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：机械工程系
专业：模具设计与制造
班级：高模具0602班
指导教师：
株洲职业技术学院教务处制
株洲职业技术学院
毕业设计（论文）评审表
株洲职业技术学院
毕业设计（论文）任务书
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
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。
目录
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 : 0.42～0.50
铬Cr ; ≤0.25
锰Mn ; 0.50～0.80
镍Ni ; ≤0.25
磷P ; ≤0.035
硫S ; ≤0.035
硅Si ; 0.17～0.37
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|σb/MPa≥: 600
力学性能|σs/MPa≥: 355
力学性能|δ5(%)≥: 16
力学性能|ψ(%)≥: 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：HB≤229
热处理：正火
冲击功：Aku≥39J
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
1.6-0.4Μm。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320㎜×320㎜×40㎜的垫块，在垫块上分别精镗Ф35㎜及Ф12㎜两个定位孔（当然要配定位销），孔距离80±0.015㎜，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，刀具都有一个确定的位置。工件上用来定位的表面称为定位基准面，而在工序图上，用来规定本工序加工表面的位置的基准为工序基准。
第一节工件的定位
一、工件定位的意义
在切削加工过程中，要使工件的各个加工表面的尺寸、形状及位置精度符合规定要求，必须使工件在机床或夹具中占有一个确定的位置。定位就是确定工件在机床上或夹具中占有正确位置的过程。工件定位是否准确，决定了工件的加工精度能否达到要求。在成批生产中，工件夹紧后，使之与车床、刀具保持一个确定的相对位置，也是缩短加工时间，提高生产效率的决定因素之一。
二、工件的定位原理
1．六点定位原理
物体在空间的任何运动，都可以分解为相互垂直的空间直角坐标系中的六种运动。其中三个是沿三个坐标轴的平行移动，分别以x,y、z表示；另三个是绕三个坐标轴的旋转运动，分别以x,y,z表示，如图3—l所示。这六种运动的可能性，称为物体的六个自由度。在夹具中适当地布置六个支承，使工件与六个支承接触，就可消除工件的六个自由度，使工件的位置完全确定。这种采用布置恰当的六个支承点来消除工件六个自由度的
在图3—2中，xOy坐标平面上的三个支承点限制了工件的z,x,y三个自由度；y02坐标平面的两个支承点限制了z.x两个自由度;xoz坐标平面上的一个支承点限制了矿一个自由度。这种必须使定位元件所相当的支承点数目刚好等于六个，且按3：1：1的数目分布在三个相互垂直的坐标平面上的定位方法称为六点定则，或称为六点定位原理。
三，工件的定位形式
1．完全定位
工件在夹具中定位时，如果夹具中的六个支承点恰好限制了工件的六个自由度，使工件在夹具中占有完全确定的位置，这种定位方式称为完全定位，如图3—2所示。2．不完全定位
定位元件的支承点，完全限制了按加工工艺要求需要限制的自由度数目，但却少于六个自由度。
如图3—3所示为阶梯面零件，需要在铣床上铣阶梯面。其底面和左侧面为高度和宽度方向的定位基准，阶梯槽是前后贯通的，故只需限制五个自由度(底面三