1、泵盖零件的数控铣削加工河南工业职业技术学院毕业论文题目：泵盖零件的数控铣削加工班 级：04143班姓 名：胡 坤专 业：数控指导教师：杨老师答辩日期：2007年6月20日摘 要 随着我过经济的迅速发展，作为是“世界工厂”之称的中国，制造也迎来了发展的春天，然而，自主创新能力的不足，工业基础的薄弱，特别是制造业人才的缺乏都成为影响和制约我过工业快速发展的瓶颈，这些也是我国是制造大国却不是制造强国的原因，商务部长薄熙来曾说过我们需要出口几百万件衣服才能买得起一架波音客机，我们的总理温家宝也多次强调发展制造业，发展职业教育的急迫性和重要性。国家也为职业教育提供了大量的资金及优惠政策以鼓励其发展，作为
2、祖国未来的建设者，我们肩负着振兴祖国工业，追赶先进的重任，我相信，我们制造业将在我们这一代人身上发展壮大并逐步缩小与欧美日发达国家的差距。 泵在机械产品中是很重要而且应用很广泛的一种零部件，诸如汽油泵、变频泵、液压泵、潜水泵、隔膜泵、转向助力泵、双作用叶片泵等，起作用是其他部件所不能取代的，故而选择与泵密切相关的泵盖作为设计的主题，在本次的设计过程中查阅了大量相关的工艺方面的书籍资料，综合比较选择最好的设计方案，在完成此次设计任务中得到老师及同学们的大力帮助，在此想他们表示衷心的感谢。 由于个人水平有限和经验的不足，加之资料不够全面，设计中难免存在错误和缺陷，还望读者给予指点更正。关键字：制造
3、大国 泵 职业教育目录摘要2第一章 数控机床简介1.1数控机床的产生和发展41.2数控机床特点51.3 数控机床在国民经济中的地位和作用61.4 数控机床的种类6第二章 工艺分析与选材2.1 机械零件设计的基本原则82.2 零件图样的工艺分析82.3机械零件的一般设计步骤82.4 材料的选择8第三章 装夹方案 ，加工方法及走刀路线的确定3.1工件的装夹103.2装夹方法103.3夹具的功用，分类和组成103.3.1夹具的功用133.3.2夹具的分类143.3.3夹具的组成143.4定位原理和定位类型3.4.1六点定位原则153.4.2根据工件加工要求确定工件应限制的自由度数。3.4.3定位方式
4、及定位元件153.4.4工件以一面两孔组合定位153.4.5定位误差分析163.5工件的夹紧163.5.1工件夹紧的基本要求163.5.2夹紧装置的组成163.5.3夹紧力的确定173.5.3.1夹紧力方向的确定173.5.3.2夹紧力作用点的确定173.5.3.3夹紧力大小的确定173.5.3.4小结：零件加工方案的确定183.6 加工方法及走刀路线183.6.1加工方法的选择193.6.2加工阶段的划分203.6.3工序的集中与分散203.6.4工序顺序的安排213.6.5小结：零件加工方法及走刀路线的确定224 刀具及切削用量的选择4.1 刀具在现代机械制造业中的作用与地位234.2刀具
5、材料234.3常用刀具材料的类型及选择244.4常用刀具简介244.5切削力4.5.1切削力的产生254.5.2影响切削力的因素254.6刀具磨损4.6.1刀具磨损的形式254.6.2刀具磨损的原因4.6.3刀具磨损过程4.6.4刀具的磨钝标准4.7切削用量的合理选择4.7.1制定切削用量的原则254.7.2制定切削用量的步骤254.8小结：选择刀具及切削用量26结束语26致谢27参考文献28第一章 数控机床简介1.1 数控机床的产生和发展随着科学技术的不断发展,对机械产品的质量和生产率提出了越来越高的要求.机械加工工艺过程的自动化是实现上述要求的最重要的措施之一,他不仅能够提高产品的质量,提
6、高生产效率,降低生产成本还能够大大改善工人的劳动条件. 在机械制造工业中约有机械加工总量的75%80%是属于单件小批量生产,尤其是一些宇航、造船、机床、重型机械及国防工业部门的零件，精度要求高，形状复杂，加工批量小且改型频繁，采用普通机床加工这类零件也极其不合理，因为需要改装与调整设备。近年来，由于市场竞争日趋激烈，各生产厂不仅要提供高质量的产品，而且为了满足市场上不断变化的需要进行频繁的改型，因此，即使是大批量生产也改变了产品长期一成不变的做法。这样就使组合机床，自动化机床及自动化生产线在大批量生产中也日渐暴露其缺点或不足。为了解决上述一系列矛盾，为单件，小批量生产的精度复杂零件提供了自动化
7、加工手段。在数控机床上，工件加工的全过程是由数字指令控制的，在加工前要用指定的数字代码按着工件图样编制出程序，然后输入到数控系统中去，数控机床即按着指令自动地进行工作，工件加工程序是由若干程序段组合而成，每个程序段中，均有加工工件某一部分所需要的各种数据信息及机床操作的各种指令。数控机床与其他自动机床的重要区别在于：当被加工工件改变时，除了重新装夹工件和更换刀具之外，只需要更换程序，不需要对机床做任何调整。1.2 数控机床的特点1 采用机床可以提高零件的加工精度，稳定产品的质量。因为数控机床是按照预定的加工程序数控自动进行加工，加工过程消除了操作者人为的操作误差，所以零件加工的一致习惯内好，而
8、且加工精度还可以利用软件来进行校正及补偿，因此可以获得比机床本身精度还要高的加工精度及重复精度。2 数控机床可以完成普通机床难以完成或根本不能加工的复杂曲面的零件加工。因此数控机床在宇航、造船、模具等加工也中得到广泛应用。3 采用数控机床不普通机床可以提高生产效率23倍，尤其对某些复杂零件的加工，生产效率可提高十几倍甚至几十 今天数控机床有了飞速的发展，在机械制造业中的地位愈来愈显得重要。美国在1983年的机床总量比1973年下降了23.1%，而同期数控机床的总数却增长了2.6倍。4 可以实现一机多用。一些数控机床将几种普通机床功能（如钻，镗，铣合一，加上刀具自动交换系统构成加工中心，如果能配
9、制数控转台，则可以实现一次安装，多面加工，这时一台数控机床可代替57台普通机床，并节省了厂房面积。5 采用数控机床有利于想计算机控制与管理生产方面发展，为实现生产过程自动化创造了条件。1.3 数控机床在国民经济中的地位和作用。今天数控机床有了飞速的发展，在机械制造业中的地位愈来愈显得重要。美国在1983年的机床总量比1973年下降了23.1%，而同期数控机床的总数却增长了2.6倍，产值为总产值的70.9%。美国1989年机床总数为2827781台，其中数控机床为222356台，日本1987年机床总数为792975台，其中数控机床为70255台。我国1990年机床总数为3170000台，其中数控
10、机床为23500台。占0.74%。尽管我国目前数控机床产量不高，但品种已经不少。由于数控机床集高精度、高效率于一身，故在许多企业的生产中，已替代坐标镗床，万能铣床，文成精密加工任务。随着数控级差的精度和自动化程度不断提高，数控机床已从满足单件、小批量生产中的精密复杂零件，逐步扩大到批量生产的柔性加工系统。数控机床是高度机电一体化的典型产品，是现代机床技术水平的重要标志，是体现现代机械制造业工艺水平的重要标志。1.4 数控机床的种类一、按工艺用途分类：1 普通机床，普通数控机床一般指在加工工艺过程中的一个工序上实现数字控制的自动化级差，如数控铣床，数控车床，数控钻床、数控磨床与数控齿轮加工机床等
11、。普通数控机床在自动化程度上还不够完善，刀具的更换与两件的装夹仍需人工完成。2加工中心，加工中心是带有刀库和自动化换刀装置的数控机床。它将数控铣床、数控镗床、数控钻床的功能组合在一起，零件在一次装夹后，可以将其大部分加工面进行铣、镗、钻、扩、铰及攻螺纹等多工序加工。加工中心的类型很多，一般分为立式加工中心、卧式加工中心和车削加工中心等。由于加工中心能有效地避免由于多次安装造成的定位误差，所以它适用于产品更换频繁，两件形状复杂、粗糙度要求高，生产批量不大而生产周期短的产品。二、按运动方式分类 1点位控制系统，点位控制系统是指数控系统只控制刀具或机床工作台，从一点准确地移动到另一点，而点与点之间运
12、动的轨迹不需要严格控制的系统。为了减少移动部件的运动与定位时间，一般先以快速移动到终点附近位置，然后以低速准确移动到终点定位位置，以保证良好的定位精度。移动过程中刀具不进行切削。使用这类控制系统的主要数控坐标镗床、数控钻床、数控冲床，数控弯管机等。2点位直线控制系统，点位直线控制系统是指数控系统不仅控制刀具或工作台从一个点准确地移动到另一点，而且保证在两点间的运动轨迹是一条直线的控制系统。移动部件在移动过程中进行切削。应用这类控制系统的有数控车床，数控钻床和数控铣床等。3轮廓控制系统也称连续控制系统，是指数控烯烃能够对两个或两个以上的坐标轴同时进行严格连续控制的系统。它不仅能控制移动部件从一点
13、准确地移动另一点，而且还可以控制整个加工过程每一点的速度与位移量，将零件加工成一定的轮廓形状。应用这类控制系统的有数控铣床，数控车床，数控齿轮加工机床和加工中心等。三、按控制系统方式分类1开环控制系统，是指不带反馈装置的控制系统2半闭环控制系统，是在开环控制系统的伺服机构中装有角位移检测装置，通过检测伺服机构的滚珠丝杠转角间接检测移动部件的位移，然后反馈到数控装置的比较器中，与输入原指令位移值进行比较，用比较后的差值进行控制，使移动部件补充位移，直到差值消除为止的控制系统。由于半闭环控制系统将移动部件的传动丝杠螺母机构不包括在闭环之内，所以传动丝杠螺母技工的误差仍然会影响移动部件的位移精度。半
14、闭环控制系统调试方便，稳定性好，目前应用比较广泛。3闭环控制系统闭环控制系统，是在机床移动部件位置上直接位置检测装置，将检测到的实际位移反馈到数控装置的比较器中，与输入的原指令位移值进行比较，用比较后的差值控制移动部件作补充位移，知道差值消除时才停止移动，达到精确定位的控制系统。闭环控制系统定位精度高，一般应用在高精度数控机床上。由于系统增加了检测、比较和反馈装置，所以结构比较复杂，调试维修比较困难。第二章 工艺分析与选材2.1 机械零件设计的基本原则 机械零件由于某种原因丧失正常工作能力成为失效。常见的失效形式基本有两类。一类是永久丧失工作能力的破坏性失效，如断裂、塑性变形、过度磨损、胶合等
15、，常见之于如齿轮类的刚性件啮合传动中；另一类是当影响因素消失还可以恢复工作能力的暂时性失效，如超过规定的弹性变形、打滑，由于接近系统共振频率等原因引起的强烈振动等。 归纳起来，产生这些失效的原因主要是由于强度，刚度、耐磨性、振动稳定性等不满足工作要求。为此，根据失效原因制定设计准则，并以此作为防止失效和进行设计计算的依据。2.2 零件图样的工艺分析 该零件主要有平面、外轮廓及孔系组成。其中32H7和2-6H8三个内孔有较高的表面粗糙度要求， 27H7内孔的表面粗糙度要求更高； 32H7内孔表面对A面有垂直度要求，上表面对A面有平行度要求。 2.3 机械零件设计的一般步骤1 根据零件的使用要求（
16、功率、转速等），选择零件的类型及结构形式。2 根据机器的工作条件，分析零件的工作情况，确定作用在零件上的载荷。3 根据零件的工作条件（包括对零件的特殊要求，如耐高温，耐腐蚀等）综合考虑材料的性能，供应情况和经济等因素，合理选择零件的材料。4 分析零件的主要失效形式，按照相应的设计准则，确定零件的基本尺寸。5 根据工艺性及标准化的要求，设计零件的结构及尺寸。6 绘制零件工作图，拟定技术要求。 在实际工作中，也可以采用与上述相逆的方法进行设计，即先参照已有实物或图样，用经验数据或类比法初步设计出零件的结构尺寸，然后在按有关准则进行校核。2.4 材料的选择 合理选择材料是机械设计中的重要环节。选择材
17、料首先必须保证零件在使用过程中具有良好的工作能力，然后还要考虑其加工工艺性和经济性。分述如下：1 满足使用性能要求，使用性能是保证零件完成规定功能的必要条件，使用性能指零件在使用条件下，材料应具有的力学性能，物理性能以及化学性能。对机械零件而言，最重要的是力学性能。 零件的使用条件包括三方面：受力状况（如载荷类型、大小、形式及特点等）、环境状况（如温度特性、环境介质等）、特殊要求（如导电性、导热性、热膨胀等）（1）零件的受力状况。当零件（如螺栓，杆件等）受拉伸或剪切这类分布均匀的静应力时，应选用组织均匀的材料，按塑性和强度习惯内能选材；载荷较大时，可选屈服点或强度极限较高的材料。 当零件（如轴
18、类零件等）受有弯曲、扭转这类分布不均匀的静应力时，按综合力学性能选材，应保证最大应力部位有足够的强度。常选用易通过热处理等方法提高强度及表面强度的材料 当零件（如齿轮等，受有较大接触应力时，可选用易进行表面强化的材料（如渗碳钢、渗氮钢等）。 当零件受变应力时，应选用疲劳强度较高的材料，常用能通过热处理等手段提高疲劳强度的材料。 对刚度要求较高的零件，宜选用弹性模量大的材料，同时还应考虑结构、形状、尺寸对刚度的影响。（2）零件的环境状况及特殊要求。根据零件的工作环境及特殊要求不同、除对材料的力学性能提出要求外，还应对材料的物理性能及化学性能提出要求。如当零件在滑动摩擦条件下工作时，应选用耐磨性、
19、减磨性好的材料，故滑动轴承常选用轴承合金，锡青铜等材料。在高温下工作的零件，常选用耐热好的材料，如内燃机，排气阀门可选用耐热钢，气钢盖则选用导热性好，比热容大的铸造铝合金。 在腐蚀介质中工作的零件，应选用耐腐蚀性好的材料。2具有良好的加工工艺性。将零件坯件材料加工成形有许多方法，主要有热加工和切削加工两大类。不同材料的加工工艺性不同。（1） 热加工工艺性能。热加工工艺性能主要指铸造性能，锻造性能，焊接性能和热处理性能。（2） 切削加工性能。金属的切削加工性能一般用刀具耐用度60min时切削速度来表示，速度越高，则金属的切削性能越好。3经济性要求，选择要综合考虑经济性（1） 材料价格。材料价格在
20、产品成本中占较大的比重，一般占产品价格的30%70%。如果能用价格低的材料满足工艺及使用要求，就不用价格高的材料。（2） 提高材料的利用率。如用精铸、模锻，冷拉毛坯，可以减少切削加工对材料的浪费。（3） 零件的加工和维修费用等要尽量低。（4） 采用组合结构。如蜗轮齿圈可采用减磨性好的贵金属，而其他部分采用廉价的材料。（5） 材料的合理代用。对生产批量大的零件，要考虑我国资源状况材料来源要丰富；尽量避免采用我国稀缺而需进口的材料；尽量用高强度铸铁代替钢，用热处理方法等强化的碳钢代替合金钢。 综上。应选用切削加工性能较好且经济实用的铸铁作为其材料。第三章 装夹方案 ，加工方法及走刀路线的确定3.1
21、工件的装夹工件的装夹包含两个方面的内容：一是定位，也就是使工件在机床上相对于刀具占有正确的加工位置，保证工件的加工精度；二是夹紧，将定位后的工件压紧固定，使工件的定位基准面与夹具上定位元件的定位表面保持接触，在加工过程中不发生定位变化，以保证工件的定位效果。由此可知，工件从定位到夹紧的整个过程称为装夹。 机床、夹具、刀具和工件组成了一个工艺系统。工件加工面的相互位置精度是由工艺系统间的正确位置关系来保证的，因此，加工前应首先确定工件工艺系统中的正确位置，即是工件的定位。 工件定位的本质，是使加工面的设计基准在工艺系统中占据一正确位置。工件定位时，由于工艺系统在静态下的误差，会使工件加工面的设计
22、基准在工艺系统中的位置发生变化，影响工件加工表面与其设计基准的相互位置精度，但只要这个变动值在允许误差范围以内，即可认定工件在工艺系统中已占据一正确位置，即工件已正确定位。 工件定位的目的是为了保证工件加工面与加工面的设计基准之间的位置公差（如同轴度，平行度，垂直度等）和距离尺寸精度。工件加工面的设计基准与机床的正确位置是工件加工面与加工面的设计基准之间位置公差的保证。所以，工件定位时有以下两点要求：一是使工件加工面的设计基准与机床保持一正确的位置；二是使工件加工面的设计基准与刀具保持一正确的位置。 表面间距离尺寸精度的获得通常有两种方法：试切法和调整法。 试切法是通过“试切-测量加工尺寸-调
23、整刀具位置-试切”的反复过程来获得距离尺寸精度，所以加工前工件相对于刀具的位置可不必确定。 调整法是一种加工前按规定的尺寸调整好刀具与工件相对位置及进给行程，从而保证在工件时不再试切，生产效率高，加工精度决定于机床、夹具的精度和调整误差，多用于批量生产中。3.2装夹方法工件装夹的方法有以下三种：1直接找正装夹发。在机床上利用划针或百分表等测量工具（仪器）直接找正工件位置并将工件夹紧的方法。2画线找正装夹发。先根据工序简图在工件上画出中心线、对称线和加工位置线等，然后再在机床上按画好的线找正工件位置并将工件夹紧的方法。该方法生产率低、精度低，一般用于批量不大的工件加工中。当所选用的毛坯为形状较复
24、杂，尺寸偏差较大的铸件或锻件时，在加工阶段的初级，为了合理分配加工余量，经常采用画线找正装夹法。3夹具装夹法。工件在夹具中的装夹，是使同一批工件都能在夹具中占据一致的位置，以保证工件相对于刀具和机床的正确加工位置，即工件在夹具中定位，然后将工件夹紧。工件在夹具中的定位，是由工件的定位基准（面）与夹具上的定位元件的工作表面相接触或相配合实现的。3.3夹具的功用，分类和组成3.3.1夹具的功用 由于夹具的定位元件与机床和刀具的相对位置均已预先调整好，故工件在夹具中定位时不必再逐个调整。因此，利用夹具装夹工件，定位迅速，可靠，定位精度高。夹具装夹工件广泛用于成批生产和大量生产中。因此夹具的功用主要有
25、以下几点。（1） 保证加工质量，采用夹具装夹工件可以保证工件与机床（或刀具）之间的相对正确位置，容易获得比较高的加工精度和使一批工件稳定地获得同一加工精度，基本不受工人的技术水平的影响。（2） 提高生产率，降低生产成本。用夹具来定位，夹紧工件，就避免了用划线找正等方法来定位工件，缩短了安装工件的时间。（3） 减轻劳动强度。采用夹具后，工件的装夹即更方便，省力，安全。如可用气动，液动，电动夹紧。（4） 扩大机床的工艺范围。在铣床上加一个转台或分度装置，就可以加工有等分要求的零件；在车床上加镗床夹具，可代替镗床完成镗孔。有些夹具对保证发挥机床的基本性能的作用是很大的，如牛头刨床上没有虎钳是很难进行
26、加工的。3.3.2夹具的分类 根据通用程度的不同，机床夹具可分为以下几类：（1） 通用夹具。这类夹具具有很大的通用性，现已标准化，在一定范围内无须调整或稍加调整就可用于装夹不同的工件。如车床上的三爪自定心卡盘，四爪单调卡盘及铣床上的平口钳，分度头，回转盘等。这类夹具通常作为机床附件由专业厂家生产。其使用特点是操作费时，生产率低，主要用于单件小批生产中。（2） 专用夹具。这类夹具是针对某一固定工序而专门设计的。因为不需要考虑通用性，可以设计得结构紧凑，操作方便、迅速，它比通用夹具的生产率高，这类夹具在产品变更后就无法利用，因此适用于大批量生产中。（3） 组合可调夹具。在多品种小批量生产中，由于通
27、用夹具的生产率低，产品质量也不高，而采用专用夹具又不经济。这时可采用成组加工方法，即将零件按形状，尺寸和工艺特征等进行分组，为每一组设计一套可调整的专用夹具。使用时只需稍加调整或更换部分元件，即可加工同一组内的各个零件。（4） 组合夹具。组合夹具时一种由预先制造好的通用标准部件经组装而成的夹具。因此组合夹具既适合于单件小批量生产，又适合于中批量生产。（5） 随行夹具。用于自动线上，工件安装在随行夹具上，随行夹具由运输装置送往各个机床，并在机床夹具或机床工作台上进行定位夹紧。机床夹具也可按适用的机床分为车床夹具、钻床夹具、铣床夹具、镗床夹具，齿轮加工机床夹具等。若按所使用的动力源，机床夹具又可分
28、为手动夹具，气动夹具，液压夹具，电动夹具等。如果按照用途分类，夹具可分为机床夹具，装配夹具和检验夹具等。3.3.3夹具的组成（1） 定位元件。定位元件是保证工件在夹具中的正确位置的元件。（2） 安装元件。安装元件是保证机床和夹具正确位置的元件。（3） 调整元件。调整元件是保证刀具和夹具获得正确位置的元件。 这类元件一般专指钻套、镗套，对刀块等，它通过相对于定位元件的正确位置，直接或间接地引导刀具。（4） 夹紧装置。该装置一般由动力源，中间传动机构及夹紧元件组成，其作用是保持工件由定位所取得的定位装置，并抵抗动态下系统所受外力及其影响，使加工得以顺利实现。（5） 夹具体。用于连接夹具上各个元件或装置，使之成为一个整体的基础体。（6） 其他装置或元件。为满足设计给定条件及使用方便，夹具上有时设置有分度机构，上下料机构等装置。3.4定位原理和定位类型3.4.1六点定位原则 任何一个工件，如果对其不加任何限制，那么，它在空间的位置是不确定的，可以向任意方向移动或转动，工件所具有的这种运动的可能性，称为工件的自由度。 工件要正确定位，首先要限制工件的自由度。设空间有一点，长方体的底面与该点保持接触，那么长方体沿Z轴的移动自由度，即被限制，若工件XOY平面内呈三角形分布
