毕业设计——转向液压缸体加工工艺与编程.doc

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1、 转向液压缸体加工工艺与编程 【摘要】 液压阀阀体结构当中设计有许多的孔系，例如阀芯、油道孔、沟通油道孔等。这些孔常处于高压之下，它们中一些还需要密封，因此对直线度、粗糙 度及尺寸公差等有较高的要求，其加工质量亦会直接影响到液压系统的工作稳定性。本文以铸铁材料的液压阀阀体为例，针对阀体中典型孔的加工特点及其难点，通过采用数控加工技术，不仅能提高了孔的加工质量，而且还可以大大提高加工效率，从而降低单件的加工成本,对其他阀体加工具有借鉴意义。 【关键词】：液压阀；阀体孔；孔端面；加工；刀具

2、 目录 引言 1 一、转向液压缸体加工工艺分析 2 （一）零件图的加工内容和工艺要求分析 2 （二）制定数控加工工艺方案 2 二、加工设备用及工序卡制定 3 三、人工程序编制 5 （一）右端加工数控程序编制 5 （二）左端加工数控程序编制 6 总结 9 参考文献 10 谢辞 11 引言 在液压系统中，液压阀的作用是控制油液的压力、油液的流量、油液的流动方向。液压阀按机能分类可分为三大类：压力控制阀、流量控制阀、方向控制阀。一般情况下，液压阀与电磁配压阀组合使用，能够远程控制水管路系统、汽管理系统和油管路系统的通

3、断。压力控制阀和流量控制阀是通过控制通流截面和局部阻力来调节油液压力和流量，而方向阀则是通过改变油液通流通道来调节油液的流动方向。由此可说，液压阀的样式种类很多，但是它们之间还是存在许多相同点。压力控制阀可分为溢流阀、平衡阀、减压阀、缓冲阀等；流量控制阀可分为调速阀、节流阀、分流阀、集流阀、分流集流阀；方向阀可分为换向阀、行程减速阀、比例方向阀、单向阀、液控单向阀。下面简单阐述一下流量控制阀的各种分类。（1）调速阀：在载荷压力变化的情况下，通过调节油液流速来保持节流阀的流量不变；（2）节流控制阀：在载荷压力变化不大和运动均匀性要求不高的情况下，通过调节节流口面积来控制执行元件的运动速度基本上保

4、持稳定；⑶分流控制阀：分流阀也可细分为等量分流阀或比例分流阀。其作用是在同一个油源中不论载荷大小，让两个执行元件得到相等流量或按比例分配的流量。⑶集流控制阀：作用与分流控制阀相反，其作用是按比例分配集流控制阀的流量。⑸分流集流控制阀：根据字面意思也能猜到其具有集流控制阀分流控制阀的功能。 液压缸又称做油缸，是一种能量转换装置，能够将液压能转换成机械能，其作用是驱动工作机构做直线或者小于360的回转运动。液压缸输出力和活塞有效面积、液压缸两边的压差成正比关系，直线运动式执行元件。液压缸基本由以下几部分结构装置组成：缸盖、油缸、活塞杆、活塞、缓冲装置、密封装置与排气装置组成。液压缸按照结构可分为

5、三类：柱塞式、摆动式、活塞式。 液压缸应用十分广泛，其结构简单、工作可靠、在使用过程中可以单个使用还可以与齿轮、连杆、杠杆、棘轮、凸轮等组合起来完成特殊功能。目前液压传动与控制已经广泛应用于机床传动系统中，例如数控机床的液压冷却系统，液压装夹系统、液压传动系统等；除了工程机械，液压缸也带动了农业的发展，比如收割机、播种机、施肥机等；中国的军工业能有今天的成就，液压系统也做出了重要贡献，比如国产歼15、歼20就采用了我国设计的液压系统。 科技的飞速发展、创新产品越来越多。计算机技术、自动控制技术都带动着液压系统发展。液压缸在工业机械、工程建筑机械、自动化制造等是不可缺少的。在未来的发展中，液

6、压系统将向高效率、高精度、小型化、轻量化方向发展，为了长期稳定的发展，设计师们必须重视液压缸在使用过程中出现的故障、从而有效的改进和创新。 一、转向液压缸加工工艺分析 （一）零件图的加工内容和工艺要求分析 在液压系统中，液压缸是重要的执行元件，它的技术要求和加工精度决定了装备的制造水平。液压缸的加工精度主要是指加工尺寸精度和表面粗糙度。本文中国将以液压缸的加工为实例，进行加工工艺分析。 根据零件图纸分析，最大直径Φ180，长度581，采用最大外径D与及最大长度L之比，其比例L/D<5，来区分短轴类、长轴类零件。本文中的零件属于短轴套筒类零件。它与长套筒类的的加工方法有很

7、大的区别。在装配时，液压缸内孔与活塞外圆想配合， 其型位精度、尺寸精度、表面粗糙度都有很高的要求。其详细加工工艺分析如下： 1.外圆和内孔的加工工艺分析 外圆直径加工的表面粗糙度Ra为3.2m。孔作为套筒类零件支承或导向的主要表面，表面粗糙度Ra为1.6m。内孔表面必须光洁，无刀具震动刀纹。左、右两端面表面粗糙度Ra为1.6m。 2.形状精度要求 此零件的形位公差要求就高，外圆与内孔的形位公差要求如下：内孔的圆柱度公差为0.05mm。 （二）制定数控加工工艺方案 1.确定加工方案 用钻头粗加工内孔，该零件内孔的粗加工采用钻孔，精加工内孔时可以采用精镗车和精加工车刀，该零件采用精加

8、工车刀就能到到达技术要求。该液压缸内孔的表面粗糙度质量要求较高，精加工内孔时内孔时需选择合理的转速和进给速度。在实际生产中，根据产品的实际要求，很多套筒类零件的最后一道工序是精细镗、珩磨、研磨等精加工工序。内孔经滚压后，加工表面光滑，尺寸公差也能达到-0.01mm至+0.01mm以内，表面粗糙度Ra能达到0.16m甚至更小，而且能够提高表面硬度，在使用过程中更耐磨。 2. 划分加工阶段 该液压缸的加工可大致分为三个加工阶段：1.外圆粗车、端面粗车；2.钻孔、粗车内孔；3.外圆精车，端面精车，内孔精车。 3. 选择定位基准 该液压缸的壁薄，为了确保内孔和外圆的同轴度要求，外圆加工时采用套

9、筒类零件的装夹方案。 内孔加工是需采用深孔加工时的装夹方法，多采用一夹一端，另一端用中心架支承外圆。为了保证内孔与外圆的同轴度，以及端面与内孔轴线的垂直度要求，除了采用合理的装夹方案， 还需用百分表检查端面和外圆的跳动度，跳动需满足图纸技术要求。 4. 加工顺序安排 该液压缸的加工必须按照一般轴套类零件的加工顺序，比如粗加工后精加工、先主后次等。根据上述加工工艺要求可见，加工套筒零件外圆和内孔尺寸，一般情况下采用车削加工或镗削加工；加工方案有多种，磨削加工也能达到加工精度，而且还能提高生产效率。内孔的加工方法要比外圆加工难，加工工艺要复杂些，需要考虑实际情况是否批量生产、零件的各尺寸和结

10、构、以及零件的加工精度和表面粗糙度等要求、直径和长度的比例等重要因素。对于内孔加工精度要求较高的实际情况，一般需要采用多种加工方法配合加工。为了达到液压缸的尺寸精度和形位精度，加工内孔时，加工顺序需遵循钻孔→半精车(半精镗孔)→精车(精镗孔)→滚压孔(可选)。 该液压缸的加工工艺路线为选择毛坯→外圆粗加工和端面粗加工→内孔半精加工→内孔精加工→外圆精加工、端面精加工。 5. 工序加工余量、工序尺寸及其公差的确定 (1) 毛坯φ190mm,长590mm，按照图纸尺寸要求，端面粗车、外圆粗车、内孔钻底孔、粗车内孔，粗加工时单边余量留余量0.5mm、5mm、0.5mm； (2) 内孔精镗后留

11、余量0.15mm，铰削(浮动铰削)余量。 (3) 按照图纸要求，精加工外圆、长度、内锥孔车。 二．工设备选用及工序卡制定 1.机床选用 数控机床CK6140A，机床最大加工回转体尺寸400mm，加工长度达1000mm。适用于盘类零件、轴类零件、套筒类零件的粗精加工，能够车削回转体零件、螺纹加工、内孔镗削等。数控系统为FANUC Oi-mate 系统，中文液晶显示及图形轨迹显示。可实现恒速切削和无级调速，主轴转速范围50 ~3000转/每分钟，主电机功率7.5kw，全数字交流伺服闭环控制。进给轴X、Z， Z快移速度8 m/min，X轴快移速度4m/min， X/Z轴重复定位精度0.005

12、/0.01mm。机床加工尺寸精度IT6~IT7，表面粗糙度可达Ra1.6μm，圆柱度0.02mm/300mm，圆度0.004mm，平面度0.020mm/φ300mm。机床配置六工位刀架，刀具安装尺寸2020；手动尾座，手动卡盘。根据该机床的各项参数可以看出能够能够完成该液压缸的加工。 2. 刀具的选择 在单件小批量生产中，才采用接长麻花钻在普通车床或转塔车床上进行深孔加工。有些零件需要进行两次装夹，从两端钻孔。深孔加工时，高压注入冷却液给钻头冷却，钻头需要多次退出来有效的排除切屑。使用这种钻削方式的劳动强度、生产效率很低。因此在批量生产中，一般采用深孔钻头和深孔钻床进行加工。 表3-1

13、 刀具选用 刀具号 刀具类型 刀片规格 刀杆 备注 T01 外圆车刀（粗车） CCMT120408 2025 刀尖60 T02 外圆车刀（精车） VBMT110302 2025 刀尖60 T03 内孔车刀（粗车） CDMT11T302 1315 刀尖60 T04 内孔车刀（精车） VBMT110302 1315 刀尖60 T05 钻头 直径115mm 3.夹具的选用 装夹采用三爪自定心卡盘，装夹右端外圆加工左端外圆。加工坐标系建在工件右端面上。装夹左端加工右端：手动加工右端面以保证工件的总长度95mm、手工钻中心孔。为了避免

14、撞刀，装夹工件时需注意装夹长度，采用一夹一顶来进行外圆家加工、外圆槽加工。 4. 加工工序卡片 结合上述工艺设计，填写加工工序卡见表3-2。 表3-2 零件号 程序编号 使用机床 夹具 材料 001 CAK6140VA 三爪卡盘、顶尖 45钢 安装 工步 工步内容 刀具 主轴转速(r/min) 进给量(mm/r) 背吃刀量(mm) 备注 装 夹 右端 加工 左端 1 内孔钻底孔 T05 100 0.2 2 粗车车端面和外圆 T03 800 0.2 1 3 外圆精车至要求 T02 1500 0.1

15、 0.5 4 外圆槽车削至要求 T05 600 0.05 4 两个补偿 5 内孔粗车 T03 800 0.1 1 夹持 左端 加工 右端 6 内孔精车至要求 T02 1000 0.06 0.5 7 右端外圆和端面粗车 T03 800 0.2 1 8 右端面和外圆精至要求 T02 1500 0.06 0.25 三、人工程序编制 （一）右端加工数控程序编制 左端面手动加工，见光后，粗精加左端内孔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; 换刀点 N01 G30 U0 W0; 原点复位 T0303; N02 M3 S800; 主轴转速800转/分钟；采用T01粗车刀 N03 G43 G0 X116 Z2; 循环起点 N04 G71 U1.0 R1.0；定义G71粗车循环，切削深度lmm，退刀量lmm N05 G71 P06 Q09 U0.5 W0.25 F0.2 S800；粗车主轴转速800r/min，进给率0.2mm/r N06 G00 X135.0 Z1；程序段号N18到N30定义精车削刀具轨迹 N07 G01 W-99 F0.1；精车左端内孔φ135 N08 U-

17、11; N09 W-200; 粗车内孔φ125至φ126，长200mm，留余量1mm T0202; 调02号精车刀 N36 G70 P06 Q09; 粗车后精车削 N10 M5: 主轴暂停 N11 M0; 程序暂停 N13 G54 G90 G98 G40 G00 X200 Z100; 换刀点 N14 G30 U0 W0; 原点复位 N15 M3 S800; 主轴转速800转/分钟；采用T01粗车刀 N16 G43 G0 X181 Z2; 循环起点 N17 G71 U1.0 R1.0；定义G71粗车循环，切削深度lmm，退刀量lmm N18 G71 P18

18、Q30 U0.5 W0.25 F0.2 S800；粗车主轴转速800r/min，进给率0.2mm/r N19 G00 X181.0；程序段号N18到N30定义精车削刀具轨迹 N20 G01 Z-99 F0.1；精车左端外圆φ180 N21 U-15; 精车外圆φ150左端侧面 N22 Z-260; 精车外圆φ150 N23 U15; 精车外圆φ150右端侧面 N24 Z-50; 精车外圆φ180 N25 T0202; 调02号精车刀 N26 G70 P18 Q30; 粗车后精车削 N27 M5: 主轴暂停 N28 M0; 程序暂停 N29 M30; （二）左端加

19、工数控程序编制 右端面手动加工至尺寸要求长度581mm，保证公差范围内，粗精加右端内孔φ125，右端外圆φ180，φ150 加工程序如下： O5101;主程序名 N01 G54 G90 G98 G40 G00 X200 Z100; 换刀点 N01 G30 U0 W0; 原点复位 T0303; N02 M3 S800; 主轴转速800转/分钟；采用T01粗车刀 N03 G43 G0 X126 Z2; 循环起点 N04 G71 U1.0 R1.0；定义G71粗车循环，切削深度lmm，退刀量lmm N05 G71 P06 Q09 U0.5 W0.25 F0.2 S800；

20、粗车主轴转速800r/min，进给率0.2mm/r N06 G00 X125.0 Z1；程序段号N18到N30定义精车削刀具轨迹 N07 G01 W-300 F0.1；精车左端内孔φ135 N08 U-11; N09 W-490;粗车内孔φ125至尺寸，留余量1mm T0303; 调03号精车刀 G70 P06 Q09；粗车后精车削 N10 M5: 主轴暂停 N11 M0; 程序暂停 N12 T0303 粗精加右端外圆，加工程序如下： N13 G54 G90 G98 G40 G00 X200 Z100; 换刀点 N14 G30 U0 W0; 原点复位 N15 M3

21、 S800; 主轴转速800转/分钟；采用T03粗车刀 N16 G43 G0 X181 Z2; 循环起点 N17 G71 U1.0 R1.0；定义G71粗车循环，切削深度lmm，退刀量lmm N18 G71 P18 Q25 U0.5 W0.25 F0.2 S800；粗车主轴转速800r/min，进给率0.2mm/r N19 G00 X181.0；程序段号N18到N30定义精车削刀具轨迹 N20 G01 Z-12 F0.1；精车左端外圆φ180 N21 U-20; N22 G03 X150 Z-17 I-10 K-5 R5; (圆弧加工) N23 G01 W150; N24

22、G03 X160 Z-177 I10 K-5 R5; (圆弧加工) N25 G01 X181; N26 T0202; 调02号精车刀 N27 G70 P18 Q25; 粗车后精车削 N28 M5: 主轴暂停 N29 M0; 程序暂停 N30 M30;  总结 本文根据苏州（艾可赛能）有限公司的360.78.00001号图纸（转向液压缸）为加工蓝本。同时还借助了UG加工软件，通过NX6.0三维建模，和CAD加工，这样可以编出大致的加工程序，最后用VERICUT软件仿真，从而得出程序。 通过以下步骤完成： 1

23、. 翻阅与之相关的文献资料，了解转向液压缸的用途和意义 2. 分析转向液压缸的图纸，主要注意的是该工件的形位公差和尺寸公差，最后在用UG NX6.0建模 3. 对转向液压缸的结构进行细致的分析；然后介绍该工件的加工工艺，包括工件材料，加工机床，刀具，夹具以及切削量的合理选择。 4．通过UG NX6.0 CAM 强大的自动编程功能进行编程，做好之后先用UG软件中的仿真功能进行仿真，多次实验之后，证实程序可行。 虽然本论文对转向液压缸进行了工艺分析和手工编写，但是由于时间，专业知识有限和设备限制，还存在一些不足和问题，还需要进一步的研究和探讨。

24、 参考文献 [1] 刘雄伟 《数控机床操作与编程培训教程》 机械工业出版社 2001 [2] 傅水根 《机械制造工艺基础(第3版)》 清华大学出版社 2010.07 [3] 崔兆华 《数控加工工艺》 山东科学技术出版社 2005 [4] 于华 《数控机床的编程及实例》 机械出版社 2001 [5] 毕承恩 《现代数控机床》 机械出版社 1991 [6] 杨建明主编，《数控加工工艺与编程》 北京理工大学出版社 2006.8 [7] 刘威 《中国制造业的发展和未来[S]》 吉林工业大学出版社 2009（4） [8] 李卅 《液压技术的前景[M]》 人民教育出版社 2006. 11