齿轮油泵前盖零件的数控加工工艺的设计说明

1、. . . . 编号信息职业技术学院信息职业技术学院毕毕业业论论文文题 目齿轮油泵前盖零件的数控加工工艺设计学生汤权静学 号23101003系 部机电工程系专 业数控技术班 级231010指导教师海军 副教授顾问教师二二一二年十一月一二年十一月. . . . 摘摘 要要本文选取某齿轮油泵前盖零件为研究对象，研究目的：首先根据泵盖的图纸与技术要求，对该零件进行了详细的数控加工工艺分析，依据分析的结果，对该零件进行了数控加工工艺设计，确定了加工方法、装夹方式、定位基准、加工顺序、工歩划分、走刀路线、切削用量、刀具选择和量具选择等，并编制了零件的数控加工工序卡片和刀具卡片，并采用手工编程编和自动编程

2、结合编制加工程序，最后采用模拟仿真来检验，发现工序设计合理，切屑参数选择合理，程序编制正确。关键词关键词：齿轮油泵 数控加工 工艺分析 手工编程 自动编程. . . . 目目 录录摘要摘要 I I第一章绪论第一章绪论 1 11.1 课题来源 11.2 设计的目的与意义 11.3 论文所要完成的工作与要求 1第二章数控加工工艺基础概述第二章数控加工工艺基础概述 3 32.1 数控加工工艺性分析 32.2 数控加工工艺的特点 32.3 数控加工工艺分析的主要容 42.4 数控加工工艺容的选择 42.5 数控加工工艺路线的设计 52.6 数控加工工序的设计方法 62.6.1 确定走刀路线和安排工步顺

3、序 62.6.2 定位基准与夹紧方案的确定 72.6.3 夹具的选择 72.6.4 刀具的选择 72.6.5 切削用量的确定 8第三章泵盖零件的数控加工工艺分析第三章泵盖零件的数控加工工艺分析 9 93.1 泵盖零件图 93.1.1 泵盖零件图分析 93.2 泵盖零件数控加工工艺设计 93.2.1 毛坯选择 93.2.2 定位基准的选择 113.2.3 加工顺序设计 123.2.4 刀具选择 123.2.5 泵盖零件刀具卡片制定 133.2.6 切削参数选择 143.2.7 加工设备的选用 163.2.8 夹具的选择与装夹方案的确定 173.2.9 工序与工步的划分 183.2.10 泵盖零件

4、工序卡片的计 20第四章泵盖零件的数控加工程序编制第四章泵盖零件的数控加工程序编制 26264.1 数控编程简介与泵盖零件的编程方法选择 264.2 泵盖零件数控加工程序编写 264.3 泵盖零件开粗的自动编程 294.3.1 创建程序 294.3.2 创建刀具 304.3.3 创建几何体 30. . . . III / 534.3.4 创建操作 314.3.5 指定切屑区域 324.3.6 刀轨生成 324.3.7 后处理 344.4 泵盖零件侧壁精加工的自动编程 344.4.1 创建操作 344.4.2 指定切削区域 344.4.3 生成刀轨 354.4.4 后处理 364.5 泵盖零件底

5、面精加工的自动编程 364.5.1 创建操作 364.5.2 指定切削区域 364.5.3 生成刀轨 374.5.4 后处理 384.6 泵盖零件铣倒角的自动编程 384.6.1 创建操作 384.6.2 指定切削区域 384.6.3 生成刀轨 404.6.4 后处理 40第五章总结与展望第五章总结与展望 41415.1 总结 415.2 展望 42致致 4343参考文献参考文献 4444附录附录 1 1 泵盖泵盖 UGUG 三维视图三维视图 4545. . . . 1 / 53第一章第一章 绪论绪论1.11.1 课题来源课题来源本设计课题为齿轮油泵前盖零件数控加工工艺设计，选取的零件为自拟题

6、目，课题的选取主要参照企业真实零件，并进行适当修改后确定。在课题容的选取上，力求将数控专业要求具备的机械制图能力、数控加工工艺分析能力、数控加工工艺设计能力、工艺文件编写能力、数控加工程序编制能力和数控零件加工等能力融入其中。1.21.2 设计的设计的目的与意义目的与意义毕业设计（论文）是高等职业学院培养面向生产、建设、管理和服务第一线的高等技术应用型人才的最后一个教学环节。是培养学生综合运用所学基础理论、基本知识、基本技能和专业知识的重要手段。通过完成某一课题的研究，可以进一步检验学生处理实际问题的能力，使学生掌握基本的设计（科研）方法，受到初步的工程技术训练，并可综合衡量教学质量，以利于提

7、高教学管理水平。毕业设计意义在于提高学生的资料与手册查阅能力、设计方案制定能力、分析与计算能力、撰写设计说明书或论文报告的能力、计算机应用能力、熟悉国家标准和规的能力，以与语言表达、准确阐述观点和清楚回答问题的能力等。此外，通过毕业设计可以锻炼学生综合运用所学知识解决生产实际问题的能力，提高学生独立思考和分析解决问题的能力，为以后从事专业技术工作打下基础。1.31.3 论文所要完成的工作论文所要完成的工作与要求与要求结合数控技术专业毕业后所从事的专业技术工作和在校期间的学习基础，在课题容的选取上，力求将数控专业要求具备的机械制图能力、识图能力、数控加工工艺分析能力、数控加工工艺设计能力、工艺文

8、件编写能力、数控加工程序编制能力和数控零件加工能力等融入设计中。本设计要求学生针对齿轮油泵前盖零件进行较为详细的工艺分析，根据分析的结果制定合理的、可行的零件数控加工工艺，并编写零件的工艺文件和数控加工程序，具体要求如下：1读懂零件图，运用绘图软件绘制完整的零件图，要求零件图纸表述正确、标注清晰，绘图规；. . . . 2对零件进行详细的工艺分析，审查零件图纸的完整性和结构合理性，分析零件的技术要求、尺寸精度要求、相互位置精度要求、形状精度要求和表面粗糙度要求、材料与热处理要求等；3制定零件的加工方案与工艺路线，合理划分并制定零件的加工工序、加工工步；4合理的选择加工设备、夹具（必要时需设计简

9、单工装） 、量具和加工刀具，并制定装夹方案；5制定零件的工序卡片与刀具卡片；6运用手工编程或自动编程编写零件的数控加工程序；7在条件允许的情况下，完成零件的试切或运用仿真软件对数控程序进行仿真。. . . . 3 / 53第二章第二章 数控加工工艺基础概述数控加工工艺基础概述2.12.1 数控加工工艺性分析数控加工工艺性分析被加工零件的数控加工工艺性问题涉与面很广，下面结合编程的可能性和方便性提出一些必须分析和审查的主要容。1.尺寸标注应符合数控加工的特点在数控编程中，所有点、线、面的尺寸和位置都是以编程原点为基准的。因此零件图样上最好直接给出坐标尺寸，或尽量以同一基准引注尺寸。2.几何要素的

10、条件应完整、准确在程序编制中，编程人员必须充分掌握构成零件轮廓的几何要素参数与各几何要素间的关系。因为在自动编程时要对零件轮廓的所有几何元素进行定义，手工编程时要计算出每个节点的坐标，无论哪一点不明确或不确定，编程都无法进行。但由于零件设计人员在设计过程中考虑不周或被忽略，常常出现参数不全或不清楚，如圆弧与直线、圆弧与圆弧是相切还是相交或相离。所以在审查与分析图纸时，一定要仔细核算，发现问题与时与设计人员联系。3.定位基准可靠在数控加工中，加工工序往往较集中，以同一基准定位十分重要。因此往往需要设置一些辅助基准，或在毛坯上增加一些工艺凸台。4.统一几何类型与尺寸零件的外形、腔最好采用统一的几何

11、类型与尺寸，这样可以减少换刀次数，还可能应用控制程序或专用程序以缩短程序长度。零件的形状尽可能对称，便于利用数控机床的镜向加工功能来编程，以节省编程时间。2.22.2 数控加工工艺的特点数控加工工艺的特点在普通机床上加工零件时，是用工艺规程或工艺卡片来规定每道工序的操作规程，操作者按工艺卡上规定的“程序”加工零件。而在数控机床上加工零件时，要把被加工的全部工艺过程、工艺参数和位移数据编制成程序，并以数字信息的形式记录在控制介质（如穿孔纸带，磁盘等）上，用它控制机床加工。由此可见，数控机床加工工艺与普通机床加工工艺在原则上基本一样，但数控加工的整个过程是自动进行的，因而又有其特点，具体表现如下：

12、1工序的容复杂。这是由于数控机床心比普通机床价格贵，若只加工简单工序，在经济上不合算，所以在数控机床上通常安排较复杂的工序。2工步的安排更为详尽。这是因为在普通机床的加工工艺中不必考虑的问题，如工序工步的安排、对刀点、换刀点与加工路线的确定等问题，在编制数控加工工艺时是不能忽略的。. . . . 2.32.3 数控加工工艺分析的主要容数控加工工艺分析的主要容大量的实践证明：数控加工工艺分析主要包括如下几方面容：1选择适合在数控机床上加工的零件，确定工序容。2分析要加工零件图样，明确加工容与技术要求，在此基础上确定加工方案，制定数控加工工艺路线。例如：工序的划分、加工顺序的安排、与传统加工工序的

13、衔接等。3设计数控加工工序。例如：工步的划分、零件的定位与夹具的选择、刀具的选择、切削用量的确定等。4数控编程中有关工艺问题处理。例如：对刀点、换刀点的选择、加工路线的确定、刀具的补偿。5分配数控加工中的容差。6处理数控机床上的部分工艺指令。2.42.4 数控加工工艺容的选择数控加工工艺容的选择对于某个零件来说，并非全部加工工艺过程都适合在数控机床上完成，而往往只是其中的一部分适合于数控加工。这就需要对零件图样进行仔细的工艺分析，选择那些最适合、最需要进行数控加工的容和工序。在选择并做出决定时，应结合本企业设备的实际，立足于解决难题、攻克关键和提高生产效率，充分发挥数控加工的优势。适合数控加工

14、的容，在选择时，一般可按下列顺序考虑：1通用机床无法加工的容应该作为优先选择的容；2通用机床加工有困难的容，质量不容易保证的容应作为重点选择容；3通用机床效率低、工人手工操作劳动强度大的容，可在数控机床尚存在加工能力的基础上进行选择。一般来说，上述这些加工容采用数控加工后，在产品质量、生产效率与综合效益等方面都会得到明显提高。相比之下，下列一些容就不适合采用数控加工：1占机调整时间长。如：以毛坯的粗基准定位加工第一个精基准，要用专用工装协调的加工容；2加工部位分散，要多次安装、设置原点。这时，采用数控加工很麻烦，效果不明显，可安排通用机床补加工；3按某些特定的制造依据（如：样板等）加工的型面轮

15、廓。主要原因是获取数据困难，易与检验依据发生矛盾，增加编程难度。. . . . 5 / 53除此之外，在选择和决定加工容时，也要考虑生产批量、生产周期、工序间周转情况等等。总之，要尽量做到合理化，达到多、快、好、省的目的。一定要防止把数控机床降格为通用机床使用。2.52.5 数控加工工艺路线的设计数控加工工艺路线的设计数控加工工艺路线设计与通用机床加工工艺路线设计的主要区别,在于它往往不是指从毛坯到成品的整个工艺过程，而仅是几道数控加工工序工艺过程的具体描述。因此在工艺路线设计中一定要注意到，由于数控加工工序一般都穿插于零件加工的整个工艺过程中，因而要与其它加工工艺衔接好。常见工艺流程如图 2

16、-1 示。图 2-1 工艺流程数控加工工艺路线设计一定要特别注意以下几个问题：1工序的划分如果在数控机床上加工零件，通常按工序集中原则划分工序的。（1）按安装次数以一次安装、加工作为一道工序。这种方法适合于加工容较少的零件，加工完后就能达到待检状态。（2）按所用的刀具以同一把刀具加工的容划分工序。有些零件虽然能在一次安装中加工出很多待加工表面，但考虑到程序太长，会受到某些限制，如控制系统的限制，机床连续工作时间的限制，各机床负荷率平衡等。此外，程序太长会增加出错与检索的困难，因此程序不能太长，一道工序的容不能太多。（3）以加工部位划分工序。对于加工容很多的工件，可按其结构特点将加工部位分成几个

17、部分，如腔、外形、曲面或平面，并将每一部分的加工作为一道工序。（4）以粗、精加工划分工序。对于经加工后易发生变形的工件，由于对粗加工后可能发生的变形需要进行校形，故一般来说，凡要进行粗精加工的过程，都要将工序分开。2加工顺序的安排加工顺序的安排的是否合理直接关系到零件的加工质量、生产效率核加工的成本。所以应根据零件的结构和毛坯状况，以与定位、安装与夹紧的需要来考虑。加工顺序的安排一般应该按以下原几个原则进行：（1）上道工序的加工不能影响下道工序的定位与夹紧，中间穿插有通用机床加工工序的也应综合考虑；（2）先进行部加工，然后在进行外部加工；. . . . （3）以一样定位、夹紧方式加工或用同一把

18、刀具加工的工序，最好连续加工，以减少重复定位次数、换刀次数与挪动压板次数；（4）在同一次安装中进行的多道工序，应先安排对工件刚性破坏较小的工序。3数控加工工序与普通工序的衔接数控加工工序前后一般都穿插有其他普通加工工序，如衔接得不好就容易产生矛盾。因此在熟悉整个加工工艺容的同时，要清楚数控加工工序与普通加工工序各自的技术要求、加工目的、加工特点。数控工艺路线设计是下一步工序设计的基础，其设计质量会直接影响零件的加工质量与生产效率，设计工艺路线时应对零件图、零件图认真理解，结合数控加工的特点，灵活运用普通加工工艺的一般原则，一定要制定一个合理的数控加工工艺路线的设计。2.62.6 数控加工工序的

19、设计数控加工工序的设计方法方法在选择了数控加工工艺容和确定了零件加工路线后，即可进行数控加工工序的设计。数控加工工序设计的主要任务是为每一道工序选择机床、夹具、刀具以与量具，然后确定定位加紧方案、走刀路线、工步顺序、加工余量、工序尺寸 与其公差、切削用量等，为编制加工程序做好一切充分的准备。2.2.6.16.1 确定走刀路线和安排工步顺序确定走刀路线和安排工步顺序在数控加工工艺过程中，刀具时刻处于数控系统的控制下，因而每一时刻都应有明确的运动轨迹与位置。走刀路线就是刀具在整个加工工序中的运动轨迹，它不但包括了工步的容，也反映出工步顺序。走刀路线是编写程序的依据之一，因此，在确定走刀路线时，最好

20、画一工序简图，将已经拟定出的走刀路线画上去（包括进、退刀路线） ，这样可为编程带来不少方便。工步的划分与安排一般可随走刀路线来进行，在确定走刀路线时，主要考虑以下几点：1.寻求最短加工路线，减少空刀时间以提高加工效率；2.为保证工件轮廓表面加工后的粗糙度要求，最终轮廓应安排在最后一次走刀中连续加工出来；3.刀具的进、退刀（切入与切出）路线要认真考虑，以尽量减少在轮廓切削中停刀（切削力突然变化造成弹性变形）而留下刀痕，也要避免在工件轮廓面上垂直上下刀而划伤工件；4.要选择工件在加工后变形小的路线，对横截面积小的细长零件或薄板零件应采用分几次走刀加工到最后尺寸或对称去余量法安排定刀路线。. . .

21、 . 7 / 532.6.22.6.2 定位基准与夹紧方案的确定定位基准与夹紧方案的确定在确定定位基准与夹紧方案时应注意下列三点：1尽可能作到设计、工艺与编程计算的基准统一；2尽量将工序集中，减少装夹次数，尽量可能做到在一次装夹后就能加工出全部待加工表面；3避免采用占机人工调整装夹方案。2.6.32.6.3 夹具的选择夹具的选择由于夹具确定了零件在机床坐标系中的位置，即加工原点的位置，因而首先要求夹具能保证零件在机床坐标系中的正确坐标方向，同时协调零件与机床坐标系的尺寸。除此之外，主要考虑下列几点：1当零件加工批量小时，尽量采用组合夹具，可调式夹具与其它通用夹具；2当小批量或成批生产时才考虑采

22、用专用夹具，但应力求结构简单；3夹具要开敞，其定位、夹紧机构元件不能影响加工中的走刀（如产生碰撞等） ；4装卸零件要方便可靠，以缩短准备时间，有条件时，批量较大的零件应采用气动或液压夹具、多工位夹具。2.6.42.6.4 刀具的选择刀具的选择刀具的选择是数控加工工序设计的主要容之一，它不但影响机床的加工效率，而且直接影响加工质量。另外，数控机床主轴转速比普通机床高 1-2 倍，且主轴输出功率大，因此与传统加工方法相比，数控加工对刀具的要求更高，不仅要求精度高、强度大、刚度好、耐用度高，而且要求尺寸稳定、安装调整方便。随着刀具材料性能的提高与结构特性的改善，数控加工用刀具在耐用度、刚度、抗脆性、

23、断屑和调整更换等方面的性能已有很大的改善。例如，目前涂层刀具，立方氮化硼刀具以至瓷刀具与金刚石刀具等可使刀具的切削速度大幅度提高。然而，从如何加工的角度看，加工刀具类型与工艺方案的合理选择则极为重要。数控机床对所使用的刀具有许多性能上的要求，只有达到这些要求才能使数控机床真正发挥效率。在选择数控机床所用刀具时应注意以下几个方面：1良好的切削性能。现代数控机床正向着高速、高刚性和大功率方向发展，因而所使用刀具必须具有能够承受高速切削和强力切削的性能。同时，同一批刀具在切削性能和刀具寿命方面一定要稳定，这是由于在数控机床上为了保证加工质量，往往实行按刀具使用寿命换刀或由数控系统对刀具寿命进行管理。

24、. . . . 2较高的精度。随着数控机床、柔性制造系统的发展，要求刀具能实现快速和自动换刀；又由于加工的零件日益复杂和精密，这就要求刀具必须具备较高的形状精度。对数控机床上所用的整体式刀具也提出了较高的精度要求，有些立铣刀的径向尺寸精度高达 5m 以满足精密零件的加工需要。3先进的刀具材料。刀具材料是影响刀具性能的重要环节。除了不断发展常用的高速钢和硬质合金钢材料外，涂层硬质合金刀具已在国外普遍使用。硬质合金刀片的涂层工艺是在韧性较大的硬质合金基体表面沉积一薄层（一般57m）高硬度的耐磨材料，把硬度和韧性高度地结合在一起，从而改善硬质合金刀片的切削性能。在如何使用数控机床刀具方面，也应掌握一

25、条原则：尊重科学，按切削规律办事。对于不同的零件材质，在客观规律上就有一个切削速度（v） 、背吃刀量（aP） 、进给量（f）三者互相适应的最佳切削参数。这对大零件、稀有金属零件、贵重零件更为重要，应在实践中不断摸索这个最佳切削参数3。2.6.52.6.5 切削用量的确定切削用量的确定当编制数控加工程序时，编程人员必须确定每道工序的切削用量。确定时一定要根据机床说明书中规定的要求，以与刀具的耐用度去选择，当然也可结合实践经验采用类比的方法来确定切削用量。在选择切削用量时要充分保证刀具能加工完一个零件或保证刀具的耐用度不低于一个工作班，最少也不低于半个班的工作时间。背吃刀量为平行于轴线测量的切削层

26、尺寸，单位为 mm。端铣时，背吃刀量为切削层深度；而圆周铣时，背吃刀量为被加工表面的宽度。背吃刀量主要受机床刚度的限制，在机床刚度允许的情况下，尽可能使背吃刀量等于零件的加工余量，这样可以减少走刀次数，提高加工效率。对于表面粗糙度和精度要求较高的零件，要留有足够的精加工余量，数控加工的精加工余量可以比普通机床加工的余量小一些。铣削加工的进给量 f(mm/r)是指刀具旋转一周，工件与刀具沿进给方向的相对位移量；进给速度事单位时间工件与铣刀沿进给方向的相对位移量。进给速度与进给量的关系为 vf=nf(n 为铣刀转速 r/min)。进给量与进给速度是数控铣床加工切削用量中的重要参数，根据零件表面粗糙

27、度、加工精度要求、刀具与材料等因素，参考切削用量手册选取或通过选取每齿进给量 fz，在根据公式f=Zfz（Z 为铣刀齿数）计算。. . . . 9 / 53第三章第三章 泵盖零件的数控加工工艺分析泵盖零件的数控加工工艺分析3.13.1 泵盖零件图泵盖零件图图 3-1 泵盖零件图3.1.13.1.1 泵盖零件图分析泵盖零件图分析1)加工容。该零件主要由平面、孔系与外轮廓组成，因为毛坯是长方块，尺寸为 116mm86mm23mm（长宽高） ，加工容包括2)加工要求。该零件的正面主要由平面，圆形凸台，八个通孔组成，该零件的反面无加工要求。其零件图尺寸标注完整、正确、符合数控加工要求，加工部位清楚明确

28、。分析图纸，可知矩形轮廓长和宽都没有精度要求，因此加工零件的六个表面时需只需要进行粗加工。30H9mm 的孔的精度要求为 0.052mm，38f8052. 00的外轮廓的精度要求为 0.089mm，12.5 的通孔的高度精度要求为 1mm，其他无025. 0064. 0精度要求。泵盖的外轮廓表面粗糙度要求为 Ra1.6，对于 30H9mm 的孔、38f8052. 00的孔与高度 18的精度要求较高，所以该部分应分粗精加工两个阶段，以保证025. 0064. 002 . 0其尺寸精度和表面粗糙度要求。因为零件尺寸都有精度要求，因此加工时分为粗、精加工两个阶段进行，以保证其尺寸精度和表面粗糙度。3

29、.23.2 泵盖零件数控加工工艺设计泵盖零件数控加工工艺设计3.2.13.2.1 毛坯选择毛坯选择1.毛坯的种类包括. . . . (1)铸件 铸件适用于形状复杂的零件。其铸造方法有砂型铸造、精密铸造、金属铸造、压力铸造等。见常用的是砂型铸造。当毛坯精度要求低、生产批量较小是时，采用木模手工造型法；当毛坯精度要求高、生产量很大时，采用金属型机器造型法。铸件材料有铸铁、铸钢与铜、铝等非金属。(2)锻件 锻件适用于强度要求高、形状比较简单的零件毛坯。其锻造方法有自由锻和模锻两种。自由锻毛坯精度低、加工余量大、生产率低，适用于单件小批生产以与大型零件毛坯。模锻毛坯精度高、加工余量小、生产率高、但成本

30、也高，适用于中小型零件毛坯的大批大量生产。(3)型材 型材有热轧和冷拉两种。热轧适用于尺寸较大、精度较低的毛坯；冷拉适用于尺寸较小、精度较高的毛坯。(4)焊接件 焊接件是根据需要将型材或钢板等焊接而成的毛坯，它简单方便，生产周期短，但需经时效处理后才能进行机械加工。(5)冷冲压件 冷冲压件毛坯可以非常接近成品要求，在小型机械、仪表、轻工电子产品方面应用广泛。但因冲压模具昂贵而仅用于大批量生产。2.毛坯选择时考虑的因素(1)零件的材料与力学性能要求 零件材料的工艺特性和力学性能大致决定了毛坯的种类。例如，铸铁零件用铸造毛坯；钢质零件当形状较简单且力学性能要求不高时常用棒料，对于重要的钢质零件，为

31、获得良好的力学性能，应选用铸件，当形状复杂且力学性能要求不高时用铸钢件；非铁金属零件常用型材或铸造毛坯。(2)零件的结构形状与外形尺寸 大型且结构较简单的零件毛坯多用砂型铸造或自由锻；结构复杂点的毛坯多用铸造；小型零件可用模锻件或压力铸造毛坯；板状钢质零件多用锻件毛坯；轴类零件的毛坯，若台阶直径相差不大，可用棒料；若各台阶尺寸相差较大，则宜选择锻件。(3)生产纲领的大小 大批量生产中，应采用精度和生产率都较高的毛坯制造方法。铸件采用金属型机器造型和精密铸造，铸件用模锻或精密锻造。在单件小批量生产中用木模手工造型或自由锻来制造毛坯。(4)现有生产条件 确定毛坯时，必须结合具体的生产条件，如现场毛

32、坯制造的实际水平和能力、外购的可能性等。(5)充分利用新工艺和新材料 为节约材料和能源，提高机械加工生产率，应充分考虑精密铸造、精密锻造、冷轧、冷挤压、粉末冶金、异型钢材与工程塑料等在机械中的应用。这样，可大大减少机械加工量，甚至不需要进行加工。3. 根据泵盖零件的零件图，零件的尺寸为 116mm86mm23mm（长宽高） ，该零件材料为 45 钢，选择毛坯时，其加工面都要具有充分的加工余量，所以毛坯的尺寸取 119mm89mm26mm（长宽高）45 钢。. . . . 11 / 533.2.23.2.2 定位基准的选择定位基准的选择图 3-2 毛坯示意图基准可分为设计基准和工艺基准两大类。按

33、用途不同工艺基准又可分为定位基准、工序基准、测量基准和装配基准。而定位基准又可分为以下两大类：1.粗基准的选择原则粗基准：用未加工过的表面所作的定位基准。粗基准的选择要保证用粗基准定位所加工出的精基准具有较高的精度，使后续各加工表面通过基准定位具有较均匀的加工余量，并与非加工表面保持应有的相对位置精度。粗基准的选择原则如下：(1) 相互位置要求原则；(2) 加工余量合理分配原则；(3) 重要表面原则；(4) 重复使用原则。2.精基准的选择原则精基准：用已加工过的表面所作的定位基准。精基准的选择应从保证工件的位置精度和装夹方便这两方面来考虑。精基准的选择原则如下：(1) 基准重合原则；(2) 基

34、准统一原则；(3) 自为基准原则；(4) 互为基准原则；(5) 便于装夹原则。3.根据上文粗精基准的选择原则，选择该零件的粗精基准：（1）粗基准 以毛坯的底面 F 为粗基准，装夹 B 面和 E 面加工上表面 A。（2）精基准 以已铣表面 A 为精基准，装夹 A 面和 F 面加工零件 4 个侧面。再以已铣表面 A 为精基准，装夹 B 面和 E 面加工零件 F 面孔、凸台与上表面轮廓。. . . . 3.2.33.2.3 加工顺序设计加工顺序设计根据基面先行、先粗后精、先主后次、先面后孔、先后外的原则确定加工顺序。由零件图可见，零件的高度 Z 向基准是 A 下底面，长和宽方向的基准是 19 的孔的

35、中心线。从工艺角度看，A 下底面也是加工零件各结构的基准定位面，因此，在对各个容加工先后顺序的列表中，第一个加工的面是 A 下底面，且该表面的加工与其他结构的加工不可以放在同一个工序。19 的孔的中心轴线又是底板并圆角过渡的外轮廓的基准，因此它的加工应在底板的外轮廓的加工前，加工中考虑到装夹的问题，19 的孔和底板的外轮廓也不便在同一次装夹中加工。按数控加工应尽量集中工序加工的原则，可把 19 的孔、30H9的孔、4-052. 009 的通孔、4-12.5 的通孔、30H9圆轮廓、38f8的外圆轮廓、零件052. 00025. 0064. 0的上表面在一次装夹中加工出来。这样按装夹次数为划分工

36、序的依据，则该零件的加工主要的为六个工序，并且次序是加工 A 下底面加工 B 的侧面加工 C 的侧面加工 D 的侧面加工 E 的侧面加工 F 上表面、19 的孔、30H9的孔、4-052. 009 的通孔、4-12.5 的通孔、30H9圆轮廓、38f8的外圆轮廓。至此052. 00025. 0064. 0零件的加工顺序基本确定，总结如下：第一次装夹，装夹 B、D 面，加工 A 的下底面。第二次装夹，装夹 A、F 面，加工 B 的侧面。第三次装夹，装夹 A、F 面，加工 C 的侧面。第四次装夹，装夹 A、F 面，加工 D 的侧面。第五次装夹，装夹 A、F 面，加工 E 的侧面第六次装夹，装夹 B

37、、D 面，加工零件 F 上表面与零件的 19 的孔、30H9的孔、4-9 的通孔、4-12.5 的通孔、30H9孔轮廓、38f8孔外052. 00052. 00025. 0064. 0轮廓。3.2.43.2.4 刀具选择刀具选择1.数控铣削刀具的种类（1） （端）面铣刀 面铣刀的圆周表面和端面上都有切削刃，端部切削为副切削刃。由于面铣刀的直径一般比较大，为 450500mm，故常制成套式镶齿结构，即将刀齿和刀体分开，刀齿为高速钢或硬质合金，刀体采用 40Cr 制作，可长期使用。高速钢面铣刀按国家标准规定，直径 80250mm，螺旋角为 100 度，刀齿数z=1026。表 3.1 泵盖零件刀具卡

38、片. . . . 13 / 53直径直径/mm/mm齿数齿数50639880125160200250315400500（续表 3.1）粗齿粗齿4681012162026细齿细齿68101216202634密齿密齿12243240525264（2）立铣刀 立铣刀是数控铣床上用得最多的一种刀具，主要有高速钢立铣刀和硬质合金立铣刀两种类型。立铣刀主要用于加工凸轮、台阶面、凹槽和箱口面。（3）模具铣刀 模具铣刀由立铣刀发展而成，可分为圆锥形立铣刀、圆柱形球头立铣刀和圆锥形球头立铣刀三种，其柄部有直柄、削平型直柄和莫氏锥柄。它的结构特点是球头或端面上布满了切削刃，圆周刃与球头圆弧连接，可以作径向和轴向进

39、给。（4）键槽铣刀 键槽铣刀有两个刀齿，圆柱面和端面都有切削刃，端面刃延至中心，可以短距离的轴向进给，既像立铣刀，又似钻头。加工时先轴向进给达到槽深，然后沿键槽方向铣出键槽全长。（5）鼓形铣刀 鼓形铣刀是一种典型的鼓形铣刀，他的切削刃分布在半径为 R的圆弧面是上，端面无切削刃。（6）成形铣刀 成型铣刀是常见的几种成型铣刀，一般都是为特定的工件结构或加工容专门设计制造的，如角度面、凹槽、特形孔或特形台等2.刀具的选择面铣刀直径的大小直接影响切削力、扭矩、切削速度和刀具材料的消耗，不能任意选取，查表 3.1 铣刀直径为 80mm，故齿数选取为 6。1 号刀 80 面铣刀：对于该零件上下表面，加工面

40、积较大，同时有较高的表面粗糙度要求，故选用 80 面铣刀进行加工，可以提高加工精度和效率，减小相邻两次进给之间的接刀痕迹和保证铣刀的使用寿命。2 号刀 2 中心钻：由于该零件上对孔间距有一定的位置精度要求，故选用 2中心钻定位后再用普通的钻头钻孔才能达到所要求的精度。3 号刀 19 麻花钻：根据零件图的尺寸要求，该零件需钻 19 通孔，加工中选用 19 麻花钻。4 号刀 9 麻花钻：根据零件图的尺寸要求，该零件需钻 4-9 通孔，加工中选用 9 麻花钻。5 号刀 12.5 麻花钻：根据零件图的尺寸要求，该零件需钻 4-12.5 通孔，加工中选用 12.5 麻花钻。. . . . 3.2.53.

41、2.5 泵盖零件刀具卡片制定泵盖零件刀具卡片制定根据上文的刀具选择制定该零件的刀具卡片:表 3.2 泵盖零件刀具卡片产品名称零件名称泵盖零件刀具规格刀具规格序号序号刀具号刀具号刀具名称刀具名称数数量量直径直径/mm/mm长度长度/mm/mm备注备注1T01面铣刀180实测硬质合金2T02中心钻12实测高速钢3T03麻花钻119实测高速钢4T04麻花钻112.5实测高速钢5T05麻花钻19实测高速钢编制汤权静审核批准共1页第1页3.2.63.2.6 切削参数选择切削参数选择切削用量包括主轴转速、背吃刀量、进给量。对于不同的加工方法，需要选择不同的切削用量，并应编入程序单。切削用量是否合理，对于能

42、否充分发挥机床潜力和刀具切削性能，实现优质、高效、低成本和安全操作具有十分重要的作用。粗加工时，一般以提高生产率为主，但也应考虑经济性和加工成本。半精加工和精加工时，应在保证加工质量的前提下，兼顾切削效率、经济性和加工成本。具体数值应根据铣床说明书、切削用量手册，并结合经验而定。1主轴转速的确定查阅刀具手册，可知，加工中主轴转速计算公式如下：n=1000Vc/d （3-1）式中：n主轴转速，单位 r/minVc切削速度，单位 m/mind铣刀直径，单位 mm根据切削原理可知，切削速度的高低主要取决于被加工零件的精度、材料、刀具的材料和刀具耐用度等因素。如表 3.2 所示：表 3.3 铣削时切削

43、速度切削速度切削速度/(m/min)/(m/min)cv工件材料工件材料硬度硬度/HBS/HBS高速钢铣刀高速钢铣刀硬质合金铣刀硬质合金铣刀. . . . 15 / 53225184266150钢2253251236541203254256213675铸铁190213666150（续表 3.3）19026091845901603204.5102130铝70120100200200400从理论上讲，切削速度 Vc 的值越大越好，因为这不仅可以提高生产率，而且可以避免生成积屑瘤的临界速度，获得较低的表面粗糙度值。但实际上由于机床、刀具等的限制，应综合考虑，加工中零件各部位切削速度 Vc 数值选取如

44、下：粗铣表面 A 时 Vc 选取 70m/min；精铣表面 A 时 Vc 选取 120m/min；粗铣表面 B、C、D 与 E 面时 Vc 选取 70m/min；精铣表面 B、C、D 与 E 面时 Vc 选取 120m/min；粗铣表面 F 时 Vc 选取 70m/min；根据各部位切削速度 Vc 的选取数值以与加工中选用的具体刀具，将 Vc 与刀具直径代入公式 3-1(n=1000Vc/D)得到零件各部位加工时的刀具转速如下：粗铣表面 A 时：， 取 min/7 .2788014. 370100010000rdVnmin/280rn 精铣表面 A 时：， 取 min/7 .4778014.

45、3120100010000rdVnmin/480rn 粗铣表面 B、C、D 与 E 面时 n =280r/min（计算方法同上）；精铣表面 B、C、D 与 E 面时 n =480r/min；粗铣表面 F 时 n =280r/min；精铣表面 F 时 n =480r/min；中心钻、麻花钻以与铰刀的刀具转速均根据实际生产过程的经验而得到的。2中心钻=500 r/min；19 麻花钻=600 r/min；12.5 麻花钻=600 r/min；9 麻花钻=600r/min。2.数控加工进给量的选择对于铣刀等多齿刀具，通常规定每齿进给量 fz(mm)，其含义是刀具每转过一个齿，刀具相对于工件在进给运动

46、方向上的位移量。进给量与每齿进给量的关系为：F=fzZN (3-2)，每齿进给量 fz 的选取，主要依据工件材料的力学性能、刀具材. . . . 料的力学性能、工件表面粗糙度等因素。工件材料强度和硬度越高，fz 越小；反之则越大。硬质合金铣刀的每齿进给量，高于同类高速钢铣刀。工件刚性差或刀具强度低时，应取较小值。铣刀每齿进给量如表 3.3 所示，本设计中每个工部的具体进给速度依据上述公式计算，具体参见加工过程总表。3.4 铣刀每齿进给量Zf每齿进给量每齿进给量/ /（mm/zmm/z）Zf工件材料工件材料粗铣粗铣精铣精铣高速钢铣刀高速钢铣刀硬质合金铣刀硬质合金铣刀高速钢铣刀高速钢铣刀硬质合金铣

47、刀硬质合金铣刀钢钢0.100.150.100.250.020.050.100.15铸铁铸铁0.120.200.150.30铝铝0.060.200.100.250.050.100.020.05切削进给量 F 是切削时单位时间工件与铣刀沿进方向的相对位移，单位为mm/min。它与铣刀转速 n、铣刀齿数 z 与每齿进给量 fz（mm/z）的关系为:F=fzZN （3-2）公式中：z铣刀齿数，单位 mm/minfz铣刀每齿工作台移动距离，即每齿进给量 mm/z在保证机床、刀具不超出工件精度充许的数值，表面粗糙度值不太大的前提下，尽量选择大的进给量，粗加工时限制进给量的主要是切削力，半精加工和精加工时，

48、限制进给量的主要是表面粗糙度。切削进给速度也可由机床操作者根据被加工工件表面的具体情况进行手动调整，以获得最佳切削状态。3背吃刀量的确定在机床刀具和工件的刚度允许的情况下。粗加工（Ra1080m）时，一次进给尽可能切削全部余量。在中等功率机床上，背吃刀量可达 810mm。半精加工（Ra1.2510m）时，背吃刀量取为 0.52mm。精加工（Ra0.321.25m）时，背吃刀量取为 0.10.4mm。最好一次切净余量，以提高生产效率。根据零件材料和我院刀具性能考虑，粗加工时：ap=24mm；精加工时：ap=0.20.5mm；上述参数的选取，即提高了生产效率，又可延长刀具使用寿命。3.2.73.2

49、.7 加工设备的选用加工设备的选用根据零件图可知，该零件的主要加工容由平面、型腔、孔、凸台等构成，该零件为批量生产，为了达到图样上的精度要求，同时兼顾到加工效率与加工经济性，我们选择数控机床，根据实际情况选择装备 FANUC 0i Mate-MB 系统的 XK713A 数控铣床。本机床可以进行铣，钻等多种典型加工。它的常规配置是三轴三联动数控系. . . . 17 / 53统，也可配置四轴四联动数控系统(加装数控分度头)。故它的适用围十分广泛，可以加工平面凸轮，空间曲面，加工各种异形零件与中小型模具，适用于各种批量的生产。XK713A 数控铣床的具体参数如下：1主要规格尺寸（1）工作台面积（长

50、*宽） 800350mm（2）工作台三向行程（X、Y、Z） 600410510mm（3）工作台最大承重 500kg（4）主轴转速 80-8000rpm（变频）（5）主轴锥度 7:24（6）最大快进速度 15m/min（7）分辨率（最小设定单位） 0.001mm（8）定位精度 X、Z 轴：0.05mm Y 轴：0.04mm（9）重复定位精度 0.002mm（10）机床外形尺寸 250022952550mm（11）机床净重 4500kg（12）数控系统 FANUC 0i Mate-MB2主轴系统XK713A 数控铣床主轴采用直流或交流伺服电动机驱动，可实现无级调速，具有很宽的调速围（80-8000

51、r/Min）和很高的回转精度，主轴本身刚度与抗振性比较好,对提高加工质量和各种小孔加工极为有利，另外主轴转速可以通过操作面板上的转速倍率开关进行调整。3进给系统 进给系统的主要技术参数包括：进给速度围、快速(空行程)速度围、运动分辨率(最小移动增量)、定位精度等，具体参数如下：（1）进给速度围 1-5000mm/min（2）最大快进速度 15m/min（3）分辨率（最小移动增量） 0.001mm（4）定位精度 X、Z 轴：0.05mm Y 轴：0.04mm（5）重复定位精度 0.002mm3.2.83.2.8 夹具的选择与装夹方案的确定夹具的选择与装夹方案的确定1夹具的选择考虑到该零件外轮廓为

52、正方形,形状很规则，在外型上没有什么特殊要求，故夹具选用平口虎钳即可。考虑到本设计零件的外形尺寸和加工精度等因素，本设计选择的平口虎钳规格参数如下：. . . . 表 3.5 平口虎钳夹具参数产品产品名称名称型号型号钳口宽钳口宽度度（mmmm）钳口高钳口高度度(mm)(mm)螺栓直螺栓直径径（mmmm）钳口最钳口最大开度大开度定位键定位键宽度宽度外形尺寸（长外形尺寸（长* *宽宽* *高）高）平口虎钳Q12200200-1600.063602901862.装夹方案的确定(1)以 F 面为粗基准加工 A 面；(2)以 A 面为精基准，先铣 B 面，然后再对 B 面打表加工 C 面， 然后依次加工

53、D、E 面，这样就保证了垂直度。(3)以 A 面为精基准加工 F 面台阶面、30 孔的轮廓与外轮廓。3.2.93.2.9 工序与工步的划分工序与工步的划分工序的划分有很多种，主要有按装夹次数划分工序、按使用刀具划分工序、按加工部位划分工序等划分方法，本设计主要采用按装夹次数划分工序，根据上文制定的零件加工顺序和选用刀具设计出齿轮油泵前盖零件的加工工序与工步如下:工序工序1 1：铣零件铣零件A A下底面下底面(1)选用 80 的面铣刀粗铣 A 表面；(2)选用 80 的面铣刀精铣 A 表面；工序工序2 2：铣零件侧面：铣零件侧面B B(1)选用 80 的面铣刀粗铣 B 表面;(2)选用 80 的

54、面铣刀精铣 B 表面；工序工序3 3：铣零件侧面：铣零件侧面C C(1)选用 80 的面铣刀粗铣 C 表面；(2)选用 80 的面铣刀精铣 C 表面；工序工序4 4：铣零件侧面：铣零件侧面D D(1)选用 80 的面铣刀粗铣 D 表面；(2)选用 80 的面铣刀精铣 D 表面；工序工序5 5：铣零件侧面：铣零件侧面E E(1)选用 80 的面铣刀粗铣 E 表面；(2)选用 80 的面铣刀精铣 E 表面；. . . . 19 / 53工序工序6 6：铣零件：铣零件F F上表面上表面(1)选用 80 面铣刀粗铣 F 面(2)选用 80 面铣刀精铣 F 面根据上文的工序与工步划分，设计出本零件的加工

55、过程总表如下：表 3.6 泵盖零件加工过程总表产品名称或代号零件名称零件图号单位名称信息职业技术学院齿轮油泵前盖零件序号序号加工容加工容刀具刀具号号主轴转速主轴转速(r.min-1)(r.min-1)进给速度进给速度（mm.min-1mm.min-1）背吃刀量背吃刀量备注备注1 1粗铣上表面AT012801手动2 2精铣上表面AT014800.2手动3 3粗铣B表面T012801手动4 4精铣B表面T014800.2手动5 5粗铣C表面T012801手动6 6精铣C表面T014800.2手动7 7粗铣D表面T012801手动8 8精铣D表面T014800.2手动9 9粗铣E表面T012801手

56、动1010精铣E表面T014800.2手动1111粗铣F表面T012801手动1212精铣F表面T014800.2手动1313中心钻定位通孔T025001自动1414钻19的通孔T036001自动. . . . 1515钻12.5的通孔T046001自动1616钻9的通孔T056001自动3.2.103.2.10 泵盖零件工序卡片的计泵盖零件工序卡片的计根据表 3.5 泵盖零件加工过程总表容，制定出零件各加工工序卡片如下：工序工序1 1：铣零件表面铣零件表面A A与四个沉孔与四个沉孔表 3.7 铣零件表面 A产品名称或代号零件名称材料零件图号工厂数控加工工序卡泵盖钢工序号程序编号夹具名称设备名

57、称车间1平口虎钳XK713A数控加工车间工步号工步号工步容工步容刀具号刀具号主轴转速主轴转速(r.min-1)(r.min-1)进给速度进给速度（mm.min-1mm.min-1）背吃刀量背吃刀量/mm/mm备注备注1粗铣零件表面 AT012801手动2精铣零件表面 AT014800.2手动. . . . 21 / 53工序工序2 2：铣零件侧面铣零件侧面B B表 3.8 铣零件侧面 B 工序卡片产品名称或代号零件名称材料零件图号工厂数控加工工序卡泵盖钢工序号程序编号夹具名称设备名称车间2平口虎钳XK713A数控加工车间工步号工步号工步容工步容刀具号刀具号主轴转速主轴转速(r.min-1)(r

58、.min-1)进给速度进给速度（mm.min-1mm.min-1）背吃刀量背吃刀量/mm/mm备注备注1粗铣零件侧面BT012801手动2精铣零件侧面BT014800.2手动编制汤权静审核批准共 6 页第 2 页. . . . 工序工序3 3：铣零件侧面：铣零件侧面C C表 3.9 铣零件侧面 C 工序卡片产品名称或代号零件名称材料零件图号工厂数控加工工序卡泵盖钢工序号程序编号夹具名称设备名称车间3平口虎钳XK713A数控加工车间工步号工步号工步容工步容刀具号刀具号主轴转速主轴转速(r.min-1)(r.min-1)进给速度进给速度（mm.min-1mm.min-1）背吃刀量背吃刀量/mm/m

59、m备注备注1粗铣零件侧面 CT012801手动2精铣零件侧面 CT014800.2手动编制汤权静审核批准共 6 页第 3 页. . . . 23 / 53工序工序4 4：铣零件侧面：铣零件侧面D D表 3.10 铣零件侧面 D 工序卡片产品名称或代号零件名称材料零件图号工厂数控加工工序卡泵盖钢工序号程序编号夹具名称设备名称车间4平口虎钳XK713A数控加工车间工步号工步号工步容工步容刀具号刀具号主轴转速主轴转速(r.min-1)(r.min-1)进给速度进给速度（mm.min-1mm.min-1）背吃刀量背吃刀量/mm/mm备注备注1粗铣零件侧面 DT012801手动2精铣零件侧面 DT014

60、800.2手动. . . . 编制汤权静审核批准共 6 页第 4 页工序工序5 5：铣零件侧面：铣零件侧面E E表 3.11 铣零件侧面 E 工序卡片产品名称或代号零件名称材料零件图号工厂数控加工工序卡泵盖钢工序号程序编号夹具名称设备名称车间5平口虎钳XK713A数控加工车间工步号工步号工步容工步容刀具号刀具号主轴转速主轴转速(r.min-1)(r.min-1)进给速度进给速度（mm.min-1mm.min-1）背吃刀量背吃刀量/mm/mm备注备注1粗铣零件侧面 ET012801手动. . . . 25 / 532精铣零件侧面 ET014800.2手动编制汤权静审核批准共 6 页第 5 页工序