【正文】 北京：機械工業(yè)出版社 2021 [2]曹西京等 復雜弧面凸輪的可視化設計。東華理工大學畢業(yè)設計 致謝 32 致 謝 .在指導老師的悉心認真 的指導下，經(jīng)過三個多月自身的不斷努力，這些問題都一一解決。在本文 中 所選定的 工件的加工工藝路線正確合理， 能夠 保證加工工件的精度。應用虛擬制造技術，設計人員可以模擬和評估產(chǎn)品的功能不可加工性等方面存在的問題 ； 企業(yè)可以靈活地進行資源配置和安排生產(chǎn)。 東華理工大學畢業(yè)設計 溝槽凸輪的數(shù)字化仿真加工 28 圖（ ） 刀具設定圖 加工方式的選擇圖（ ）： 圖（ ） 加工方式的選擇圖 面銑削的參數(shù) 圖（ ） ： 圖（ ） 面銑削的參數(shù)圖 東華理工大學畢業(yè)設計 溝槽凸輪的數(shù)字化仿真加工 29 生成 刀具的軌跡圖（ ） 圖（ ） 生成刀具軌跡播放圖 圖（ ） 生成刀具軌 圖 CL數(shù)據(jù)的輸出圖（ ）： 圖（ ） CL 數(shù)據(jù)輸出窗口 圖（ ） 定制對 話框 東華理工大學畢業(yè)設計 溝槽凸輪的數(shù)字化仿真加工 30 某溝槽凸輪零件的其他面的加工以及溝槽和孔的加工都 可以采用仿真的加工方式加工出來 。 東華理工大學畢業(yè)設計 溝槽凸輪的數(shù)字化仿真加工 27 圖（ ） 操作 命令 圖 圖（ ） 操作設置對話框 單擊“ NC 機床”右側(cè) 按鈕，系統(tǒng)彈出機床設置對話框，如圖（ ）所示。 圖（ ） 某 溝槽凸輪三維圖 → 圖 （ ） 使用“制造模型 ”→ “裝配 ”→ “參照模型” 圖 (2)在窗口右側(cè)模型樹中選擇特征 。 (1) 以裝配方式裝配參照模型 如圖 ，在“制造”菜單中依次使用“制造模型”→“裝配”→“參照模型”命令。 。建立幾何模型時，可以隨時變換工件坐標系以方便工件 建模，進入加工模塊后出現(xiàn)加工坐標系，它也可以根據(jù)需要進行各種變換，加工坐標系的位置和方向常常和機床的起始點有關，在生成操作前應注意認真檢查，其主要作用是 ： ； ，重新建立起起始位置 ； ，重新建立起始位置和方向 ； ，如加工相似零 件或在不同機床上安裝零件。 刀具 轉(zhuǎn)速和進給率受加工材料硬度、性能等多種因素影響，進給率與直徑成正比。球頭銑刀平行逆光到步距值為 。系統(tǒng)自動識別所定義的銑削窗口內(nèi)的零件形狀，自動生成刀具軌跡。重新粗加工可以稱作半精加工，可以根據(jù)已經(jīng)進行的粗加工 NC 序列自動計算余量以產(chǎn)生本次 NC 序列將要完成的刀具軌跡，以便之加工粗加工序列無法到達的區(qū)域。陷入加工主要應用于有凹槽或凸形的工件，當槽內(nèi)或凸形周邊有大量要切除的材料時，采用常規(guī)的方法切削這些余量，不僅費時，且易損耗刀具，增加制造成本。 孔加工用于各類孔系零件的加工，包括鉆孔、銼孔、鉸孔和攻絲等。 基 于 Plo/E 與虛擬數(shù)控加工技術的研究腔槽加工可以用于在體積塊粗加工之后進行的精加工，也可以直接用于精加工銑削。 輪廓加工所產(chǎn)生的刀具軌跡也是以等高分層的形式，沿著曲面輪廓進行分層加工。曲面加工要求所選擇的曲面必須能夠形成連續(xù)的刀具軌跡。局部銑削一般用于體積塊加工、曲面加工、輪廓加工、腔槽加工等 NC 序列之后?；?Pro/E 與 VERICUT 虛擬數(shù)控加工技術的研究體積塊加工主要用于切除大體積材料的粗加工中，加工后留有部分余量，用以進行精加工。 Pro/E 系統(tǒng)為不同的加工情景提供 了 多種優(yōu)化的加工方法。 東華理工大學畢業(yè)設計 溝槽凸輪的數(shù)字化仿真加工 22 4 溝槽凸輪的數(shù)字化仿真加工 模塊的介紹 在 NC 模塊中有很多加工模塊，涉及到銑削 、 車削 、 線切割與加工中心等。 銑削深度： mmaw ? 東華理工大學畢業(yè)設計 溝槽凸輪的工藝分析 20 每齒進給量 fa ：根據(jù) 表 519，取 Zmma f /? ， 銑削速度 V ：參照 表 520，取 m in/)273~232( mV ? ， 取 V =235, 0d =80代入以下公式得： 機床主軸轉(zhuǎn)速 n ： m i n/ 23510001000 0 rd Vn ????? ? ，根據(jù) 表 415，取 min/725rn ? 實際銑削速度 V? ： m i n/ 0 00 mndV ?????? ? 取 zf = Zmma f /? ， Z=20， wn = min/725rn ? 代入以下公式得： 工作臺每分進給量 mf ： m i n/1 1 6 mmznff wzm ????? 根據(jù) 表 543可得： 被切削層長度 l ：由毛坯尺寸可 知 mml ? 刀具切入長度 1l ： mml 301 ? 刀具切出長度 2l ：取 mml 22 ? 走刀次數(shù)為 1 取 22?l ， mml 301 ? , mml 22 ? 1160?mf 代入以下公式得： 機動時間 1jt ： m i 1160 23022211 ??????? mj f lllt 輔助時間 ft 的計算 根據(jù)以上基本工時 jt 的計算，輔助時間 ft 與基本工時 jt 之間的關系為jf tt )~(? ，該零件 jf tt ? ，則各工序的輔助時間分別為： 工序 2的輔助時間： sst f 1 ??? ； 工序 3的輔助時間： sst f ??? ； 工序 4的輔助時間： sst f ??? ； 工序 5的輔助時間： sst f 1 ??? ； 工序 6的輔助時間： sst f ??? ； 本章小結(jié) 本 章主要是對某溝槽凸輪的加工工藝進行 了分析設計。根據(jù)上述結(jié)果，再查《互換性與測量技術基礎》表 24標準公差數(shù)值表可確定各工步的公差值分別為：精鉸：；粗鉸： ；擴孔： ；鉆： 。在圖 2512b所示的尺寸鏈中 2Z 是封閉環(huán)，故： mmPPZ 4 5 3m i n2m a x1m a x2 ????? mmPPZ 5 5 2m a x2m i n1m i n2 ????? 余量校核結(jié)果表明，所確定的工序尺寸及公差是合理的。 由 圖 ，可以找出全部工藝尺寸鏈，如圖 所示， 求解各工序尺寸及公差的順序如下： 圖 第 1 道工序加工方案示意圖 (a) （ b） 圖 第 1 道工序工藝尺寸鏈圖 ， mmDP 0 1 0 5 1 5 0 ???? ； 東華理工大學畢業(yè)設計 溝槽凸輪的工藝分析 14 ， 221 ZPP ?? , 其中 2Z 為粗銑余量，由 表 235，由于 B 面的加工余量是經(jīng) 粗銑一次切除的，故 2Z 應等于 B 面的毛坯余量，即 mmZ 32 ? ，mmZPP 1533150221 ????? 。所選用的通用設備應提出機床型號，如該 溝槽凸輪零件選用的通用設備 的型號為“ XK8140A” “ Z550” “ CK6125A” 。 機床的生產(chǎn)效率應與被加工工件的生產(chǎn)類型相適應。該零件采用的是一 端面外圓 定位，其中 φ 150 外圓 以限制工件的 X， Z 方向的移動和轉(zhuǎn)動。 工件的定位基準及定位基面 在進行溝槽凸輪零件溝槽 粗銑加工工序時， φ 150 外圓端面已經(jīng)粗銑， 以 φ 150外輪廓 已經(jīng)粗車 ，故選 溝槽凸輪 以 φ 150 外圓端面作為定位基面?？傊M量做到合理，立于解決難題 、 攻克關鍵點和提高 生產(chǎn)效率。對于加工表面多而 復雜的零件，可以按其結(jié)構特點（如內(nèi)型 、 外型 、 曲面和平面等）劃分多道工序。 加工工藝方案一 采 用普通的機械車床加工方法： 工序一：下料 東華理工大學畢業(yè)設計 溝槽凸輪的工藝分析 10 工序二： 以 φ 150的 外輪廓為粗基準銑某溝槽凸輪的兩端面 工序三：以 φ 150的 外輪廓為粗基準粗車某溝槽凸輪的外輪廓 工序四： 以 φ 150的 外輪廓為粗基準鉆 、 擴 、 鉸孔 工序五：以 φ 12的中心 孔為精基準半精銑 、 精銑某溝槽凸輪的兩端面 工序六：以 φ 12的中心 孔為精基準半精車 、 精車某溝槽凸輪的外輪廓 工序七：以 φ 12的中心 孔為精基準銑溝槽 工序八：倒角 、 去毛刺 工序九：入庫 加工工藝方案二 在 數(shù)控 銑 床 加工中 ，溝槽凸輪的加 工工序比較集中，在一次裝夾中，盡可能完成全部的工序。 去毛刺，倒 圓角，并進行熱處理，使零件達的綜合性能達到零件的使用要求。 毛坯尺寸公差及機械加工余量 寬度為： 26? 表 26 直徑為： 27? 表 26 上面 注 的 “表 26”出自《機械制造技術基礎課程設計指導教程》 下文所注的表均出自《機械制造技術基礎課程設計指導教程》。 已知機械加工后某溝槽凸輪的重量為 ，由此可初步估計機械加工前鍛件毛坯的重量為 。確定該零件的材料為 KTH30006，該材 料具有良好的加工切削性能。其中，自由鍛生產(chǎn)效率低 、鍛造精度低 、 表面質(zhì)量差 、 加工余量大，但成本較低，適用于單件小批量生產(chǎn)及大型鍛件生產(chǎn)；模鍛 生產(chǎn)效率高 、 鍛造精度高 、 表面質(zhì)量好 、 加工余量小，可 鍛造較復雜的鍛件，但成本較高，適用于成批大量生產(chǎn)中小型鍛件；胎膜鍛介于自由鍛與模鍛之間，適用于中小批生產(chǎn)小 型鍛件。 在進行制造加工 前 ， 要對零件進行實體建模， 要有 CAD 模型，然后根據(jù) CAD 模型數(shù)據(jù)庫提供的幾何 數(shù)據(jù)進行制造加工 ，對零件進行細致的工藝分析，加深對零件的認識。但對于復雜一點的集合特征，則要綜合各種可能用到的手段才可能實現(xiàn)。設計者需 要先創(chuàng)建兩條“造型”曲線，這樣就構成了基礎曲面。 美國 Parametric Technology Corporation(PTC)的 Pro/Engineer 系列是著名的三維 CAD/CAM 軟件，廣泛應用于機械 、電子、工業(yè)造型、航天、家電設計及模具制造等諸多領域。這種設計方法尤其能充分發(fā)揮設計者的智慧和創(chuàng)新能力，使之不必拘泥于平面圖紙的限制和束縛，而把主要精力聚焦于創(chuàng)造性的勞動 —— 創(chuàng)新。近年來得到越來越多的普及 和 應用，為制造業(yè)企業(yè)增強產(chǎn)品創(chuàng)新開發(fā)能力起到了巨大的推動作用。這時 幾何數(shù)據(jù)交換模塊就會發(fā)揮作用。在這一事件中出盡風頭的 CAMMAX 軟件就是一種數(shù)控模塊。 制造 (CAM)模塊 在機 械行業(yè)中用到的 CAM 制造模塊中的功能是 NC Machining(數(shù)控加工 )。有限元仿真使我們有了一雙慧眼，能 “ 看到 ” 零件內(nèi)部的受力狀態(tài)。 功能仿真 (CAE)模塊 功能仿真 (CAE)模塊主要進行有限元分析 。 PRO/E 生成曲面的方法有：拉伸、旋轉(zhuǎn)、放樣、掃掠、網(wǎng)格、點陣等。機械設計模塊是一個高效的三維機械設計工具，它可繪制任意復雜形狀的零件。 Pro/Engineer 功能如下： 1． 特征驅(qū)動（例如：凸臺、槽、倒角、腔、殼等）； 2． 參數(shù)化（參數(shù)尺寸、圖樣中的特征、載荷、邊界條件等）； 3． 通過零件的特征值之間，載荷 /邊界條件與特征參數(shù)之間（如表面 積等）的關系來進行設計。這種功能使得修改更為方便和可令設計優(yōu)化更趨完美。包括對大型項目的裝配體管理、功能仿真、制造、數(shù)據(jù)管理等。海灣戰(zhàn)爭結(jié)束當年，美國評出的最具 影響的十大技術中， CAD/CAM/CAE 技術便榜上有名。 由于本課題重點在于對溝槽凸輪的加工方法的研究，故而沒有對其建模方法進行過多的闡述。正是這些功能為工程設計的縱向和橫向設計提供了極大的自由度。 Pro/ENGINEER 是目前較為流行的大型三維 CAD 軟件中的一 種。仿真是一個相對概念，任何逼真的仿真都只能是對真實系