基于mastercam的凸轮轴套组件加工仿真(附件)【字数：13599】
摘 要CAD/CAM技术对于数控加工显得非常重要，CAM软件就是将需要加工的零件先画出图形或者建立模型，传入到计算机进行处理，计算出零件的加工轨迹，通过后置处理生成代码输入到数控机床，数控机床接受这些代码后进行相应的加工。有些零件单单靠手动编程很困难，计算量也相当大，可能无法人工编写出，所以这时利用自动编程就能很好地完成工作。本次毕业设计是基于Mastercam来对零件设置自动编程，Mastercam软件有众多功能，可以绘图二维轮廓，设计三维曲面，设置刀路模拟，后处理生成代码。由于市面上数控机床类型多种多样，因此Mastercam对于不同的数控系统提供了对应的后置处理文件，后处理后便可以生成需要的加工程序。本篇毕业设计主要有凸轮轴套组件中各零件的工艺性分析、工艺参数的选择和刀具的选择，利用Mastercam进行程序的自动编程。本文以凸轮轴套组件的数控加工为例进行数控模拟加工。
目 录
第一章 绪论 1
第二章 凸轮轴套组件的数控加工工艺 2
2.1机构分析 2
2.2 芯轴零件的工艺分析 2
2.3 螺母零件的工艺分析 11
2.4 凸轮套零件的工艺分析 17
2.5 滑块零件的工艺分析 21
2.6 上盖板零件的工艺分析 25
2.7 下基座零件的工艺分析 29
第三章 后处理生成NC程序 34
3.1 芯轴的NC程序 34
3.2 螺母的NC程序 34
3.3 凸轮套的NC程序 35
3.4 滑块的NC程序 36
3.5 上盖板的NC程序 37
3.6 下基座的NC程序 37
结束语 39
致 谢 40
参考文献 41
第一章 绪论
1.1数控编程的定义
数控加工就是将零件的加工参数和工艺上的要求输入到机床，机床的控制系统把这些输入信息拿来运算与控制，便实时地对机床的伺服机构发送脉冲信号，这些信号经过交换和放大处理，最后由传动机构操作刀具走向来加工零件，所以数控加工的最重要的部分是加工参数和工艺要求的获取，再用代码表示出，这个便叫数控编 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
程[9]。
1.2数控编程的手工编程与自动编程
（1）手工编程
手工编程就是人工来完成程序编制的整个过程。对于简单的的零件，用手工编程即及时又经济。但是遇到需要加工的工件复杂时，使用手工编程将非常不易，犯错率也会增加，而且手工编程浪费时间。即使利用宏程序编程，也影响数控机床的开动率，而且宏程序常用于有规律的形状或尺寸[11]。
（2）自动编程
自动编程具有速度快，质量好的优点。遇到轮廓复杂的零件时，自动编程可以轻易地用计算机来处理，而且自动编程还能用计算机来模拟加工一遍，形象地展示出刀具的加工路径和零件的加工轮廓，减少了错误的发生[6]。
本文以凸轮轴套组件的数控加工为例，利用Mastercam这款软件进行数控模拟加工，想要利用Mastercam自动编程，就要设置刀具路径，在Mastercam中，只要先将加工零件的轮廓轮廓绘制出，接下来的操作就可以交给软件来处理了。而且Mastercam的2d串联方便快速，只需点击想加工的轮廓，就可以选取下来了。更多各个零件详细的操作在下文中再一一说明。
第二章 凸轮轴套组件的数控加工工艺
2.1机构分析
凸轮轴套由6个部分组合而成的，它们分别是上盖板、下基座、滑块、芯轴、凸轮套和螺母，如图21所示，主体结构由上盖板和下基座构成，芯轴与盖板孔同心定位穿过盖板主体，配合螺母，使其压紧。凸轮套将芯轴和滑块连接，凸轮套绕芯轴中心转动，滑块被凸轮套端面上的椭圆槽推动在下基座内做直线移动，最大可移动5mm。滑块装配在下基座中，与下基座一起形成完整的曲线槽。凸轮轴套组件的轮廓加工的加工难点在于确保配合精度。应按入体原则来保证各项加工精度，先加工各个零件，再将零件装配好后加工Φ12mmH9定位销孔。
/
图21 凸轮轴套组件
2.2芯轴零件的工艺分析
2.2.1分析零件图样
零件图样如上图22所示，零件包括圆柱面、圆弧面、端面、锥面、两个外沟槽、切断、螺纹、台阶面及内孔等加工。本零件精度要求较高的尺寸有粗糙度为Ra1.6 um的圆柱面、圆弧面、外圆φ46.97±0.019mm、21±0.016mm、7±0.018mm、外圆弧R7±0.001mm等。本零件中，加工后的外圆Φ53mm、Φ25mm、Φ34mm、外圆弧面R7的表面粗糙度要求为Ra1.6um，切槽与其他表面粗糙度为Ra3.2um。毛坯选择Φ65mm×180mm的圆柱体，材料为45钢，用三爪自定心卡盘夹紧定位,用顶针顶住工件一端[12]。
/
图22 芯轴零件图
2.2.2制定加工方案及加工路线
根据工件形状及加工要求，选用数控车床进行本工件的加工。此为轴类零件，零件毛坯为棒料，考虑到提高加工效率，此零件可先加工出圆柱部分、圆锥面、台阶面及圆弧部分，切槽穿插在其中加工，然后加工螺纹部分，最后掉头钻孔，镗孔[4]。
2.2.3确定加工参数
背吃刀量（ap）：在车床主体、夹具、零件和刀具这一系列刚性允许的条件下，尽可能选取加大的背吃刀量，以减少走刀次数，提高生产效率。本零件粗加工背吃刀量取4mm,精加工背吃刀量取0.2mm。
主轴转速（n）：车削加工时，主轴转速应根据零件上被加工部位的直径，并按零件和刀具材料及加工性质等条件所允许的切削速度来确定[3]。根据资料查的硬质合金外圆车刀切削速度V取70～90m/min，根允许的切削速度v选取转速，根据公式
式中，n—主轴转速，r/min；
v—切削速度，m/min；
d—工件待加工表面直径（mm）。
在车螺纹时，车床主轴转速过高会使螺纹乱牙，不同数控系统车螺纹时推荐使用不同的转速范围。对于普通数控车床，车螺纹时推荐的主轴转速为
目 录
第一章 绪论 1
第二章 凸轮轴套组件的数控加工工艺 2
2.1机构分析 2
2.2 芯轴零件的工艺分析 2
2.3 螺母零件的工艺分析 11
2.4 凸轮套零件的工艺分析 17
2.5 滑块零件的工艺分析 21
2.6 上盖板零件的工艺分析 25
2.7 下基座零件的工艺分析 29
第三章 后处理生成NC程序 34
3.1 芯轴的NC程序 34
3.2 螺母的NC程序 34
3.3 凸轮套的NC程序 35
3.4 滑块的NC程序 36
3.5 上盖板的NC程序 37
3.6 下基座的NC程序 37
结束语 39
致 谢 40
参考文献 41
第一章 绪论
1.1数控编程的定义
数控加工就是将零件的加工参数和工艺上的要求输入到机床，机床的控制系统把这些输入信息拿来运算与控制，便实时地对机床的伺服机构发送脉冲信号，这些信号经过交换和放大处理，最后由传动机构操作刀具走向来加工零件，所以数控加工的最重要的部分是加工参数和工艺要求的获取，再用代码表示出，这个便叫数控编 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
程[9]。
1.2数控编程的手工编程与自动编程
（1）手工编程
手工编程就是人工来完成程序编制的整个过程。对于简单的的零件，用手工编程即及时又经济。但是遇到需要加工的工件复杂时，使用手工编程将非常不易，犯错率也会增加，而且手工编程浪费时间。即使利用宏程序编程，也影响数控机床的开动率，而且宏程序常用于有规律的形状或尺寸[11]。
（2）自动编程
自动编程具有速度快，质量好的优点。遇到轮廓复杂的零件时，自动编程可以轻易地用计算机来处理，而且自动编程还能用计算机来模拟加工一遍，形象地展示出刀具的加工路径和零件的加工轮廓，减少了错误的发生[6]。
本文以凸轮轴套组件的数控加工为例，利用Mastercam这款软件进行数控模拟加工，想要利用Mastercam自动编程，就要设置刀具路径，在Mastercam中，只要先将加工零件的轮廓轮廓绘制出，接下来的操作就可以交给软件来处理了。而且Mastercam的2d串联方便快速，只需点击想加工的轮廓，就可以选取下来了。更多各个零件详细的操作在下文中再一一说明。
第二章 凸轮轴套组件的数控加工工艺
2.1机构分析
凸轮轴套由6个部分组合而成的，它们分别是上盖板、下基座、滑块、芯轴、凸轮套和螺母，如图21所示，主体结构由上盖板和下基座构成，芯轴与盖板孔同心定位穿过盖板主体，配合螺母，使其压紧。凸轮套将芯轴和滑块连接，凸轮套绕芯轴中心转动，滑块被凸轮套端面上的椭圆槽推动在下基座内做直线移动，最大可移动5mm。滑块装配在下基座中，与下基座一起形成完整的曲线槽。凸轮轴套组件的轮廓加工的加工难点在于确保配合精度。应按入体原则来保证各项加工精度，先加工各个零件，再将零件装配好后加工Φ12mmH9定位销孔。
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图21 凸轮轴套组件
2.2芯轴零件的工艺分析
2.2.1分析零件图样
零件图样如上图22所示，零件包括圆柱面、圆弧面、端面、锥面、两个外沟槽、切断、螺纹、台阶面及内孔等加工。本零件精度要求较高的尺寸有粗糙度为Ra1.6 um的圆柱面、圆弧面、外圆φ46.97±0.019mm、21±0.016mm、7±0.018mm、外圆弧R7±0.001mm等。本零件中，加工后的外圆Φ53mm、Φ25mm、Φ34mm、外圆弧面R7的表面粗糙度要求为Ra1.6um，切槽与其他表面粗糙度为Ra3.2um。毛坯选择Φ65mm×180mm的圆柱体，材料为45钢，用三爪自定心卡盘夹紧定位,用顶针顶住工件一端[12]。
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图22 芯轴零件图
2.2.2制定加工方案及加工路线
根据工件形状及加工要求，选用数控车床进行本工件的加工。此为轴类零件，零件毛坯为棒料，考虑到提高加工效率，此零件可先加工出圆柱部分、圆锥面、台阶面及圆弧部分，切槽穿插在其中加工，然后加工螺纹部分，最后掉头钻孔，镗孔[4]。
2.2.3确定加工参数
背吃刀量（ap）：在车床主体、夹具、零件和刀具这一系列刚性允许的条件下，尽可能选取加大的背吃刀量，以减少走刀次数，提高生产效率。本零件粗加工背吃刀量取4mm,精加工背吃刀量取0.2mm。
主轴转速（n）：车削加工时，主轴转速应根据零件上被加工部位的直径，并按零件和刀具材料及加工性质等条件所允许的切削速度来确定[3]。根据资料查的硬质合金外圆车刀切削速度V取70～90m/min，根允许的切削速度v选取转速，根据公式
式中，n—主轴转速，r/min；
v—切削速度，m/min；
d—工件待加工表面直径（mm）。
在车螺纹时，车床主轴转速过高会使螺纹乱牙，不同数控系统车螺纹时推荐使用不同的转速范围。对于普通数控车床，车螺纹时推荐的主轴转速为
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