油封座圈数控加工工艺规划及编程.docx

山东XXXXXXXXXXXX学院 毕业设计（论文） 油封座圈数控加工工艺规划及编程 院 （部） 机械工程学院 专 业 XXXXXXXX 班 级 XXXXXXXX 学 号 XXXXXXXX 学生姓名 XXXXXX 指导教师 XXXXXX 职 称 XXXXXX 二O一七年六月三十日摘要 油封座圈是用于密封机械设备中旋转轴的封油用于密封元件，一般分为单体型和组装型。组装型是唇口材料与骨架可以自由组合，一般用于特殊密封。在进行油封座圈的加工工艺分析和编程设计时以机械制造工艺设计为依据，采用收集研究、分析提取研究和实例研究的方法，对油封座圈的工艺进行详细的分析，设计出加工的工艺过程。油封座圈的工艺设计要提高零件的生产效率同时也要保证零件的质量，从而降低工人的劳动强度节约成本。根据油封座圈加工要求设计专用夹具，在设计中注意夹具的经济性和使用性。油封座圈的机械加工工艺分析和加工路线安排对从事油封座圈生产的企业单位来说很重要。工艺路线是否合理会直接影响到加工精度、加工效率及加工质量等等。正确合理的加工工艺路线可以保证零件的质量，可以极大的缩短加工的时间，使工序步骤的实施更为流畅。从而使企业的管理更加规范化，降低生产成本。关键词：油封座圈；工艺分析；编程设计AbstractThe oil seal seat is a seal oil sealing element for sealing the shaft in mechanical equipment.Generally divided into haplotype and assembling type , assembling type is the skeleton and lip materials can be freely combination , generally used for special oil seals. In the process analysis and programming design of oil seal seat , based on the mechanical manufacturing process design , the process of oil seal seat is analyzed in detail by collecting research and case study , and the process is designed .The mechanical process analysis and programming design of oil seal seat is very important to the enterprise unit engaged in the production of oil seal ring , the quality of the process line directly affects the processing effciency , processing accuracy and processing quality . The reasonable processing technology can not only ensure the quality of the parts but also make full use of the existing equipment , make the Passing and Receiving of the process more reasonable , so that the management of the enterprise is more standardized and reduce the production cost .Keywords: Oil seal seat Industrial analysis Programming design 目录第一章 绪论11.1油封座圈简介11.2课题研究意义21.3课题需要解决的主要问题2第二章 油封座圈工艺及生产32.1油封座圈的功用32.2油封座圈精度分析32.3毛坯余量分析32.4确定油封座圈的生产类型4第三章 零件工艺规划的设计53.1选择毛坯53.2加工方案的确定53.3加工顺序的安排53.4工艺路线的拟定6第四章 工序设计74.1选择加工设备与工艺装备74.1.1选择机床74.1.2选择夹具74.1.3选择刀具74.1.4选择量具8第五章 编程设计95.1确定装夹方案95.2选择刀具及制定数控加工刀具卡95.3编制加工工序卡95.4编制程序10第六章 结论14致谢16参考文献17山东凯文科技职业学院毕业论文第一章 绪论1.1油封座圈简介油封座圈是一种典型的机械基础元件，广泛应用于机械设备之中，起到防止机械装置润滑介质泄露的作用，能够保证机械装置的正常运转。油封座圈在密封系统中起着不可忽视的作。机械的摩擦部分由于在机械运转时有油进入，为防止这些油从机械的间隙中泄露而使用油封。除了油以外还需要防止化学液体和水的泄露以及灰尘及颗粒物体从外部侵入，这时候也要用到油封。油封的密封状态，一是腔体和油封外缘之间为静态密封，同时保证油封外缘在腔体之间的可靠定位。二是轴和油封唇口之间的密封状态当轴旋转时为动态密封，当轴静止时为静态密封。各种影响因素的综合作用及其相互作用都对油封的密封性能和使用寿命产生了很大的影响。油封座圈的主要用途1.用于发动机曲轴和凸轮轴的密封。2.摩托车、小汽车和商用车辆等传动系统（如桥轴、齿轮箱、差速器）的密封。3.工程机械和铲车、挖掘机等农业机械传动系统的密封。4.工业用齿轮箱的密封。5.液压元件（泵、马达）的密封。6.广泛用于机械工程和设备加工工业。总之不同种类型的油封座圈作用与不同种类型的密封1.2课题研究意义每个零件都有自己特定的工艺路线和安排以及如何生产的工序步骤，这对从事生产零件的企业是很重要的，是必须存在的，也是要非常合理的。合理的工艺路线安排不但可以保证零件的质量而且可以充分利用企业现有的设备，使工序步骤的实施更加流畅，缩短了不必要的加工时间，减少工人的劳动强度，降低加工零件的成本，从而使企业的管理更加规范化，提高企业的经济效益。1.3课题需要解决的主要问题在加工过程中会存在着很多问题，有几方面起着很关键的作用。工件的定位基准是否合理会影响到零件的加工质量、零件的尺寸、以及对夹具个刀具的影响关系着整个加工方案。选择稳定的车床设备、合适的夹具、合适的刀具同样也会影响到零件的精确度。编制的程序需要在调试中怎样个更合理的修改也会对零件产生很大的影响。制定合理的工艺是很重要的对于机械加工来说，是否合理的工艺路线会影响到加工质量、加工精度和加工效率。合理的的加工工艺路线不但可以保证零件的质量而且可以为企业单位带来更高的经济效益，创造更好的价值，从而提高企业的生产水平。第二章 油封座圈工艺及生产2.1油封座圈的功用油封座圈对于各种机械设备密封起着很重要的作用，良好的密封才能保证机械装置的正常运转。油封座圈的成型轮廓较为一般复杂，但轨迹精度要求较高，还要要求准确的加工精度，还要要求保证正确的几何精度。油封座圈属于盘类零件，基本形状是扁平的盘装，主要有端面、外圆和内孔等组成，主要结构大体上是回转体。从零件的总体结构和有利于加工考虑，该零件需要在数控车床上加工，完成加工要求。2.2油封座圈精度分析表2-1 油封座圈零件的精度分析加工表面尺寸及偏差公差及精度等级表面粗糙度Ra零件的外圆133.35+0.04 -0.04IT71.6零件的端面26.5+0.05 -0.05IT83.2零件的内孔109.90 -0.025IT71.6零件的450倒角3.1+0.01 -0.01IT60.8零件的圆弧137.7IT83.2零件的斜面119.08IT71.6135.99IT71.62.3毛坯余量分析由于油封座圈批量加工，零件毛坯锻造成形，所以轮廓外的车削余量不均匀，在切削过程中会产生变形。考虑到锻造毛坯余量的不均匀性，因此应该进行常规粗车加工，然后进行精加工。2.4确定油封座圈的生产类型油封座圈，该产品属于轻型机械，可以确定其生产类型为大批量生产。第三章 零件工艺规划的设计3.1选择毛坯从结构确定零件为盘类零件，由于其承受中等载荷，工作又比较平稳，所以采用合金无缝钢管。该零件为批量生产，为提高其生产率与经济性，毛坯的形状、尺寸越接近成品，切削加工余量就越少，从而可以提高材料的利用率和生产效率。因此，宜采用自由锻造及模锻方法制造毛坯。3.2加工方案的确定 根据加工表面的加工精度及表面粗糙度要求，各加工表面的加工方案见表3-1。表3-1 零件各加工表面的加工方案加工方案经济精度等级表面粗糙度Ra加工表面粗车精车IT71.6109.90 -0.025mm孔粗车精车IT71.6133.35+0.04 -0.04mm外圆粗车精车IT60.83.1+0.1 -0.1450倒角粗车精车IT83.2137.7圆弧粗车精车IT71.6135.99斜面粗车精车IT71.6119.08斜面粗车精车IT83.2M端面3.3加工顺序的安排该零件适于在数控车床上加工，其加工内容如图3-1所示。根据基准统一、先粗后精的加工原则，先粗车M端面、133.35+0.04 -0.04外圆及137.7圆弧，粗车450倒角及109.90 -0.025内孔，再精车M端面、133.35+0.04 -0.04外圆，精车450倒角及109.90 -0.025内孔。由于不是在一次装夹下完成所有内容，所以需要换另一端进行装夹来继续完成加工要求。换另一端后先精车137.7圆弧，再精车135.99斜面及119.08斜面，达到零件图的技术要求。综上所诉，绘制油封座圈毛坯图，如图3-1所示： 图3-1 油封座圈毛坯图3.4工艺路线的拟定根据加工顺序的安排，该零件加工工艺路线见表3-4所示：表3-2 油封座圈加工工艺路线工序号工序名称工序内容加工设备05钜用锯床将毛坯切断GB4228锯床10车用三爪软爪卡盘装夹（以毛坯面110.5mm内孔定位）粗、精车133.35+0.04 -0.04mm外圆及端面，450倒角及109.90 -0.025mm内孔（含过度倒角、138+0.05 -0.05mm圆弧）达到零件图要求GLS-100数控车床调头装夹（以133.35+0.04 -0.04mm外圆定位），粗、精135.99mm斜面119.08mm斜面及137.7mm圆弧，至零件图尺寸要求20钳去毛刺手工40终检检验第四章 工序设计4.1选择加工设备与工艺装备4.1.1选择机床因该产品为成批生产，零件尺寸规格不大，但加工精度较高，所以选用型号为GLS-100的数控车床。切断毛坯选用GB4228锯床进行切断。4.1.2选择夹具该零件除了对表面粗糙度、尺寸精度有要求外，对位置精度也有要求，如外圆对内孔的径向圆跳动、端面对内孔的端面圆跳动或垂直度的要求，外圆与内孔间的同轴度要求，两端面之间的平行度要求等。该零件的结构特征决定了该零件的加工采用车削方式进行，分为粗车、半精车和精车。精车时若有几何公差要求的外圆、内孔、端面不能在一次装夹中完成全部加工，则先把外圆加工出来，然后以外圆定位加工内孔或斜面。所以选择合适的夹具很重要，则需要选用三爪软爪卡盘装夹零件，校正后夹紧外圆或内孔。4.1.3选择刀具该零件的数控车削加工主要是外圆、端面、斜面及内孔，则选用粗车外圆车刀、精车外圆车刀，粗车内孔车刀、精车内孔车刀，外圆偏刀。刀具的选择也关系着是否能够保证达到零件的要求，车削内孔时，要根据车削通孔和不通孔的情况选择不同的刀具角度。通孔刀具的刀尖角大，刀片强度高，散热性和耐用度好，切削部分的几何形状基本与外圆车刀相似。其主偏角为600750，以减少径向切削和振动。不通孔刀具的刀尖角度小，刀片强度低，散热性和耐用度差，主要用于加工封闭孔或台阶孔，切削部分的几何形状基本上与偏刀相似。其主偏角为900950，以保证内孔端面与孔壁垂直。根据该零件表面粗糙度和几何公差的要求选用通孔刀具来保证达到零件的加工质量。4.1.4选择量具数显卡尺0-150、外径千分尺、内径千分尺、粗糙度测量仪、轮廓仪、三坐标。轮廓仪是对物体的轮廓、二维位移、二维尺寸进行测量与检验的仪器。轮廓仪用于测量该零件的圆弧和角度。三坐标是将被测量的物体放在三坐标测量空间，就可得出被测物体上各测点的坐标位置，根据这些点来得出空间的坐标值，计算出被测物体的几何尺寸、形状和位置及垂直度、跳动度等。第五章 编程设计5.1确定装夹方案由于该零件需要在两次装夹下才能完成加工，则需要以内孔和外圆互为基准装夹，采用三爪软爪卡盘进行装夹，可以保证夹紧的接触面积很大，这样不会引起工件夹紧变形。5.2选择刀具及制定数控加工刀具卡由于毛坯为无缝钢管，采用硬质合金类刀具进行加工，具体如表5-1所示：表5-1数控加工刀具卡产品名称或代号02100827零件名称油封座圈零件图号序号刀具号刀具加工表面备注规格名称数量刀长/mm1T01粗车外圆车刀1实测粗车M端面及133.35+0.04 -0.04mm外圆2T02精车外圆车刀1实测精车M端面及133.35+0.04 -0.04mm外圆3T03粗车内孔车刀1实测粗车450倒角及109.90 -0.025mm内孔4T04精车内孔车刀1实测精车450倒角及109.90 -0.025mm内孔5T05粗车外圆偏刀1实测粗车端面6T06粗车内孔车刀1实测粗车135.99mm斜面119.08mm斜面7T07精车内孔车刀1实测精车135.99mm斜面119.08mm斜面8T08精车内孔车刀1实测精车137.7mm圆弧5.3编制加工工序卡油封转圈数控加工部分的加工工序卡如表5-2所示：表5-2 数控加工工序卡数控加工工序卡产品名称零件名称零件图号油封座圈工序号程序编号夹具名称加工设备数控车间三爪软爪GLS-100数控中心工步号工步内容刀具号刀具规格/主轴转速/rmin-1进给量/mmr-1背吃刀量/mm11粗车端面及133.35+0.04 -0.04mm外圆（含过度倒角、138+0.05 -0.05mm圆弧）保证26.5mm尺寸保证133.35+0.04 -0.04mm外圆至133.5mmTO125X253450.3222精车端面及133.35+0.04 -0.04mm外圆（含过度倒角）保证26.2mm、133.35+0.04 -0.04mm至零件图尺寸要求TO225X252800.10.2533粗车450倒角及109.90 -0.025mm内孔，保证尺寸3.5mm、109.90 -0.025mm内孔尺寸至110.2mmTO3203450.3244精车450倒角及109.90 -0.025mm内孔，保证尺寸3.1+0.1 -0.1mm、109.90 -0.025mm至零件尺寸要求TO4202800.10.2555粗车端面TO525X253450.3266粗车135.99mm斜面119.08mm斜面，保证135.99mm斜面至136.2mm、119.08mm斜面至119.2mmTO6203450.3277精车135.99mm斜面119.08mm斜面，保证135.99mm、119.08mm至零件图尺寸要求TO7202800.10.2588精车137.7mm圆弧，至零件图尺寸要求TO8203450.10.255.4编制程序该零件需要两次装夹，根据所选用机床的数控系统和工艺设计，编制加工程序工序1程序如表5.3数控车削程序表5.3 数控车削加工程序设备数控车床系统FANUC零件名称油封座圈序号程序程序名N1006809N20G0 G28 U0;N30T0101;调1号刀N40G50 S2000;建立工件坐标系N50G96 S345 M03;主轴正传N60G00 X139.5 Z2.0 M08;快速定位N70G94 X108.0 Z0.2 F0.4;粗车端面及133.35外圆N80G71 U2.0 R0.5;N90G71 P10 Q20 U0.3 W0.05 F0.35;N100N10 G00 X130.35;N110G01 Z0;N120X133.35 A30.0;N130Z-19.8;N140G02 X135.85 Z-24.94 R11.5;车135.85圆弧N150G01 X138.25 Z-27.35;N160N20 Z-29.0;N170G00 Z100.0;N180G00 G28 U0.;N190T0202;调2号刀N200G50 S2000;建立工件坐标系N210G96 S345 M03;主轴正传N220G00 X139.5 Z2.0;快速定位目标点N230G94 X108.0 Z0 F0.12;精车端面及133.35外圆N240G70 P10 Q20 S280 F0.12;N250G00 Z100.0;N260G00 G28 UO;N270T0303;调3号刀N280G50 S2000;建立工件坐标系N290G96 S345 M03;主轴正传N300G00 X108.7 Z2.0;快速定位N310G71 U2.5 R0.5;粗车109.9内孔N320G71 P30 Q40 U-0.3 W0.05 F0.32;N330N30 G00X117.9;N340G01 Z0;N350X110.3 Z-3.8;N360N40 G01 Z-20.05;N370G00 Z100.0;N380T0404;调4号刀N390G50 S2000;建立工件坐标系N400G96 S345 M03;主轴正传N410G00 X108.7 Z2.0;快速定位目标点N240G70 P30 Q40 S280 F0.12;精车109.9内孔N430G00 Z100.0 M05;N440M09;N450T0101;调1号刀N460G97;N470M30;程序结束N480%根据所选用机床的数控系统和工艺设计，编制加工程序工序2程序如表5.4数控车削程序表5.4 数控车削加工程序设备数控车床系统FANUC零件名称油封座圈序号程序N1006810程序名N20G00 G28 U0;N30T0505;调5号刀N40G50 S2000;建立工件坐标系N50G96 S345 M03;主轴正传N60G00 X139.5 Z2.0 M08;快速定位N70G94 X108.0;车端面N80Z-0.2;N90G00 Z100.0;N100T0606;调6号刀N110G50 S2000;建立工件坐标系N120G96 S345 M03;主轴正传N130G00X139.5 Z2.0;快速定位目标点N140G71U2.5 R0.5;粗车135.99mm斜面119.08mm斜面N150G71P50 Q60 U0.3 W0.05 F0.35;N160N50 G00 X138.0;N170G01 X135.99 Z-0.2;N180X119.08 Z-8.6;N190N60 X109.0 Z-19.8;N200G00 Z100.0;N210G00 G28 UO;N220T0707;调7号刀N230G50 S2000;建立工件坐标系N240G96 S345 M03;主轴正传N250G00 X139.5 Z2.0;快速定位目标点N260G94 X108.0 Z-0.2 F0.12;精车135.99mm斜面119.08mm斜面N270G70 P50 Q60 S280 F0.12;N280G00 Z100.0;N290G0 G28 U0;N300T0808;调8号刀N310G50 S2000;建立工件坐标系N320G96 S345 M03;主轴正传N330G00 X139.0快速定位N340G03 X137.7 Z-0.74 R0.5;精车137.7mm圆弧N350G00 Z100.0 M05;N360M09;N370T0505;调5号刀N380G97;N390M30;结束程序返回起点N400%第六章 结论本次毕业设计虽然为期不长，但是它浓缩了大学学习的整个过程，体现了我们对所学知识的掌握和领悟程度。通过对油封座圈加工工艺分析及编程设计，总结出我的设计方案是：绘制零件图-工艺分析及生产类型的确定-零件工艺规程的设计-加工设备及工艺设备的选用-加工余量工序尺寸和公差的确定-编程设计。油封座圈的加工要求很多，尤其是粗糙度、加工精度、以及表面是否有划痕、磕碰和摔伤都会严重影响到产品的质量。结合课本理论知识指导，通过与指导老师多次讨论，对零件有了更进一步的了解和认识，从而确定了加工方案、加工顺序和正确的加工工艺路线。油封座圈的加工工艺路线为：锯断-粗车油封座圈的端面、外圆、倒角、圆弧及内孔-精车油封座圈的端面、外圆、倒角及内孔-调头装夹粗车油封座圈的端面、斜面-精车油封座圈的斜面和圆弧-质检零件尺寸及粗糙度、圆柱度、垂直度、跳动度等-清洗入库。由于是第一次进行这样有系统的设计，设计过程中仍有很多不足之处，如对一些夹具和刀具的认识还不够了解，对参数和元件的选用可能不是特别合理，会造成一