畢業(yè)設計——轉向液壓缸體加工工藝與編程.doc

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1、 轉向液壓缸體加工工藝與編程 【摘要】 液壓閥閥體結構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，通過采用數控加工技術，不僅能提高了孔的加工質量，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

2、 目錄 引言 1 一、轉向液壓缸體加工工藝分析 2 （一）零件圖的加工內容和工藝要求分析 2 （二）制定數控加工工藝方案 2 二、加工設備用及工序卡制定 3 三、人工程序編制 5 （一）右端加工數控程序編制 5 （二）左端加工數控程序編制 6 總結 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

3、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；流量控制閥可分為調速閥、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）調速閥：在載荷壓力變化的情況下，通過調節(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

4、持穩(wěn)定；⑶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。⑶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。⑸分流集流控制閥：根據字面意思也能猜到其具有集流控制閥分流控制閥的功能。 液壓缸又稱做油缸，是一種能量轉換裝置，能夠將液壓能轉換成機械能，其作用是驅動工作機構做直線或者小于360的回轉運動。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構裝置組成：缸蓋、油缸、活塞桿、活塞、緩沖裝置、密封裝置與排氣裝置組成。液壓缸按照結構可分為

5、三類：柱塞式、擺動式、活塞式。 液壓缸應用十分廣泛，其結構簡單、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廣泛應用于機床傳動系統(tǒng)中，例如數控機床的液壓冷卻系統(tǒng)，液壓裝夾系統(tǒng)、液壓傳動系統(tǒng)等；除了工程機械，液壓缸也帶動了農業(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，比如國產殲15、殲20就采用了我國設計的液壓系統(tǒng)。 科技的飛速發(fā)展、創(chuàng)新產品越來越多。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

6、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的故障、從而有效的改進和創(chuàng)新。 一、轉向液壓缸加工工藝分析 （一）零件圖的加工內容和工藝要求分析 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。 根據零件圖紙分析，最大直徑Φ180，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

7、大的區(qū)別。在裝配時，液壓缸內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.外圓和內孔的加工工藝分析 外圓直徑加工的表面粗糙度Ra為3.2m。孔作為套筒類零件支承或導向的主要表面，表面粗糙度Ra為1.6m。內孔表面必須光潔，無刀具震動刀紋。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，外圓與內孔的形位公差要求如下：內孔的圓柱度公差為0.05mm。 （二）制定數控加工工藝方案 1.確定加工方案 用鉆頭粗加工內孔，該零件內孔的粗加工采用鉆孔，精加工內孔時可以采用精鏜車和精加工車刀，該零件采用精加

8、工車刀就能到到達技術要求。該液壓缸內孔的表面粗糙度質量要求較高，精加工內孔時內孔時需選擇合理的轉速和進給速度。在實際生產中，根據產品的實際要求，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。內孔經滾壓后，加工表面光滑，尺寸公差也能達到-0.01mm至+0.01mm以內，表面粗糙度Ra能達到0.16m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、粗車內孔；3.外圓精車，端面精車，內孔精車。 3. 選擇定位基準 該液壓缸的壁薄，為了確保內孔和外圓的同軸度要求，外圓加工時采用套

9、筒類零件的裝夾方案。 內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。為了保證內孔與外圓的同軸度，以及端面與內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、先主后次等。根據上述加工工藝要求可見，加工套筒零件外圓和內孔尺寸，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，而且還能提高生產效率。內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、零件的各尺寸和結

10、構、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→內孔半精加工→內孔精加工→外圓精加工、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φ190mm,長590mm，按照圖紙尺寸要求，端面粗車、外圓粗車、內孔鉆底孔、粗車內孔，粗加工時單邊余量留余量0.5mm、5mm、0.5mm； (2) 內孔精鏜后留

11、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、內錐孔車。 二．工設備選用及工序卡制定 1.機床選用 數控機床CK6140A，機床最大加工回轉體尺寸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，能夠車削回轉體零件、螺紋加工、內孔鏜削等。數控系統(tǒng)為FANUC Oi-mate 系統(tǒng)，中文液晶顯示及圖形軌跡顯示?？蓪崿F恒速切削和無級調速，主軸轉速范圍50 ~3000轉/每分鐘，主電機功率7.5kw，全數字交流伺服閉環(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

12、/0.01mm。機床加工尺寸精度IT6~IT7，表面粗糙度可達Ra1.6μm，圓柱度0.02mm/300mm，圓度0.004mm，平面度0.020mm/φ300mm。機床配置六工位刀架，刀具安裝尺寸2020；手動尾座，手動卡盤。根據該機床的各項參數可以看出能夠能夠完成該液壓缸的加工。 2. 刀具的選擇 在單件小批量生產中，才采用接長麻花鉆在普通車床或轉塔車床上進行深孔加工。有些零件需要進行兩次裝夾，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、生產效率很低。因此在批量生產中，一般采用深孔鉆頭和深孔鉆床進行加工。 表3-1

13、 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） CCMT120408 2025 刀尖60 T02 外圓車刀（精車） VBMT110302 2025 刀尖60 T03 內孔車刀（粗車） CDMT11T302 1315 刀尖60 T04 內孔車刀（精車） VBMT110302 1315 刀尖60 T05 鉆頭 直徑115mm 3.夾具的選用 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

14、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 001 CAK6140VA 三爪卡盤、頂尖 45鋼 安裝 工步 工步內容 刀具 主軸轉速(r/min) 進給量(mm/r) 背吃刀量(mm) 備注 裝 夾 右端 加工 左端 1 內孔鉆底孔 T05 100 0.2 2 粗車車端面和外圓 T03 800 0.2 1 3 外圓精車至要求 T02 1500 0.1

15、 0.5 4 外圓槽車削至要求 T05 600 0.05 4 兩個補償 5 內孔粗車 T03 800 0.1 1 夾持 左端 加工 右端 6 內孔精車至要求 T02 1000 0.06 0.5 7 右端外圓和端面粗車 T03 800 0.2 1 8 右端面和外圓精至要求 T02 1500 0.06 0.25 三、人工程序編制 （一）右端加工數控程序編制 左端面手動加工，見光后，粗精加左端內孔φ135，粗加工φ125 加工程序如下： O5101;主程序名 N01 G54 G90 G98

16、G40 G00 X200 Z100; 換刀點 N01 G30 U0 W0; 原點復位 T0303; N02 M3 S800; 主軸轉速800轉/分鐘；采用T01粗車刀 N03 G43 G0 X116 Z2; 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；粗車主軸轉速800r/min，進給率0.2mm/r N06 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；精車左端內孔φ135 N08 U-

17、11; N09 W-200; 粗車內孔φ125至φ126，長200mm，留余量1mm T0202; 調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 X200 Z100; 換刀點 N14 G30 U0 W0; 原點復位 N15 M3 S800; 主軸轉速800轉/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

18、Q30 U0.5 W0.25 F0.2 S800；粗車主軸轉速800r/min，進給率0.2mm/r N19 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φ180 N21 U-15; 精車外圓φ150左端側面 N22 Z-260; 精車外圓φ150 N23 U15; 精車外圓φ150右端側面 N24 Z-50; 精車外圓φ180 N25 T0202; 調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

19、工數控程序編制 右端面手動加工至尺寸要求長度581mm，保證公差范圍內，粗精加右端內孔φ125，右端外圓φ180，φ150 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; 主軸轉速800轉/分鐘；采用T01粗車刀 N03 G43 G0 X126 Z2; 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；

20、粗車主軸轉速800r/min，進給率0.2mm/r N06 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；精車左端內孔φ135 N08 U-11; N09 W-490;粗車內孔φ125至尺寸，留余量1mm T0303; 調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 G90 G98 G40 G00 X200 Z100; 換刀點 N14 G30 U0 W0; 原點復位 N15 M3

21、 S800; 主軸轉速800轉/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；粗車主軸轉速800r/min，進給率0.2mm/r N19 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φ180 N21 U-20; N22 G03 X150 Z-17 I-10 K-5 R5; (圓弧加工) N23 G01 W150; N24

22、G03 X160 Z-177 I10 K-5 R5; (圓弧加工) N25 G01 X181; N26 T0202; 調02號精車刀 N27 G70 P18 Q25; 粗車后精車削 N28 M5: 主軸暫停 N29 M0; 程序暫停 N30 M30;  總結 本文根據蘇州（艾可賽能）有限公司的360.78.00001號圖紙（轉向液壓缸）為加工藍本。同時還借助了UG加工軟件，通過NX6.0三維建模，和CAD加工，這樣可以編出大致的加工程序，最后用VERICUT軟件仿真，從而得出程序。 通過以下步驟完成： 1

23、. 翻閱與之相關的文獻資料，了解轉向液壓缸的用途和意義 2. 分析轉向液壓缸的圖紙，主要注意的是該工件的形位公差和尺寸公差，最后在用UG NX6.0建模 3. 對轉向液壓缸的結構進行細致的分析；然后介紹該工件的加工工藝，包括工件材料，加工機床，刀具，夾具以及切削量的合理選擇。 4．通過UG NX6.0 CAM 強大的自動編程功能進行編程，做好之后先用UG軟件中的仿真功能進行仿真，多次實驗之后，證實程序可行。 雖然本論文對轉向液壓缸進行了工藝分析和手工編寫，但是由于時間，專業(yè)知識有限和設備限制，還存在一些不足和問題，還需要進一步的研究和探討。

24、 參考文獻 [1] 劉雄偉 《數控機床操作與編程培訓教程》 機械工業(yè)出版社 2001 [2] 傅水根 《機械制造工藝基礎(第3版)》 清華大學出版社 2010.07 [3] 崔兆華 《數控加工工藝》 山東科學技術出版社 2005 [4] 于華 《數控機床的編程及實例》 機械出版社 2001 [5] 畢承恩 《現代數控機床》 機械出版社 1991 [6] 楊建明主編，《數控加工工藝與編程》 北京理工大學出版社 2006.8 [7] 劉威 《中國制造業(yè)的發(fā)展和未來[S]》 吉林工業(yè)大學出版社 2009（4） [8] 李卅 《液壓技術的前景[M]》 人民教育出版社 2006. 11