建草图。如图3-3所示。
图3-3 进入草图按钮
点击 配置按钮分别画圆弧R60，R90，R73,R93，按图约束，得到3-4图所示。
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图3-4 进入草图
先点击配置按钮和 圆形按钮，画如下图的图形，做约束，得到如图3-5
所示。
图3-5 约束好的矩形
点击偏置按钮，偏置外轮廓线。分别为14和-14。将原来的线转为参照。再以坐标原点为圆心画直径为280的圆。得到如3-6图所示。
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图3-6 偏置轮廓
3.3.4零件的实体造型
拉伸外轮廓圆，由图纸得拉伸18，得到3-7
图
图3-7 拉伸圆弧
拉伸凸台17。做布尔求和操作，合并两个组件，如图3-8
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图3-8布尔操作
接下来拉伸凸轮槽14，布尔求差，去除材料，得到如图3-9所示。
图3-9画出圆角长方形与外部长方形
接着开始钻孔，在圆形凸台上，和草图圆弧64.72圆心上分别钻35和12的常规孔得到图3-10所示。
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图3-10 钻孔后的样图
最终完成的实体图，如3-11
所示。
图3-11 完成的零件图
在UG 中可以在任何实体表面绘制另外一个草图，如果要修改此图可以在零件的表面草绘进行操作。
创建毛坯，画出零件的毛坯，尺寸为160×120×40（长×宽×高），如图3-12所示。
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图3-12创建毛坯
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第3章加工准备及工艺路线选择
在对零件进行加工前要对零件进行许多分析，如装夹方式、基准选择、确定坐标零点、刀具选择及机床选择等。
3.1基准于工艺装备的选择
基准就是确定生产对象上的某些点、线、面的位置所依据的那些点、线、面。
正确选择定位基准是制订机械加工工艺规程和进行夹具设计的关键。定位基准分为精基准和粗基准。
此零件上平面为基准加工下平面，工件重新装夹后，已加工的下平面为基准加工上平面。机床夹具的种类很多，按使用的机床类型分为车床夹具、铣床夹具、钻床夹具、镗床夹具、加工中心夹具等。而按专门化程度划分来说，该零件使用的是立式加工中心。零件又属于平面类零件，应使用通用夹具，通用夹具是已经标准化、无需调整或稍加调整就可以用来装夹不同工件的夹具。
选择合适的刀具和参数，对于金属切削加工，能起到事半功倍的效果。刀具材料选用硬质合金，钻头和铰刀选用高速钢。且切削速度比高速钢高4~10倍，但其冲击韧性与抗拉强度远比高速钢差。而铣刀种类繁多，在使用时要根据加工部位、表面粗糙度、精度等来选用，根据图形的精度和加工部位来看，所选刀具卡见附录。
φ12整体合金刀具为精加工用刀具，一般情况下不做粗加工，如果加工中出现尖叫，或者是连续冲击声，这种现象表明切削参数选用不合理，充分冷却在整个过程中是必不可少的。
φ32的立铣刀应采用侧固刀柄，φ25内螺纹孔单刃镗刀应采用侧固刀柄或强力弹簧夹套刀柄；φ20的立铣刀应采用强力弹簧夹套刀柄；φ16H的铰刀应采用弹簧夹套刀柄；φ8整体硬质合金立铣刀和φ8球头刀可采用热装刀柄。
对于刀具使用，要兼顾粗、精加工分开原则，防止精加工刀具尽早磨损。机夹立铣刀，由于有螺旋升角，铣刀侧刃直线性不好，不适合精加工。整体硬质合金刀侧刃直线性好，精度高，适合精加工使用，粗加工阶段，应尽可能不用φ12的整体硬质合金铣刀，以备精加工使用。
φ32立铣刀，用于平面粗、精加工，外轮廓粗加工。
φ20立铣刀，用于内外轮廓、腔槽半精加工。
Φ20整体硬质合金立铣刀，用于内外轮廓精加工，φ26的孔。
φ12钻头用来钻φ12的孔。
3.2确定进给路线（加工方法）
在数控加工中，刀具刀位点相对于工件运动的轨迹称为进给路线。进给路线不仅包括切削加工时的进给路线，还包括刀具到位、对刀、退刀和换刀等一系列过程的刀具运动路线。进给路线不仅反映了几个内容，也说明了加工顺序。
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凸轮机构的设计 一、简介 凸轮机构是由凸轮，从动件和机架三个基本构件组成的高副机构。 凸轮是一个具有曲线轮廓或凹槽的构件，一般为主动件，作等速回转运动或往复直线运动。 与凸轮轮廓接触，并传递动力和实现预定的运动规律的构件，一般做往复直线运动或摆动，称为从动件。 凸轮机构在应用中的基本特点在于能使从动件获得较复杂的运动规律。因为从动件的运动规律取决于凸轮轮廓曲线，所以在应用时，只要根据从动件的运动规律来设计凸轮的轮廓曲线就可以了。 凸轮机构广泛应用于各种自动机械、仪器和操纵控制装置。凸轮机构之所以得到如此广泛的应用，主要是由于凸轮机构可以实现各种复杂的运动要求，而且结构简单、紧凑。 二、凸轮机构的工作原理 由凸轮的回转运动或往复运动推动从动件作规定往复移动或摆动的机构。凸轮具有曲线轮廓或凹槽，有盘形凸轮、圆柱凸轮和移动凸轮等，其中圆柱凸轮的凹槽曲线是空间曲线，因而属于空间凸轮。从动件与凸轮作点接触或线接触，有滚子从动件、平底从动件和尖端从动件等。尖端从动件能与任意复杂的凸轮轮廓保持接触，可实现任意运动，但尖端容易磨损，适用于传力较小的低速机构中。为了使从动件与凸轮始终保持接触，可采用弹簧或施加重力。具有凹槽的凸轮可使从动件传递确定的运动，为确动凸轮的一种。一般情况下凸轮是主动的，但也有从动或固定的凸轮。多数凸轮是单自由度的，但也有双自由度的劈锥凸轮。凸轮机构结构紧凑，最适用于要求从动件作间歇运动的场合。它与液压和气动的类似机构比较，运动可靠，因此在自动机床、内燃机、印刷机和纺织机中得到广泛应用。但凸轮机构易磨损，有噪声，高速凸轮的设计比较复杂，制造要求较高。 一、工作过程和参数 在凸轮机构中最常见的运动形式为凸轮机构作等速回转运动，从动件往复移动。以图6-8为例（对心外轮廓盘形凸轮机构）。首先介绍一下本图中各构件的名称。 1，运动分析： 从动件运动状态凸轮运动凸轮转过的角度 ? 升AB 1 ?2 停BC 2 ?3 降CD 3
1．图示凸轮机构从动件推程运动线图是由哪两种常用的基本运动规律组合而成？并指出有无冲击。如果有冲击，哪些位置上有何种冲击？从动件运动形式为停-升-停。 (1) 由等速运动规律和等加速等减速运动规律组合而成。 (2) 有冲击。 (3) ABCD 处有柔性冲击。 2. 有一对心直动尖顶从动件盘形凸轮机构，为改善从动件尖端的磨损情况，将其尖端改为滚子，仍使用原来的凸轮，这时该凸轮机构中从动件的运动规律有无变化？简述理 由。 (1) 运动规律发生了变化。 (见下图 ) (2)采用尖顶从动件时，图示位置从动件的速度v O P 2111=ω，采用滚子从动件时，图示位置的速度 '='v O P 2111ω，由于O P O P v v 1111 22≠'≠',；故其运动规律发生改变。
3. 在图示的凸轮机构中，画出凸轮从图示位置转过60?时从动件的位置及从动件的位移s。 总分5分。(1)3 分；(2)2 分 (1) 找出转过60?的位置。 (2) 标出位移s。
4. 画出图示凸轮机构从动件升到最高时的位置，标出从动件行程h ，说明推程运动角和回程运动角的大小。 总分5分。(1)2 分；(2)1 分；(3)1 分；(4)1 分 (1) 从动件升到最高点位置如图示。 (2) 行程h 如图示。 (3)Φ＝δ0－θ (4)Φ'＝δ' 0＋θ
5.图示直动尖顶从动件盘形凸轮机构，凸轮等角速转动，凸轮轮廓在推程运动角Φ=? 从动件行程h=30 mm，要求： （1）画出推程时从动件的位移线图s-?； （2）分析推程时有无冲击，发生在何处？是哪种冲击？ - 总分10分。(1)6 分；(2)4 分 (1)因推程时凸轮轮廓是渐开线，其从动件速度为常数v=r0?ω，其位移为直线， 如图示。
设计实践设计计算说明书题目：盘形凸轮轮廓设计 学院:机电工程学院 班号：08401 学号：1050840124 姓名：林飞跃 日期：2007年10月04号
设计实践任务书 题目：盘形凸轮轮廓设计 设计任务及要求: 用图解法设计滚子直动从动件盘形凸轮轮廓。原始信息： 凸轮机构型式：平面盘形凸轮机构 从动件运动形式：偏置直动 从动件类型：滚子从动件 凸轮的封闭方式：力封闭 从动件行程h：40mm 从动件偏距e：12mm 滚子半径Rr：12mm 推程运动角β1：140度 远休止角β：40度 回程运动角β2：120度 基圆半径Rb：50mm
一．分析从动件运动规律 凸轮转向：逆时针方向 第1段运动规律为： 从动件运动规律：等速（直线） 该段从动件行程h＝40mm 相应凸轮起始转角：0° 相应凸轮终止转角：140° 第2段运动规律为： 从动件运动规律：停止 该段从动件摆角φ＝40° 相应凸轮起始转角：140° 相应凸轮终止转角：180° 第3段运动规律为： 从动件运动规律：等加速、等减速（抛物线）该段从动件摆角φ＝60° 相应凸轮起始转角：180° 相应凸轮终止转角：240° 第4段运动规律为： 从动件运动规律：等加速、等减速（抛物线）该段从动件摆角φ＝60° 相应凸轮起始转角：240° 相应凸轮终止转角：300°
第5段运动规律为： 从动件运动规律：停止 该段从动件摆角φ＝60° 相应凸轮起始转角：300° 相应凸轮终止转角：360° 二．作图法设计（反转法） （1）先选取合适的比例尺μl。任选一点作为凸轮的转动中心O。以O为圆心，e=12mm为半径作偏距圆。以O为圆心r0 =12mm为半径作凸轮的基圆。作偏距圆的一条切线，它代表了起始位置从动件的轨道，它与基圆的交点A就是从动件在起始位置时与凸轮轮廓线的交点。 （２）再从OA开始按-ω的方向依次量取与升程角、远休止角、回程角和近休止角相等的角度，在基圆上得到B、C、D点。
第九章凸轮机构及其设计 第一节凸轮机构的应用、特点及分类 1.凸轮机构的应用 在各种机械，特别是自动机械和自动控制装置中，广泛地应用着各种形式的凸轮机构。 例1内燃机的配气机构 当凸轮回转时，其轮廓将迫使推杆作往复摆动，从而使气阀开启或关闭(关闭是借弹簧的作用)，以控制可燃物质在适当的时间进入气缸或排出废气。至于气阀开启和关闭时间的长短及其速度和加速度的变化规律，则取决于凸轮轮廓曲线的形状。 例2自动机床的进刀机构 当具有凹槽的圆柱凸轮回转时，其凹槽的侧面通过嵌于凹槽中的滚子迫使推杆绕其轴作往复摆动，从而控制刀架的进刀和退刀运动。至于进刀和退刀的运动规律如何，则决定于凹槽曲线的形状。 2.凸轮机构及其特点 (1)凸轮机构的组成 凸轮是一个具有曲线轮廓或凹槽的构件。凸轮通常作等速转动，但也有作往复摆动或移动的。推杆是被凸轮直接推动的构件。因为在凸轮机构中推杆多是从动件，故又常称其为从动件。凸轮机构就是由凸轮、推杆和机架三个主要构件所组成的高副机构。 (2)凸轮机构的特点
1）优点：只要适当地设计出凸轮的轮廓曲线，就可以使推杆得到各种预期的运动规律，而且机构简单紧凑。 2）缺点：凸轮廓线与推杆之间为点、线接触，易磨损，所以凸轮机构多用在传力不大的场合。 3.凸轮机构的分类 凸轮机构的类型很多，常就凸轮和推杆的形状及其运动形式的不同来分类。 （1）按凸轮的形状分 1）盘形凸轮（移动凸轮） 2）圆柱凸轮 盘形凸轮是一个具有变化向径的盘形构件绕固定轴线回转。移动 凸轮可看作是转轴在无穷远处的盘形凸轮的一部分，它作往复直线移动。圆柱凸轮是一个在圆柱面上开有曲线凹槽，或是在圆柱端面上作 出曲线轮廓的构件，它可看作是将移动凸轮卷于圆柱体上形成的。盘形凸轮机构和移动凸轮机构为平面凸轮机构，而圆柱凸轮机构是一种 空间凸轮机构。盘形凸轮机构的结构比较简单，应用也最广泛，但其推杆的行程不能太大，否则将使凸轮的尺寸过大。 （2）按推杆的形状分 1）尖顶推杆。这种推杆的构造最简单，但易磨损，所以只适用于作用力不大和速度较低的场合（如用于仪表等机构中）。 2）滚子推杆。滚子推杆由于滚子与凸轮轮廓之间为滚动摩擦，所以磨损较小，故可用来传递较大的动力，因而应用较广。
自动车床主要靠凸轮来控制加工过程，能否设计出一套好的凸轮，是体现自动车床师傅的技术高低的一个标准。凸轮设计计算的资料不多，在此，我将一些基本的凸轮计算方法送给大家。凸轮是由一组或多组螺旋线组成的，这是一种端面螺旋线，又称阿基米德螺线。其形成的主要原理是：由A点作等速旋转运动，同时又使A点沿半径作等速移动，形成了一条复合运动轨迹的端面螺线。这就是等速凸轮的曲线。 凸轮的计算有几个专用名称： 1、上升曲线——凸轮上升的起点到最高点的弧线称为上升曲线 2、下降曲线——凸轮下降的最高点到最低点的弧线称为下降曲线 3、升角——从凸轮的上升起点到最高点的角度，即上升曲线的角度。我们定个代号为φ。 4、降角——从凸轮的最高点到最低点的角度，即下降曲线的角度。代号为φ1。 5、升距——凸轮上升曲线的最大半径与最小半径之差。我们给定代号为h，单位是毫米。 6、降距——凸轮下降曲线的最大半径与最小半径之差。代号为h1。 7、导程——即凸轮的曲线导程，就是假定凸轮曲线的升角（或降角）为360°时凸轮的升距（或降距）。代号为L，单位是毫米。 8、常数——是凸轮计算的一个常数，它是通过计算得来的。代号为K。 凸轮的升角与降角是给定的数值，根据加工零件尺寸计算得来的。 凸轮的常数等于凸轮的升距除以凸轮的升角，即K=h/φ。由此得h＝Kφ。 凸轮的导程等于360°乘以常数，即L＝360°K。由此得L＝360°h/φ。 举个例子： 一个凸轮曲线的升距为10毫米，升角为180°，求凸轮的曲线导程。(见下图) 解：L＝360°h/φ=360°×10÷180°＝20毫米
升角(或降角)是360°的凸轮，其升距(或降距)即等于导程。 这只是一般的凸轮基本计算方法，比较简单，而自动车床上的凸轮，有些比较简单，有些则比较复杂。在实际运用中，许多人只是靠经验来设计，用手工制作，不需要计算，而要用机床加工凸轮，特别是用数控机床加工凸轮，却是需要先计算出凸轮的导程，才能进行电脑程序设计。 要设计凸轮有几点在开始前就要了解的. 在我们拿到产品图纸的时候,看好材料,根据材料大小和材质将这款产品 的 主轴转速先计算出来. 计算主轴转速公式是[切削速度乘1000]除以材料直径. 切削速度是根据材质得来的，在购买材料时供应商提供.单位是米/分钟. 材料硬度越大,切削速度就越小,切的太快的话热量太大会导致材料变形, 所以切削速度已知的. 切削速度乘1000就是把米/分钟换算成毫米/分钟,在除以材料直径就是 主 轴每分钟的转速了.材料直径是每转的长度,切削速度是刀尖每分钟可以移动的 距离. 主轴转速求出来了,就要将一个产品需要多少转可以做出来,这个转的圈数求出来.主轴转速除以每个产品需要的圈数就是生产效率.[单位.个/分钟] 每款不同的产品,我们看到图纸的时候就先要将它的加工工艺给确定下来. 加工工艺其实就是加工方法,走芯机5把刀具怎么安排,怎么加工,哪把刀具 先做,按顺序将它安排,这样就是确定加工工艺.
平面槽形凸轮零件 平面槽形凸轮零件实体 ·1 .平面槽形凸轮零件的造型 造型思路：由图纸可知是一个圆柱形的内凸轮，可以先构造圆柱，在柱面上构造凸轮曲线挖槽来成型，再在中央生成凸台以及打孔。
·1 .1作基本拉伸体的草图 1 .单击零件特征树的“平面XOY”，选择XOY面为绘图基准面。 2 .单击按钮，画出工件底部的R=50的圆形。用鼠标单击曲线生成工具栏中的“圆形”按钮屏幕左侧出现圆形对话框。选“圆形—半径”，并输入“中心点0，0”、“半径50”。这时半径50的圆形则被定位。 3 .单击零件特征对话框，在平面XOY上创建草图。单击曲线投影按纽，拾取R=50的圆形。 4. 退出草图，单击拉伸增料按纽，在对话框中输入深度=18，选择固定深度，并确定。结果如图所示。 5 .单击直线按纽，构建内凸轮导面中心线的各个圆弧的圆心。如图所示：
6 .单击圆形按钮，垂线下端点画R=24和R=52的圆，在水平线左右2端画R=33.5的圆形。 7 .单击直线按钮，按空格键选定切点，分别连接左右2边R=33.5和下方R=24的圆。 8 .单击剪切按钮，切掉多余线段，构成图形如下： 9 .单击曲线组合，使各个线段连成1条。 10 .拉伸上图中Y坐标轴上的直线与所画曲线交于一点，在特征树中YZ平面构建草图。单击矩形按钮，做长为8，宽为28的矩形。
11 .单击导动除料，选择步骤9中曲线为为轨迹线。如图： 点击确定得 12 .单击在OY轴的负方向17.5处作R=16圆。 13 . 在xoy平面创建草图，单击单击零件特征对话框，在平面XOY上创建草图。单击曲线投影按纽，选择刚才所画的R=16的圆。单击拉伸增料按纽，在对话框中输入深度=17，选择固定深度，反向拉伸，并确定。如图： 14 .在XOY平面构建草图，在Y轴负方向17.5处作R=6,正方向17.5处作R=10的圆。单击拉伸除料，选择贯穿。如图：
平面槽形凸轮零件加工工艺设计及编程 摘要：机械制造加工工艺技术是在人类生产实际中产生并不断发展的。机械制造加工工艺是机械制造业的基础，是生产高科技产品的保障。离开了它就不能开发出先进的产品和保证产品质量，降低成本和缩短生产周期，提高生产率，因此，一个好的加工工艺和程序，决定着一个企业的经济效益。 本设计说明书主要介绍了机械产品平面槽形凸轮零件的加工工艺设计及其程序编辑，其中包括：零件图的分析、零件的工艺分析、设计加工工艺方案、选择机床和加工工艺设备、确定切削用量、确定工序和走刀路线、零件机械加工过程卡、数控加工工序卡片、数控加工刀具卡片、加工工艺过程设计、编写加工工艺文件、以及编写加工程序等。 除了介绍平面类零件的加工工艺设计和孔的加工工艺方案的设计，还介绍了机械制造加工工艺与程序编辑在机械制造工业中的作用以及机械制造加工工艺技术的现状和发展。 在本毕业设计中研究了定位基准的选择，工件的定位方法，箱体零件的结构工艺性分析等。 同时在此次毕业设计中还运用到了MAutoCAD 、UG的画图功能和stercam 的仿真加工和自动编辑程序的功能。 本毕业设计说明书反映了机械制造加工工艺与夹具设计的宗旨是：保证和提高产品质量；提高劳动生产率；提高经济效益。 关键词：数控技术机械制造加工工艺工艺分析机设计加工工艺方案程序的编辑
Planar slot cam machining process design and programming Abstract: 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 advanced 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 process 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 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 editing 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 design 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 productivity。to raise economic benefits. Key words: numerical control technology in mechanical manufacturing process analysis of machine processing scheme of program editing.
第六讲凸轮机构及其设计 （一）凸轮机构的应用和分类 一、凸轮机构 1．组成：凸轮，推杆，机架。 2．优点：只要适当地设计出凸轮的轮廓曲线，就可以使推杆得到各种预期的运动规律，而且机构简单紧凑。缺点：凸轮廓线与推杆之间为点、线接触，易磨损，所以凸轮机构多用在传力不大的场合。 二、凸轮机构的分类 1．按凸轮的形状分：盘形凸轮圆柱凸轮 2．按推杆的形状分 尖顶推杆：结构简单，能与复杂的凸轮轮廓保持接触，实现任意预期运动。易遭磨损，只适用于作用力不大和速度较低的场合 滚子推杆：滚动摩擦力小，承载力大，可用于传递较大的动力。不能与凹槽的凸轮轮廓时时处处保持接触。 平底推杆：不考虑摩擦时，凸轮对推杆的作用力与从动件平底垂直，受力平稳；易形成油膜，润滑好；效率高。不能与凹槽的凸轮轮廓时时处处保持接触。 3．按从动件的运动形式分（1）往复直线运动：直动推杆，又有对心和偏心式两种。（2）往复摆动运动：摆动推杆，也有对心和偏心式两种。 4．根据凸轮与推杆接触方法不同分： （1）力封闭的凸轮机构：通过其它外力（如重力，弹性力）使推杆始终与凸轮保持接触，（2）几何形状封闭的凸轮机构：利用凸轮或推杆的特殊几何结构使凸轮与推杆始终保持接触。①等宽凸轮机构②等径凸轮机构③共轭凸轮 （二）推杆的运动规律 一、基本名词：以凸轮的回转轴心O为圆心，以凸轮的最小半径r0为半径所作的圆称为凸轮的基圆，r0称为基圆半径。推程：当凸轮以角速度转动时，推杆被推到距凸轮转动中心最远的位置的过程称为推程。推杆上升的最大距离称为推杆的行程，相应的凸轮转角称为推程运动角。回程：推杆由最远位置回到起始位置的过程称为回程，对应的凸轮转角称为回程运动角。休止：推杆处于静止不动的阶段。推杆在最远处静止不动，对应的凸轮转角称为远休止角；推杆在最近处静止不动，对应的凸轮转角称为近休止角 二、推杆常用的运动规律 1．刚性冲击：推杆在运动开始和终止时，速度突变，加速度在理论上将出现瞬时的无穷大值，致使推杆产生非常大的惯性力，因而使凸轮受到极大冲击，这种冲击叫刚性冲击。 2.柔性冲击：加速度有突变，因而推杆的惯性力也将有突变，不过这一突变为有限值，因而引起有限
毕业设计说明书 专业：数控技术 班级：数控3101 姓名：赵高飞 学号：29# 指导老师：刘武 陕西国防工业职业技术学院
目录 第一部分工艺设计说明书 (3) 1.零件图工艺性分析 (3) 2.毛坯选择 (3) 3.机加工工艺路线确定 (6) 4.工序尺寸及其公差确定 (12) 5.设备及其工艺装备确定 (14) 6.切削用量及工时定额确定 (15) 7.工艺设计总结 (16) 第二部分工序夹具设计说明书 (17) 1.工序尺寸精度分析 (17) 2.定位方案确定 (17) 3.定位元件确定 (17) 4.定位误差分析 (17) 5.夹具总装草图 (18) 第三部分工序量具设计说明书 (19) 1.工序尺寸精度分析 (19) 2.量具类型确定 (19) 3.极限量具尺寸公差确定 (19) 4.极限量具尺寸公差带图 (20) 5.极限量具结构设计 (20) 第四部分工序数控编程设计说明书 (21) 1.工件加工坐标系的建立 (21) 2.加工路线的确定 (21) 3.程序编写 (21) 第五部分毕业设计体会 (23) 第六部分参考资料 (24)
第一部分 工艺设计说明书 一.零件图工艺性分析 1.零件结构功用分析 平面槽形凸轮零件的主要作用是凸轮迫使从动件作往复的直线运动或摆动，起到了传递动力和扭矩的作用。 该零件属于盘类零件，主要由弧形凹槽、一个内孔和平 面组成。其中设计基准A 面、Φ12018 .00+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 Φ12018.00+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
凸轮曲线设计 当根据使用要求确定了凸轮机构的类型、基本参数以及从动件运动规律后，即可进行凸轮轮廓曲线的设计。设计方法有几何法和解析法，两者所依据的设计原理基本相同。几何法简便、直观，但作图误差较大，难以获得凸轮轮廓曲线上各点的精确坐标，所以按几何法所得轮廓数据加工的凸轮只能应用于低速或不重要的场合。对于高速凸轮或精确度要求较高的凸轮，必须建立凸轮理论轮廓曲线、实际轮廓曲线以及加工刀具中心轨迹的坐标方程，并精确地计算出凸轮轮廓曲线或刀具运动轨迹上各点的坐标值，以适合在数控机床上加工。 圆柱凸轮的廓线虽属空间曲线，但由于圆柱面可展成平面，所以也可以借用平面盘形凸轮轮廓曲线的设计方法设计圆柱凸轮的展开轮廓。本节分别介绍用几何法和解析法设计凸轮轮廓曲线的原理和步骤。 1 几何法 反转法设计原理： 以尖底偏置直动从动件盘形凸轮机构为例： 凸轮机构工作时，凸轮和从动件都在运动。为了在图纸上画出凸轮轮廓曲线，应当使凸轮与图纸平面相对静止，为此，可采用如下的反转法：使整个机构以角速度(-w)绕O转动，其结果是从动件与凸轮的相对运动并不改变，但凸轮固定不动，机架和从动件一方面以角速度(-w)绕O转动，同时从动件又以原有运动规律相对机架往复运动。根据这种关系，不难求出一系列从动件尖底的位置。由于尖底始终与凸轮轮廓接触，所以反转后尖底的运动轨迹就是凸轮轮廓曲线。 1). 直动从动件盘形凸轮机构 尖底偏置直动从动件盘形凸轮机构： 已知从动件位移线图，凸轮以等角速w顺时针回转，其基圆半径为r0，从动件导路偏距为e，要求绘出此凸轮的轮廓曲线。 运用反转法绘制尖底直动从动件盘形凸轮机构凸轮轮廓曲线的方法和步骤如下： 1) 以r0为半径作基圆，以e为半径作偏距圆，点K为从动件导路线与偏距圆的切点，导路线与基圆的交点B0(C0)便是从动件尖底的初始位置。 2) 将位移线图s-f的推程运动角和回程运动角分别作若干等分（图中各为四等分）。 3) 自OC0开始，沿w的相反方向取推程运动角(1800)、远休止角(300)、回程运动角(1900)、近休止角(600)，在基圆上得C4、C5、C9诸点。将推程运动角和回程运动角分成与从动件位移线图对应的等分，得C1、C2、C3
典型零件（平面凸轮）的加工工艺分析案例 实例. 以图A-54所示的平面槽形凸轮为例分析其数控铣削加工工艺。 图A-54 平面槽型凸轮简图 案例分析： 平面凸轮零件是数控铣削加工中常用的零件之一，基轮廓曲线组成不外乎直线—曲线、圆弧—圆弧、圆弧—非圆曲线及非圆曲线等几种。所用数控机床多为两轴以上联动的数控铣床，加工工艺过程也大同小异。 1. 零件图纸工艺分析 图样分析主要分析凸轮轮廓形状、尺寸和技术要求、定位基准及毛坯等。 本例零件是一种平面槽行凸轮，其轮廓由圆弧HA、BC、DE、FG和直线AB、HG以及过渡圆弧CD、EF所组成，需要两轴联动的数控机床。材料为铸铁、切削加工性较好。 该零件在数控铣削加工前，工件是一个经过加工、含有两个基准孔直径为φ280mm、厚度为18mm 的圆盘。圆盘底面A及φ35G7和φ12H7两孔可用作定位基准，无需另作工艺孔定位。 凸轮槽组成几何元素之前关系清楚，条件充分，编辑时所需基点坐标很容易求得。 凸轮槽内外轮廓面对A面有垂直度要求，只要提高装夹度，使A面与铣刀轴线垂直，即可保证：φ35G7对A面的垂直度要求由前面的工序保证。
2. 确定装夹方案 一般大型凸轮可用等高垫块垫在工作台上，然后用压板螺栓在凸轮的孔上压紧。外轮廓平面盘形凸轮的垫板要小于凸轮的轮廓尺寸，不与铣刀发生干涉。对小型凸轮，一般用心轴定位，压紧即可。 根据图A-54所示凸轮的结构特点，采用“一面两孔”定位，设计一“一面两销”专用夹具。用一块320mm×320mm×40mm的垫块，在垫块上分别精镗φ35mm及φ12mm两个定位销孔的中心连接线与机床的x轴平行，垫块的平面要保证与工作台面平行，并用百分表检查。 图A-55为本例凸轮零件的装夹方案示意图。采用双螺母夹紧，提高装夹刚性，防止铣削时因螺母松动引起的振动。 图A-55凸轮装夹示意图 确定进给路线3. 进给路线包括平面内进给和深度进给两部分路线。对平面内进给，对外凸轮廓从切线方向切入，对内凹轮廓从过渡圆弧切入。在两轴联动的数控铣床上，对铣削平面槽形凸轮，深度进给有两种方法：一种是xz（或yz）平面来回铣削逐渐进刀到即定深度；另一种方法是先打一个工艺孔，然后从工艺孔进刀到即定深度。 本例进刀点选在（150，0），刀具在y+15之间来回运动，逐渐加深铣削深度，当达到即定深度后，刀具在xy平面内运动，铣削凸轮轮廓。为保证凸轮的工件表面有较好的表面质量，采用顺铣方式，即从（150，0）开始，对外凸轮廓，按顺时针方向铣削，对内凸轮廓按所示为铣刀在水平面的切入进给路线。A-56逆时针方向铣削，图
济源职业技术学院 毕业设计 题目凸轮机构的设计 系别机电系 专业机电一体化技术 班级机电0601 姓名赵贝贝 学号06010107 指导教师高清冉 日期2008年12月
设计任务书 设计题目： 凸轮机构的设计 设计要求： 原始条件：内燃机中的凸轮，该凸轮满足以下条件。凸轮以等角速度逆时针回转，及基圆半径rb=30mm,及从动件滚子圆半径rt=8mm。 应完成的任务： 1、凸轮轮廓设计 2、凸轮零件图 设计进度要求： 第一周：确定题目； 第二周：搜集凸轮机构相关资料及前期准备工作； 第三周：凸轮曲线设计及计算； 第四周：初步拟定设计的草稿； 第五周：毕业论文的整体校核、修改； 第六周：论文完善、定稿及打印装订； 第七周：毕业答辩。 指导教师（签名）：
摘要 在各种机器中，特别是自动化机器中，为实现某些特殊或复杂的运动规律，常采用凸轮机构。凸轮机构通常是由原动件凸轮、从动件和机件组成。其功能是将凸轮的连续转动或移动转换为从动件的连续或不连续的移动或摆动。与连杆机构相比，凸轮机构便于准确的实现给定的运动规律。所以凸轮机构被广泛地应用，以实现各种复杂的运动要求。 本设计主要设计内燃机中的凸轮机构，内燃机中的凸轮以等角速度回转，其轮廓驱使从动件（阀杆）按预期的运动规律启闭阀门，以控制可燃物进入汽缸或排除废气。至于气阀开启或关闭时间的长短及其速度的变化规律，则取决于凸轮轮廓线的形状。根据从动件运动规律，来设计内燃机中滚子盘形凸轮，使其得到预期的运动规律。 关键词：凸轮机构分类，从动件运动规律，位移曲线，轮廓曲线，结构及材料
目录 设计任务书...................................................................................................................................... I 摘要........................................................................................................................................ II 1凸轮机构的应用及分类.. (1) 1.1凸轮机构的应用 (1) 1.2凸轮机构的分类 (1) 2 从动件常用运动规律 (3) 2.1 凸轮机构的基本参数 (3) 2.2 从动件常用的运动规律 (4) 3盘形凸轮轮廓曲线的设计 (8) 3.1凸轮廓线设计的基本原理 (8) 4凸轮机构的结构及材料 (11) 4.1 凸轮的结构 (11) 4.2从动件结构 (11) 4.3凸轮和滚子的材料 (11) 4.4凸轮的零件图 (13) 结论 (14) 致谢 (15) 参考文献 (16)
内燃机课程设计 凸轮说明书 题目90kW四行程四缸汽油机凸轮型线设计学院机电工程学院 专业热能与动力工程专业 班级热动1002 学号 姓名 指导老师刘军 日期2013-6-25
90kW四行程四缸汽油机凸轮型线设计 前言 四冲程汽车发动机都采用气门式配气机构，其功用是按照发动机的工作顺序和工作循环要求，定时开启和关闭各缸的进、排气门，使新气进入气缸，废气从气缸排出。其中，凸轮机构作为机械中一种常用机构，在自动学和半自动学当中应用十分广泛，凸轮外形设计在配气机构设计中极为重要，这是由于气门开关的快慢、开度的大小、开启时间的长短都取决于配气机构的形状。因此，配气凸轮的外形设计和配气凸轮型线设计就决定了时间的大小、配气机构各零件的运动规律及其承载情况。 任务书首先对凸轮进行设计，然后利用最大速度和最大加速度位置基于高次方程凸轮运动规律进行凸轮型线的优化设计，建立数学模型，并设计图论过渡段和绘制图轮廓图。 凸轮的设计 1.给定的参数及要求 （1）凸轮设计转速n c =4636r/min； （2）进气门开启角233°（曲轴转角），凸轮工作段包角 116.5°； （3）排气门开启角220°（曲轴转角），凸轮工作段包角 110°； （4）气门重叠角15°（曲轴转角），凸轮转角7.5°； （5）凸轮基圆直径 28mm； （6）进气门最大气门升程h vmax =8.2，排气门最大气门升程h vmax =8。 2.凸轮型线类型的选择 配气机构是发动机的一个重要系统，其设计好坏对发动机的性能、可靠性和
寿命有极大的影响。其中凸轮型线设计是配气机构设计中最为关键的部分，在确定了系统参数后，重要的问题是根据发动机的性能和用途，正确选择凸轮型线类型及凸轮参数。 凸轮型线有多种，如复合正弦，复合摆线，低次方，高次方，多项动力，谐波凸轮等。其中，高次方、多项动力、谐波凸轮等具有连续的高阶倒数的凸轮型线，具有良好的动力性能，能满足较高转速发动机配气机构工作平稳性的要求。 由于凸轮设计转速为n c =2318 r/min ，即每分钟凸轮轴转2318圈，属于高速发动机，且为使发动机运动件少，传动链短，整个机构的刚度大，因此我们用双圆弧凸轮的凸轮轴上置式配置机构。 由于四冲程发动机每完成一个工作循环，每个气缸进、排气一次。这时曲轴转两周，而凸轮轴只旋转一周，所以曲轴与凸轮轴的转速比或传动比为2:1，即由上式已知可知曲轴的转速为2318*2=4636r/min 。 3.计算凸轮的外形尺寸 图一 圆弧凸轮的几何参数示意图 由上图可知，圆弧凸轮有五个参数：基圆半径r 0=PR ，腹弧半径r 1=OA ，
描述：数控加工生活中需要加工各种的零部件，在生产加工过程中，我们会遇到一些凸轮类零件，凸轮零件在生活中的应用随处可见，我们要如何加工凸轮类零件呢？我们应该慎重的选择切削参数，刀具，性能好的机床和合适的铣削... 摘要：数控加工生活中需要加工各种的零部件，在生产加工过程中，我们会遇到一些凸轮类零件，凸轮零件在生活中的应用随处可见，我们要如何加工凸
轮类零件呢？我们应该慎重的选择切削参数，刀具，性能好的机床和合适的铣削方式以达到要求的位置精度，形状精度和尺寸精度，并且要知道加工过程中发生欠切和过切现象的分析和解决方法。 凸轮是一个具有曲线轮廓或凹槽的工件，凸轮的主要功能是使从动杆按照工作需求完成各种复杂的运动，包括直线运动、摆动，等速运动和不等速运动。 凸轮一般可分为三大类： 盘形凸轮：凸轮为绕固定轴线转动且有变化直径的盘形构件。 移动凸轮：凸轮相对机架做直线运动的构件。 圆柱凸轮：凸轮是圆柱体，可以看做是将移动凸轮卷成一个圆柱体。 按从动件的形状分四类：①平底式从动件。顶尖式从动件。②曲底式从动件。 ③滚子式从动件。④顶尖式从动件。 按凸轮与从动件维持运动副接触的方式分两类：①几何形封闭方式。②力封闭方式。 本文举例的凸轮按规格分别属于盘形凸轮、平底式从动件和几何封闭方式。我们从拿到图纸和毛坯到成品的完成需经以下步骤：零件图纸的阅读；确定装夹方案；确定进给路线；选择刀具及切削用量；编制程序，加工和测量检测；加工后的处理。 1 工艺分析 1.1 零件图分析 凸轮由于本身运动规律和传递力的特殊性，在各种自动机械、仪表及自动控制装置中被广泛应用。该凸轮工件是一种平面槽形凸轮，槽宽28mm，工作表面粗糙度为Ra1.6um，材料为HT300。 工件在数控铣削加工前，φ35G7和φ12H7的两个基准孔及凸轮槽之外的其他尺寸已加工，半产品为一圆盘。 1.2 确定装夹方案 一般大型凸轮可以采用等高垫铁垫在工作台上，中心孔找正后，确定坐标原点，然后用压板螺丝在凸轮的工艺孔上压住。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。对于小型凸轮，一般用心轴定位、压紧即可。 根据本文的凸轮结构特点，采用一面两孔定位，以圆盘底面和φ35G7、φ12H7的两孔作定位基准，并设计一个一面两销的专用夹具。用一块 320mmx320mmx40mm
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职业打下了良好的基础。
凸轮机构基本参数的设计 前节所先容的几何法和解析法设计凸轮轮廓曲线，其基圆半径r0、直动从动件的偏距e或 摆动从动件与凸轮的中心距a、滚子半径rT等基本参数都是预先给定的。本节将从凸轮机 构的传动效率、运动是否失真、结构是否紧凑等方面讨论上述参数的确定方法。 1 凸轮机构的压力角和自锁 图示为偏置尖底直动从动件盘形凸轮机构在推程的一个位置。Q为从动件上作用的载荷（包 括工作阻力、重力、弹簧力和惯性力）。当不考虑摩擦时，凸轮作用于从动件的驱动力F是 沿法线方向传递的。此力可分解为沿从动件运动方向的有用分力F'和使从动件紧压导路的有 害分力F''。驱动力F与有用分力F'之间的夹角a（或接触点法线与从动件上力作用点速度方 向所夹的锐角）称为凸轮机构在图示位置时的压力角。显然，压力角是衡量有用分力F'与有 害分力F''之比的重要参数。压力角a愈大，有害分力F''愈大，由F''引起的导路中的摩擦阻 力也愈大，故凸轮推动从动件所需的驱动力也就愈大。当a增大到某一数值时，因F''而引 起的摩擦阻力将会超过有用分力F'，这时无论凸轮给从动件的驱动力多大，都不能推动从动 件，这种现象称为机构出现自锁。机构开始出现自锁的压力角alim称为极限压力角，它的 数值与支承间的跨距l2、悬臂长度l1、接触面间的摩擦系数和润滑条件等有关。实践说明， 当a增大到接近alim时，即使尚未发生自锁，也会导致驱动力急剧增大，轮廓严重磨损、 效率迅速降低。因此，实际设计中规定了压力角的许用值[a]。对摆动从动件，通常取[a]=40～ 50；对直动从动件通常取[a]=30～40。滚子接触、润滑良好和支承有较好刚性时取数据的上 限；否则取下限。 对于力锁合式凸轮机构，其从动件的回程是由弹簧等外力驱动的，而不是由凸轮驱动的，所 以不会出现自锁。因此，力锁合式凸轮机构的回程压力角可以很大，其许用值可取[a]=70～ 80。
第三章凸轮机构及其设计 §3-1 概述 1 凸轮机构的基本组成及应用特点 组成：凸轮、从动件、机架 运动特征：主动件（凸轮）作匀角速回转，或作匀速直线运动，从动件能实现各种复杂的预期运动规律。 尖底直动从动件盘形凸轮机构、尖底摆动从动件盘形凸轮机构滚子直动从动件盘形凸轮机构、滚子摆动从动件盘形凸轮机构圆柱凸轮机构、移动凸轮机构、平底直动从动件盘形凸轮机构端面圆柱凸轮机构、燃机配气凸轮机构 优点： （1）从动件易于实现各种复杂的预期运动规律。 （2）结构简单、紧凑。 （3）便于设计。 缺点： （1）高副机构，点或线接触，压强大、易磨损，传力小。 （2）加工制造比低副机构困难。 应用： 主要用于自动机械、自动控制中（如轻纺、印刷机械）。 2 凸轮机构的分类 1．按凸轮形状分：盘型、移动、圆柱 2．按从动件运动副元素分：尖底、滚子、平底、球面（P197）3．按从动件运动形式分：直动、摆动 4．按从动件与凸轮维持接触的形式分：力封闭、形封闭 3 凸轮机构的工作循环与运动学设计参数
§3-2凸轮机构基本运动参数设计 一．有关名词 行程－从动件最大位移h。 推程－S↑的过程。 回程－S↓的过程。 推程运动角－从动件上升h，对应凸轮转过的角度。 远休止角－从动件停留在最远位置，对应凸轮转过的角度。 回程运动角－从动件下降h，对应凸轮转过的角度。 近休止角－从动件停留在低远位置，对应凸轮转过的角度。 一个运动循环凸轮：转过2π，从动件：升→停→降→停 基圆－以理论廓线最小向径r0作的圆。 尖底从动件：理论廓线即是实际廓线。 滚子从动件：以理论廓线上任意点为圆心，作一系列滚子圆，其包络线为实际廓线。 从动件位移线图——从动件位移S与凸轮转角 （或时间t）之间 的对应关系曲线。 从动件速度线图——位移对时间的一次导数
机械制造 课程设计说明书 设计题目凸轮零件的机械加工工艺 规程及夹具设计 设计者： 指导老师： 长春理工大学 机电工程学院 2009年9月17日
机械制造课程计任务书 题目：凸轮零件的机械加工工艺规程及夹具设计 内容： 1.零件图(1:1) 1张 2.毛坯图(1:1) 1张 3.机械加工工艺过程综合卡片1张 4.夹具设计装配图1张 5.夹具设计零件图2张 6.课程设计说明书1份 班级: 学生:
序言 (2) 一.零件的分析 (2) 二. 工艺规程设计 (2) （一）.确定毛坯的制造形式 (2) （二）.基面的选择 (2) （三）.制订工艺路线 (2) （四）.机械加工余量，工序尺寸及毛坯尺寸的确定 (3) （五）.确定切削用量及基本工时 (3) 三.夹具具设计 (7) （一）.问题的提出 (8) （二）.夹具设计 (8) 参考文献 (9)
机械制造技术基础课程设计是在我们学完了大学的全部技术基础课以及大部分专业课之后进行的。这是我们在进行毕业设计之前对所学各课程的一次深入的综合性的总复习，也是一次理论联系实际的训练，因此，它在我们四年的大学生活中站有重要地位。 就我个人而言，我希望能通过这次课程设计对自己未来将从事的工作进行一次适应性尊来呢，从中锻炼自己分析问题，解决问题的能力，为今后参加工作大遐一个良好的基础。 由于能力所限，设计尚有许多不足之处，恳请各位老师给予指教。 一.零件的分析 凸轮共有两组加工表面，它们之间有一定的位置关系，现分析如下： 1.以Ф28mm 孔加工中心的表面 这一组加工的表面包括Φ28mm 孔及其倒角，尺寸为30mm 的键槽，两个Φ6mm 的 工艺孔和宽度为16±0.1mm 凸轮槽，其中Φ28mm 孔和键槽为主要加工表面。 2.以大端面为加工对象的表面，这组加工表面包括孔Φ28mm 的大小两个端面。 这两组加工表面之间有着一定的位置精度要求，主要是Φ28mm 孔大端面相对于Φ28mm 孔垂直度公差为0.05mm 由以上分析可知，对这两组加工表面，要先加工其中一组表面，然后借助于专用夹具加工另一组表面，并且保证它们之间的相对位置精度要求。 二．工艺规程设计 （一）.确定毛坯的制造形式 零件材料为45钢，考虑到凸轮在使用时反复冲击小，因此选用铸件，就能满足工作需要，由于零件的年产量为大批大量生产，形状较简单，尺寸不大，可采用沙箱铸造。 （二）.基面的选择 1．粗基准的选择:由于零件大端是以孔心为基准的，则应在保证Φ28mm 孔心精度的基础上加工大端面，所以以大端面为粗基准是合理的。 2．考虑到大端面相对Φ28mm 孔的位置关系，取Φ28mm 孔为精基准。 （三）.制订工艺路线 工艺路线 工序Ⅰ 扩孔至Φ27.7mm ，绞孔，保证尺寸Φ28021 .00+ mm 。以大端面为粗基准，选用数控 式升降台铣床KX5012。 工序Ⅱ 钻通孔2?6mm ，保证尺寸55±0.1mm ，R47±0.1mm ，10°±1°。以Φ28021.00+ mm 孔外圆为基准，选用ZF5132。 工序Ⅲ 粗铣上端面，精铣上端面保证Ra3.2。粗铣下端面，精铣下端面，保证Ra3.2。以孔外圆为基准，选用数控式升降台铣床KX5012。 工序Ⅳ 加工键槽，保证尺寸6022 .00+mm ，30013 .00 +mm 和粗糙度Ra6.3。以Φ28021.00 + mm 孔 外圆为基准，选用拉床。 工序Ⅴ 粗铣凸轮槽，深度7mm;精铣凸轮槽，宽度保证16±0.1mm ，深度8mm 。以Φ28021.00+ mm 孔外圆为基准，选用数控式升降台铣床KX5012。