毕业设计（论文）-泵体数控车床的设计与实现.doc

中国石油大学（华东）现代远程教育毕业设计（论文）题 目：泵体数控车床的设计与实现 学习中心： 年级专业： 学生姓名： 学 号： 指导教师： 职 称： 导师单位： 中国石油大学（华东）远程与继续教育学院论文完成时间： 2007年 5月 15日目 录目 录i第1章 前 言1第2章 数控车床32.1数控车床的操作过成32.2怎么合理运用数控车床3第3章 泵的设计与实现53.1怎样运用车床与泵之见的关系53.2 加工工序设计53.2.1 刀具集中分序63.2.2 粗、精加工分序63.2.3按加工部位分序63.3 对刀点与换换刀点的设计63.4 走到路径的设计7第4章 数控铣床的工艺分析13第5章 数控铣削编程加工实例145.1槽形零件的铣削14第6章 结 论15致 谢17参 考 文 献18i第1章 前 言近年来，随着计算机技术的发展，数字控制技术已经广泛应用于工业控制的各个领域，尤其是机械制造业中，普通机械正逐渐被高效率、高精度、高自动化的数控机械所代替。目前国外机械设备的数控化率已达到85%以上，而我国的机械设备的数控化率不足20%，随着我国机制行业新技术的应用，我国世界制造业加工中心地位形成，数控机床的使用、维修、维护人员在全国各工业城市都非常紧缺，再加上数控加工人员从业面非常广，可在现代制造业的模具、钟表业、五金行业、中小制造业、从事相应公司企业的电脑绘图、数控编程设计、加工中心操作、模具设计与制造、 电火花及线切割工作，所以目前现有的数控技术人才无法满足制造业的需求，而且人才市场上的这类人才储备并不大，企业要在人才市场上寻觅合适的人才显得比较困难，以至于导致模具设计、cad/cam工程师、数控编程、数控加工等已成为我国各人才市场招聘频率最高的职位之一。在各种招聘会上，数控专业人才更是企业热衷于标注“急聘”、“高薪诚聘”等字样的少数职位之一，以致出现了“月薪6000元难聘数控技工”，“年薪16万元招不到数控技工”的现象。据报载，我国高级技工正面临着“青黄不接”的严重局面，原有技工年龄已大，中年技工为数不多，青年技工尚未成熟。在制造业，能够熟练操作现代化机床的人才已成稀缺， 据统计，目前，我国技术工人中，高级技工占3.5%，中级工占35%，初级工占60%。而发达国家技术工人中，高级工占35%、中级工占50%、初级工占15%。这表明，我们的高级技工在未来510年内仍会有大量的人才缺口。 随着产业布局、产品结构的调整，就业结构也将发生变化。企业对较高层次的第一线应用型人才的需求将明显增加。 而借助国外的发展经验来看，当进入产业布局、产品结构调整时期，与产业结构高度化匹配、培养相当数量的具有高等文化水平的职业人才，成为迫切要求。而对于数控加工专业，不仅要求从业人员有过硬的实践能力，更要掌握系统而扎实的机加理论知识。因此，既有学历又有很强操作能力的数控加工人才更是成为社会较紧缺、企业最急需的人才。 4第2章 数控车床2.1数控车床的操作过成 1首先要打开电源开启车床 2调节车床上的数据是车刀回到原始位置 3编写程序上车床运行程序 4在运行过成中要注意操作事项!2.2怎么合理运用数控车床 1) 受车床尺寸及最大进给抗力限制，只限于选用小型主轴箱系列或400400的主轴箱。根据机床允许最大进给抗力ff=3600n，电机功率p=7kw，被加工孔数应在10个以下，孔径不超过10mm。当总切削力大于车床允许最大进给抗力二倍以上时，应考虑用液压进给机构。 2) 工件上两个距离最远的被加工孔水平和垂直中心距均不能大于200mm，受轴承和齿轮限制，任意两孔中心距不小于25mm，孔径、孔深相差不能太大。3) 车床导轨要足够长，使导轨有足够的进、退刀空间；行程开关控制时，不要使主轴和进给机构同时停，以免钻头折断。 4) 有些车床在主轴反转状态下，进给箱不能进给(如c6140)，当对这类车床进行改造时，所设计的主轴箱传动链必须使得机床主轴正转，否则无法使用机床进给箱。 5) 因切削轴向力大于机床允许最大进给抗力而产生的后果是：带动进给箱进给的蜗轮容易磨损，一般来说，在蜗轮蜗杆传动机构中，蜗轮硬度较低，材料为铸铁或青铜，而蜗杆硬度较高，材料为钢件，淬火，而蜗轮比蜗杆容易磨损是在设计机床时有意设计的。如果切削轴向力不是很大，也可不用气缸作为辅助推力，只需定期更换蜗轮即可。 第3章 泵的设计与实现3.1怎样运用车床与泵之见的关系泵体包围旋转的叶轮，并设有与叶轮垂直的液体入口和切线出口。泵体在叶轮四周形成一个截面积逐步扩大的蜗牛形通道，故常称为蜗壳。叶轮在壳内旋转的方向是顺着蜗壳形通道内逐渐扩大的方向（即按叶轮旋转的方向来说叶片是向后弯的），愈近出口，壳内接受的液体量越大，所以通道的截面积必须逐渐增大。更为重要的是以高速从叶轮四周抛出的液体在通道内逐渐降低速度，使一大部分动能便转化为静压能，即提高了液体的压力，又减少了因流速过大而引起泵内部的能量损耗。所以泵壳既作为泵的外壳汇集液体，它本身又是一个能量转换装置。3.2 加工工序设计在数控机床上特别是在加工中心上加工零件，工序十分集中，许多零件只需在一次装卡中就能完成全部工序。但是零件的粗加工，特别是铸、锻毛坯零件的基准平面、定位面等的加工应在普通机床上完成之后，再装卡到数控机床上进行加工。这样可以发挥数控机床的特点，保持数控机床的精度，延长数控机床的使用寿命，降低数控机床的使用成本。在数控机床上加工零件其工序划分的方法有：3.2.1 刀具集中分序按所用刀具划分工序，用同一把刀加工完零件上所有可以完成的部位，在用第二把刀、第三把刀完成它们可以完成的其它部位。这种分序法可以减少换刀次数，压缩空程时间，减少不必要的定位误差。3.2.2 粗、精加工分序这种分序法是根据零件的形状、尺寸精度等因素，按照粗、精加工分开的原则进行分序。对单个零件或一批零件先进行粗加工、半精加工，而后精加工。粗精加工之间，最好隔一段时间，以使粗加工后零件的变形得到充分恢复，再进行精加工，以提高零件的加工精度。3.2.3按加工部位分序即先加工平面、定位面，再加工孔；先加工简单的几何形状，再加工复杂的几何形状；先加工精度比较低的部位，再加工精度要求较高的部位。总之，在数控机床上加工零件，其加工工序的划分要视加工零件的具体情况具体分析。3.3 对刀点与换换刀点的设计对于数控机床来说，在加工开始时，确定刀具与工件的相对位置是很重要的，它是通过对刀点来实现的。“对刀点”是指通过对刀确定刀具与工件相对位置的基准点。在程序编制时，不管实际上是刀具相对工件移动，还是工件相对刀具移动，都把工件看作静止，而刀具在运动。对刀点往往也是零件的加工原点。选择对刀点的原则是：（1）方便数学处理和简化程序编制；（2）在机床上容易找正，便于确定零件的加工原点的位置；（3）加工过程中便于检查；（4）引起的加工误差小。（5）对刀点可以设在零件上、夹具上或机床上，但必须与零件的定位基准有已知的准确关系。当对刀精度要求较高时，对刀点应尽量选在零件的设计基准或工艺基准上。对于以孔定位的零件，可以取孔的中心作为对刀点。对刀时应使对刀点与刀位点重合。所谓刀位点，是指确定刀具位置的基准点，如平头立铣刀的刀位点一般为端面中心；球头铣刀的刀位点取为球心；钻头为钻尖。“换刀点”应根据工序内容来作安排，为了防止换刀时刀具碰伤工件，换刀点往往设在距离零件较远的地方。3.4 走到路径的设计走刀路线是数控加工过程中刀具相对于被加工件的的运动轨迹和方向。走刀路线的确定非常重要，因为它与零件的加工精度和表面质量密切相关。确定走刀路线的一般原则是：（1）保证零件的加工精度和表面粗糙度；（2）方便数值计算，减少编程工作量；（3）缩短走刀路线，减少进退刀时间和其他辅助时间；（4）尽量减少程序段数。另外，在选择走刀路线时还要充分注意以下几种情况：（1）避免引入反向间隙误差。数控机床在反向运动时会出现反向间隙，如果在走刀路线中将反向间隙带入，就会影响刀具的定位精度，增加工件的定位误差。例如精镗图3-1a）中所示的四个孔，当孔的位置精度要求较高时，安排镗孔路线的问题就显得比较重要，安排不当就有可能把坐标轴的反向间隙带入，直接影响孔的位置精度。这里给出两个方案，方案a如图3-1a）所示，方案b如图3-1b）所示。图3-1 镗铣加工路线图从图中不难看出，方案a中由于孔与、孔的定位方向相反，x向的反向间隙会使定位误差增加，而影响孔的位置精度。在方案b中，当加工完孔后并没有直接在孔处定位，而是多运动了一段距离，然后折回来在孔处定位。这样、孔与孔的定位方向是一致的，就可以避免引入反向间隙的误差，从而提高了孔与各孔之间的孔距精度。（2）切入切出路径。在铣削轮廓表面时一般采用立铣刀侧面刃口进行切削，由于主轴系统和刀具的刚度变化，当沿法向切入工件时，会在切入处产生刀痕，所以应尽量避免沿法向切入工件。当铣切外表面轮廓形状时，应安排刀具沿零件轮廓曲线的切向切入工件，并且在其延长线上加入一段外延距离，以保证零件轮廓的光滑过渡。同样，在切出零件轮廓时也应从工件曲线的切向延长线上切出。如图3-2a）所示。当铣切内表面轮廓形状时，也应该尽量遵循从切向切入的方法，但此时切入无法外延，最好安排从圆弧过渡到圆弧的加工路线。切出时也应多安排一段过渡圆弧再退刀，如图3-2b）所示。当实在无法沿零件曲线的切向切入、切出时，铣刀只有沿法线方向切入和切出，在这种情况下，切入切出点应选在零件轮廓两几何要素的交点上图3-2 铣削圆的加工路线为了消除由于系统刚度变化引起进退刀时的痕迹，可采用多次走刀的方法，减小最后精铣时的余量，以减小切削力。在切入工件前应该已经完成刀具半径补偿，而不能在切入工件时同时进行刀具补偿，如图3-3a）所示，这样会产生过切现象。为此，应在切入工件前的切向延长线上另找一点，作为完成刀具半径补偿点，如图3-3b）所示。图3-3 刀具半径补偿点（3）采用顺铣加工方式在铣削加工中，若铣刀的走刀方向与在切削点的切削速度方向相反，称为逆铣，其铣削厚度是由零开始增大，如图3-4a）所示；反之则称为顺铣，其铣削厚度由最大减到零，如图3-4b）所示。由于采用顺铣方式时，零件的表面精度和加工精度较高，并且可以减少机床的“颤振”，所以在铣削加工零件轮廓时应尽量采用顺铣加工方式。图3-4 顺铣和逆铣若要铣削如图3-5所示内沟槽的两侧面，就应来回走刀两次，保证两侧面都是顺铣加工方式，以使两侧面具有相同的表面加工精度。图3-5 铣削内沟的侧面（4）立体轮廓的加工加工一个曲面时可能采取的三种走刀路线，如图3-6所示。即沿参数曲面的u向行切、沿w向行切和环切。对于直母线类表面，采用图3-6b）的方案显然更有利，每次沿直线走刀，刀位点计算简单，程序段少，而且加工过程符合直纹面的形成规律，可以准确保证母线的直线度。图3-6a）方案的优点是便于在加工后但在加工螺旋桨桨叶一类零件时，工件刚度小，采用从里到外的环切，有利于减少工件在加工过程中的变形。图3-6 立体轮廓的加工（5）内槽加工内槽是指以封闭曲线为边界的平底凹坑，如图3-7所示。加工内槽一律使用平底铣刀，刀具边缘部分的圆角半径应符合内槽的图纸要求。内槽的切削分两步，第一步切内腔，第二步切轮廓。切轮廓通常又分为粗加工和精加工两步。粗加工时从内槽轮廓线向里平移铣刀半径r并且留出精加工余量y。由此得出的粗加工刀位线形是计算内腔走刀路线的依据。切削内腔时，环切和行切在生产中都有应用。两种走刀路线的共同点是都要切净内腔中的全部面积，不留死角，不伤轮廓，同时尽量减少重复走刀的搭接量。环切法的刀位点计算稍复杂，需要一次一次向里收缩轮廓线，算法的应用局限性稍大，例如当内槽中带有局部凸台时，对于环切法就难于设计通用的算法。从走刀路线的长短比较，行切法要略优于环切法。但在加工小面积内槽时，环切的程序量要比行检验型面的准确度。因此实际生产中最好将以上两种方案结合起来。图3-6）18第4章 数控铣床的工艺分析数控铣削加工有着自己的特点和适用对象，若要充分发挥数控铣床的优势和关键作用，就必须正确选择数控铣床类型、数控加工对象与工序内容。通常将下列加工内容作为数控铣削加工的主要选择对象：（1）工件上的曲线轮廓，特别是有数学表达式给出的非圆曲线与列表曲线等曲线轮廓；（2）已给出数学模型的空间曲面；（3）形状复杂、尺寸繁多、划线与检测困难的部位；（4）用通用铣床加工时难以观察、测量和控制进给的内外凹槽；（5）以尺寸协调的高精度孔或面；（6）能在一次安装中顺带铣出来的简单表面或形状；采用数控铣削后能成倍提高生产率，大大减轻体力劳动强度的一般加工内容。此外，立式数控铣床和立式加工中心适于加工箱体、箱盖、平面凸轮、样板、形状复杂的平面或立体零件，以及模具的内、外型腔等；卧式数控铣床和卧式加工中心适于加工复杂的箱体类零件、泵体、阀体、壳体等；多坐标联动的卧式加工中心还可以用于加工各种复杂的曲线、曲面、叶轮、模具等。第5章 数控铣削编程加工实例5.1槽形零件的铣削如图5-1所示的槽形零件，其毛坯为四周已加工的铝锭（厚为20mm），槽深2mm。编写该槽形零件加工程序。图5-1 槽形零件工艺和操作清单。该槽形零件除了槽的加工外，还有螺纹孔的加工。其工艺安排为“钻孔扩孔攻螺纹铣槽” ，其工艺和操作清单。第6章 结 论 泵在自来水生产流水线上补广泛应用，品种规格繁多。对它的分类方法也各不相同，按其工作原理可以分为三大类：叶片式水泵，容积式水泵，其他类型水泵。在我厂生产中大部分使用的单级双吸式离心泵，是叶片泵的一种，由于这种泵的工作是靠叶轮高速旋转时叶片拨动液体旋转，使液体获得离心力而完成水泵的输水过程所以这种泵称为离心泵。 离心泵的应用是很广泛的，在国民经济的许多部门要用到它。在给水系统中几乎是不可缺少的一种设备，如若把自来水管网当作人身的血管系统，那么离心泵就昌压送血液的心脏。由于离心泵是一种重要的设备，而且它的运转要消耗大量的动力！为了合理、经济的选择和使用水泵，以保证水厂供水，就必须对离心泵的工作原理和基本性能等方面有所了解。 一、离心泵的基本构造是由六部分组成的 离心泵的基本构造是由六部分组成的分别是叶轮、泵体、泵轴、轴承、密封环、填料盒 1、叶轮是离心泵的核心部分，它转速高出力大，叶轮上的叶片又起到主要作用，叶轮在装配前要通过静平衡实验。叶轮上的内外表面要求平滑，以减少水流的磨擦损失。 2、泵体也称泵壳，它是水泵的主体。起到支撑固定作用，并与安装轴承的托架相连接。 3、泵轴的作用是借联轴器和电动机相连接，将电动机的转矩传给叶轮，所以它是传递机械能的主要部件。 4、轴承是套在泵轴上支撑泵轴的