第二章相机云台的设计与图纸世界大学城

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1、第一章 产品介绍1.1 相机云台1.1.1 相机云台的基本样式相机云台是摄影爱好者所必备的一种工具，使用带有云台的三脚架，照出来的相片效果会更佳，质量会更高，因为云台在摄影过程中，能够保持良好的稳定性，可以延时拍摄，保证相片的质量。满足在夜间需要长时间的曝光取景的情况；还可以拍摄一些特写等镜头，效果都是使用一般方法无法比拟的，一般方法都要望而却步的，为我们捕捉了难得的景观相片，留下难忘的经典时刻画面。市场的的相机云台的基本样式如下图1-1所示： 图1-11.1.2 相机云台的多样化 目前市场上的相机云台已出现多样化，产品种类繁多，各具特色。下面我们就当前市场上的一些著名相机云台产品作简单的介绍

2、，分析产品的结构，希望能够从中受到启发，设计一台符合我们自己个性的产品，并将其生产过程确定下来。（1）百诺相机云台：（主要介绍其市场上的B系列产品有关结构参数） （百诺B-1型）产品图 1 产品 图 1）百诺云台、三脚架选型参考表三脚架A-02N6A-028N6A-127N6A-128N6A-227N6A-228N9A-327N6A-328N6A-427N6A-428N6M-027N6M-028N6M-127N6M-128N6M-227N6M-228N6C-027N6C-028N6C-127N6C-128N6C-227N6C-228N6C-327N6C-328N6C-427N6C-428N6身

3、高150-160160-170170-180180-190190-200135机身350D、400D20D、30D、40D、5D、6D、1DS135镜头50mm以下&400g以下200mm以下&800g以下300mm以下&1500g以下400mm以下&3000g以下600mm以下&6000g以下120机身富士GS645、玛利亚M7宾德645N、玛米亚645、哈苏503、宾德67、玛米亚RB67、RZ37富士GX680云台BH-0、 KB-0、KS-0、KJ-0 BH-1、KB-1、KS-0、KJ-0KB-2、KS-1、KJ-1KB-3、KS-2、KJ-2

4、KB-3、KS-2、KJ-2备注：135机身以佳能为例说明：请分别以您的身高、机身、镜头为参考值，选出相对应的型号，最终以最大的那款为推荐型号2) 百诺B系列云台特点1.材料：选用进口高质量的铝合金材料，重量轻，强度高。2.加工： 各组件均采用CNC数控加工，快装夹边缘经过圆角弧线处理，符合人体工程学设计，保证使用的安全性。3.表面处理： 经过硬阳极处理，耐腐蚀，耐磨损，而且外表光滑亮丽。4.内部结构： 重新设计的阻尼调节和锁紧调节，实现了真正的阻尼调整和更强大的锁紧力，而且绝对不会锁死，阻尼调节更灵 活快速,定位锁紧更加到位，结构更安全可靠，操作顺畅无比，几乎实现零故障的功能。而且

5、其底盘锁紧旋钮采用了创新的设计，使得水平底座的锁紧力度更强大。5.外部结构： 符合人体工程学的调节旋钮和锁紧旋钮设计，阻尼调节钮和锁紧旋钮呈90°的结构布置和功能设置，增大了云台的承重力，并使得调节旋钮均衡有效，而且其锁紧钮时不能拆下的，能防止其脱落遗失。快装夹采用国际通用标准结构，兼容目前国际上很多的相机夹紧底座，而且增加了限位设计，在轻轻松动相机躲进钮时，相机便可轻易实现位移调节，但相机时无法取出的，要完全松开锁紧钮才可取出相机，实现了更强的安全性能。6.保养方面： 内赠可转换螺母和内六角扳手。在球体与快装夹松动的情况，只要用内六角扳手便可以锁紧。（2）捷特专业相机云台

6、(主要介绍产品的内部结构的特点)1)商品简介：GIOTTOS捷特 MH1000-652快装云台（如图所示）结构图 1 结构图 2结构图 32) 商品说明： MH1000-652快装云台融合了GIOTTOS捷特近20年专业云台的丰富研发经验，每一个细节都由资深设计师经过计算机CAD系统精心研制打造而成。不仅做到了出色的外观、方便的使用性，为各类器材提供令人满意的稳固性能。表现卓越的MH1000-652快装云台负重最大10kg，云台中心是一个高精度的铝合金球提供非常顺畅的操作，高性能的低损耗的设计，球体部分不用任何润滑剂依然保持球体活动的圆滑和柔顺，具备超长的寿命。提供阻尼控制旋钮，可以更精确地调

7、校相机的平衡重量。独立的水平控制旋钮提供高精度的专业接片拍摄。3) MH652快装组件主要特性： 1、紧凑的结构，总体积9×6.5×1.3cm（快装板长×宽×高=5×4.5×1cm），兼容GIOTTOS MH5001和捷信G1174快装板。2、快装板上的开槽允许在相机底板上有1.75cm位移，确保相机最佳的平衡。 3、快装板释放扳手的双保险装置轻松易用，有效防止意外释放快装板。 4、快装板具备弹性视频梢可适用于视频设备和多数数码相机。 5、快装板座上装置了三个水平仪便于在任何位置精确定位相机的水平。 6、基座上的自动弹跳定位梢可在转动

8、扳扣瞬间弹出快装板，安装快装板时只需准确对位并下压，锁定装置立刻自动回位扣紧快装板。 7、全金属铝合金锻铸制造，轻便(总重只有135g)而且坚固耐用，快装板上有橡胶或者软木垫防止器材打滑。 4) 参数：高度120mm基座直径64mm自重480g载重10kg1.1.3加工过程的确定 1) 其设计过程如下：结合捷特专业相机云台的结构，通过分析，根据一些互换性高的标准螺纹孔：1、初步设计快装板的底座螺纹孔，然后根据毛坯材料确定其快装板底板的基本尺寸和侧板的尺寸； 2、再根据快装板底板的尺寸确定快装板的尺寸；3、遵循设计的美观性原则，自行确定球杆的球体直径以及球杆的的长度；4、根据已有的球杆的直径大小

9、，并考虑毛坯的大小，确定球杆外部的套筒大小尺寸；5、在已有的球杆的尺寸基础上，确定底座的尺寸；2) 其加工过程大致如下: 棒料车削加工下料预备热处理 钳工修研装配检验 板料电火花线切割铣削 3) 结论：通过分析百诺B系列球形云台和捷特专业相机云台的结构特点，结合有关的标准和参数，综合考虑加工条件和工艺规程，决定设计一款基于百诺B系列的简单的相机云台。1.2相机云台的设计制造历史云台从材料上讲主要分为镁合金和铝合金。镁合金重量大约比铝合金轻20%,而且强度高,对振动的吸收比铝、铁更有优势。 云台从分类上讲可分为球形云台和三向云台。选择球形云台还是三向云台,恐怕是大多数摄影爱好者首先要面对的难题。

10、 其实它们各有其自身的优缺点,只要做到心中有数就不难选择。 球形云台操作便捷,但仰俯和摇摆角度无法独立控制,比较适合拍摄人像和运动中的物体。而三向云台可以做到仰俯、摇摆和水平三个方向独立调节,便于精确构图,更适合拍摄风光、建筑、静物。不过通常来讲,三向云台体积比球形云台大些,不便于携带。 目前市场上的球形云台主要分为两类:非中线球形云台和中线球形云台。非中线球形云台重心偏置、稳定性稍弱,负重也较小,例如捷信G1276M、百诺PH-38;而中线球形云台重心居中,稳定性高,负重大,甚至可以达到40kg,例如雅佳的B1。还有一类球形云台利用弹簧扳手来调节锁紧云台,操作十分方便,但负重不大,例如曼富图

11、的222型云台。 球形云台通常有控制水平旋转的水平锁定旋钮及控制仰俯及摇摆角度的锁定旋钮,有的还带有阻力控制旋钮。阻力控制旋钮可以调整球体的阻尼力度,不会松开锁定旋钮相机就一倒到底,同时便于精确构图,不会出现构图时要留下沉余量的情况,特别是对于一些较重的大光圈长焦镜头来说,可以保证使用时感觉与使用标头一样轻松自如。有的球形云台在下部还带有刻度,便于拍全景时接片使用。不过使用球形云台时要特别注意清洁,不要让细沙混进缝隙因研磨受到损害。 快装板主要有两种锁紧方式,一种是利用弹簧扳手卡住,较为快捷;另一种是通过旋钮锁紧,更为牢固。除了通用的万用快装板可以与大多数相机匹配之外,由于各型号相机底部设计不

12、同,不少云台生产厂家也设计了专用的快装板与之匹配。专用快装板通常接触面积更大,锁紧后也更为牢固。 云台的技术指标主要包括云台的高度、重量、负重等。高度越低重心越稳,不过多高合适还要考虑拍摄者取景构图时的高度。云台的重量通常越轻越好,但要保证一定的强度。云台的负重要根据自身的器材来选择,同样也不能用足标称的指标,要留有余地。 目前市场上三脚架和云台的品牌很多,国外品牌有Gitzo(捷信)、Manfrotto(曼富图)、Slik(竖力)、Velbon(金钟)、Linhof(林好夫)、Arca Swiss(雅佳)、Foba、Kirk等,国内也有一些品牌的产品具备相当实力与国外品牌竞争,例如百诺、伟峰

13、、冈仁波齐等。 1.2相机云台的现状及发展方向 1相机云台的现状如下： 以下国家的的相机云台制造水平代表世界相机云台制造水平。 ARCA SWISS 雅佳：瑞士制造。顶级云台。价格巨贵。采用6061-T6 aircraft aluminum制造，其独特的椭球设计被许多其他品牌高级专业球台所沿用，成为顶级云台的典范。ARCA SWISS的快装系统规格也成为高级专业球台快装系统的唯一标准。B1：自重772克 承重40.8Kg 高度114mm KIRK ：美国制造。ARCA SWISS椭球设计。ARCA SWISS快装规格。采用6061-T6 aircraft aluminum。BH-1： 自重90

14、9克 承重40Kg 高度114mm Markins：韩国制造。ARCA SWISS椭球设计。ARCA SWISS快装规格。采用7075T6 aircraft aluminum。 M1-PQI：自重510克 承重40Kg 高度100mm FOBA：瑞士制造。圆球设计。ARCA SWISS快装规格。kangrinpoche冈仁波齐：中国产。ARCA SWISS椭球设计。ARCA SWISS快装规格。ARCA SWISS的外型。 SLIK：日本制造，镁铝合金制造，工艺精湛。VELBON：日本制造，镁铝合金制造。 2相机云台的发展方向对于使用轻便相机、消费级数码相机的摄影爱好者来说,可以选择捷信、百诺

15、0或1号系列三脚架及云台;使用135单反相机则可以选择捷信、百诺2或3号系列三脚架及同系列云台、曼富图190或055系列三脚架及负重4-6kg的云台;使用120相机或大画幅相机可以选择捷信、百诺3、4或5号系列三脚架及同系列云台、曼富图的329型云台,还可以考虑雅佳B1、Kirk BH1、冈仁波齐 NB1这类负重较大的云台。 云台的要点也是稳定、便携和价格。这三点又是矛盾的。首先谈稳定，云台的稳定就是承重。承重越大稳定性越好。承重首先取决于结构，例如球台的球直径越大越稳定，椭球设计要比圆球设计承重大很多，其次取决于材质的性能和制造工艺，材质硬度高、缩的越紧；材质表面加工越光滑，操作性能越好；材

16、质化学性能越高就不易氧化腐蚀，物理性能越高就不受温度和使用环境的影响。加上精密的制造工艺好，稳定性和操作性就好。再谈便携，重量和体积小的云台便携，但是矛盾是，承重大自重就大，承重大球的直径大云台的体积就大。最后是价格，自重小体积小承重却很大的云台当然贵。总之，今后的相机云台的发展方向是，为了满足广大摄影爱好者的需求，今后的相机云台应具备以下特点：价格便宜，性能稳定， 安装方便，外型美观，工艺精湛，使用方便，便于携带，质量轻，承载能力强，抗震能力强，耐用等。第二章 相机云台的设计与图纸2.1相机云台的零件3D造型设计2.1.1 云台套筒的3D造型及零件图（Pro/E） 1)运用Pro/E软件绘制

17、如下零件实体图： 图2-12）运用CAD绘图软件将零件图完整的绘制后，按要求标注尺寸如零件图2-2所示： 图2-12.1.2 云台球体的3D造型及零件图（Pro/E） 1)运用Pro/E软件绘制如下零件实体图： 图2-52）运用CAD绘图软件将零件图完整的绘制后，按要求标注尺寸如零件图2-6所示： 图2-62.1.3 云台球座的3D造型及零件图（Pro/E）1)运用Pro/E软件绘制如下零件实体图： 图2-72）运用CAD绘图软件将零件图完整的绘制后，按要求标注尺寸如零件图2-8所示： 图2-82.1.4 云台底板的3D造型及零件图（Pro/E）1)运用Pro/E软件绘制如下零件实体图： 图2

18、-92）运用CAD绘图软件将零件图完整的绘制后，按要求标注尺寸如零件图2-10所示： 图2-102.1.5 云台侧板的3D造型及零件图（Pro/E）1)运用Pro/E软件绘制如下零件实体图： 图2-112）运用CAD绘图软件将零件图完整的绘制后，按要求标注尺寸如零件图2-11所示： 图2-122.1.6 云台快装板的3D造型及零件图（Pro/E）1)运用Pro/E软件绘制如下零件实体图： 图2-132）运用CAD绘图软件将零件图完整的绘制后，按要求标注尺寸如零件图2-14所示： 图2-142.1.7云台装配实体及其图纸（Pro/E）1)运用Pro/E软件装配云台实体图： 图2-152）运用CA

19、D绘图软件将装配图完整的绘制后，按要求标注尺寸如零件图2-16所示： 第三章相机云台各零件的加工工艺3.1零件的加工工艺分析3.1.1 零件的外形结构分析. 零件的外形结构分析1) 云台套筒的外形结构分析：该零件为车铣复合件，其总长为80mm，属轴类零件，包括圆柱、圆弧、内孔、内圆弧、外槽等表面。（如图2-1） 2） 云台球体的外形结构分析：该零件为车铣复合件，其总长为45mm，属轴类零件，包括圆柱、圆弧、内孔、内螺纹、外槽等表面。（如图2-5）云台球座的外形结构分析：该零件为车铣复合件，其总长为53mm，属轴类零件，包括圆柱、内孔、内圆弧、外槽等表面。（如图2-7） 4） 云台下板的外形结构

20、分析：该零件为铣件，其尺寸为80×40mm，包括钻孔、键槽、燕尾槽、镗孔、攻丝等。（如图2-9） 5） 云台侧板的外形结构分析：该零件为铣件，其尺寸为80×15mm，包括钻孔、键槽、燕尾槽、镗孔、攻丝等。（如图2-11） 6） 云台快装板的外形结构分析：该零件为铣件，其尺寸为80×50mm，包括钻孔、键槽、燕尾槽、镗孔、攻丝等。（如图2-13）典型表面加工的技术要求：1）工件的形状和尺寸的精度要求，包括尺寸精度，形状精度和位置精度。2）加工表面质量：表面粗糙度，加工硬化程度和深度，残余应力的性质和大小等。2选择零件加工方法的基本原则：为了保证工件加工的技术要求，在

21、选用不同加工方法时应遵循以下原则：1）加工方法的经济精度及表面粗糙度与加工表面的技术要求要相适应。2）加工方法要与零件材料的加工性及产品的生产类型相适应。3）加工方法应与本单位的设备条件，技术装备条件（包括工人的技术水平，工装卡具，量具等条件）相适应。4）几种加工方法配合使用。5）对于要求较高的工件（指精度高的表面），表面加工要分阶段进行，即粗加工，半精加工和精加工等三个阶段进行。3.1.2零件工艺性的分析1、了解、零件的各项技术要求，提出必要的改进意见分析产品的装配图和零件的工作图，其目的是熟悉该产品的用途、性能及工作条件，明确被加工零件在产品中的位置和作用，进而了解零件上各项技术要求指定的

22、依据，找出主要技术要求和加工关键，以便在拟订工艺规程时采取适当的工艺措施加以保证。在此基础上还可对图纸的完整性、技术要求的合理性以及材料选择是否恰当等方面问题提出必要的改进意见。如图所示的轴零件的无表面粗糟度要求，所有尺寸都为自由公差，只须保证同轴度，所以此零件加工没有什么困难，不需要做修改。2审查零件结构工艺性零件结构的工艺性，是指所设计的零件在能满足使用要求的前提下制造的可行性和经济性。零件的结构对其机械加工工艺过程的影响很大。使用性能完全相同而结构不同的两个零件，它们的加工难易和制造成本可能有很大的差别。所谓良好的工艺性，首先是这种结构便于机械加工，即在同样的生产条件下能够采用简便和经济

23、的方法加工出来。此外，零件结构还应适应生产类型的具体生产条件的要求。结论:如零件图2-1至2-14所示，零件的结构合理。工艺结构性也较好。3.1.3 材料分析在制订零件机械加工工艺规程之前，还要对零件加工前的毛坯种类及其不同的制造方法进行选择。由于零件机械加工的工序数量、材料的消耗、加工劳动量等都在很大程度上与毛坯的选择有关，故正确选择毛坯具有重大的技术经济意义。选择毛坯的种类及制造方法时，总希望毛坯的形状和尺寸尽量与成品零件接近，从而减少加工余量，提高材料的利用率，减少机械加工劳动量和降低机械加工费用。但这样往往使毛坯制造困难，需要采用昂贵的毛坯制造设备，增加毛坯的制造成本，可能导致零件生产

24、总成本的增加。反之，若适当降低毛坯的精度要求，虽增加了机械加工的成本，但可能使零件生产的总成本降低。选择毛坯应该考虑生产规模的大小，它在很大程度上决定用某种毛坯制造方法的经济性。如生产规模较大，便可采用高精度和高生产率的毛坯制造方法，这样，虽然一次投资较高，但均匀分到每个毛坯上的成本就较少。还要从加工要求考虑。结论：根据本次毕业设计的需要，材料选用的是锻造航空铝合金6061。毛坯选50mm的棒料， 厚为15板料。3.1.4材料的热处理 由于本次毕业设计的材料选用的是锻造航空铝合金6061，其原材料较软（HB80），加工性能较差，加工过程中出现粘刀，导致加工表面质量较差，加工精度不能满足要求。所

25、以在加工前要进行热处理，其热处理采用固溶处理+淬火+人工时效处理（HB140），其加工性能有了很大的改善，强度和硬度有了很大的提高，耐磨性能也有所增强。3.2 各云台零件加工工艺的确定3.2.1 选定设备根据零件的外形和材料及现有条件选用合适的数控机床，为了使数控机床在企业的生产中充分发挥作用，要选用适合本企业生产实际的数控设备。我们作为教学实训选择普通的华中世纪星车床与法拉克铣床。 3.2.2 确定零件的定位和装夹方式一、生产类型：根据年产量和产品零件的大小，机械制造生产一般分为三种不同生产类型：1）单件生产：单个制造某个零件，很少重复，甚至不重复的生产。 如重型机器厂的生产，产品试制和维修

26、车间的生产，属于单件生产。2）成批生产：成批生产相同零件，每隔一定时间又重复生产，称成批生产。每批制造相同零件的数量称为批量，按批量大小又分为小批量，中批量和大批量生产。3）大量生产：同一产品制造数量很多，在大多数工作地点，经常重复进行一种零件的某一工序的生产，称为大量生产。由于单件生产和小批量生产的工艺特点十分接近，而大批量生产与大量生产的工艺特点也十分接近，因此，生产中往往称为单件小批量生产或大批大量生产，而成批生产仅指中批量生产。4）多品种变批量生产：产品的品种多，每种产品的批量不同，或每批产品的数量是变化的这种生产方式称为多品种变批量生产。结论: 本次毕业设计属于是单件生产，在工厂加工

27、中一般是成批生产。 二、工件的安装和夹具：在进行机械加工时，工件必须牢固地装夹在机床上并占有一个正确的位置。这种操作称为安装。工件的安装包括工件的定位和夹紧。一、工件的安装： 工件定位：工件置于机床上，在夹具之间应占有一个正确的位置 工件的安装： 工件夹紧：在切削过程中，工件在切削力作用下仍能保持其正确位置不变二、工件安装方法和夹具种类： 工件安装方法归纳起来有两类：直接安装法 和专用夹具安装法 工件直接置于机床的工作台上，（磨床的电磁吸盘）1直接安装法 工件安装在机床通用卡具上，如三爪、四爪、平口钳,分度头、回转工作台等。 特点：不用准备专用夹具；操作简单、方便；定位精度的高低决定于夹具本身

28、的精度以及找正用的工具、仪表和工人的技术水平；找正时费时，生产率低。所以只适用于单件小批量或多品种变批量的生产。直接安装法使用 通用夹具。2专用夹具安装法：工件安装到为其专门设计制造的夹具，称为专用夹具。专用夹具具有无需找正、定位准确，夹紧牢靠、迅速，操作方便等特点。但是：夹具的设计、制造、维护需要投资，夹具的设计、制造周期较长等因素，一般只适用于批量生产；对于单件小批量生产中，那些由于通用夹具保证不了精度或无法正确安装时也可以考虑使用专用夹具。结论: 通过分析得出本加工采用直接安装法装夹工件.三、夹具的组成和设计要求：装夹工件的机床附件称为夹具。一般夹具设计时应重点考虑工件的定位方法和夹紧机

29、构，以达到装夹方便，操作简单，通用性强等特点。1）夹具的组成：一个夹具包括定位元件、夹紧机构、导向机构和夹具本体及其它部分等四部分。定位元件；确定工件在夹具中的正确位置。夹紧机构：定位后，将其紧固，保证在切削力作用下其位置不变。导向机构：用于对刀，或引导刀具进入正确的切削位置，如钻模上的导向套等。夹具本体及其它部分：用于连接并固定定位元件，夹紧机构和导向套等，并通过它将夹具安装到机床上。（分析图6-3）工件的加工精度在很大程度上决定于夹具的精度和结构。因此，技术工艺人员必须根据零件的生产批量、加工方法和加工精度的要求，设计夹具。2）设计要求：定位准确、夹紧牢固，稳定地保证工件的加工质量足够的强

30、度、刚度；具有良好的结构工艺性结构紧凑、合理，制造方便。装夹灵活、方便，便于清理和维护。三、定位基准的选择：1工件的基准 ：在制定工艺规程时，定位基准选择的正确与否，对能否保证零件的尺寸精度和相互位置精度要求，以及对零件各表面的加工顺序安排都有很大影响，当用夹具安装工件时，定位基准的选择还会影响到夹具结构的复杂程度。在零件设计和制造的过程中，要确定一些点、线、面的位置，以这些点、线、面的位置来确定零件的其它部分的位置，这些作为依据的点、线、面称为基准。 零件的基准分为设计基准和工艺基准。 设计基准：设计时在图纸上所使用的基准。 工艺基准：在零件制造，加工和装配时使用的基准。工艺基准又可以分为：

31、定位基准：工件加工时用于安装定位的基准 （在加工时，用以确定零件在机床或夹具中相对于刀具的正确位所采用的基准，称为定位基准。它是工件上与定位元件直接接触的点、线、面。）度量基准：工件测量与检验时使用的基准。 装配基准：用于装配时使用的基准。 2定位基准的选择：合理选择零件加工时的定位基准对保证零件加工精度，合理安排加工工序，提高生产率有着重要的影响。定位基准选择的目的：是为了保证加工表面的位置精度。因此，要从有位置精度要求的表面中去选择定位基准。定位基准又分为粗基准和精基准。1）粗基准的选择：粗基准：对毛坯进行第一道工序进行加工时，只能使用毛坯表面定位，这种基准称为粗基准。选择粗基准总的原则：

32、（1）选择零件的不加工表面作为粗基准。因为这样既可在一次安装中把大部分要加工的表面加工出来，还有利于各表面之间的位置精度。（2）如果零件上有好几个不加工表面，则应选择与加工表面之间位置精度要求高的不加工表面作为粗基准。（3）应选用光洁、平整，面积足够大，装夹方便牢靠的表面为粗基准。 （4）应选用要求加工余量均匀的表面为粗基准。 （5）若所有表面都要进行加工、应选余量与公差最小的表面作为粗基准，以免由于余量不足造成废品。（6）粗基准只能在第一道工序中使用一次，不能重复使用。2）精基准的选择：精基准：在第一道工序之后，应当以加工过的表面作为定位基准，称它为精基准。选择精基准原则：基准重合原则：尽量

33、选取设计基准为定位基准，可避免由于设计基准与定位基准不重合引起的定位误差。基准统一原则：位置精度要求较高的某些加工表面、尽可能选用同一的定位基准，以保证各加工表面间的位置精度。因为，增加一次装卡，必然会多一个装卡定位误差。选用精度较高、安装方便可靠的表面为精基准。选用的基准应使夹具结构简单、安装方便、便于操作结论：在所有零件的加工过程中，由于该零件属于单件生产，各外圆、内孔、螺纹的同轴度以及对旋转轴线的垂直度等是相互位置的精度的主要项目，而这些表面的设计基准一般都是轴的中心线，车零件采用外圆表面定位，三爪自定心卡盘夹紧，从而实现了基准统一的原则，限制了工件的四个自由度，铣零件采用平口虎钳装夹，

34、限制了工件的五个自由度。3.2.3 确定刀具 由于铝合金相当于刀具非常软，在加工过程中所形成的切削力就非常小，产生的热量也较少，故选择刀具时，只要不与工件产生干涉即可。 （1）外圆车刀，硬质合金刀具，主偏角93º（2）内镗刀、应注意选择时应该注意刀杆和内孔的大小关系，避免刀具与工件的干涉。（3）外槽刀，采用焊接槽刀，刀宽为4mm。（4）外螺纹刀的选择，选择60º螺纹刀.（5）钻头（20、4.2等加工用到的钻头） （6）铣刀（10、20等加工用到的铣刀） （7）燕尾槽铣刀 （8）丝锥（5、10、6）3.2.4 工艺路线的拟定1.云台套筒 （1）棒料伸出卡盘外约90mm长度，找

35、正后夹紧；（2）用1号刀手动平端面，采用G71对48外圆廓循环粗加工，并留有05.5mm的精加工;（3）用1号刀，采用G70进行外圆轮廓循环精加工到尺寸；（4）钻孔20通孔；（5）镗内孔42、内圆弧R18；（6）在铣床上加工15mm的U 形槽。在外圆上钻孔8.5的螺纹底孔；(7) 手动攻螺纹M10。 2.云台球体 （1）棒料伸出卡盘外约55mm 长度，找正后夹紧； （2）用1号刀手动平端面，采用G71对14外圆廓循环粗加工，并留有0.5mm的精加工;（3）用1号刀，采用G70进行外圆轮廓循环精加工；（4）把4.1的直柄麻花钻装入钻夹头后，将钻夹头装入尾座，移动尾架使麻花钻切削刃接近端面后锁紧，

36、主轴以1200r/min的转速运转，手动转动尾座手轮钻直径4.1的螺纹至25mm深度；（5）用手动丝锥攻M5螺纹深20mm，取下工件；（6）用紫铜皮包住已加工过的14外圆，调头找正后夹紧，加工零件上36的球体；（7）手动车端面，保证总长50mm，且两端面较平整；（8）用1号刀加工球台的球体部分到尺寸。3.云台球座（50）（1）棒料伸出卡盘外约56mm长度，找正后夹紧；（2）用1号刀手动平端面，用 8 的钻头钻孔，然后粗精加工内球面S36到尺寸；（3）用1号刀，采用G71对48、42与32外圆廓循环粗精加工到尺寸；（4）用外槽刀切槽32×30；（5）保证总长切断；（6）掉头夹42

37、15;10，钻孔；（7）用手动丝锥攻3/8英制螺纹深20mm，取下工件。4.云台底板（80×40×15）（1）预备热处理；（2）数控电火花线切割机床加工快装板底板座外轮廓到尺寸;（3）在数控铣床上，用机用虎钳加装垫铁夹紧工件，铣底面，使尺寸达要求；（4）夹紧立面铣侧边宽4mm深6mm的槽，钻6和5的螺纹孔，用丝锥手动攻螺纹；（5）用机用虎钳夹紧工件，用燕尾铣刀铣45°燕尾槽；（6）钻孔到尺寸要求，锪孔达到尺寸要求。 (7)手动丝锥攻M5螺纹深10mm5.云台侧板（80×15×15）(1) 预备热处理；(2) 数控电火花线切割机床加工快装板底板座

38、外轮廓到尺寸；(3) 在数控铣床上，铣削上、下两面和周围四面达尺寸要求；（4）用机用虎钳夹紧工件，用燕尾铣刀铣45°燕尾槽； (5) 钻孔6；6.云台快装板（80×50×15）(1) 预备热处理；(2) 数控电火花线切割机床加工快装板底板座外轮廓到尺寸；(3) 在数控铣床上，铣削上、下两面和周围四面达尺寸要求；(4) 用机用虎钳夹紧工件，用燕尾铣刀铣45°燕尾槽；(5) 钻孔，攻丝1/4英制螺纹。 3.2.5云台各零件机械加工工艺卡与刀具卡湖南化工职业技术学院机械加工工艺卡共1页第1页零件数量1零件图号A4零件名称套筒零件材料6061序号工序号工序内容定

39、位及夹紧0备料下料50×85mm三爪卡盘5车工车右端面,粗车外圆三爪卡盘10车工粗车右边48的外圆三爪卡盘15车工精车右边48的外圆至尺寸要求三爪卡盘20检验符合图纸尺寸25车工钻20孔三爪卡盘30车工粗镗42内孔及R18三爪卡盘35车工精粗镗42内孔到尺寸三爪卡盘40检验符合图纸尺寸45车工掉头装夹，平端面保证总长，粗车外圆三爪卡盘50车工粗车外圆三爪卡盘55车工精车外圆至尺寸要求三爪卡盘60检验符合图纸尺寸65铣工 在铣床上夹紧零件，铣槽15×20平口钳70钳工去毛刺平口钳75终检按图检验各尺寸 备注各工序加工完毕工件应垂直悬挂防止变形编制谢姣辉校对审核高永卫 董卫国日

40、期12月19日湖南化工职业技术学院机械加工工艺卡共1页第1页零件数量1零件图号A4零件名称球体零件材料6061序号工序号工序内容定位及夹紧0备料下料40×50mm三爪卡盘5车工车右端面,粗车外圆三爪卡盘10车工粗车右边10的外圆三爪卡盘15车工精车右边10的外圆至尺寸要求三爪卡盘20检验符合图纸尺寸25车工钻M5的螺纹底孔三爪卡盘30车工手动攻M5的螺纹三爪卡盘35车工掉头装夹，平端面保证总长，粗车外圆三爪卡盘40车工粗车36的圆球三爪卡盘45车工精车36的圆球至尺寸要求三爪卡盘50检验符合图纸尺寸55磨工粗磨各外圆,留0.1-0.15余量平口钳60铣工 在铣床上夹紧零件，铣槽平口钳

41、65精磨按图纸精磨各外圆尺寸平口钳70终检按图检验各尺寸 备注各工序加工完毕工件应垂直悬挂防止变形编制谢姣辉校对审核高永卫 董卫国日期12月19日湖南化工职业技术学院机械加工工艺卡共1页第1页零件数量1零件图号A4零件名称球座零件材料6061序号工序号工序内容定位及夹紧0备料下料50×50mm三爪卡盘5车工车右端面,粗车外圆三爪卡盘10车工粗车右边15、48、42的外圆三爪卡盘15车工精车右边15、48、42的外圆至尺寸要求三爪卡盘20检验符合图纸尺寸25车工钻8的中心孔，深20mm三爪卡盘30车工粗镗内球36三爪卡盘35车工精镗内球至尺寸要求三爪卡盘40车工掉头装夹，平端面保证总长

42、，车左端面三爪卡盘45车工钻1/8英制螺纹的底孔三爪卡盘50车工手动攻1/8英制螺纹三爪卡盘55钳工 去毛刺平口钳60终检按图检验各尺寸 备注各工序加工完毕工件应垂直悬挂防止变形编制谢姣辉校对审核高永卫 董卫国日期12月19日湖南化工职业技术学院机械加工工艺卡第1页共1页零件数量1零件图号A4零件名称底板零件材料6061序号工序名工序内容N00下料65×45×15mmN05热处理淬火使HRC40定位及夹紧N15装夹端面 平口钳N20拉四方铣削毛坯四周至尺寸N25铣削加工铣削限位槽（宽4 mm深2 mm）N30钻孔将工件翻转，夹紧立面，钻5和4.1的螺纹孔N35攻丝用丝锥手动

43、攻M5螺纹端面 平口钳N40铣削加工用4的立铣刀铣侧边宽4mm深9mm的槽将工件翻转铣削燕尾用8的立铣刀铣削R5的半圆弧的开廓形槽端面 平口钳N45钻孔用5的直柄麻花钻钻5孔，端面 平口钳N50锪孔将5的孔进行锪孔端面 平口钳N55钳工去毛刺达到图纸要求N60检验检验零件是否达到图纸要求备注编 制谢姣辉指导老师高永卫 董卫国日期12月18日湖南化工职业技术学院机械加工工艺卡第1页共1页零件数量1零件图号A4零件名称快装板零件材料6061序号工序名工序内容N00下料65×45×15mmN05热处理淬火使HRC40定位及夹紧N15装夹端面 平口钳N20拉四方铣削毛坯四周至尺寸平

44、口钳N25铣削加工铣削燕尾用6的立铣刀铣削带R3圆弧凹槽将工件翻转铣削限位凸台平口钳N30钻孔将钻5的孔平口钳N35锪孔将5的孔进行锪孔平口钳备注编 制钟积科指导老师高永卫 董卫国日期12月18日湖南化工职业技术学院机械加工工艺卡第1页共1页零件数量1零件图号A4零件名称侧板零件材料6061序号工序名工序内容N00下料65×18×18mmN05热处理淬火使HRC40定位及夹紧N15装夹端面 平口钳平口钳N20拉四方铣削毛坯四周至尺寸平口钳N25铣削加工铣削燕尾平口钳N30钻孔钻5的孔平口钳N35铣削加工铣削轮廓平口钳N40钳工去毛刺达到图纸要求N45检验检验零件是否达到图纸

45、要求备注编 制钟积科指导老师高永卫 董卫国日期12月18日零件图号1数控刀具卡片使用设备刀具名称外圆车刀华中世纪星刀具编号T01换刀方式自动程序编号刀具 组成序号编号刀具名称规格数量备注1T0193°外圆车刀1 备注编制谢姣辉指导老师高永卫 董卫国日期12月18日零件图号2数控刀具卡片使用设备刀具名称外槽刀华中世纪星刀具编号T02换刀方式自动程序编号刀具 组成序号编号刀具名称规格数量备注1T024mm外槽刀1 备注编制谢姣辉指导老师高永卫 董卫国日期12月18日零件图号3数控刀具卡片使用设备刀具名称钻头华中世纪星刀具编号T03换刀方式手动程序编号刀具 组成序号编号刀具名称规格数量备注

46、1T0312钻头1 备注编制谢姣辉指导老师高永卫 董卫国日期12月18日零件图号4数控刀具卡片使用设备刀具名称内圆 车刀华中世纪星刀具编号T04换刀方式自动程序编号刀具 组成序号编号刀具名称规格数量备注1T04内圆车刀1 备注编制谢姣辉指导老师高永卫 董卫国日期12月18日第四章相机云台典型零件的仿真加工 4.1数车典型零件（以球座为例）的3D造型及仿真加工4.1.1工作设定回主功能表，依次选择“刀具路径工作设定”出现如图的对话框，点击边界的设定，点击Parameter，在OD输入60，在Hength输入120，然后点击OK，毛坯的定义完成。 4.1.2端面回主功能菜单，依次选择“刀具路径车端

47、面”出现的对话框，修改转速和进给速度，车端面的参数4.1.3粗车回主功能表中，依次选择“刀具路径粗车串联部分串联”选取如图4-1，结束选取执行，系统将弹出的对话框，在对话框内修改刀具的参数，修改适当的粗车参数。(转速为600z/min,进给速度为120m/min,背吃刀量为1mm,精加工余量为0.5mm) 图4-14.1.4 精车回主功能表中，依次选择“刀具路径精车选择上次执行”出现对话框，在对话框内修改刀具参数，修改适当的精车参数。(转速650z/min,进给速度50m/min)4.1.5钻孔回主功能表中，依次选择“刀具路径钻孔” 出现如图所示的对话框，双击选中的刀弹出如图的对话框修改刀具参

48、数，再选择出现的对话框修改钻孔深度参数。(钻孔直径为10mm)4.1.6 粗镗内圆弧（R18）在主功能表中选择 “刀具路径粗车串联部分串联”选择要加工的确图,然后执行，系统将弹出对话框，修改进给速度和主轴转速(转速为500z/min,进给速度为80m/min,背吃刀量为1mm,精加工余量为1mm).4.1.7精镗内圆弧（R18）回主功能表中，依次选择“刀具路径精车选择上次执行”出现对话框在对话框内修改刀具参数，修改适当的精车参数(转速420in,进给速度60m/min)4.1.8 切槽 回主功能表中，依次选择“刀具路径径向车削选择上次执行”在对话框内修改刀具参数，修改适当的槽刀。(转速500z

49、/min,进给速度50mm/min)4.1.9实体验证主功能表选择“刀具路径操作管理”系统弹出的对话框4-2中选择播放。最终实体验证效果图如图4-3。 图4-2 图4-34.1.10、后处理选择""在图4-5中选择"Post"确定，如图4-6所示勾选保存NC文件和编辑选项。点击确定"选择保存路径，生成NC加工程序。 图 4-5 图4-64.2数铣典型零件(以快装板为例)的3D造型及仿真加工4.2.1工件设定回主功能表，选择刀具路径工作设定，如图所示我们根据加工要求，将工件X、y方向的长度设置为190，z方向设置为15。修改参数，如图所示：图4-

50、74.2.2面铣回主功能表，选择，选择零件外形。系统弹出如图4-8所示对话框，系统弹出如图所示对话框，修改参数，进给速度为“400”，下刀速度为“300”，抬刀速度为“500”如图所示 图4-8（1）添加刀具执行上面步骤后，系统将弹出如下图所示对话框，把鼠标在空白处点击右键，出现如图4-9所示菜单，点击从刀具库中选择刀具， 图4-9 图4-10（2）修改切削参数根据需要修改图4-5中的参数，结果如图4-5所示。然后点击曲面加工参数，系统将弹出对话框，修改对话框中的参数如图4-11所示， 图 4-11（图4-5中有关参数说明； 表示进给率，考虑我们加工的材料是蜡，综合加工效率和保证教学的进度，所

51、以可以给大点；表示Z轴的进给率，根据材料而定；表示提刀速率；表示主轴转速，依据材料而定。） 4.2.3外形铣削的设定回主功能表，选择，选择如图所示： 图4-12，系统将弹出对话框，修改对话框中的参数如图3-9所示，选择一把直径为20的平刀。图4-13点击粗加工参数，修改对话框中的有关参数，如图4-14所示。图4-14精修参数；选中进行精加工，次数一般为1，刀具间距依具体情况而定，选择0.8的值。图4-15（粗加工参数表中有关参数说明；刀具误差值；Z方向的最大进给；下刀方式有螺旋/斜插式下刀，如果是加工钢件或硬度比较大的材料，考虑刀具材料及使用寿命和工件的表面质量，首先要考虑螺旋/斜插式下刀，点

52、螺旋式下刀，系统将弹出对话框，修改有关参数如图4-11二级菜单所示。（螺旋式/斜插式下刀有关参数说明；Z方向开始斜插位置（增量），设定时依据材料而定；XY方向预留间隙；进刀角度。）4.2.4粗铣加工切削方式有切削方式有双向切削、等距环切、平行环切并清角、依外形环切、高速切削、单向切削、螺旋切削；切削间距是指在挖槽路径之间的距离。下刀方式有三种，螺旋下刀、斜插式下刀、沿边界渐降下刀，一般根据工件和刀具材料选择。回主功能表中依次选择，在系统弹出的对话框中选择直径为20的球刀，对话框参数设置，粗加工参数如图4-16，图4-17，然后点击确定，选择矩形框，执行。 图4-16 图 4-17 4.2.5精

53、铣加工回主功能表中依次选择，然后在系统弹出的对话框中选择一把直径为8mm的球头铣刀，系统对话框参数设置如图4-18，精加工参数设置如图4-19，然后点击确定，选择矩形框，所再执行。 图4-18 图4-19 图4-204.2.6后处理步骤：选择""在图4-21中选择"Post（后处理）如图所示进行设置。点击确定"选择保存路径，生成NC加工程序。 图4-21 4.2.7程序的优化处理由于此零件是复杂形状的曲面，考虑加工程序较长，所以必须要程序通过优化处理，通过删除共线的点和不必要的刀具移动等方法来实现优化，执行过滤后的文件，刀具运行的时间变短，速度加快。4.

54、2.8生成NCI文档选择""在图4-21中选择"后处理，如图4-22所示进行设置"确定。保存至目标磁盘。4.2.9执行程式过滤若生成的加工程式过长，则可先""根据要加工零件的精度，对误差值设置进行修改，这样可以大大缩短程序段的长度。图 4-22 再选择""""选择打开刚存档的NCI文件如图4-23所示。 图4-23 确定"出现如图4-24所示结果"选择“是”。出现如图4-25所示对话框，保存刚过滤过的NCI文档替换原来的未过滤的NCI文档，如图4-26选择“是”图4-24程序过滤结果 图4-25