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凸轮加工方法的优化 　　摘要：利用万能工具铣床加工扇形零件时操作繁琐，操作人员劳动强度大，产品成品率低，表面质量差，换用立式加工中心进行数控加工，经实体建模建立曲面模型，利用模型自动编程后，配合专用工装夹具，获得了较好的加工效果，满足使用需求。对比原有加工方式，可大幅节约加工时间、降低生产成本、提升加工效率，有较好的经济效益。 　　关键词：昆式曲面;工装设计;数控编程 　　数控加工经过多年发展已应用于工业生产的方方面面，通过数控加工可以实现复杂型面的加工。数控加工有较多优势：工序相对集中，减少中间环节，提升经济效益;可以实现较好的自动化，降低对操作工人的要求，降低工人的勞动强度，由于减少了人工参与，可以提高产品的一致性，产品质量稳定，生产效率高;可以实现柔性加工，适应现代化生产中短平快的生产需求，适应市场经济下的产品频繁改型，效率高;同时因为有大量数据，可以实现生产管理现代化、规范化。 　　我单位现有一种凸轮，零件结构如图1所示。内径为φ12k7通孔，中间是φ24圆柱，外圈为r32的扇形面，该扇形面由宽10平面与提升高度为2.5的斜面组成。 　　传统的加工方式是采用通用的万能工具铣床，配合机床附件进行。在加工该零件时，首先需要先拆除立铣床上的工作台进给手轮，换装挂架、挂轮，其次将挂轮与工作台上的分度头连接，然后装上三抓卡盘，将扇形半成品压紧在芯棒上安装于三抓卡盘上，这时才完成加工前的装夹工作。切削加工时，全部需要操作人员手动进给，劳动强度较大。 　　使用通用机床进行加工，机床附件装配过程较为复杂，耗时长，从组装至加工即前期准备时间至少需要0.5个工作日，劳动强度大，延误加工进度。当加工任务为多品种、小批量型任务时，多变的加工内容需要使用不同的机床附件，拆、装附件较为繁琐，准备时间长，生产柔性差。在加工过程中，工件与芯棒夹紧力接触面小，加工时零件一旦发生窜动，会造成刀具蹦坏损毁和零件报废，造成很大浪费，甚至威胁人身安全。这种加工方式方法繁琐，对操作人员技术水平要求高，劳动强度大，整体加工效率低、易损耗，零件表面光洁度较差，因此需要改变加工方式以适用于现代化高效率生产。 　　1加工分析 　　参考实际加工效果，对该零件进行加工性分析，该零件使用φ70的毛坯棒料，先加工成台阶轴，同时内孔钻成，主要的加工难点就是提升高度为2.5的斜面，因此将斜面的加工作为数控加工的主要内容。 　　由于第一步车已将毛坯加工成台阶轴型，且外形尺寸公差按gb/t1804-m执行，外形加工精度要求低，因此可以使用内孔定位，加工90°扇形及斜面，设计如图2所示定位工装。先将三抓卡盘固定在机床工作台上，用三抓卡盘夹紧φ48圆柱面，加工时零件中心孔穿过φ12圆柱，底面与平面接触，即可实现零件定位。轴的上部是m12的标准螺纹，利用gb/t6170m12的不锈钢螺母及弹垫平垫将毛坯拧紧在工装上，即可实现零件的夹紧。 　　2建模编程加工 　　实现数控加工，编程是关键。由于该斜面不是均匀上升的，因此难以直接计算得出加工参数，无法进行手工编程，需要绘制工程模型进行自动编程。 　　第一次试制，将底面厚2.5处棱边（线段lab）直接绕圆心旋转90°并抬升2.5mm，可以扫描得到均匀上升的斜面。但该种方法存在问题：棱边抬升后无法保证斜面与厚5平面交接的棱边（线段lcd）与扇形的90°边平行，即无法保证左视图中尺寸10，导致三维模型、加工实物与图纸尺寸不符，因此该种方法不符合加工要求，因此还要选择其他建模方式。 　　第二次试制，利用实体补差的方式形成曲面。先建立厚2.5底面及90°扇形面下边棱lab、上部厚5宽10尺寸处棱边lcd，利用空间曲线，连接该两条线段的外端点b、d形成r32圆弧，用直线连接内端点形成线段lac，形成4根线段合围，利用实体补差，将该四条线段围成的区域填补成曲面，即获得了一个曲面，在用中间φ24圆柱面相剪，则形成了完整的斜面abcd，即可完成整个零件的建模，通过自动编程，选用φ6平刀加工出实物。通过观察发现，斜面的c点处有一处凹窝，导致斜面与线段lcd交接不圆滑，与预想结果有差异，经分析是建模时线段lac与lcd在c点处曲面急剧收缩，导致面过渡不均匀，影响实际使用，因此效果不理想，仍要选择其他建模方式。 　　昆氏曲面是用四条边界曲面定义，由许多缀面组合形成的一张曲面，由于lab、lcd与曲线ac、曲线bd两对线段近似平行，符合昆氏曲面建立要求，因此第三次试制利用建立昆氏曲面以实现建模。首先串联四条线段，形成一个昆氏曲面，然后将该曲面沿扇形的半径方向向内外各延伸3mm，形成一个新的曲面，将弧ac、弧bd投影至该曲面，形成两条三维曲线：曲线ac、曲线bd，