张升启毕业设计论文.doc

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1．引言
在液压系统中, 密封装置用来防止工作介质的泄漏及外界灰尘和异物的侵入。其中起密封作用的元件, 即密封件。外漏会造成工作介质的浪费, 污染机器和环境, 甚至引起机械操作失灵及设备人身事故。 内漏会引起液压系统容积效率急剧下降, 达不到所需要的工作压力, 甚至不能进行工作。侵入系统中的微小灰尘颗粒, 会引起或加剧液压元件摩擦副的磨损, 进一步导致泄漏。因此, 密封件和密封装置是液压设备的一个重要组成部分。它的工作的可靠性和使用寿命, 是衡量液压系统好坏的一个重要指标。除间隙密封外, 都是利用密封件, 使相邻两个偶合表面间的间隙控制在需要密封的液体能经过的最小间隙以下。 在接触式密封中, 分为自封式压紧型密封和自封式自紧型密封( 即唇形密封) 两种。
密封件作为机械基础件的一个重要部件, 是各类机械主机性能、 质量、 安全性、 可靠性等的重要保证。无论是交通(汽车、 火车)、 工程机械、 矿山机械、 环保机械等行业, 还是航空、 航天等重大领域, 均离不开密封件, 特别是V形组合圈, 而且具有不可替代性, 具有稳定的市场空间。
V形密封圈的密封性能可根据工作压力的大小确定所用密封圈的数目, 一般须借助于压盖的调整来补偿密封圈的磨损量, 其致命的弱点是结构复杂, 须由支承环、 密封圈和压环三部分组成, 可是其摩擦阻力较大, 并随着工作压力和密封圈数目的增多而增大。因此V形密封圈适宜于运动速度较低而工作压力较高的液压缸采用, 压铸机等机械适用, 随着中国经济的快速发展以及开始大力振兴装备制造业, 密封件行业发展前景越来越广阔。

2．密封件Ｖ形组合圈的技术图样
密封件V形组合圈总体上由支撑环、 V形圈和压环等三部分组成。其中V形圈共有三个, 其形状和加工过程完全相同, 只是材质不同而已, 有两只为V形圈PTFE、 一只为橡胶V形圈FKM。其技术图样分别如下:

﹝支撑环图﹞

﹝压环图﹞

﹝V形圈图﹞

﹝V形圈组合图﹞

3．密封件Ｖ形组合圈的生产流程
在机械制造业中, 正确的选择机械零件材料和毛坯制造方法, 对于保证产品质量、 降低成本、 提高生产率和经济效益有着重要的意义。零件材料的选择不但要满足零件的使用性能要求还要考虑材料加工工艺性。切于产品的需要, 我公司所选用的毛坯均为中空柱体, 由于密封件的材质不同, 其生产流程如下:
1．按照一定的比例掺粉末
2．注塑成加工所需的规格
3．烧结
4．整形
5．做实验, 检验其成分的均匀度、 受压状况等
6．成型加工

4．刀具、 夹具选择及工艺分析
4.1所用的刀具和夹具
密封件V形组合圈共由5部分组成: PTFE支撑环、 PTFE V形圈、 FKM橡胶V形圈、 PTFE V形圈、 PTFE压环。由于材质的不同要选择不同的刀具, 这样能够降低刀具的磨损, 从而延长刀具的使用寿命。另外, 由于不同的材质有着不同的硬度, 一些硬度较低受到挤压容易变形的材质我们要借助一些简单的夹具来维持其形状的完整。
PTFE材质的材料硬度较低, 加上其毛呸材料为空心筒料, 因此稍微受到挤压就会缩小从而影响产品的尺寸精度甚至直接影响加工的进行, 因此要借助夹具来使其稳定。为了考虑经济与时间效益使用的夹具既要节省成本又要操作方便, 经研究我们用45#钢做一圆环装在筒料装夹的那头里面从而起到固定不让筒料不向中间缩小的作用。在筒料外面我们用45#钢做一有台阶的空心圆柱, 并在中间切口从而保证装夹时有不同的松紧度, 最后将中间装有一圆环的筒料敲入有台阶的空心圆柱中夹紧即可加工。这样就能够保证装夹的筒料不晃动而且加工出的产品尺寸精确。
此类材质加工时的刀具用定制的成型刀具, 考虑到耐磨性, 割刀应选用钨钢刀。
FKM橡胶材质的硬度低比较容易变形, 一般在车床上很难保证精度, 因此我们公司有专门的设备加工。
4.2加工方案、 工艺安排及程序分析
密封件V形组合圈总体上由支撑环、 V形圈和压环等三部分组成。其中V形圈共有三个, 其形状和加工过程完全相同, 只是材质不同而已, 有两只为V形圈PTFE、 一只为橡胶V形圈FKM。
4.2.1支撑环加工工艺:
1.装夹毛呸
2.外圆刀平端面并开始外轮廓加工
3.换3号堂刀加工内轮廓
4.割刀割断
4.2.2支撑环加工程序:

O0001;
G0X70 Z50;
M98P 2;
G0X70 Z50;
M5;
T0100;
M30;

O0002;
G0X70;
M03S800;
T0101;
G0X46 W-50;
G1X30 F100;
G0W0.2;
X37.5;
G1W-0. 2 F100;
G3X39 W-1.5 R1.5;
G1X45 W-0.39;
W-2.8;
G0X50;
W6.69;
T0303;
G0X37.5 W-1.5;
G1W-0.5 F100;
G3X36 W-1.5 R1.5;
G1X35 W-0.39;
W-2.8;
G0X32;
W6.69;
X70 W48;
T0404;
M03S450;
G0X46 W-53.59;
G1X45 F150;
X44.8 W-0.1 F5;
X34 F50;
G0X70 W48.8;
M99;

4.2.3压环加工方案:
加工该产品的主要环节就是要磨制一把宽度为2mm、 顶部弧度为Ｒ2的”Ｕ”型刀来加工端面上的”Ｕ”型槽, 为了保证尺寸的精确度可利用万能磨刀机操作此程序。其次就是磨一把宽度小于2mm的平头割刀, 用来加工压环”Ｕ”型口上面的Ｖ形斜面。
4.2.4压环加工工艺:
1.装夹毛呸
2.外圆刀平端面并开始外轮廓加工
3.换3号堂刀加工内轮廓
4.”Ｕ”型刀加工端面槽( 注: ”Ｕ”型刀对刀时在端面上测量圆圈直径从而定位Ｘ坐标位置)
5.平头割刀加工斜面
6.割刀割断
4.2.5 压环加工程序:
O0003
G0X70 Z50;
M98P 4;
G0X70 Z50;
M5;
T0100;
M30;

O0004
G0X70;
M03S800;
T0101;
G0X52 W-50;
G1X32 F100;
G0W0.2;
X44.2;
W-0.2;
G1X44.9 W-0.2 F100;
W-6.8;
G0X47 W9;
T0103;
G0X35.8;
W-2;
G1X35.1 W-0.2 F100;
W-6.5;
G0X33;
W6.7;
X70 W50;
T0202;
G0X40 W-49;
G1W-4.6 F60;

G0W56.3
T304;
G0X35.7 W-49;
G1W-1 F100;
X38.5 W-2.4 F30;
G0X39;
W3.4;
X44.3;
G1W-1 F100;
X42 W-2.4 F30;
G0X41.5;
W3.4;
G0X70 W49;
T406;
M03S400;
G0X45.5 W-55.6;
X44.9;
G1X44.6 W-0.1 F10;
G0X70 W48.8;
M99;
4.2.6Ｖ形圈加工方案:
加工该产品首先同样需要一把宽度为2mm、 顶部弧度为Ｒ2的”Ｕ”型刀和一把宽度小于2mm的平头割刀, 用来加工Ｖ形圈的两个”Ｖ”形斜面。然后还要将一把堂刀旋转成与车床刀架约45度安装用来做内轮廓。最后要注意的是由于角度问题外圆刀加工的只是大概轮廓, 最终要经过割刀进行成型加工。
4.2.7Ｖ形圈加工工艺:
1.装夹毛呸
2.外圆刀平端面并开始外轮廓粗加工
3.换3号堂刀加工内轮廓
4.”Ｕ”型刀加工端面槽( 注: ”Ｕ”型刀对刀时在端面上测量圆圈直径从而定位Ｘ坐标位置)
5.平头割刀加工”Ｖ”型斜面
6. 割刀精加工外轮廓并割断
4.2 .8Ｖ形圈加工程序:
O0005;
G0X70 Z50;
M98P 6;
G0X70 Z50
M5;
T100;
M30;

O0006;
G0X70;
M03S800
T0101;
G0X52 W-50;
G1X32 F100;
G0W0.2;
X46;
W-0.2;
G1X43.2 W-5.5 F100;
G0X48;
W7.5;
T103;
G0X34;
W-2;
G1X36.8 W-5.5 F100;
G0X32;
W5.5;
X70 W50;
T202;
G0X600;
G0X40 W-49;
G1W-3.73 F30;
G4X1;
G0W2.73
G0X45;
G1X42 W-1.25 F80;
G0W1.25;
X35;
G1X38 W-1.25 F80;
G0W1.25;
X70 W50;
T304;
G0X33;
W-52.4;
X35.1;
G1X39.1 W-2 F100;
G0X32;
W4.4;
X70 W50;
T405;
M03S450;
G0X47 W-52.4;
X44.9;
G1X41.2 W-1.85 F10;
X38.3 F50;
G0X70 W48.8;
M99;

5.故障及排除方法
密封件V形组合圈在加工过程中由于材质的问题最常出现的问题是装夹变形、 毛边、 跳刀等问题。下面简单介绍以上常见问题的解决方法。
5.1装夹变形的处理
PTFE材质的材料硬度较低, 加上其毛呸材料为空心筒料, 因此稍微受到挤压就会缩小从而影响产品的尺寸精度甚至直接影响加工的进行, 因此要借助夹具来使其稳定。用45#钢做一圆环装在筒料装夹的那头里面从而起到固定不让筒料不向中间缩小的作用。在筒料外面我们用45#钢做一有台阶的空心圆柱, 并在中间切口从而保证装夹时有不同的松紧度, 最后将中间装有一圆环的筒料敲入有台阶的空心圆柱中夹紧即可加工。这样就能够保证装夹的筒料不晃动而且加工出的产品尺寸精确
5.2毛边问题的处理
PTFE的材质加工起来并非像钢料那样光亮, 而在割刀最后割下来的那一面一般会有毛刺现象从而影响产品美观。针对此类问题首先要考虑的是割刀是否锋利, 若是刀的问题立即已经精磨过的刀具。若不是到的问题还能够采取的措施是在割刀将产品割下之前用一锋利的刀片在割刀切过的那条切口上轻轻刮一下即可使切口变的光洁。
5.3跳刀问题的处理
加工PTFE材质的密封件, 在内轮廓加工或者割刀割下来的时候经常会发现表面有花纹, 甚至在割断时产品震动无法进行加工。针对此问题我们采取的措施就要视情况而定, 有的时候筒料太长我们就要合理安排该分几次加工以及每次的切削深度为多少。对于割断时的跳动我们应在切的同时用一手指从里面对应割刀的位置抵住使其平稳。

6结论
密封件是当今社会中不可缺少的一种元气件, 随着机械化水平的提高, 对密封件密封性能的要求也不断提高, 加之密封件生产企业之间的激烈竞争, 近代密封件的生产水平也有了飞速的发展, 因此, 搜集和研究密封件的加工方案, 对于提高密封件的密封性能、 生产效率, 无疑有重要意义。

致谢
这次毕业设计得到了很多老师和同事的帮助, 其中给我帮助最大的是我的学校导师韩树明老师和单位导师尤健清师傅, 不论是从课题的选择还是到项目的最终完成, 其过程中每次遇到难题, 我最先做的就是向韩老师或尤健清师傅寻求帮助, 而你们每次不论忙或闲, 总会抽空来和我谈论, 最后一起商量问题的解决办法。
另外, 感谢校方给予我这样一次机会, 让我能够独立地完成一个课题, 以及在这个过程当中, 给予我的各种方便, 使我在即将毕业的最后一段时间里, 能够更多的学习一些实践应用知识, 从而增强了我的实践操作和动手应用能力, 提高了我独立思考的能力。再一次对我的母校表示忠心地感谢。
同时我要感谢我所在的公司, 感谢贵公司能够给我这个机会, 让我真正迈出人生的第一步, 这不但让我学到了许多专业知识, 同时还学到了许多做人处世的道理。
最后, 再一次真诚的感谢所有在这次毕业设计中给予过我帮助的人。

参考文献
《机械设计基础》、
《机械制造基础》、
《机械制图》、
《数控加工技术》、
《数控机床故障诊断与维修技术》