柱塞泵泵体加工工艺规程设计.doc

摘要：本次毕业设计的主要内容是复杂零件的数控加工工艺的设计和编程。目标是制作出一套数控加工工艺规程，包括编程；同时利用Pro/e绘制出零件的三维图。介绍了零件结构的工艺分析，毛坯的种类及选择，数控加工的特点，基于我研究的课题，详细介绍了数控铣床的加工特点。以及关于复杂零件的工艺分析，数控编程的一般步骤。并通过定的实例详细的介绍了数控加工工艺的分析方法。在工艺规程的制定中，确定了零件的生产类型及工艺特征，还有零件材料的选用。另外，参考切削加工简明实用手册确定切削用量的选择；而且说明了铣削功率的校验方法，根据零件的实际情况可以方便的校验出切削用量是否符合机床功率要求。我用Pro/e建立好三维图形，参考文件来完成零件毛坯的选择，零件图形的分析，基准的选择，装夹方案的确定，刀具的选择，切削用量的选择，走刀路线，零件的加工顺序。最后编制好工艺工序卡片，以及编好该零件的程序。关键字：柱塞泵泵体零件，工艺分析，编程，零件分析AbstractThe graduation design is the main content of nc machining process complex parts of the design and programming. Goal is to create a set of nc machining process procedures, including programming, While using Pro/e drawing out the 3d figure. PartsThe main contents of the design process is introduced, and the analysis of structural parts of blank types and characteristics of choice, CNC machining, based on the research of nc milling machine was introduced in detail processing features. And on the analysis of the technology of complex components, CNC programming general steps. And through the example of detailed introduced nc machining process analysis method. In the procedure of the parts, the production process, types and characteristics of parts and material selection. In addition, the machining simple practical manual cutting dosages determine the choice, And illustrates the calibration method, milling power according to the actual situation of parts can be convenient check out machning meets machine power requirements.I use Pro/e establish good 3d graphics, reference documents to complete blank, parts of the graphic analysis, the benchmark, clamping schemes, the choice of tools, cutting dosages of the sword, go, parts processing order. Finally prepared process card, and so this part of the program.目录摘要Abstract前言1第一章 零件的分析21.1柱塞泵泵体分析21.2零件的结构特点21.3零件的技术要求21.4零件加工要求2第二章 毛坯的设计与材料的选择42.1定位基准的选择52.2工艺路线的拟定5第三章 刀具、夹具的选择63.1 刀具选择63.2 夹具选择6第四章 选择切削用量及原则8第五章 坐标系建立及铣削功率校验105.1坐标系建立105.2铣削功率校验11第六章 工步划分12第七章 程序编辑13结束语16参考文献17致 谢18附件：19前言毕业设计是高等职业教育教学计划的重要组成部分，是加强理论与实际相结合的实践性教学环节，是各专业的必修课程，在学生完成所有专业课程学习、结合毕业实习进行。大学生活即将结束,我们也将迎接的最后一次考验和竞争就是毕业设计这次毕业设计中，我的设计题目是：柱塞泵泵体加工工艺规程设计。由于设计的需要，我仔细研究了零件图，但在设计过程中，因自己经验不足，遇到了很多实际问题，使我体会到了在现场实习调研仅证明可不可以实干，而不能代表能不能干好。所以我积极与设计指导老师、操作指导老师沟通，在各位老师的全力帮助、指导下问题得到了全面解决，同时受到各位老师优良工作品质的影响，培养出了我缓中求稳、虚心求教、实事求是、一丝不苟的工作作风，并树立了明确的生产观、经济观和全局观。论知识和实际操作知识去理性的分析问题和解决实际工作中的一般技术工程问题的能力，使我建立了正确的设计思想，掌握了工艺设计的一般程序、规范和方法，并进一步巩固、深化地吸收和运用了所学的基本理论知识和基本操作技能。还有，它提高了我设计计算、绘图、编写技术文件、编写数控程序、数控机床操作、实际加工零件和正确使用技术资料、标准、手册等工具书的独立工作能力。本文在对零件结构、精度分析的基础上，选择适当的加工余量建立零件毛坯的模型；利用PRO/E三维软件建立零件的三维图并生成二维工程图。另外，本文除了对零件加工进行编程，还制定了一套工艺规程，全面的展示了零件由设计分析到数控加工的全过程。第一章 零件的分析1.1柱塞泵泵体分析该零件为柱塞泵泵体，属于箱体类零件，它有容纳其他零件的内腔结构。柱塞泵泵体是柱塞泵的基础零件，它将柱塞泵中的柱塞等相关的零件组装成一个整体，使它们之间保持正确的相互位置，并按照一定的传动关系传递运动或动力，并对内部零件起到清洁和保护的作用。因此，泵体的加工质量将直接影响柱塞泵的精度、性能和寿命。1.2零件的结构特点柱塞泵泵体上须加工的凸台端面较多，后面和右面各有一个圆柱形的凸台。零件的毛坯是铸造而成，结构较复杂，加工工序较多。概括其主要结构特点为：有加工精度要求高的安装孔；结构复杂、形状怪异，但有明显的基准面；壁厚薄相对均匀；总体精度要求高，尺寸较小而形状复杂；切削后容易产生切削应力，导致变形等。1.3零件的技术要求（1）零件毛坯铸造完成后进行时效处理。（2）铸件表面清砂喷防锈漆。（3）零件表面未注圆角为R3。（4）零件表面不允许有任何划伤、磕碰等缺陷。（5）去清毛刺，锐边倒钝。（6）零件加工后要求表面处理。1.4零件加工要求该零件的加工精度要求较高，加工面主要是平面、曲面和孔，位置、形状、尺寸精度都各有要求。工艺设计时要考虑到节约成本，提高生产率，减轻工人劳动强度，因此采用数控加工，能有效地保证尺寸加工精度。分析本次设计给出的零件图（见图1），零件的主要加工要求如下：（1）凸台端面及其它加工平面表面粗糙度20孔底面及安装板面，表面粗糙度Ra为3.2m；上端面及凸台端面，表面粗糙度Ra为1.6m。（2）孔的相互位置精度2M10孔的两孔孔距公差为0.05mm；214孔的两孔垂直度为0.05。（3）平面与孔的相互位置精度基准面A与M33*1.5孔轴线的平行度为0.05；图1 零件三视图（在图中，从俯视图的尺寸30和13可知长度方向的尺寸基准是安装板的左端面；从主视图的尺寸70和470.1可知高度方向的尺寸基准是泵体上面；从俯视图的尺寸33和左视图的尺寸600.2可知宽度方向的尺寸基准是泵体的前后对称面。进出油孔的中心高470.1和安装板两螺孔的中心距600.2的要求比较高，加工时必须保证。分析表面粗糙度时，要注意与尺寸的关系。还应了解零件制造、加工时的某些特殊要求。两螺孔端面及顶面等处的表面为零件的结合面，为防止漏油，表面粗糙度要求较高）第二章 毛坯的设计与材料的选择柱塞泵泵体零件属于箱体类零件，箱体零件的材料常用铸铁，这是因为铸铁容易成形，切削性能好，价格低，且吸振性和耐磨性较好。根据需要可选用HT150350，常用HT200。在单件小批量生产情况下，为缩短生产周期，可采用钢板焊接结构。某些大负荷的箱体有时采用铸钢件。在特定条件下，可采用铝镁合金或其它铝合金材料。 铸铁毛坯在单件小批生产时，一般采用木模手工造型，毛坯精度较低，余量大；在大批量生产时，通常采用金属模机器造型，毛坯精度较高，加工余量可适当减小。单件小批生产直径大于50mm的孔，成批生产大于30mm的孔，一般都铸出预孔，以减少加工余量。铝合金箱体常用压铸制造，毛坯精度很高，余量很小，一些表面不必经切削加即可使用。综合考虑，零件毛坯选用金属模机器造型，毛坯的余量就可以减的很少，在大批量的生产中大大的降低了成本。由于该零件生产纲领为大批量生产，为了节省原料，使资源得以充分利用同时提高生产效率，降低生产成本，在零件各部位孔的铸造方面都先铸出预孔。在满足加工条件的情况下，使零件铸造出的毛坯尺寸尽量减小。表1 加工余量/mm表1 加工余量/mm加工内容相关尺寸尺寸公差加工前尺寸加工后尺寸加工余量下端平面70自由公差72711上端平面70自由公差71701上端钻孔M331.57H27281上端扩孔M331.57H2831.53.5上端螺纹M331.57H31.5M331.51.5安装板平面63自由公差65641安装板孔M101.257H78.51.5安装板螺纹M101.257H8.5M101.251.5凸台1平面63自由公差64631凸台1孔M141.57H1112.51.5凸台1螺纹M141.57H12.5M141.51.5凸台2平面33自由公差34331凸台2孔M141.57H11M141.51.5凸台2螺纹M141.57H12.5M141.51.5注：未加工到要求尺寸的工步是为下一工步留足余量；另外，加工时需注意形位公差。2.1定位基准的选择1粗基准的选择 粗基准的选择对零件主要有两个方面影响，即影响零件上加工表面与不加工表面的位置和加工表面的余量分配。为了满足上述要求，零件的平面加工采用面与面互为基准，即以各端面互为粗基准并留一定的精加工余量。2精基准的选择 选择精基准主要是应能保证加工精度，所以一般优先考虑基准重合原则和基准同一原则。从俯视图的尺寸30和13可知长度方向的尺寸基准是安装板的左端面；从主视图的尺寸70和480.1可知高度方向的尺寸基准是泵体上面； 33和左视图的尺寸600.2可知宽度方向的尺寸基准是泵体的前后对称面。从俯视图的尺寸2.2工艺路线的拟定根据零件的结构特点、技术要求，从数控加工工艺性及工厂现有生产条件考虑，制订了如下加工工艺方案。毛坯制造强化处理数控加工钳工清洗1、毛坯制造该零件形状过于复杂，不宜采用金属模机器造型，故选择砂型铸造。2、强化处理为了使零件在加工后获得一定强度，必须在铸造后精加工前进行强化处理。强化工艺如下：将零件毛坯清洗干净，进行调质处理；（1）表面淬火（达到一定深度）；（2）进行人工时效处理；（3）检查零件刚性及表面硬度。第三章 刀具、夹具的选择3.1 刀具选择刀具编号刀具名称刀具材料刀具刀补直径长度半径长度T1钻头硬质合金2880H1T2立铣刀高速钢2880H2T3螺纹铣刀高速钢880H3T4钻头高速钢12.590H4T5丝锥合金M1490H5T6钻头硬质合金8.580H6T7丝锥合金M1080H7T8盘铣刀镶硬质合金刀片50100H83.2 夹具选择本零件所选择的夹具为普通夹具台虎钳，具体装夹方法如下： 粗加工基准面时，先加工上下面，上下面互为基准，装夹安装板后面和右边凸台端面: 然后同样用互为基准法加工安装板后面和右边凸台端面，只需装夹上下面即可，加工另一凸台端面也只需装夹上下面:其余螺纹孔的加工，只有加工上端螺纹孔是装夹安装板后面和右边凸台端面，其它工序的加工均装夹上下面。第四章 选择切削用量及原则合理的切削用量应满足以下要求：在保证安全生产，不发生人身、设备事故，保证工件加工质量的前提下，能充分地发挥机床的潜力和刀具的切削性能，在不超过机床的有效功率和工艺系统刚性所允许的额定负荷的情况下，尽量选用较量。 一般情况下我们对切削用量选择时应考虑到下列问题：（1）保证加工质量：主要是保证加工表面的精度和表面粗糙度达到工件图样的要求。（2）保证切削用量的选择在工艺系统的能力范围内：要保证切削用量的选择在工艺系统的能力范围内，不应超过机床允许的动力和转矩的范围，不应超过工艺系统(铣床、刀具、工件)的刚度和强度范围，同时又能充分发挥它们的潜力。（3）保证刀具有合理的使用寿命：在追求较高的生产效率的同时，保证刀具有合理的使用寿命，并考虑较低的制造成本。以上三条，要根据具体情况有所侧重。一般在粗加工时，应尽可能地发挥刀具、机床的潜力和保证合理的刀具使用寿命。精加工时，则应首先要保证切削加工精度和表面粗糙度，同时兼顾合理的刀具的使用寿命。数控加工中切削用量应根据加工技术要求、刀具耐用度、切削条件等加以确定。查表时，在缺少数控加工切削用量表的情况下，亦可参照普通加工用量表确定，所确定的切削用量应是本机床具有的数值。1、主轴转速主轴转速n应根据允许的切削速度v（m/min）来选取：n=1000v/(d) r/min 式中 d工件或刀具直径，mm。切削速度v是由刀具的耐用度决定的。自动换刀数控机床往主轴或刀库上装刀花费时间较多，所以确定的切削用量要保证刀具能加工完一个零件或保证刀具耐用度不低于一个工作班，至少不低于半个工作班。2、背吃刀量背吃刀量ap要根据机床、工件和刀具的刚性来确定。在刚性允许的情况下，要尽可能ap等于加工表面的加工余量，以减少走刀次数，提高加工效率，当加工精度和表面粗糙度要求高时，可留一点余量（一般0.2mm左右），最后光一刀。数控机床的精加工余量可较普通机床的精加工余量小一些。3、进给速度进给速度指令F是数控机床切削用量中的一个重要参数，通常根据加工精度和表面粗糙度来选取。当要求较高时，进给速度应选的小些，例如通常可在5001000mm/min范围内选取。而精铣时可选取250500mm/min。最大进给速度受机床刚性和拖动系统性能限制。铣基准面时，选用=30mm直柄立铣刀，刀齿数Z=3，刀具材料为高速钢，现对主轴转速n、背吃刀量ap、进给速度f作如下选择。（1）查切削加工简明实用手册可知：采用高速钢铣刀加工铸铁时，可选取v=21-35 m/min，现取v=30m/min，则n=1000v/(d)=1000r/min，考虑刀具耐用度及机床条件限制，故选取n=800r/min。（2）背吃刀量ap=1.5mm（半精铣），或ap=0.5mm（精铣）。（3）根据切削加工简明实用手册可知，当机床主轴功率小于5KW时，高速钢立铣刀铣削铸铁时每齿进给量fz为0.075-0.15mm/z，现取fz=0.1 mm/z，考虑多方面因素，实际取值小于理论值。在实际加工时，可以适当选择吃刀量和进给次数，从而参考手册选择最合适的切削用量。例如，高速钢立铣刀切削用量的选择可以参照表4： 高速钢立铣刀切削用量选择表材料铣削平面及凸台铣削深度（mm）铣削速度 v(m/min)铣刀直径d0 mm每齿进给量af(mm/z)灰铸铁1602600.527-43100.0251.521-35100.05d0/418-29100.038d0/215-24100.0250.527-43120.038-0.051.521-35120.063-0.075d0/418-29120.05d0/215-24120.0380.527-43180.05-0.1021.521-35180.075-0.13d0/418-29180.063-0.102d0/215-24180.05-0.0750.527-4325500.075-0.151.521-3525500.102-0.18d0/418-2925500.089-0.13d0/215-2425500.075-0.1020.534-4325500.102-0.151.527-3425500.13-0.18d0/421-2325500.102-0.13d0/218-2425500.075-0.102第五章 坐标系建立及铣削功率校验5.1坐标系建立1、上端加工坐标系：2、安装板螺纹孔加工坐标系：3、凸台加工坐标系：5.2铣削功率校验在切削用量确定以后，为了验证所选切削用量是否满足机床主轴功率要求，还必须进行铣削功率的校验。机床功率校验的计算公式为PcPe 式中 Pc切削功率； Pe机床主轴功率；主轴传动效率，通常取0.70.9。切削功率即为刀具切削工件时主切削力所消耗的功率，切削功率计算公式为Pc=Fcvc KW 式中 Fc主切削力（圆周切削力）； Vc切削速度。式(1-3) 中铣削力计算公式为Fc=CfZdt(-0.86)ae(0.86)af(0.72)ap 式中 Cf系数； ae铣削接触弧深（mm）； af每齿进给量（mm/齿）； dt铣刀直径（mm）； ap铣削深度； Z铣刀齿数。根据（1-4）和实际铣削状况分别计算铣削力Fc、切削功率Pc。因切削材料为铸铁，选用圆柱立铣刀，齿数Z=3，直径dt=30mm，查表取系数Cf=20，铣削接触弧深ae=6，每齿进给量af=0.05mm/z，铣削深度ap=0.8mm，将该数据代入式（1-4）得：Fc=CfZdt(-0.86)ae(0.86)af(0.72)ap= N当切削速度Vc=-m/s时，切削功率为：Pc=Fcvc= = KW 由于EBM1000卧式加工中心机床主轴功率为3.5KW，则：Pe=-KW因为 -所以 PcPe通过以上计算表明，所选切削用量是符合机床功率要求的。第六章 工步划分零件名称柱塞泵泵体夹具名称普通夹具工步号工步内容切削用量刀具r/minFmm/min编号名称1铣下端平面2000300T8盘铣刀2铣上端平面2000260T8盘铣刀3上端钻孔2200150T128钻头4上端扩孔200060T228立铣刀5铣上端螺纹3000/3004500/450T3单刃螺纹刀6铣安装板平面2000300 T8盘铣刀7钻安装板孔2200120T68.5钻头8攻安装板螺纹300375T7M10*1.25丝锥9铣凸台1平面2000260 T8盘铣刀10钻凸台1孔2200120T412.5钻头11攻凸台1螺纹260390T5M14*1.5丝锥12铣凸台2平面2000260T8盘铣刀13钻凸台2孔2200120T412.5钻头14攻凸台2螺纹260390T5M14*1.5丝锥注：凸台1与安装板相对.第七章 程序编辑上端螺纹孔加工程序 刀具选用：1）28的钻头（T1）钻出通孔；2）用28立铣刀（T2）将孔的尺寸扩到31.5；3）用刀宽为4的单刃螺纹铣刀（T3）铣出M331.5螺纹孔。O1000；G90 G80 G49 G54 G17 G94；N1；T1M06；G0X0.Y0. ；G43 H1 Z100.；M03 S2200；M08；Z10. ；G98 G81 XO.YO.Z-20.R5. F150；G80；M05；MO9；M01；N2；M06 T2； M03 S2000；GOX0.Y0. ；G43 H2 Z100.；Z20.；M08；Z5.；G01 Z-20. F200；G01 X1.75 F70；G02 I-1.75 R1.75 F60；X-1.75；G0 Z100；M05；M09；M01；N3；M06 T3；GOX0.Y0. ；G43 H3 Z100.；Z20.；M03 S3000；M08；Z5.；R1=0.3；NN1:R2=11.75+ R1；G02 X=R2. Y0 I=R2/2 J0 F300. ；G02 X0 Y0 Z-15. I=-R2 J0 TRUN=11 F3000. ；G02 X0 Y0 I =-R2/2 J0 F300. ；G00 Z3. ；R1 = R1 + 0.2；IF R1=0.95 GOTOB NN1；G01X0 Y0 F300 ；G0 Z100.；M05；M09；M30；进出油孔（凸台）螺纹孔加工：刀具选用：1）12.5的钻头（T4）钻出通孔；2）用丝锥（T5）攻出M141.5螺纹孔。O2000；G90 G80 G49 G55 G17 G94；N1T4 M6；X0. Y0. ；G43 H4 Z100.； M03 S800；Z20.；M08；Z5.；G98 G81 XO.YO.Z-18.R5. F300；G80；G0Z100. ；M05；M09；M01；N2；M06 T5；G0X0.Y0.； M03S200；G43 H5 Z100. ；Z50. ；M08；Z5. ；M29S200；G98 G84G00 XO.YO.Z100；M05；M09；M30；安装板螺纹孔加工程序刀具选用：1）8.5的钻头（T6）钻出通孔；2）用丝锥（T7）攻出M10螺纹孔。O3000；G90 G80 G49 G56 G17 G94；N1；T5 M06；G0 X0. Y0. ；G43 H6 Z100. ；Z50. ；M08；M03 S2000；Z20.； G98 G81 XO.Y-30.Z-15.R5. F300；Y30；G80；G0 Z100.；M09；M05；M01；N2； M06 T6；G0 X0.Y0. ；M03S200；G43 H6 Z100. ；Z50.；M08；Z10. ；M29 S100； G98 G84 XO.Y-30.Z-15. F125；Y30；G80；G00 XO.YO.Z100；M05；M09；M30；结束语 踉踉跄跄地忙碌了两个月，我的毕业设计课题也终将告一段落。点击运行，也基本达到预期的效果，虚荣的成就感在没人的时候也总会冒上心头。但由于能力和时间的关系，总是觉得有很多不尽人意的地方，譬如功能不全、外观粗糙、底层代码的不合理数不胜数。可是，我又会有点自恋式地安慰自己：做一件事情，不必过于在乎最终的结果，可贵的是过程中的收获。以此语言来安抚我尚没平复的心。 在这次毕业设计中，我们对复杂零件进行了建模和绘图，并且对其进行了数控加工工艺分析和编程。建模绘图能力、工艺分析能力以及数控编程能力在任何机械或者其他任何是加工的工厂里都是需要具备的。从这方面来说，我们的毕业设计把我们学的理论知识与工厂实践中的作用结合在一起。这样有各方面的好处。一是我们所学的知识的运用，通过这样的设计来达到锻炼我们的能力。把理论与实践结合起来我们在课本中学到的知识一方面得到了巩固，更重要的是在实践中得到了运用。二者结合验证了实践是检验真理的标准。实践是检验了我们所学的机械知识是否牢固，运用是否自如。对我们是一种很好的锻炼。二是我设计的东西在工厂里如果被验证运用良好的话，这不仅给工厂带来很好的经济效益。也从另一方面证明了我们所学的和所做的一切设计都是正确的。这对我们刚刚大学毕业的学生来说，不仅是一个巨大的鼓舞，更是对我们学生最大的支持。 这次毕业设计也许是我大学生涯交上的最后一个作业了。想借次机会感谢几年以来给我帮助的所有老师、同学，你们的友谊是我人生的财富，是我生命中不可或缺的一部分。我的毕业指导老师XX老师，虽然我们认识的时间不是很长，但他却能以一位长辈的风范来容谅我的无知和冲动，给我不厌其烦的指导。在此，特向他道声谢谢。 生活即将匆匆忙忙地过去，但我却能无悔地说：“我曾经来过。”大学三年，但它给我的影响却不能用时间来衡量，这三年以来，经历过的所有事，所有人，都将是我