河北机电职业技术学院

1、河北科技学院毕业设计（论文） 河北机电职业技术学院学生毕业论文设计（论文）题目：齿轮泵前盖的数控加工和三维造型 作 者：赵路萌 学 号：50323110129 系 别：现代制造工程系 专 业：数控技术 年 级：2011级 指导教师：张勇 完成日期： 2014 年 6 月 20 日 II河北机电职业技术学院目 录摘要.关键词.1课题研究的的概述.11.2机械制造工艺在经济建设的作用.11.3机械加工的可行性分析.12齿轮泵前盖的零件图分析和加工过程.22.1表面粗糙度的要求.32.2尺寸公差要求.32.3形状和位置公差要求.33制定加工方案和加工工艺.43.1方案.43.2加工工艺.43.3机床

2、选择.53.4选择切削用量.53.5加工路线.64定位基准的选择.65夹紧方案的确定.66数控加工工艺卡片和刀具卡片.76.1数控工艺卡片.86.2刀具卡片.97程序编制.97.1程序的编制（程序见附表).9结论.10参考资料.11I摘 要采用数控加工中心加工是众多数控加工方法的一种，它利用直线插补G01和圆弧插G02和G03补对工件进行自动化操作，而且加工精度要比普通机床加工精度要高很多，有的是普通机床所无法达到的。该加工中心齿轮泵上面的孔比较繁,加工精度要求也相当地高。 每一个重要零件必须通过检测以确保组装后的精度。而且该齿轮泵上的一些孔的定位精度要求也比较高,所以要必须保证加工的每个孔必

3、须符合图纸上的要求。本文最后还提出了改进措施,以进一步提高加工精度。关键词：齿轮泵，数控加工，编程II河北机电职业技术学院1.课题研究的概述数控技术是工业自动化的一门基础技术，在工业生产中越来越得到广泛的应用。数控机床问世以来，数控技术大幅度推进了制造技术与制造业的发展，数控技术应用课程在我国已成为各大院校机电类专业的主要专业课程之一。数控技术是一门综合性专业技术，涉及到设计、工艺、机床、刀具、夹具、材料、数字控制、电机、检测等等。特别是CAD/CAM一体化技术、FMS、CIMS、它们是集设备、信息、物流、能量流与一体的综合的自动化设计与制造系统，而是一门综合设计、工艺、制造及自动控制的多学科

4、交叉型的科学技术。数控机床和加工中心是典型的机电一体化产品，同时又是用于产品制造的机电一体化生产设备。随着计算机技术的飞速发展和广泛应用，机械制造业正在发生着一场深刻的技术革命，这场革命从根本上改变了生产技术和管理技术，传统的生产设备和方法已逐渐被计算机控制的各种系统所取代，数控加工中心正以其强大的加工功能在现代机械制造业中扮演重要的角色。我国正在成为世界的制造大国，需要大量具备扎实理论基础和实践知识的专门人才，因此，我们不能只满足于现有较低水平的数控技术课程实践现状，需要结合设计自动化，使加工过程自动化在数控技术课程实验中得到更多的体现。1.1机械制造工艺在经济建设中的作用 机械制造工艺是研

5、究如何科学地、最优地生产和使用各种机械装备，研究在机械制造中优质、高产、低消费的生产和使用机械装备的原理和方法的一门课程。机械制造过程中所涉及的问题极为广泛，本课程一般仅讨论机械冷加工、机械装配及机床设备等方面的问题。通过本课程的学习，使学员在机床设备方面能对典型机床的工作原理、传动系统、典型机构、工艺特点、应用范围等技术要求，有一定的应用能力和分析能力，对数控机床较先进设备亦有一定的认识和了解。在机械制造工艺方面能懂得其基本理论及各类零件的加工方法；能选择毛坯确定加工余量，计算工序间尺寸和公差；能根据图样及生产纲领制定出高产、优质、低消费的零件机械加工工艺规程和部件、设备的装备工艺规程；能对

6、复杂及精度教高的零件、部件在加工中出现的关键问题进行分析，并提出合理的工艺措施。从而为学员在今后解决生产中的技术难题，新产品的装配、调试，新工艺、新技术的应用和推广，打下必要的机械制造工艺与设备方面的专业知识基础。1.2可行性分析（1）在大学二年的课程中学习了机械制图、计算机辅助设计、机械设计、数控编程及其制造等专业知识，在理论知识上为完成本次纺织机械加工工艺分析打下结实的基础。（2）通过平时自己平时学习和假期中的强化，能够很熟练的使用AUTOCAD的二维制图、CAM的三维造型等绘图软件方便的完成本次实验。（3）机械工程系现拥有多台高中低档数控机床，虽然很多是教学型数控设备，多以数控手工编程加

7、工为主，但方便学生熟悉使用，并提供铝材、钢材供学生加工，在学校期间的加工中心实训完成为本次机械加工工艺的分析积累了一定的实际经验。（4）在学校的图书馆中拥有大量的相关书籍、资料可供学生使用，帮助学生完成项目。（5）学生在制造实验课程开始前，已经学习了机械原理与设计，机械制造工程原理，计算机辅助机械设计等课程，在理论知识上已经具备了相应的基础，因此对学生实践环节也提出了更高的要求。这个系统目的就是为学生提供一种可以自己动手完成实验，综合应用所学知识和技能的环境。（6）机械工程系的教师长期从事机械加工工艺方面的教学和实践工作，有着扎实的理论知识和实践动手能力，完全可以服务于实验课程，指导学生完成实

8、验项目。2.齿轮泵前盖的零件图分析和加工过程在此我们来分析一下图：A基准是用来测量与其有关的尺寸如125定位，孔为10的盲孔等尺寸的位置度。B基准是端面基准如相关尺寸52、26、31；C基准是同轴圆的基准；D基准是孔为90的端面；我们只有认真的分析完图纸，知道哪些部位要加工及这张图的定位基准是什么 ，还有这个零件的加工精度要求为多高，我们才能确定用什么机床来加工及加工工艺是什么。2.1表面粗糙度的具体要求 表面粗糙度要求是保证零件表面微观精度的重要要求。对于切削加工，它是合理选择机床、刀具及切削用量的重要依据；从图形中可得，此零件用的是铸件的材质，右端面和螺纹孔的表面粗糙度为3.2，还有28的

9、孔的表面粗糙度为1.6。表面粗糙度要求是保证零件表面微观精度的重要要求。对于切削加工，它是合理选择机床、刀具及切削用量的重要依据。2.2尺寸公差要求 分析零件图样上的尺寸公差要求,以确定控制其尺寸精度的加工工艺,如刀具类型及其几何角度的选择及确定切削用量等。此图中尺寸公差表现在多个方面，是2-28的盲孔，最大值为28.021， 最小值为28；2-10的螺纹孔，最大值为10.015，最小值为10；38孔的最大值为38.039，最小值为38；40的孔最大值为40.025，最小值为40。 在该项分析过程中，还可以同时进行一些编程尺寸的简单换算。如将标注有公差要求的尺寸取其中值（即最大极限尺寸与最小极

10、限尺寸的平均值）作为编程的尺寸依据等。2.3形状和位置公差要求 图样上给定的形状和位置公差是保证零件几何精度的重要要求。分析此项要求，便于确定其定位基准和检验基准，并尽量使它们与设计基准一致，还可以根据加工需要进行一些技术性处理，以有效地控制其形状和位置误差。 在数控机床切削加工中，零件的形状和位置误差，除装夹定位误差外，主要受机床主体机械运动副的精度影响，一般不能通过工艺处理环节给予解决。因此，在加工前了解其机械运动副的精度状况是十分必要的。在左视图上我们可以看到零件的同轴度要求为0.05和端面与基准面B端面的平行度要求为0.03。3.制定加工方案和加工工艺3.1方案 该零件的上下表面和几个

11、孔的要求很高，而且多次换刀，对工件的精度会造成一定的影响，所以要找出合理的加工方案就是，先在普通铣床上先粗精铣上表面和加工定位槽，因为外形和定位槽它们的加工精度要求相对而言比较低，再把工件放到数控铣床上面加工其余的孔，它的主要装夹方式是，用双头螺栓，放在梯形槽里，和四个直径是18的键槽相配合，并且工件的底部要放下两个垫片使工件底部悬孔便于加工孔。1用80的面铣刀铣上表面，Z下刀-0.25，这是第一把刀，S1500，F1002用16的立铣刀加工外形，Z下刀-53，这是第二把刀，S1000，F803用16的立铣刀刀精加内形，Z下到-53，同一把刀，S2000，F1504用28的镗刀，加工28的孔，

12、Z下到-26，S800，F50。5用4的中心钻点钻，2-10的孔和4个螺纹孔，Z下到-2，S2000，F806用9.5的钻头，加工 2-10的孔和4个螺纹孔，Z下到-30，S800，F507用10的铰刀，加工2-10的孔和4个螺纹孔，Z下到-30，S200，F508用4.6的键槽铣刀走深为2.7的凹槽，Z下到 -2.7，S800，F1009.用4的键槽铣刀走深为2.75的凹槽，Z下到-2.7，S900，F15010.反转工件专用夹具装夹铣平面到尺寸52，80的面铣刀走刀11用用16的立铣刀刀精加内形到38，Z下到-14，S8000，F15012用40的镗刀，加工40的孔，Z下到-6，S800，

13、F50。3.2加工工艺 数控机床的加工方案包括制定工序、工步及先后顺序和进给路线等内容。在数控机床的加工过程中，由于加工对象复杂多样，特别是轮廓曲线的形状及位置千变万化，加上材料、批量等多方面因素的影响，在对具体零件制定加工方案时，应对具体零件制定加工方案时，应具体分析并区别对待，灵活处理。只有这样，才能使加工方案合理，从而达到质量优、效率高和成本低的目的。常用加工方案：1） 先粗后精这是数控机床与普通机床都采用的方案，目的是为了提高生产效率并为保证零件的精加工质量做准备。主要过程是先安排较大切削深度及进给量的粗加工工序，以便在较短的时间内将精加工前的大量余量去掉。2） 先近后远这里所说的近和

14、远，是按加工部件相对与起刀点的距离而言的。在一般情况下，特别是在粗加工时，通常安排离起刀点近的部件先加工，远的部件后加工，以便缩短刀具移动距离，减少空行程时间。对于车削加工，先近后远还有利于保持坯件或半成品的刚性，改善其切削条件。3） 先内后外对于车、铣及线切割机床加工特别适宜先内后外的加工方法。对既要加工内后加工外形表面。这是因为控制内表面的尺寸和形位精度等均较困难， 刀具刚性相应较差，刀尖或刀刃的使用寿命受到切削热的影响而降低，以及在依据加工内容，所选机床确定定位夹紧方案。 3.3 机床的选择 选用加工中心或数控铣床,加工中心虽然加工柔性比普通铣床优越，而且能够加工更加复杂的曲面等工件，但

15、单就某一种普通零件的生产效率而言，与普通铣床还存在一定的差距。因此，提高加工中心的效率便成为关键，而合理运用编程技巧，编制高效率的加工程序，对提高机床效率往往具有意想不到的效果。3.4选择切削用量1钻削用量（1）背吃刀量ap取ap4.25mm。（2）主轴转速取s=750。（3）进给速度取V=110mm/min 2.16mm的铣削量 (1)主轴转速 Vc=20m/min 因此S=1000Vc/D=1000x20/16 =398 r/min 取S=400（2）进给速度16mm的高速钢立铣刀为3刃 Fz=0.005xDc=0.005x16=0.009所以Vf=fzZS=0.09x3x400=108

16、取Vf=100mm/min 3.12mm的铣削用量（1）背吃刀量ap由于刀具材料为高速刚， 工件加工深度为22mm 取ap=22mm（2） 主轴转速 S=530（3）进给速度 Vf=80mm/min 4.镗削用量 （1)镗削的背吃刀量 取ap=0.1mm（2）主轴转速的确定取硬质合金单刃镗刀的切削速度为150m/minS=1000Vc/D=1000x150/40=1194.27r/min S=1200（3） 镗削的进给速度确定取进给量为0.05mm/rVf=fs=0.05x1200=60mm/min 取Vf=60mm/min3.5加工路线理想的加工路线不仅可以加工出合格的零件产品，更能最好最大

17、发挥出机床的优良性能，生产的关键就是一.要保证产品的加工精度，二.提高生产率，所以良好的加工路线一定要设计合理，参数优化。走刀路线如下：用8的铣刀铣工件的上表面，然后用4的键槽铣刀铣工件的椭圆跟曲线槽，做28的盲孔和28的通孔；做2到10的通孔和4到10的螺纹孔，反转工件镗40的孔。4.定位基准的选择数控铣削是机械加工中最常用的的数控加工方法之一，生产效率高，加工精度高，灵活性，适应性强，因此对零部件的定位基准选择要求要合理。制定加工工艺规程时，正确选择定位基准对零件的加工尺寸精度和相互位置精度，加工顺序安排，余量的合理分配，工艺装备的结构都有很大影响。就本工序而言定位基准必须与工艺基准重合，

18、并尽量与设计基准重合，以减少定位误差，获得最大的加工允差，降低夹具的制造精度。在加工该齿轮端盖时，尽量选择较大的平面，轴线为定位基准；以提高定位精度，使加工稳定可靠。在各加工工序中力求采用统一基准，避免因基准的相互更换影响工件相互位置的准确度。铣削上下端盖时，尽量选择粗基准，满足工艺基准与定位基准，尽可能满足本工序的设计需求，提高零件的精度性，经济性。5.夹紧方案的制定 在加工过程中，为保证工件定位是确定的正确位置，防止工件因切削力的影响等作用下产生移动或震动，所以必须让工件夹紧合理适当。就本齿轮端盖言虽然加工精度要求不算太高，但都是零件表面，去除该零件余量后，在数控机床上采用组合夹具即可。1

19、.使用组合夹具2.确定工件定位方案，选择相应的定位装置。3.确定夹紧方式，选择夹紧工具，平口钳等。6.选择刀具和工艺卡片在金属切削过程中，刀具切削部分材料的好坏，对于提高刀具寿命，加工质量，生产效率和降低加工成本有着非常重要的作用。因此在选择数控加工刀具时应遵守以下原则：a切削性能要好，因为数控加工可采用大的切削速度和大的背吃刀量，所以刀具必须有承受高速切削能力和强有力的切削性能。b精度要高，为了满足数控加工高精度要求和自动换刀要求，所以刀具精度要高。C可靠性要强，在加工工程中为防止刀具因强度或硬度不足而损毁，造成意外，影响加工精度或效率，因此刀具的可靠性要高。d耐用度要高，数控机床较普通机床

20、加工效率要高，精度高，为了减少刀具的磨刀次数和更换刀具次数，提高零件精度和效率有着重要作用。e排屑断屑要好，数控加工过程中，零件的废屑会缠绕在刀具和工件上，如不及时处理，会损坏刀具，刮伤已加工工件表面，甚至会引起意外事故，因此为了刀具不受磨损，工件不被刮伤，危险尽可避免，刀具要有良好的排屑断屑能力。 6.1数控工艺卡片： 河北机电职业技术学院数控加工工艺卡片产品型号 零件图号产品名称齿轮泵前盖 零件名称齿轮泵前盖材料牌号铸件毛坯种类QT300毛坯外形尺寸150×110×50备注 工序号工序名称设备名称设备型号程序编号夹具代号夹具名称冷却液车间2

21、    粗铣平面数控铣床   平口钳 %3%5乳化液  工步号工步内容刀具号刀具量具及检具主轴转速（r/min）切削速度（m/min）进给速度（mm/r）背吃刀量（mm）备注1粗铣四个立面留余量0.5mmT0216立铣刀游标卡尺500240.2  2精铣立面至尺寸T0216立铣刀游标卡尺800200.15  3粗铣A平面T01100面铣刀游标卡尺500240.15  4精铣A面至尺寸T01100面铣刀游标卡尺800200.10 

22、0;编制 审核 批准 共 页第 页河北机电职业技术学院数控加工刀具卡片产品型号 零件图号0产品名称齿轮泵前盖 零件名称齿轮泵前盖泵体材料牌号铸件毛坯种类QT300毛坯外形尺寸150×110×50备注 工序号工序名称设备名称设备型号程序编号夹具代号夹具名称冷却液 车间3   铣型腔数控铣床   平口钳 %3%5乳化液 工步号工步内容刀具号刀具量具及检具主轴转速（r/min）切削速度（m/min）进给速度（mm/r）背吃刀量（mm） 备注1粗铣上平面

23、T01100面铣刀游标卡尺800240.5  2精铣上平面T01100面铣刀游标卡尺500300.5  3 点10的孔 T07 5中心钻 游标卡尺 500 30  0.5   4钻9.5的通孔 T08 9.5麻花钻 游标卡尺 500 30 0.5    5铰10的通孔  T09 10铰刀游标卡尺  

24、500 300.5    审核 批准 共18页第 1 页6.2刀具卡片7.程序编程7.1-程序的过程程序编制主要分为手工编程和自动编程两类。在此我们研究一下手工编程，在手工编程工作中，需要由人工完成的大量工作有：零件图样分析，制定工艺方案，画计算分析图、列算式并进行数值计算，填写加工程序单，手工穿制数控纸带及程序校验等。具体过程如下：1、图样分析2、辅助准备辅助准备就是我们在做这个工件前，我们要把铸件及时运到，要确定好用什么机床进行加工，用哪些刀具加工，还有这些任务分给谁加工，具体的加工时间等都要我们提前做好的工作。3、加工

25、工艺的制定4、数值的计算 数值的计算实际上就是尺寸分析与作图、选择计算方法、数值计算、对误差的分析与计算等。数值的计算除了用一些三角函数、等角转换、直线差补等一些数学方法，还有一个简单而直接的方法就是通过在CAD图中直接标注从而获得坐标尺寸。现举例说明如下图所示，箭头处圆弧的圆心坐标值及过度圆弧的一些节点的计算比较烦琐难以计算其坐标尺寸，在此我们用CAD中标注出尺寸，那么就省得我们烦琐的计算。5、填写加工工艺单 在填写加工工艺单时，我们首先要确定客户、品名、材质、工序、编号等部队饿缺少的辅助资料，但尤其重要的是我们要确定哪些部分需要加工，那些部分不需要加工，在此我们要确定哪些尺寸是在这一道序里所必须的。一定要做好每一个尺寸，不能遗漏，也不能多做，因为这就是操作工的指导书，因此填写正确的加工工艺单很重要。、6、制备控制介质控制介质必须经过调试和实际切削