柱塞泵泵体加工工艺规程设计.docx
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柱塞泵泵体加工工艺规程设计
摘要：
本次毕业设计的主要内容是复杂零件的数控加工工艺的设计和编程。
目标是制作出一套数控加工工艺规程，包括编程；同时利用Pro/e绘制出零件的三维图。
介绍了零件结构的工艺分析，毛坯的种类及选择，数控加工的特点，基于我研究的课题，详细介绍了数控铣床的加工特点。
以及关于复杂零件的工艺分析，数控编程的一般步骤。
并通过定的实例详细的介绍了数控加工工艺的分析方法。
在工艺规程的制定中，确定了零件的生产类型及工艺特征，还有零件材料的选用。
另外，参考《切削加工简明实用手册》确定切削用量的选择；而且说明了铣削功率的校验方法，根据零件的实际情况可以方便的校验出切削用量是否符合机床功率要求。
我用Pro/e建立好三维图形，参考文件来完成零件毛坯的选择，零件图形的分析，基准的选择，装夹方案的确定，刀具的选择，切削用量的选择，走刀路线，零件的加工顺序。
最后编制好工艺工序卡片，以及编好该零件的程序。
关键字：
柱塞泵泵体零件，工艺分析，编程，零件分析
Abstract
Thegraduationdesignisthemaincontentofncmachiningprocesscomplexpartsofthedesignandprogramming.Goalistocreateasetofncmachiningprocessprocedures,includingprogramming,WhileusingPro/edrawingoutthe3dfigure.Parts
Themaincontentsofthedesignprocessisintroduced,andtheanalysisofstructuralpartsofblanktypesandcharacteristicsofchoice,CNCmachining,basedontheresearchofncmillingmachinewasintroducedindetailprocessingfeatures.Andontheanalysisofthetechnologyofcomplexcomponents,CNCprogramminggeneralsteps.Andthroughtheexampleofdetailedintroducedncmachiningprocessanalysismethod.Intheprocedureoftheparts,theproductionprocess,typesandcharacteristicsofpartsandmaterialselection.Inaddition,themachiningsimplepracticalmanualcuttingdosagesdeterminethechoice,Andillustratesthecalibrationmethod,millingpoweraccordingtotheactualsituationofpartscanbeconvenientcheckoutmachningmeetsmachinepowerrequirements.
IusePro/eestablishgood3dgraphics,referencedocumentstocompleteblank,partsofthegraphicanalysis,thebenchmark,clampingschemes,thechoiceoftools,cuttingdosagesofthesword,go,partsprocessingorder.Finallypreparedprocesscard,andsothispartoftheprogram.
摘要
Abstract
前言1
第一章零件的分析2
1.1柱塞泵泵体分析2
1.2零件的结构特点2
1.3零件的技术要求2
1.4零件加工要求2
第二章毛坯的设计与材料的选择4
2.1定位基准的选择5
2.2工艺路线的拟定5
第三章刀具、夹具的选择6
3.1刀具选择6
3.2夹具选择6
第四章选择切削用量及原则8
第五章坐标系建立及铣削功率校验10
5.1坐标系建立10
5.2铣削功率校验11
第六章工步划分12
第七章程序编辑13
结束语16
参考文献17
致谢18
附件：
19
前言
毕业设计是高等职业教育教学计划的重要组成部分，是加强理论与实际相结合的实践性教学环节，是各专业的必修课程，在学生完成所有专业课程学习、结合毕业实习进行。
大学生活即将结束,我们也将迎接的最后一次考验和竞争就是毕业设计
这次毕业设计中，我的设计题目是：
柱塞泵泵体加工工艺规程设计。
由于设计的需要，我仔细研究了零件图，但在设计过程中，因自己经验不足，遇到了很多实际问题，使我体会到了在现场实习调研仅证明可不可以实干，而不能代表能不能干好。
所以我积极与设计指导老师、操作指导老师沟通，在各位老师的全力帮助、指导下问题得到了全面解决，同时受到各位老师优良工作品质的影响，培养出了我缓中求稳、虚心求教、实事求是、一丝不苟的工作作风，并树立了明确的生产观、经济观和全局观。
论知识和实际操作知识去理性的分析问题和解决实际工作中的一般技术工程问题的能力，使我建立了正确的设计思想，掌握了工艺设计的一般程序、规范和方法，并进一步巩固、深化地吸收和运用了所学的基本理论知识和基本操作技能。
还有，它提高了我设计计算、绘图、编写技术文件、编写数控程序、数控机床操作、实际加工零件和正确使用技术资料、标准、手册等工具书的独立工作能力。
本文在对零件结构、精度分析的基础上，选择适当的加工余量建立零件毛坯的模型；利用PRO/E三维软件建立零件的三维图并生成二维工程图。
另外，本文除了对零件加工进行编程，还制定了一套工艺规程，全面的展示了零件由设计分析到数控加工的全过程。
第一章零件的分析
1.1柱塞泵泵体分析
该零件为柱塞泵泵体，属于箱体类零件，它有容纳其他零件的内腔结构。
柱塞泵泵体是柱塞泵的基础零件，它将柱塞泵中的柱塞等相关的零件组装成一个整体，使它们之间保持正确的相互位置，并按照一定的传动关系传递运动或动力，并对内部零件起到清洁和保护的作用。
因此，泵体的加工质量将直接影响柱塞泵的精度、性能和寿命。
1.2零件的结构特点
柱塞泵泵体上须加工的凸台端面较多，后面和右面各有一个圆柱形的凸台。
零件的毛坯是铸造而成，结构较复杂，加工工序较多。
概括其主要结构特点为：
有加工精度要求高的安装孔；结构复杂、形状怪异，但有明显的基准面；壁厚薄相对均匀；总体精度要求高，尺寸较小而形状复杂；切削后容易产生切削应力，导致变形等。
1.3零件的技术要求
（1）零件毛坯铸造完成后进行时效处理。
（2）铸件表面清砂喷防锈漆。
（3）零件表面未注圆角为R3。
（4）零件表面不允许有任何划伤、磕碰等缺陷。
（5）去清毛刺，锐边倒钝。
（6）零件加工后要求表面处理。
1.4零件加工要求
该零件的加工精度要求较高，加工面主要是平面、曲面和孔，位置、形状、尺寸精度都各有要求。
工艺设计时要考虑到节约成本，提高生产率，减轻工人劳动强度，因此采用数控加工，能有效地保证尺寸加工精度。
分析本次设计给出的零件图（见图1），零件的主要加工要求如下：
（1）凸台端面及其它加工平面表面粗糙度
Ф20孔底面及安装板面，表面粗糙度Ra为3.2µm；
上端面及凸台端面，表面粗糙度Ra为1.6µm。
（2）孔的相互位置精度
2×M10孔的两孔孔距公差为±0.05mm；
2×Ф14孔的两孔垂直度为0.05。
（3）平面与孔的相互位置精度
基准面A与M33*1.5孔轴线的平行度为0.05；
图1零件三视图
（在图中，从俯视图的尺寸30和13可知长度方向的尺寸基准是安装板的左端面；从主视图的尺寸70和47±0.1可知高度方向的尺寸基准是泵体上面；从俯视图的尺寸33和左视图的尺寸60±0.2可知宽度方向的尺寸基准是泵体的前后对称面。
进出油孔的中心高47±0.1和安装板两螺孔的中心距60±0.2的要求比较高，加工时必须保证。
分析表面粗糙度时，要注意与尺寸的关系。
还应了解零件制造、加工时的某些特殊要求。
两螺孔端面及顶面等处的表面为零件的结合面，为防止漏油，表面粗糙度要求较高）
第二章毛坯的设计与材料的选择
柱塞泵泵体零件属于箱体类零件，箱体零件的材料常用铸铁，这是因为铸铁容易成形，切削性能好，价格低，且吸振性和耐磨性较好。
根据需要可选用HT150～350，常用HT200。
在单件小批量生产情况下，为缩短生产周期，可采用钢板焊接结构。
某些大负荷的箱体有时采用铸钢件。
在特定条件下，可采用铝镁合金或其它铝合金材料。
铸铁毛坯在单件小批生产时，一般采用木模手工造型，毛坯精度较低，余量大；在大批量生产时，通常采用金属模机器造型，毛坯精度较高，加工余量可适当减小。
单件小批生产直径大于50mm的孔，成批生产大于30mm的孔，一般都铸出预孔，以减少加工余量。
铝合金箱体常用压铸制造，毛坯精度很高，余量很小，一些表面不必经切削加即可使用。
综合考虑，零件毛坯选用金属模机器造型，毛坯的余量就可以减的很少，在大批量的生产中大大的降低了成本。
由于该零件生产纲领为大批量生产，为了节省原料，使资源得以充分利用同时提高生产效率，降低生产成本，在零件各部位孔的铸造方面都先铸出预孔。
在满足加工条件的情况下，使零件铸造出的毛坯尺寸尽量减小。
表1加工余量/mm
表1加工余量/mm
加工内容
相关尺寸
尺寸公差
加工前尺寸
加工后尺寸
加工余量
下端平面
70
自由公差
72
71
1
上端平面
70
自由公差
71
70
1
上端钻孔
M33×1.5
7H
Ф27
Ф28
1
上端扩孔
M33×1.5
7H
Ф28
Ф31.5
3.5
上端螺纹
M33×1.5
7H
Ф31.5
M33×1.5
1.5
安装板平面
63
自由公差
65
64
1
安装板孔
M10×1.25
7H
Ф7
Ф8.5
1.5
安装板螺纹
M10×1.25
7H
Ф8.5
M10×1.25
1.5
凸台1平面
63
自由公差
64
63
1
凸台1孔
M14×1.5
7H
11
12.5
1.5
凸台1螺纹
M14×1.5
7H
12.5
M14×1.5
1.5
凸台2平面
33
自由公差
34
33
1
凸台2孔
M14×1.5
7H
11
M14×1.5
1.5
凸台2螺纹
M14×1.5
7H
12.5
M14×1.5
1.5
注：
未加工到要求尺寸的工步是为下一工步留足余量；另外，加工时需注意形位公差。
2.1定位基准的选择
1．粗基准的选择 粗基准的选择对零件主要有两个方面影响，即影响零件上加工表面与不加工表面的位置和加工表面的余量分配。
为了满足上述要求，零件的平面加工采用面与面互为基准，即以各端面互为粗基准并留一定的精加工余量。
2．精基准的选择 选择精基准主要是应能保证加工精度，所以一般优先考虑基准重合原则和基准同一原则。
从俯视图的尺寸30和13可知长度方向的尺寸基准是安装板的左端面；从主视图的尺寸70和48±0.1可知高度方向的尺寸基准是泵体上面；33和左视图的尺寸60±0.2可知宽度方向的尺寸基准是泵体的前后对称面。
从俯视图的尺寸
2.2工艺路线的拟定
根据零件的结构特点、技术要求，从数控加工工艺性及工厂现有生产条件考虑，制订了如下加工工艺方案。
毛坯制造→强化处理→数控加工→钳工→清洗
1、毛坯制造
该零件形状过于复杂，不宜采用金属模机器造型，故选择砂型铸造。
2、强化处理
为了使零件在加工后获得一定强度，必须在铸造后精加工前进行强化处理。
强化工艺如下：
将零件毛坯清洗干净，进行调质处理；
（1）表面淬火（达到一定深度）；
（2）进行人工时效处理；
（3）检查零件刚性及表面硬度。
第三章刀具、夹具的选择
3.1刀具选择
刀具编号
刀具名称
刀具材料
刀具
刀补
直径
长度
半径
长度
T1
钻头
硬质合金
φ28
80
H1
T2
立铣刀
高速钢
φ28
80
H2
T3
螺纹铣刀
高速钢
φ8
80
H3
T4
钻头
高速钢
φ12.5
90
H4
T5
丝锥
合金
M14
90
H5
T6
钻头
硬质合金
φ8.5
80
H6
T7
丝锥
合金
M10
80
H7
T8
盘铣刀
镶硬质合金刀片
φ50
100
H8
3.2夹具选择
本零件所选择的夹具为普通夹具台虎钳，具体装夹方法如下：
粗加工基准面时，先加工上下面，上下面互为基准，装夹安装板后面和右边凸台端面:
然后同样用互为基准法加工安装板后面和右边凸台端面，只需装夹上下面即可，加工另一凸台端面也只需装夹上下面:
其余螺纹孔的加工，只有加工上端螺纹孔是装夹安装板后面和右边凸台端面，其它工序的加工均装夹上下面。
第四章选择切削用量及原则
合理的切削用量应满足以下要求：
在保证安全生产，不发生人身、设备事故，保证工件加工质量的前提下，能充分地发挥机床的潜力和刀具的切削性能，在不超过机床的有效功率和工艺系统刚性所允许的额定负荷的情况下，尽量选用较量。
一般情况下我们对切削用量选择时应考虑到下列问题：
（1）保证加工质量：
主要是保证加工表面的精度和表面粗糙度达到工件图样的要求。
（2）保证切削用量的选择在工艺系统的能力范围内：
要保证切削用量的选择在工艺系统的能力范围内，不应超过机床允许的动力和转矩的范围，不应超过工艺系统（铣床、刀具、工件）的刚度和强度范围，同时又能充分发挥它们的潜力。
（3）保证刀具有合理的使用寿命：
在追求较高的生产效率的同时，保证刀具有合理的使用寿命，并考虑较低的制造成本。
以上三条，要根据具体情况有所侧重。
一般在粗加工时，应尽可能地发挥刀具、机床的潜力和保证合理的刀具使用寿命。
精加工时，则应首先要保证切削加工精度和表面粗糙度，同时兼顾合理的刀具的使用寿命。
数控加工中切削用量应根据加工技术要求、刀具耐用度、切削条件等加以确定。
查表时，在缺少数控加工切削用量表的情况下，亦可参照普通加工用量表确定，所确定的切削用量应是本机床具有的数值。
1、主轴转速
主轴转速n应根据允许的切削速度v（m/min）来选取：
n=1000v/（兀d）r/min
式中d—工件或刀具直径，mm。
切削速度v是由刀具的耐用度决定的。
自动换刀数控机床往主轴或刀库上装刀花费时间较多，所以确定的切削用量要保证刀具能加工完一个零件或保证刀具耐用度不低于一个工作班，至少不低于半个工作班。
2、背吃刀量
背吃刀量ap要根据机床、工件和刀具的刚性来确定。
在刚性允许的情况下，要尽可能ap等于加工表面的加工余量，以减少走刀次数，提高加工效率，当加工精度和表面粗糙度要求高时，可留一点余量（一般0.2mm左右），
最后光一刀。
数控机床的精加工余量可较普通机床的精加工余量小一些。
3、进给速度
进给速度指令F是数控机床切削用量中的一个重要参数，通常根据加工精度和表面粗糙度来选取。
当要求较高时，进给速度应选的小些，例如通常可在500—1000mm/min范围内选取。
而精铣时可选取250—500mm/min。
最大进给速度受机床刚性和拖动系统性能限制。
铣基准面—时，选用ф=30mm直柄立铣刀，刀齿数Z=3，刀具材料为高速钢，现对主轴转速n、背吃刀量ap、进给速度f作如下选择。
（1）查《切削加工简明实用手册》可知：
采用高速钢铣刀加工铸铁时，可选取v=21-35m/min，现取v=30m/min，
则n=1000v/（兀d）=1000r/min，考虑刀具耐用度及机床条件限制，故选取n=800r/min。
（2）背吃刀量ap=1.5mm（半精铣），或ap=0.5mm（精铣）。
（3）根据《切削加工简明实用手册》可知，当机床主轴功率小于5KW时，高速钢立铣刀铣削铸铁时每齿进给量fz为0.075-0.15mm/z，现取fz=0.1mm/z，考虑多方面因素，实际取值小于理论值。
在实际加工时，可以适当选择吃刀量和进给次数，从而参考手册选择最合适的切削用量。
例如，高速钢立铣刀切削用量的选择可以参照表4：
高速钢立铣刀切削用量选择表
材料
铣削平面及凸台
铣削深度（mm）
铣削速度 v（m/min）
铣刀直径d0mm
每齿进给量af（mm/z）
灰铸铁160～260
0.5
27-43
10
0.025
1.5
21-35
10
0.05
d0/4
18-29
10
0.038
d0/2
15-24
10
0.025
0.5
27-43
12
0.038-0.05
1.5
21-35
12
0.063-0.075
d0/4
18-29
12
0.05
d0/2
15-24
12
0.038
0.5
27-43
18
0.05-0.102
1.5
21-35
18
0.075-0.13
d0/4
18-29
18
0.063-0.102
d0/2
15-24
18
0.05-0.075
0.5
27-43
25～50
0.075-0.15
1.5
21-35
25～50
0.102-0.18
d0/4
18-29
25～50
0.089-0.13
d0/2
15-24
25～50
0.075-0.102
0.5
34-43
25～50
0.102-0.15
1.5
27-34
25～50
0.13-0.18
d0/4
21-23
25～50
0.102-0.13
d0/2
18-24
25～50
0.075-0.102
第五章坐标系建立及铣削功率校验
5.1坐标系建立
1、上端加工坐标系：
2、安装板螺纹孔加工坐标系：
3、凸台加工坐标系：
5.2铣削功率校验
在切削用量确定以后，为了验证所选切削用量是否满足机床主轴功率要求，还必须进行铣削功率的校验。
机床功率校验的计算公式为
Pc 式中Pc——切削功率；
Pe——机床主轴功率；
Л——主轴传动效率，通常取0.7—0.9。
切削功率即为刀具切削工件时主切削力所消耗的功率，切削功率计算公式为
Pc=Fc×vcKW
式中Fc——主切削力（圆周切削力）；
Vc——切削速度。
式（1-3）中铣削力计算公式为
Fc=Cf×Z×dt（-0.86）×ae（0.86）×af（0.72）×ap
式中Cf——系数；
ae——铣削接触弧深（mm）；
af——每齿进给量（mm/齿）；
dt——铣刀直径（mm）；
ap——铣削深度；
Z——铣刀齿数。
根据（1-4）和实际铣削状况分别计算铣削力Fc、切削功率Pc。
因切削材料为铸铁，选用圆柱立铣刀，齿数Z=3，直径dt=30mm，查表取系数Cf=20，铣削接触弧深ae=6，每齿进给量af=0.05mm/z，铣削深度ap=0.8mm，将该数据代入式（1-4）得：
Fc=Cf×Z×dt（-0.86）×ae（0.86）×af（0.72）×ap
=N
当切削速度Vc=--m/s时，切削功率为：
Pc=Fc×vc==KW
由于EBM1000卧式加工中心机床主轴功率为3.5KW，则：
Pe×Л=-KW
因为--<--
所以Pc 通过以上计算表明，所选切削用量是符合机床功率要求的。
第六章工步划分
零件名称
柱塞泵泵体
夹具名称
普通夹具
工步号
工步内容
切削用量
刀具
r/min
Fmm/min
编号
名称
1
铣下端平面
2000
300
T8
盘铣刀
2
铣上端平面
2000
260
T8
盘铣刀
3
上端钻孔
2200
150
T1
φ28钻头
4
上端扩孔
2000
60
T2
φ28立铣刀
5
铣上端螺纹
3000/300
4500/450
T3
单刃螺纹刀
6
铣安装板平面
2000
300
T8
盘铣刀
7
钻安装板孔
2200
120
T6
φ8.5钻头
8
攻安装板螺纹
300
375
T7
M10*1.25丝锥
9
铣凸台1平面
2000
260
T8
盘铣刀
10
钻凸台1孔
2200
120
T4
φ12.5钻头
11
攻凸台1螺纹
260
390
T5
M14*1.5丝锥
12
铣凸台2平面
2000
260
T8
盘铣刀
13
钻凸台2孔
2200
120
T4
φ12.5钻头
14
攻凸台2螺纹
260
390
T5
M14*1.5丝锥
注：
凸台1与安装板相对.
第七章程序编辑
上端螺纹孔加工程序
刀具选用：
1）Ф28的钻头（T1）钻出通孔；2）用Ф28立铣刀（T2）将孔的尺寸扩到Ф31.5；3）用刀宽为4的单刃螺纹铣刀（T3）铣出M33×1.5螺纹孔。
O1000；
G90G80G49G54G17G94；
N1；
T1M06；
G0X0.Y0.；
G43H1Z100.；
M03S2200；
M08；
Z10.；
G98G81XO.YO.Z-20.R5.F150；
G80；
M05；
MO9；
M01；
N2；
M06T2；
M03S2000；
GOX0.Y0.；
G43H2Z100.；
Z20.；
M08；
Z5.；
G01Z-20.F200；
G01X1.75F70；
G02I-1.75R1.75F60；
X-1.75；
G0Z100；
M05；
M09；
M01；
N3；
M06T3；
GOX0.Y0.；
G43H3Z100.；
Z20.；
M03S3000；
M08；
Z5.；
R1=0.3；
NN1:
R2=11.75+R1；
G02X=R2.Y0I=R2/2J0F300.；
G02X0Y0Z-15.I=-R2J0TRUN=11F3000.；
G02X0Y0I=-R2/2J0F300.；
G0
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