三元子泵造型与数控加工.pdf

河南工业职业技术学院 2011级数控技术专业毕业设计 （论文） 摘 要 目前在三元子泵设计制造和应用上， 国内和国外先进水平相比仍有很大差距国内在设计制造三元子泵过程中存在着很大程度上的缺点 本设计主要阐述转子轴、衬套的设计，这个方法是以加工工艺方案、程序为基础的在论文中，首先对三元子泵作了简单介绍；接着，阐述了转子轴、衬套加工工艺方案；然后，按加工工艺方案写出了程序；最后对转子轴、衬套的尺寸进行加工精度分析该设计代表了转子轴、衬套设计的一般过程，对其他的转子轴、衬套类零件设计工作也有一定的价值 本设计主要阐述转子轴、衬套的设计，工艺方案包括：工艺的组成、工艺规程的内容和作用、机械制造工艺规程的类型及格式、工艺规程的原理和步骤同时对定位基准的选择，工艺路线中表面加工方法的选择、加工方法的划分、 加 工顺序的安排起到详细的介绍 关键词：三元子泵、加工工艺、数控车床、数控铣床、转子轴、衬套等 河南工业职业技术学院 2011级数控技术专业毕业设计 （论文） Abstract Currently on the three YuanZi pump design and manufacture and application, is still a big gap compared to domestic and foreign advanced level. In domestic design and manufacture of three YuanZi largely shortcomings exist in the process of pump. This design mainly elaborated the design of the rotor shaft and bushing, this method is based on machining process, program. In the thesis, first of all three YuanZi pump made simple introduction; Then, this paper expounds the rotor shaft and bushing processing craft plan; Then, according to the processing craft plan to write the program; Finally, the size of the rotor shaft and bushing processing precision analysis. This design represents the general process of rotor shaft and bushing design, rotor shaft and bushing parts of other design work also has a certain value. This design mainly elaborated the design of the rotor shaft and bushing, process include: the process of composition, the content and function of process planning, the type of machinery manufacturing procedure, principle and steps of the procedure and format. Choice of locating datum at the same time, the process of the selection of surface machining method, the machining method of division, and the arrangement of the work order details. Keywords: Mitsumoto Ko pump, machining process, CNC lathe, CNC milling machine, the rotor shaft, sleeve. 河南工业职业技术学院 2011级数控技术专业毕业设计 （论文） 目录 摘要 .......................................................................... 1 Abstract ...................................................................... 2 目录 .......................................................................... 3 1 绪论 ......................................................................... 5 1.1 数控技术发展概况 ........................................................... 5 1.2 数控技术发展趋势 ........................................................... 5 1.3 三元子泵的功能简介 ......................................................... 6 1.3.1 三元子泵的作用 ......................................................... 6 1.3.2 设计工艺的重要性 ....................................................... 7 2 三元子泵的工艺分析 ........................................................... 8 2.1 零件加工工艺性分析 ......................................................... 8 2.1.1 零件工艺性分析 ......................................................... 8 2.1.2 零件的结构分析 ......................................................... 8 2.1.3 图样尺寸的标注检查 .................................................... 10 2.2 毛坯材料的分析 ............................................................ 10 2.2.1 毛坯材料的选择分析 .................................................... 10 2.2.2 毛坯的加工余量 ........................................................ 10 2.2.3 选择毛坯的材料 ........................................................ 11 2.2.4 分析毛坯的装夹 ........................................................ 11 2.3 零件加工定位基准的选择 .................................................... 11 2.3.1 选择定位基准的原则 .................................................... 11 2.3.2 粗基准的选择 .......................................................... 12 2.3.3 精基准的选择 .......................................................... 12 2.4 数控加工工艺设计 .......................................................... 13 2.4.1 加工方案拟定 .......................................................... 13 2.4.2 加工阶段合理划分 ...................................................... 13 2.4.3 工序的划分 ............................................................ 14 3 选择并确定工艺装备 .......................................................... 15 3.1 夹具的选择 ................................................................ 15 3.1.1 机床夹具分类与要求 .................................................... 15 3.1.2 夹具的选择 ............................................................ 15 3.2 数控数控机床 .............................................................. 16 3.3 刀具的选择 ................................................................ 17 3.4 冷却液选择 ................................................................ 18 4 工艺参数选择 ................................................................ 20 4.1 切削用量的选择原则 ........................................................ 20 4.2 主轴转速的确定 ............................................................ 20 河南工业职业技术学院 2011级数控技术专业毕业设计 （论文） 4.3 进给速度的确定 ............................................................ 21 4.4 背吃刀量AP的确定 .......................................................... 21 4.5 切削用刀具材料应具备的性能 ................................................ 22 5 部分零件程序编程 ............................................................ 23 6 加工质量分析 ............................................................... 25 6.1 尺寸精度分析 .............................................................. 25 6.2 表面质量分析 .............................................................. 25 6.3 零件的检测结果 ............................................................ 25 7 总结与展望 ................................................................. 26 7.1 总 结 ..................................................................... 26 7.2 展望 ...................................................................... 26 致 谢 ....................................................................... 27 参考文献 ..................................................................... 28 河南工业职业技术学院 2011级数控技术专业毕业设计 （论文） 1 绪论 1.1 数控技术发展概况 数控技术和数控装备是制造工业现代化的重要基础。

这个基础是否牢固直接影响到一个国家的经济发展和综合国力，关系到一个国家的战略地位因此，世界上各工业发达国家均采取重大措施来发展自己的数控技术及其产业在我国，数控技术与装备的发展亦得到了高度重视， 近年来取得了相当大的进步， 特别是在通用微机数控领域，以PC 平台为基础的国产数控系统，已经走在了世界前列但是，我国在数控技术研究和产业发展方面亦存在不少问题， 特别是在技术创新能力、商品化进程、市场占有率等方面情况尤为突出在新世纪到来时，如何有效解决这些问题， 使我国数控领域沿着可持续发展的道路， 从整体上全面迈入世界先进行列， 使我们在国际竞争中有举足轻重的地位， 将是数控研究开发部门和生产厂家所面临的问题 目前， 数控技术正在发生根本性变革， 由专用型封闭式开环控制模式向通用型开放式实时动态全闭环控制模式发展 在集成化基础上， 数控系统实现了超薄型、超小型化；在智能化基础上，综合了计算机、多媒体、模糊控制、神经网络等多学科技术，数控系统实现了高速、高精、高效控制，加工过程中可以自动修正、 调节与补偿各项参数，实现了诊断和智能化故障处理；在网络化基础上，CAD/CAM 与数控系统集成为一体，机床联网，实现了中央集中控制的群控加工。

1.2 数控技术发展趋势 1.性能发展方向 1)高速高精高效化 2)柔性化 3)工艺复合性和多轴化 2.功能发展方向 1)用户界面图形化 2)科学计算可视化 3)插补和补偿方式多样化 3.体系结构的发展 1)集成化 2)模块化 3)网络化 此次设计零件为三元子泵转子轴与衬套，为典型车削、铣削零件，它突出了数控加工的特点和零件加工的工艺性特点 现根据零件图制定出合理的数控加工河南工业职业技术学院 2011级数控技术专业毕业设计 （论文） 工艺规程，制定加工工艺，编制程序进行数学处理 1.3 三元子泵的功能简介 1.3.1 三元子泵的作用 三元子泵的结构如图 1-1、图 1-2 所示 图 1-1 三元子泵的装配图 图 1-2 三元子泵的爆炸图 河南工业职业技术学院 2011级数控技术专业毕业设计 （论文） 运动由小轴 3 与转子轴不同心，所以在转动过程中小滑块 10 两侧之空隙和大滑块 12两侧之空隙不断地由最小空隙（等于 0）变到最大空隙（产生对油的吸入过程） ，又由最大 图 1-3 三元子泵的零件图 空隙变到最小空隙（产生对油的压成过程） 。

在转子轴每旋转一周时，各个空隙完成一次吸入压成过程， 由图 1-3 三元子泵的零件图上可以看出， 各个空隙处于最大和最小时间是不同的，这样保证了出路均匀，油压稳定 该泵其一端装有传动轴， 该轴的伸出端与端面开有滑槽的转子固连， 泵体的另一端装有偏心轴， 其偏心端套装有与转子端面滑槽成间隙配合的活塞， 偏心轴的支撑段与偏心段之间含有与传动轴同轴的同轴段， 同轴段上套装有转子前支撑盖， 转子前支撑盖与转子相互固连 本实用新型的转子和转子前支撑盖分别支撑在传动轴与偏心轴上或者是与传动轴同轴前泵盖的止口上， 构成简支结构， 受力状态大为改观，因此在保持原有性能的前提下，增加支撑刚性，工作更为平稳，提高了泵的承载能力，零件不易磨损，使用寿命长. 1.3.2 设计工艺的重要性 三元子泵的设计工艺是否完好， 对运行时的加工效率和配合精度影响很大特别是现代工艺对的安全要求越来越高，已经运用于各种场合，很多工业设备对其运用非常重要所以对的加工非常重要 河南工业职业技术学院 2011级数控技术专业毕业设计 （论文） 2 三元子泵的工艺分析 2.1 零件加工工艺性分析 2.1.1 零件工艺性分析 1.查零件图的完整性： 审查零件图上的尺寸标注是否完整、 结构表达是否清楚。

2.分析技术要求是否合理： （1）加工表面的尺寸精度； （2）主要加工表面的形状精度； （3）主要加工表面的相互位置精度； （4）表面质量要求； （5）热处理要求 零件上的尺寸公差、 形位公差和表面粗糙度的标注， 应根据零件的功能经济合理地决定过高的要求会增加加工难度，过低的要求会影响工作性能，两者都是不允许的 要选择对某个零件进行数控加工，一般情况下，不是所有加工内容都适合在数控机床上完成， 往往只是其中的一部分工艺内容适合数控加工， 这需要对零件图样进行仔细的工艺分析，选择最适合、最需要进行数控加工的内容和工序制订工艺规程时，首先要分析零件图的结构 通过零件图分析，确定了加工零件的尺寸，找出零件上的主要加工表面；找出零件主要的技术要求和加工中的关键的技术问题， 在编制工艺过程中， 都需要有针对性地解决这些问题 2.1.2 零件的结构分析 零件结构工艺性： 是指所设计的零件在能满足使用要求的前提下制造的可行性和经济性 它包括零件的各个制造过程中的工艺性，有零件结构的铸造、锻造、冲压、焊接、热处理、切削加工等工艺性由此可见，零件结构工艺性涉及面很广，具河南工业职业技术学院 2011级数控技术专业毕业设计 （论文） 有综合性，必须全面综合地分析。

1.在制订机械加工工艺规程时，主要进行零件切削加工工艺性分析 图2-1三元子泵的装配图 2.机械加工对零件局部结构工艺性的要求，思考题：分析图中零件局部结构工艺性存在的问题，并提出改进意见 3.机械加工对零件整体结构工艺性的要求零件是各要素、各尺寸组成的一个整体，所以更应考虑零件整体结构的工艺性，具体有以下几点要求： 1）尽量采用标准件、通用件 2） 在满足产品使用性能的条件下， 零件图上标注的尺寸精度等级和表面粗糙度要求应取最经济值 3）尽量选用切削加工性好的材料 4）有便于装夹的定位基准和夹紧表面 河南工业职业技术学院 2011级数控技术专业毕业设计 （论文） 5）节省材料，减轻质量 该零件为结构对称的典型零件，工艺性好，切削加工性能较好材料特点：塑性好、强度和硬度零件的加工精度要求较高(要求加工部位的表面粗糙度 Ra为 1.6µm，各平面的平行度公差和垂直度公差均为 0.02mm，各平面的高度尺寸公差为 0.01mm)，且加工过程中需要多次换刀，适合使用数控加工中心进行加工。

2.1.3 图样尺寸的标注检查 零件图中的尺寸是零件图的主要内容之一， 是零件加工制造的主要依据 在零件图中标注尺寸，除了三方面要求外，还需满足较为合理的要求 对数控加工来说，零件图上应以同一基准引注尺寸或直接给出坐标尺寸保持设计基准、工艺基准、测量基准与编程原点设置一致对于本次加工的零件，所有标注如图2-1 所示 2.2 毛坯材料的分析 2.2.1 毛坯材料的选择分析 毛坯的种类： 1.铸造毛坯：适合做形状复杂零件的毛坯 2.锻造毛坯：适合做形状简单零件的毛坯； 3.型材：适合做轴、平板类零件的毛坯； 4.焊接毛坯：适合板料、框架类零件的毛坯 选择毛坯的原则： 毛坯的形状和尺寸应尽量接近零件的形状和尺寸， 以减少机械加工 选择应考虑的因素： 1.生产纲领的大小：对于大批大量生产，应选择高精度的毛坯制造方法，以减少机械加工，节省材料 2.现有生产条件：要考虑现有的毛坯制造水平和设备能力 2.2.2 毛坯的加工余量 所谓毛坯的加工余量， 就是指使加工表面达到所需的精度和表面的质量而应切除的多余金属层的厚度 三元子泵转子轴与衬套的毛坯采用 45 钢，因为我考虑到其材料特性轻、容易加工、 成本低以及在可耐强度方面有一个最大受力范围， 且具有高度的散热性。

河南工业职业技术学院 2011级数控技术专业毕业设计 （论文） 所以决定采用 45 钢，所选毛坯尺寸转子轴φ55mm×100mm，衬套φ35mm×65mm进行加工，由于该件是铸件，毛坯的扭曲变形量的不同地方造成余量不充分，不稳定因此，要采用数控车铣削加工，其加工面都要具有充分的加工余量 2.2.3 选择毛坯的材料 根据综上所述本次设计零件中转子轴、 衬套都选为铸件， 其中螺杆的尺寸选为mmmm22065的铸铁轴；底座的尺寸选为mmmm145155的铸铁轴，四周都留有1.5～3mm 的加工余量，保证加工精度螺杆可以选用型材棒料45，底座可以选用型材棒料45 2.2.4 分析毛坯的装夹 数控机床上零件的安装方法与普通机床一样，要合理选择定位基准和紧案， 注意以下两点： 1.直接找正装夹将工件装在机床上，然后按工件的某个（或某些）表面，用划针的方法或用百分表等量具进行找正， 以获得工件在机床上的正确位置 其装夹效率低， 但其找正精度高， 适用于单件小批量生产或定位精度要求高的场合 2.划线找正装夹。

这种装夹方法是按图纸要求在工件表面事先划出位置线、加工线和找正线，装夹工件时先按找正线找正工件位置， 然后夹紧工件其不需专用设备，通用性好，但效率低，精度不高，通常找正精度只能达到 0.1~0.5mm，多用于单件小批量生产中铸件的粗加工工序 3.夹具装夹使用夹具装夹，工件在夹具中可迅速正确的定位和夹紧 其效率高、 定位精度好而可靠， 还可减轻工人劳动强度和降低对工人技术水平的要求，因而广泛应用于各种生产类型 综上所述此次毕业设计的装夹方法为夹具装夹法，能够准确定位 2.3 零件加工定位基准的选择 设计基准已由零件图给定，而定位基准可以有多种不同的方案一般在第一道工序中只能选用毛坯表面来定位， 正确选择定位基准对保证加工表面的尺寸精度和相互位置精度，确定各表面加工顺序和夹具结构的设计都有很大影响因此，定位基准的选择是一个很重要的问题 2.3.1 选择定位基准的原则 1.尽量选择零件上的设计基准作为定位基准； 河南工业职业技术学院 2011级数控技术专业毕业设计 （论文） 2.当零件的定位基准与设计基准不能重合， 且加工面与其设计基准又不能在一次安装内同时加工时，应认真分析装配图纸，确定该零件设计基准的设计功能，通过尺寸链的计算，严格规定定位基准与设计基准间的公差范围，确保加工精度； 3.当在加工中心上无法同时完成包括设计基准在内的全部表面加工时，要考虑所选基准定位后，一次装夹能够完成全部关键精度部位的加工； 4.定位基准的选择要保证完成尽可能多的加工内容； 5.若批量加工时，零件定位基准应尽可能与建立工件坐标系的对刀基准 （对刀后，工件坐标系原点与定位基准间的尺寸为定值）重合； 6.必须多次安装时应遵循基准统一原则。

在机械加工的第一道工序中，只能用毛坯上未经加工的表面作为定位基准这种定位基准称为粗基准在随后的工序中，用加工的表面做定位基准，则称为精基准 2.3.2 粗基准的选择 工件加工的第一道工序所用基准是粗基准，粗基准选择得正确与否，不但与第一道工序有关，而其还将对该工件加工的全过程产生重大影响选择粗基准，一般应遵循以下几项原则 1 .保证零件加工表面相对不加工表面具有一定位置精度的原则 2 .合理分配加工余量的原则 3 .便于装夹的原则 4 .粗基准一般不得重复使用的原则 2.3.3 精基准的选择 选择精基准时应从整个工艺过程来考虑如何保证零件的尺寸精度和位置精度，并使装夹方便可靠 1.基准重合原则 应尽量选择加工表面的设计基准作为精基准 2.基准统一原则 当工件某一表面作基准定位，可以方便地加工大多数（或全部）其余表面时，应尽早地将这个基准加工出来，并达到一定精度，以后大多数（或全部）工序均匀以它为精度进行加工 3.互为基准原则 对某些位置精度要求高的表面，可以采用互为基准、反复加工的方法来保证其位置精度，这就是互为基准的原则。

河南工业职业技术学院 2011级数控技术专业毕业设计 （论文） 4.自为基准的原则 对一些精度要求很高的表面，在精度加工时，为了保证加工精度，要求加工余量小而其均匀，这时可以已经精加工过的表面自身作为定位基准，这就是自为基准的原则 5.便于装夹原则 所选择得精度，尤其是主要定位面，应有足够大的面积和精度 比如在加工转子轴时，先以毛坯的中心轴为基准来夹持工件，车削一个1mm 的外径；再以外径为精基准铣削加工零件，零件加工完成后，再调头装夹以Ф48mm×23mm 为精基准车削加工零件 2.4 数控加工工艺设计 2.4.1 加工方案拟定 在加工零件时，先以毛坯的中心轴为粗基准来夹持工件，车削一个1mm 的外径； 再外径为精基准铣削加工零件， 零件加工完成后， 再调头装夹以φ38mmX23mm为精基准车削加工零件 拟定加工工艺路线是制定加工工艺过程中的关键环节 其主要工作是选择各加工表面的加工方法， 确定工序数目和内容， 选择加工方案、 定位和夹紧方法等 根据转子轴加工工艺路线分析,先夹住一轴作为基准，然后车削右端面，粗、半精、精加工右端外径，车好后，再调头，再以右端轴作为基准，车削右端面，粗、半精、精加工外径。

根据转子轴零件图综合分析，采取如下工艺措施：车削右端面，粗、精加工车φ48mm、φ15mm、φ14mm、C1mm 外径；再调头车削左面，粗、精加工车φ48mm、然后加工孔；再铣 22mm×22mm 在具有良好冷却系统的加工中心上，对于毛坯质量高、加工余量较小、加工精度要求不高或新产品试制等单件的零件，也可把粗、精加工合并进行，可在加工中心上一次或多次装夹完成全部粗、精加工工序 经综合比较，在同一台加工中心上完成某些表面的粗、精加工，并不会明显发生上述各种变形时，粗、精加工也可在同一台加工中心上完成，但粗、精加工应划分成两道工序分别完成， 可用一把刀一次性完成粗精加工， 因此刀具较集中，程序短 2.4.2 加工阶段合理划分 1.粗加工阶段——主要任务是切除各表面上的大部分余量， 其关键问题是提河南工业职业技术学院 2011级数控技术专业毕业设计 （论文） 高生产率 2.半精加工阶段——完成次要表面的加工，并为主要表面的精加工做准备 3.精加工阶段——保证各主要表面达到图样要求， 其主要问题是如何保证加工质量。

4.光整加工阶段——对于表面粗糙度要求很细和尺寸精度要求很高的表面，还需要进行光整加工阶段 2.4.3 工序的划分 工序集中就是零件的加工集中在少数工序内完成， 而每一道工序的加工内容却比较多；工序分散则相反，整个工艺过程中工序数量多，而每一道工序的加工内容则比较少 1.工序集中的特点 （1）有利于采用高生产率的专用设备和工艺装备，如采用多刀多刃、多轴机床、数控机床和加工中心等，从而大大提高生产率 （2）减少了工序数目，缩短了工艺路线，从而简化了生产计划和生产组织工作 （3）减少了设备数量，相应地减少了操作工人和生产面积 （4）减少了工件安装次数，不仅缩短了辅助时间，而且在一次安装下能加工较多的表面，也易于保证这些表面的相对位置精度 （5）专用设备和工艺装置复杂，生产准备工作和投资都比较大，尤其是转换新产品比较困难 2.工序分散特点 （1） 设备和工艺装备结构都比较简单， 调整方便， 对工人的技术水平要求低 （2）可采用最有利的切削用量，减少机动时间 （3）容易适应生产产品的变换 （4）设备数量多，操作工人多，占用生产面积大。

工序集中和工序分散各有特点；在拟订工艺路线时，工序是集中还是分散，即工序数量是多还是少， 主要取决于生产规模和零件的结构特点及技术要求 在一般情况下，单件小批生产时，多将工序集中大批量生产时，既可采用多刀、多轴等高效率机床将工序集中， 也可将工序分散后组织流水线生产； 目前的发展趋势是倾向于工序集中 综上所述，本设计制定先外径再孔后铣，先简单再复杂的加工工序 河南工业职业技术学院 2011级数控技术专业毕业设计 （论文） 3 选择并确定工艺装备 3.1 夹具的选择 3.1.1 机床夹具分类与要求 机床夹具分类： 1.通用夹具 2.专用夹具 3.组合夹具 4.随行夹具 夹具设计时，应满足以下主要要求： 1 夹具应满足零件加工工序的精度要求 2.夹具应达到加工生产率的要求 3.夹具的操作要方便、安全 4.能保证夹具一定的使用寿命和较低的夹具制造成本 5.要适当提高夹具元件的通用化和标准化程度。

6.具有良好的结构工艺性，以便于夹具的制造、使用和维修 3.1.2 夹具的选择 夹具的选择步骤可以划分为六个阶段： 这一阶段的工作是收集原始资料、明确选择 (1)分析产品零件图及装配图，分析零件的作用、形状、结构特点、材料和技术要求 (2)分析零件的加工工艺规程，特别是本工序半成品的形状、尺寸、加工余量、切削用量和所使用的工艺基准 (3)分析工艺装备设计任务书，对任务书所提出的要求进行可行性研究，以便发现问题，及时与工艺人员进行磋商 (4)了解所使用机床的规格、性能、精度以及与夹具连接部分结构的联系尺寸 (5)了解所使用刀具、量具的规格 (6)了解零件的生产纲领以及生产组织等有关问题 (7)收集有关设计资料，其中包括国家标准、部颁标准、企业标准等资料以及典型夹具资料 (8)熟悉本厂工具车间的制造工艺 河南工业职业技术学院 2011级数控技术专业毕业设计 （论文） 经综合分析：该零件作为车床、铣床零件，结构简单，形状规则，侧面较光整，加工面与加工面之间的位置精度要求不高。

所以，以轴为定位基准，车一般可用三爪卡盘夹紧、铣可用三爪卡盘夹紧,便可加工；在铣衬套槽时用机用虎钳加工注：这里我使用三爪卡盘，三爪自定心卡盘与机用虎钳 3.2 数控数控机床 数控机床的选择选购机床的类型，首先要确定企业所需加工产品的技术要求和工艺规范， 根据工艺流程和生产线节拍的需要确定机床类型， 机床类型有很多种，只有选定正确的类型才能让机床发挥最佳作用，取得最佳性能价格比 根据我院的实际，采用数控车床(CNC6150)与数控铣床（XAK6140)进行加工 如表3-1 数控车床(CNC6150)、表3-2 数控铣床（XAK6140) 表3-1 数控车床(CNC6150) 床身上最大回转直径 500mm 床身上最小回转直径 210mm 工件最大长度 750mm、1000mm 主配控制系统 FANUC 0iMate-MC 工作台最大横向行程 450(mm) 换刀时间 6.5(s) 切削速度 500(mm) 主轴转速范围 60—6000( r/min) 工作台 T 型槽 （槽数-宽度×间距） 5-16×60(mm) 快速移动速度电机 0.25W,2800（r/min） 主电动机功率 5.5/7.5(kw) 进给速度 5—800（mm/min） 脉冲当量 0.001 (mm/脉冲) 工作台最大承载 700(kg) 轴内孔直径 48mm 机床重量 4000(kg) 河南工业职业技术学院 2011级数控技术专业毕业设计 （论文） 表3-2 数控铣床（XAK6140) 工作台面尺寸（长×宽） 405×1307(mm) 主轴锥孔/刀柄形式 24ISO40 / BT40（MAS403） 工作台最大纵向行程 650(mm) 主配控制系统 FANUC 0iMate-MC 工作台最大横向行程 450(mm) 换刀时间 6.5(s) 主轴箱垂向行程 500(mm) 主轴转速范围 60—6000( r/min) 工作台 T 型槽 （槽数-宽度×间距） 5-16×60(mm) 快速移动速度 10000（mm/min） 主电动机功率 5.5/7.5(kw) 进给速度 5—800（mm/min） 脉冲当量 0.001 (mm/脉冲) 工作台最大承载 700(kg) 机床外形尺寸 (长×宽×高) 2540mm×2520mm×2710mm 机床重量 4000(kg) 3.3 刀具的选择 对于数控加工， 刀具材料也是很重要的一个方面， 刀具材料可以决定一个零件加工的质量、 精度和加工效率， 加工工序相对集中及零件装夹次数少等要求数控机床对所用的刀具有许多性能上的要求。

只有达到这些要求才能使数控机床真正发挥效率 刀具的选择是在数控编程的人机交互状态下进行的应根据机床的加工能力、工件材料的性能、 加工工序、 切削用量以及其它相关因素正确选用刀具及刀柄刀具选择总的原则是：安装调整方便，刚性好，耐用度和精度高在满足加工要求的前提下，尽量选择较短的刀柄，以提高刀具加工的刚性 在数控机床所使用的刀具就具有以下特点 : 1.刀具有很高的切削性能； 2.数控刀具有很高的精度盒重复定位精度； 河南工业职业技术学院 2011级数控技术专业毕业设计 （论文） 3.要求刀具有很高的可靠性和耐用度； 4.实现刀具尺寸的预调和快速换刀； 5 具有一个比较完善的工艺系统； 6.建立刀具管理系统； 7.应有刀具监控及尺寸补偿系统 对于车铣削加工来说数控机床的一次性投资是很高的， 而这些先进设备的效率能否发挥出来，在一定程度上取决于刀具及其性能的好坏随着制造技术的发展，开发大量新的工刀具材料对提高切削加工的效率起着决定性的作用 该零件结构简单，所以可以选用硬质合金材料的刀具。

3.4 冷却液选择 合理的选择可以改善工件与刀具间的摩擦状况降低切削力和切削温度， 减轻刀具摩损减小工件的热变形，从而可以提高刀具耐用度提高加工效率和加工质量切削液具有冷却、润滑、清洗、防锈的作用，因此在数控加工中使用冷却液是一个必须的选择常用的切削液分为水溶液、乳化液和切削油三种 由于在切削加工过程中，被切削层金属的变形、切屑与刀具前面的摩擦和工件与刀具后面的摩擦要产生大量的热-切削热大量的切削热被工件吸收9%～30%、切屑吸收50%～80%、刀具吸收4%～10%，其余由周围介质传出，而在钻削时切削热有52%传入刀具 由于热胀冷缩的原理，工件和刀具吸收了一部分的热量，工件和刀具产生变形最终影响加工精度如果大量的切削热传入刀具，容易使刀具损坏——造成“烧刀”的现象 为了提高加工零件的精度和刀具的耐用度及用寿命， 在切削加工过程中必须使用冷却液对工件和刀具进行冷却， 以避免造成“烧刀”的现象和零件精度的影响 1.水溶液是以水为主要成分并加入防锈添加剂的切削液，主要起冷却、清洗等作用常用的有电解水溶液和表面活性水溶液 2.乳化液是油与水的混合液体， 根据油和水混合的比例不同， 分为普通乳化液、极压乳化液和防锈乳化液。

特别适用于铝金属及其合金的加工，但不适用于含铅的材料，比如一些黄铜和锡类金属它能应用于包括绞孔在内的所有操作乳化液亦能有效地防止加工工件生锈或受到化学腐蚀， 还能有效的防止细菌侵蚀感染 3.切削油的主要成分是由基础油复配不同比例的极压耐磨添加剂、润滑剂、防锈剂、防霉杀菌剂，催冷剂等添加剂合成，此类切削液的热量低，粘度大，流动性差，润滑效果好，常用在珩磨等加工中对数控机床本身、刃具、工件和乳化液的彻底保护性能 河南工业职业技术学院 2011级数控技术专业毕业设计 （论文） 出于对毛坯材料和刀具材料的考虑该零件的加工选用 10%~20%的切削油和油性添加剂、极压添加剂和防锈添加剂，以提高其润滑和防锈的作用 河南工业职业技术学院 2011级数控技术专业毕业设计 （论文） 4 工艺参数选择 4.1 切削用量的选择原则 编程时我们必须首先确定每道工序的切削用量， 然后根据公式计算出各个参数，并把这些数值以指令的形式写入程序中。

切削用量包括主轴转速背吃刀量及进给速度等， 对于不同的加工方法需要选用不同的切削用量 切削用量的选择原则是：保证零件加工精度和表面粗糙度； 充分发挥刀具切削性能；保证合理的刀具耐用度，并充分了、发挥机床的性能最大限度地提高生产率降低成本 粗加工时应选取尽可能大的背吃刀量； 要更根据机床动力和刚性的限制条件等，选取尽可能的进给量；最后根据刀具的耐用度确定最佳的切削速度 精加工时应根据加工后的余量确定背吃刀量； 根据已加工表面粗造度要求， 选取最小的进给量；最后保证刀具耐用度的前提下尽可能选用较高的切削速度 所以本设计的切削用量等设计全部都根据公式计算，选用最佳的参数进行加工 4.2 主轴转速的确定 主轴转速应根据允许的切削速度和工件的 （或刀具的） 直径来选择其计算公式为： n=1000 Vc/πd 式中: n 为主轴的转速，单位为 r/min; Vc为切削速度，单位为 m/min; d 为刀具的直径或工件的直径，单位为 mm 根据切削原理可知，切削速度的高低见表4-1 表4-1 工件材料 ap=0.3-0.2 ap=2-6mm ap=6-10mm f=0.08-0.3mmm/r f=0.3-0.6mmm/r f=0.6-1mmm/r 碳素钢 140-180 100-120 70-90 合金钢 100-130 70-90 50-70 铸铁 90-120 60-80 50-70 铝 200-250 120-180 90-120 黄铜 100-180 80-150 60-100 河南工业职业技术学院 2011级数控技术专业毕业设计 （论文） 从理论上讲，切削速度 V 的值越大越好，因为这不仅可以提高生产率，而且可以避免生成积屑瘤的临界速度， 获得较低的表面粗造度值。

但实际上用于机床、刀具的限制，综合考虑： 取粗车时 Vc=150m/min 精车时 Vc =200m/min 代入式 5-1 中 n 粗=1000Vc∕Dπ=3980rad∕min n 精=1000Vc∕Dπ=5307rad∕min 4.3 进给速度的确定 进给速度（F）是数控机床切削用量中的重要参数，刀具斤进给方向移动的距离（单位 mm/min)进给量 mm/r,数控车床一般用进给量 f 确定进给速度的原则： 1.当工件的质量要求能够得到保证时，为提高生产效率，可选择较高（2000mm/min 以下）的进给速度； 2.在切削、加工深孔或用高速钢刀具加工时，宜选择较低的进给速度； 3.切削时的进速度应与主轴转速和背吃刀量相适应； 4.刀具空行程时，特别是远距离“回零”时，可以设定尽量高的进给速度 切削进给F 是切削时单位时间内工件与铣刀沿进给的方向的相对位移，单位mm/min 再按5-2进给速度 ; F=nf 式中：F-进给速度mm/min F-进给量mm/r n-工件转速r/mm 每齿进给量fz的选取主要取决与工具材料的力学性能、刀具材料、工件表面粗造度等因素。

工具材料的强度和硬度越高，fz越小，反之越大 4.4 背吃刀量 ap 的确定 背吃刀量 ap 指主刀刃与工件切削表面接触长度在主运动方向和进给运动 图4-1 河南工业职业技术学院 2011级数控技术专业毕业设计 （论文） 方向所组成平面的法线方向上测量的值对于外圆车削，背吃刀量 ap（mm）等 于工件已加工表面与待加工表面间的垂直距离，即 ap=（dw-dm）/2，式中 dw—工件待加工表面的直径 （mm） ； dm—工件已加工表面的直径 （mm） 对于平面刨削，背吃刀量也是工件待加工表面与已加工表面间的垂直距离 （切削深度） （back engagement)在数控车床上背吃刀量应输入二分之一的值如图 4-1 所示 4.5 切削用刀具材料应具备的性能 在切削加工时，刀具切削部分与切屑、工作相互接触的表面上承受了很大的压力和强烈的摩擦，刀具在高温下进行切削的同时，还承受着切削力、冲击和正道： 因此要求刀具切削部分的材料应具备一下性能高硬度刀具材料必须具有高于工件材料的硬度，常温硬度在HRC60以上。

耐磨性耐磨性表示刀具抵抗磨损的能力， 通常刀具材料的硬度越高， 耐磨性越好;材料中硬质点的硬度越高，数量越多，颗粒越小，分布越均匀，则耐磨性越好 强度和韧性为了承受切削力、 冲击和振动， 刀具材料应具有足够的强度和韧性一般用抗弯强度和冲击韧性值表示 耐热性具材料应在高温下保持较高的硬度、耐磨性、强度和韧性，并有良好的抗扩散、抗氧化的能力这就是刀具材料的耐热性它是衡量刀具材料综合切削性能的主要指标 工艺性为了便于刀具制造，要求刀具材料有较好的可加工性，包括锻、轧、焊接、切削加工、可磨削性和热处理特性等 结合工艺分析本零件加工所需刀具有 40 度车刀、 5mm 切断刀、 16 的立铣刀、15mm 的钻头、40mm 的钻头，其规格根据加工尺选择 河南工业职业技术学院 2011级数控技术专业毕业设计 （论文） 5 部分零件程序编程 N10 M03 S650 N20 T0101(45 度外圆车刀） N30 G00 X50 Z2 N40 G99 X0 Z0.5 F0.25 N50 Z0 F0.15 N60 G90 X48.5 Z-100 F0.4 N70 X48 Z-92 X44 X40 X36 X32 X28 X26 X22 X18 X15.5 N80 X14.5 Z-32 N90 G00 X100 Z100 N100 T0202(45 度外圆精车刀） N120 S800 N130 G00 X17.21 N140 X14 Z-1 F0.15 N150 Z-32 N160 X15 N170 W-30 河南工业职业技术学院 2011级数控技术专业毕业设计 （论文） N180 U8 N190 X14.5 Z-63 N200 Z-61.5 N210 X48 N220 Z-92 N230 G00 X100 Z100 000002(调头） N240 T0101(45 度外圆车刀） N260 S650 N270 X48 Z-92 N280 G01 X0 F0.1 N290 M00 N300 X100 Z100 M05 M03 G54 G90 M03 S1500 图 5-1 零件图 G00 X-22 Y0 Z5 POCKET3(5、0、2、-3、22、22、0、-11、3、300、22、1、21、0、1） POCKET3(5、0、2、-9、22、22、0、-11、3、300、22、1、21、0、1） POCKET3(5、0、2、-12、22、22、0、-11、3、300、22、1、21、0、1） POCKET3(5、0、2、-15、22、22、0、-11、3、300、22、1、21、0、1） POCKET3(5、0、2、-18、22、22、0、-11、3、300、22、1、21、0、1） POCKET3(5、0、2、-22、22、22、0、-11、3、300、22、1、21、0、1） G00 Z150 M05 M30 河南工业职业技术学院 2011级数控技术专业毕业设计 （论文） 6 加工质量分析 6.1 尺寸精度分析 零件尺寸精度概述零件的尺寸精度是指其实际尺寸限制在规定的尺寸数值和尺寸公差范围以内。

对于成批零件 ,它们的实际尺寸分散范围不仅要等于或小于规定的尺寸公差 ,同时这些尺寸的分散中心应与公差带的中心重合 从此零件加工后质量分析， 上下表面的粗糙值基本符合要求 加工过程中有机床、 夹具和刀具本身在制造时所产生的误差， 使用中的调整误差及工件的定位装夹误差，等一些原始误差 根据检测尺寸的结果来看， 该零件基本符合要求， 基准间的尺寸没有超出公差范围加工零件时，通过试切法来减小尺寸的误差，根据测得的尺寸与图样要求的差值，来减小余量再测量再调整，直至符合规定尺寸的要求 从加工的零件来看， 工件在夹紧时， 由于工件的刚性较低夹紧的作用力或方向适当，没有造成加工后定位端面不垂直 6.2 表面质量分析 由于毛坯是铸件，刚性较差，粘刀性强，加工时容易引起了切屑热变形和切屑粘刀；在本次加工中，选择切削用量合理，刀具切削集合参数适当以及冷却充分等，削加工过程中切屑黏没有出现过，从而没有影响了零件的加工精度 加工过程中，还是出现了操作不当，从而是零件没有达到要求：零件加工表面质量可以看出，表面产生了大量刀痕，造成原因是多次调头 从零件的表面质量分析可以看出：合理选择切削用量很重要,选择较高的切削速度 V 适当减小进给量 F，如果切削速度越高，切削的被加工表面的塑性变形就越小；当进给量越大时，加工表面的残留面积就越大，而且塑性变形也随着增大，这样的表面粗糙值就越大。

本零件就是因为对材料特性不够了解，加工时选用切削速度和切削用量不当，引起表面质量较差 6.3 零件的检测结果 改进方法：提高对刀精度，把对刀误差减到最小，加工时选择高度、韧性好的刀具，合理选择刀具的几何参数，少调头调整机床间歇，可以提高零件的加工精度 河南工业职业技术学院 2011级数控技术专业毕业设计 （论文） 7 总结与展望 7.1 总 结 通过本次毕业设计,我对数控车削编程及数控加工工艺设计， 从毛坯到成品，有了一个更深一步的认识和理解， 了解了每个工步、 工序以及工位所要注意的问题对数控刀具、材料的选用有了更进一步的了解，其次，在设计过程中掌握了材料的选用方法 深刻了解零件的定位原理、定位方式、定位元件以及数控机床使用夹具的种类；经过零件加工程序的编制，从根本上熟悉掌握数控编程的基本格式，程序结构、种类以及数控铣床的自动编程同时我在设计过程中，对机械设计所用的各类软件都有了一定的掌握和了解，如 CAD、Word、CAM、UG 等 7.2 展望 尽管本设计已经实现了对车床、铣床、钻床加工程序的应用，但由于工艺及夹具比较复杂，加上本人水平和开发时间有限，设计中出现些小问题是需要改正。

主要体现在以下几方面： 1. 本此设计主要体现在工艺设计和夹具的装夹，没有考虑到切削参数、切削力、切削振动、切削热、工件和刀具材料及其它物理因素，只对怎样加工和工艺路线做出了设计 2.本次工艺没做仿真不能清晰的了解加工的过程，为设计的工艺找出缺点，使我跟好的完善工艺 3.可以体现出 CAD/CAM（或其它建模软件）对设计的重要性，希望对软件开发的越来越好 河南工业职业技术学院 2011级数控技术专业毕业设计 （论文） 致 谢 本设计是在刘志刚老师的悉心指导下完成的 刘志刚老师作为一名优秀的、经验丰富的教师，具有丰富的知识和经验，在整个论文实验和论文写作过程中，对我进行了耐心的指导和帮助，提出严格要求，引导我不断开阔思路，为我答疑解惑，鼓励我大胆创新，使我在这一段宝贵的时光中，既增长了知识、开阔了视野、锻炼了心态，又培养了良好的实验习惯和科研精神 在设计过程中，我查阅了大量的图书资料以及网络上的资料，包括机械零件、材料、几何量公差与测量、机械制图、机械设计基础等等，尤其是在从对各类千斤顶手册的查阅中，我的知识面得到了很大的提高；通过对该课题的独立设计，使我对数控知识有了一个更加深入的了解，对数控这门学科有了进一步的理解。

也使我独立设计的能里有了极大的提高 近三年来的学习，不仅使我的知识结构上了一个新台阶，更重要的是，各方面的素质得到了提升 而这一切， 都要归功于所有老师的深切教诲与热情鼓励值此论文完成之际， 我首先要向我尊敬的导师史老师表达深深的敬意和无以言表的感谢 当然，由于本人设计水平有限、在课程中没有接触过的相关课程，实际经验的不足，以及时间上的限制，在设计中难免存在一些错误 恳请老师给予以批评以及指正 感谢我的爸爸妈妈，焉得谖草，言树之背，养育之恩，无以回报，你们永远健康快乐是我最大的心愿 在论文即将完成之际，我的心情无法平静，从开始进入课题到论文的顺利完成， 有多少可敬的师长、 同学、 朋友给了我无言的帮助，在这里请接受我诚挚的谢意！ 最后，向所有关心我的亲人、师长和朋友们表示深深的谢意 河南工业职业技术学院 2011级数控技术专业毕业设计 （论文） 参考文献 [1]杨金凤、钟成明.数控加工工艺装备 [M].北京：机械工业出版社，2007 [2]刘家平.机械制图[M].北京：武汉理工大学出版社,2008 [3]朱淑萍.机械加工工艺及装备 [M].北京：机械工艺出版社，2007 [4]华茂发.数控机床加工工艺[M].北京：机械工业出版社，2002 [5]陈立德.机械制造基础[M].北京：高等教育出版社，2008 [6]张德红.数控铣削加工技术[M].宜宾：宜宾职业技术学院,2008 [7]薛源顺.机床夹具设计[M].北京：机械工业出版社，2006 [8]艾兴,肖诗纲.切削用量简明手册[M].北京：机械工程出版社,2007 [9]赵长旭.数控加工工艺[M].陕西：西安电子科技大学出版社，2007 [10]思科,罗素华.机械制图[M].北京：北京理工大学出版社,2007 河南工业职业技术学院 2011级数控技术专业毕业设计 （论文） 指 导教 师评 语及 成绩 评定 论文成绩： 指导教师（签字）： 月 日 答 辩小 组评 语及 成绩 评定 答辩成绩： 毕业设计成绩： 辩小组负责人(签字)： 月 日 答辩委员会审定意见： 答辩委员会主任 （签字） ： 年 月 日 河南工业职业技术学院 2011级数控技术专业毕业设计 （论文） 答 辩 小 组 成 员 姓名 职称 工作单位 备注 秦启书 副教授 河南工业职业技术学院 机电工程系 答辩委员会主任 康新龙 副教授 河南工业职业技术学院 工会 王宏颖 讲师 河南工业职业技术学院 教务处 刘志刚 讲师 河南工业职业技术学院 机电工程系 邰鑫 助教 河南工业职业技术学院 机电工程系 曲令晋 讲师 河南工业职业技术学院 机电工程系 史亚贝 助教 河南工业职业技术学院 机电工程系 王景 助教 河南工业职业技术学院 机电工程系 ........ 忽略此处....... 。