数控专业齿轮泵的毕业论文.doc

河河 南南 工工 业业 职职 业业 技技 术术 学学 院院 Henan Polytechnic Institute 毕毕业业设设计计 论论文文 题题 目目 齿轮泵外形的造型与泵体的数控加工齿轮泵外形的造型与泵体的数控加工 班班 级级 姓姓 名名 指导教师指导教师 二零一二年十月十八日二零一二年十月十八日 摘要摘要 此次设计是对齿轮泵的工艺设计和齿轮泵泵体的数控加工 运用 UG NX7 0 软件 对齿轮泵这一常用液压元件的各个零件的绘制 三维造型和爆炸 详细 了解了齿轮泵的各个零件的结构 利用 Master CAM 软件对泵体进行加工和程序 的导出 本篇论文主要包括有齿轮泵的功能说明 齿轮泵泵体的数控加工工艺分析 仿真加工 数控刀具及其选择 工件装夹方式与数控加工夹具的选择 程序编 制 以及数控加工中应注意的问题等内容 是对大学三年来所学知识一次最全 面的复习与总结 关键词 关键词 数控加工 UG 工艺分析 Gear pump pump body shape and NC machining This design is to design and process the gear pump gear pump body in NC machining Using the UG NX7 0 software of gear pump this commonly used hydraulic components of the various parts of the drawing 3D modeling and explosion A detailed understanding of the gear pump of the various parts of the structure use Master CAM software to the pump body and the processing procedure is derived This thesis mainly comprises a gear pump gear pump function of the NC machining process analysis simulation of machining CNC tool and its selection workpiece clamping means and numerical control machining fixture selection programming and the NC processing should pay attention to the problem The university three years learning one of the most comprehensive review and summary Key words numerical control processing UG process analysis 目录目录 1 1 绪论绪论 5 1 1 UG NX7 0 的介绍和应用 的介绍和应用 5 1 1 2 2 数数控控加加工工 5 1 1 3 3 数数控控技技术术的的发发展展前前景景 6 1 3 1 数控技术的发展趋势 7 1 3 2 对我国数控技术及其产业发展的基本估计 7 2 2 齿轮泵的结构与原理齿轮泵的结构与原理 8 2 1 齿轮泵的结构齿轮泵的结构 8 2 2 齿轮泵的原理齿轮泵的原理 8 3 3 齿轮泵的特点和应用齿轮泵的特点和应用 10 3 1 齿轮油泵特点齿轮油泵特点 10 3 23 2 齿轮泵的应用齿轮泵的应用 10 4 4 泵体的工艺分析泵体的工艺分析 10 4 1 泵体的毛坯的选择泵体的毛坯的选择 10 4 2 泵体的工艺分析泵体的工艺分析 11 4 2 1 零件图的工艺分析 11 4 2 2 加工工艺路线设计 11 4 2 3 机床的选择 13 4 2 4 基准的选择 13 4 2 6 切削用量的选择 14 4 2 7 填写工序卡和工艺卡 16 5 5 齿轮泵图齿轮泵图 16 5 15 1 各个零件图各个零件图 17 5 25 2 装配图装配图 18 5 35 3 爆炸图爆炸图 18 6 6 泵体的数控加工程序泵体的数控加工程序 18 7 7 加工结果分析加工结果分析 24 7 17 1 编程误差及其控制 编程误差及其控制 24 7 27 2 夹具误差及其分析 夹具误差及其分析 25 8 8 结论与展望结论与展望 26 8 18 1 结论结论 26 8 28 2 展望展望 27 9 9 致谢致谢 27 参考文献参考文献 29 1 1 绪论绪论 1 1 UG NX7 0 的介绍和应用 UG 从 CAM 发展而来 20 世纪 70 年代 美国麦道飞机公司成立了解决自 动编程系统的 数控小组 后来发展成为 CAD CAM 一体化的 UG1 软件 90 年 代被 EDS 公司收并 为 通用汽车公司 服务 2007 年 5 月正式被西门子收购 因此 UG 有着美国航空和汽车两大产业的背景 自 UG 19 版以后 此产品 更名为 NX NX 是 UGS 新一代数字化产品开发系统 它可以通过过程变更 来驱动产品革新 NX 独特之处是其知识管理基础 它使得工程专业人员能 够推动革新以创造出更大的利润 NX 可以管理生产和系统性能知识 根据 已知准则来确认每一设计决策 UG NX7 0 该软件不仅具有强大的实体造型 曲面造型 虚拟装配和 产生工程图等设计功能 而且 在设计过程中可进行有限元分析 机构运动 分析 动力学分析和仿真模拟 提高设计的可靠性 同时 可用建立的三 维模型直接生成数控代码 用于产品的加工 其后处理程序支持多种类型数 控机床 另外它所提供的二次开发语言UG Open GRIP UG open API 简单 易学 实现功能多 便于用户开发专用CAD 系统 1 2 数控加工 数控加工 numerical control machining 是指在数控机床上进行零件加工 的一种工艺方法 数控机床加工与传统机床加工的工艺规程从总体上说是一致 的 但也发生了明显的变化 用数字信息控制零件和刀具位移的机械加工方法 它是解决零件品种多变 批量小 形状复杂 精度高等问题和实现高效化和自 动化加工的有效途径 数控机床一开始就选定具有复杂型面的飞机零件作为加工对象 解决普 通的加工方法难以解决的关键 数控加工的最大特点是用穿孔带 或磁带 控制机床进行自动加工 由于飞机 火箭和发动机零件各有不同的特点 飞 机和火箭的零 构件尺寸大 型面复杂 发动机零 构件尺寸小 精度高 因此飞机 火箭制造部门和发动机制造部门所选用的数控机床有所不同 在 飞机和火箭制造中以采用连续控制的大型数控铣床为主 而在发动机制造中 既采用连续控制的数控机床 也采用点位控制的数控机床 如数控钻床 数控镗床 加工中心等 数控加工 就是泛指在数控 机床上进行零件加工的工艺过程 数控机床 是一种用计算机来控制的机床 用来控制机床的计算机 不管是 专用计算 机 还是通用计算机都统称为数控系统 数控机床的运动和辅助动作均受 控于数控系统发出的指令 而数控系统的指令是由 程序员根据工件的材质 加工要求 机床的特性和系统所规定的 指令格式 数控语言或符号 编制 的 数控系统根据程序指令向伺服装置和其它功能部件发出运行或终断信息 来控制机床的各种运动 当零件的 加工程序结束时 机床便会自动停止 任何一种数控机床 在其数控系统中若没有输入程序指令 数控机床就不能 工作 数控加工程序编制方法有手工 人工 编程和自动编程之分 手工编程 程序的全部内容是由人工按 数控系统所规定的指令格式编写的 自动编程 即计算机编程 可分为以语言和绘画为基础的自动编程方法 但是 无论是 采用何种自动编程方法 都需要有相应配套的硬件和软件 1 3 数控技术的发展前景 2003 年开始 中国就成了全球最大的机床消费国 也是世界上最大的数控 机床进口国 目前正在提高机械加工设备的数控化率 1999 年 我们国家机械 加工设备的数控化率是 5 8 目前预计是 15 20 之间 随着科学技术不断发展 数控机床的发展也越来越快 数控机床也正朝着 高性能 高精度 高速度 高柔性化和模块化方向发展 高性能 随着数控系 统集成度的增强 数控机床也实现多台集中控制 甚至远距离遥控 高精度 数控机床本身的精度和加工件的精度越来越高 而精度的保持性要好 高速度 数控机床各轴运行的速度将大大加快 高柔性 数控机床的柔性化将向自动化 程度更高的方向发展 将管理 物流及各相应辅机集成柔性制造系统 模块化 数控机床要缩短周期和降低成本 就必然向模块化方向发展 这既有利于制造 商又有利于客户 我国近几年数控机床虽然发展较快 但与国际先进水平还存 在一定的差距 主要表现在 可靠性差 外观质量差 产品开发周期长 应变 能力差 随着数控机床使用范围越来越大 国内国际市场容量也越来越大 竞 争也将会加剧 我们只有紧跟先进技术进步的大方向 并不断创新 才能赶超 世界先进水平 1 3 1 数控技术的发展趋势 1 高速 高精加工技术及装备的新趋势 效率 质量是先进制造技术的 主体 高速 高精加工技术可极大地提高效率 提高产品的质量和档次 缩短 生产周期和提高市场竞争能力 为此日本先端技术研究会将其列为 5 大现代制 造技术之一 国际生产工程学会将其确定为 21 世纪的中心研究方向之一 2 5 轴联动加工和复合加工机床快速发展 采用 5 轴联动对三维曲面零 件的加工 可用刀具最佳几何形状进行切削 不仅光洁度高 而且效率也大幅 度提高 一般认为 1 台 5 轴联动机床的效率可以等于 2 台 3 轴联动机床 特 别是使用立方氮化硼等超硬材料铣刀进行高速铣削淬硬钢零件时 5 轴联动加 工可比 3 轴联动加工发挥更高的效益 但过去因 5 轴联动数控系统 主机结构 复杂等原因 其价格要比 3 轴联动数控机床高出数倍 加之编程技术难度较大 制约了 5 轴联动机床的发展 当前由于电主轴的出现 使得实现 5 轴联动加工的复合主轴头结构大为简 化 其制造难度和成本大幅度降低 数控系统的价格差距缩小 因此促进了复 合主轴头类型 5 轴联动机床和复合加工机床 含 5 面加工机床 的发展 3 智能化 开放式 网络化成为当代数控系统发展的主要趋势 21 世纪 的数控装备将是具有一定智能化的系统 智能化的内容包括在数控系统中的各 个方面 为追求加工效率和加工质量方面的智能化 如加工过程的自适应控制 工艺参数自动生成 为提高驱动性能及使用连接方便的智能化 如前馈控制 电机参数的自适应运算 自动识别负载自动选定模型 自整定等 简化编程 简化操作方面的智能化 如智能化的自动编程 智能化的人机界面等 还有智 能诊断 智能监控方面的内容 方便系统的诊断及维修等 开放式数控系统有更好的通用性 柔性 适应性 扩展性 美国 欧共 体和日本等国纷纷实施战略发展计划 并进行开放式体系结构数控系统规范的 研究和制定 世界 3 个最大的经济体在短期内进行了几乎相同的科学计划和规 范的制定 预示了数控技术的一个新的变革时期的来临 我国在 2000 年也开始 进行中国的数控系统的规范框架的研究和制定 1 3 2 对我国数控技术及其产业发展的基本估计 我国数控技术起步于 1958 年 近 50 年的发展历程大致可分为 3 个阶段 第一阶段从 1958 年到 1979 年 即封闭式发展阶段 在此阶段 由于国外的技 术封锁和我国的基础条件的限制 数控技术的发展较为缓慢 第二阶段是在国 家的 六五 七五 期间以及 八五 的前期 即引进技术 消化吸收 初 步建立起国产化体系阶段 在此阶段 由于改革开放和国家的重视 以及研究 开发环境和国际环境的改善 我国数控技术的研究 开发以及在产品的国产化 方面都取得了长足的进步 第三阶段是在国家的 八五 的后期和 九五 期 间 即实施产业化的研究 进入市场竞争阶段 在此阶段 我国国产数控装备 的产业化取得了实质性进步 在 九五 末期 国产数控机床的国内市场占有 率达 50 配国产数控系统也达到了 10 纵观我国数控技术近 50 年的发展历程 为我国奠定了数控技术发展的基础 掌握了现代数控技术 初步形成了数控产业基地并建立了一支数控研究 开发 管理人才的基本队伍 2 2 齿轮泵的结构与原理齿轮泵的结构与原理 2 1 齿轮泵的结构 泵主要由泵体 左端盖 右端盖等部件组成 齿轮油泵在泵体中装有一对回转齿轮 一个主动 一个被动 依靠两齿轮 的相互啮合 把泵内的整个工作腔分两个独立的部分 一个为吸入腔 另一个 为排出腔 齿轮油泵在运转时主动齿轮带动被动齿轮旋转 当齿轮从啮合到脱 开时在吸入侧就形成局部真空 液体被吸入 被吸入的液体充满齿轮的各个齿 谷而带到排出侧 齿轮进入啮合时液体被挤出 形成高压液体并经泵排出口排 出泵外 2 2 齿轮泵的原理 齿轮泵的概念是很简单的 即它的最基本形式就是两个尺寸相同的齿轮在 一个紧密配合的壳体内相互啮合旋转 这个壳体的内部类似 8 字形 两个齿轮 装在里面 齿轮的外径及两侧与壳体紧密配合 挤出机的物料在吸入口进入两 个齿轮中间 并充满这一空间 随着齿的旋转沿壳体运动 最后在两齿啮合时 排出 在术语上讲 齿轮泵也叫正排量装置 即像一个缸筒内的活塞 当 一个齿进入另一个齿的流体空间时 液体就被机械性地挤排出来 因为液体是 不可压缩的 所以液体和齿就不能在同一时间占据同一空间 这样 液体就被 排除了 由于齿的不断啮合 这一现象就连续在发生 因而也就在泵的出口提 供了一个连续排除量 泵每转一转 排出的量是一样的 随着驱动轴的不间断 地旋转 泵也就不间断地排出流体 泵的流量直接与泵的转速有关 实际上 在泵内有很少量的流体损失 这使泵的运行效率不能达到 100 因为这些流体被用来润滑轴承及齿轮两侧 而泵体也绝不可能无间隙配合 故 不能使流体 100 地从出口排出 所以少量的流体损失是必然的 然而泵还是可 以良好地运行 对大多数挤出物料来说 仍可以达到 93 98 的效率 对于粘 度或密度在工艺中有变化的流体 这种泵不会受到太多影响 如果有一个阻尼 器 比如在排出口侧放一个滤网或一个限制器 泵则会推动流体通过它们 如 果这个阻尼器在工作中变化 亦即如果滤网变脏 堵塞了 或限制器的背压升 高了 则泵仍将保持恒定的流量 直至达到装置中最弱的部件的机械极限 通常 装有一个扭矩限制器 对于一台泵的转速 实际上是有限制的 这主要取决于工艺流体 如果传 送的是油类 泵则能以很高的速度转动 但当流体是一种高粘度的聚合物熔体 时 这种限制就会大幅度降低 推动高粘流体进入吸入口一侧的两齿空间是非 常重要的 如果这一空间没有填充满 则泵就不能排出准确的流量 所以 PV 值 压力 流速 也是另外一个限制因素 而且是一个工艺变量 由于这些限制 齿轮泵制造商将提供一系列产品 即不同的规格及排量 每转一周所排出的量 这些泵将与具体的应用工艺相配合 以使系统能力及价格达到最优 PEP II 泵的齿轮与轴共为一体 采用通体淬硬工艺 可获得更长的工作寿命 D 型轴 承结合了强制润滑机理 使聚合物经轴承表面 并返回到泵的进口侧 以确保 旋转轴的有效润滑 这一特性减少了聚合物滞留并降解的可能性 精密加工的 泵体可使 D 型轴承与齿轮轴精确配合 确保齿轮轴不偏心 以防齿轮磨损 Parkool 密封结构与聚四氟唇型密封共同构成水冷密封 这种密封实际上并不接 触轴的表面 它的密封原理是将聚合物冷却到半熔融状态而形成自密封 也可 以采用 Rheoseal 密封 它在轴封内表上加工有反向螺旋槽 可使聚合物被反压 回到进口 为便于安装 制造商设计了一个环形螺栓安装面 以使与其它设备 的法兰安装相配合 这使得筒形法兰的制造更容易 PEP II 齿轮泵带有与泵 的规格相匹配的加热元件 可供用户选配 这可保证快速加温和热量控制 与 泵体内加热方式不同 这些元件的损坏只限于一个板子上 与整个泵无关 齿轮泵由一个独立的电机驱动 可有效地阻断上游的压力脉动及流量波 动 在齿轮泵出口处的压力脉动可以控制在 1 以内 在挤出生产线上采用一台 齿轮泵 可以提高流量输出速度 减少物料在挤出机内的剪切及驻留时间 降 低挤塑温度及压力脉动以提高生产率及产品质量 3 3 齿轮泵的特点和应用齿轮泵的特点和应用 3 1 齿轮油泵特点 1 结构简单 尺寸小 重量轻 制造方便 价格低廉 工作可靠容易维护 2 具有良好的自吸性 故每次开泵前无须灌入液体 3 齿轮油泵的润滑是靠输送的液体而自动达到的 故日常工作时无须别加润滑 油 3 2 齿轮泵的应用 机油泵是在润滑系统中 可迫使机油自油底壳送到引擎运动件的装置 用来使机油压力升高和保证一定的油量 向各摩擦表面强制供油的部件 内燃 机广泛采用齿轮式和转子式机油泵 齿轮式油泵结构简单 加工方便 工作可 靠 使用寿命长 泵油压力高 得到广泛应用 齿轮泵输送粘性较大的液体 如润滑油和燃烧油 不宜输送粘性较低的液 体 例如水和汽油等 不宜输送含有颗粒杂质的液体 影响泵的使用寿命 可 作为润滑系统油泵和液压系统油泵 广泛应用于石油 化工 船舶 电力 粮 油 食品 医疗 建材 冶金及国防科研等行业 齿轮油泵适用于输送不含固 体颗粒和纤维 无腐蚀性 温度不高于150 粘度为5 1500cst 的润滑油或性 质类似润滑油的其它液体 试用各类在常温下有凝固性及高寒地区室外安装和 工艺过程中要求保温的场合 4 4 泵体的工艺分析泵体的工艺分析 4 1 泵体的毛坯的选择 泵体选用 HT200的毛坯加工 硬度选用200HBS HT200为灰铸铁 灰铸铁 属于脆性材料 故不能锻造和冲压 但灰铸铁的铸造性能和切削加工性能优良 毛坯初步设计如下 1 34 5mm 的孔 因为孔只有 34 5mm 大 34 5mm 孔的粗糙度为 1 6 m 需要粗车 精车两道工序加工 查相关资料知粗加工和精加工的余量之 和为3mm 2 泵体的左右端面 该泵体的左右端面粗糙度都是1 6 m 需要进行粗铣 精铣两道工序的加工才能满足光洁度要求 所以上下端面的加工余量为3mm 3 宽70mm 两个端面的粗糙度为6 3 m 一次粗铣即可满足要求 所以宽 70mm 的两个端面的单边余量为2mm 即可 根据上述资料确定了各加工表面的加工余量 工序尺寸 毛坯的尺寸就可以 基本确定 4 2 泵体的工艺分析 4 2 1 零件图的工艺分析 该齿轮泵泵体的材料为 HT200 适合泵体加工的需求 分析零件图纸可知 该零件图纸尺寸标注完整 正确 符合数控加工要求 泵体前后端面精度要求 较高 上下端和左右端没有精度要求 粗糙度要求也不高 4 2 2 加工工艺路线设计 加工工艺路线设计主要按选择加工方法 划分加工阶段 划分工序 工序 顺序安排 最终确定进给加工路线 1 选择加工方法 根据表 3 1 所示的平面加工精度经济加工方法 该零件的加工精度和毛坯 设置的加工余量 为确保该泵体加工部位平面的表面粗糙度 R 为 1 6 m 选 择粗铣 精铣的加工方法 表 3 1 铣床平面加工精度经济方法加工 序号加工方法经济精度级 表面粗糙度 Ra 值 m 适用范围 1 粗铣 精铣或 粗铣 半精铣 精铣 IT7 IT96 3 1 6 一般不淬硬平 面 2 粗铣 精铣 刮研或 粗铣 半精铣 精铣 刮研 IT6 IT71 6 0 4 精度要求较高 的不淬硬平面 3粗铣 精铣 磨削IT71 6 0 4 4粗铣 精铣 粗磨 精磨IT6 IT70 8 0 2 精度要求较高 的淬硬平面 5 粗铣 半精铣 拉 IT7 IT81 6 0 4 大量生产 较 小的平面 6粗铣 精铣 磨削 研磨IT6 级以上0 2 0 05高精度平面 2 划分加工阶段 根据上述加工方法的选择 泵体加工划分为粗加工和精加工两个阶段 3 划分工序 根据上述加工方法 该泵体无法一次夹持完成全部加工 所以工序划分以 一次安装所进行的加工作为一道工序 共分为四道工序 第一道工序分为五道 工步 即粗精加工平面 粗精加工内轮廓 粗精加工外轮廓 粗精加工 6 M7 的螺纹孔 粗精加工 2 5mm 的通孔 第二 三工序分为一个工步 即粗精 加工 15mm 的孔 第四道工序分为两个工步 即粗精加工 7mm 的孔和 14mm 的孔 4 加工顺序安排 根据上述工序划分方法 要表面及其他表面的机械加工顺序 对组织生产 保证质量和降低成本有较大的作用 应根据工序的划分和定位基准的建立与转 换来 一般原则为 先粗后精 既粗加工 半精加工 精加工 最后安排主要 表面的终加工顺序 在各阶段中 先加工基准表面 然后以它定位加工其他表 面 先加工主要表面 当其达到一定精度后再加工次要表面 先平面后孔 这 是因为平面定位比较稳定可靠 所以对于箱体 支架 连杆等类平面轮廓尺寸 较大的零件 常先加工平面 除用为基准的平面外 精度越高 粗糙度 Ra 值 越小的表面应放在后面加工以防止划伤 表面位置尺寸及公差标注方式也影响 工序顺序 应力求能直接保证或使尺寸链数日减少 5 确定进给加工路线 根据上述加工顺序安排 泵体的加工设计按照以下步骤进行 零件有3组加工面他们有位置度要求 以下是本零件需要加工的表面以及加 工表面之间的位置要求 基准面 A 为基准的加工面 这组加工面包括基准面 A 面和基准面 A 对应的面 还有宽45mm 的槽 两个 34 5mm 的内轮廓 6 M7的螺纹孔和2 5mm 的销孔 以底面和2 7mm 的孔为基准的加工面 这组加工面主要是加工2 15mm 的孔 4 2 3 机床的选择 机床的选择主要是跟据加工零件的规格大小 加工精度和加工表面质量等 技术要求 正确的选择机床型号及规格 另外 机床的选择应该能够遵循提高 生产率 及自动化程度 方便操作维修 使用安全可靠 成本低等原则 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 该齿轮泵的泵体规格不大 精度要求不高 铣床上加工可满足精度要求 所以普通铣削选用规格不大的 GSVM9560 铣床即可满足加工要求 4 2 4 基准的选择 在制定工艺规程时 基面的选择是工艺规程设计中的重要工作之一 基面 选择的正确与合理 可以使加工质量得到保证 生产率得到提高 否则 不但 使加工工艺规程中问题百出 更有甚者 还会造成零件大批报废 使生产无法 正常进行 定位基准的选择正确与否 对保证零件的尺寸精度和相互位置精度 要求 以及对零件各表面间的加工顺序都有很大的影响 定位基准的选择是一 个很重要的工艺问题 1 粗基准的选择 在选择粗基准时 主要要求保证各加工面有足够的余量 并注意尽快获得 精基准 粗基准要按照一定的原则进行选择 对于零件的加工而言 粗基准的 选择对后面的精加工至关重要 从零件图上可以看出 泵体零件还算比较规则 所以粗基准容易选择 为了保证前后端面的位置精度要求 选择泵体的 A 面和 底面作为粗基准 依照粗基准的选择原则 即当零件有不加工表面时 应该以 这些不加工的表面作为粗基准 当零件有若干个不加工表面时 则应以与加工 表面要求相对位置精度较高的不加工表面作为粗基准 来选取 工件放在夹具体 底面端顶住夹具体限制三个自由度 工件的大外半圆用 活动 V 形块夹紧 在两个支撑钉的外圆柱面上 限制三个自由度 实现完全定 位 2 精基准的选择 选择精基准时 是从保证工件加工精度要求出发的 因此 定位基准的选 择应先选择精基准 再选择粗基准 选择精基准时要按照一定的选择原则进行 精基准的选择 在泵体加工中是先以右端面为基准加工 A 面 然后再以 A 面为 精基准加工其它轮廓 4 2 5 刀具的选择 刀具选择主要根据加工零件余量大小 结构特点 材质 热处理硬度 加工部位 尺寸精度 形位精度 和表面粗糙度等零部件图纸技术要求 选择 刀具 刀具主要由主刀体 副刀体 倒角刀 冷却润滑管路等组成 该泵体包含 有面的加工 内轮廓的加工 外轮廓的加工 孔的加工 螺纹的加工等方面 面的加工采用直径为 30mm 的面铣刀 外轮廓的加工选用 5mm 的平底刀 内轮廓的加工采用直径为 10mm 的平底刀切削 6 M7螺纹孔采用 6mm 的麻花钻和机用丝锥 M7 15mm 的孔加工时选用 13mm 的麻花钻和 15mm 的镗刀 底板上的阶梯孔选用 14mm 7mm 的麻花钻 4 2 6 切削用量的选择 切削用量选择主要根据加工零件余量大小 材质 热处理硬度 尺寸精度 行位精度和表面粗糙度等零部件图纸技术要求 结合所选刀具和拟定的加工工 艺路线 选择切削用量 数控铣削的切削用量包括进给量 切削速度 背吃刀 量和主轴转速 1 铣 A 面 加工要求 粗铣 精铣 A 端面 刀具 镶齿面铣刀 刀具材料 硬质合金 根据表3 2和表3 3可以确定铣削时的切削用量 表3 2 铣刀每齿进给量参考值 fz mm z 粗铣精铣工件材料 高速钢铣刀硬质合金铣刀高速钢铣刀硬质合金铣刀 钢0 08 0 120 10 0 20 铸铁0 10 0 200 12 0 25 0 03 0 050 05 0 12 表3 3 铣削加工的切削速度参考值 Vc m min 工件材料硬度 HBS 高速钢铣刀硬质合金铣刀 22518 4266 150 225 32512 3654 120钢 325 4256 2136 75 19021 3666 150 190 2609 1845 90铸铁 260 3204 5 1021 30 所以粗加工 A 面时 进给量 f 为0 25mm z 切削速度120m min 背吃 刀量为1 5mm 根据公式3 1求出主轴转速 n 为1200r min 精加工时 进给量 f 为0 05 mm z 切削速度为150m min 背吃刀量为0 2mm 主轴转速为1300 r min n 1000Vc 3 14 d 3 1 其中 d 铣刀直径 单位为 mm Vc 切削速度 单位为 m min 2 加工6 M7的螺纹孔和2 5的定位销孔 加工要求 粗精加工螺纹孔和定位销孔 刀具为麻花钻 镗刀和机用丝锥 根据表3 4和3 5可以确定加工孔时的切削用量 表3 4 钻头加工铸铁的切削用量 材料硬度 160 200HBS200 300HBS300 400HBS 钻头直 径 mm Vc m min f mm r Vc m min f mm r Vc m min f mm r 1 616 24 0 07 0 0210 180 05 0 15 120 03 0 05 6 1216 240 12 0 210 180 1 0 185 12 0 08 0 15 12 2216 240 2 0 410 18 0 18 0 255 120 15 0 2 22 5016 240 4 0 810 180 25 0 45 120 2 0 3 注 采用硬质合金钻头加工铸铁时 Vc 20 30m min 表3 5 镗孔切削用量 工件材料 铸铁钢及合金钢铝铜及其合金工序 刀具材 料 Vc m min f mm r Vc m min f mm r Vc m min f mm r 粗镗 高速钢 硬质合金 20 25 35 50 0 4 1 5 15 30 50 70 0 35 0 7 100 150 100 250 0 5 1 5 半精镗 高速钢 硬质合金 20 35 50 70 0 15 0 14 15 50 95 135 0 15 0 45 100 2000 2 0 5 精镗 高速钢 硬质合金 70 90 0 8 0 12 0 15 100 135 0 12 0 15 150 4000 06 0 1 注 当采用高精度镗头镗孔时 由于余量较小 直径余量不大于0 2mm 切削速度可 提高一些 加工铸铁时为100 150m min 钢件为150 200m min 铝合金为 200 400m min 进给量可在0 03 0 1mm r 范围内 加工孔时 钻孔的进给量0 1mm r 切削速度20m min 背吃刀量2mm 主 轴转速500r min 粗镗时 进给量取1 mm r 切削速度30 m min 背吃刀量 2mm 主轴转速1000 r min 精镗时 进给量0 8 mm r 切削速度70m min 背 吃刀量0 5mm 主轴转速1500 r min 螺纹的加工根据表3 6来确定切削速度 Vc 为2 5m min 表3 6 攻螺纹切削用量 加工材料铸铁钢及合金钢铝铜及其合金 Vc m min 2 5 51 5 25 15 3 泵体两侧 15mm 孔的加工 两侧孔为出油孔和进油孔 粗糙度要求不高 采用麻花钻进行钻孔加工就 可以满足图纸要求 钻孔时的进给量0 1mm r 切削速度20m min 背吃刀量 2mm 主轴转速500r min 4 泵底 14mm 和 7mm 阶梯孔的加工 根据表3 4所示的数值 可以确定阶梯孔加工时的切削用量 进给量 0 1mm r 切削速度20m min 背吃刀量2mm 主轴转速500r min 4 2 7填写工序卡和工艺卡 5 5 齿轮泵图齿轮泵图 5 1 各个零件图 图 5 1 泵体 图 5 2 左端盖 图 5 3 定位销 图 5 4 压紧螺母 图 5 5 右端盖 图 5 6 螺钉 5 2 装配图 图 5 7 装配图 5 3 爆炸图 图 5 8 爆炸图 6 6 泵体的数控加工程序泵体的数控加工程序 面铣刀 G54G90G17G40G64 M03S1300 G00 x50y55 z2 G01z 1F50 CYCLE71 10 0 2 25 1 1 42 5 48 0 2 20 0 2 21 0 G00z100 5mm 的平底刀 G01x50y 55 z1F50 CYCLE72 SYQ01 10 0 2 25 3 0 2 500 50 201 42 2 12 2 12 z1F50 CYCLE72 SYQ01 10 2 2 22 3 0 2 500 50 201 42 2 12 2 12 z1F50 CYCLE72 SYQ01 10 5 2 19 3 0 2 500 50 201 42 2 12 2 12 z1F50 CYCLE72 SYQ01 10 8 2 16 3 0 2 500 50 201 42 2 12 2 12 z1F50 CYCLE72 SYQ01 10 11 2 13 3 0 2 500 50 201 42 2 12 2 12 z1F50 CYCLE72 SYQ01 10 14 2 10 3 0 2 500 50 201 42 2 12 2 12 z1F50 CYCLE72 SYQ01 10 17 2 7 3 0 2 500 50 201 42 2 12 2 12 z1F50 CYCLE72 SYQ01 10 20 2 4 3 0 2 500 50 201 42 2 12 2 12 z1F50 CYCLE72 SYQ01 10 23 2 1 3 0 2 500 50 201 42 2 12 2 12 z1F50 CYCLE72 SYQ01 10 0 2 0 3 0 2 500 50 202 42 2 12 2 12 G00z100 M05 M02 10mm 的平底刀 G54G90G17G40G64 M03S500 G00 x20y20z3 z1 POCKET3 10 0 2 25 63 25 34 5 17 25 0 0 0 3 0 2 0 2 500 50 0 21 32 15 12 z1 POCKET3 10 0 2 23 63 25 34 5 17 25 0 0 0 3 0 2 0 2 500 50 0 21 32 15 12 z1 POCKET3 10 0 2 20 63 25 34 5 17 25 0 0 0 3 0 2 0 2 500 50 0 21 32 15 12 z1 POCKET3 10 0 2 17 63 25 34 5 17 25 0 0 0 3 0 2 0 2 500 50 0 21 32 15 12 z1 POCKET3 10 0 2 14 63 25 34 5 17 25 0 0 0 3 0 2 0 2 500 50 0 21 32 15 12 z1 POCKET3 10 0 2 11 63 25 34 5 17 25 0 0 0 3 0 2 0 2 500 50 0 21 32 15 12 z1 POCKET3 10 0 2 8 63 25 34 5 17 25 0 0 0 3 0 2 0 2 500 50 0 21 32 15 12 z1 POCKET3 10 0 2 5 63 25 34 5 17 25 0 0 0 3 0 2 0 2 500 50 0 21 32 15 12 z1 POCKET3 10 0 2 2 63 25 34 5 17 25 0 0 0 3 0 2 0 2 500 50 0 21 32 15 12 z1 POCKET3 10 0 2 0 63 25 34 5 17 25 0 0 0 3 0 2 0 2 500 50 0 22 32 15 12 G00z100 M05 M02 6mm 的麻花钻和机用丝锥 G54G90G17G40G64 M03S500 G00 x20y20z3 F50 MCALL CYCLE83 10 0 2 25 1 3 1 1 1 1 x0y37 38 x 23y14 38 x 23y 14 38 x0y 37 38 x23y 14 38 x23y14 38 MCALL G00z100 M05 M02 5mm 的麻花钻 G54G90G17G40G64 M03S500 G00 x20y20z3 F50 MCALL CYCLE83 10 0 2 25 1 3 1 1 1 1 x16 5y25 88 x 16 5y 25 88 MCALL G00z200 M05 M02 子程序 1 G01x0y 55 x22 5y 48 x42 5 y 41 G02x39 5y 38CR 3 G01x28 G03x23y 33CR 5 G02x31y 12CR 31 G01x35 y12 x31 G02x 31y12CR 31 G01X 35 y 12 x 31 G02x 31y 12CR 31 G03x 28y 38CR 5 G01x 39 5 G02x 42 5y 41CR 3 G01y 48 x 22 5 G03x 19 5y 45CR 3 G01x19 5 G03x22 5y 48 M17 加工出油孔和进油孔 13mm 的麻花钻 G54G90G17G40G64 M03S500 G00 x20y20z3 CYCLE83 10 0 2 18 5 1 3 1 1 1 1 换镗刀 G54G90G17G40G64 M03S500 G00z100 x0y0 z1 POCKET4 10 0 2 18 5 7 5 0 0 3 0 2 0 2 500 50 0 21 17 12 POCKET4 10 0 2 15 5 7 5 0 0 3 0 2 0 2 500 50 0 21 17 12 POCKET4 10 0 2 12 5 7 5 0 0 3 0 2 0 2 500 50 0 21 17 12 POCKET4 10 0 2 9 5 7 5 0 0 3 0 2 0 2 500 50 0 21 17 12 POCKET4 10 0 2 6 5 7 5 0 0 3 0 2 0 2 500 50 0 21 17 12 POCKET4 10 0 2 3 5 7 5 0 0 3 0 2 0 2 500 50 0 21 17 12 POCKET4 10 0 2 0 5 7 5 0 0 3 0 2 0 2 500 50 0 21 17 12 POCKET4 10 0 2 0 7 5 0 0 3 0 2 0 2 500 50 0 22 17 12 G00z100 M05 M02 加工底部的阶梯孔 使用 7mm 的麻花钻 G54G90G17G40G64 M03S500 G00 x20y20z3 CYCLE83 10 0 2 10 1 3 1 1 1 1 CYCLE83 10 0 2 9 1 3 1 1 1 1 CYCLE83 10 0 2 6 1 3 1 1 1 1 CYCLE83 10 0 2 3 1 3 1 1 1 1 CYCLE83 10 0 2 0 1 3 1 1 1 1 G00z200 M05 M02 使用 14mm 的麻花钻 G54G90G17G40G64 M03S500 G00 x20y20z3 CYCLE83 10 0 2 10 1 3 1 1 1 1 CYCLE83 10 0 2 9 1 3 1 1 1 1 CYCLE83 10 0 2 7 1 3 1 1 1 1 G00z200 M05 M02 7 7 加工结果分析加工结果分析 齿轮油泵是一个典型的部件 虽然各个型号的外形不一样 但它的工作原 理是相同的 都是用来给机床提供润滑 并且各零件的工艺也是基本相同的 只要对一种部件的各零件工艺编出 其它各类部件就可用来参考 7 1 编程误差及其控制 加工精度是指零件加工后的实际几何参数 尺寸 形状及相互位置 与理想 几何参数符合的程度 分别为尺寸精度 形状精度及相互位置精度 其符合程 度越高 精度愈高 反之 两者之间的差异即为加工误差 所谓 理想几何参 数 是一个相对的概念 对尺寸而言其配合性能是以两个配合件的平均尺寸造 成的间隙或过盈考虑的 故一般即以给定几何参数的中间值代替 加工误差 和 加工精度 仅仅是评定零件几何参数准确程度这一个问题的两个方面而已 实际生产中 加工精度的高低往往是以加工误差的大小来衡量的 在生产中 任何一种加工方法不可能也没必要把零件做得绝对准确 只要把这种加工误差 控制在性能要求的允许 公差 范围之内即可 通常称之为 经济加工精度 数控加工的特点之一就是具有较高的加工精度 因此对于数控加工的误差 必须加以严格控制 以达到加工要求 首先就了解在数控加工可能造成加工误 差的因素及其影响 由机床 夹具 刀具和工件组成的机械加工工艺系统 简 称工艺系统 会有各种各样的误差产生 这些误差在各种不同的具体工作条件 下都会以各种不同的方式 或扩大 或缩小 反映为工件的加工误差 工艺系 统的原始误差主要有工艺系统的几何误差 定位误差 工艺系统的受力变形引 起的加工误差 工艺系统的受热变形引起的加工误差 工件内应力重新分布引 起的变形以及原理误差 调整误差 丈量误差等 在交互图形自动编程中 我们一般仅考虑两个主要误差 一是刀轨计算误 差 二是残余高度 刀轨计算误差的控制操纵十分简单 仅需要在软件上输进 一个公差带即可 而残余高度的控制则与刀具类型 刀轨形式 刀轨行间距等 多种因素有关 因此其控制主要依靠于程序员的经验 具有一定的复杂性 由于刀轨是由直线和圆弧组成的线段集合近似地取代刀具的理想运动轨迹 称 为插补运动 因此存在着一定的误差 称为插补计算误差 插补计算误差是刀轨计算误差的主要组成部分 它造成加工不到位或过切 的现象 因此是 CAM 软件的主要误差控制参数 一般情况下 在 CAM 软件上通 过设置公差带来控制插补计算误差 即实际刀轨相对理想刀轨的偏差不超过公 差带的范围 假如将公差带中造成过切的部分 即答应刀具实际轨迹比理想轨 迹更接近工件 定义为负公差的话 则负公差的取值往往要小于正公差 以避 免出现明显的过切现象 尤其是在粗加工时 在数控加工中 相邻刀轨间所残留的未加工区域的高度称为残余高度 它 的大小决定了加工表面的粗糙度 同时决定了后续的抛光工作量 是评价加工 质量的一个重要指标 在利用 CAD CAM 软件进行数控编程时 对残余高度的控 制是刀轨行距计算的主要依据 在控制残余高度的条件下 以最大的行间距天 生数控刀轨是高效率数控加工所追求的目标 在加工塑料模具的型腔和模具型芯时 经常会碰到相配合的锥体或斜面 加工完成后 可能会发现锥体端面与锥孔端面贴合不拢 经过抛光直到加工刀 痕完全消失仍不到位 通过人工抛光 固然能达到一定的粗糙度标准 但同时 会造成精度的损失 故需要对刀具与加工表面的接触情况进行分析 对切深或 步距进行控制 才能保证达到足够的精度和粗糙度标准 使用平底刀进行斜面的加工或者曲面的等高加工时 会在两层间留下残余 高度 而用球头刀进行曲面或平面的加工时都会留下残余高度 用平底刀进行 斜面或曲面的投影切削加工时也会留下残余高度 这种残余类同于球头刀作平 面切削 下面介绍斜面或曲面数控加工编程中残余高度与刀轨行距之间的换算 关系 以及控制残余高度的几种常用编程方法 7 2 夹具误差及其分析 定位误差 使用夹具时 造成零件加工误差 定位误差的原因是定位基准与工序基准不重合误差以及定位基准的位移误 差两个方面 A 基准不重合误差 由于定位基准与工序基准不重合而引起工序基准相 对于定位基准在加工尺寸方向上的最大位置变动范围 B 基准位移误差 由于定位副的制造误差而引起的定位基准在加工尺 寸方向上的最大位置变动范围 由于是手动装夹 使基准不重合误差和基准位移误差增大 导致加工结果 的误差 由于夹具的长时间使用精度降低 定位面的粗糙度增大 因此也造成 加工零件的误差 由于与零件在夹具中定位有关的误差 与夹具在机床上安装 有关的误差 与导向或对刀 调整 有关的误差 机床误差 刀具误差 变形误 差 测量误差都影响加工结果 8 8 结论与展望结论与展望 8 1 结论 毕业论文是本科学习阶段一次非常难得的理论与实际相结合的机会 通过 这次比较完整的给排水系统设计 摆脱了单纯的理论知识学习状态 和实际设 计的结合锻炼了的综合运用所学的专业基础知识 解决实际工程问题的能力 同时也提高查阅文献资料 设计手册 设计规范以及电脑制图等其他专业能力 水平 而且通过对整体的掌控 对局部的取舍 以及对细节的斟酌处理 都使 本人的能力得到了锻炼 经验得到了丰富 并且意志品质力 抗压能力及耐力 也都得到了不同程度的提升 虽然毕业设计内容繁多 过程繁琐但收获却更加丰富 这些都是随着设计 的不断深入而不断熟悉并学会应用的 和老师的沟通交流更使我从经济的角度 对设计有了新的认识也对自己提出了新的要求 通过这次毕业设计让自己提前 了解了这些知识 这是很珍贵的 在设计过程中一些设计让人很头痛 原因是 由于本身设计受到框定 而又必须考虑本专业的一些要求规范 从而形成了一 些矛盾点 这些矛盾在处理上让人很难斟酌 正是基于这种考虑我意识到 要 向更完美的进行一次设计 与其他专业人才的交流沟通是很有必要的 更要从 祖国的高度看待一些大局上的问题更好的处理各种矛盾 提高是有限的但提高也是全面的 正是这一次设计让我积累了无数实际经 验 使头脑更好的被知识武装了起来 也必然会在未来的工作学习中表现出更 高的应变能力 更强的沟通力和理解力 从不知道毕业论文怎么写 到顺利如期的完成本次毕业设计 这给了本人 很大的信心 让我了解专业知识的同时也对本专业的发展前景充满信心 不足 和遗憾不会给我打击只会更