畢業(yè)設計——轉(zhuǎn)向液壓缸體加工工藝與編程

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)當中設計有許多的孔系，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，針對閥體中典型孔的加工特點及其難點，通過采用數(shù)控加工技術，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,對其他閥體加工具有借鑒意義。【關鍵詞】：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、油液的流動方向。液壓閥按機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控制通流截面和局部阻力來調(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調(diào)節(jié)油液的流動方向。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。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動均勻性要求不高的情況下，通過調(diào)節(jié)節(jié)流口面積來控制執(zhí)行元件的運動速度基本上保持穩(wěn)定；分流控制閥：分流閥也可細分為等量分流閥或比例分流閥。其作用是在同一個油源中不論載荷大小，讓兩個執(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)換成機械能，其作用是驅(qū)動工作機構(gòu)做直線或者小于360°的回轉(zhuǎn)運動。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系，直線運動式執(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：柱塞式、擺動式、活塞式。液壓缸應用十分廣泛，其結(jié)構(gòu)簡單、工作可靠、在使用過程中可以單個使用還可以與齒輪、連桿、杠桿、棘輪、凸輪等組合起來完成特殊功能。目前液壓傳動與控制已經(jīng)廣泛應用于機床傳動系統(tǒng)中，例如數(shù)控機床的液壓冷卻系統(tǒng)，液壓裝夾系統(tǒng)、液

5、壓傳動系統(tǒng)等；除了工程機械，液壓缸也帶動了農(nóng)業(yè)的發(fā)展，比如收割機、播種機、施肥機等；中國的軍工業(yè)能有今天的成就，液壓系統(tǒng)也做出了重要貢獻，比如國產(chǎn)殲15、殲20就采用了我國設計的液壓系統(tǒng)?？萍嫉娘w速發(fā)展、創(chuàng)新產(chǎn)品越來越多。計算機技術、自動控制技術都帶動著液壓系統(tǒng)發(fā)展。液壓缸在工業(yè)機械、工程建筑機械、自動化制造等是不可缺少的。在未來的發(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，為了長期穩(wěn)定的發(fā)展，設計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，它的技術要求和加工

6、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。本文中國將以液壓缸的加工為實例，進行加工工藝分析。根據(jù)零件圖紙分析，最大直徑180，長度581，采用最大外徑D與及最大長度L之比，其比例L/D<5，來區(qū)分短軸類、長軸類零件。本文中的零件屬于短軸套筒類零件。它與長套筒類的的加工方法有很大的區(qū)別。在裝配時，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?？鬃鳛樘淄差惲慵С谢?qū)虻闹饕砻妫砻娲植诙萊a為1.6m。內(nèi)孔表面必須光潔，無刀具震動刀

7、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)孔時可以采用精鏜車和精加工車刀，該零件采用精加工車刀就能到到達技術要求。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)孔時內(nèi)孔時需選擇合理的轉(zhuǎn)速和進給速度。在實際生產(chǎn)中，根據(jù)產(chǎn)品的實際要求，很多套筒類零件的最后一道工序是精細鏜、珩磨、研磨等精加工工序。內(nèi)孔經(jīng)滾壓后，加工表面光滑，尺寸公差也能達到-0.01mm至+0.01mm以內(nèi)，表面粗糙度Ra能達到0.1

8、6m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，外圓加工時采用套筒類零件的裝夾方案。內(nèi)孔加工是需采用深孔加工時的裝夾方法，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度，跳動需滿足圖紙技術要求。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

9、、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，加工工藝要復雜些，需要考慮實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、直徑和長度的比例等重要因素。對于內(nèi)孔加工精度要求較高的實際情況，一般需要采用多種加工方法配合加工。為了達到液壓缸的尺寸精度和形位精度，加工內(nèi)孔時，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

10、、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190mm,長590mm，按照圖紙尺寸要求，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(浮動鉸削)余量。(3) 按照圖紙要求，精加工外圓、長度、內(nèi)錐孔車。二工設備選用及工序卡制定1.機床選用數(shù)控機床CK6140A，機床最大加工回轉(zhuǎn)體尺寸400mm，加工長度達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?？?/p>

11、實現(xiàn)恒速切削和無級調(diào)速，主軸轉(zhuǎn)速范圍50 3000轉(zhuǎn)/每分鐘，主電機功率7.5kw，全數(shù)字交流伺服閉環(huán)控制。進給軸X、Z， Z快移速度8 m/min，X軸快移速度4m/min， X/Z軸重復定位精度0.005/0.01mm。機床加工尺寸精度IT6IT7，表面粗糙度可達Ra1.6m，圓柱度0.02mm/300mm，圓度0.004mm，平面度0.020mm/300mm。機床配置六工位刀架，刀具安裝尺寸20×20；手動尾座，手動卡盤。根據(jù)該機床的各項參數(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，才采用接長麻花鉆在普通車床或轉(zhuǎn)塔車床上進行深孔加工。有些零件需要進

12、行兩次裝夾，從兩端鉆孔。深孔加工時，高壓注入冷卻液給鉆頭冷卻，鉆頭需要多次退出來有效的排除切屑。使用這種鉆削方式的勞動強度、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行加工。表3-1 刀具選用刀具號刀具類型刀片規(guī)格刀桿備注T01外圓車刀（粗車）CCMT12040820×25刀尖60°T02外圓車刀（精車）VBMT11030220×25刀尖60°T03內(nèi)孔車刀（粗車）CDMT11T30213×15刀尖60°T04內(nèi)孔車刀（精車）VBMT11030213×15刀尖60°T05鉆頭直徑115mm3.夾具

13、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。加工坐標系建在工件右端面上。裝夾左端加工右端：手動加工右端面以保證工件的總長度95mm、手工鉆中心孔。為了避免撞刀，裝夾工件時需注意裝夾長度，采用一夾一頂來進行外圓家加工、外圓槽加工。4. 加工工序卡片結(jié)合上述工藝設計，填寫加工工序卡見表3-2。表3-2零件號程序編號使用機床夾具材料001CAK6140VA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粗車車端面和外圓T038000.213外圓精車至要求T0215000.10.54外圓槽車

14、削至要求T056000.054兩個補償5內(nèi)孔粗車T038000.11夾持左端加工右端6內(nèi)孔精車至要求T0210000.060.57右端外圓和端面粗車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加工，見光后，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N01 G30 U0 W0; 原點復位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N04

15、 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，進給率0.2mm/rN06 G00 X135.0 Z1；程序段號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135N08 U-11; N09 W-200; 粗車內(nèi)孔125至126，長200mm，留余量1mmT0202; 調(diào)02號精車刀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 X2

16、00 Z100; 換刀點N14 G30 U0 W0; 原點復位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 Q30 U0.5 W0.25 F0.2 S800；粗車主軸轉(zhuǎn)速800r/min，進給率0.2mm/rN19 G00 X181.0；程序段號N18到N30定義精車削刀具軌跡N20 G01 Z-99 F0.1；精車左端外圓180N21 U-15; 精車外圓150左端側(cè)面N22 Z-260; 精車外圓150N23 U1

17、5; 精車外圓150右端側(cè)面N24 Z-50; 精車外圓180N25 T0202; 調(diào)02號精車刀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）左端加工數(shù)控程序編制右端面手動加工至尺寸要求長度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N01 G30 U0 W0; 原點復位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;

18、循環(huán)起點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，進給率0.2mm/rN06 G00 X125.0 Z1；程序段號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135N08 U-11; N09 W-490;粗車內(nèi)孔125至尺寸，留余量1mmT0303; 調(diào)03號精車刀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

19、 G90 G98 G40 G00 X200 Z100; 換刀點N14 G30 U0 W0; 原點復位N15 M3 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，進給率0.2mm/rN19 G00 X181.0；程序段號N18到N30定義精車削刀具軌跡N20 G01 Z-12 F0.1；精車左端外圓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; (圓弧加工)N25 G01 X181;N26 T0202; 調(diào)02號精車刀N27 G70 P18 Q25; 粗車后精車削N28 M5: 主軸暫停N29 M0; 程