油封座圈数控加工工艺规划及编程.docx
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油封座圈数控加工工艺规划及编程
山东XXXXXXXXXXXX学院
毕业设计（论文）
油封座圈数控加工工艺规划及编程
院（部）机械工程学院
专业XXXXXXXX
班级XXXXXXXX
学号XXXXXXXX
学生姓名XXXXXX
指导教师XXXXXX
职称XXXXXX
二O一七年六月三十日
摘要
油封座圈是用于密封机械设备中旋转轴的封油用于密封元件，一般分为单体型和组装型。
组装型是唇口材料与骨架可以自由组合，一般用于特殊密封。
在进行油封座圈的加工工艺分析和编程设计时以机械制造工艺设计为依据，采用收集研究、分析提取研究和实例研究的方法，对油封座圈的工艺进行详细的分析，设计出加工的工艺过程。
油封座圈的工艺设计要提高零件的生产效率同时也要保证零件的质量，从而降低工人的劳动强度节约成本。
根据油封座圈加工要求设计专用夹具，在设计中注意夹具的经济性和使用性。
油封座圈的机械加工工艺分析和加工路线安排对从事油封座圈生产的企业单位来说很重要。
工艺路线是否合理会直接影响到加工精度、加工效率及加工质量等等。
正确合理的加工工艺路线可以保证零件的质量，可以极大的缩短加工的时间，使工序步骤的实施更为流畅。
从而使企业的管理更加规范化，降低生产成本。
关键词：
油封座圈；工艺分析；编程设计
Abstract
Theoilsealseatisasealoilsealingelementforsealingtheshaftinmechanicalequipment.Generallydividedintohaplotypeandassemblingtype,assemblingtypeistheskeletonandlipmaterialscanbefreelycombination,generallyusedforspecialoilseals.Intheprocessanalysisandprogrammingdesignofoilsealseat,basedonthemechanicalmanufacturingprocessdesign,theprocessofoilsealseatisanalyzedindetailbycollectingresearchandcasestudy,andtheprocessisdesigned.
Themechanicalprocessanalysisandprogrammingdesignofoilsealseatisveryimportanttotheenterpriseunitengagedintheproductionofoilsealring,thequalityoftheprocesslinedirectlyaffectstheprocessingeffciency,processingaccuracyandprocessingquality.Thereasonableprocessingtechnologycannotonlyensurethequalityofthepartsbutalsomakefulluseoftheexistingequipment,makethePassingandReceivingoftheprocessmorereasonable,sothatthemanagementoftheenterpriseismorestandardizedandreducetheproductioncost.
Keywords:
OilsealseatIndustrialanalysisProgrammingdesign
目录
第一章绪论1
1.1油封座圈简介1
1.2课题研究意义2
1.3课题需要解决的主要问题2
第二章油封座圈工艺及生产3
2.1油封座圈的功用3
2.2油封座圈精度分析3
2.3毛坯余量分析3
2.4确定油封座圈的生产类型4
第三章零件工艺规划的设计5
3.1选择毛坯5
3.2加工方案的确定5
3.3加工顺序的安排5
3.4工艺路线的拟定6
第四章工序设计7
4.1选择加工设备与工艺装备7
4.1.1选择机床7
4.1.2选择夹具7
4.1.3选择刀具7
4.1.4选择量具8
第五章编程设计9
5.1确定装夹方案9
5.2选择刀具及制定数控加工刀具卡9
5.3编制加工工序卡9
5.4编制程序10
第六章结论14
致谢16
参考文献17
第一章绪论
1.1油封座圈简介
油封座圈是一种典型的机械基础元件，广泛应用于机械设备之中，起到防止机械装置润滑介质泄露的作用，能够保证机械装置的正常运转。
油封座圈在密封系统中起着不可忽视的作。
机械的摩擦部分由于在机械运转时有油进入，为防止这些油从机械的间隙中泄露而使用油封。
除了油以外还需要防止化学液体和水的泄露以及灰尘及颗粒物体从外部侵入，这时候也要用到油封。
油封的密封状态，一是腔体和油封外缘之间为静态密封，同时保证油封外缘在腔体之间的可靠定位。
二是轴和油封唇口之间的密封状态当轴旋转时为动态密封，当轴静止时为静态密封。
各种影响因素的综合作用及其相互作用都对油封的密封性能和使用寿命产生了很大的影响。
油封座圈的主要用途
1.用于发动机曲轴和凸轮轴的密封。
2.摩托车、小汽车和商用车辆等传动系统（如桥轴、齿轮箱、差速器）的密封。
3.工程机械和铲车、挖掘机等农业机械传动系统的密封。
4.工业用齿轮箱的密封。
5.液压元件（泵、马达）的密封。
6.广泛用于机械工程和设备加工工业。
总之不同种类型的油封座圈作用与不同种类型的密封
1.2课题研究意义
每个零件都有自己特定的工艺路线和安排以及如何生产的工序步骤，这对从事生产零件的企业是很重要的，是必须存在的，也是要非常合理的。
合理的工艺路线安排不但可以保证零件的质量而且可以充分利用企业现有的设备，使工序步骤的实施更加流畅，缩短了不必要的加工时间，减少工人的劳动强度，降低加工零件的成本，从而使企业的管理更加规范化，提高企业的经济效益。
1.3课题需要解决的主要问题
在加工过程中会存在着很多问题，有几方面起着很关键的作用。
工件的定位基准是否合理会影响到零件的加工质量、零件的尺寸、以及对夹具个刀具的影响关系着整个加工方案。
选择稳定的车床设备、合适的夹具、合适的刀具同样也会影响到零件的精确度。
编制的程序需要在调试中怎样个更合理的修改也会对零件产生很大的影响。
制定合理的工艺是很重要的对于机械加工来说，是否合理的工艺路线会影响到加工质量、加工精度和加工效率。
合理的的加工工艺路线不但可以保证零件的质量而且可以为企业单位带来更高的经济效益，创造更好的价值，从而提高企业的生产水平。
第二章油封座圈工艺及生产
2.1油封座圈的功用
油封座圈对于各种机械设备密封起着很重要的作用，良好的密封才能保证机械装置的正常运转。
油封座圈的成型轮廓较为一般复杂，但轨迹精度要求较高，还要要求准确的加工精度，还要要求保证正确的几何精度。
油封座圈属于盘类零件，基本形状是扁平的盘装，主要有端面、外圆和内孔等组成，主要结构大体上是回转体。
从零件的总体结构和有利于加工考虑，该零件需要在数控车床上加工，完成加工要求。
2.2油封座圈精度分析
表2-1油封座圈零件的精度分析
加工表面
尺寸及偏差
公差及精度等级
表面粗糙度Ra
零件的外圆
Φ133.35+0.04-0.04
IT7
1.6
零件的端面
26.5+0.05-0.05
IT8
3.2
零件的内孔
Φ109.90-0.025
IT7
1.6
零件的450倒角
3.1+0.01-0.01
IT6
0.8
零件的圆弧
Φ137.7
IT8
3.2
零件的斜面
Φ119.08
IT7
1.6
Φ135.99
IT7
1.6
2.3毛坯余量分析
由于油封座圈批量加工，零件毛坯锻造成形，所以轮廓外的车削余量不均匀，在切削过程中会产生变形。
考虑到锻造毛坯余量的不均匀性，因此应该进行常规粗车加工，然后进行精加工。
2.4确定油封座圈的生产类型
油封座圈，该产品属于轻型机械，可以确定其生产类型为大批量生产。
第三章零件工艺规划的设计
3.1选择毛坯
从结构确定零件为盘类零件，由于其承受中等载荷，工作又比较平稳，所以采用合金无缝钢管。
该零件为批量生产，为提高其生产率与经济性，毛坯的形状、尺寸越接近成品，切削加工余量就越少，从而可以提高材料的利用率和生产效率。
因此，宜采用自由锻造及模锻方法制造毛坯。
3.2加工方案的确定
根据加工表面的加工精度及表面粗糙度要求，各加工表面的加工方案见表3-1。
表3-1零件各加工表面的加工方案
加工方案
经济精度等级
表面粗糙度Ra
加工表面
粗车→精车
IT7
1.6
Φ109.90-0.025mm孔
粗车→精车
IT7
1.6
Φ133.35+0.04-0.04mm外圆
粗车→精车
IT6
0.8
3.1+0.1-0.1450倒角
粗车→精车
IT8
3.2
Φ137.7圆弧
粗车→精车
IT7
1.6
Φ135.99斜面
粗车→精车
IT7
1.6
Φ119.08斜面
粗车→精车
IT8
3.2
M端面
3.3加工顺序的安排
该零件适于在数控车床上加工，其加工内容如图3-1所示。
根据基准统一、先粗后精的加工原则，先粗车M端面、Φ133.35+0.04-0.04外圆及Φ137.7圆弧，粗车450倒角Φ及109.90-0.025内孔，再精车M端面、Φ133.35+0.04-0.04外圆，精车450倒角Φ及109.90-0.025内孔。
由于不是在一次装夹下完成所有内容，所以需要换另一端进行装夹来继续完成加工要求。
换另一端后先精车Φ137.7圆弧，再精车Φ135.99斜面及Φ119.08斜面，达到零件图的技术要求。
综上所诉，绘制油封座圈毛坯图，如图3-1所示：
图3-1油封座圈毛坯图
3.4工艺路线的拟定
根据加工顺序的安排，该零件加工工艺路线见表3-4所示：
表3-2油封座圈加工工艺路线
工序号
工序名称
工序内容
加工设备
05
钜
用锯床将毛坯切断
GB4228锯床
10
车
用三爪软爪卡盘装夹（以毛坯面Φ110.5mm内孔定位）粗、精车Φ133.35+0.04-0.04mm外圆及端面，450倒角及Φ109.90-0.025mm内孔（含过度倒角、Φ138+0.05-0.05mm圆弧）达到零件图要求
GLS-100数控车床
调头装夹（以Φ133.35+0.04-0.04mm外圆定位），粗、精Φ135.99mm斜面Φ119.08mm斜面及Φ137.7mm圆弧，至零件图尺寸要求
20
钳
去毛刺
手工
40
终检
检验
第四章工序设计
4.1选择加工设备与工艺装备
4.1.1选择机床
因该产品为成批生产，零件尺寸规格不大，但加工精度较高，所以选用型号为GLS-100的数控车床。
切断毛坯选用GB4228锯床进行切断。
4.1.2选择夹具
该零件除了对表面粗糙度、尺寸精度有要求外，对位置精度也有要求，如外圆对内孔的径向圆跳动、端面对内孔的端面圆跳动或垂直度的要求，外圆与内孔间的同轴度要求，两端面之间的平行度要求等。
该零件的结构特征决定了该零件的加工采用车削方式进行，分为粗车、半精车和精车。
精车时若有几何公差要求的外圆、内孔、端面不能在一次装夹中完成全部加工，则先把外圆加工出来，然后以外圆定位加工内孔或斜面。
所以选择合适的夹具很重要，则需要选用三爪软爪卡盘装夹零件，校正后夹紧外圆或内孔。
4.1.3选择刀具
该零件的数控车削加工主要是外圆、端面、斜面及内孔，则选用粗车外圆车刀、精车外圆车刀，粗车内孔车刀、精车内孔车刀，外圆偏刀。
刀具的选择也关系着是否能够保证达到零件的要求，车削内孔时，要根据车削通孔和不通孔的情况选择不同的刀具角度。
通孔刀具的刀尖角大，刀片强度高，散热性和耐用度好，切削部分的几何形状基本与外圆车刀相似。
其主偏角为600～750，以减少径向切削和振动。
不通孔刀具的刀尖角度小，刀片强度低，散热性和耐用度差，主要用于加工封闭孔或台阶孔，切削部分的几何形状基本上与偏刀相似。
其主偏角为900～950，以保证内孔端面与孔壁垂直。
根据该零件表面粗糙度和几何公差的要求选用通孔刀具来保证达到零件的加工质量。
4.1.4选择量具
数显卡尺0-150、外径千分尺、内径千分尺、粗糙度测量仪、轮廓仪、三坐标。
轮廓仪是对物体的轮廓、二维位移、二维尺寸进行测量与检验的仪器。
轮廓仪用于测量该零件的圆弧和角度。
三坐标是将被测量的物体放在三坐标测量空间，就可得出被测物体上各测点的坐标位置，根据这些点来得出空间的坐标值，计算出被测物体的几何尺寸、形状和位置及垂直度、跳动度等。
第五章编程设计
5.1确定装夹方案
由于该零件需要在两次装夹下才能完成加工，则需要以内孔和外圆互为基准装夹，采用三爪软爪卡盘进行装夹，可以保证夹紧的接触面积很大，这样不会引起工件夹紧变形。
5.2选择刀具及制定数控加工刀具卡
由于毛坯为无缝钢管，采用硬质合金类刀具进行加工，具体如表5-1所示：
表5-1数控加工刀具卡
产品名称或代号
02100827
零件名称
油封座圈
零件图号
序号
刀具号
刀具
加工表面
备注
规格名称
数量
刀长/mm
1
T01
粗车外圆车刀
1
实测
粗车M端面及Φ133.35+0.04-0.04mm外圆
2
T02
精车外圆车刀
1
实测
精车M端面及Φ133.35+0.04-0.04mm外圆
3
T03
粗车内孔车刀
1
实测
粗车450倒角及Φ109.90-0.025mm内孔
4
T04
精车内孔车刀
1
实测
精车450倒角及Φ109.90-0.025mm内孔
5
T05
粗车外圆偏刀
1
实测
粗车端面
6
T06
粗车内孔车刀
1
实测
粗车Φ135.99mm斜面Φ119.08mm斜面
7
T07
精车内孔车刀
1
实测
精车Φ135.99mm斜面Φ119.08mm斜面
8
T08
精车内孔车刀
1
实测
精车Φ137.7mm圆弧
5.3编制加工工序卡
油封转圈数控加工部分的加工工序卡如表5-2所示：
表5-2数控加工工序卡
数控加工工序卡
产品名称
零件名称
零件图号
油封座圈
工序号
程序编号
夹具名称
加工设备
数控车间
三爪软爪
GLS-100
数控中心
工步号
工步内容
刀具号
刀具规格/㎜
主轴转速/r·min-1
进给量/mm·r-1
背吃刀量/mm
11
粗车端面及Φ133.35+0.04-0.04mm外圆（含过度倒角、Φ138+0.05-0.05mm圆弧）保证26.5mm尺寸保证Φ133.35+0.04-0.04mm外圆至Φ133.5mm
TO1
25X25
345
0.3
2
22
精车端面及Φ133.35+0.04-0.04mm外圆（含过度倒角）保证26.2mm、Φ133.35+0.04-0.04mm至零件图尺寸要求
TO2
25X25
280
0.1
0.25
33
粗车450倒角及Φ109.90-0.025mm内孔，保证尺寸3.5mm、Φ109.90-0.025mm内孔尺寸至110.2mm
TO3
Φ20
345
0.3
2
44
精车450倒角及Φ109.90-0.025mm内孔，保证尺寸3.1+0.1-0.1mm、Φ109.90-0.025mm至零件尺寸要求
TO4
Φ20
280
0.1
0.25
55
粗车端面
TO5
25X25
345
0.3
2
66
粗车Φ135.99mm斜面Φ119.08mm斜面，保证Φ135.99mm斜面至Φ136.2mm、Φ119.08mm斜面至Φ119.2mm
TO6
Φ20
345
0.3
2
77
精车Φ135.99mm斜面Φ119.08mm斜面，保证Φ135.99mm、Φ119.08mm至零件图尺寸要求
TO7
Φ20
280
0.1
0.25
88
精车Φ137.7mm圆弧，至零件图尺寸要求
TO8
Φ20
345
0.1
0.25
5.4编制程序
该零件需要两次装夹，根据所选用机床的数控系统和工艺设计，编制加工程序工序1程序如表5.3数控车削程序
表5.3数控车削加工程序
设备
数控车床
系统
FANUC
零件名称
油封座圈
序号
程序
程序名
N10
06809
N20
G0G28U0;
N30
T0101;
调1号刀
N40
G50S2000;
建立工件坐标系
N50
G96S345M03;
主轴正传
N60
G00X139.5Z2.0M08;
快速定位
N70
G94X108.0Z0.2F0.4;
粗车端面及Φ133.35外圆
N80
G71U2.0R0.5;
N90
G71P10Q20U0.3W0.05F0.35;
N100
N10G00X130.35;
N110
G01Z0;
N120
X133.35A30.0;
N130
Z-19.8;
N140
G02X135.85Z-24.94R11.5;
车Φ135.85圆弧
N150
G01X138.25Z-27.35;
N160
N20Z-29.0;
N170
G00Z100.0;
N180
G00G28U0.;
N190
T0202;
调2号刀
N200
G50S2000;
建立工件坐标系
N210
G96S345M03;
主轴正传
N220
G00X139.5Z2.0;
快速定位目标点
N230
G94X108.0Z0F0.12;
精车端面及Φ133.35外圆
N240
G70P10Q20S280F0.12;
N250
G00Z100.0;
N260
G00G28UO;
N270
T0303;
调3号刀
N280
G50S2000;
建立工件坐标系
N290
G96S345M03;
主轴正传
N300
G00X108.7Z2.0;
快速定位
N310
G71U2.5R0.5;
粗车Φ109.9内孔
N320
G71P30Q40U-0.3W0.05F0.32;
N330
N30G00X117.9;
N340
G01Z0;
N350
X110.3Z-3.8;
N360
N40G01Z-20.05;
N370
G00Z100.0;
N380
T0404;
调4号刀
N390
G50S2000;
建立工件坐标系
N400
G96S345M03;
主轴正传
N410
G00X108.7Z2.0;
快速定位目标点
N240
G70P30Q40S280F0.12;
精车Φ109.9内孔
N430
G00Z100.0M05;
N440
M09;
N450
T0101;
调1号刀
N460
G97;
N470
M30;
程序结束
N480
%
根据所选用机床的数控系统和工艺设计，编制加工程序工序2程序如表5.4数控车削程序
表5.4数控车削加工程序
设备
数控车床
系统
FANUC
零件名称
油封座圈
序号
程序
N10
06810
程序名
N20
G00G28U0;
N30
T0505;
调5号刀
N40
G50S2000;
建立工件坐标系
N50
G96S345M03;
主轴正传
N60
G00X139.5Z2.0M08;
快速定位
N70
G94X108.0;
车端面
N80
Z-0.2;
N90
G00Z100.0;
N100
T0606;
调6号刀
N110
G50S2000;
建立工件坐标系
N120
G96S345M03;
主轴正传
N130
G00X139.5Z2.0;
快速定位目标点
N140
G71U2.5R0.5;
粗车Φ135.99mm斜面Φ119.08mm斜面
N150
G71P50Q60U0.3W0.05F0.35;
N160
N50G00X138.0;
N170
G01X135.99Z-0.2;
N180
X119.08Z-8.6;
N190
N60X109.0Z-19.8;
N200
G00Z100.0;
N210
G00G28UO;
N220
T0707;
调7号刀
N230
G50S2000;
建立工件坐标系
N240
G96S345M03;
主轴正传
N250
G00X139.5Z2.0;
快速定位目标点
N260
G94X108.0Z-0.2F0.12;
精车Φ135.99mm斜面Φ119.08mm斜面
N270
G70P50Q60S280F0.12;
N280
G00Z100.0;
N290
G0G28U0;
N300
T0808;
调8号刀
N310
G50S2000;
建立工件坐标系
N320
G96S345M03;
主轴正传
N330
G00X139.0
快速定位
N340
G03X137.7Z-0.74R0.5;
精车Φ137.7mm圆弧
N350
G00Z100.0M05;
N360
M09;
N370
T0505;
调5号刀
N380
G97;
N390
M30;
结束程序返回起点
N400
%
第六章结论
本次毕业设计虽然为期不长，但是它浓缩了大学学习的整个过程，体现了我们对所学知识的掌握和领悟程度。
通过对油封座圈加工工艺分析及编程设计，总结出我的设计方案是：
绘制零件图--工艺分析及生产类型的确定--零件工艺规程的设计--加工设备及工艺设备的选用--加工余量工序尺寸和公差的确定--编程设计。
油封座圈的加工要求很多，尤其是粗糙度、加工精度、以及表面是否有划痕、磕碰和摔伤都会
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