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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