凸輪軸加工及其仿真論文

1、<p>　　西安文理學(xué)院機(jī)械電子工程系</p><p>　　本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）</p><p>　　題 目 凸輪軸加工及其仿真 </p><p>　　專業(yè)班級 機(jī)電08級二班 </p><p>　　學(xué) 號 08102080223 </p

2、><p>　　學(xué)生姓名 李 偉 </p><p>　　指導(dǎo)教師 戴君/田浩 </p><p>　　設(shè)計(jì)所在單位 西安文理學(xué)院 </p><p><b>　　2012年5月</b></p><p>&l

3、t;b>　　凸輪軸加工及其仿真</b></p><p><b>　　摘要：</b></p><p>　　典型零件凸輪軸工件上圓形偏心部分的加工比較復(fù)雜。對于加工車間來說，優(yōu)化這個(gè)加工工序可以提高企業(yè)的生產(chǎn)效率。凸輪軸加工工序的優(yōu)化，取決于夾具的優(yōu)化及工序安排的合理性。</p><p>　　凸輪軸工件在機(jī)械加工中比較常見，常見的

4、車削加工方法有三爪車削法、四爪車削法、花盤車削法等。像這些方法多用于普通車床上，偏心部分的偏心距采用百分表找正。缺點(diǎn)是：加工復(fù)雜、效率低、互換性和精度難保證。</p><p>　　本文采用凸輪軸偏心部位車削加工的另一種方法——專用夾具車削法。專用夾具車削法，可用于數(shù)控車機(jī)床。文中涉及到了凸輪軸的加工工序、專用夾具的設(shè)計(jì)、數(shù)控加工編程等內(nèi)容。</p><p>　　關(guān)鍵字：數(shù)控車床 凸輪軸

5、 偏心套筒.</p><p>　　The Camshaft Processing and Simulation</p><p><b>　　Abstract:</b></p><p>　　Typical parts of work-piece circular eccentric CAM shaft parts processing is mo

6、re complex. For processing workshop，Optimize the machining processes can increase the production efficiency. The camshaft processes, depending on the optimization of process optimization and fixture arrangement of ration

7、ality.</p><p>　　In machining camshaft work-piece in common, Common machining methods have three claws turning, four turning machining method, facile, etc. These methods use on much likely the conventional la

8、the, the eccentric part's eccentricity uses the dial gauge to adjust. The shortcoming is: Processes, the efficiency to be low complex, the interchangeability and the precision difficult to guarantee. </p><

9、p>　　These methods use on much likely the conventional lathe, the eccentric part's eccentricity uses the dial gauge to adjust. The shortcoming is: Processes, the efficiency to be low complex, the interchangeability

10、 and the precision difficult to guarantee[16] [17]. </p><p>　　Keywords: NC Lathe Cam Shaft Eccentric Sleeve </p><p><b>　　目 錄</b></p><p>　　第一章 緒論- 1 -</p>&

11、lt;p>　　1.1數(shù)控加工的發(fā)展趨勢- 1 -</p><p>　　1.2數(shù)控加工技術(shù)常用的軟件- 2 -</p><p>　　1.3 此課題的意義- 3 -</p><p>　　第二章 凸輪軸零件分析- 4 -</p><p>　　2.1凸輪軸的結(jié)構(gòu)介紹- 4 -</p><p>　　2.2凸輪軸

12、加工要求和預(yù)計(jì)加工難度- 5 -</p><p>　　2.2.1 加工要求- 5 -</p><p>　　2.2.2偏心圓的加工- 5 -</p><p>　　2.2.3深孔加工- 6 -</p><p>　　2.2.4軸的要求- 6 -</p><p>　　2.3 本章小結(jié)- 6 -</p>

13、<p>　　第三章 夾具設(shè)計(jì)- 7 -</p><p>　　3.1夾具的工作原理- 7 -</p><p>　　3.2數(shù)控車床夾具設(shè)計(jì)- 7 -</p><p>　　3.3專用夾具——偏心套設(shè)計(jì)- 8 -</p><p>　　3.3.1專用夾具分析- 9 -</p><p>　　3.3.2專用夾

14、具設(shè)計(jì)- 9 -</p><p>　　3.3.3專用夾具車削法的優(yōu)點(diǎn)- 10 -</p><p>　　3.4 一般套筒設(shè)計(jì)- 10 -</p><p>　　3.5本章小結(jié)- 11 -</p><p>　　第四章 機(jī)械加工工藝規(guī)程的制定- 12 -</p><p>　　4.1 加工工藝路線的分析- 12 -&

15、lt;/p><p>　　4.2凸輪加工工藝分析- 12 -</p><p>　　4.3加工階段的劃分與工序順序的安排- 13 -</p><p>　　4.4加工工藝路線的擬定- 13 -</p><p>　　4.4.1備料- 13 -</p><p>　　4.4.2 銑端面、鉆中心孔- 14 -</p>

16、;<p>　　4.4.3粗精加工外圓- 14 -</p><p>　　4.4.4加工軸頸- 15 -</p><p>　　4.4.5粗精加工溝槽- 15 -</p><p>　　4.4.6六方和鍵槽- 16 -</p><p>　　4.4.7偏心輪和螺紋孔加工- 19 -</p><p>　　4

17、.5本章小結(jié)- 20 -</p><p>　　第五章- 21 -</p><p>　　5.1 鍵槽的仿真- 21 -</p><p>　　5.1.1 Pro/Engineer軟件- 21 -</p><p>　　5.1.2 Pro/Engineer仿真- 21 -</p><p>　　5.2 程序編制- 2

18、4 -</p><p>　　5.2.1數(shù)控車削常用指令- 24 -</p><p>　　5.2.2數(shù)控車床編程1- 27 -</p><p>　　5.3加工中心- 28 -</p><p>　　5.3.1加工中心簡介- 28 -</p><p>　　5.3.2加工中心程序編制- 29 -</p>

19、<p>　　5.3.3數(shù)控車床編程2- 30 -</p><p>　　5.4 本章小結(jié)- 30 -</p><p>　　第六章 總結(jié)- 31 -</p><p><b>　　致謝- 32 -</b></p><p>　　參考文獻(xiàn)- 33 -</p><p>　　附錄1 典

20、型零件凸輪軸圖- 34 -</p><p>　　附錄2 數(shù)控車床程序- 35 -</p><p>　　附錄3 加工中心程序- 36 -</p><p>　　附錄4 鍵槽走刀過程- 38 -</p><p>　　走刀截圖- 38 -</p><p>　　生成程序截圖- 38 -</p>&

21、lt;p><b>　　第一章 緒論</b></p><p>　　1.1數(shù)控加工的發(fā)展趨勢</p><p>　　隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，機(jī)械產(chǎn)品的形狀和結(jié)構(gòu)不斷改進(jìn)，對零件加工質(zhì)量的要求也越來越高。尤其是隨著FMS和CIMS的興起和不斷成熟，對機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)提出了更高的要求，現(xiàn)代數(shù)控加工正在向高速化、高精度化、高可靠性、高柔性化、網(wǎng)絡(luò)化和智能化等方向發(fā)展。</p

22、><p>　　高速化 可通過高速運(yùn)算技術(shù)、快速插補(bǔ)運(yùn)算技術(shù)、超高速通信技術(shù)和高速主軸等技術(shù)來實(shí)現(xiàn)高速化。機(jī)床向高速化方向發(fā)展，可充分發(fā)揮現(xiàn)代刀具材料的性能，不但可大幅度提高加工效率、降低加工成本，而且還可提高零件的表面加工質(zhì)量和精度。超高速加工技術(shù)對制造業(yè)實(shí)現(xiàn)高效、優(yōu)質(zhì)、低成本生產(chǎn)有廣泛的適用性。依靠快速、準(zhǔn)確的數(shù)字量傳遞技術(shù)對高性能的機(jī)床執(zhí)行部件進(jìn)行高精密度、高響應(yīng)速度的實(shí)時(shí)處理，由于采用了新型刀具，車削和銑削

23、的切削速度已達(dá)到5000--8000米/分以上；主軸轉(zhuǎn)數(shù)在30000轉(zhuǎn)/分(有的高達(dá)10萬轉(zhuǎn)/分)以上；工作臺的移動速度：（進(jìn)給速度），在分辨率為1微米時(shí)，在100米/分（有的到200米/分）以上，在分辨率為0.1微米時(shí)，在24米/分以上；自動換刀速度在1秒以內(nèi)；小線段插補(bǔ)進(jìn)給速度達(dá)到12米/分。根據(jù)高效率、大批量生產(chǎn)需求和電子驅(qū)動技術(shù)的飛速發(fā)展，高速直線電機(jī)的推廣應(yīng)用，開發(fā)出一批高速、高效的高速響應(yīng)的數(shù)控機(jī)床以滿足汽車、農(nóng)機(jī)等行業(yè)的需

24、求。還由于新產(chǎn)品更新?lián)Q代周期加快，模具、航空、軍事等工業(yè)的加工零件不但復(fù)雜而且品種增多。</p><p>　　高精度化 高精度化一直是數(shù)控機(jī)床技術(shù)發(fā)展追求的目標(biāo)。它包括機(jī)床制造的幾何精度和機(jī)床使用的加工精度兩方面。提高數(shù)控機(jī)床的加工精度，一般是通過減少數(shù)控系統(tǒng)誤差，提高數(shù)控機(jī)床基礎(chǔ)大件結(jié)構(gòu)特性和熱穩(wěn)定性，采用補(bǔ)償技術(shù)和輔助措施來達(dá)到的。在減少CNC系統(tǒng)誤差方面，通常采用提高數(shù)控系統(tǒng)分辨率，使CNC控制單元精細(xì)化

25、，提高位置檢測精度以及在位置伺服系統(tǒng)中為改善伺服系統(tǒng)的相應(yīng)特征，采用前饋和非線性控制的方法。在采用補(bǔ)償技術(shù)方面，采用齒縫補(bǔ)償、絲杠螺母誤差補(bǔ)償、刀具補(bǔ)償、熱變形誤差補(bǔ)償和空間誤差綜合補(bǔ)償?shù)取?lt;/p><p>　　從精密加工發(fā)展到超精密加工（特高精度加工），是世界各工業(yè)強(qiáng)國致力發(fā)展的方向。其精度從微米級到亞微米級，乃至納米級（<10nm），其應(yīng)用范圍日趨廣泛。超精密加工主要包括超精密切削（車、銑）、超精密磨削

26、、超精密研磨拋光以及超精密特種加工（三束加工及微細(xì)電火花加工、微細(xì)電解加工和各種復(fù)合加工等）。隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，對超精密加工技術(shù)不斷提出了新的要求。新材料及新零件的出現(xiàn)，更高精度要求的提出等都需要超精密加工工藝，發(fā)展新型超精密加工機(jī)床，完善現(xiàn)代超精密加工技術(shù)，以適應(yīng)現(xiàn)代科技的發(fā)展。 </p><p>　　高可靠性 數(shù)控機(jī)床的可靠性是數(shù)控機(jī)床產(chǎn)品質(zhì)量的一項(xiàng)關(guān)鍵性指標(biāo)。衡量可靠性的重要量化指標(biāo)是平均無故障工作

27、時(shí)間MTBF（Mean Time Between Failures），現(xiàn)在數(shù)控機(jī)床整機(jī)的MTBF已達(dá)到800h以上，數(shù)控系統(tǒng)的MTBF已達(dá)到125個(gè)月以上。提高數(shù)控系統(tǒng)可靠性通?？刹捎萌哂嗉夹g(shù)，故障診斷技術(shù)，自動檢錯(cuò)、糾錯(cuò)技術(shù)，系統(tǒng)恢復(fù)技術(shù)，軟件可靠性技術(shù)等技術(shù)。</p><p>　　目前，很多企業(yè)正在對可靠性設(shè)計(jì)技術(shù)，可靠性試驗(yàn)技術(shù)，可靠性評價(jià)技術(shù)可靠性增長技術(shù)以及可靠性管理與可靠性保證體系等進(jìn)行深入研究和廣泛

28、應(yīng)用，以期望數(shù)控機(jī)床整機(jī)可靠性能提高到一個(gè)新的水平。</p><p>　　高柔性化 柔性是指機(jī)床適應(yīng)加工對象變化的能力。目前，再進(jìn)一步提高單元柔性自動化加工的同時(shí)，正努力向單元柔性和系統(tǒng)柔性化發(fā)展，如體現(xiàn)系統(tǒng)柔性化的FMC和FMS發(fā)展迅速。</p><p>　　作為數(shù)控機(jī)床的大腦——數(shù)控系統(tǒng)，在21世紀(jì)將具有最大限度的柔性，能實(shí)現(xiàn)多種用途，具體指具有開放性體系結(jié)構(gòu)。通過重構(gòu)，編輯，系統(tǒng)的

29、組成視需要可大可小；功能可專用也可通用，功能價(jià)格比可調(diào)；可以集成用戶的技術(shù)訣竅，形成名牌產(chǎn)品。</p><p>　　高一體化 CNC 系統(tǒng)與加工過程作為一個(gè)整體，實(shí)現(xiàn)機(jī)電光聲綜合控制；測量造型、加工一體化；加工、實(shí)時(shí)檢測與修正一體化；機(jī)床主機(jī)設(shè)計(jì)與數(shù)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)一體化。</p><p>　　網(wǎng)絡(luò)化 實(shí)現(xiàn)多種通訊協(xié)議，既滿足單機(jī)需要，又能滿足 FMC、FMS、CIMS 對基層設(shè)備的要求，同

30、時(shí)便于形成“全球制造”的基礎(chǔ)單元。數(shù)控裝備的網(wǎng)絡(luò)化將極大地滿足生產(chǎn)線、制造系統(tǒng)、制造企業(yè)對信息集成的需求，也是實(shí)現(xiàn)新的制造模式如敏捷制造、虛擬企業(yè)、全球制造的基礎(chǔ)單元。國內(nèi)外一些著名數(shù)控機(jī)床和數(shù)控系統(tǒng)制造公司都在近兩年推出了相關(guān)的新概念和樣機(jī)，如在EM0200l展中，日本山崎馬扎克公司展出的智能生產(chǎn)控制中心，簡稱CPC；日本大隈機(jī)床公司展出的 信息技術(shù)廣場，簡稱IT廣場；德國西門子公司展出的開放式制造環(huán)境，簡稱OME等，反映了數(shù)控機(jī)床加

31、工向網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展的趨勢。</p><p>　　智能化 21世紀(jì)的CNC系統(tǒng)將是一個(gè)高度智能化的系統(tǒng)，具體指系統(tǒng)應(yīng)在局部或全部實(shí)現(xiàn)加工過程自適應(yīng)、自診斷、自調(diào)整；多媒體人機(jī)接口使用戶操作簡單，智能編程使編程更加直觀，不僅可以使用多種高級語言編程，還可用類自然語言編程；加工數(shù)據(jù)的自生成及智能數(shù)據(jù)庫；智能監(jiān)控等。智能化的內(nèi)容包括在數(shù)控系統(tǒng)中的各個(gè)方面：為追求加工效率和加工質(zhì)量方面的智能化，如加工過程的自適應(yīng)控制，工

32、藝參數(shù)自動生成；為提高驅(qū)動性能及使用連接方便的智能化，如前饋控制、電動機(jī)參數(shù)的自適應(yīng)運(yùn)算、自動識別負(fù)載、自動選定模型、自整定等；簡化編程、簡化操作方面的智能化，如智能化的自動編程、綜述能化的人機(jī)界面等；還有智能診斷、智能監(jiān)控方面的內(nèi)容、方便系統(tǒng)的診斷及維修等。日本株式會社的日本工廠是世界上為數(shù)不多的智能管理的代表。整個(gè)工廠實(shí)行計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)智能化管理。智能生產(chǎn)中心通過機(jī)床的數(shù)控系統(tǒng)、生產(chǎn)線上的網(wǎng)絡(luò)管理Pc機(jī)、立體倉庫的計(jì)算機(jī)進(jìn)行管理。智能生

33、產(chǎn)中心由CAM—WARE輔助制造編程系統(tǒng)、智能化日程管理系統(tǒng)、智能化工具管理系統(tǒng)、智能化監(jiān)控系統(tǒng)組成。馬扎克公司在中國的企業(yè)，生產(chǎn)現(xiàn)場的數(shù)控機(jī)床用以太網(wǎng)并與智能生產(chǎn)中心相連。在此基礎(chǔ)上再借助以</p><p>　　1.2數(shù)控加工技術(shù)常用的軟件</p><p>　　對于機(jī)電產(chǎn)品來說，其設(shè)計(jì)、制造水平、產(chǎn)品的質(zhì)量、成本及生產(chǎn)周期是息息相關(guān)的。隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，特別是計(jì)算機(jī)技術(shù)的突飛猛進(jìn)，

34、人工設(shè)計(jì)、單件生產(chǎn)這些傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)與制造方式已無法適應(yīng)現(xiàn)代化工業(yè)發(fā)展的要求，采用CAD/CAM技術(shù)已成為整個(gè)制造業(yè)當(dāng)前和將來技術(shù)發(fā)展的重點(diǎn)和趨勢。數(shù)控技術(shù)是制造業(yè)實(shí)現(xiàn)自動化、柔性化、集成化生產(chǎn)的基礎(chǔ)，是提高產(chǎn)品質(zhì)量、勞動生產(chǎn)率必不可少的手段。在數(shù)控加工過程中，加工程序的編制是基礎(chǔ)性工作，因此CAD/CAM技術(shù)對數(shù)控加工來說是很重要。</p><p>　　PRO/E是美國參數(shù)技術(shù)公司推出的新一代CAD/CAE/CAM

35、軟件，它具有基于特征、全相關(guān)、單一數(shù)據(jù)庫和全參數(shù)化造型技術(shù)，為三維實(shí)體造型提供了一個(gè)良好的平臺。該軟件還支持高速加工和多軸加工，帶有多種圖形文件接口。本次設(shè)計(jì)采用PRO/E進(jìn)行仿真部分。</p><p>　　1.3 此課題的意義</p><p>　　凸輪軸是一個(gè)比較復(fù)雜的、難加工的曲軸，也是一個(gè)精密零件。其加工難度大、加工精度高、工件剛度低，極易變形。然而隨著技術(shù)的發(fā)展和產(chǎn)品的改進(jìn)，對此類

36、零件的要求也越來越高。</p><p>　　凸輪軸零件加工和仿真的任務(wù)是讓我們綜合運(yùn)用我們所學(xué)的機(jī)械制造基礎(chǔ)、數(shù)控編程、CAD技術(shù)、機(jī)械制圖、機(jī)械制造原理、機(jī)械加工、機(jī)械制造工藝等知識，來完成凸輪軸零件工藝規(guī)程文件編制、相關(guān)數(shù)控程序編制和相關(guān)夾具的選擇和設(shè)計(jì)。通過這一環(huán)境的訓(xùn)練，使我不但更加深入了解畢業(yè)設(shè)計(jì)的基本理論、基本知識、而且學(xué)會使用這些理論、基本知識去了解解決工程中的問題。</p><

37、p>　　本課題旨在深入研究和討論在達(dá)到圖紙預(yù)期的前提下，詳細(xì)進(jìn)行凸輪軸的結(jié)構(gòu)工藝分析（例如凸輪軸的軸向定位具體的基準(zhǔn)、夾具的選擇，機(jī)械加工表面質(zhì)量的要求等），制定加工工藝規(guī)程，實(shí)現(xiàn)高精度、低成本的凸輪軸加工，以期達(dá)到提高生產(chǎn)效率、獲得較好經(jīng)濟(jì)效益和較高的產(chǎn)品質(zhì)量。因此，本課題具有操作價(jià)值和實(shí)際工程意義。</p><p>　　第二章 凸輪軸零件分析</p><p>　　本章首先根據(jù)凸

38、輪軸完整的零件圖，詳細(xì)分析其加工要求，初步分析凸輪軸的加工工藝，確定凸輪軸加工要求和預(yù)計(jì)加工難度，為后續(xù)章節(jié)的加工仿真做出必要準(zhǔn)備工作。</p><p>　　2.1凸輪軸的結(jié)構(gòu)介紹</p><p>　　給定凸輪軸的零件圖如圖2.2所示。</p><p>　　圖2.1典型零件凸輪軸的加工要求</p><p>　　該典型凸輪軸零件是利用棒材經(jīng)車、

39、銑工藝加工而成。凸輪軸的加工部位有：六方、鍵槽、溝槽、軸頸、偏心部位、螺紋孔。如圖2.2凸輪軸簡圖所示。</p><p>　　圖2.2 凸輪軸簡圖</p><p>　　初步分析加工部位，工序制定如下：</p><p>　　1、先在數(shù)控車床上加工工件右端端面、輔助階梯軸（工藝夾頭）、軸頸、打中心孔；</p><p>　　2、將工件轉(zhuǎn)到加工中心加

40、工六方和鍵槽；</p><p>　　3、回到數(shù)控車床加工偏心部位、加工右端端面、鉆孔、車削六方上的倒圓角及端面</p><p><b>　　4、最后攻絲。</b></p><p>　　凸輪軸的材料是42CrMo（中淬透性合金調(diào)質(zhì)鋼）。對于凸輪軸的工作面還應(yīng)該進(jìn)行表面強(qiáng)化處理（調(diào)質(zhì)HB220-260）和表面防護(hù)處理（涂防銹油）。</p>

41、;<p>　　2.2凸輪軸加工要求和預(yù)計(jì)加工難度</p><p>　　2.2.1 加工要求</p><p>　　在選擇各表面、孔及槽的加工方法時(shí)，要考慮加工表面的精度和表面粗糙度要求，根據(jù)各加工表面的技術(shù)要求，選擇加工方法及分幾次加工；要根據(jù)生產(chǎn)類型選擇設(shè)備，在大批量生產(chǎn)中可采用高效率的設(shè)備。在單件小批量生產(chǎn)中則常用通用設(shè)備和一般的加工方法屬由于高速精銑等；要考慮工廠或車間的

42、實(shí)際情況，同時(shí)也應(yīng)考慮不斷改進(jìn)現(xiàn)有加工方法和設(shè)備，推廣新技術(shù)，提高工藝水平；此外，還要考慮一些其它因素，如加工表面物理機(jī)械性能的特殊要求，工件形狀和重量等[9] [11]。</p><p>　　2.2.2偏心圓的加工</p><p>　　由零件圖分析知，工件上有兩個(gè)偏心部位。而一般數(shù)控車床加工的夾具不適用于加工偏心部位，尤其是雙偏心零件，因?yàn)殡p偏心零件要保證偏心部位偏心的方向。所以要設(shè)計(jì)加

43、工工件偏心部位的專用夾具——偏心套筒。</p><p>　　這兩個(gè)偏心部位的偏心距均為2.8±0.1mm，偏心方向相反。傳統(tǒng)的車床加工方法有：三爪車削法、四爪車削法、花盤車削法等。像這些方法多用于普通車床上，加工復(fù)雜、效率低、互換性和精度難保證[12]。</p><p>　　為提高生產(chǎn)效率，降低工人勞動強(qiáng)度、提高偏心零件加工精度和互換性，現(xiàn)提出高效加工高精度凸輪軸零件的方案—專用

44、夾具車削法，即設(shè)計(jì)專門的夾具加工凸輪軸的偏心部位。在數(shù)控車床上加工凸輪軸的偏心部位裝夾，如圖2.3所示。</p><p>　　圖2.3 偏心軸的偏心部位</p><p>　　因?yàn)榧庸さ氖请p偏心件，兩偏心部位之間的位置的確定是難點(diǎn)。在設(shè)計(jì)專用夾具時(shí)，要有定位點(diǎn)，保證兩偏心部位的偏心方向相反。</p><p><b>　　2.2.3深孔加工</b>

45、</p><p>　　在機(jī)械加工中L/D>5時(shí)的孔加工可稱為深孔加工，用普通麻花鉆鉆深孔時(shí)有以下困難。</p><p>　　1.鉆頭細(xì)長。剛性差，加工時(shí)鉆頭易彎曲和振動，難以保證孔的直線度與加工精度。</p><p>　　2.切屑多，而排除切屑的通道長而狹窄，切屑不容易排出。</p><p>　　3.孔深切削液不易進(jìn)入，切削溫度過高，散

46、熱困難，鉆頭容易斷。</p><p><b>　　2.2.4軸的要求</b></p><p>　　1支承軸頸的尺寸精度及各支承軸頸間的同軸度。</p><p>　　2止推面對于支承軸線的垂直度。</p><p>　　3凸輪軸基面的尺寸精度和相對于支承軸頸的軸線的同軸度。</p><p><b

47、>　　4凸輪的位置精度。</b></p><p>　　5凸輪的形狀精度[1]。</p><p><b>　　2.3 本章小結(jié)</b></p><p>　　本章主要從零件圖入手，在加工以前認(rèn)真分析凸輪軸零件圖。從宏觀上對其有一個(gè)深刻的了解，對所要加工的工件進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析。并初步分析凸輪軸的加工工藝，確定凸輪軸加工要求和預(yù)計(jì)加工難度

48、，有利于以后的加工仿真。</p><p><b>　　第三章 夾具設(shè)計(jì)</b></p><p>　　機(jī)床夾具大體可分為通用夾具和專用夾具。通用夾具是指已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化的，在一定范圍內(nèi)可用加工不同工件的夾具；專用夾具是指專為某一工件的某道工序而專門設(shè)計(jì)的夾具。機(jī)床夾具在機(jī)械加工中起著重要的作用，它直接影響機(jī)械加工的質(zhì)量、生產(chǎn)率和生產(chǎn)成本以及工人的勞動強(qiáng)度等。因此機(jī)床夾具的設(shè)

49、計(jì)是機(jī)械加工工藝準(zhǔn)備中的一項(xiàng)重要工作。本章主要介紹為加工此凸輪軸而專門設(shè)計(jì)的專用夾具——偏心套筒。</p><p>　　3.1夾具的工作原理</p><p>　　夾具的工作原理有以下幾點(diǎn)：</p><p>　　1、使工件在夾具中占有正確的加工位置。這是通過工件各定位面與夾具的相應(yīng)定位元件的定位工作面（定位元件上其定位作用的表面）接觸、配合或?qū)?zhǔn)來實(shí)現(xiàn)的。</p

50、><p>　　2、夾具對機(jī)床應(yīng)先保證有準(zhǔn)確的相對位置，而夾具結(jié)構(gòu)又保證定位元件的定位工作面對夾具與機(jī)床相連接的表面之間的相對準(zhǔn)確位置，這就保證了夾具定位工作面相對機(jī)床切削運(yùn)動形成表面的準(zhǔn)確幾何位置，也就達(dá)到了工件加工面對定位基準(zhǔn)的相互位置的精度要求。</p><p>　　3、使刀具相對有關(guān)的定位元件的定位工作面調(diào)整到準(zhǔn)確位置，這就保證了刀具在工件上加工出的表面對工件定位基準(zhǔn)的位置尺寸。<

51、/p><p>　　在機(jī)械加工中，夾具在工藝裝備中占有重要地位，夾具設(shè)計(jì)恰當(dāng)與否，在很大程度上影晌加工質(zhì)量、生產(chǎn)率、勞動條件和加工成本。因此，夾具設(shè)計(jì)是機(jī)械加工中一項(xiàng)重要的工作。</p><p>　　選擇夾具時(shí)應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：</p><p>　　1）要保證工件的加工精度。</p><p>　　2）夾具類型要與其生產(chǎn)規(guī)模相適應(yīng)，以提高生產(chǎn)效率，降低

52、成本。</p><p>　　3）夾具結(jié)構(gòu)與元件的標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化并可重復(fù)使用以保證低成本。</p><p>　　4）擴(kuò)大機(jī)床工藝范圍。</p><p>　　5）減輕工人勞動強(qiáng)度，保證使用方便和安全。</p><p>　　3.2數(shù)控車床夾具設(shè)計(jì)</p><p>　　1、車床夾具的設(shè)計(jì)特點(diǎn)</p><p&

53、gt;　　1） 整個(gè)車床夾具隨機(jī)床主軸一起回轉(zhuǎn)，所以要求它結(jié)構(gòu)緊湊，輪廓尺寸盡 可能小，質(zhì)量小，而且夾具重心應(yīng)盡量與回轉(zhuǎn)軸線重合，以減少慣性力和回轉(zhuǎn)力矩。</p><p>　　2）應(yīng)有平衡措施消除回轉(zhuǎn)中的不平衡現(xiàn)象，以減少振動等不利影響。</p><p>　　3）與主軸端聯(lián)結(jié)部分是夾具的定位基準(zhǔn)，所以應(yīng)有較準(zhǔn)確的圓柱孔或錐孔，其結(jié)構(gòu)形式和尺寸，依具體使用的機(jī)床主軸端部結(jié)構(gòu)而定。</p

54、><p>　　4）高速回轉(zhuǎn)的夾具，應(yīng)特別注意使用安全，如盡可能避免帶有尖角或凸出部分；夾緊力要足夠大，且自鎖可靠等。必要時(shí)回轉(zhuǎn)部分外面可加罩殼，以保證操作安全。</p><p><b>　　2、確定工件的夾緊</b></p><p>　　工件在定位元件上定位后，必須采用一定的裝置將工件壓緊夾牢，使其在加工過程中不會因?yàn)槭芮邢髁ΑT性力或離心力等作用

55、而發(fā)生振動或位移，從而保證加工質(zhì)量和生產(chǎn)安全，這種裝置即為夾緊裝置。</p><p>　　夾緊元件是夾緊裝置的最終執(zhí)行元件，與工件直接接觸完成夾緊作用。夾緊裝置必須滿足如下基本要求：</p><p>　　1）夾緊時(shí)不能破壞工件定位后獲得的正確位置。</p><p>　　2）加緊力大小要適中，既要保證工件在加工過程中不移動、不轉(zhuǎn)動、不振動，由不得使工件產(chǎn)生變形或損傷工

56、作表面。</p><p>　　3）夾緊動作要迅速、可靠，且操作要方便、省力、安全。</p><p>　　4）結(jié)構(gòu)緊湊，易于制造與維修，其自動化程度及復(fù)雜程度應(yīng)與工件的生產(chǎn)綱領(lǐng)相適應(yīng)。</p><p>　　設(shè)計(jì)夾緊機(jī)構(gòu)，首先需合理確定夾緊力的三要素：大小、方向和作用點(diǎn)。</p><p>　　該工件在車床上的加工是以內(nèi)外圓柱面定位，選用內(nèi)外圓定心

57、夾緊機(jī)構(gòu)，在實(shí)現(xiàn)定心的同時(shí)，能將工件加緊，如選用三爪自定心卡盤。</p><p>　　3、卡爪的夾緊力和切削力</p><p>　　為了滿足此零件加工需要，零件夾具設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)先計(jì)算出卡爪夾緊力和切削力，從而得出機(jī)床卡盤需要調(diào)整到的壓力。</p><p>　　1）卡爪夾緊力公式： （3-1）</p&g

58、t;<p>　　式中：——卡爪數(shù)；——安全系數(shù)； ——摩擦系數(shù)；——切削扭距；——零件直徑.</p><p>　　2）由于實(shí)際的金屬切削過程非常復(fù)雜，影響因素很多，因而現(xiàn)有的一些結(jié)果不能很好地吻合。所以在生產(chǎn)實(shí)際中，切削力的大小一般采用由實(shí)驗(yàn)結(jié)果建立起來的經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算。對于一般加工方法，如車削、孔加工和銑削等已建立了可直接利用的經(jīng)驗(yàn)公式。常用的經(jīng)驗(yàn)公式可分為兩類：一類是指數(shù)公式，一類是按單位切削力進(jìn)

59、行計(jì)算的公式。</p><p>　　切削力公式： （3-2）</p><p>　　切削扭距公式： （3-3）</p><p>　　式中：——系數(shù)；、、——指數(shù)；——吃刀深度；——進(jìn)給量；</p><p>　　——切削速度；——材料修正系數(shù)；——

60、主偏角修正系數(shù)；——前角修正系數(shù)；——刃傾角修正系數(shù)；——刀尖圓弧半徑修正系數(shù)。</p><p>　　3.3專用夾具——偏心套設(shè)計(jì)</p><p>　　由零件分析知道，工件上有兩個(gè)偏心部位。一般數(shù)控車床加工的夾具不適用于加工偏心部位，尤其是雙偏心零件，因?yàn)殡p偏心零件要保證兩偏心部位偏心的方向。所以，要設(shè)計(jì)加工工件偏心部位的專用夾具——偏心套。</p><p>　　3

61、.3.1專用夾具分析</p><p>　　偏心套筒要經(jīng)常多次裝夾，因此，材料需要一定的硬度和耐磨性；偏心套要夾持在三爪卡盤上；要保證兩偏心部位的偏心方向相反；要在三爪卡盤上夾緊等。</p><p>　　設(shè)計(jì)專用夾具時(shí)還要考慮如下內(nèi)容：</p><p>　　1、偏心套偏心距的確定：偏心套偏心距的基本值與所加工工件的偏心距一致，偏心套偏心距的公差值為所加工工件偏心距公差

62、值的1/3。</p><p>　　2、偏心套與所加工工件的安裝配合以H6/h6為宜。</p><p>　　3、偏心套的加工主要考慮其公差值的不同而異，但偏心套與所加工工件的配合孔表面粗糙度必須達(dá)到Ra0.8µm以上。</p><p>　　4、工件過長時(shí)必須要有頂尖。</p><p>　　5、工件加工完工后，可取下完工工件，安裝未加工

63、工件，重復(fù)簡單的車工工序即可加工高精度偏心軸工件[4]。</p><p>　　3.3.2專用夾具設(shè)計(jì)</p><p>　　偏心套筒要經(jīng)常多次裝夾，材料需要一定的硬度和耐磨性，采用45鋼調(diào)質(zhì)HBS220-240為宜。偏心套要夾持在三爪卡盤上，因此，對三爪卡盤有一定要求：要求端面跳動0.01mm、圓跳動為0.03mm；為使偏心套定位準(zhǔn)確，保證兩偏心部位的偏心方向相反，設(shè)計(jì)如圖3.1和圖3.2所

64、示3mm鍵槽形凸起。偏心軸套外圓上沿軸線方向開有1.5~2.0mm的通槽，此槽的作用是使偏心軸套受到三爪卡盤卡爪的夾緊力后自動收緊并夾緊工件。此法比三爪卡盤加墊片法提高了生產(chǎn)效率，縮短了校正和計(jì)算時(shí)間[2]。</p><p>　　偏心套偏心距確定為2.8±0.033mm；偏心套與所加工工件的安裝配合為H6/h6；偏心套的表面粗糙度應(yīng)為Ra0.8µm。</p><p>　

65、　1、經(jīng)尺寸計(jì)算夾具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)如下：</p><p>　　1) 偏心部位1的夾具設(shè)計(jì)如圖3.1所示。</p><p><b>　　圖3.1 偏心套筒</b></p><p>　　2)偏心部位2的夾具設(shè)計(jì)如圖3.2所示。</p><p><b>　　圖3.2 偏心套筒</b></p>&l

66、t;p>　　2、工件加工注意事項(xiàng)如下：</p><p>　　1）偏心套要靠平在三爪自定心卡盤端面；</p><p>　　2）加工時(shí)粗車偏心工件的切削力較大，為防止工件軸向移動，應(yīng)在軸孔內(nèi)裝定位裝置；</p><p>　　3）粗車時(shí)選用YG5硬質(zhì)合金刀具，前角10-15度，斷屑槽為圓弧形寬5mm，且切削速度不宜過高，進(jìn)給量不宜過大。</p><

67、;p>　　4）加工工件時(shí)專用夾具1、2均裝在圖2.1所示的軸頸1上。</p><p>　　3.3.3專用夾具車削法的優(yōu)點(diǎn)</p><p>　　專用夾具車削法具有以下優(yōu)點(diǎn)：</p><p><b>　　1、操作性強(qiáng)；</b></p><p>　　2、對操作者操作技能的依賴性很低；</p><p&g

68、t;　　3、按要求安裝即可進(jìn)行加工，不需找正偏心工件軸線平行，極大降低了工人勞動強(qiáng)度。</p><p>　　4、零件加工精度不受人為因素的影響；</p><p>　　5、零件加工精度互換性很好；</p><p>　　6、極大提高了生產(chǎn)效率；</p><p>　　7、專用夾具成本不高，經(jīng)濟(jì)性良好。</p><p>　　3

69、.4 一般套筒設(shè)計(jì)</p><p>　　由零件分析可知，當(dāng)工件在加工中心加工好六方和鍵槽，轉(zhuǎn)到數(shù)控車床加工螺紋孔時(shí)，會發(fā)現(xiàn)直接夾緊工件會損傷工件，影響工件表面加工質(zhì)量。因此，需要設(shè)計(jì)一個(gè)套筒，達(dá)到保護(hù)工件表面質(zhì)量的目的。</p><p>　　如圖3.3所示為套筒的結(jié)構(gòu)示意圖。套筒外圓上沿軸線方向開有1.5~2.0mm的通槽，此槽的作用是使偏心軸套受到三爪卡盤卡爪的夾緊力后自動收緊并夾緊工件

70、。套筒與所加工工件的安裝配合為H6/h6；套筒的表面粗糙度為Ra0.8µm。</p><p>　　加工工件時(shí)此套筒裝在圖2.1所示的軸頸2上。</p><p><b>　　圖3.3 套筒</b></p><p><b>　　3.5本章小結(jié) </b></p><p>　　本章主要介紹了車工件

71、偏心部位的專用夾具的設(shè)計(jì)、用于保護(hù)工件表面的一般套筒的設(shè)計(jì)及夾具的結(jié)構(gòu)尺寸計(jì)算。</p><p>　　特別注意的是：1、兩專用夾具上均有3mm鍵槽形凸起，用于保證兩偏心部位的軸上位置；2、專用夾具和套筒外圓上沿軸線方向均開有1.5-2.0mm的通槽，利用此槽使偏心軸套受到三爪卡盤卡爪的夾緊力后自動收緊并夾緊工件。加工凸輪軸時(shí)使用專用夾具，可以快速找正，提高了工作效率。 </p><p>

72、　　第四章 機(jī)械加工工藝規(guī)程的制定</p><p>　　機(jī)械加工工藝規(guī)程的制定，可分為兩大步驟：第一步，擬定零件的加工工藝路線；第二步，確定每道工序的工序尺寸、所用設(shè)備和工藝裝備及切削用量和工時(shí)定額。</p><p>　　4.1 加工工藝路線的分析</p><p>　　在凸輪軸的加工過程中的加工精度，其中受兩個(gè)主要因素的影響：</p><p>

73、;<b>　　1、變形</b></p><p>　　從細(xì)長角度來說，突出的問題就是工件本身的剛度低。切削加工時(shí)產(chǎn)生較大的受力變形，其表面余應(yīng)力也會影響其變形，尤其在加工凸輪時(shí)，這種變形更為顯著。另一方面，采用材料為鋼的凸輪軸在主要工作表面精加工產(chǎn)生變形。</p><p>　　凸輪軸在加工過程中的變形，不僅影響到后工序加工的余量分配是否均勻，而且變形過大會導(dǎo)致后續(xù)加工無

74、法進(jìn)行，甚至造成中途報(bào)廢。凸輪軸加工后的變形，將直接影響到裝配后凸輪軸的使用性能。因此，在安排其工藝過程時(shí)，必須針對工件變形這一特點(diǎn)采取必要的措施，不僅要把各主要表面的精度加工工序分開，以使粗加工事故時(shí)產(chǎn)生的變形在半精加工中得修正，半精加工的變形在精加工中也得以修正。</p><p><b>　　2、加工難度大</b></p><p>　　從形狀復(fù)雜角度來講，突出的問

75、題就是凸輪的表面的加工。對于這些表面，不僅有尺寸精度要求，還有形狀位置要求。如采用普通的加工設(shè)備和一般表面常規(guī)的加工方法，顯然是無法保證其加工質(zhì)量和精度。</p><p>　　4.2凸輪加工工藝分析</p><p>　　定位基準(zhǔn)的選擇一般常規(guī)的方法是采用兩頂尖作為軸類零件的定位基準(zhǔn)。這樣避免了工件在多次裝夾具中固定基準(zhǔn)的轉(zhuǎn)換而引起的誤差，也可以作為后續(xù)工序的定位基準(zhǔn)，即符合“基準(zhǔn)統(tǒng)一”的原

76、則。</p><p><b>　　1、粗基準(zhǔn)的選擇</b></p><p>　　粗基準(zhǔn)的選擇是否合理，不僅關(guān)系到工件的裝夾是否方便、可靠，也關(guān)系到精加工中能否保證加工精度。該凸輪軸加工中粗基準(zhǔn)是銑兩端面并打中心孔時(shí)定位基準(zhǔn)的選擇，其目的是加工出后續(xù)工序的精基準(zhǔn)。為保證后續(xù)工序余量均勻，選用支承軸頸的毛坯外圓柱面及一個(gè)側(cè)面作為定位基準(zhǔn)。</p><p

77、><b>　　2、精基準(zhǔn)的選擇</b></p><p>　　在凸輪軸的加工過程中，精基準(zhǔn)選擇有下面兩種情況：</p><p>　　對于各支承軸頸、外圓表面的粗加工、半精加工、精加工均以兩頂尖孔作為精基準(zhǔn)進(jìn)行定位的；鉆孔時(shí)以兩支承軸頸作為基準(zhǔn)進(jìn)行定位。</p><p>　　選擇精基面的原則是：</p><p>　　1

78、）基準(zhǔn)重合原則，即盡可能的選用設(shè)計(jì)基準(zhǔn)作為定位基準(zhǔn)。</p><p>　　2）統(tǒng)一基準(zhǔn)原則，即盡可能的選用統(tǒng)一的定位基準(zhǔn)加工個(gè)表面，以保證各表面的間的位置精度。</p><p>　　3）互為基準(zhǔn)，反復(fù)加工的原則。</p><p><b>　　4）自為基準(zhǔn)原則。</b></p><p>　　4.3加工階段的劃分與工序順序的

79、安排</p><p><b>　　1、加工階段的劃分</b></p><p>　　由于凸輪軸的加工精度較高，整個(gè)加工不可能在一個(gè)工序內(nèi)全部完成。為了利于逐步達(dá)到加工要求，必須把整個(gè)工藝過程分幾個(gè)階段。</p><p>　　該凸輪軸加工分為以下三個(gè)階段：粗加工階段包括車各支承軸頸、、鉆通孔；半精加工階段包括偏心圓的加工、六方加工、鍵槽的加工；精加

80、工階段包括偏心圓外形、支承軸頸的磨削。</p><p><b>　　工序順序的安排</b></p><p>　　制定零件數(shù)控車削加工工序，一般應(yīng)該遵循下列原則：</p><p>　　1）基面先行：即前道工序的加工能夠?yàn)楹竺娴墓ば蛱峁┚庸せ鶞?zhǔn)和合適的裝夾表面。</p><p>　　2）先面后孔：先加工簡單的幾何形狀，后加

81、工復(fù)雜的幾何形狀。</p><p>　　3）先粗后精：粗、精加工需要分開的零件，先進(jìn)行粗加工后進(jìn)行精加工。</p><p>　　4）先主后次：先車端面打中心孔，再加工外圓柱面，最后加工槽、螺紋等表面。</p><p>　　5）工序集中：以相同定位、夾緊方式安裝的工序，應(yīng)進(jìn)行工序集中，以便減少重復(fù)定位次數(shù)和夾緊次數(shù)。</p><p>　　對于凸

82、輪軸，是按車——初磨——精磨的順序加工的。各表面加工順序從粗到精，且主要表面與次要表面加工工序相互交叉進(jìn)行，而從整體上說又符合“先粗后精”的原則。</p><p>　　4.4加工工藝路線的擬定</p><p>　　綜上所述擬工藝路線如下：</p><p>　　表4-1 工藝路線表</p><p><b>　　4.4.1備料</

83、b></p><p><b>　　1、零件毛坯的選擇</b></p><p>　　零件總長為155.5mm，最寬部位為55.6mm。因此，選擇長175mm、直徑為60mm的圓柱作為毛坯。如圖4.1所示。</p><p>　　圖4.1 毛坯示意圖</p><p>　　4.4.2 銑端面、鉆中心孔</p>

84、<p>　　數(shù)控車床的特點(diǎn)有：1、加工范圍廣；2、程編方便、機(jī)床重復(fù)定位精度在0.004mm之內(nèi)；3、刀位多，可以在一次裝夾中加工各種不同的表面；4、機(jī)床自動對刀 ,換刀迅速 ,輔助時(shí)間少。根據(jù)數(shù)控車床的特點(diǎn)和凸輪軸的加工要求確定：選擇數(shù)控車床來加工凸輪軸。</p><p>　　車削毛坯的右端端面，鉆中心孔，選擇右端面作為此工序的基準(zhǔn)（自為基準(zhǔn)原則）。如圖4.3所示。選擇30度的外圓車刀即可，材料為

85、合金鋼。</p><p>　　圖4.2車端面及打中心孔</p><p>　　4.4.3粗精加工外圓</p><p>　　粗精加工外圓（Φ16mm和Φ20mm），以工件的右端面作為此工序的基準(zhǔn)。如圖4.4上圖所示。注意：在軸頸3（右端Φ20mm外圓）右側(cè)留1mm的余量，保證加工工件軸頸(右端面時(shí)的尺寸精度。</p><p>　　圖4.4粗精加工

86、外圓</p><p><b>　　4.4.4加工軸頸</b></p><p><b>　　圖4.3 軸頸</b></p><p>　　4.4.5粗精加工溝槽</p><p>　　粗精加工1.35×Φ19mm的溝槽，如圖4.5所示。由圖可知要保留尖角，故選擇1.00mm的割刀。</p

87、><p><b>　　圖4.5 溝槽</b></p><p>　　以上數(shù)控車削切削用量的確定：</p><p>　　數(shù)控車削加工中的切削用量包括背吃刀量、切削速度和進(jìn)給量。選擇切削用量時(shí)，應(yīng)該在切削系統(tǒng)強(qiáng)度、剛性允許的條件下充分利用機(jī)床功率，最大地發(fā)揮刀具的切削性能。所選取的數(shù)值要在機(jī)床給定的切削參數(shù)允許范圍內(nèi)，同時(shí)要使主軸轉(zhuǎn)速、背吃刀量和進(jìn)給量

88、三者都能相互適應(yīng)，形成最佳的切削效果。具體原則是：粗車時(shí)，在考慮加工經(jīng)濟(jì)性的前提下以提高生產(chǎn)率為主；半精車和精車時(shí)，在保證工件加工精度和表面粗糙度的前提下兼顧提高加工效率。</p><p>　　1、背吃刀量的確定。</p><p>　　根據(jù)機(jī)床、夾具、刀具和工件組成的工藝系統(tǒng)剛度來確定背吃刀量，在工藝系統(tǒng)剛度允許的情況下，應(yīng)以最少的進(jìn)給次數(shù)切除加工余量，以提高加工效率。當(dāng)零件的加工精度要求

89、較高時(shí)，需要保留0.2mm~0.5mm的單邊精車余量。</p><p><b>　?。?-1）</b></p><p><b>　　2、主軸轉(zhuǎn)速的確定</b></p><p>　　依據(jù)機(jī)床的性能、被加工零件的材料和刀具允許的切削速度，查閱相關(guān)的數(shù)控加工切削用量資料，選取切削速度。在確定了切削速度（m/min）之后，根據(jù)工件

90、直徑D用下面的公式便可計(jì)算出主軸轉(zhuǎn)速n（r/min）。</p><p><b>　?。?-2）</b></p><p>　　式中，D是工件直徑，單位為mm。</p><p>　　3、進(jìn)給量f（進(jìn)給速度）的確定</p><p>　　在確定進(jìn)給量時(shí)，要考慮被加工零件的加工精度和表面粗糙度要求、刀具及工件的材料等因素，在保證加

91、工表面質(zhì)量要求的前提下，可選擇較大的進(jìn)給量，以提高加工效率。</p><p><b>　　（4-3）</b></p><p>　　一般，粗加工時(shí)，；精加工時(shí)切削速度較高，一般可達(dá)。如果機(jī)床及刀具性能允許，應(yīng)盡可能提高切削速度，相應(yīng)的可以采用較小的進(jìn)給量，以利于表面質(zhì)量的提高（一般可?。１?.1為數(shù)控車削用量推薦表[7] [8]。</p><p&g

92、t;　　表4.2數(shù)控車削用量推薦表</p><p>　　4.4.6六方和鍵槽</p><p>　　在加工中心主要完成零件兩個(gè)部位的加工，分別為尾端的六方加工和零件鍵槽加工。</p><p>　　加工中心將數(shù)控銑、數(shù)控鉆鏜類機(jī)床發(fā)展而來，集銑削、鉆鏜、攻螺紋等各種功能于一體，并配刀具庫，具有自動換刀功能，是適用于加工復(fù)雜零件的高效率、高精度的自動化機(jī)床。</p&

93、gt;<p>　　六方和鍵槽的工作表面粗糙度均為Ra6.3，可以采用加工中心加工，按粗銑、半精銑的方案進(jìn)行加工。</p><p>　　圖4.6 鍵槽和六方</p><p>　　如圖4.6，鍵槽尺寸精度為mm，六方?jīng)]有嚴(yán)格的要求。為了保證鍵槽的精度，故將鍵槽放在六方后面加工，即先加工六方。六方的加工要使用到分度頭。</p><p>　　采用粗精加工工藝路

94、線。加工時(shí)夾緊工件的左邊（留有5mm長的工藝夾頭）具體工序是：</p><p>　　1、粗銑、半精銑軸上六方：采用Φ10mm端面銑刀，軸向尺寸一刀到位。</p><p>　　圖4.7 鍵槽和六方加工</p><p>　　圖4.8鍵槽走刀路徑</p><p>　　粗銑、半精銑、精銑軸上鍵槽：Φ4mm立銑刀，分兩次走刀。</p>&

95、lt;p>　　鍵槽走刀路徑，如圖4.8所示，第一次走刀后，徑向單邊余量為0.5mm；第二次走刀后，徑向單邊余量為0.025mm。軸向尺寸一刀到位。</p><p>　　3、加工中心銑削用量的選擇</p><p>　　在銑削加工中，切削用量一般由切削速度、進(jìn)給量f（進(jìn)給速度）、切削深度（背吃刀量）和側(cè)吃刀量四要素組成。合理選擇切削用量對發(fā)揮數(shù)控機(jī)床的最佳效能有著至關(guān)重要的關(guān)系。<

96、/p><p>　　1、背吃刀量的確定。</p><p>　　當(dāng)工件表面粗糙度值要求為Ra3.2µm~ Ra12.5µm時(shí)，應(yīng)分為粗銑和半精銑兩個(gè)工序進(jìn)行。端面洗銑粗銑時(shí)背吃刀量或側(cè)吃刀量取6mm以下，粗銑后留0.5~1.0mm余量，在半精銑時(shí)一次切除。</p><p>　　2、進(jìn)給量（進(jìn)給速度）的確定(</p><p>　　進(jìn)

97、給速度是單位時(shí)間內(nèi)工件與銑刀沿進(jìn)給方向的相對位移，單位是mm/min。</p><p><b>　?。?-4）</b></p><p><b>　　式中z——銑刀齒數(shù)</b></p><p>　　每齒進(jìn)刀量f的選取主要依據(jù)工件材料的力學(xué)性能、刀具材料、工件表面粗糙度等因素。選取時(shí)可參照表4.2和4.3。</p>

98、<p>　　表4.3銑刀每齒進(jìn)刀量推薦表</p><p>　　表4.4銑削銑刀進(jìn)刀量推薦表</p><p><b>　　2、切削速度的選擇</b></p><p>　　切削速度的選擇主要取決于刀具的耐用度，與工件材料也有很大的關(guān)系可參照表4.4。</p><p>　　表4.5銑削加工切削速度推薦表</

99、p><p>　　4.4.7偏心輪和螺紋孔加工</p><p>　　1、夾緊輔助階梯軸，選擇30度外圓車刀車削六方的倒圓角。</p><p>　　2、將工件插入偏心軸套的內(nèi)孔中，分別加工兩偏心部位。如圖4.9所示。</p><p>　　加工兩偏心部位要用到專用夾具，如圖3.1和3.2所示偏心套筒。加工偏心部位1時(shí)，將軸頸1插入偏心套筒1的內(nèi)孔，用三

100、爪卡盤夾緊偏心套筒1的外圓；加工偏心部位2時(shí)，將軸頸1插入偏心套筒2的內(nèi)孔，用三爪卡盤夾緊偏心套筒2的外圓。</p><p>　　選擇30度的外圓車刀即可，刀具材料為合金鋼。</p><p>　　圖4.9 加工偏心部位</p><p>　　3、利用圖圖3.3所示套筒，將套筒套入直徑為Φ30mm的軸頸3，用三爪卡盤夾緊套筒外圓，切削輔助階梯軸，鉆孔Φ8mm×

101、17mm。如圖4.10所示。</p><p><b>　　圖4.10 鉆孔</b></p><p>　　最后在中心孔上攻絲，規(guī)格M8×12mm。</p><p>　　攻絲是用一定的扭矩將絲錐旋入工件上預(yù)鉆的底孔中加工出內(nèi)螺紋。由于螺紋車刀的結(jié)構(gòu)限制，在車床上不能加工過小孔徑的內(nèi)螺紋，一般直徑在16mm以下的內(nèi)螺紋以及大型工件如機(jī)體、機(jī)

102、座上的內(nèi)螺紋，通常都采用絲錐攻制的方法。用絲錐加工小直徑的內(nèi)螺紋，其生產(chǎn)效率比車削要高得多。如圖4.11所示。</p><p><b>　　圖4.11 攻絲</b></p><p><b>　　4.5本章小結(jié)</b></p><p>　　本章主要介紹了凸輪軸的加工工藝相關(guān)內(nèi)容，如加工設(shè)備選擇數(shù)控車床和加工中心。凸輪軸零件表

103、面數(shù)控車床加工方案為粗車——半精車——精車，加工中心的加工方案為粗銑——半精銑。最主要的是加工工序的確定和切削參數(shù)選擇。</p><p>　　工件加工工序?yàn)?、先在數(shù)控車床上加工工件右端端面、輔助階梯軸（工藝夾頭）、軸頸、打中心孔；2、在加工中心加工鍵槽和六方；3、回到數(shù)控車床加工右端端面、加工偏心部位、鉆孔、車削六方上的倒圓角及端面；4、鉗工攻絲。</p><p>　　數(shù)控車床切削參數(shù)選

104、擇：粗加工時(shí)，；精加工時(shí)。如果機(jī)床及刀具性能允許，應(yīng)盡可能提高切削速度，相應(yīng)的可以采用較小的進(jìn)給量，以利于表面質(zhì)量的提高（一般可取）。</p><p>　　加工中心銑削參數(shù)選擇：端面洗銑粗銑時(shí)背吃刀量或側(cè)吃刀量取6mm以下，粗銑后留0.5~1.0mm余量，在半精銑時(shí)一次切除。</p><p><b>　　第五章 </b></p><p>　　上

105、一章節(jié)完成了凸輪軸在數(shù)控車床和加工中心的加工工序，本章對凸輪軸具體加工工序進(jìn)行數(shù)控編程，對鍵槽部分進(jìn)行仿真。</p><p><b>　　5.1 鍵槽的仿真</b></p><p>　　5.1.1 Pro/Engineer軟件 </p><p>　　Pro/E第一個(gè)提出了參數(shù)化設(shè)計(jì)的概念，并且采用了單一數(shù)據(jù)庫來解決特征的相關(guān)性問題。另外，它采用

106、模塊化方式，用戶可以根據(jù)自身的需要進(jìn)行選擇，而不必安裝所有模塊。Pro/E的基于特征方式，能夠?qū)⒃O(shè)計(jì)至生產(chǎn)全過程集成到一起，實(shí)現(xiàn)并行工程設(shè)計(jì)。、</p><p>　　Pro/E采用了模塊方式，可以分別進(jìn)行草圖繪制、零件制作、裝配設(shè)計(jì)、鈑金設(shè)計(jì)、加工處理等，保證用戶可以按照自己的需要進(jìn)行選擇使用。綜述其有以下特點(diǎn)：</p><p>　　1． 參數(shù)化設(shè)計(jì) 相對于產(chǎn)品而言，我們可以把它看成幾何

107、模型，而無論多么復(fù)雜的幾何模型，都可以分解成有限數(shù)量的構(gòu)成特征，而每一種構(gòu)成特征，都可以用有限的參數(shù)完全約束，這就是參數(shù)化的基本概念。 　　</p><p>　　2． 基于特征建模Pro/Engineer是基于特征的實(shí)體模型化系統(tǒng)，工程設(shè)計(jì)人員采用具有智能特性的基于特征的功能去生成模型，如腔、殼、倒角及圓角，您可以隨意勾畫草圖，輕易改變模型。這一功能特性給工程設(shè)計(jì)者提供了在設(shè)計(jì)上從未有過的簡易和靈活。 </

108、p><p>　　3． 單一數(shù)據(jù)庫 Pro/Engineer是建立在統(tǒng)一基層上的數(shù)據(jù)庫上，不象一些傳統(tǒng)的CAD/CAM系統(tǒng)建立在多個(gè)數(shù)據(jù)庫上。所謂單一數(shù)據(jù)庫，就是工程中的資料全部來自一個(gè)庫，使得每一個(gè)獨(dú)立用戶在為一件產(chǎn)品造型而工作，不管他是哪一個(gè)部門的。換言之，在整個(gè)設(shè)計(jì)過程的任何一處發(fā)生改動，亦可以前后反應(yīng)在整個(gè)設(shè)計(jì)過程的相關(guān)環(huán)節(jié)上。</p><p>　　5.1.2 Pro/Engineer

109、仿真</p><p>　　圖5-1典型凸輪軸零件圖</p><p><b>　　步驟如下：</b></p><p><b>　　程序截圖1：</b></p><p>　　圖5-2典型凸輪軸仿真過程1</p><p><b>　　程序截圖2：</b><

110、;/p><p>　　圖5-2典型凸輪軸仿真過程2</p><p><b>　　程序截圖3：</b></p><p>　　圖5-3典型凸輪軸仿真過程3</p><p><b>　　程序截圖4</b></p><p>　　圖5-4典型凸輪軸仿真過程4</p><p

111、><b>　　程序截圖5：</b></p><p>　　圖5-5典型凸輪軸仿真過程5</p><p><b>　　5.2 程序編制</b></p><p>　　首先安裝數(shù)控車床刀具，如表5.1所示[14] [15]。</p><p>　　表5.1數(shù)控車床刀具</p><p&

112、gt;　　5.2.1數(shù)控車削常用指令</p><p><b>　　1、插補(bǔ)功能指令</b></p><p>　　1）快速定位指令（G00）</p><p>　　指令格式：G00 X（U）_ Z（W）_；其中X、Z為目標(biāo)點(diǎn)坐標(biāo)，U、W為增量坐標(biāo)編程方式。</p><p>　　2）直線插補(bǔ)指令（G01）</p>

113、<p>　　指令格式：G01 X（U）_Z（W）_F_；其中X、Z為目標(biāo)點(diǎn)坐標(biāo)，U、W為增量坐標(biāo)編程方式；F為切削進(jìn)給速度，單位為mm/min。</p><p>　　3）圓弧插補(bǔ)指令（G02、G03）</p><p>　　G02為順時(shí)針圓弧插補(bǔ)指令，G03為逆時(shí)針圓弧插補(bǔ)指令。</p><p>　　指令格式：G02 X（U）_Z（W）_I_K_F_；或

114、G02 X（U）_Z（W）_R_F_；</p><p>　　G03 X（U）_Z（W）_I_K_F_；或G03 X（U）_Z（W）_R_F_；</p><p>　　其中X、Z為圓弧終點(diǎn)坐標(biāo)；I、K為圓弧中心的坐標(biāo)，總為相對于圓弧起始點(diǎn)的增量值，R為圓弧半徑。</p><p>　　順圓與逆圓插補(bǔ)判別方法：在X-Z平面內(nèi)從+Y向Y軸的負(fù)方向看去，刀具相對工件進(jìn)給的方向順

115、時(shí)針為G02，逆時(shí)針為G03。</p><p><b>　　4） 螺紋切削指令</b></p><p>　　指令格式：G32 X（U）_Z（W）_F（I）_J_K_Q；其中：X（U）_Z（W）_為螺紋終點(diǎn)位置；F、I指令字分別用于給定公制螺紋的螺距和英制螺紋的每英寸螺紋的牙數(shù)，實(shí)際進(jìn)給速度由S和F決定。</p><p>　　指令功能：加工公制或

116、英制等螺距的直螺紋、錐螺紋和端面螺紋和連續(xù)的多段螺紋加工。</p><p>　　2、數(shù)控車床固定循環(huán)指令</p><p>　　1） 單一固定循環(huán)指令：</p><p>　　軸向車削循環(huán)指令G90</p><p>　　指令格式：G90 X（U）_Z（W）_F_；（圓柱切削）</p><p>　　G90 X（U）_Z（W）