毕业设计--插头铜棒的工艺分析与加工

插头铜棒的工艺分析与加工

声 明

本人所呈交的 插头铜棒的工艺分析与加工，是我在指导教师的指导和查阅相关著作下独立进行分析研究所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含其他个人已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中作了明确说明并表示谢意。

作者签名： 日期： 2014年3月20日

【摘要】

本综合实践报告主要是对插头铜棒的加工工艺的分析和对加工插头铜棒需要的凸轮的设计的研究，其中加工工艺方面主要是对插头铜棒图纸的分析，工艺路线的安排，刀具的选择，加工内容的分析，工艺卡的制作，凸轮设计方面主要是对各把刀所需要的凸轮的设计研究，主要有凸轮的高度和角度的设计研究，这些都需要参考机床厂配置的那本说明书，不然真的是无从下手，这本说明书讲解了凸轮的设计，我把书里的内容都拍成照片放到本综合实践报告里了。

经过我半年的努力我终于研究出了凸轮的设计，凸轮的设计还是挺复杂的，但是只要刻苦钻研还是有收获的，只要按照说明书上的设计例来设计凸轮就行了，不然会变的很复杂，自己也会搞不懂了。

【关键词】：凸轮设计；工艺分析；加工

目录

引言 .................................................................... 1 一、插头铜棒的工艺分析 .................................................. 2 （一）图纸分析............................................................ 2 （二）制定工艺路线........................................................ 3 （三）加工设备选用........................................................ 3 （四）毛胚的选用.......................................................... 5 （五）刀具和切削用量选用.................................................. 6 （六）制定工艺卡.......................................................... 9 二、插头铜棒的加工 ..................................................... 11 （一）插头铜棒凸轮的设计................................................. 11 （二）插头铜棒凸轮的制作................................................. 22 总结 ................................................................... 23 参考文献 ............................................................... 24 谢辞 ................................................................... 25

引言

随着工业的发展，自动车床也出现了，它不仅生产产品速度比其它车床快，而且精度也可以保证，唯一的缺点就是做出来的产品表面粗糙度较差，但是这些并不影响自动车床的地位，凸轮式自动车床主要就是凸轮在控制着机床的运作，就是因为凸轮式自动车床受人们喜爱，所以设计凸轮也变得非常重要了，为了设计出自己的产品，我不得不查看机床说明书，研究凸轮的设计，这样才能让自动车床做出我设计出来的产品。

要学会凸轮的设计，必须先会产品的工艺分析，然会安排工艺路线，还要学习机床说明书里的凸轮高度的计算，切削速度计算，主轴转数的选择，不生产角度和生产角度的计算，各生产工程所需主轴回转数的计算，进刀量的选择，凸轮展开图的绘画，等等，只要学会了这些你就会凸轮设计了，接下来是我这半年来对凸轮设计的刻苦研究的成果，只要看懂我的成果，相信你也会凸轮设计了。

一、插头铜棒的工艺分析 （一）图纸分析

1. 插头铜棒图纸如图1-1所示。

图 1-1

零件图

2. 分析图纸

插头铜棒的图样见图1-1，该插头铜棒主要有喇叭口，倒角，滚花，3.0部位组成。

加工内容如表1-1所示：

（二）制定工艺路线 1. 备料：5.08*2725的原料。

2. 车削喇叭口：先车喇叭边再车斜边。

3. 车削3.0部位：先车3.0部位外径再车长度。 4. 插削滚花部位：刀宽和切削一样，一刀切进再退回。 5. 打孔：半月刀一刀完成打孔。 6. 压花：滚花刀一刀完成压花。 7. 倒角：切车刀一刀完成倒角。 8. 切断：R 刀一刀完成切断。 （三）加工设备的选用

选用佛山市琦锋机械有限公司生产的G-1525A 型高速精密自动车床作为加工设备，该机床主轴系采用特殊钢经热处理及精密研磨制成，配有五组刀具，配有微调螺丝使工作物达到高精度，滑板系滑面经特殊处理研磨而成。二轴装置采用电磁离合器，带动攻牙主轴，利用高速回转与机械主轴同方向之回转差而进行攻牙加工，二轴可摇动变换加工，铰孔，钻深孔，攻内，外牙可同时一次加工完成。径切削时使用板凸轮，轴向切削时则使用钟型凸轮，凸轮轴可在中间轴头处分为二，，方便更换凸轮，故组合变换可在短时间完成，效能高，可随需要变换为手摇旋转。 1. 机床主要技术参数

机床主要技术参数如表1-2所示：

2. 机床外观

G-1525A 型高速精密自动车床床身如图1-2所示。

图 1-2 G-1525A型高速精密自动车床床身图

3. 机床刀架

G-1525A 型高速精密自动车床刀架如图1-3所示。

图 1-3 G-1525A型高速精密自动车床刀架图

（四）毛胚的选用 1. 毛胚介绍

选用直径为5.08mm 长度为2520mm 的材料为黄铜的棒状毛胚作为原料，切削性能较好。

2. 毛胚图片

插头铜棒毛胚尾部如图1-4所示。

图 1-4

插头铜棒毛胚尾部图

插头铜棒毛胚头部如图1-5所示。

图 1-5 插头铜棒毛胚头部图

插头铜棒毛胚全身如图1-6所示。

图 1-6 插头铜棒毛胚全身图

（五）刀具和切削用量的选用

所有刀具材料都是钨钢刀，所有切削用量都取0.05mm/rev。 1. 插刀的介绍

插刀是用来切削滚花部位的刀具，是在压花前先用插刀切削，随后再用滚花刀压花。这把刀右上角是切削刃，其它部位都是0度。插刀如图1-7所示。

图 1-7 插刀图

2.3.0刀的介绍

3.0刀是用来切削喇叭口径和3.0部位的刀具，它先切削喇叭口径在切削3.0部位，刀面有个60度的斜角是用来切削喇叭口的斜身的，3.0刀如图1-8所示。

图 1-8 3.0刀图

3. 半月刀的介绍

半月刀是用来钻孔的刀具，刀宽1.8，头部是尖的，半月刀装在尾座上，用来钻喇叭孔，半月刀如图1-9所示。

图 1-9 半月刀图

4.R 刀的介绍

R 刀这把刀有个R2.55的圆弧，是用来切削R2.55部位的刀具，它是最后切削的刀具，所以也叫切断刀，R 刀如图1-10所示。

图 1-10 R刀图

5. 切车刀的介绍

切车刀是在切断刀切断前进行切削的，它先切掉切断时要切削的一部分材料，防止R 刀切不动，切车刀切完就是R 刀切削，切车刀如图1-11所示。

图 1-11 切车刀图

6. 滚花刀的介绍

滚花刀是用来压花用的，在插刀切削完后它就进行压花，滚花刀如图1-12所示。

图1-12

滚花刀图

（六）制定工艺卡 1. 工序清单

插头铜棒工序清单如表1-3所示：

表1-3 插头铜棒工序清单

2. 工艺卡

插头铜棒工艺卡如表1-4所示：

二、插头铜棒的加工 （一）插头铜棒凸轮的设计

机床刀架的配置如表2-1所示：

1. 决定工程顺序

⑴筒夹开闭。 ⑵旋回腕下降。 ⑶5号刀切削。

⑷1号刀切削喇叭口边，尾座翻转，旋回腕上升。

⑸半月刀前进，1号刀扫喇叭口边，5号后退，半月刀钻孔，1号刀切削3.0部位。

⑹1号刀扫3.0部位长度，3号刀压花，半月刀后退，旋回腕下降（总长），筒夹开闭，1号刀后退，尾座翻转。

⑺3号刀后退，旋回腕上升（总长），2号刀前进，1号刀长度后退。 ⑻4号刀前进，接料管前进接料。 ⑼2号刀后退。

⑽4号刀后退，接料管后退。

注：写在同一行的基本同时开始进行加工。 2. 不生产角度及凸轮高度的决定 不生产角度：不生产工程的角度。

不生产角度及凸轮高度如表2-2所示：

穿孔工程留到后面算，这里只是先写着不理它 ，每把刀在前进时留出5mm 的空隙。

图2-1 凸轮图

图2-2 凸轮图

⑴工程顺序1各生产工程凸轮高度的计算

筒夹开闭不用计算凸轮高度。 ⑵工程顺序2各生产工程凸轮高度的计算

旋回腕下降不用计算凸轮高度。 ⑶工程顺序3各生产工程凸轮高度的计算

①5号刀切削是为滚花刀压花做切削准备，切削距离=（5.08mm-4.0mm ）/2=0.54mm=0.54mm，进刀量=0.05mm/rev（之后的所有进刀量都取0.05mm/rev）。进刀量选取如表2-3所示：

表 2-3 进到量选取表

凸轮高度=0.54X1=0.54mm，凸轮杠杆传动比如表2-4所示：

表 2-4 凸轮杠杆传动比表

⑷工程顺序4各生产工程凸轮高度的计算

①1号刀切削喇叭口边切削距离=（5.08-4.0）/2=0.54mm，凸轮高度=0.54X3=1.62mm，凸轮杠杆传动比如表2-5所示：

表 2-5 凸轮杠杆传动比表

⑸工程顺序5各生产工程凸轮高度的计算

！①半月刀前进距离为30mm ，凸轮高度=30X1/1.2=25mm，凸轮杠杆传动比如表2-6所示：

表 2-6 凸轮杠杆传动比表

不生产角度取30度如表2-7所示，多取5度是为了做切削前停留。

表 2-7 不生产角度表

②1号刀扫喇叭口边切削距离=2.8mm（公司规定），凸轮高度=2.8mmX2.5=7mm，凸轮杠杆传动比如表2-8所示：

表 2-8 凸轮杠杆传动比表

！③半月刀钻孔深度为7.5mm ，凸轮高度=7.5X1 /1.2=6.25mm，凸轮杠杆传动比如表2-9所示。

④1号刀切削3.0部位切削距离=（4.0mm-3.0mm ）/2=0.5mm，凸轮高度=0.5mmX3=1.5mm，凸轮杠杆传动比如表2-5所示。 ⑹工程顺序6各生产工程凸轮高度的计算

①1号刀扫3.0部位长度切削距离=5.7mm（公司规定）-2.8mm=2.9mm，凸轮高度=2.9mmX2.5=7.25mm，凸轮杠杆传动比如表2-8所示。

②半月刀后退凸轮高度=25mm（半月刀前进凸轮高度）+6.25mm（半月刀钻孔凸轮高度）=31.25mm。

③3号刀压花切削距离=0.3mm（公司规定），凸轮高度=0.3mmX1.5=0.45mm，凸轮杠杆传动比如表2-9所示：

表 2-9 凸轮杠杆传动比表

⑺工程顺序7各生产工程凸轮高度的计算

④1号刀长度后退凸轮高度=5.7mm（公司规定）X2.5=14.25mm，凸轮杠杆传动比如表2-8所示。

⑻工程顺序8各生产工程凸轮高度的计算。

①4号刀切削切削距离=2.54mm+0.5mm=3.04mm。

凸轮高度=2.54mm+0.5mm=3.04mmX1.5=4.56mm，凸轮杠杆传动比如表2-10所示：

表 2-10 凸轮杠杆传动比表

⑼工程顺序10各生产工程凸轮高度的计算

①4号刀后退

凸轮高度和4号刀前进一样。

打！的那行不管它，后面有用。

3. 生产角度的计算

生产角度：生产工程的角度。

生产角度=360°-不生产角度并由各生产工程的主轴回转数求出各工程所需要生产角度

依照公式生产角度=360°-170°=190°。

4. 各生产工程所需主轴回转数的计算公式：

N=E/t

N=要完成各一项生产工程所需的主轴回转rev

E=切削距离 单位：mm

t=进刀量 单位：mm/rev

工程顺序3：①5号刀切削：N=0.54（切削距离）/0.05（进刀量）=10.8rev。 工程顺序4：①1号刀切削喇叭口边：N=0.54（切削距离）/0.05（进刀量）=10.8rev。

工程顺序5：①1号刀扫喇叭口边：N=2.8（切削距离）/0.05（进刀量）=56rev。 ②半月刀钻孔：？N=7.5（切削距离）/0.05（进刀量）=150rev。

③1号刀切削3.0部位：N=0.5（切削距离）/0.05（进刀量）=10rev

。

17

工程顺序6：①1号刀扫3.0部位长度：N=2.9（切削距离）/0.05（进刀量）=58rev。

②3号刀压花：N=0.3（切削距离）/ 0.05（进刀量）=6rev。

工程顺序8：①4号刀切削：N=3.04（切削距离）/0.05（进刀量）=60.8rev。 总共=212.4rev。

打问号的是穿孔工程不理它后面算。

5. 算出各生产工程所需度数

⑴除穿孔工程外其它生产工程生产角度的计算公式：

r=（aXn ）/n的合计

n=主轴回转数

r=各生产工程所需角度数

a=生产角度

工程顺序3：①5号刀切削：r （各生产工程所需角度数）=190（生产角度）X 10.8（主轴回转数）/212.4（主轴回转数合计）=10度。

工程顺序4：①1号刀切削喇叭口边：r （各生产工程所需角度数）=190（生产角度）X 10.8（主轴回转数）/212.4（主轴回转数合计）=10度。

工程顺序5：①1号刀扫喇叭口边：r （各生产工程所需角度数）=190（生产角度）X 56（主轴回转数）/212.4（主轴回转数合计）=50度。

②半月刀钻孔：？r （各生产工程所需角度数）=190（生产角度）X150（主轴回转数）/212.4=134度。

③1号刀切削3.0部位：r （各生产工程所需角度数）=190（生产角度）X10（主轴回转数）/212.4（主轴回转数合计）=9度。

工程顺序6：①1号刀扫3.0部位长度：r （各生产工程所需角度数）=190（生产角度）X 58（主轴回转数）/212.4（主轴回转数合计）=52度。

②3号刀压花：r （各生产工程所需角度数）=190（生产角度）X 6（主轴回转数）/212.4（主轴回转数合计）=5度。

工程顺序8： ①4号刀切削：r （各生产工程所需角度数）=190（生产角度）X 60.8（主轴回转数）/212.4（主轴回转数合计）=54度。

打问号的是穿孔工程不理它后面算。

⑵ 穿孔工程生产角度的计算

穿孔工程生产角度的计算如表2-11所示：

表 2-11 穿孔工程不生产角度计算表

注：不生产角度的计算参照表2-2凸轮高度及不生产角度表。

公式：n （穿孔工程主轴回转数）=（穿孔工程的角度Xn 的合计）/生产角度

穿孔工程生产角度=360°-264°=96°。

n （穿孔工程主轴回转数）=（96°X212.4rev ）/190°=107rev

t （进刀量）=7.5（切削距离）/107=0.07mm

6. 生产速度的计算

公式：Cn=（360°X n的合计）/n

n=主轴回转数

Cn=凸轮转一回转时的主轴回转rev

因此生产速度Pr=N/Cn

N=主轴回转数rpm

Cn=（360°X212.4rev ）/190°=402rev

Pr=5500/402=13个

Pr=每分钟机器做多少个零件。主轴转速选择5500rpm 参照表2-12。

表 2-12 主轴转速选择参照

7. 作图

作图其实就是把以上设计的凸轮大致画在草图上方便制作凸轮，各把刀凸轮展开图如图2-3所示，这些都是各把刀凸轮展开图。

图上横的是凸轮角度，竖的是凸轮高度，上面写好了是哪把刀的凸轮。

角度表示刀具工作或停留时间，凸轮高度决定了刀具的前进或切削距离。

图 2-3 各把刀凸轮展开图

⑴怎么画凸轮图：

根据之前我们算出来的凸轮度数和凸轮高度，按照工程顺序把每把刀的凸轮画出来，凸轮顺序的安排还要根据尾座和2号刀凸轮的度数安排。

⑵解释凸轮图：

图上没一条横过来画的线代表一个凸轮，其中1号刀配有2个凸轮，一个是切削外径用的，另一个是切削长度用的，横着的线是0度，代表那把刀正在停

留，斜上或斜下去的线代表那把刀在前进或后退，凸轮工作顺序是从左到右看，

要保证尾座的翻转和旋回腕旋回和半月刀前进后退和接料管前进后退配合得当，这样才不会出现异常，这就需要选择适当的停留前进度数了。

（二）插头铜棒凸轮的制作

设计完插头铜棒的凸轮后，接下来就是凸轮的制作了，制作完凸轮就可以把做好的凸轮装到机器上做产品了，由于条件有限，我们只要把设计好的凸轮拿给别人制作就行了，在这里就不详细研究了。

总结

经过了半年的工作和学习，我不仅对工作越来越熟练，而且也在业余时间学会了，凸轮的设计，凸轮的设计说难不难，说容易也不容易，但是我还是成功学会了凸轮设计，我学会了凸轮设计里的主轴转速选择，进刀量的选择，工程顺序的安排，切削速度的计算，各生产工程主轴回转数的计算，各生产工程生产角度的计算，学会了看专业的图纸，分析专业的图纸，各工程凸轮高度的计算，各把刀切削距离的计算、选择，凸轮展开图的绘画，等到我学会了这些，我才发现当初一看就觉得不可能的事还是可以实现的，这都多亏了我的不懈努力和刻苦精神。

在学会凸轮设计的过程中也遇到了不少的困难，但是这些都不能阻止我前进的步伐，我凭着自己刻苦的精神，在工作业余找时间自己研究，还多次向厂里的专业人员请教，这样才有了我今天的成果，这一路过来真是不容易啊！

参考文献

[1]吴少华，顾涛，季业益. 首件加工与调试[M].苏州工业职业技术学院.2012年

[2]琦锋机械有限公司. 高速精密自动车床使用说明书[M].琦锋机械有限公司.2008年