河北機電職業(yè)技術學院

1、河北科技學院畢業(yè)設計（論文） 河北機電職業(yè)技術學院學生畢業(yè)論文設計（論文）題目：齒輪泵前蓋的數(shù)控加工和三維造型 作 者：趙路萌 學 號：50323110129 系 別：現(xiàn)代制造工程系 專 業(yè)：數(shù)控技術 年 級：2011級 指導教師：張勇 完成日期： 2014 年 6 月 20 日 II河北機電職業(yè)技術學院目 錄摘要.關鍵詞.1課題研究的的概述.11.2機械制造工藝在經(jīng)濟建設的作用.11.3機械加工的可行性分析.12齒輪泵前蓋的零件圖分析和加工過程.22.1表面粗糙度的要求.32.2尺寸公差要求.32.3形狀和位置公差要求.33制定加工方案和加工工藝.43.1方案.43.2加工工藝.43.3機床

2、選擇.53.4選擇切削用量.53.5加工路線.64定位基準的選擇.65夾緊方案的確定.66數(shù)控加工工藝卡片和刀具卡片.76.1數(shù)控工藝卡片.86.2刀具卡片.97程序編制.97.1程序的編制（程序見附表).9結論.10參考資料.11I摘 要采用數(shù)控加工中心加工是眾多數(shù)控加工方法的一種，它利用直線插補G01和圓弧插G02和G03補對工件進行自動化操作，而且加工精度要比普通機床加工精度要高很多，有的是普通機床所無法達到的。該加工中心齒輪泵上面的孔比較繁,加工精度要求也相當?shù)馗摺?每一個重要零件必須通過檢測以確保組裝后的精度。而且該齒輪泵上的一些孔的定位精度要求也比較高,所以要必須保證加工的每個孔必

3、須符合圖紙上的要求。本文最后還提出了改進措施,以進一步提高加工精度。關鍵詞：齒輪泵，數(shù)控加工，編程II河北機電職業(yè)技術學院1.課題研究的概述數(shù)控技術是工業(yè)自動化的一門基礎技術，在工業(yè)生產中越來越得到廣泛的應用。數(shù)控機床問世以來，數(shù)控技術大幅度推進了制造技術與制造業(yè)的發(fā)展，數(shù)控技術應用課程在我國已成為各大院校機電類專業(yè)的主要專業(yè)課程之一。數(shù)控技術是一門綜合性專業(yè)技術，涉及到設計、工藝、機床、刀具、夾具、材料、數(shù)字控制、電機、檢測等等。特別是CAD/CAM一體化技術、FMS、CIMS、它們是集設備、信息、物流、能量流與一體的綜合的自動化設計與制造系統(tǒng)，而是一門綜合設計、工藝、制造及自動控制的多學科

4、交叉型的科學技術。數(shù)控機床和加工中心是典型的機電一體化產品，同時又是用于產品制造的機電一體化生產設備。隨著計算機技術的飛速發(fā)展和廣泛應用，機械制造業(yè)正在發(fā)生著一場深刻的技術革命，這場革命從根本上改變了生產技術和管理技術，傳統(tǒng)的生產設備和方法已逐漸被計算機控制的各種系統(tǒng)所取代，數(shù)控加工中心正以其強大的加工功能在現(xiàn)代機械制造業(yè)中扮演重要的角色。我國正在成為世界的制造大國，需要大量具備扎實理論基礎和實踐知識的專門人才，因此，我們不能只滿足于現(xiàn)有較低水平的數(shù)控技術課程實踐現(xiàn)狀，需要結合設計自動化，使加工過程自動化在數(shù)控技術課程實驗中得到更多的體現(xiàn)。1.1機械制造工藝在經(jīng)濟建設中的作用 機械制造工藝是研

5、究如何科學地、最優(yōu)地生產和使用各種機械裝備，研究在機械制造中優(yōu)質、高產、低消費的生產和使用機械裝備的原理和方法的一門課程。機械制造過程中所涉及的問題極為廣泛，本課程一般僅討論機械冷加工、機械裝配及機床設備等方面的問題。通過本課程的學習，使學員在機床設備方面能對典型機床的工作原理、傳動系統(tǒng)、典型機構、工藝特點、應用范圍等技術要求，有一定的應用能力和分析能力，對數(shù)控機床較先進設備亦有一定的認識和了解。在機械制造工藝方面能懂得其基本理論及各類零件的加工方法；能選擇毛坯確定加工余量，計算工序間尺寸和公差；能根據(jù)圖樣及生產綱領制定出高產、優(yōu)質、低消費的零件機械加工工藝規(guī)程和部件、設備的裝備工藝規(guī)程；能對

6、復雜及精度教高的零件、部件在加工中出現(xiàn)的關鍵問題進行分析，并提出合理的工藝措施。從而為學員在今后解決生產中的技術難題，新產品的裝配、調試，新工藝、新技術的應用和推廣，打下必要的機械制造工藝與設備方面的專業(yè)知識基礎。1.2可行性分析（1）在大學二年的課程中學習了機械制圖、計算機輔助設計、機械設計、數(shù)控編程及其制造等專業(yè)知識，在理論知識上為完成本次紡織機械加工工藝分析打下結實的基礎。（2）通過平時自己平時學習和假期中的強化，能夠很熟練的使用AUTOCAD的二維制圖、CAM的三維造型等繪圖軟件方便的完成本次實驗。（3）機械工程系現(xiàn)擁有多臺高中低檔數(shù)控機床，雖然很多是教學型數(shù)控設備，多以數(shù)控手工編程加

7、工為主，但方便學生熟悉使用，并提供鋁材、鋼材供學生加工，在學校期間的加工中心實訓完成為本次機械加工工藝的分析積累了一定的實際經(jīng)驗。（4）在學校的圖書館中擁有大量的相關書籍、資料可供學生使用，幫助學生完成項目。（5）學生在制造實驗課程開始前，已經(jīng)學習了機械原理與設計，機械制造工程原理，計算機輔助機械設計等課程，在理論知識上已經(jīng)具備了相應的基礎，因此對學生實踐環(huán)節(jié)也提出了更高的要求。這個系統(tǒng)目的就是為學生提供一種可以自己動手完成實驗，綜合應用所學知識和技能的環(huán)境。（6）機械工程系的教師長期從事機械加工工藝方面的教學和實踐工作，有著扎實的理論知識和實踐動手能力，完全可以服務于實驗課程，指導學生完成實

8、驗項目。2.齒輪泵前蓋的零件圖分析和加工過程在此我們來分析一下圖：A基準是用來測量與其有關的尺寸如125定位，孔為10的盲孔等尺寸的位置度。B基準是端面基準如相關尺寸52、26、31；C基準是同軸圓的基準；D基準是孔為90的端面；我們只有認真的分析完圖紙，知道哪些部位要加工及這張圖的定位基準是什么 ，還有這個零件的加工精度要求為多高，我們才能確定用什么機床來加工及加工工藝是什么。2.1表面粗糙度的具體要求 表面粗糙度要求是保證零件表面微觀精度的重要要求。對于切削加工，它是合理選擇機床、刀具及切削用量的重要依據(jù)；從圖形中可得，此零件用的是鑄件的材質，右端面和螺紋孔的表面粗糙度為3.2，還有28的

9、孔的表面粗糙度為1.6。表面粗糙度要求是保證零件表面微觀精度的重要要求。對于切削加工，它是合理選擇機床、刀具及切削用量的重要依據(jù)。2.2尺寸公差要求 分析零件圖樣上的尺寸公差要求,以確定控制其尺寸精度的加工工藝,如刀具類型及其幾何角度的選擇及確定切削用量等。此圖中尺寸公差表現(xiàn)在多個方面，是2-28的盲孔，最大值為28.021， 最小值為28；2-10的螺紋孔，最大值為10.015，最小值為10；38孔的最大值為38.039，最小值為38；40的孔最大值為40.025，最小值為40。 在該項分析過程中，還可以同時進行一些編程尺寸的簡單換算。如將標注有公差要求的尺寸取其中值（即最大極限尺寸與最小極

10、限尺寸的平均值）作為編程的尺寸依據(jù)等。2.3形狀和位置公差要求 圖樣上給定的形狀和位置公差是保證零件幾何精度的重要要求。分析此項要求，便于確定其定位基準和檢驗基準，并盡量使它們與設計基準一致，還可以根據(jù)加工需要進行一些技術性處理，以有效地控制其形狀和位置誤差。 在數(shù)控機床切削加工中，零件的形狀和位置誤差，除裝夾定位誤差外，主要受機床主體機械運動副的精度影響，一般不能通過工藝處理環(huán)節(jié)給予解決。因此，在加工前了解其機械運動副的精度狀況是十分必要的。在左視圖上我們可以看到零件的同軸度要求為0.05和端面與基準面B端面的平行度要求為0.03。3.制定加工方案和加工工藝3.1方案 該零件的上下表面和幾個

11、孔的要求很高，而且多次換刀，對工件的精度會造成一定的影響，所以要找出合理的加工方案就是，先在普通銑床上先粗精銑上表面和加工定位槽，因為外形和定位槽它們的加工精度要求相對而言比較低，再把工件放到數(shù)控銑床上面加工其余的孔，它的主要裝夾方式是，用雙頭螺栓，放在梯形槽里，和四個直徑是18的鍵槽相配合，并且工件的底部要放下兩個墊片使工件底部懸孔便于加工孔。1用80的面銑刀銑上表面，Z下刀-0.25，這是第一把刀，S1500，F(xiàn)1002用16的立銑刀加工外形，Z下刀-53，這是第二把刀，S1000，F(xiàn)803用16的立銑刀刀精加內形，Z下到-53，同一把刀，S2000，F(xiàn)1504用28的鏜刀，加工28的孔，

12、Z下到-26，S800，F(xiàn)50。5用4的中心鉆點鉆，2-10的孔和4個螺紋孔，Z下到-2，S2000，F(xiàn)806用9.5的鉆頭，加工 2-10的孔和4個螺紋孔，Z下到-30，S800，F(xiàn)507用10的鉸刀，加工2-10的孔和4個螺紋孔，Z下到-30，S200，F(xiàn)508用4.6的鍵槽銑刀走深為2.7的凹槽，Z下到 -2.7，S800，F(xiàn)1009.用4的鍵槽銑刀走深為2.75的凹槽，Z下到-2.7，S900，F(xiàn)15010.反轉工件專用夾具裝夾銑平面到尺寸52，80的面銑刀走刀11用用16的立銑刀刀精加內形到38，Z下到-14，S8000，F(xiàn)15012用40的鏜刀，加工40的孔，Z下到-6，S800，

13、F50。3.2加工工藝 數(shù)控機床的加工方案包括制定工序、工步及先后順序和進給路線等內容。在數(shù)控機床的加工過程中，由于加工對象復雜多樣，特別是輪廓曲線的形狀及位置千變萬化，加上材料、批量等多方面因素的影響，在對具體零件制定加工方案時，應對具體零件制定加工方案時，應具體分析并區(qū)別對待，靈活處理。只有這樣，才能使加工方案合理，從而達到質量優(yōu)、效率高和成本低的目的。常用加工方案：1） 先粗后精這是數(shù)控機床與普通機床都采用的方案，目的是為了提高生產效率并為保證零件的精加工質量做準備。主要過程是先安排較大切削深度及進給量的粗加工工序，以便在較短的時間內將精加工前的大量余量去掉。2） 先近后遠這里所說的近和

14、遠，是按加工部件相對與起刀點的距離而言的。在一般情況下，特別是在粗加工時，通常安排離起刀點近的部件先加工，遠的部件后加工，以便縮短刀具移動距離，減少空行程時間。對于車削加工，先近后遠還有利于保持坯件或半成品的剛性，改善其切削條件。3） 先內后外對于車、銑及線切割機床加工特別適宜先內后外的加工方法。對既要加工內后加工外形表面。這是因為控制內表面的尺寸和形位精度等均較困難， 刀具剛性相應較差，刀尖或刀刃的使用壽命受到切削熱的影響而降低，以及在依據(jù)加工內容，所選機床確定定位夾緊方案。 3.3 機床的選擇 選用加工中心或數(shù)控銑床,加工中心雖然加工柔性比普通銑床優(yōu)越，而且能夠加工更加復雜的曲面等工件，但

15、單就某一種普通零件的生產效率而言，與普通銑床還存在一定的差距。因此，提高加工中心的效率便成為關鍵，而合理運用編程技巧，編制高效率的加工程序，對提高機床效率往往具有意想不到的效果。3.4選擇切削用量1鉆削用量（1）背吃刀量ap取ap4.25mm。（2）主軸轉速取s=750。（3）進給速度取V=110mm/min 2.16mm的銑削量 (1)主軸轉速 Vc=20m/min 因此S=1000Vc/D=1000x20/16 =398 r/min 取S=400（2）進給速度16mm的高速鋼立銑刀為3刃 Fz=0.005xDc=0.005x16=0.009所以Vf=fzZS=0.09x3x400=108

16、取Vf=100mm/min 3.12mm的銑削用量（1）背吃刀量ap由于刀具材料為高速剛， 工件加工深度為22mm 取ap=22mm（2） 主軸轉速 S=530（3）進給速度 Vf=80mm/min 4.鏜削用量 （1)鏜削的背吃刀量 取ap=0.1mm（2）主軸轉速的確定取硬質合金單刃鏜刀的切削速度為150m/minS=1000Vc/D=1000x150/40=1194.27r/min S=1200（3） 鏜削的進給速度確定取進給量為0.05mm/rVf=fs=0.05x1200=60mm/min 取Vf=60mm/min3.5加工路線理想的加工路線不僅可以加工出合格的零件產品，更能最好最大

17、發(fā)揮出機床的優(yōu)良性能，生產的關鍵就是一.要保證產品的加工精度，二.提高生產率，所以良好的加工路線一定要設計合理，參數(shù)優(yōu)化。走刀路線如下：用8的銑刀銑工件的上表面，然后用4的鍵槽銑刀銑工件的橢圓跟曲線槽，做28的盲孔和28的通孔；做2到10的通孔和4到10的螺紋孔，反轉工件鏜40的孔。4.定位基準的選擇數(shù)控銑削是機械加工中最常用的的數(shù)控加工方法之一，生產效率高，加工精度高，靈活性，適應性強，因此對零部件的定位基準選擇要求要合理。制定加工工藝規(guī)程時，正確選擇定位基準對零件的加工尺寸精度和相互位置精度，加工順序安排，余量的合理分配，工藝裝備的結構都有很大影響。就本工序而言定位基準必須與工藝基準重合，

18、并盡量與設計基準重合，以減少定位誤差，獲得最大的加工允差，降低夾具的制造精度。在加工該齒輪端蓋時，盡量選擇較大的平面，軸線為定位基準；以提高定位精度，使加工穩(wěn)定可靠。在各加工工序中力求采用統(tǒng)一基準，避免因基準的相互更換影響工件相互位置的準確度。銑削上下端蓋時，盡量選擇粗基準，滿足工藝基準與定位基準，盡可能滿足本工序的設計需求，提高零件的精度性，經(jīng)濟性。5.夾緊方案的制定 在加工過程中，為保證工件定位是確定的正確位置，防止工件因切削力的影響等作用下產生移動或震動，所以必須讓工件夾緊合理適當。就本齒輪端蓋言雖然加工精度要求不算太高，但都是零件表面，去除該零件余量后，在數(shù)控機床上采用組合夾具即可。1

19、.使用組合夾具2.確定工件定位方案，選擇相應的定位裝置。3.確定夾緊方式，選擇夾緊工具，平口鉗等。6.選擇刀具和工藝卡片在金屬切削過程中，刀具切削部分材料的好壞，對于提高刀具壽命，加工質量，生產效率和降低加工成本有著非常重要的作用。因此在選擇數(shù)控加工刀具時應遵守以下原則：a切削性能要好，因為數(shù)控加工可采用大的切削速度和大的背吃刀量，所以刀具必須有承受高速切削能力和強有力的切削性能。b精度要高，為了滿足數(shù)控加工高精度要求和自動換刀要求，所以刀具精度要高。C可靠性要強，在加工工程中為防止刀具因強度或硬度不足而損毀，造成意外，影響加工精度或效率，因此刀具的可靠性要高。d耐用度要高，數(shù)控機床較普通機床

20、加工效率要高，精度高，為了減少刀具的磨刀次數(shù)和更換刀具次數(shù)，提高零件精度和效率有著重要作用。e排屑斷屑要好，數(shù)控加工過程中，零件的廢屑會纏繞在刀具和工件上，如不及時處理，會損壞刀具，刮傷已加工工件表面，甚至會引起意外事故，因此為了刀具不受磨損，工件不被刮傷，危險盡可避免，刀具要有良好的排屑斷屑能力。 6.1數(shù)控工藝卡片： 河北機電職業(yè)技術學院數(shù)控加工工藝卡片產品型號 零件圖號產品名稱齒輪泵前蓋 零件名稱齒輪泵前蓋材料牌號鑄件毛坯種類QT300毛坯外形尺寸150×110×50備注 工序號工序名稱設備名稱設備型號程序編號夾具代號夾具名稱冷卻液車間2

21、    粗銑平面數(shù)控銑床   平口鉗 %3%5乳化液  工步號工步內容刀具號刀具量具及檢具主軸轉速（r/min）切削速度（m/min）進給速度（mm/r）背吃刀量（mm）備注1粗銑四個立面留余量0.5mmT0216立銑刀游標卡尺500240.2  2精銑立面至尺寸T0216立銑刀游標卡尺800200.15  3粗銑A平面T01100面銑刀游標卡尺500240.15  4精銑A面至尺寸T01100面銑刀游標卡尺800200.10 

22、0;編制 審核 批準 共 頁第 頁河北機電職業(yè)技術學院數(shù)控加工刀具卡片產品型號 零件圖號0產品名稱齒輪泵前蓋 零件名稱齒輪泵前蓋泵體材料牌號鑄件毛坯種類QT300毛坯外形尺寸150×110×50備注 工序號工序名稱設備名稱設備型號程序編號夾具代號夾具名稱冷卻液 車間3   銑型腔數(shù)控銑床   平口鉗 %3%5乳化液 工步號工步內容刀具號刀具量具及檢具主軸轉速（r/min）切削速度（m/min）進給速度（mm/r）背吃刀量（mm） 備注1粗銑上平面

23、T01100面銑刀游標卡尺800240.5  2精銑上平面T01100面銑刀游標卡尺500300.5  3 點10的孔 T07 5中心鉆 游標卡尺 500 30  0.5   4鉆9.5的通孔 T08 9.5麻花鉆 游標卡尺 500 30 0.5    5鉸10的通孔  T09 10鉸刀游標卡尺  

24、500 300.5    審核 批準 共18頁第 1 頁6.2刀具卡片7.程序編程7.1-程序的過程程序編制主要分為手工編程和自動編程兩類。在此我們研究一下手工編程，在手工編程工作中，需要由人工完成的大量工作有：零件圖樣分析，制定工藝方案，畫計算分析圖、列算式并進行數(shù)值計算，填寫加工程序單，手工穿制數(shù)控紙帶及程序校驗等。具體過程如下：1、圖樣分析2、輔助準備輔助準備就是我們在做這個工件前，我們要把鑄件及時運到，要確定好用什么機床進行加工，用哪些刀具加工，還有這些任務分給誰加工，具體的加工時間等都要我們提前做好的工作。3、加工

25、工藝的制定4、數(shù)值的計算 數(shù)值的計算實際上就是尺寸分析與作圖、選擇計算方法、數(shù)值計算、對誤差的分析與計算等。數(shù)值的計算除了用一些三角函數(shù)、等角轉換、直線差補等一些數(shù)學方法，還有一個簡單而直接的方法就是通過在CAD圖中直接標注從而獲得坐標尺寸?，F(xiàn)舉例說明如下圖所示，箭頭處圓弧的圓心坐標值及過度圓弧的一些節(jié)點的計算比較煩瑣難以計算其坐標尺寸，在此我們用CAD中標注出尺寸，那么就省得我們煩瑣的計算。5、填寫加工工藝單 在填寫加工工藝單時，我們首先要確定客戶、品名、材質、工序、編號等部隊餓缺少的輔助資料，但尤其重要的是我們要確定哪些部分需要加工，那些部分不需要加工，在此我們要確定哪些尺寸是在這一道序里所必須的。一定要做好每一個尺寸，不能遺漏，也不能多做，因為這就是操作工的指導書，因此填寫正確的加工工藝單很重要。、6、制備控制介質控制介質必須經(jīng)過調試和實際切削