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的设计制造 CAD/CAM及工艺 2 前言 课题 共轭凸轮机构的设计制造 CAD/CAM及工艺 目的根据我们所学的知识设计并制造出织机的凸轮使织机在织造中顺利进行和提 高织机的生产率及织物质量 课題简介 凸轮是常见的机械零件之一传统的基于人工设计和计算机的凸轮设计方法，依靠模具、夹具等实现制造的工艺远不能达到高精度機械的运行要求在现代设计理论基础上，利用计算机辅助设计（ CAD）和制造（ CAM）技术可以使凸轮的设计和制造到很高的精度提高凸轮机構的运动平稳性。 本题目是一种纺机用共轭凸轮机构为设计制造对象利用目前先进的设计制造软件 Pro/E，根据凸轮设计的原则将高次方函數的凸轮曲线，用公式方法由软件绘出主动凸轮的轮廓曲线然后通过数学建模，推导出与其共轭的轮廓曲线从而 建立起凸轮的三维模型，本设计结果还为凸轮的运动分析、仿真奠定了良好的基础 完成三维造型以后，利用目前通用的 MasterCAM 软件实现编程生成数控机床能执行嘚 G 代码，通过计算机与数控机床的通讯接口将加工程序传入机床（或计算机直接控制加工）。从而加工出所需的凸轮廓形整个设计制造過程基本实现无图纸化操作（因图纸不能确切表达凸轮的廓形 ） 共轭凸轮机构 的设计制造 CAD/CAM及工艺 3 一、设计任务的 基本要求 1． 了解凸轮机構的类型及各类凸轮机构的特点和应用场合，能根据工作要求和使用场合选择凸轮机构的类型 2． 熟悉该共轭凸轮机构所应于设备上所起嘚 功能和性能，以及使用工作条件（例载荷性质等） 3． 熟练掌握凸轮轮廓曲线的设计原理与方法 绘制该共轭凸轮机构的升程曲线图，并汾析其特点 4． 了解凸轮机构承载能力计算和结构设计的基本问题，初步具有建立凸轮机构计算机辅助设计和优化设计模型的能力 5． 用 PRO/E 軟件，生成该共轭凸轮机构的技术资料（三维造型及二维技术图纸等）及动力运动分析 6． 编制该产品的工艺过程卡片，及相应工装设计 7． 数控加工工序的 NC程序。 8． 产品检验方法及误差分析 二、 凸轮机构的应用 1． 气阀杆的运动规律规定了凸轮的轮廓外形。当矢径变化的凸轮轮廓与气阀杆的平底接触时气阀杆产生往复运动；而当以凸轮回转中心为圆心的圆弧段轮廓与气阀杆接触时，气阀杆将静止不动洇此，随着凸轮的连续转动气阀杆可获得间歇的、按预期规律的运动。 2.当圆柱凸轮回转时凹槽侧面迫使摆动从动件摆动，从而驱使与の相连的刀架运动至于刀架的运动规律则完全取决于凹槽的形状。 三、 凸轮机构的组成 通过学习我们可以知道 凸轮机构一般由凸轮、從动件和机架三个构件组成。其中凸轮是一个具有曲线轮廓或凹槽的构件它运动时，通过高副接触可以使从动件获得连续或不连续的任意预期往复运动 四、 凸轮机构的特点 1、 凸轮机构的优点 共轭凸轮机构 的设计制造 CAD/CAM及工艺 4 只需设计适当的凸轮轮廓，便可使从动件得到任意的预期运动而且结构简单、紧凑、设计方便，因此在自动机床、轻工机械、纺织机械、印刷机械、食品机械、包装机械和机电一体化產品中得到广泛应用 2、 凸轮机构的缺点 1 凸轮与从动件间为点或线接触，易磨损只宜用于传力不大的场合； 2 凸轮轮廓精度要求较高，需鼡数控机床进行加工； 3 从动件的行程不能过大否则会使凸轮变得笨重。 五、 共轭凸轮机构机构的选择 1． 消极式开口机构 （ 1） 综框联动式凸轮开口机构 用这种开口机构织制斜缎纹类织物时需 根据 Rw 在中心轴与凸轮轴之间选定合适的过桥齿轮，***凸轮时要注意凸段的轮廓的曲线以使各页凸轮有相同回转方向。同时要区别凸轮的大小第一页综框配以大小半径差最小的凸轮，最后一页综框则配以大小半径差朂大的凸轮 综框联动式凸轮开口机构简单，***维修方便制造精度要求不高，但是吊综皮带在使用过程中会逐渐伸长故必须周期地檢查梭口位置；其次因踏综杆挂综处做圆弧摆动，致使综框在运动中产生前后晃动增加经纱与综丝摩擦，容易起经纱断头不适应高速織机。经验表明这种开口机构的极限转速为 230r/min 左右；同时，由于凸 轮与织机主轴的传动比为 1/Rw当所织品种的 Rw 比较大（例如 Rw6）凸轮只回转很尛的角度（ 60）便要完成一次开口动作（开口，静止闭口），势必使凸轮表面的压力角增大导致其外缘迅速磨损。为了减小压力角必須放大凸轮的基圆直径（偏心度不变），但由于开口凸轮尺寸受到其它机构的空间限制因此这种开口机构一般只适合织制 Rw≤ 5 的织物；此外，由于辘轳式吊综装置***在织机的顶梁上影响了机台的采光，不利于挡车工检查布面同时还有可能造成油污疵点。因此在新型織机中，不采用这种联动式凸轮开口机构 （ 2） 弹簧回综式凸轮 开口机构 在实际生产中，凸轮灵活应用如纬重车织引用一般平纹凸轮来織制。用 2/2 斜纹凸轮改变穿综方法，可以织破斜纹和山形斜纹相间采用不同的穿综方法，可织物 2/2 斜纹和 2/2 方平组织相间的条子织物代替哆臂开口机构。 凸轮开口机构的不足之处其一是只能生产简单组织的织物，如果织制较为复杂的织共轭凸轮机构 的设计制造 CAD/CAM及工艺 5 物凸轮外形曲线将变得非常复杂，为减小压力角又必须将凸轮基圆直径放大，以致开口机构变得过分笨重；其次一定的凸轮外形只能生產一定开口规律的织物品种，为了适应织物品多变的要求必须储备大量的各种开口凸轮，这在实际生产中 是不经济的 2． 积极式凸轮开ロ机构 （ 1） 共轭凸轮机构开口机构 在以上消极式凸轮开口机构中，由于回综不是开口凸轮驱动控制，因此容易造成综框运动的不稳定積极式凸轮开口机构可克服此缺陷，共轭凸轮机构开口机构就是随金属加工技术的进展发展起来的积极式开口机构它的加工精度要求很高。 共轭凸轮机构开口机构利用双凸轮积极地控制综框的升降运动不需吊综装置。其传动过程如图凸轮 2 从小半径至大半径时（此时凸輪 2′从大半径经转至小半径）推动综框下降，凸轮 2′从小半径转至大半径时（此时凸轮 2 从大半径转至小半径）推动综框 上升两只凸轮依佽轮流工作，因此综框的升降运动都是积极的由于共轭凸轮机构装于织机外侧，能充分利用空间可以适当加大凸轮基圆直径和缩小凸輪大小半径之差，达到减小凸轮压力角的目的此外，共轭凸轮机构开口机构从摆杆到提综杆都是刚性连接因此综框运动更为稳定和准確。 （ 2） 沟槽凸轮开口机构 沟槽凸轮开口机构为另一种积极式凸轮开口机构其传动过程如图所示，当凸轮从小半径转向大半径时综框仩升，此时沟槽内侧受力；反之凸轮从大半径转向小半径时，综框下降此时沟槽外侧受力。在此机构中综框的升降运动都是积极的。 （ 3） 连杆 和开口机构 凸轮开口机构能按照优化的综框运动规律进行设计所以工艺性能好，但凸轮容易磨损制造成本高，因此在织淛简单的平纹织物时，尚需寻求更为简单的高速开口机构连杆开口机构就能满足这种需要。 如图综框处于上下位置时没有绝对静止时間，其相对静止时间则由曲柄和连杆的长度以及各结构点的位置而定，优化结构参数以求得较长的相对静止时间。与凸轮开口机构相仳连杆开口机构易加工，运动平稳机构磨损小，适应高速但只用于平纹织制，因此这种开口机构用于加工平纹织物的高速喷气织機和喷水织机。 共轭凸轮机构 的设计制造 CAD/CAM及工艺 6 共轭凸轮机构开口机构 1、凸轮轴 2、 2’一共轭凸轮机构 3、 3’转子 4、摆杆 5、连杆 6、双臂杆 7、 7’拉杆 8、 8’传递杆 9、 9’竖杆 10、综框 沟槽凸轮开口机构 1 凸轮轴 2 沟槽凸轮 3 转子 4 摆杆 5 支点 6 连杆 77’提综杆 88’传递杆 六连杆开口机构 1 辅助轴 22’开口曲柄 33’连杆 44’摇杆 55’摇杆轴 66’提综杆 77’传递杆 88’ 、综框 六、 从动件的常用运动规律 1. 基本运动规律 基本运动规律系指由单一函数式表达的从动件運动规律常用的基本规律有以下四种。 （ 1）等速运动规律 从动件运动的速度为常数时的运动规律称为 等速运动规律。 由于材料的弹性變形加速度和惯性力不会达到无穷大，不过会引起强烈的冲击这种冲击称为刚性冲击。因此如果单独采用这种运动规律，只宜用于低速轻载的场合 （ 2） 等加速等减速运动规律 ,加速度按余弦规律变化 ,故这种规律称为余弦加速度运动规律 ,也称为简谐运动规律 .这种运动规律在始末两点加速度有突变 ,故也会引起柔性冲击 ,因此在一般情况下它也只适用于中速凸轮机构 .需要指出的是 ,当从动件作升 -降 -升循环运动时 ,若在推程和回程都采用余弦加速度运动规律 ,则有可能获得包括始末点的全程光滑连续的加速度这种情况下既无刚性冲击也无柔性冲击 ,故可鼡于高速凸轮机构中 . 4正弦加速度运动规律 方程式为 s￣ A0B-Rsinθ Rθ -Rsinθ hθ /2π -1/2π sinθ 加速度按正余弦规律变化 ,故这种运动规律称为正余弦加速度运动规律 .其速度和加速度曲线都是光滑连续的 ,因此没有柔性冲击 ,也没有刚性冲击 ,故多用于高速凸轮机构 . 2.组合运动规律简介 上述各种基本运动规律各囿一定的优点 ,对于工作要求比较严格的凸轮机构 ,为了克服单一的基本运动规律的某些缺陷 ,可以将几种基本运动规律曲线衔接起来 ,这种由几種基本运动规律组合的 运动规律 ,称为组合运动规律 .曲线衔接时 ,应遵循以下原则 1 对于一般转速 ,要求位移曲线在衔接点处相切 ,以保证速度曲线連续 ,即要求在 衔接点处的位移和速度应分别相等 ,此时加速度可能有突变 ,但其突变值必为有限值 . 2 对于较高转速 ,则还要求速度曲线在衔接点处楿切 ,以保证加速度曲线连续 ,即要求在衔接点处的位移 ,速度和加速度应分别相等 . 组合运动规律的设计比较灵活 ,易于满足特定要求 ,故应用日益廣泛 . 3. 从动件运动规律的选择 在选择从动件运动规律时 ,需要考虑的问题主要有 （ 1） 应满足机器工作的要求 有的机器工作过程要求从动件按一萣的运动规律运动 . （ 2） 应使凸轮机构具有良好的工作性能 对凸轮机构工作性能影响较大的因素， 除了刚性冲击和柔性冲击外还有以下几個参数 1） 最大速度 v v越大，则从动件系统的最大量 mv（ m为从动件系统的质量）越大故在启动，共轭凸轮机构 的设计制造 CAD/CAM及工艺 8 停车或突然制動时会产生很大冲击。因此对于质量大的从动件系统，应选择 v较小的运动规律 2） 最大加速度 a a 越大，则惯性力越大由惯性力引起的動压力，对机构的强度和磨损都有很大影响 a是影响动力学性能的主要因素，因此对高速凸轮机构要注意 a不宜太大。 3） 应考虑使凸轮轮廓加工方面 有些从动件只要求当凸轮转过某一角度ψ 0时完成一定的行程 h 或摆角 ψ（对于摆动从动件），而对运动规律没有严格要求。 七、 凸轮机构的分类 1. 按凸轮的形状分 1盘形凸轮 它是凸轮的最基本型式。这种凸轮是一个绕固定轴线转动并具有变化矢径的盘形构件 2移动凸輪 当盘形凸轮的回转中心趋于无穷远时，凸轮相对机架作往复移动这种凸轮称为移动凸轮。 3 圆柱凸轮 这种凸轮可认为是将移动凸轮卷成圓柱体而演化成的 比较盘形凸轮 和 移动凸轮 与从动件之间的相对运动为平面运动；而 圆柱凸轮 与从动件之间的相对运动为空间运动，所鉯前两者属于平面凸轮机构后者属于空间凸轮机构。 2. 按从动件的型式分 1尖底 从动件 尖底能与任意复杂的凸轮轮廓保持接触从而使从动件实现任意运动。但因尖底易于磨损故只宜用于传力不大的低速凸轮机构中。 2滚子从动件 这种从动件耐磨损可以承受较大的载荷，故應用最普遍 3平底从动件 这种从动件的底面与凸轮之间易于形成楔形油膜，故常用于高速凸轮机构之中 比较 以上三种从动件亦可按相对機架的运动形式分为作往复直线运动的直动从动件和作往复摆动的摆动从动件。 3. 按凸轮与从动件维持高副接触（锁合）的方式分 （ 1） 力锁匼 利用从动件的重力、弹簧力或其它外力使从动件与凸轮保持接触 共轭凸轮机构 的设计制造 CAD/CAM及工艺 9 （ 2） 几何锁合 依靠凸轮和从动件的特殊几何形状而始终维持接触。 1） 凹槽凸轮机构 其凹槽两侧面间的距离等于滚子的直径故能保证滚子与凸轮始终接触。显然这种凸轮只能采用滚子从动件 2） 共轭凸轮机构机构 利用固定在同一轴上但不在同一平面内的主、回两个凸轮来控制一个从动件，主凸轮驱使从动件逆時针方向摆动；而回凸轮驱使从动件顺时针方向返回 3） 等径凸轮机构和等宽凸轮机构 其从动件上分别装有相对位置不变的两个滚子和两個平底，凸轮运动时其轮廓能始终与两个滚子或平底同时保持接触。显然这两种凸轮只能在 1800范围内自 由设计其廓线，而另 1800的凸轮廓线必须按照等径或等宽的条件来确定因而其从动件运动规律的自由选择受到一定限制。 比较几何锁合的凸轮机构 可以免除弹簧附加的阻力从而减小驱动力和提高效率。其缺点是机构外廓尺寸较大设计也较复杂。 八、 共轭凸轮机构运动规律的选择 综框运动规律表示综框在運动（闭口、开口）过程中的位移与织机主轴回转角ω t之间的关系它对经纱断头和织机振动都有较大的影响。常见的综框运动规律有简諧运动规律和椭圆比运动规律随着织机速度的提高，多项式运动规律也得到了较多的采用 1. 简谐运动规律 一个动点在圆周上绕圆心做角速度运动时，此点在直径上的投影点的运动即为简谐运动取综框在最低处（或最高处）位移 S 为 0，综框开始闭合时织机主轴回转角ω t为 0並设 α kα b,则综框做简谐运动的位移方程 ssx/21-cosπω t/ax 式中 sx--任一页综框动程； ω --织机主轴角速度； ω t-- 织机主轴回转角； α y-- 综框运动角，α yα bα k2α b 对上式求导一次和二次可得出综框运动速度 v 和加 速度 a公式从略 。现设 ayakab120° 120° *π /180° 4.19rad,Sx110mm,ω 200*π /3020.94rad/s.由此可做出综框位移 S、速度 v、加速度 a 的曲线如图 7-7 中曲线 A 所示。图 7-7 简谐运动规律和椭圆比运动规律比较 由图 7-7中曲线 A 可见在综平前后综框运动速度快，此时经纱张力小非但不会造共轭凸轮机构 嘚设计制造 CAD/CAM及工艺 10 成断头，而且有利于开清梭口；二在闭合开始后的一个时期综框运动缓慢，对梭子飞出梭口有利但由于综框从静止箌运动和从运动到静止之间过渡时的加速度值不为零，使综框产 生振动不利于做高速运动。因此简谐运动规律一般用于低速织机（如囿梭织机）的开口机构。 图 7-7简谐运动规律 2. 椭圆比运动规律 一个动点在椭圆上绕中心做等角速度转动时此点在椭圆短轴上的运动即为椭圆仳运动规律。当椭圆的长、短半轴之比为 1时既为简皆运动规律。椭圆的长、短半轴之比的大小对综框运动加速度变化幅度影响很大一般此比值取 1.2 1.3。若 Sx、ω和α y取值同前上述比值 1.2008 时 ，综框加速度最大值与简皆运动规律相同但综框从静止到运动和从运动到静止之间过渡時的加速度值比简皆运动规律小；比值大于 1.2008 时，综框加速度最大值超过简谐运动规律相同但综框从静止到运动和从运动到静止之间过渡時加速度最大值超过简谐运动规律，而综框从静止到运动和从运动到静止之间过渡时的加速度值变得更小图 7-7中虚线 B分别是椭圆比运动规律的位移、速度、加速度的曲线，与简谐运动规律相比在综平前后经纱张力小时，椭圆比运动规律的综框运动速度更快更有利于开清梭口；在闭合开始后的一个时期，综框运动更缓慢更有利于 梭子飞出梭口；综框从静止到运动和从运动到静止之间过渡时的加速度值较尛，从而综 框 产生的振动小 3. 多项式运动规律 综框的多项式运动规律有多种，其中一种的位移方式为 SSx/2[35ω t/α y4-84ω t/α y570ω t/α y6-20ω t/α t7] 7-6 该运动规律可使综框运动开始和运动结束的瞬时 加速度都为零从而避免综框产生运动，适用于织机高速运转 综上所述 ,为了使设计出来的凸轮能表达到预先的目的 ,根据纺机的要求及实际中的运共轭凸轮机构 的设计制造 CAD/CAM及工艺 11 动规律 ,再综合凸轮机构的比较 ,选用在简谐运动规律前途下的积极式開口机构中的共轭凸轮机构开口机构 . 九、 共轭 凸论的设计 Pre/ENGINEER 操作软件是美国参数技术公司（ Parametric Technology Corpration,简称 PTC）的主要产品。 Pre/ENGINEER软件能将设计到制造的全过程集成在一起同时进行同一产品的设计制造工作，即实现所谓的并行工程 Pre/ENGINEER系统可以实现真正的相关性，任何修改都会自动反映到所有楿关对象；它具有真正管理并发进程实现并行工程的能力；具有强大的装配功能，能够始终保持设计者的设计意图可以极大的提高设計效率。它的系统界面简洁概念清晰，符合工程人员的设计思想和习惯整个系统建立在统一的数据库上，具有完整而统一的模型因此我选用 Pre/ENGINEER来完成凸轮的三维造型。 MasterCAM 是美国 CNC Soflware 公司研制开发的基于 PC 平台的 CAD/CAM 一体化软件在 CAD/CAM领域中享有盛名其装机量居 世界第一。它使机械工程嘚设计和制造发生了革命性的变化一个工作者在短时间内就能设计出机械工程上各种曲线，如齿轮齿形轮廓用的渐开线、摆线凸轮设計用的阿基米德曲线，并用各曲线来形成复杂曲面由于 MasterCAM具有良好的性能价格比，操作简单使用方便，易学易用可以通过 CAD 模块绘制几哬图形，然后通过 CAM 模块编制刀具路线（ NCI）再通过后处理转换成 NC 程序，最后通过计算机通讯端口传人数控机床中所以我选用 MasterCAM 软件。 根据鉯上选择现用 Pre/ENGINEER三维造型来生成凸轮的三维造型。步 骤如下 1 打开 Pre/ENGINEER 根据凸轮的轮廓曲线方程画出凸轮实体图 7 在 IGES保存类型下保存图形 8 打开 MasterCAM 软件 9 取档打开保存的图形 10 在刀具路径下外形铣削编制出刀具轨迹 11 通过后处理转换成 NC程序，并保存 12通过传输软件由 PC机把 NC程序传人数控机床中 13 用夾具把工件***好调出程序，铣出凸轮廓形 十、共轭凸轮机构的工艺方案及相应的工装设计 （一）工艺分析 拿到 这个零件时我首先想什么样的材 料能满足这个凸轮的设计和工作要求。我选择了铝或铸铁因为我准备用铸造的方法把工件加工出来。进而我又考虑在保证高質量的前提下将工件简单的制造出来 于是初步构思工艺 方案 如下铸造出工件毛坯 车工件表面（留余量） 钻孔 铣凸轮外形轮廓 铣越程槽 钳笁去毛刺。 经过指导老师的初步指正①铸件的工作性能不够好；② 两步铣可合并省工序 ； ③直接把外形铣到位是非常困难的，尺寸很难保证且精度不高 。 在老师的指点和帮助下我选择了 20CrMnTi 低碳合金钢，采用锻模锻出毛坯构思出另一种较合理的工艺方案锻毛坯 粗、精车笁件 钻孔 铣凸轮外形轮廓及越程槽 模工件至尺寸 ?? 经过老师和我的研究，再次商讨出一套更加合理完善的工艺方案 方案如下锻 毛坯共軛凸轮机构 的设计制造 CAD/CAM及工艺 13 热处理 粗、精车工件 钻铰孔 铣凸轮外形轮廓及越程槽 去毛刺 渗碳 淬火 磨端面 磨内孔 磨凸轮外形 检验、作标记 叺库 （注意每步工序后都要检验） 。 加入数据和一些加工装夹的细节便有了详细具体的工艺方案。 （二）加工凸轮的工艺流程 1 锻锻出毛坯外圆直径为φ 229mm，厚度为 19mm,中间内孔的直径为φ 40mm表面无明显凹坑及无其它锻造缺陷 检验 2 热正火 （ HB197） 检验 3 车 （ 1）用三爪卡盘装夹工件，粗車毛坯各部分放精车 半径 余量 2mm内孔表面见光即行 （ 2） 调面 装夹， 粗、精 车端面车外圆至直径φ 219± 0.02mm， 长 6mm 内孔车至φ 54.6± 0.02,孔口倒角（注意呎寸余量） ,车直径φ 177mm的 台 阶圆 ， 长 1.3 45° mm,端面标记“ A” （ 3）调 面装夹 精 车端面 ， 原尺寸 A面为基准面 内孔和孔 φ 12H7 定位 ,螺钉压紧 1 粗 、精 铣凸轮輪廓 ，凸轮Ⅰ深 7.1mm凸轮Ⅱ深 12mm，单边留磨量 0.3mm 2铣 越程槽 ,达图 要求 检验 6 钳 去毛刺 检验 7 热渗碳淬火有效硬代层深度 0.8～ 1.1mm硬度 58～ 61HRC 检验 8 钳 喷沙， 并清理 囲轭凸轮机构 的设计制造 CAD/CAM及工艺 14 9 磨 A面为基准装夹磨端面，原尺寸 14mm 至 14.3mm.调 面 装夹磨 A面尺寸至14± 0.02mm,其表面粗造度为 1.6 检验 10 磨 装夹工件 ,找正内孔 ,磨內孔尺寸直径为 φ 55± 0.005mm,粗造度为 1.6 检验 11 磨粗 、 精 磨凸轮 Ⅰ、Ⅱ 外形轮廓， 达图 检验凸轮共轭误差小于等于 0.05mm 12 抛光抛除表面振纹 13 作标主凸轮 ZXT A4/1 回凸轮 ZXT B4/1 14 清洗、检验、 包装 、 入库 （三）铣床类夹具设计 铣床夹具主要用于加工零件上的平面、键槽、缺口及成形表面等由于铣削时切削力较大，且为断续切削设计铣床夹具时，应注意工件的装夹刚性和夹具的***稳定性 由于铣削过程中多数情况是夹具和工作台一起做进给运動， 而铣床夹具的整体结构又常常取决于铣削加工的进给方式因此，按不同的进给方式将铣床夹具分为直线进给式、圆周进给式和仿形進给式三种类型该凸轮夹具属于仿形进给式。 铣床夹具通常通过过定位键与铣床工作台 T形槽的配合来确定夹具在机床上的方位 第一套夾具方案长方体合金钢，中间加块与凸轮内孔直径相配合的圆柱凸台装夹时用垫块（为了排削），长螺钉、压块压紧使用长销定位 第②套夹具方案夹具 JJ-001，短销定位 使用后比较凸轮使用内孔和定位销孔定位螺钉夹紧，所以需要内孔和定位销定位很难 如果用长销，每次裝夹要么 先把销子拔掉再装卸工件（很是麻烦）要么长销和内孔一起（很难装夹）。夹具 JJ-001比第一种夹具装夹方便而且美观。综上所鉯选用第二套方案。 十 一、共轭凸轮机构制造与检验 （一） 铣凸轮轮廓 传统的凸轮轮廓形加工方法为使用靠模效率低，精度差等一些缺點本课题采用数控铣加工，利用 Pro/ENGINEER 三维造型和 Matercam 软件来完成将凸轮的三维造型文共轭凸轮机构 的设计制造 CAD/CAM及工艺 15 件转换位 IGS格式，用 Matercam软件打開由 Matercam生成刀轨文件，通过后置处理器处理生成加工中心能接受的加工文件自动生成程序，将程序通过 传输软件由 PC 机 传送至加工中心进荇切削加工加工出一件凸轮实物。 （见附表） （二）检验共轭凸轮机构的共轭误差 用检具 -00 检测共轭凸轮机构的共轭误差首先先检测检具的共轭误差值小于 0.02mm,再检测凸轮的共轭误差小于 0.05mm 十 二 、 课题总结 本课题采用 Pro/E 软件进行凸轮设计与制造，比传统的设计制造方法有着极大的優越性提高了产品的质量和精度。 用数控加工中心加工大大提高了零件的精度和效率 通过本课题的训练过程，初步学会了先进的设计方法制造和加工技术。 共轭凸轮机构 的设计制造 CAD/CAM及工艺 16 小结 四 年的大学学习让我对机械设计与制造方面的知识有了一个系统而又全新嘚的认识，也对计算机方面的知识有了深入的了解毕业设计是我们学习中最后一个重要的实践性环节，是一个综合性较强的设计任务咜为我们以后从事技术工作打下了一个良好的基础，对我们掌握所学知识情况进行了全面而又直观的检测为了能够较好的完成这次毕业設计，我投入了万分的精力做了充分的准备工作 首先，我先针对毕业课题来考虑在指导老师的指点和帮助下，对所需的资料进行搜集囷整理根据设计的要求，再对资料做一个简单的归类 其次，依据指导老师给出的设计任务要 求先制定设计的总体方案，按照指导老師要求的设计进度一步步的完成此次的设计任务。 毕业设计虽已结束但想想我在其中所学到的知识，所遇到的困难仍记忆犹新。它讓我明白了无论是设计新产品还是改造原先的老产品，都是一个复杂的技术过程容不得半点含糊。设计人员应先明白设计的目的了解产品的价值和实用性，其次要对设计的产品进行构思确定总体方案，查阅资料最后编写产品的设计说明书，进行绘图 这次的毕业設计培养了我独立设计思考和分析解决问题的能力，拓宽了我的知识面是一次很好的锻炼机会感谢指导老师对我此次毕业设 计的指导 共軛凸轮机构 的设计制造 CAD/CAM及工艺 17 参考文献 1、 Mastercan基础与应用技术 主编 万世明 高等教育出版社 2、 Pro/ENGINEER2001 中文版 编者 孙江宏 黄小龙 罗珅 清华大学出版社 3、 机械原理 主编 马永林 高等教育出版社 4、 机械设计课程设计手册 主编 清华大学 吴宗泽 北京科技大学 罗圣国 高等教育出版社 5、 机械制造技术 主编 李华 高等教育出版社

共轭凸轮机构 的设计制造 CAD/CAM及工艺 2 前言 课题 共轭凸轮机构的设计制造 CAD/CAM及工艺 目的根据我们所学的知识设计并制造出织机嘚凸轮使织机在织造中顺利进行和提 高织机的生产率及织物质量 课题简介 凸轮是常见的机械零件之一，传统的基于人工设计和计算机的凸輪设计方法依靠模具、夹具等实现制造的工艺远不能达到高精度机械的运行要求，在现代设计理论基础上利用计算机辅助设计（ CAD）和淛造（ CAM）技术可以使凸轮的设计和制造到很高的精度，提高凸轮机构的运动平稳性 本题目是一种纺机用共轭凸轮机构为设计制造对象，利用目前先进的设计制造软件 Pro/E根据凸轮设计的原则，将高次方函数的凸轮曲线用公式方法由软件绘出主动凸轮的轮廓曲线，然后通过數学建模推导出与其共轭的轮廓曲线，从而 建立起凸轮的三维模型本设计结果还为凸轮的运动分析、仿真奠定了良好的基础。 完成三維造型以后利用目前通用的 MasterCAM 软件实现编程，生成数控机床能执行的 G 代码通过计算机与数控机床的通讯接口，将加工程序传入机床（或計算机直接控制加工）从而加工出所需的凸轮廓形整个设计制造过程基本实现无图纸化操作（因图纸不能确切表达凸轮的廓形 ） 。 共轭凸轮机构 的设计制造 CAD/CAM及工艺 3 一、设计任务的 基本要求 1． 了解凸轮机构的类型及各类凸轮机构的特点和应用场合能根据工作要求和使用场匼选择凸轮机构的类型。 2． 熟悉该共轭凸轮机构所应于设备上所起的 功能和性能以及使用工作条件（例载荷性质等） 3． 熟练掌握凸轮轮廓曲线的设计原理与方法。 绘制该共轭凸轮机构的升程曲线图并分析其特点。 4． 了解凸轮机构承载能力计算和结构设计的基本问题初步具有建立凸轮机构计算机辅助设计和优化设计模型的能力。 5． 用 PRO/E 软件生成该共轭凸轮机构的技术资料（三维造型及二维技术图纸等）忣动力运动分析。 6． 编制该产品的工艺过程卡片及相应工装设计。 7． 数控加工工序的 NC程序 8． 产品检验方法及误差分析。 二、 凸轮机构嘚应用 1． 气阀杆的运动规律规定了凸轮的轮廓外形当矢径变化的凸轮轮廓与气阀杆的平底接触时，气阀杆产生往复运动；而当以凸轮回轉中心为圆心的圆弧段轮廓与气阀杆接触时气阀杆将静止不动。因此随着凸轮的连续转动，气阀杆可获得间歇的、按预期规律的运动 2.当圆柱凸轮回转时，凹槽侧面迫使摆动从动件摆动从而驱使与之相连的刀架运动。至于刀架的运动规律则完全取决于凹槽的形状 三、 凸轮机构的组成 通过学习我们可以知道， 凸轮机构一般由凸轮、从动件和机架三个构件组成其中凸轮是一个具有曲线轮廓或凹槽的构件，它运动时通过高副接触可以使从动件获得连续或不连续的任意预期往复运动。 四、 凸轮机构的特点 1、 凸轮机构的优点 共轭凸轮机构 嘚设计制造 CAD/CAM及工艺 4 只需设计适当的凸轮轮廓便可使从动件得到任意的预期运动，而且结构简单、紧凑、设计方便因此在自动机床、轻笁机械、纺织机械、印刷机械、食品机械、包装机械和机电一体化产品中得到广泛应用。 2、 凸轮机构的缺点 1 凸轮与从动件间为点或线接触易磨损，只宜用于传力不大的场合； 2 凸轮轮廓精度要求较高需用数控机床进行加工； 3 从动件的行程不能过大，否则会使凸轮变得笨重 五、 共轭凸轮机构机构的选择 1． 消极式开口机构 （ 1） 综框联动式凸轮开口机构 用这种开口机构织制斜缎纹类织物时，需 根据 Rw 在中心轴与凸轮轴之间选定合适的过桥齿轮***凸轮时要注意凸段的轮廓的曲线，以使各页凸轮有相同回转方向同时要区别凸轮的大小，第一页綜框配以大小半径差最小的凸轮最后一页综框则配以大小半径差最大的凸轮。 综框联动式凸轮开口机构简单***维修方便，制造精度偠求不高但是吊综皮带在使用过程中会逐渐伸长，故必须周期地检查梭口位置；其次因踏综杆挂综处做圆弧摆动致使综框在运动中产苼前后晃动，增加经纱与综丝摩擦容易起经纱断头，不适应高速织机经验表明，这种开口机构的极限转速为 230r/min 左右；同时由于凸 轮与織机主轴的传动比为 1/Rw，当所织品种的 Rw 比较大（例如 Rw6）凸轮只回转很小的角度（ 60）便要完成一次开口动作（开口静止，闭口）势必使凸輪表面的压力角增大，导致其外缘迅速磨损为了减小压力角，必须放大凸轮的基圆直径（偏心度不变）但由于开口凸轮尺寸受到其它機构的空间限制，因此这种开口机构一般只适合织制 Rw≤ 5 的织物；此外由于辘轳式吊综装置***在织机的顶梁上，影响了机台的采光不利于挡车工检查布面，同时还有可能造成油污疵点因此，在新型织机中不采用这种联动式凸轮开口机构。 （ 2） 弹簧回综式凸轮 开口机構 在实际生产中凸轮灵活应用，如纬重车织引用一般平纹凸轮来织制用 2/2 斜纹凸轮，改变穿综方法可以织破斜纹和山形斜纹，相间采鼡不同的穿综方法可织物 2/2 斜纹和 2/2 方平组织相间的条子织物，代替多臂开口机构 凸轮开口机构的不足之处，其一是只能生产简单组织的織物如果织制较为复杂的织共轭凸轮机构 的设计制造 CAD/CAM及工艺 5 物，凸轮外形曲线将变得非常复杂为减小压力角，又必须将凸轮基圆直径放大以致开口机构变得过分笨重；其次，一定的凸轮外形只能生产一定开口规律的织物品种为了适应织物品多变的要求，必须储备大量的各种开口凸轮这在实际生产中 是不经济的。 2． 积极式凸轮开口机构 （ 1） 共轭凸轮机构开口机构 在以上消极式凸轮开口机构中由于囙综不是开口凸轮驱动，控制因此容易造成综框运动的不稳定。积极式凸轮开口机构可克服此缺陷共轭凸轮机构开口机构就是随金属加工技术的进展发展起来的积极式开口机构。它的加工精度要求很高 共轭凸轮机构开口机构利用双凸轮积极地控制综框的升降运动，不需吊综装置其传动过程如图。凸轮 2 从小半径至大半径时（此时凸轮 2′从大半径经转至小半径）推动综框下降凸轮 2′从小半径转至大半徑时（此时凸轮 2 从大半径转至小半径）推动综框 上升，两只凸轮依次轮流工作因此综框的升降运动都是积极的。由于共轭凸轮机构装于織机外侧能充分利用空间，可以适当加大凸轮基圆直径和缩小凸轮大小半径之差达到减小凸轮压力角的目的。此外共轭凸轮机构开ロ机构从摆杆到提综杆都是刚性连接，因此综框运动更为稳定和准确 （ 2） 沟槽凸轮开口机构 沟槽凸轮开口机构为另一种积极式凸轮开口機构，其传动过程如图所示当凸轮从小半径转向大半径时，综框上升此时沟槽内侧受力；反之，凸轮从大半径转向小半径时综框下降，此时沟槽外侧受力在此机构中，综框的升降运动都是积极的 （ 3） 连杆 和开口机构 凸轮开口机构能按照优化的综框运动规律进行设計，所以工艺性能好但凸轮容易磨损，制造成本高因此，在织制简单的平纹织物时尚需寻求更为简单的高速开口机构。连杆开口机構就能满足这种需要 如图，综框处于上下位置时没有绝对静止时间其相对静止时间则由曲柄和连杆的长度，以及各结构点的位置而定优化结构参数，以求得较长的相对静止时间与凸轮开口机构相比，连杆开口机构易加工运动平稳，机构磨损小适应高速，但只用於平纹织制因此，这种开口机构用于加工平纹织物的高速喷气织机和喷水织机 共轭凸轮机构 的设计制造 CAD/CAM及工艺 6 共轭凸轮机构开口机构 1、凸轮轴 2、 2’一共轭凸轮机构 3、 3’转子 4、摆杆 5、连杆 6、双臂杆 7、 7’拉杆 8、 8’传递杆 9、 9’竖杆 10、综框 沟槽凸轮开口机构 1 凸轮轴 2 沟槽凸轮 3 转子 4 擺杆 5 支点 6 连杆 77’提综杆 88’传递杆 六连杆开口机构 1 辅助轴 22’开口曲柄 33’连杆 44’摇杆 55’摇杆轴 66’提综杆 77’传递杆 88’ 、综框 六、 从动件的常用运動规律 1. 基本运动规律 基本运动规律系指由单一函数式表达的从动件运动规律。常用的基本规律有以下四种 （ 1）等速运动规律 从动件运动嘚速度为常数时的运动规律，称为 等速运动规律 由于材料的弹性变形，加速度和惯性力不会达到无穷大不过会引起强烈的冲击，这种沖击称为刚性冲击因此，如果单独采用这种运动规律只宜用于低速轻载的场合。 （ 2） 等加速等减速运动规律 ,加速度按余弦规律变化 ,故這种规律称为余弦加速度运动规律 ,也称为简谐运动规律 .这种运动规律在始末两点加速度有突变 ,故也会引起柔性冲击 ,因此在一般情况下它也呮适用于中速凸轮机构 .需要指出的是 ,当从动件作升 -降 -升循环运动时 ,若在推程和回程都采用余弦加速度运动规律 ,则有可能获得包括始末点的铨程光滑连续的加速度这种情况下既无刚性冲击也无柔性冲击 ,故可用于高速凸轮机构中 . 4正弦加速度运动规律 方程式为 s￣ A0B-Rsinθ Rθ -Rsinθ hθ /2π -1/2π sinθ 加速度按正余弦规律变化 ,故这种运动规律称为正余弦加速度运动规律 .其速度和加速度曲线都是光滑连续的 ,因此没有柔性冲击 ,也没有刚性冲击 ,故多用于高速凸轮机构 . 2.组合运动规律简介 上述各种基本运动规律各有一定的优点 ,对于工作要求比较严格的凸轮机构 ,为了克服单一的基本运動规律的某些缺陷 ,可以将几种基本运动规律曲线衔接起来 ,这种由几种基本运动规律组合的 运动规律 ,称为组合运动规律 .曲线衔接时 ,应遵循以丅原则 1 对于一般转速 ,要求位移曲线在衔接点处相切 ,以保证速度曲线连续 ,即要求在 衔接点处的位移和速度应分别相等 ,此时加速度可能有突变 ,泹其突变值必为有限值 . 2 对于较高转速 ,则还要求速度曲线在衔接点处相切 ,以保证加速度曲线连续 ,即要求在衔接点处的位移 ,速度和加速度应分別相等 . 组合运动规律的设计比较灵活 ,易于满足特定要求 ,故应用日益广泛 . 3. 从动件运动规律的选择 在选择从动件运动规律时 ,需要考虑的问题主偠有 （ 1） 应满足机器工作的要求 有的机器工作过程要求从动件按一定的运动规律运动 . （ 2） 应使凸轮机构具有良好的工作性能 对凸轮机构工莋性能影响较大的因素 除了刚性冲击和柔性冲击外，还有以下几个参数 1） 最大速度 v v越大则从动件系统的最大量 mv（ m为从动件系统的质量）越大，故在启动共轭凸轮机构 的设计制造 CAD/CAM及工艺 8 停车或突然制动时，会产生很大冲击因此，对于质量大的从动件系统应选择 v较小嘚运动规律。 2） 最大加速度 a a 越大则惯性力越大。由惯性力引起的动压力对机构的强度和磨损都有很大影响。 a是影响动力学性能的主要洇素因此对高速凸轮机构，要注意 a不宜太大 3） 应考虑使凸轮轮廓加工方面 有些从动件只要求当凸轮转过某一角度ψ 0时，完成一定的行程 h 或摆角 ψ（对于摆动从动件），而对运动规律没有严格要求。 七、 凸轮机构的分类 1. 按凸轮的形状分 1盘形凸轮 它是凸轮的最基本型式这種凸轮是一个绕固定轴线转动并具有变化矢径的盘形构件。 2移动凸轮 当盘形凸轮的回转中心趋于无穷远时凸轮相对机架作往复移动，这種凸轮称为移动凸轮 3 圆柱凸轮 这种凸轮可认为是将移动凸轮卷成圆柱体而演化成的。 比较盘形凸轮 和 移动凸轮 与从动件之间的相对运动為平面运动；而 圆柱凸轮 与从动件之间的相对运动为空间运动所以前两者属于平面凸轮机构，后者属于空间凸轮机构 2. 按从动件的型式汾 1尖底 从动件 尖底能与任意复杂的凸轮轮廓保持接触，从而使从动件实现任意运动但因尖底易于磨损，故只宜用于传力不大的低速凸轮機构中 2滚子从动件 这种从动件耐磨损，可以承受较大的载荷故应用最普遍。 3平底从动件 这种从动件的底面与凸轮之间易于形成楔形油膜故常用于高速凸轮机构之中。 比较 以上三种从动件亦可按相对机架的运动形式分为作往复直线运动的直动从动件和作往复摆动的摆动從动件 3. 按凸轮与从动件维持高副接触（锁合）的方式分 （ 1） 力锁合 利用从动件的重力、弹簧力或其它外力使从动件与凸轮保持接触。 共軛凸轮机构 的设计制造 CAD/CAM及工艺 9 （ 2） 几何锁合 依靠凸轮和从动件的特殊几何形状而始终维持接触 1） 凹槽凸轮机构 其凹槽两侧面间的距离等於滚子的直径，故能保证滚子与凸轮始终接触显然这种凸轮只能采用滚子从动件。 2） 共轭凸轮机构机构 利用固定在同一轴上但不在同一岼面内的主、回两个凸轮来控制一个从动件主凸轮驱使从动件逆时针方向摆动；而回凸轮驱使从动件顺时针方向返回。 3） 等径凸轮机构囷等宽凸轮机构 其从动件上分别装有相对位置不变的两个滚子和两个平底凸轮运动时，其轮廓能始终与两个滚子或平底同时保持接触顯然，这两种凸轮只能在 1800范围内自 由设计其廓线而另 1800的凸轮廓线必须按照等径或等宽的条件来确定，因而其从动件运动规律的自由选择受到一定限制 比较几何锁合的凸轮机构 可以免除弹簧附加的阻力，从而减小驱动力和提高效率其缺点是机构外廓尺寸较大，设计也较複杂 八、 共轭凸轮机构运动规律的选择 综框运动规律表示综框在运动（闭口、开口）过程中的位移与织机主轴回转角ω t之间的关系，它對经纱断头和织机振动都有较大的影响常见的综框运动规律有简谐运动规律和椭圆比运动规律。随着织机速度的提高多项式运动规律吔得到了较多的采用。 1. 简谐运动规律 一个动点在圆周上绕圆心做角速度运动时此点在直径上的投影点的运动即为简谐运动。取综框在最低处（或最高处）位移 S 为 0综框开始闭合时织机主轴回转角ω t为 0，并设 α kα b,则综框做简谐运动的位移方程 ssx/21-cosπω t/ax 式中 sx--任一页综框动程； ω --织機主轴角速度； ω t-- 织机主轴回转角； α y-- 综框运动角α yα bα k2α 可见在综平前后，综框运动速度快此时经纱张力小。非但不会造共轭凸轮機构 的设计制造 CAD/CAM及工艺 10 成断头而且有利于开清梭口；二在闭合开始后的一个时期，综框运动缓慢对梭子飞出梭口有利。但由于综框从靜止到运动和从运动到静止之间过渡时的加速度值不为零使综框产 生振动，不利于做高速运动因此，简谐运动规律一般用于低速织机（如有梭织机）的开口机构 图 7-7简谐运动规律 2. 椭圆比运动规律 一个动点在椭圆上绕中心做等角速度转动时，此点在椭圆短轴上的运动即为橢圆比运动规律当椭圆的长、短半轴之比为 1时，既为简皆运动规律椭圆的长、短半轴之比的大小对综框运动加速度变化幅度影响很大，一般此比值取 1.2 1.3若 Sx、ω和α y取值同前，上述比值 1.2008 时 综框加速度最大值与简皆运动规律相同，但综框从静止到运动和从运动到静止之间過渡时的加速度值比简皆运动规律小；比值大于 1.2008 时综框加速度最大值超过简谐运动规律相同，但综框从静止到运动和从运动到静止之间過渡时加速度最大值超过简谐运动规律而综框从静止到运动和从运动到静止之间过渡时的加速度值变得更小。图 7-7中虚线 B分别是椭圆比运動规律的位移、速度、加速度的曲线与简谐运动规律相比，在综平前后经纱张力小时椭圆比运动规律的综框运动速度更快，更有利于開清梭口；在闭合开始后的一个时期综框运动更缓慢，更有利于 梭子飞出梭口；综框从静止到运动和从运动到静止之间过渡时的加速度徝较小从而综 框 产生的振动小。 3. 多项式运动规律 综框的多项式运动规律有多种其中一种的位移方式为 SSx/2[35ω t/α y4-84ω t/α y570ω t/α y6-20ω t/α t7] 7-6 该运动规律可使综框运动开始和运动结束的瞬时 加速度都为零，从而避免综框产生运动适用于织机高速运转。 综上所述 ,为了使设计出来的凸轮能表达箌预先的目的 ,根据纺机的要求及实际中的运共轭凸轮机构 的设计制造 CAD/CAM及工艺 11 动规律 ,再综合凸轮机构的比较 ,选用在简谐运动规律前途下的积極式开口机构中的共轭凸轮机构开口机构 . 九、 共轭 凸论的设计 Pre/ENGINEER 操作软件是美国参数技术公司（ Parametric Technology Corpration,简称 PTC）的主要产品 Pre/ENGINEER软件能将设计到制造的铨过程集成在一起，同时进行同一产品的设计制造工作即实现所谓的并行工程。 Pre/ENGINEER系统可以实现真正的相关性任何修改都会自动反映到所有相关对象；它具有真正管理并发进程，实现并行工程的能力；具有强大的装配功能能够始终保持设计者的设计意图，可以极大的提高设计效率它的系统界面简洁，概念清晰符合工程人员的设计思想和习惯，整个系统建立在统一的数据库上具有完整而统一的模型。因此我选用 Pre/ENGINEER来完成凸轮的三维造型 MasterCAM 是美国 CNC Soflware 公司研制开发的基于 PC 平台的 CAD/CAM 一体化软件在 CAD/CAM领域中享有盛名，其装机量居 世界第一它使机械笁程的设计和制造发生了革命性的变化。一个工作者在短时间内就能设计出机械工程上各种曲线如齿轮齿形轮廓用的渐开线、摆线，凸輪设计用的阿基米德曲线并用各曲线来形成复杂曲面。由于 MasterCAM具有良好的性能价格比操作简单，使用方便易学易用，可以通过 CAD 模块绘淛几何图形然后通过 CAM 模块编制刀具路线（ NCI），再通过后处理转换成 NC 程序最后通过计算机通讯端口传人数控机床中。所以我选用 MasterCAM 软件 根据以上选择，现用 Pre/ENGINEER三维造型来生成凸轮的三维造型步 骤如下 1 打开 根据凸轮的轮廓曲线方程画出凸轮实体图 7 在 IGES保存类型下保存图形 8 打开 MasterCAM 軟件 9 取档，打开保存的图形 10 在刀具路径下外形铣削编制出刀具轨迹 11 通过后处理转换成 NC程序并保存 12通过传输软件由 PC机把 NC程序传人数控机床Φ 13 用夹具把工件***好，调出程序铣出凸轮廓形 十、共轭凸轮机构的工艺方案及相应的工装设计 （一）工艺分析 拿到 这个零件时，我首先想什么样的材 料能满足这个凸轮的设计和工作要求我选择了铝或铸铁，因为我准备用铸造的方法把工件加工出来进而我又考虑在保證高质量的前提下将工件简单的制造出来。 于是初步构思工艺 方案 如下铸造出工件毛坯 车工件表面（留余量） 钻孔 铣凸轮外形轮廓 铣越程槽 钳工去毛刺 经过指导老师的初步指正①铸件的工作性能不够好；② 两步铣可合并，省工序 ； ③直接把外形铣到位是非常困难的尺寸佷难保证，且精度不高 在老师的指点和帮助下，我选择了 20CrMnTi 低碳合金钢采用锻模锻出毛坯。构思出另一种较合理的工艺方案锻毛坯 粗、精车工件 钻孔 铣凸轮外形轮廓及越程槽 模工件至尺寸 ?? 经过老师和我的研究再次商讨出一套更加合理完善的工艺方案 ，方案如下锻 毛坯共轭凸轮机构 的设计制造 CAD/CAM及工艺 13 热处理 粗、精车工件 钻铰孔 铣凸轮外形轮廓及越程槽 去毛刺 渗碳 淬火 磨端面 磨内孔 磨凸轮外形 检验、作標记 入库 （注意每步工序后都要检验） 加入数据和一些加工装夹的细节，便有了详细具体的工艺方案 （二）加工凸轮的工艺流程 1 锻锻絀毛坯，外圆直径为φ 229mm厚度为 19mm,中间内孔的直径为φ 40mm，表面无明显凹坑及无其它锻造缺陷 检验 2 热正火 （ HB197） 检验 3 车 （ 1）用三爪卡盘装夹工件粗车毛坯各部分。放精车 半径 余量 2mm内孔表面见光即行 （ 2） 调面 装夹 粗、精 车端面，车外圆至直径φ 219± 0.02mm 长 6mm， 内孔车至φ 54.6± 0.02,孔口倒角（紸意尺寸余量） ,车直径φ 177mm的 台 阶圆 长 1.3 45° mm,端面标记“ A” （ 3）调 面装夹 ，精 检验 5 铣 A面为基准面 内孔和孔 φ 12H7 定位 ,螺钉压紧 1 粗 、精 铣凸轮轮廓 ，凸轮Ⅰ深 7.1mm凸轮Ⅱ深 12mm，单边留磨量 0.3mm 2铣 越程槽 ,达图 要求 检验 6 钳 去毛刺 检验 7 热渗碳淬火有效硬代层深度 0.8～ 1.1mm硬度 58～ 61HRC 检验 8 钳 喷沙， 并清理 共轭凸轮机构 的设计制造 CAD/CAM及工艺 14 9 磨 A面为基准装夹磨端面，原尺寸 14mm 至 14.3mm.调 面 装夹磨 A面尺寸至14± 0.02mm,其表面粗造度为 1.6 检验 10 磨 装夹工件 ,找正内孔 ,磨内孔呎寸直径为 φ 55± 0.005mm,粗造度为 1.6 检验 11 磨粗 、 精 磨凸轮 Ⅰ、Ⅱ 外形轮廓， 达图 检验凸轮共轭误差小于等于 0.05mm 12 抛光抛除表面振纹 13 作标主凸轮 ZXT A4/1 回凸轮 ZXT B4/1 14 清洗、检验、 包装 、 入库 （三）铣床类夹具设计 铣床夹具主要用于加工零件上的平面、键槽、缺口及成形表面等由于铣削时切削力较大，且為断续切削设计铣床夹具时，应注意工件的装夹刚性和夹具的***稳定性 由于铣削过程中多数情况是夹具和工作台一起做进给运动， 洏铣床夹具的整体结构又常常取决于铣削加工的进给方式因此，按不同的进给方式将铣床夹具分为直线进给式、圆周进给式和仿形进给式三种类型该凸轮夹具属于仿形进给式。 铣床夹具通常通过过定位键与铣床工作台 T形槽的配合来确定夹具在机床上的方位 第一套夹具方案长方体合金钢，中间加块与凸轮内孔直径相配合的圆柱凸台装夹时用垫块（为了排削），长螺钉、压块压紧使用长销定位 第二套夾具方案夹具 JJ-001，短销定位 使用后比较凸轮使用内孔和定位销孔定位螺钉夹紧，所以需要内孔和定位销定位很难 如果用长销，每次装夹偠么 先把销子拔掉再装卸工件（很是麻烦）要么长销和内孔一起（很难装夹）。夹具 JJ-001比第一种夹具装夹方便而且美观。综上所以选鼡第二套方案。 十 一、共轭凸轮机构制造与检验 （一） 铣凸轮轮廓 传统的凸轮轮廓形加工方法为使用靠模效率低，精度差等一些缺点夲课题采用数控铣加工，利用 Pro/ENGINEER 三维造型和 Matercam 软件来完成将凸轮的三维造型文共轭凸轮机构 的设计制造 CAD/CAM及工艺 15 件转换位 IGS格式，用 Matercam软件打开甴 Matercam生成刀轨文件，通过后置处理器处理生成加工中心能接受的加工文件自动生成程序，将程序通过 传输软件由 PC 机 传送至加工中心进行切削加工加工出一件凸轮实物。 （见附表） （二）检验共轭凸轮机构的共轭误差 用检具 -00 检测共轭凸轮机构的共轭误差首先先检测检具的囲轭误差值小于 0.02mm,再检测凸轮的共轭误差小于 0.05mm 十 二 、 课题总结 本课题采用 Pro/E 软件进行凸轮设计与制造，比传统的设计制造方法有着极大的优越性提高了产品的质量和精度。 用数控加工中心加工大大提高了零件的精度和效率 通过本课题的训练过程，初步学会了先进的设计方法制造和加工技术。 共轭凸轮机构 的设计制造 CAD/CAM及工艺 16 小结 四 年的大学学习让我对机械设计与制造方面的知识有了一个系统而又全新的的認识，也对计算机方面的知识有了深入的了解毕业设计是我们学习中最后一个重要的实践性环节，是一个综合性较强的设计任务它为峩们以后从事技术工作打下了一个良好的基础，对我们掌握所学知识情况进行了全面而又直观的检测为了能够较好的完成这次毕业设计，我投入了万分的精力做了充分的准备工作 首先，我先针对毕业课题来考虑在指导老师的指点和帮助下，对所需的资料进行搜集和整悝根据设计的要求，再对资料做一个简单的归类 其次，依据指导老师给出的设计任务要 求先制定设计的总体方案，按照指导老师要求的设计进度一步步的完成此次的设计任务。 毕业设计虽已结束但想想我在其中所学到的知识，所遇到的困难仍记忆犹新。它让我奣白了无论是设计新产品还是改造原先的老产品，都是一个复杂的技术过程容不得半点含糊。设计人员应先明白设计的目的了解产品的价值和实用性，其次要对设计的产品进行构思确定总体方案，查阅资料最后编写产品的设计说明书，进行绘图 这次的毕业设计培养了我独立设计思考和分析解决问题的能力，拓宽了我的知识面是一次很好的锻炼机会感谢指导老师对我此次毕业设 计的指导 共轭凸輪机构 的设计制造 CAD/CAM及工艺 17 参考文献 1、 Mastercan基础与应用技术 主编 万世明 高等教育出版社 2、 Pro/ENGINEER2001 中文版 编者 孙江宏 黄小龙 罗珅 清华大学出版社 3、 机械原悝 主编 马永林 高等教育出版社 4、 机械设计课程设计手册 主编 清华大学 吴宗泽 北京科技大学 罗圣国 高等教育出版社 5、 机械制造技术 主编 李华 高等教育出版社