凸轮轴教学技术方案制定.doc

附件2 “凸轮轴”子项目教学任务单项目编号(不填写)项目名称机械部件创新设计与制造子项目编号(不填写)子项目名称凸轮轴的加工教学对象(不填写)子项目学时8H主讲教师（不填写）教学目标 1. 凸轮轴零件加工工艺规程制定2. 数车零件加工3. 四轴编程软件程序编制及多轴加工仿真能力4. 四轴零件装夹、定位及机床操作能力5. 培养学生利用四轴机床实际加工凸轮轴的能力6. 培养学生刀具及切削用量选择能力一、仪器设备1. CLD20型后置刀架数控车、华中HNC-210A型数控系统2. VDF-850D立式加工中心、带第四轴数控分度头、并带尾座顶尖、华中HNC-210B型支持四轴联动数控系统,带CF卡或U盘存储装置及RS232串行输入总线3. CAXA制造工程师2008数控大赛版及VERCUT7.1多轴数控加工仿真软件4. 计算机一台，主频高或通道多，独立显卡显存256M以上，内存512M以上,带COM口5. 虎钳、三爪自定心卡盘（带连接盘）及连接件、扳手、压板等6. 10、12、14、16键槽铣及对应的铣夹头及卡簧等7. 中心钻、端面外圆车刀二、内容及要求 双导称凸轮轴学生应该完成的各项任务内容及要求：1. 车毛坯料，车端面、钻孔、粗车台阶轴外圆、掉头车端面，打中心孔取总长2. 一夹一顶找正，车台阶轴（留余量）及凸轮外圆车到尺寸3. 加工中心上凸轮轴一夹一顶装夹找正、定位调整，百分表找正，安装刀具，建立工件坐标系4. 利用软件生成凸轮加工曲线模型，利用四轴曲线方式生成四轴凸轮加工程序5. 用多轴仿真软件设置机床实际加工情况，输入生成程序进行仿真观察 6. 实际试切加工，根据需要调整程序及各项切削参数7. 换不同刀具进行扩槽加工及倒角8. 铣凸轮轴上的8X24X4的键槽9精车各台阶轴满足图纸所给定的尺寸公差和形位公差要求三、注意事项1. 工件装夹中按位置公差要求调整工装，同时保证凸轮侧面与三爪留出足够距离，防止加工中碰撞夹具2. 夹铜皮防止夹伤工件3. 软件加工模型采用将双导称曲线包络至凸轮圆柱面上，编程中使用四轴方式生成轨迹，这可使加工刀具最短，切削力对称防止装夹部位打滑4. 编制加工程序时，采用粗、精加工分开原则5. 多轴仿真软件使用时应注意机床结构及旋转轴转向与实际机床一致 附件3 “凸轮轴”子项目教学准备单项目编号(不填写)项目名称机械部件创新设计与制造子项目编号(不填写)子项目名称凸轮轴的加工教学对象(不填写)子项目学时8H主讲教师（不填写）一、场地要求1. 300平米可容纳一个班级40人的理实一体化教室2. 60平米多媒体教室，配置电脑40台3. 数车10台、加工中心10台并配置10台联机计算机3. 机床全防护，有钢化玻璃观察窗4. 加工区域和参观区域分开5. 配置空压、电力等动力配合系统6. 设置库房管理材料、刀具、辅具、技术资料二、教学组织要求1. 学生4人编一小组（男女分开），加工中心一台、数控车床一台,计算机一台2. 五组设一指导教师，一班设置2名指导教师3. 指导教师主要任务：检查学生工件装夹，刀具安装是否合理牢靠，坐标系建立、机床参数设置是否合理，加工模型设计，软件程序生成方法及轨迹是否正确，切削参数选择是否合理，后置处理是否正确，多轴机床仿真软件中机床结构、辅具、刀具设置是否正确，多轴机床仿真结果是否正确，实际加工中切削参数是否合适，机床操作、程序传输是否符合安全规范，学生动手完成情况统计，工件检验及最终成绩评定三、仪器设备仪器、设备名称型号规格数量备 注数控车床CLD2010数控系统华中HNC-210A型10立式加工中心VDF-850D10数控系统HNC-210B10四轴数控分度头10顶尖10自定心三爪卡盘160 mm10四、耗材清单耗材名称型号规格产地数量参考单价（元）小 计（元）备注（回收率或可用次数等）凸轮毛坯YL12100210陇西1500500回收率10%负前角外圆车刀MCLNL252512成都1404020负前角外圆车刀MVJNL252516成都1404020中心钻A3(HSS)成都1101030键槽铣刀8751(HSS)贵州1101030键槽铣刀101674(HSS)贵州11010303刃立铣刀162074(HSS)贵州1201030附件4 “凸轮”子项目教学设计表项目编号(不填写)项目名称机械部件创新设计与制造学时150H子项目编号(不填写)子项目名称凸轮轴的加工学时8H教学目标1. 凸轮轴零件加工工艺规程制定2. 数车零件加工3. 四轴编程软件程序编制及多轴加工仿真能力4. 四轴零件装夹、定位及机床操作能力5. 培养学生利用四轴机床实际加工凸轮轴的能力6. 培养学生刀具及切削用量选择能力7. 提升机床数控技术人才市场竞争力教学载体：凸轮轴的加工教学内容1. 车毛坯料，车端面、钻孔、粗车台阶轴外圆、掉头车端面，打中心孔取总长2. 一夹一顶找正，车台阶轴（留余量）及凸轮外圆车到尺寸3. 加工中心上凸轮轴一夹一顶装夹找正、定位调整，百分表找正，安装刀具，建立工件坐标系4. 利用软件生成凸轮加工曲线模型，利用四轴曲线方式生成四轴凸轮加工程序5. 用多轴仿真软件设置机床实际加工情况，输入生成程序进行仿真观察 6. 实际试切加工，根据需要调整程序及各项切削参数7. 换不同刀具进行扩槽加工及倒角8. 铣凸轮轴上的8X24X4的键槽9精车各台阶轴满足图纸所给定的尺寸公差和形位公差要求 重点难点1. 车毛坯料时钻孔、镗孔、检验解决措施：加工时注意观察，确认无误后进行，勤测量2. 利用软件生成凸轮加工模型，生成四轴凸片及轮毂的加工程序，设置各项切削参数3. 用多轴仿真软件设置机床实际加工情况，输入程序进行仿真观察解决措施：多媒体教室讲练，学生计算机练习、多次示范重复讲解教学方法理实一体化，教师不分理论实践，课堂不分教室与实践场所多媒体教室与加工现场交互进行，以最终加工结果进行评判学生知识与能力准备1. 数控机床基本操作及数控系统熟悉程度达到中级工要求2. CAXA2008制造工程师软件的CAD/CAM操作流程非常熟练，达到工艺员要求3. 了解数控机床刀具材料，切削用量4. 具有一定加工技能教师知识与能力要求1. 具备教学的基本能力及教学方法设计能力2. 具有多年机床操作经验且具备生产现场组织及管理能力3. 具备熟练应用CAXA制造工程师进行多轴刀轨生成，后置处理的能力4. 具备熟练应用多轴仿真软件VERCUT的能力5. 具有丰富加工经验场地设施要 求300平米可容纳一个班级40人的理实一体化教室， 60平米多媒体教室，配置计算机40台。 车床10台、加工中心10台配置10台联机计算机，配置空压、电力等动力系统，设置库房管理材料、刀具、辅具、技术资料等教学组织实施（按照本项目教学组织实施的过程填写实施步骤，并详细填写每个步骤中教师组织教学的内容、学生进行的学习活动任务、教学资源的使用情况、学时的分配等 ，表格可根据需要增减行数。）实施步骤教师组织学生活动教学资源学时11.分析讲解凸轮轴整体加工工艺2.讲解粗车毛坯料注意事项 1. 毛坯料车端面、钻中心孔、粗车台阶轴外圆、掉头车端面，打中心孔，取总长。2. 一夹一顶找正，车台阶轴（留余量）及凸轮外圆车到尺寸仿真视频3H2讲解凸轮轴定位装夹，刀具安装，坐标系建立程序1. 加工中心上凸轮轴一夹一顶装夹找2. 定位调整，百分表找正，安装刀具，建立工件坐标系现场演示1H3讲解程序生成及仿真1. 利用软件生成凸轮加工曲线模型，利用四轴曲线方式生成四轴凸轮加工程序，2. 后置处理设置生成程序3.用多轴仿真软件设置机床实际加工情况，输入生成程序进行仿真观察仿真视频2H4讲解示范凸轮试切加工1实际试切加工，根据需要调整程序及各项切削参数2. 换不同刀具进行扩槽加工及倒角录像1H5讲解示范凸轮轴上键槽加工铣凸轮轴上的8X24X4的键槽现场演示0.5H6讲解示范精车凸轮轴各台阶精车凸轮轴上各台阶，满足图纸所给定的尺寸公差和形位公差要求仿真视频0.5H附件5 “凸轮轴”子项目评价表班级(不填写)姓名(不填写)学号(不填写)组别(不填写) 项目编号(不填写)项目名称机械部件创新设计与制造学时150H子项目编号(不填写)子项目名称凸轮轴的加工学时8H一、 知识考核1.四轴联动加工方式与三轴加工的有什么区别？2.凸轮轴装夹能否采用悬臂式，对加工有何影响？3.立铣刀和键槽铣刀在加工参数设置中的区别？4.如何做出双导程行程曲线？5.如何将曲线包落在圆柱面上？6.能否采用四轴曲面方式加工凸轮轴？7.如何加工才能保证凸轮轴上几个重要的尺寸和位置要求？二、技能考核“凸轮轴”考核评分表学号(不填写)操作时间(不填写)得分(不填写)子项目名称凸轮轴的数控加工数控系统(不填写)序号考核项目考核内容考核评分要求配分检测结果扣分得分备注1工件加工质量（根据该项目加工要素的精度、表面质量等各项技术要求填写考核内容、评分要求及配分情况）2-20h7尺寸超差0.01扣1分6表面质量Ra1.6Ra1.6超过不得分4长度15尺寸超差0.1扣1分22长度28尺寸超差0.1扣1分2328h7尺寸超差0.01扣1分34表面质量Ra1.6Ra1.6超过一级扣1分25长度26尺寸超差0.1扣1分2640尺寸超差0.1扣1分27表面质量Ra3.2Ra1.6超过一级扣1分28长度21.5尺寸超差0.1扣1分2928尺寸超差0.1扣1分2长度9尺寸超差0.1扣1分2 凸轮槽宽尺寸超差0.05扣1分5凸轮槽深16尺寸超差0.1扣1分5凸片槽表面质量Ra3.2Ra3.2超过一级扣1分510凸轮曲线符合要求5凸轮外径98尺寸超差0.05扣1分2凸轮起始距离12尺寸超差0.1扣1分3凸轮轴总长179.5尺寸超差0.1扣1分211基本操作控制（机床操作、工量具使用等情况）装夹校正三爪及连接盘符合加工要求2装夹校正凸轮轴及尾座顶尖符合加工要求2装夹刀具符合加工要求2加工中心建立工件坐标符合加工要求2车床夹持工件符合加工要求2车床建坐标系符合加工要求212安全文明生产穿戴安全防护装备加工过程中工具量具摆放整齐违规、违章操作机床符合工作现场要求1013工艺制订工艺步骤制定正确工艺可行514程序编制程序编制传输校验调试仿真检验1015完成时间240分钟内内完成超5分钟扣1分516其它工件切伤一处扣1分，撞刀、损坏刀具扣10分，出现严重事故停止加工检验员(不填写)小组长(不填写)指导教师(不填写)教师评价意见： 根据实际加工过程可将学生加工情况分为以下几类，优 保质保量按时完成凸轮轴的加工良 按时完成加工但凸轮轴加工质量较差，延时可完成且加工质量较好者 中 延时可完成但凸轮轴加工质量较差或加工中出现轻微事故及格 原理上可能完成加工但所需时间太多不及格 不能完成加工或加工中出现严重事故教师签名：(不填写)评定成绩(不填写)日期(不填写)注：1此表中检测结果、扣分、得分三项不填写； 2可根据需要调整表格。附件6 “凸轮轴”子项目计划书项目编号(不填写)项目名称机械部件创新设计与制造学时150H子项目编号(不填写)子项目名称凸轮轴的加工学时8H班级(不填写)姓名(不填写)学号(不填写)组别(不填写)一、分析零件图纸（零件结构分析、技术要求分析等）该零件包含车削、和铣削工序凸轮外径98mm，厚度80mm，凸轮槽宽16，深16，360度内实现双导程，距凸轮两端面12需要四轴联动铣削加工装齿轮的轴28h7上有一处键槽需要四轴铣削加工28h7一处，20h7两处装轴承，有位置要求及表面粗糙度要求可在数控车床上实现二、确定装夹方案（可配图说明）1.车床加工可采用三爪卡盘装夹，尾座顶尖顶紧2.加工中心上数控分度头为A轴方向，采用连接盘将三爪卡盘装于A轴上，尾座顶尖顶紧一夹一顶方式夹持凸轮轴三、选择加工方法（分析所有加工要素的加工方案）1. 车毛坯料，车端面、钻中心孔、粗车台阶轴外圆20h7至42、掉头车端面，打中心孔取总长，2. 一夹一顶找正，车台阶轴20h7、28h7（留余量）及凸轮外圆车到尺寸3. 加工中心上凸轮轴一夹一顶装夹找正、定位调整，百分表找正，安装刀具，建立工件坐标系、实际试切加工凸轮部分，换不同刀具进行扩槽加工及倒角 4. 铣凸轮轴上的8X24X4的键槽5在车床先车短轴至尺寸，掉头一夹一顶，精车另一端各台阶轴满足图纸所给定的尺寸公差和形位公差要求四、拟订数控加工工序卡（在此单元格内，首先以表格形式设计简单的数控加工工序卡，再根据该零件的加工工艺，填写工序卡中相关内容，包括使用的刀具名称、规格、切削用量等）凸轮数控加工工序卡厂名数控加工工序卡片产品名称零件名称材料零件图号凸轮LY12工序号程序编号夹具使用设备地点1三爪卡盘CLD20数控车床工步号工步内容刀具名称刀具规格主轴转速（r/min）进给速度（mm/r）切深/mm刀具编号1车端面负前角外圆车刀MCLNL2525128000.121T01012车外圆负前角外圆车刀MVJNL25251610000.34T02023车台阶负前角外圆车刀MVJNL25251610000.34T02024打中心孔中心钻A3(HSS)15000.37T03035调头车端面负前角外圆车刀MCLNL2525125000.121T01016打中心孔中心钻A3(HSS)15000.37T03037取总长负前角外圆车刀MCLNL2525128000.121T0101工序号程序编号夹具使用设备地点2三爪顶尖CLD20数控车床工步号工步内容刀具名称刀具规格主轴转速（r/min）进给速度（mm/r）切深/mm刀具编号1车20h7（余2mm）负前角外圆车刀MVJNL25251612000.124T02022车28h7（余2mm）负前角外圆车刀MVJNL25251611000.124T02023车98负前角外圆车刀MVJNL2525169000.121T0202工序号程序编号夹具使用设备地点3三爪顶尖VDF-850D立式加工中心工步号工步内容刀具名称刀具规格主轴转速（r/min）进给速度（mm/min）切深/mm刀具编号1铣凸轮键槽铣刀101363（HSS）S2000F150102扩铣凸轮3刃立铣刀122683（HSS）S1000F200163扩铣凸轮3刃立铣刀163492S800F200154倒角3刃立铣刀163470（HSS）S1200F20035铣键槽键槽铣刀81155（HSS）1500F15010工序号程序编号夹具使用设备地点4三爪顶尖VDF-850D立式加工中心工步号工步内容刀具名称刀具规格主轴转速（r/min）进给速度（mm/r）切深/mm刀具编号1精车20h7负前角外圆车刀MVJNL252516S2000F0.120.52掉头精车20h7负前角外圆车刀MVJNL252516S2000F0.120.53精车28h7负前角外圆车刀MVJNL252516S1200F0.10.54倒角负前角外圆车刀MVJNL252516S1200F0.12五、编制数控加工程序（可以指定编制某个重要部位的加工程序或是重点教学内容的加工程序）凸轮轴关键部位是凸轮曲线，凸轮曲线采用软件平面内设计凸轮导程曲线，再采用包络的方式映射到凸轮轴圆柱面上从而生成加工线条模型，生成加工轨迹时采用四轴曲线方式自动生成，经过后置处理生成如下加工程序：注:此计划书是在教学过程中下发给学生，由学生填写完成，反映学生对该子项目进行计划的结果文件，起到指导项目实施作用，请参赛教师以学生的身份按照各栏目要求进行填写。64 / 12