毕业设计（论文）水轮机副阀的加工工艺.doc

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1、水轮机副阀的加工工艺 系 部： 精密制造 学生姓名： 专业班级： 数控11C5 学 号： 指导教师： 2014年 4 月 12 日声 明本人所呈交的 水轮机副阀的加工工艺 ，是我在指导教师的指导和查阅相关著作下独立进行分析研究所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含其他个人已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中作了明确说明并表示谢意。作者签名： 杨德勤 日期： 2014.4.12 【摘要】本课题来源于泰州泰德阀门有限公司，水轮机副阀是该公司的主要产品之一，从它的特征及结构看，属于轴类零件。本文根据零件图样的技术要求，对该零件进行了详细的工艺分

2、析和数控加工，研究结果表明，该该工艺合理可行，达到尺寸及表面粗糙度要求，效率较高，给类似的零件加工提供实验指导。【关键词】：数控加工；工艺分析；程序设计目 录引言 1一、 零件简介 2（一）粗精车图纸 2（二）副阀一道的说明 2（三）副阀二道的说明 3二、零件的工艺分析以及工艺设计 4（一）选择数控机床 4（二）数控加工工艺分析 5（三）制定加工工艺路线 5（四）数控加工刀具的选择 5三、编制数控加工程序 5（一）副阀一道加工程序 5（二）副阀二道加工程序 6四、产品试制 7（一）加工过程中的困难与解决方法 7（二）机床操作建议 8五、结语 8参考文献 9 致谢 10引言 本文着重于零件的数控

3、加工及工艺分析，对于产品的加工技术要求做了一定的说明。数控加工工艺是采用数控机床加工零件时的加工过程和方法。在进行数控加工工艺前有必要对零件的整个加工过程要有所合理的规划，因为数控机床的加工常常是零件整个机械加工过程中的一部分，根据各个工序的划分我们应该将每一步的工序做到合理化，明白自己的每一步工序所要做的内容和对前后工序的影响。数控加工就是根据零件图样及工艺要求，编制零件数控加工程序并输入到数控机床的数控系统来控制数控机床中刀具与工件的相对运动。在实施对零件的数控加工前，需对零件数控加工工艺的总过程、方法和加工目标进行规划，即制定正确的数控加工工艺规程。工艺分析的主要内容有：1、选择适合加工

4、零件的机床，明确加工内容。2、分析被加工零件的图纸，明确加工工序。3、加工顺序的合理安排，合理安排零件的定位基准，装夹方案，刀具、切削用量选择等。4、刀具零点的调整，选取对刀点和换刀点，确定刀补等。5、处理数控机床上程序编写不切实际。 6、首件试制与现场解决特殊的工艺问题 本文研究的主要内容从零件的工艺分析、机床的选择、毛坯的选择、装夹的安排、刀具的选择、切削用量选择和数控加工流程进行详细的阐述和描述。一、 零件简介该课题的选材为水电厂中水轮机的零件。该论文主要是对数控加工的工艺进行分析。阀是即席中调节流体流量、压力和流动方向的装置；主阀是水电厂水轮 机的开关；副阀是控制主阀流量和压力的，主要

5、置于主阀下，保护主阀不受腐蚀磨损。该阀体零件中所涉及的知识比较广泛，主要涉及到的知识有：外圆、外沟槽、内孔、台阶及内外倒角等。（一） 粗精车图纸 图11粗车图样示意图 图12精车图样示意图 （二）副阀一道的工艺分析及说明如图13为副阀一道图纸： 图13副阀精车一道图样示意图零件图如图1-3所示，该零件主要有圆柱面、孔和台阶等轮廓组成。零件法兰直径为外径为210mm、厚度为32mm、法兰两侧有C1的倒角，外径为127mm、高度为6.4mm的台阶，直径76（+0.19/0）mm的通孔（根据图纸深度只要107.9mm，实际110mm）以及台阶上的波形面(平面留有20丝的余量，相当于平面挑丝，速度至少

6、要达到0.5mm每转，最多只能是0.7mm每转)。零件表面粗糙度值要求均为Ra3.2um。该零件的各个尺寸标注完整，零件的材料是A105，适合在数控车床上加工。技术要求：表面正火处理；加工后，零件内外表面不得有任何可见气孔、裂纹碰伤等缺陷；修毛倒棱，锐边倒角C0.5。（三）副阀二道的工艺分析及说明如图1-4为副阀二道零件图纸：图1-4 副阀精车二道图样示意图零件图如图1-4所示，该零件主要有圆柱面、孔和台阶等轮廓组成。零件法兰直径为外径为192mm、厚度为25mm、法兰两侧有C1的倒角，外径为130（-0.145/-0.245）mm、高度为17.1mm的台阶，距离端面3mm124.8（+0.1

7、/0）mm的槽，直径为110.5mm深度8mm以及直径为105（-0.159/-0.072）mm深度27.1mm的台阶孔。零件表面粗糙度值要求均为Ra3.2um。该零件的各个尺寸标注完整，零件的材料是A105，适合在数控车床上加工。技术要求：表面正火处理；加工后，零件内外表面不得有任何可见气孔、裂纹碰伤等缺陷；修毛倒棱，锐边倒角C0.5。二、 零件的工艺分析以及工艺设计（一）选择数控机床厂里广数6140数控型号叫CAK4085n型2台，沈阳数控车CAK50135dj型1台，沈阳数控车CK6180型2台。由于CK6180和CAK50135dj都有人做，所以选择CAK4085n这种型号作为这次产品

8、试制的机床型号。其中一台广数可以夹400以内工件，可是速度达到500就会闷刀，而另一台机床则是只能装夹250以内工件，速度变化无任何影响。由图纸和世纪情况确定使用CAK4085n2号作为此次产品试制的机床。主要参数最大工件回转直径（mm）400机床顶尖距（mm）320主轴转速范围（r/mm）1502400主轴电机功率（Kw）5.5通孔/拉管直径（mm）53刀架形式电动旋转刀架。 （二） 数控加工工艺分析 该零件主要由圆弧、端面、内孔、槽组成。零件一道法兰直径为210mm厚度32mm、台阶127mm高度6.4mm、内孔通孔76mmH11、特殊倒角和波形面组成，零件二道法兰直径192mm厚度25m

9、m、台阶130mmd9高度17.1mm、内孔台阶110.5mm深8mm以及内孔台阶105mmE9深19.1mm、特殊倒角和槽宽4mm深度2.6mm的槽组成。（三）制定加工工艺路线通过图样分析可知，为了保证零件的尺寸精度和表面加工质量，在加工过程中要按粗精加工分开原则编制，并且粗精加工要在一次装夹中加工出来，由此可以制定以下步骤：普车粗车零件至毛坯尺寸。正火处理。 夹住小法兰，车外圆至尺寸要求；粗、精车台阶至尺寸要求，保证粗糙度要求。 粗、精镗孔至尺寸要求。 反身装夹，车外圆至尺寸要求。 粗、精车台阶至尺寸要求，保证粗糙度要求和长度要求。 粗、精镗台阶孔至尺寸要求。切槽至尺寸要求。（四）数控加工

10、刀具的选择T0101车外圆选用外圆车刀，总长135.6mm，托板不会妨碍三爪卡盘运 转，所以选用正臂外圆车刀伸出长度20mmT0202镗孔选用镗刀伸出长度（一道120mm二道40mm）T0303切槽选用切槽刀伸出长度15mmT0404倒角刀零件名副阀体序号刀号刀具规格名称数量加工处备注1T0193硬质合金外圆车刀1粗精车外圆，车平面2T0293硬质合金镗孔刀1粗精镗内孔3T034mm切槽刀1切槽4T04倒角刀1倒角三、编制数控加工程序（一）副阀一道加工程序O1376N0010G98M44 N0020M03S500 N0030T0101M8 N0040G0X215 N0050Z10N0060Z3

11、N0070G90X213Z-40F120 N0080X210 N0090G72W1.5R0.3 N0100G72P110Q180U0.5W0.1F110 N0110G0Z-7.4 N0120G1X212F80 N0130X210Z-6.4N0140X127N0150Z-1N0160X125ZW1.2N0170X70N0180W1 G70P110Q180 N0190G0Z0N0200X129N0210G1X70F400N0220G0Z300N0230T0202M8S550N0240G0X70N0250Z10N0260Z3N0270G71U1.5R0.3 N0280G71P290Q350U-0.6

12、W0.2F150 N0290G0X82.2 N0300G1Z0F100N0310G2X79.8W-1.6R2F80 N0320G1X77.6W-1.9F90 N0330G2X76W-0.4R2F80N0340G1Z-120N0350U-0.5N0360G70P290Q350S600N0370G0Z300N0380T0404M9N0390X150N0400Z-30N0410M9 N0420M5 N0430M30 （二）副阀二道加工程序O1356N0010G99M44 N0020M3S550N0030T0101M8N0040G0X198N0050Z10N0060Z-12N0070G90X195Z-

13、50F0.25 N0080X192N0090G94X135Z-14F0.25 N0100Z-15.5 N0110Z-16.9N0120G0Z3N0130X136N0140G90X134Z-16.9F0.25N0150X132N0160X130.2N0170G94X70Z1.5F0.25N0180Z0.2N0190G0X194N0200Z-18.1N0210G1X192F0.2N0220X190Z-17.1N0230X130N0240Z-1N0250X128Z0N0260X70N0270G0Z300N0280T0202S600N0290G0X70N0300Z3N0310G71U1.5R0.3N0

14、320G71P330Q440U-0.5W0.1F0.22N0330G0X112.5N0340G1Z0F80N0350X110.5Z-1N0360Z-8N0370X108.1N0380G2X107.3W-0.8R2F60N0390G1X106.5W-1.1F80N0400G2X105Z-0.4R2F60N0410G1Z-27.1F80N0420X78N0430X75Z-28.6N0440U-1N0450G70P330Q440S650N0460T0303S400N0470G0X135N0480Z-7N0490G0X130.2N0500G75R0.3 N0510G75X124.8Z-7P200F0.

15、15 N0520G0W0.6N0530X130.5N0540Z-6.4N0550G1X129.9Z-7N0560G0X130.5N0570Z-7.6N0580G1X129.9Z-7N0590G0X150N0600Z300N0610T0404M9N0620G0X150N0630Z-57N0640M5N0650M30三、 产品试制（一）加工过程中的困难与解决方法这次加工的工件很简单，可是工序之间的连接就不怎么顺利了，76的孔每次连接的时候都会有接痕，后来我把程序中最后接轨的地方都延长了，之后接痕就消失了。加工波形面也出了一些问题，由于以前没做过波形面，对此很陌生，就按别人的程序照搬过来，可是做出来

16、发现波形面很粗糙，之后去问了我师傅，他说我加工波形面切削量比较大，粗糙很正常，把程序改了下，切削波形面的余量只留了20丝，之后波形面就没那么粗糙了。最重要的一点就是刚开始我车刀装夹位置不对，车到后面的时候声音很大， 立即停了下来重新装刀，虽然第一个工件也过关了，但是悬着的心一直没有放下，这样的低级错误以后绝对不能犯。（二）机床操作建议这次实习过程中我学了很多也懂得了很多，下面是我自己的觉得重要的：选刀：必须根据实际情况选定刀具，不要想当然，公司或者厂里有的道具才是真正为你所用的，还要根据工件的材质选择用什么样的刀具。装刀：先要考虑用几把刀，不要装刀的时候不留给其他刀装夹的空间，还必须要考虑托板

17、会不会影响到工件的运转，在不影响工件运转的同时把弓箭做出来，同时必须要留一定的安全距离让不致于让刀杆加工工件。装卸工件：装夹的时候尽量保持平稳，卸下的时候必须保证工件不滑落，不会损坏，必要时用膝盖顶住工件，最总要的一点就是卸下工件之前必须测量工件的尺寸，防止机床的机械误差，卸下之后发现尺寸不对，那就没办法装上去了。编程：必须要考虑工艺的合理性，不要132546这样安排加工，程序编完之后必须检查是否正确才能输入操作面板之中，输入到操作面板的时候也要想一下这台机床该怎么输入。对刀：车外圆时尽量选择小的外圆，这样测量会比较准确，另外用螺旋千分尺回避游标卡尺更准确，测量内孔用螺旋千分尺。加工：首件加工

18、过程中必须单段，防止编程或者输入错入，等一切正常之后再连续加工，收件加工时为了不是工件报废，可以全部尺寸留1mm余量，之后根据所量尺寸更改刀补。重新对刀：急停、停电、X轴或者Y轴未准备就绪、机床报警、换程序。清理机床：机床长时间不用要用乳化油保养。镗孔的时候，如果镗的很深，应该用布团把卡盘中间的孔堵上，防止铁屑进入卡齿，不好松卸。加工工件比较短的时候，可以在后面放个略比工件小一点的垫盘。五、结语本文选自泰州泰德阀门有限公司对阀体类零件的数控加工，首先对零件的工艺进行了详细的分析和安排，从基本的设备选择、刀具选择、刀具装夹，直到加工成型的总过程。最后采用了手工编程方式对零件进行了程序编写。该工艺

19、经过深思熟虑的分析，确定了加工方案。最后确定了该零件的可以进行加工的，做到了高效率、高利润的效益。完成的主要工作如下：1. 通过公司生产主管的推荐，最终确定该论文选采，自己查阅相关资料，在师傅和主管的帮助下，熟悉了整个加工流程。2. 对零件的工艺进行了详细的分析和安排，从基本的设备选择、刀具选择、刀具装夹，直到加工成型的总过程。3. 采用手动编程的方式，将程序输入到机床当中去，最终完成了零件实体的加工。在加工工艺上掌握了如何更好的、合理的安排加工路线，如何选择刀具，如何对刀及调试，如何解决在生产过程中出现的问题等。本人自知经验不足，还有许多要学习的地方，当然也存在很多不足的地方需要改进。方法是

20、人想出来的，经验当然也是靠积累的，经验的积累离不开错误的出现和如何正确处理错误，所以我们应该善待错误，发现它改善它。主要收获如下：1. 能正确却对待问题并及时改正。2. 思考问题是也变得全面，现在考虑的不是把程序变出来，而是把工件按照图纸要求做出来。3. 已经中我了一些材料的提醒，能根据图纸直接给出主轴转速和切削速度。参考文献1刘英超主编.数控机床编程与操作.机械工业出版社2010.22 黄花栋、顾晓、匡清、李春雷、孔茗编.数控车工中级技能.苏州工业职业技术学院自编教材3 荣瑞芳主编.数控加工工艺与编程.西安电子科技大学出版社2006.84杨伟群等编著,廖文和主审.数控工艺培训教程.清华大学出版社2003.55杨叔子主编，机械加工巩义市手册，机械工业出版社2011.1致 谢历时1个月的时间终于将这篇论文写完，在论文的写作过程中遇到无数的困难和障碍，都在同学和老师的帮助下度过了。尤其要强烈感谢我的论文指导老师石皋莲老师，他对我进行了无私的指导和帮助，不厌其烦的帮助进行论文的修改和改进。另外，公司在查找资料的时候也给与了极大的帮助，本篇论文就是依据泰州泰德阀门有限公司给的图纸而编写的。再次想帮助和知道我的各位老师和同事表示最衷心的感谢！感谢我的同学和朋友，在我写论文的过程中给予了我很多素材，还在论文的撰写和排版过程中提供热情的帮助。