畢業(yè)設(shè)計(jì)——轉(zhuǎn)向液壓缸體加工工藝與編程.doc

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1、轉(zhuǎn)向液壓缸體加工工藝與編程【摘要】液壓閥閥體結(jié)構(gòu)當(dāng)中設(shè)計(jì)有許多的孔系，例如閥芯、油道孔、溝通油道孔等。這些孔常處于高壓之下，它們中一些還需要密封，因此對(duì)直線度、粗糙 度及尺寸公差等有較高的要求，其加工質(zhì)量亦會(huì)直接影響到液壓系統(tǒng)的工作穩(wěn)定性。本文以鑄鐵材料的液壓閥閥體為例，針對(duì)閥體中典型孔的加工特點(diǎn)及其難點(diǎn)，通過(guò)采用數(shù)控加工技術(shù)，不僅能提高了孔的加工質(zhì)量，而且還可以大大提高加工效率，從而降低單件的加工成本,對(duì)其他閥體加工具有借鑒意義?！娟P(guān)鍵詞】：液壓閥；閥體孔；孔端面；加工；刀具目錄引言1一、轉(zhuǎn)向液壓缸體加工工藝分析2（一）零件圖的加工內(nèi)容和工藝要求分析2（二）制定數(shù)控加工工藝方案2二、加工設(shè)備

2、用及工序卡制定3 三、人工程序編制5（一）右端加工數(shù)控程序編制5（二）左端加工數(shù)控程序編制6總結(jié)9參考文獻(xiàn)10謝辭11引言在液壓系統(tǒng)中，液壓閥的作用是控制油液的壓力、油液的流量、油液的流動(dòng)方向。液壓閥按機(jī)能分類(lèi)可分為三大類(lèi)：壓力控制閥、流量控制閥、方向控制閥。一般情況下，液壓閥與電磁配壓閥組合使用，能夠遠(yuǎn)程控制水管路系統(tǒng)、汽管理系統(tǒng)和油管路系統(tǒng)的通斷。壓力控制閥和流量控制閥是通過(guò)控制通流截面和局部阻力來(lái)調(diào)節(jié)油液壓力和流量，而方向閥則是通過(guò)改變油液通流通道來(lái)調(diào)節(jié)油液的流動(dòng)方向。由此可說(shuō)，液壓閥的樣式種類(lèi)很多，但是它們之間還是存在許多相同點(diǎn)。壓力控制閥可分為溢流閥、平衡閥、減壓閥、緩沖閥等；流量控

3、制閥可分為調(diào)速閥、節(jié)流閥、分流閥、集流閥、分流集流閥；方向閥可分為換向閥、行程減速閥、比例方向閥、單向閥、液控單向閥。下面簡(jiǎn)單闡述一下流量控制閥的各種分類(lèi)。（1）調(diào)速閥：在載荷壓力變化的情況下，通過(guò)調(diào)節(jié)油液流速來(lái)保持節(jié)流閥的流量不變；（2）節(jié)流控制閥：在載荷壓力變化不大和運(yùn)動(dòng)均勻性要求不高的情況下，通過(guò)調(diào)節(jié)節(jié)流口面積來(lái)控制執(zhí)行元件的運(yùn)動(dòng)速度基本上保持穩(wěn)定；分流控制閥：分流閥也可細(xì)分為等量分流閥或比例分流閥。其作用是在同一個(gè)油源中不論載荷大小，讓兩個(gè)執(zhí)行元件得到相等流量或按比例分配的流量。集流控制閥：作用與分流控制閥相反，其作用是按比例分配集流控制閥的流量。分流集流控制閥：根據(jù)字面意思也能猜到其

4、具有集流控制閥分流控制閥的功能。液壓缸又稱(chēng)做油缸，是一種能量轉(zhuǎn)換裝置，能夠?qū)⒁簤耗苻D(zhuǎn)換成機(jī)械能，其作用是驅(qū)動(dòng)工作機(jī)構(gòu)做直線或者小于360的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。液壓缸輸出力和活塞有效面積、液壓缸兩邊的壓差成正比關(guān)系，直線運(yùn)動(dòng)式執(zhí)行元件。液壓缸基本由以下幾部分結(jié)構(gòu)裝置組成：缸蓋、油缸、活塞桿、活塞、緩沖裝置、密封裝置與排氣裝置組成。液壓缸按照結(jié)構(gòu)可分為三類(lèi)：柱塞式、擺動(dòng)式、活塞式。液壓缸應(yīng)用十分廣泛，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作可靠、在使用過(guò)程中可以單個(gè)使用還可以與齒輪、連桿、杠桿、棘輪、凸輪等組合起來(lái)完成特殊功能。目前液壓傳動(dòng)與控制已經(jīng)廣泛應(yīng)用于機(jī)床傳動(dòng)系統(tǒng)中，例如數(shù)控機(jī)床的液壓冷卻系統(tǒng)，液壓裝夾系統(tǒng)、液壓傳動(dòng)系統(tǒng)等

5、；除了工程機(jī)械，液壓缸也帶動(dòng)了農(nóng)業(yè)的發(fā)展，比如收割機(jī)、播種機(jī)、施肥機(jī)等；中國(guó)的軍工業(yè)能有今天的成就，液壓系統(tǒng)也做出了重要貢獻(xiàn)，比如國(guó)產(chǎn)殲15、殲20就采用了我國(guó)設(shè)計(jì)的液壓系統(tǒng)?？萍嫉娘w速發(fā)展、創(chuàng)新產(chǎn)品越來(lái)越多。計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)都帶動(dòng)著液壓系統(tǒng)發(fā)展。液壓缸在工業(yè)機(jī)械、工程建筑機(jī)械、自動(dòng)化制造等是不可缺少的。在未來(lái)的發(fā)展中，液壓系統(tǒng)將向高效率、高精度、小型化、輕量化方向發(fā)展，為了長(zhǎng)期穩(wěn)定的發(fā)展，設(shè)計(jì)師們必須重視液壓缸在使用過(guò)程中出現(xiàn)的故障、從而有效的改進(jìn)和創(chuàng)新。一、轉(zhuǎn)向液壓缸加工工藝分析（一）零件圖的加工內(nèi)容和工藝要求分析在液壓系統(tǒng)中，液壓缸是重要的執(zhí)行元件，它的技術(shù)要求和加工精度決定了裝

6、備的制造水平。液壓缸的加工精度主要是指加工尺寸精度和表面粗糙度。本文中國(guó)將以液壓缸的加工為實(shí)例，進(jìn)行加工工藝分析。根據(jù)零件圖紙分析，最大直徑180，長(zhǎng)度581，采用最大外徑D與及最大長(zhǎng)度L之比，其比例L/D5，來(lái)區(qū)分短軸類(lèi)、長(zhǎng)軸類(lèi)零件。本文中的零件屬于短軸套筒類(lèi)零件。它與長(zhǎng)套筒類(lèi)的的加工方法有很大的區(qū)別。在裝配時(shí)，液壓缸內(nèi)孔與活塞外圓想配合， 其型位精度、尺寸精度、表面粗糙度都有很高的要求。其詳細(xì)加工工藝分析如下：1.外圓和內(nèi)孔的加工工藝分析外圓直徑加工的表面粗糙度Ra為3.2m。孔作為套筒類(lèi)零件支承或?qū)虻闹饕砻?，表面粗糙度Ra為1.6m。內(nèi)孔表面必須光潔，無(wú)刀具震動(dòng)刀紋。左、右兩端面表面

7、粗糙度Ra為1.6m。2.形狀精度要求此零件的形位公差要求就高，外圓與內(nèi)孔的形位公差要求如下：內(nèi)孔的圓柱度公差為0.05mm。（二）制定數(shù)控加工工藝方案1.確定加工方案用鉆頭粗加工內(nèi)孔，該零件內(nèi)孔的粗加工采用鉆孔，精加工內(nèi)孔時(shí)可以采用精鏜車(chē)和精加工車(chē)刀，該零件采用精加工車(chē)刀就能到到達(dá)技術(shù)要求。該液壓缸內(nèi)孔的表面粗糙度質(zhì)量要求較高，精加工內(nèi)孔時(shí)內(nèi)孔時(shí)需選擇合理的轉(zhuǎn)速和進(jìn)給速度。在實(shí)際生產(chǎn)中，根據(jù)產(chǎn)品的實(shí)際要求，很多套筒類(lèi)零件的最后一道工序是精細(xì)鏜、珩磨、研磨等精加工工序。內(nèi)孔經(jīng)滾壓后，加工表面光滑，尺寸公差也能達(dá)到-0.01mm至+0.01mm以?xún)?nèi)，表面粗糙度Ra能達(dá)到0.16m甚至更小，而且能

8、夠提高表面硬度，在使用過(guò)程中更耐磨。2. 劃分加工階段該液壓缸的加工可大致分為三個(gè)加工階段：1.外圓粗車(chē)、端面粗車(chē)；2.鉆孔、粗車(chē)內(nèi)孔；3.外圓精車(chē)，端面精車(chē)，內(nèi)孔精車(chē)。3. 選擇定位基準(zhǔn)該液壓缸的壁薄，為了確保內(nèi)孔和外圓的同軸度要求，外圓加工時(shí)采用套筒類(lèi)零件的裝夾方案。內(nèi)孔加工是需采用深孔加工時(shí)的裝夾方法，多采用一夾一端，另一端用中心架支承外圓。為了保證內(nèi)孔與外圓的同軸度，以及端面與內(nèi)孔軸線的垂直度要求，除了采用合理的裝夾方案， 還需用百分表檢查端面和外圓的跳動(dòng)度，跳動(dòng)需滿(mǎn)足圖紙技術(shù)要求。4. 加工順序安排該液壓缸的加工必須按照一般軸套類(lèi)零件的加工順序，比如粗加工后精加工、先主后次等。根據(jù)上

9、述加工工藝要求可見(jiàn)，加工套筒零件外圓和內(nèi)孔尺寸，一般情況下采用車(chē)削加工或鏜削加工；加工方案有多種，磨削加工也能達(dá)到加工精度，而且還能提高生產(chǎn)效率。內(nèi)孔的加工方法要比外圓加工難，加工工藝要復(fù)雜些，需要考慮實(shí)際情況是否批量生產(chǎn)、零件的各尺寸和結(jié)構(gòu)、以及零件的加工精度和表面粗糙度等要求、直徑和長(zhǎng)度的比例等重要因素。對(duì)于內(nèi)孔加工精度要求較高的實(shí)際情況，一般需要采用多種加工方法配合加工。為了達(dá)到液壓缸的尺寸精度和形位精度，加工內(nèi)孔時(shí)，加工順序需遵循鉆孔半精車(chē)(半精鏜孔)精車(chē)(精鏜孔)滾壓孔(可選)。該液壓缸的加工工藝路線為選擇毛坯外圓粗加工和端面粗加工內(nèi)孔半精加工內(nèi)孔精加工外圓精加工、端面精加工。5.

10、工序加工余量、工序尺寸及其公差的確定(1) 毛坯190mm,長(zhǎng)590mm，按照?qǐng)D紙尺寸要求，端面粗車(chē)、外圓粗車(chē)、內(nèi)孔鉆底孔、粗車(chē)內(nèi)孔，粗加工時(shí)單邊余量留余量0.5mm、5mm、0.5mm；(2) 內(nèi)孔精鏜后留余量0.15mm，鉸削(浮動(dòng)鉸削)余量。(3) 按照?qǐng)D紙要求，精加工外圓、長(zhǎng)度、內(nèi)錐孔車(chē)。二工設(shè)備選用及工序卡制定1.機(jī)床選用數(shù)控機(jī)床CK6140A，機(jī)床最大加工回轉(zhuǎn)體尺寸400mm，加工長(zhǎng)度達(dá)1000mm。適用于盤(pán)類(lèi)零件、軸類(lèi)零件、套筒類(lèi)零件的粗精加工，能夠車(chē)削回轉(zhuǎn)體零件、螺紋加工、內(nèi)孔鏜削等。數(shù)控系統(tǒng)為FANUC Oi-mate 系統(tǒng)，中文液晶顯示及圖形軌跡顯示?？蓪?shí)現(xiàn)恒速切削和無(wú)級(jí)調(diào)

11、速，主軸轉(zhuǎn)速范圍50 3000轉(zhuǎn)/每分鐘，主電機(jī)功率7.5kw，全數(shù)字交流伺服閉環(huán)控制。進(jìn)給軸X、Z， Z快移速度8 m/min，X軸快移速度4m/min， X/Z軸重復(fù)定位精度0.005/0.01mm。機(jī)床加工尺寸精度IT6IT7，表面粗糙度可達(dá)Ra1.6m，圓柱度0.02mm/300mm，圓度0.004mm，平面度0.020mm/300mm。機(jī)床配置六工位刀架，刀具安裝尺寸2020；手動(dòng)尾座，手動(dòng)卡盤(pán)。根據(jù)該機(jī)床的各項(xiàng)參數(shù)可以看出能夠能夠完成該液壓缸的加工。2. 刀具的選擇在單件小批量生產(chǎn)中，才采用接長(zhǎng)麻花鉆在普通車(chē)床或轉(zhuǎn)塔車(chē)床上進(jìn)行深孔加工。有些零件需要進(jìn)行兩次裝夾，從兩端鉆孔。深孔加工

12、時(shí)，高壓注入冷卻液給鉆頭冷卻，鉆頭需要多次退出來(lái)有效的排除切屑。使用這種鉆削方式的勞動(dòng)強(qiáng)度、生產(chǎn)效率很低。因此在批量生產(chǎn)中，一般采用深孔鉆頭和深孔鉆床進(jìn)行加工。表3-1 刀具選用刀具號(hào)刀具類(lèi)型刀片規(guī)格刀桿備注T01外圓車(chē)刀（粗車(chē)）CCMT1204082025刀尖60T02外圓車(chē)刀（精車(chē)）VBMT1103022025刀尖60T03內(nèi)孔車(chē)刀（粗車(chē)）CDMT11T3021315刀尖60T04內(nèi)孔車(chē)刀（精車(chē)）VBMT1103021315刀尖60T05鉆頭直徑115mm3.夾具的選用裝夾采用三爪自定心卡盤(pán)，裝夾右端外圓加工左端外圓。加工坐標(biāo)系建在工件右端面上。裝夾左端加工右端：手動(dòng)加工右端面以保證工件的

13、總長(zhǎng)度95mm、手工鉆中心孔。為了避免撞刀，裝夾工件時(shí)需注意裝夾長(zhǎng)度，采用一夾一頂來(lái)進(jìn)行外圓家加工、外圓槽加工。4. 加工工序卡片結(jié)合上述工藝設(shè)計(jì)，填寫(xiě)加工工序卡見(jiàn)表3-2。表3-2零件號(hào)程序編號(hào)使用機(jī)床夾具材料001CAK6140VA三爪卡盤(pán)、頂尖45鋼安裝工步工步內(nèi)容刀具主軸轉(zhuǎn)速(r/min)進(jìn)給量(mm/r)背吃刀量(mm)備注裝夾右端加工左端1內(nèi)孔鉆底孔T051000.22粗車(chē)車(chē)端面和外圓T038000.213外圓精車(chē)至要求T0215000.10.54外圓槽車(chē)削至要求T056000.054兩個(gè)補(bǔ)償5內(nèi)孔粗車(chē)T038000.11夾持左端加工右端6內(nèi)孔精車(chē)至要求T0210000.060.5

14、7右端外圓和端面粗車(chē)T038000.218右端面和外圓精至要求T0215000.060.25三、人工程序編制（一）右端加工數(shù)控程序編制左端面手動(dòng)加工，見(jiàn)光后，粗精加左端內(nèi)孔135，粗加工125加工程序如下：O5101;主程序名N01 G54 G90 G98 G40 G00 X200 Z100; 換刀點(diǎn)N01 G30 U0 W0; 原點(diǎn)復(fù)位T0303;N02 M3 S800; 主軸轉(zhuǎn)速800轉(zhuǎn)/分鐘；采用T01粗車(chē)刀N03 G43 G0 X116 Z2; 循環(huán)起點(diǎn)N04 G71 U1.0 R1.0；定義G71粗車(chē)循環(huán)，切削深度lmm，退刀量lmm N05 G71 P06 Q09 U0.5 W0.

15、25 F0.2 S800；粗車(chē)主軸轉(zhuǎn)速800r/min，進(jìn)給率0.2mm/rN06 G00 X135.0 Z1；程序段號(hào)N18到N30定義精車(chē)削刀具軌跡N07 G01 W-99 F0.1；精車(chē)左端內(nèi)孔135N08 U-11; N09 W-200; 粗車(chē)內(nèi)孔125至126，長(zhǎng)200mm，留余量1mmT0202; 調(diào)02號(hào)精車(chē)刀N36 G70 P06 Q09; 粗車(chē)后精車(chē)削N10 M5: 主軸暫停N11 M0; 程序暫停N13 G54 G90 G98 G40 G00 X200 Z100; 換刀點(diǎn)N14 G30 U0 W0; 原點(diǎn)復(fù)位N15 M3 S800; 主軸轉(zhuǎn)速800轉(zhuǎn)/分鐘；采用T01粗車(chē)刀

16、N16 G43 G0 X181 Z2; 循環(huán)起點(diǎn)N17 G71 U1.0 R1.0；定義G71粗車(chē)循環(huán)，切削深度lmm，退刀量lmm N18 G71 P18 Q30 U0.5 W0.25 F0.2 S800；粗車(chē)主軸轉(zhuǎn)速800r/min，進(jìn)給率0.2mm/rN19 G00 X181.0；程序段號(hào)N18到N30定義精車(chē)削刀具軌跡N20 G01 Z-99 F0.1；精車(chē)左端外圓180N21 U-15; 精車(chē)外圓150左端側(cè)面N22 Z-260; 精車(chē)外圓150N23 U15; 精車(chē)外圓150右端側(cè)面N24 Z-50; 精車(chē)外圓180N25 T0202; 調(diào)02號(hào)精車(chē)刀N26 G70 P18 Q30

17、; 粗車(chē)后精車(chē)削N27 M5: 主軸暫停N28 M0; 程序暫停N29 M30;（二）左端加工數(shù)控程序編制右端面手動(dòng)加工至尺寸要求長(zhǎng)度581mm，保證公差范圍內(nèi)，粗精加右端內(nèi)孔125，右端外圓180，150加工程序如下：O5101;主程序名N01 G54 G90 G98 G40 G00 X200 Z100; 換刀點(diǎn)N01 G30 U0 W0; 原點(diǎn)復(fù)位T0303;N02 M3 S800; 主軸轉(zhuǎn)速800轉(zhuǎn)/分鐘；采用T01粗車(chē)刀N03 G43 G0 X126 Z2; 循環(huán)起點(diǎn)N04 G71 U1.0 R1.0；定義G71粗車(chē)循環(huán)，切削深度lmm，退刀量lmm N05 G71 P06 Q09 U

18、0.5 W0.25 F0.2 S800；粗車(chē)主軸轉(zhuǎn)速800r/min，進(jìn)給率0.2mm/rN06 G00 X125.0 Z1；程序段號(hào)N18到N30定義精車(chē)削刀具軌跡N07 G01 W-300 F0.1；精車(chē)左端內(nèi)孔135N08 U-11; N09 W-490;粗車(chē)內(nèi)孔125至尺寸，留余量1mmT0303; 調(diào)03號(hào)精車(chē)刀G70 P06 Q09；粗車(chē)后精車(chē)削N10 M5: 主軸暫停N11 M0; 程序暫停N12 T0303 粗精加右端外圓，加工程序如下：N13 G54 G90 G98 G40 G00 X200 Z100; 換刀點(diǎn)N14 G30 U0 W0; 原點(diǎn)復(fù)位N15 M3 S800; 主

19、軸轉(zhuǎn)速800轉(zhuǎn)/分鐘；采用T03粗車(chē)刀N16 G43 G0 X181 Z2; 循環(huán)起點(diǎn)N17 G71 U1.0 R1.0；定義G71粗車(chē)循環(huán)，切削深度lmm，退刀量lmm N18 G71 P18 Q25 U0.5 W0.25 F0.2 S800；粗車(chē)主軸轉(zhuǎn)速800r/min，進(jìn)給率0.2mm/rN19 G00 X181.0；程序段號(hào)N18到N30定義精車(chē)削刀具軌跡N20 G01 Z-12 F0.1；精車(chē)左端外圓180N21 U-20;N22 G03 X150 Z-17 I-10 K-5 R5; (圓弧加工)N23 G01 W150;N24 G03 X160 Z-177 I10 K-5 R5;

20、(圓弧加工)N25 G01 X181;N26 T0202; 調(diào)02號(hào)精車(chē)刀N27 G70 P18 Q25; 粗車(chē)后精車(chē)削N28 M5: 主軸暫停N29 M0; 程序暫停N30 M30;總結(jié)本文根據(jù)蘇州（艾可賽能）有限公司的360.78.00001號(hào)圖紙（轉(zhuǎn)向液壓缸）為加工藍(lán)本。同時(shí)還借助了UG加工軟件，通過(guò)NX6.0三維建模，和CAD加工，這樣可以編出大致的加工程序，最后用VERICUT軟件仿真，從而得出程序。通過(guò)以下步驟完成：1. 翻閱與之相關(guān)的文獻(xiàn)資料，了解轉(zhuǎn)向液壓缸的用途和意義2. 分析轉(zhuǎn)向液壓缸的圖紙，主要注意的是該工件的形位公差和尺寸公差，最后在用UG NX6.0建模3. 對(duì)轉(zhuǎn)向液壓

21、缸的結(jié)構(gòu)進(jìn)行細(xì)致的分析；然后介紹該工件的加工工藝，包括工件材料，加工機(jī)床，刀具，夾具以及切削量的合理選擇。4通過(guò)UG NX6.0 CAM 強(qiáng)大的自動(dòng)編程功能進(jìn)行編程，做好之后先用UG軟件中的仿真功能進(jìn)行仿真，多次實(shí)驗(yàn)之后，證實(shí)程序可行。雖然本論文對(duì)轉(zhuǎn)向液壓缸進(jìn)行了工藝分析和手工編寫(xiě)，但是由于時(shí)間，專(zhuān)業(yè)知識(shí)有限和設(shè)備限制，還存在一些不足和問(wèn)題，還需要進(jìn)一步的研究和探討。參考文獻(xiàn)1 劉雄偉 數(shù)控機(jī)床操作與編程培訓(xùn)教程 機(jī)械工業(yè)出版社 20012 傅水根 機(jī)械制造工藝基礎(chǔ)(第3版) 清華大學(xué)出版社 2010.073 崔兆華 數(shù)控加工工藝 山東科學(xué)技術(shù)出版社 20054 于華 數(shù)控機(jī)床的編程及實(shí)例 機(jī)械出版社 20015 畢承恩 現(xiàn)代數(shù)控機(jī)床 機(jī)械出版社 19916 楊建明主編，數(shù)控加工工藝與編程 北京理工大學(xué)出版社 2006.87 劉威 中國(guó)制造業(yè)的發(fā)展和未來(lái)S 吉林工業(yè)大學(xué)出版社 2009（4）8 李卅 液壓技術(shù)的前景M 人民教育出版社 2006.11