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目录绪 论1第一章 零件图纸分析与建模分析21.1 零件图的审查21.2 零件建模分析21.3 基于UG NX7的零件三维实体建模31.3.1 通过“拉伸命令建立148mm78mm25mm的基体31.3.2 通过“拉伸命令建立深为3mm和4mm的凹槽特征41.3.3 通过“孔命令来建立2-10mm的通孔特征51.3.4 通过“曲线网格命令来建立一个高为12mm的椭圆曲面凸台特征51.3.5 通过“拉伸命令来建立深为4mm的U形槽特征61.3.6 通过“求差命令来建立球面凹腔特征6通过“求差命令来建立管道凹腔特征7第二章 加工工艺分析82.1 零件加工内容分析82.1.1 加工内容92.1.2 加工要求92.1.3 各结构的加工方法92.2 毛坯分析9数控机床选择9加工顺序确实定11确定装夹方案11定位基准的选择11夹具的选择12刀具的选择12切削用量的选择13由于本零件采用的都是铣削加工，使用的都是铣床。所以充分的利用刀具的切削性能和机床的使用性能、保证工件加工质量的前提下，获得高生产率和低本钱的切削加工。13拟订数控加工工序卡片16第三章 基于的编程173.1 加工前的模型处理和加工准备17模型处理17加工准备18零件加工编程19加工工序一19加工工序二20第四章 仿真加工与产生NC程序23仿真加工和仿真结果图23产生NC程序24设计总结25致 谢27全套图纸UG三维，加153893706绪 论数控加工就是采用数控程序控制机床进行零件加工的一种加工方法，相对于普通机床加工，数控加工具有加工效率高、劳动强度低、加工精度高、柔性好等一系列优点。数控机床加工中，数控程序数控加工程序是不可缺少的一局部，数控机床之所以能加工出各种形状、不同尺寸和精度的零件，就是因为编程人员为它编制了不同的加工程序。编写数控加工程序的过程就是将加工零件的工艺过程、工艺参数进给速度、主轴转速和背吃刀量等、位移数据几何数据和几何尺寸等及开关命令换刀、切削液开/关和工件装卸等等信息用数控系统规定的功能代码和格式按加工顺序编写成加工程序单，并记录在信息载体上，再通过信息载体将数控加工程序输入机床数控装置，从而指挥数控机床按数控程序的内容加工出合格的零件。数控程序编写的如何，直接影响零件加工质量。数控编程分手工编程和自动编程。手工编程是由人工完成刀具轨迹计算及加工程序的编制工作。当零件形状不十分复杂或加工程序不太长时，采用手工编程方便、经济。自动编程是利用计算机通过自动编程软件完成对刀具运动轨迹的计算、加工程序的生成及刀具加工轨迹的动态显示等。对于加工零件形状复杂，特别是涉及三维立体形状或刀具运动轨迹计算繁琐时，常采用自动编程。在数控编程中，工艺分析和工艺设计是至关重要的，无论是手工编程还是自动编程，在加工前都要对所加工零件进行工艺分析，拟定加工方案，选择加工设备、刀具、夹具，确定切削用量，安排加工顺序，制定走刀路线等。在编程过程中，还要对一些工艺问题如对刀点，换刀点，刀具补偿等做相应处理。因此程序编制中的工艺分析和工艺设计是一项十分重要的工作。介于上述特点，拟定本毕业设计一共分为三大局部，第一局部是图纸审查与建模，第二局部是零件的工艺分析，第三局部是零件加工编程。其中重点对零件的工艺进行分析，同时在保证加工精度的前提下，制定了加工工序。运用UG7.0的加工模式进行零件加工编程。在定位夹紧的过程中，尽量使设计基准与定位基准重合。首先是以148mm78mm的上外表作为粗基准，为了减少装夹次数，一步到位地加工完此面和四个侧面，再以侧面为孔的精基准来加工。在工艺路线的分析上，为保证零件精度和有加工工艺性，采用在一次装夹中，尽可能多的完成加工外表。第一章 零件图纸分析与建模分析1.1 零件图的审查通过对零件的轮廓分析，零件尺寸精度、形位精度、外表粗糙度、技术要求的分析以及零件材料、热处理要求的分析。该零件采用的是LY12硬质铝件，且零件中对两个通孔的精度要求比拟高，公差为；对侧面及一些平面型腔外表质量要求较高，要求到达Ra1.6；除此之外其它地方的粗糙度都为。本零件图中基准A不太合理；技术要求没有明确指出。除此之外该零件图也比拟完整，可以进行进一步的分析加工。1.2 零件建模分析图1-1 零件图 通过零件图1-1分析可知本零件有平面型腔，通孔，三维曲面建模，在UG NX7中要通过拉伸，打孔，求差和网格曲面操作完成建模；具体建模过程如下所示。1.3 基于UG NX7的零件三维实体建模1.3.1 通过“拉伸命令建立148mm78mm25mm的基体翻开UG NX7并进入建模模块，选择“成型特征工具条中的拉伸命令在弹出的拉伸对话框“选择步骤中,选择XCYC平面为草绘平面，绘制如图1-2所示图形并做尺寸约束。完成草图，设置如图1-3所示拉伸参数，完成拉伸后效果如图1-4所示。 图1-2 图1-3 图1-41.3.2 通过“拉伸命令建立深为3mm和4mm的凹槽特征选择“成型特征工具条中的拉伸命令，在弹出的拉伸对话框中选择“选择步骤中的草绘图标，并选择XCYC平面为草绘平面，绘制如图1-5所示图形并做几何和尺寸约束。完成草图，设置如图1-6所示拉伸参数，在拉伸参数的的设置中，要注意拉伸的方向，且一定要把拉伸参数中的布尔设置为求差；完成如图1-7所示效果图。同理,做出深3mm的凹槽特征，效果图如图1-8所示。 图1-5 图1-6 图1-7 图1-8 1.3.3 通过“孔命令来建立2-10mm的通孔特征选择“成型特征工具条中的孔命令，在弹出的钻孔对话框中选择“选择步骤中的常规孔，并指定事先打好的孔的中心定位点,完成如图1-9所示打孔参数，在参数的设置中，需要注意的是把参数中的布尔设置为求差；在设置完成打孔后效果如图1-10所示。 图1-9 图1-101.3.4 通过“曲线网格命令来建立一个高为12mm的椭圆曲面凸台特征选择“成形特征工具条中的“草图命令，在弹出的草图对话框中指定“选择步骤中的草图平面和草图方向，这里选择XCYC平面为草绘平面，绘制如图1-11所示图形并做几何和尺寸约束，完成草图。选择“曲面特征工具条中的“曲线网格命令，设置 “曲线网格参数，在参数的设置中，要注意线串的方向一致性；完成网格曲线后效果如图1-12所示。 图1-11 图1-12 1.3.5 通过“拉伸命令来建立深为4mm的U形槽特征选择“成型特征工具条中的拉伸命令，在弹出的拉伸对话框中选择“选择步骤中的草绘图标，并选择XCYC平面为草绘平面，绘制如图1-13所示图形并做几何和尺寸约束；在画草图时，为了下一步的拉伸，得形成一个封闭的环，必须画出图缺少的局部。完成草图，设置图1-14所示拉伸参数，在拉伸参数的的设置中，一定要把拉伸参数中的布尔设置为求差；完成拉伸后效果如图1-15所示。 图1-13 图1-14图1-151.3.6 通过“求差命令来建立球面凹腔特征零件图的球面凹腔特征这里采用由一个球体与椭圆凸台求差来获得，由计算可知球心距离椭圆凸台12mm处，所以选择基准平面指令，将椭圆台上外表向上偏置一个高度为12mm来获得球心所在平面，选择投影指令再将椭圆台上外表的外圆曲线投影到该平面，用点指令以圆心打点，找到球心，如图1-16所示。再选择“实体特征工具条中的“球体命令，在弹出的球体对话框中指定“选择步骤中的球心和半径，球体参数设置如图1-17所示。用求差指令将球体和圆台求差，完成求差后效果如图1-18所示。 图1-16 图1-17 图1-18 通过“求差命令来建立管道凹腔特征这里的管道凹腔特征和上面的球面凹腔特征创立方法大致相同，算出管道中心线距离圆台上外表3mm，通过偏置平面指令获得管道中心线所在平面并画出引导线，如图1-19所示。选择“实体特征工具条中的“管道命令，在弹出的管道对话框中指定“选择步骤中的管道中心线和半径，需要注意的是管道内径越小越好，以免求差出现剩余片体，这里将其设置为“0。球体参数设置如图1-20所示。用求差指令将管道体和椭圆台求差，完成求差后效果如图1-21所示。图1-21即零件成型图 图1-19 图1-20 图1-21 第二章 加工工艺分析2.1 零件加工内容分析通过零件图工艺分析，确定零件的加工内容、加工要求，初步确定各个加工结构的加工方法。2.1.1 加工内容通过对零件图1-1的分析,得知该零件图主要由平面、槽、孔系、曲面及外轮廓组成，因为毛坯是矩形块件，尺寸为150mm80mm40mm，加工内容包括2-10mm的通孔；一个球面凹腔；一个管道凹腔；一个椭圆锥曲面，和几处凹槽以及零件轮廓。 加工要求零件的主要加工要求为：下外表U形槽与侧面基准A的垂直度为0.02；上外表矩形槽与侧面基准A的平行度为0.03；零件轮廓的尺寸精度为0.02；非曲面处的外表质量要求较高达mm。2.1.3 各结构的加工方法梯形凹槽、狭长矩形槽结构简单，技术要求一般，因此采用一次开粗精加工；2-10的孔由于粗糙度要求为打中心孔钻孔铣孔；球面凹腔、管道曲面、椭圆台曲面因为有曲面所以采用一次开初半精加工精加工；U形槽因其外表质量要求较高，而尺寸公差较大，所以可以采用一次开初留较少余量精加工这里应注意切削用量的控制 毛坯分析毛坯是加工的对象，对毛坯进行分析，比照零件与毛坯，分析所提供毛坯加工余量是否能够进行加工。该毛坯是LY12的硬质铝件，尺寸为150mm80mm40mm的矩形块；为保证加工精度和外表质量，采用先粗加工后精加工的方法。2.3数控机床选择数控机床的选择考虑的因素主要有毛坯的材料和类型、零件轮廓形状复杂程度、尺寸大小、加工精度、零件数量、热处理要求等。概括起来机床的选用要满足以下要求：1 保证加工零件的技术要求，能够加工出合格产品；2有利于提高生产率；3有利于降低生产本钱。但由于机床工艺范围、技术规格、加工精度、生产率及自动化程度各不相同。为了正确地为每一道工序选择机床，除了充分了解机床的性能外，尚需考虑以下几点：4机床的类型应与工序划分的原那么相适应。数控机床适用于工序集中的单件小批量生产；对于大批量生产，那么应选择高效自动化机床和多刀、多轴机床；工序较分散那么应选择结构简单的专用机床。5机床的主要规格尺寸应与工件的外形尺寸和加工外表的有关尺寸相适应。即小工件用小规格机床加工，大工件用大规格的机床加工。 6机床的精度与工序要求的加工精度相适应。粗加工工序，应选用精度低的机床；精度要求高的精加工工序，应选用精度高的机床；但机床精度不能过低，也不能过高；机床精度过低，不能保证加工精度；机床精度过高，会增加零件制造本钱。应根据零件加工精度要求合理选择机床。采用FANUC oi系统的数控铣床进行铣削加工。KV650立式数控机床其主要机床参数如表2-1。表2-1 KV650立式数控机床的参数名 称单 位数 值工作台面积宽长mm4051370工作台纵向行程mm650工作台横向行程mm450主轴箱垂直向行程mm500主轴端面至工作台面距离mm100600主轴锥孔ISO40BT40刀柄转速范围r/min606000进给速度mm/min58000快速移动速度mm/min10000定位精度mm重复定位精度mm机床需气源MP加工工件最大重量Kg700按照基面先行、先面后孔 、先粗后精的原那么确定加工顺序。由零件图可见，零件的高度基准是上外表，长、宽方向的定位基准是以2-10的内孔轴心线为基准，且分析图纸可以看出本零件需采用两次装夹加工才能完成。因此本零件的加工顺序为：1选择毛坯平面度和平行度相对较好的一组侧面为粗基准装夹面，完成装夹。2铣面，对上外表进行铣削加工，作为下面表的精基准。3对零件型腔进行整体开粗，整体余量留0.2mm。4精加工型腔及侧面轮廓至图纸要求。5孔加工 使用A3中心钻打中心孔； 使用9麻花钻钻2-10通孔； 铣孔：使用10的立铣刀扩孔2-10至图纸要求。6翻面，以精加工后的侧面为装夹面，完成装夹；以加工后的上外表为精基准加工下外表。7铣面，保证零件总高。8对下外表轮廓进行整体粗加工。9半精加工型腔轮廓。10精加工零件至图纸要求。 辅助工序：每道工序自行检验外，在粗加工之后，精加工之前，零件转换车间时，以及重要工序之后和全部加工完毕、进库之前，都要安排检验去毛刺、倒棱、清洗、防锈。定位基准的选择选择定位基准时，应注意减少装夹次数，尽量做到在一次安装上能把零件上所有要加工的外表都加工出来。定位基准应尽量与设计基准重合，以减少定位误差对尺寸精度的影响。所以这次的定位精基准是上外表。所以上外表精度一定要高。夹具的选择数控加工用夹具，首先要保证夹具的坐标方向与机床的的坐标方向相对固定；其次要能协调零件与机床坐标系的尺寸关系。夹具要开敞，加工部位开阔，夹具的定位、夹紧机构元件不能影响加工中的送给。所以这一次在在铣床上采用平口虎钳来进行装夹，其特点是钳口本身精度及其移动位置精度均较高，安装起来也比拟方便。平口虎钳在使用时必须使固定钳口的水平面、垂直面与机床的水平面、x轴移动方向平行。根据被加工工件的加工结构、工件的材料的热处理状态、切削性能以及加工余量，选择刚性好、耐用度高、刀具类型和几何参数适当的刀具，是充分发挥数控机床的生产率和获得满意加工质量的前提。由于本次加工采用的加工方法都是铣削加工，因而在铣床中用到最多的是立铣刀。对零件图的分析，在用平面铣对上外表进行铣削的时候，因为零件的上外表为150mm80mm的矩形，拟用面铣刀进行往复铣削。为使铣刀工作时有合理的切入切出角，所以可选用较大的面铣刀，因此采用16的硬质合金平底铣刀，一次下刀进行铣削加工。由于加工零件中有对曲面的加工，为了其曲面度，不能采用平底铣刀进行加工，得采用球头铣刀进行曲面的加工。在选用球头铣刀时得选用小于曲面半径的刀具进行加工，所以该零件中采用的是6球头硬质合金铣刀加工管道面凹槽，采用12球头硬质合金铣刀加工球面凹腔。该零件中有对孔的加工，加工精度要求相对而言不是很高，所以采用钻铣的方式进行加工。因为是对孔进行加工，为防止直接用麻花钻钻孔对孔的尺寸及形状产生误差，所以在钻孔之前先采用A3的中心钻对待加工孔进行打中心孔，然后再用麻花钻对零件进行钻孔加工。在本次的所采用的刀具为铣床上要用到的平底铣刀、球头铣刀以及中心钻和麻花钻。刀具明细表见表2-1。表2-1 加工刀具明细表产品名称零件名称凸轮轴序号刀具号刀具名称规格/mm加工内容备注1T0116平底铣刀铣面硬质合金2T028平底铣刀整体开粗硬质合金3T0312球头铣刀球面凹腔加工硬质合金4T046球头铣刀管道曲面加工硬质合金5T05A3的中心钻打预钻孔硬质合金6T069麻花钻通孔加工高速钢7T0710立铣刀铣通孔硬质合金8T0812立铣刀U形型腔加工硬质合金编制刘兆波审核批准由于本零件采用的都是铣削加工，使用的都是铣床。所以充分的利用刀具的切削性能和机床的使用性能、保证工件加工质量的前提下，获得高生产率和低本钱的切削加工。在这次的加工中，该零件的材料为LY12，采用的刀具为硬质合金刀具。在确定切削速度Vc、主轴转速、进给速度Vf的时候要考虑刀具的大小，粗精加工，切削参数因刀具大小的不同和粗精加工选用的不同而不同。可以根据下面公式计算出对应的刀具在粗精加工时的切削用量。表2-2 铣削时的切削速度m/min工件材料铣刀材料碳素钢高速钢超高速刚合金钢碳化钛碳化钨铝合金75-15020-50240-460300-600镁合金180-270150-600钼合金45-100120-190黄铜软12-2520-2545-75100-180青铜10-2020-4030-5060-130青铜硬10-1515-2040-60铸铁软10-1215-2018-2528-4075-100铸铁硬10-1510-2018-2845-60冷铸铁10-1512-1830-60可锻铸铁10-1520-3025-4035-4575-110钢低碳10-1418-2820-3045-70钢中碳10-1515-2518-2840-60钢高碳10-1512-2030-45合金钢35-80合金钢硬30-60高速钢12-2545-70表2-3 铣刀每齿进给量mm/z铣刀工件材料圆柱形铣刀圆柱铣刀面铣刀成形铣刀高速钢镶刃铣刀硬质合金镶刃铣刀铸铁可锻铸铁低碳钢中高碳钢铸钢镍铬钢高镍铬钢黄铜青铜铝AlSi合金MgAlZnAlCuMgAlCuSi表2-4铣削切削参数计算公式表符号术语单位公式VC切削速度m/minn主轴转速r/minVf进给速度mm/minFmm/rfz每齿进给量mmfn每转进给量mm/r说明：Dc：切削直径(mm)；Zn=刀具上切削刃总数(个)。以16的立铣刀为例展示切削用量的计算；由表2-2确定切削速度Vc=200mm/min 由表2-3确定每齿进给量0.1mm；由公式 =4000 Vf40003=1200 表2-3铣削参数刀具进给速度(mm/min)主轴转速n(r/min)切削速度(m/min)16360120060103601200378540180045BR6540180033124501500569麻花钻80130020A3中心钻100150015数控加工工序设计的主要任务是为每一道工序选择机床、夹具、刀具及量具，确定定位夹紧方案、走刀路线、工步顺序、加工余量、工序尺寸及其公差、切削用量等，为编制加工程序做好充分准备。 通过以上分析与计算可制订零件的数控加工工序卡片见附页。3.1 加工前的模型处理和加工准备为了便于加工，便于刀路流畅美观加工编程的特点，对第一章中完成的零件三维模型进行修改，采用“网格曲面曲线网格工具修改，把不规那么曲面变换成便于加工的规律曲面，处理后的模型如图3-1所示。 图3-1 1、进入加工模块：选择“起始加工，在经过初始化进入加工环境。2、建立加工坐标系：设置几何视图中的MCS_MILL，点击进入进行MILL Orient的参数设置，单击MCS进入，进而在里面进行建立零件的加工坐标系。在设置MILL Orient中的参数时，细节中的装夹偏置设置为1，间隙中的平安距离设置为50，其它的参数设置为默认值。设置完成后如图3-2所示。 图3-2 3、创立部件几何体：在操作导航器中双击“WORKPIECE系统弹出“工件对话框，在工件对话框中单击“部件按钮，弹出“部件几何体对话框点击“几何体，选中工件为部件几何体，单击“确定按钮，返回到工件对话框。 4、创立毛坯几何体：在工件对话框中单击“毛坯按钮，弹出毛坯对话框，在“选择选项区域选择“几何体单项选择项，单击全选，系统自动选取毛坯几何体，完成后单击“确定按钮。在工件对话框中单击“确定完成毛坯几何体创立。如图3-3所示。 图3-3零件与毛坯线框显示为毛坯加工工序一工步一、采用外表区域铣削方式，铣削150mm80mm的零件上外表；用到的刀具为16的硬质合金面铣刀；主轴转速1200r/min 切削速度60m/min 进给速度360mm/min 背吃刀量2mm 。生成刀路如图3-4所示：图3-4工步二、采用型腔铣削方式，对零件整体开粗；用到的刀具为8的硬质合金圆柱立铣刀；主轴转速1800r/min 切削速度45m/min 进给速度540mm/min 背吃刀量2mm 三、生成刀路如图3-5,3-6 所示 图3-5 图3-6工步三、采用孔加工方式，加工2-10通孔；用到的刀具有A3中心钻，9高速钢麻花钻，10立铣刀；主轴转速1300r/min 切削速度20m/min 进给速度 背吃刀量mm；加工刀路如图3-7所示。图3-73.2.2加工工序二工步一、采用外表区域铣削方式，铣削150mm80mm的零件下外表；用到的刀具为16的硬质合金面铣刀；主轴转速1200r/min 切削速度60m/min 进给速度360mm/min 背吃刀量2mm ；生成的刀路如下列图3-8所示：图3-8工步二、采用型腔铣削方式，对零件整体开粗；用到的刀具为8的硬质合金圆柱立铣刀；主轴转速1800r/min 切削速度45m/min 进给速度540 背吃刀量2mm；生成刀路如图3-9所示 图3-9 工步三、采用曲面铣削方式，铣削R7.5的管道曲面；用到的刀具为6的硬质合金圆柱球头铣刀；主轴转速1800r/min 切削速度33m/min 进给速540mm/min 背吃刀量mm；生成刀路如图3-10 图3-10工步四、采用曲面铣削方式，铣削SR20的球面；用到的刀具为12的硬质合金圆柱球头铣刀；主轴转速1500r/min 切削速度56m/min 进给速度460mm/min 背吃刀量mm;如图3-11所示： 图3-11工步五、采用流线铣削方式，加工椭圆台曲面；用到的刀具为12的硬质合金圆柱球头铣刀；主轴转速1500r/min 切削速度56m/min 进给速度450mm/min。刀路如图3-12 图3-12工步六、采用等高铣削方式，对零件椭圆台与平面相交处进行清角加工；用到的刀具为12的硬质合金圆柱立铣刀；主轴转速1500r/min 切削速度56m/min 进给速度450 背吃刀量mm。生成刀路如图3-13 图3-13 工步七、采用平面铣削方式，加工宽度为30mm的U形型腔；用到的刀具为。生成刀路如下列图3-14所示：图3-14第四章 仿真加工与产生NC程序 设计总结本毕业设计是我们在走上各工作岗位之前对大学所学课程的一次深入综合性的复习，也是一次理论联系实际的训练。因此，这次毕业设计在我们三年的大学生活中占有重要的地位。通过本次毕业设计，得到了以下各方面的锻炼：1、能熟练运用机械制造工艺设计中的根本理论以及在生产实习中学到的实践知识，正确地解决一个零件在加工中的定位、夹紧以及工艺路线安排等问题，保证零件的加工质量。2、提高了结构设计的能力。通过对凸轮轴加工工艺的分析，使我能够根据被加工零件的加工要求，分析它的高效、省力、经济合理而且能保证加工质量的工艺路线。3、学会了使用手册及图表资料。了解了与本设计有关的各种资料的名称、出处、并能够做到熟练运用。就我个人而言，通过这次设计，根本上掌握了零件机械加工工艺的规程，并学会了使用和查阅各种设计资料、手册和国家标准等。最重要的是综合运用所学理论知识，解决现代实际工艺分析问题，稳固和加深了所学到的各门专业知识。并在设计过程中，请教了很多具有多年加工经验的专业教师。学到了很多课堂上不能学到的东西。在本次设计过程中，由于对零件加工所用到的设备的根本性能和加工范围缺乏全面的了解，缺乏实际的生产经验，导致在设计中碰到了许多的问题。但我通过请教导师和翻阅相关资料、查工具书，解决了一个又一个的问题。在这个过程中，使我对所学的知识有了进一步的稳固和加深，而且也懂得了一些设计工具书的用途和查阅方法，与此同时锻炼了我自己的动手能力。在以后的学习生活中，我将继续刻苦努力，不段提高自己的技能。本说明书主要是凸轮轴的工艺规程的分析过程，由于我自己的能力水平有限，分析中难免存在错误和缺乏之处，恳请各位老师给予指正，谢谢！致 谢本文是在导师钟如全老师悉心指导下完成的。导师严谨的治学态度和一丝不苟的工作作风，孜孜不倦的求索精神和工作态度，使我获益非浅，为我树立了光芒的典范，将成为我学习和工作的动力。在此谨向恩师致以最崇高的敬意和最诚挚的感谢！在整个论文期间，自始自终得到了导师无私的大力支持和热情帮助。在此谨向导师表示衷心的谢意！同时，在完成论文的过程中，还得到了机电工程系其他老师的热情帮助，在此一并表示感谢！
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