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。 【關(guān)鍵詞】：液壓閥；閥體孔；孔端面；加工；刀具

2、 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)能分類可分為三大類：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

3、斷。壓力控制閥和流量控制閥是通過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，液壓閥的樣式種類很多，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。（1）調(diào)速閥：在載荷壓力變化的情況下，通過調(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

4、持穩(wěn)定；⑶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。⑶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。⑸分流集流控制閥：根據(jù)字面意思也能猜到其具有集流控制閥分流控制閥的功能。 液壓缸又稱做油缸，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

5、三類：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；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)。 科技的飛速發(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

6、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Φ180，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/D<5，來(lái)區(qū)分短軸類、長(zhǎng)軸類零件。本文中的零件屬于短軸套筒類零件。它與長(zhǎng)套筒類的的加工方法有很

7、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)可以采用精鏜車和精加工車刀，該零件采用精加

8、工車刀就能到到達(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以內(nèi)，表面粗糙度Ra能達(dá)到0.16m甚至更小，而且能夠提高表面硬度，在使用過程中更耐磨。 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、端面粗車；2.鉆孔、粗車內(nèi)孔；3.外圓精車，端面精車，內(nèi)孔精車。 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

9、筒類零件的裝夾方案。 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)上述加工工藝要求可見，加工套筒零件外圓和內(nèi)孔尺寸，一般情況下采用車削加工或鏜削加工；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)

10、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(半精鏜孔)→精車(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. 工序加工余量、工序尺寸及其公差的確定 (1) 毛坯φ190mm,長(zhǎng)590mm，按照?qǐng)D紙尺寸要求，端面粗車、外圓粗車、內(nèi)孔鉆底孔、粗車內(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

11、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。 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。適用于盤類零件、軸類零件、套筒類零件的粗精加工，能夠車削回轉(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。可實(shí)現(xiàn)恒速切削和無(wú)級(jí)調(diào)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

12、/0.01mm。機(jī)床加工尺寸精度IT6~IT7，表面粗糙度可達(dá)Ra1.6μm，圓柱度0.02mm/300mm，圓度0.004mm，平面度0.020mm/φ300mm。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。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)麻花鉆在普通車床或轉(zhuǎn)塔車床上進(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

13、 刀具選用 刀具號(hào) 刀具類型 刀片規(guī)格 刀桿 備注 T01 外圓車刀（粗車） CCMT120408 2025 刀尖60 T02 外圓車刀（精車） VBMT110302 2025 刀尖60 T03 內(nèi)孔車刀（粗車） CDMT11T302 1315 刀尖60 T04 內(nèi)孔車刀（精車） VBMT110302 1315 刀尖60 T05 鉆頭 直徑115mm 3.夾具的選用 裝夾采用三爪自定心卡盤，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總長(zhǎng)度95mm、手工鉆中心孔。為了避免

14、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)，填寫加工工序卡見表3-2。 表3-2 零件號(hào) 程序編號(hào) 使用機(jī)床 夾具 材料 001 CAK6140VA 三爪卡盤、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 T05 100 0.2 2 粗車車端面和外圓 T03 800 0.2 1 3 外圓精車至要求 T02 1500 0.1

15、 0.5 4 外圓槽車削至要求 T05 600 0.05 4 兩個(gè)補(bǔ)償 5 內(nèi)孔粗車 T03 800 0.1 1 夾持 左端 加工 右端 6 內(nèi)孔精車至要求 T02 1000 0.06 0.5 7 右端外圓和端面粗車 T03 800 0.2 1 8 右端面和外圓精至要求 T02 1500 0.06 0.25 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，見光后，粗精加左端內(nèi)孔φ135，粗加工φ125 加工程序如下： O5101;主程序名 N01 G54 G90 G98

16、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粗車刀 N03 G43 G0 X116 Z2; 循環(huán)起點(diǎn) N04 G71 U1.0 R1.0；定義G71粗車循環(huán)，切削深度lmm，退刀量lmm N05 G71 P06 Q09 U0.5 W0.25 F0.2 S800；粗車主軸轉(zhuǎn)速800r/min，進(jìn)給率0.2mm/r N06 G00 X135.0 Z1；程序段號(hào)N18到N30定義精車削刀具軌跡 N07 G01 W-99 F0.1；精車左端內(nèi)孔φ135 N08 U-

17、11; N09 W-200; 粗車內(nèi)孔φ125至φ126，長(zhǎng)200mm，留余量1mm T0202; 調(diào)02號(hào)精車刀 N36 G70 P06 Q09; 粗車后精車削 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粗車刀 N16 G43 G0 X181 Z2; 循環(huán)起點(diǎn) N17 G71 U1.0 R1.0；定義G71粗車循環(huán)，切削深度lmm，退刀量lmm N18 G71 P18

18、Q30 U0.5 W0.25 F0.2 S800；粗車主軸轉(zhuǎn)速800r/min，進(jìn)給率0.2mm/r N19 G00 X181.0；程序段號(hào)N18到N30定義精車削刀具軌跡 N20 G01 Z-99 F0.1；精車左端外圓φ180 N21 U-15; 精車外圓φ150左端側(cè)面 N22 Z-260; 精車外圓φ150 N23 U15; 精車外圓φ150右端側(cè)面 N24 Z-50; 精車外圓φ180 N25 T0202; 調(diào)02號(hào)精車刀 N26 G70 P18 Q30; 粗車后精車削 N27 M5: 主軸暫停 N28 M0; 程序暫停 N29 M30; （二）左端加

19、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φ125，右端外圓φ180，φ150 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粗車刀 N03 G43 G0 X126 Z2; 循環(huán)起點(diǎn) N04 G71 U1.0 R1.0；定義G71粗車循環(huán)，切削深度lmm，退刀量lmm N05 G71 P06 Q09 U0.5 W0.25 F0.2 S800；

20、粗車主軸轉(zhuǎn)速800r/min，進(jìn)給率0.2mm/r N06 G00 X125.0 Z1；程序段號(hào)N18到N30定義精車削刀具軌跡 N07 G01 W-300 F0.1；精車左端內(nèi)孔φ135 N08 U-11; N09 W-490;粗車內(nèi)孔φ125至尺寸，留余量1mm T0303; 調(diào)03號(hào)精車刀 G70 P06 Q09；粗車后精車削 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

21、 S800; 主軸轉(zhuǎn)速800轉(zhuǎn)/分鐘；采用T03粗車刀 N16 G43 G0 X181 Z2; 循環(huán)起點(diǎn) N17 G71 U1.0 R1.0；定義G71粗車循環(huán)，切削深度lmm，退刀量lmm N18 G71 P18 Q25 U0.5 W0.25 F0.2 S800；粗車主軸轉(zhuǎn)速800r/min，進(jìn)給率0.2mm/r N19 G00 X181.0；程序段號(hào)N18到N30定義精車削刀具軌跡 N20 G01 Z-12 F0.1；精車左端外圓φ180 N21 U-20; N22 G03 X150 Z-17 I-10 K-5 R5; (圓弧加工) N23 G01 W150; N24

22、G03 X160 Z-177 I10 K-5 R5; (圓弧加工) N25 G01 X181; N26 T0202; 調(diào)02號(hào)精車刀 N27 G70 P18 Q25; 粗車后精車削 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。 通過以下步驟完成： 1

23、. 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，但是由于時(shí)間，專業(yè)知識(shí)有限和設(shè)備限制，還存在一些不足和問題，還需要進(jìn)一步的研究和探討。

24、 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 2001 [2] 傅水根 《機(jī)械制造工藝基礎(chǔ)(第3版)》 清華大學(xué)出版社 2010.07 [3] 崔兆華 《數(shù)控加工工藝》 山東科學(xué)技術(shù)出版社 2005 [4] 于華 《數(shù)控機(jī)床的編程及實(shí)例》 機(jī)械出版社 2001 [5] 畢承恩 《現(xiàn)代數(shù)控機(jī)床》 機(jī)械出版社 1991 [6] 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 2006.8 [7] 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