蜗轮箱体数控加工工艺设计及加工仿真（含全套CAD图纸）

买文档就送您 纸全套， Q 号 交流 401339828 或 11970985 目录 摘要 . . 一章 前言 . 1 机械制造业的发展趋势 . 1 数控机床的发展 . 1 简述蜗轮箱 . 2 蜗轮箱概述 . 2 蜗轮箱的作用 . 2 本研究课题的目的、作用、内容 . 2 目的 . 2 作用 . 3 内容 . 3 第二章 蜗轮箱机械加工工艺设计 . 4 零件图分析 . 4 材料的选择 . 5 毛坯尺寸的确定 . 6 毛坯机械加工余量确定 . 7 基准面的选择 . 8 粗基准的选择 . 8 精基准的选择 . 8 切削用量的选择 . 12 选择切削用量时考虑的因素 . 12 主要切削用量的确定 . 13 第三章 数控加工设备的选择 . 17 立式铣床的选用 . 18 卧式加工中心的选用 . 18 数控加工刀具 . 20 确定工艺方案 . 21 确定数控加工流程 . 21 加工基准面 . 21 买文档就送您 纸全套， Q 号 交流 401339828 或 11970985 以底平面为基准， 25孔销孔定位加工顶面、沉孔 . 22 以底平面为基准， 25孔销孔定位加工侧壁 . 22 以底平面为基准， 25孔销孔定位加工螺纹孔、镗孔 . 22 确定进给路线 . 23 走刀路线的选择 . 23 编制数控加工工序卡片 . 24 切削用量计算 . 24 工装夹具设计 . 25 第四章 数控加工仿真 . 26 数控编程的内容及方法 . 26 数控编程的内容 . 26 数控编程的基本方法 . 26 加工中心数控系统及 件 . 27 加工中心数控系统的选用 . 27 件简介 . 28 零件的三维建模 . 28 零件的模拟加工过程 . 29 俯视图上孔的加工 . 29 左右视图上孔的加工 . 32 上端面粗加工 . 33 上端面精加工 . 36 加工 E 面 . 36 铣 B、 C 面、钻 60. 38 件成品图 . 39 结论 . 41 参考文献 . 42 致谢 . 43 买文档就送您 纸全套， Q 号 交流 401339828 或 11970985 蜗轮箱体数控加工工艺设计及加工仿真 摘要 本文主要介绍传动箱体数控加工工艺设计及其加工仿真，其主要包括以下 四大部分： 第一部分为零件分析。主要分析了蜗轮箱体的功用、结构特点、技术要求及其主要加工要素。 第二部分为蜗轮箱体数控加工工艺的设计。其主要内容包括：分析零件的材料性能，选择合适的毛坯制造方式；确定零件的生产类型及工艺特征，选择合理的定位基准；通过比较和分析不同的工艺方案，制定出合理的数控加工工艺路线；确定毛坯机械加工余量及其工序尺寸，计算切削用量，并填写数控加工工艺卡片。 第三部分为数控加工程序的编制及其仿真，利用三维设计软件建立蜗轮箱的模型并采用数控编程软件 行 加工 仿真，自动生成数 控加工程序。 关键词： 蜗轮箱 ；数控 加工工艺 ；加工 仿真 买文档就送您 纸全套， Q 号 交流 401339828 或 11970985 C of is of It on of is of It as of of of by of is of of to as as NC 纸全套， Q 号 交流 401339828 或 11970985 第一章 绪论 机械制造业的发展趋势 如今数控机床已经深入机械制造业中，起到了不可代替的作用。极大的缩小了零件加工辅助工时和零件加工切削工时，大大地节约了 加工 成本。 21 世纪初机械制造业的重要特征表现在它的全球化、网络化、 虚拟化以及环保协调的绿色制造等，人类不仅要摆脱繁重的体力劳动，而且要从烦琐的计算分析等脑力劳动中解放出来，以便有更多的精力从事高层次的创造性劳动。智能化促进柔性化，它使生产系统具有更完善的判断与适应能力。 数控机床的发展 从第一台数控机床的问世以来的 50 多年中，随着微电子技术、自动控制技术和精密测量技术等的发展，数控技术得到了迅速的发展，先后经历了电子管、晶体管、小规模集成电路、大规模集成电路及小型计算机和微处理机或微型计算机等五代数控系统。 前三代数控系统属于采用专用控制计算机的硬接线（硬件）系 统，一般称为控。 20 世纪 70 年代初期，计算机技术的迅速发展使得小型计算机的价格急剧下降，从而出现了以小型计算机代替专用硬件控制计算机的第四代数控系统。这种系统不仅具有更好的经济性，而且许多功能可用编制的专用程序实现，并可将专用程序存储在小型计算机中，构成控制软件。这种数控系统称为 计算机数控系统。 20 世纪 70 年代中期，以为处理机为核心的数控系统 为软接线（软件）数控系统。目前， 统早已经淘汰，现代数控系统均采用 前通常仍将现代数控系统称为 现代数控机床的发展趋向是高速化、高精度化，高可靠性、多功能、复合化、智能化和结构开放。主要发展动向是研制开发软、硬件都具有开放是结构的智能化，全功能通用数控装置。近几年推出的以 32 位微处理器为 核心 的 统是买文档就送您 纸全套， Q 号 交流 401339828 或 11970985 实现上述目标的产品，如德国西门子推出的 40D 系统、美国辛辛那提的 统、日本发那科公司的 10 系统等。 简述 蜗 轮箱 蜗 轮箱概述 蜗 轮箱是一种箱体类零件，箱体零件是机器或部件的基础零件，它把有关零件联结成一个整体，使这些零件保持 正确的相对位置，彼此能协调地工作。因此，蜗 轮 箱体零件的制造精度将直接影响机器或部件的装配质量，进而影响机器的使用性能和寿命。因而 蜗轮 箱体一般具有较高的技术要求。 蜗 轮箱的作用 蜗 轮箱的主要作用是容纳、支撑轴和齿轮，存储气体、液体等，并与 蜗 轮箱箱盖连接，箱体的主要结构形状即由其功能来确定。如：将该机体做成中空的箱体，是为了容纳齿轮和存储润滑油；箱体下部的螺纹孔是更换润滑油的放油孔；箱体底部带有销孔或小孔，便于定位加工，通常为一面两销定位；底板上的四个沉孔是为了安装、固定箱体；箱体上带有凸缘的 三 个 大的圆孔，是为了支撑轴和滚动轴承；凸缘周边圆角、倒角等一方面便于铸造，另一方面增大机械结构强度；凸缘前端的小螺孔，是为了连接密封端盖。 本研究课题的目的、作用、内容 目的 通过毕业设计，能利用 图工具进行 零件 图 的绘制 ，并构造出零件的 毛坯 图，利用 建零件三维立体模型 ，并能够利用 建的模型在进行加工仿真，最终得到在数控加工中心中加工所要的 G 代码 。能较好的编写出零件的机械加工工艺过程卡片、机械加工工序卡片、填写数控加工刀具卡片并编制相应数控加工刀具 路径和程序，而且做出相应的说明。 买文档就送您 纸全套， Q 号 交流 401339828 或 11970985 作用 通过 毕业设计 的完成， 可以 使 我对 零件 图的 设计及数控 加工仿真 的过程及方法 得到了更深入的了解 ，学会独立分析解决问题、查找参考资料的方法、编写 毕业设计 说明书。 内容 本次毕业设计主要包括 蜗 轮箱的机械加工工艺流程、工艺设计和 数控加工仿真 、加工参数的选择等。 可以细化的分为零件的工艺分析、零件工艺方案设计、数控机床的选用，包括进给路线、加工余量、切削用量 、仿真加工 等内容。最终完成零件的 机械加工工艺过程卡片、 机械加工工序卡片、 数控加工刀具卡片 以及数控加 工 的仿真 。 买文档就送您 纸全套， Q 号 交流 401339828 或 11970985 第二章 蜗 轮箱机械加工工艺设计 零件图分析 我 所做的 设计 为 蜗 轮箱 的数控加工及仿真 。具体外形及尺寸详见附 录 A 毛坯 图纸。 该 蜗 轮箱为箱体类零件，结构形状较为复杂，主要加工任务是铣平面和加工孔，大部分适合数控镗铣加工的一种典型零件。我们根据加工部位粗糙度要求来制定加工方法。 如表 2 2孔的加工方案及经济精度 序号 加工方案 经济精度级 表面粗糙度 m） 适用范围 1 粗镗 12 淬火钢外的各种材料，毛 坯有铸出孔或锻出孔 2 粗镗 半精镗 9 粗镗 半精镗 精镗 8 粗镗 半精镗 磨孔 8 要用于淬火钢，也用于未淬火钢，但不宜用于有色金属 5 粗镗 半精镗 粗磨 精磨 7 2 该零件的加工工艺过程 。 表 2轮箱体加工内容分析 平面 加工内容 加工方法 底面 185230 底平面，粗糙度 25销孔； 413 及 26通孔， 粗糙度 粗、精铣底平面 ；钻、铰 25销孔；钻 413 通孔；反锪426 沉头 孔 顶面 顶面，粗糙度 5M 12布螺纹孔 铣顶面，钻、攻 5布螺纹孔 买文档就送您 纸全套， Q 号 交流 401339828 或 11970985 A 面 100圆台 侧壁，粗糙度 侧壁，粗糙度 62孔， 角， 倒角 面粗糙度 、精铣 100圆台 侧壁 ；铣内侧壁； 粗、精 镗 62孔， B 面 62孔，粗糙度 100 凸台面，粗糙度 3布螺纹孔 粗、精铣 100 凸台面；粗、精镗 62孔；钻、攻6布螺纹孔 C 面 侧壁，粗糙度 62孔，粗糙度 80 阶梯 孔带 角，侧壁粗糙度 、精铣 240326 侧壁；镗65 通孔；粗、精镗 80 阶梯 孔带 角；钻、绞、攻纹孔 D 面 100 凸台面，粗糙度 60孔，粗糙度 、精铣 100 凸台面；粗、精镗 60孔 料的选择 蜗轮箱的材料为灰铸铁。灰铸铁抗拉强度和塑性低，但铸造性能和减震性能好，主要用来铸造汽车发动机汽缸、汽缸 套、车床床身等承受压力及振动部件。性能及用途如表 2 牌号 灰铸铁指的是最低抗拉强度为 200灰铸铁。较高强度铸铁，基体为珠光体，强度、耐磨性、耐热性均较好，减振性也良好；铸造性能较好，需要进行人工时效处理。 灰铸铁一般运用于机械制造中较为重要的铸件，如：汽缸、齿轮、机座、金属切削机床床身及床面等。汽车、拖拉机的气缸体、气缸盖、活塞、刹车轮、联轴器盘以及汽油机和柴油机的活塞环。承受 下中等压力的液压缸、泵体、阀体以及要求有一定耐腐蚀能力的泵壳、容器。圆周速度大于 12 20m/经表面淬火的零件。 买文档就送您 纸全套， Q 号 交流 401339828 或 11970985 表 2铸铁的性能与应用 牌 号 及 分 类 机械性能 物理性能 应用举例 抗拉强度 抗弯强度 抗压强度 疲劳极限 抗剪强度 冲击韧性 公斤力 米 / 毫米 2 硬度 胀系数 导热系数 卡 /厘米 秒度 （公斤力 /毫米 2） 0 200 0 500 低 牌 号 6 10 26 50 148 229 2 13 状简单和不重要的铸件 3 15 33 6080 163 229 盖、泵体 高 牌 号 0 40 6080 911 70 241 0 12 缸、齿轮等 5 47 80100 1113 70 241 0 54 100 120 1317 87 225 轮、凸轮、车床卡盘 5 61 120 135 1520 97 269 毛坯尺寸的确定 毛坯是工艺技术人员应高度重视的问题。零件加工过程中工序的内容或工序数目、材料消耗、热处理方法、零件制造费用等都与毛坯的材料、制造方法，毛坯的误差与余量 有关。 买文档就送您 纸全套， Q 号 交流 401339828 或 11970985 查机械加工余量手册，取部分图表 如 2示。得到毛坯余量。详细尺寸见附录 A毛坯图纸。 表 2与铸件尺寸公差配套使用的铸件机械加工余量 尺寸公差等级 4 5 6 7 8 加工余量等级 D D E D E F D E F D E F G H 基本尺寸 加工余量数值 100 100160 160250 250400 毛坯机械加工余量确定 因箱体零件形状较为复杂且生产批量大，故毛坯选用铸件造型方法为金属模机械砂型铸造。查切削加工简明实用手册 6得铸件机械加工余量见表 2轮箱体毛坯图见附录。 表 件加工各面总余量 加工表面 尺寸公差等级工余量等级工余量/ 注 上端面 8 G 4 单 面 A 端面 8 G 面 B 凸台面 8 G 面 C 凸台面 8 G 面 D 凸台面 8 G 面 买文档就送您 纸全套， Q 号 交流 401339828 或 11970985 基本尺寸 /工余量 / 注 箱体内孔 60 侧 前端面轴承座孔 62 侧 后端面轴承座孔 62 侧 基准面的选择 基准是用来确定工件上几何要素之间的几何关系所依据的那些点、线、面。基准面的选择是工艺规程中的重要工作之一，基准面的正确合理，可以使加工质量得到保证，生产率得以提高。否则，在加工工艺过程中会问题百出，甚至会造成零件的成批报废，使生产无法正常进行。 粗基准的选择 用没有经过切削加工的表面作定位基准的称为粗基准，其选择原则是： （ 1）选与加工表面有较高相对位置要求的不加 工表面作粗基准。 （ 2）粗基准的选择必须使重要表面有足够且均匀的加工余量。 （ 3）用作粗基准的毛坯面应该平整、光洁、能使定位稳定，夹紧可靠。 （ 4）粗基准在同 尺寸方向上， 一般情况下只能使用一次。 因此选择 蜗 轮箱底平面为粗基准比较合理，如果选择机体的侧壁为粗基准，则结合面的表面粗糙度与几何精度都不好保证。 精基准的选择 由精基准选择原则： （ 1）基准重合原则 （ 2）基准不变原则 （ 3）互为基准，反复加工原则。 综上所述可选 蜗轮 箱体的 C、 D 面为粗基准，加工底平面；底平面为精基准，加工每个面及孔， 这样较为合理。 买文档就送您 纸全套， Q 号 交流 401339828 或 11970985 工艺路线的拟定 拟定工艺路线的出发点是使零件的几何形状、尺寸精度以及位置精度等技术要求能得到保证。工艺路线的拟定一般需要做两个方面的工作：一是根据生产纲领确定加工工序和工艺内容，依据工序的集中和分散程度来划分工艺；二是选择工艺基准，即主要选择定位基准和检验基准。 数控加工是指在数控机床上进行零件切削加工的一种工艺方法。数控加工是现代制造的重要组成部分，它和传统的机加工方法相比有如下优点： （ 1） 自动化程度高 在数控机床加工零件时，除了手工装卸工件外，其余加工过程都 由机床自动完成。在柔性制造系统中，上下料、检测、诊断、对刀、传输、调速、管理等也都由机床自动完成，这样减轻了操作者的劳动强度，改善了劳动条件。 （ 2） 加工精度高 、 加工质量稳定 数控加工的尺寸精度通常在 间，不受零件形状复杂程度的影响，加工中消除了操作者的认为误差，提高了同批零件尺寸的一致性，使产品质量保持稳定。 （ 3） 对加工对象的适应性强 数控机床上实现自动加工的控制信息是加工程序。当加工对象改变事，除了相应更换刀具和解决工件装夹方式外，只要重新编写并输入该零件的加工程序，便可自动加工出 新的零件，不必对机床作复杂的调整，这样缩短了生产准备周期，给新产品的研制开发以及产品的改进、改型提供了捷径。 （ 4） 生产效率高 数控机床的加工效率高，一方面是自动化程度高，在一次装夹中能完成较多表面的加工，省去了划线、多次装夹、检测等工序；另一方面是数控机床的运动速度高，空行程时间短。目前，数控车床的主轴转速已达到 5000 7000r/控高速磨削的砂轮线速度达到 100 200m/s,加工中心主轴转速已达到2000050000r/轴的进给速度达到 18 24m/s。 一般来说，数控加工方法 与通用机床加工方法在工艺原则上多半是相似的，但数控加工工序内容要比通用机床加工内容复杂，这是因为数控机床价格昂贵，若只加工简单的工序，既不经济也不合理，所以在数控机床上尽可能安排较复杂买文档就送您 纸全套， Q 号 交流 401339828 或 11970985 的工序，以及那些通用机床上难以完成的工序。加工工艺技术难度越大越能显示出数控加工方法的优越性。 数控机床，除了被指定要完成一些基本工序之外，还可以完成一些其他工序，也可以把精度低、去除加工余量大和作用在机床上的切削力大的粗加工与精度高、切削力小的精加工在同一次装夹中完成。这表明零件加工工序越集中，越能显示数控加工的特点。 综 上所述该零件的生产批量为大批量生产，主要应采用数控加工，所以工序相对传统工序比较集中。 根据以上原则，拟定以下两种 加工 工艺路线方案。 工艺路线 方案一： 工序 ： 铸造； 工序 ： 人工时效处理； 工序 ： 涂底漆（飞边、披缝、型砂清理干净，非加工表面涂耐油漆）； 工序 ： 粗铣底面； 工序 ： 粗铣上端面； 工序 ： 粗铣 0 10 的 左右凸台面； 工序 ： 粗铣 06 的底面上的凸台面 工序 ： 粗镗 726 H 左右端面 上的 孔； 工序 ： 粗镗 760H 底孔 ； 工序 ： 精镗左右端面上 726 H 孔； 工序 ： 精镗 760H 底孔 ； 工序 ： 钻底面 413的沉头孔 工序 ： 钻上端面 5 个 孔，深 10螺纹深 8 工序 ：钻 2 个销孔 5 深 20对其进行精绞； 工序 ： 钻分布在轴承孔端面上的孔 3 个 20螺纹深15 工序 ： 清洗； 工序 ： 终检； 工艺路线方案二： 工序 ： 铸造； 买文档就送您 纸全套， Q 号 交流 401339828 或 11970985 工序 ： 时效处理； 工序 ： 涂底漆 （飞边、披缝、型砂清理干净，非加工表面涂耐油漆 ） ； 工序 ： 粗铣底面； 工序 ： 粗铣上端面； 工序 ： 粗精铣 0 10 左右凸台上的面； 工序 ： 粗精铣箱体内部 B、 C 凸台面； 工序 ： 粗精铣底部 0 10 凸台面； ； 工序 ： 粗精镗 762H 孔； 工序 ： 粗精镗 760H 孔； 工序 ： 钻上端面 5 个 孔，深 10螺纹深 8 工序 ： 钻 2 个销孔 5 深 20对其进行精绞 底面钻 ； 工序 ：钻 413 的沉头孔，深 20 工序 ： 钻分布在轴承孔端面上的孔 3 个 20螺纹深15 工序 ： 清洗； 工序 ： 终检； 上述两个工艺方案的特点在于：方案一是在铣削上表面 时将粗铣和精铣分开的 ，而方案二则是粗精铣没有分开，并接着再加工其面上工艺孔。方案一会 增加工件装夹的次数，增加加工辅助时间， 方案二就解决的这个问题，但是由于粗精不分开，势必会影响到零件的加工质量，且整个上端面及上孔的加工均是以粗基准来定位的，加工零件的尺寸精度不易保证。在加工上端面时，两方案定位基准的选择也不同，在方案一中选择以左端面、后端面和底面做为粗基准定位，用两面来定位可以避免用粗糙孔定位可能引起的上端面的平面度误差及前后端面孔的同轴度误差。而方案二则是选择以前后端面 72 的毛坯孔来做为定位基准，两孔是毛坯所以同轴度难以保证。 综合考虑两个方案的优缺点后，方案一更为合理。故本设计采用方案一的工艺路线对箱体进行生产加工。 买文档就送您 纸全套， Q 号 交流 401339828 或 11970985 切削用量的选择 数控加工中切削用量应根据加工技术要求、刀具耐用度、切削条件等加以确定。查表时，在缺少数控加工切削用量表的情况下，亦可参照普通加工切削用量表确定，所确定的切削用量应是本机床具有的数值。 选择切削用量时考虑的因素 （ 1）切削加工生产率 在切削加工中，材料切除率与切削用量三要素（切削速度给量 f、背吃刀量保持线性关系，其中任一参数增大，都可使生差率提高。但由于刀具寿命的制约，当任一参数增大时，其他两参数必须减小。因此，在制定切削用量时，使三要素获得最佳组合，此时的高生产率才是合理的。 （ 2）刀具寿命 T 切削用量三要素对刀具寿命 T 影响的大小，按顺序为切削速度给量 f、背吃刀量此，从保证合理的刀具寿命出发，在确定切削 用量时，应先采用尽可能大的背吃刀量后再选用大的进给量 f，最后根据确定的刀具寿命求出切削速度可查阅切削用量手册来选取）。 （ 3）加工表面粗糙度 精加工时，增大进给量将增大加工表面粗糙度值。因此，它是精加工时抑制生产率提高的主要因素。 在多刀切削或使用组合刀具切削时，应按各把刀具允许的切削用量中最低的参数，作为调整机床的参数。对自动化加工，各工位加工工序的切削用量，要按生产节拍进行平衡。 数控加工中切削用量应 根据加工技术要求、刀具耐用度、切削条件等加以确定。查表时，在缺少数控加工切削用量表的情况下，亦可参照普通加工切削用量表确定，所确定的切削用量应是本机床具有的数值。 （ 4）背吃刀量 背吃刀量 根据机床、工件和刀具的刚性来确定。在刚性允许的情况下，买文档就送您 纸全套， Q 号 交流 401339828 或 11970985 应尽可能使 于加工表面的加工余量，以便减少走刀次数，提高加工效力，当加工精度和表面粗糙度要求高时，可以留一点余量（一般 右），最后光一刀。数控机床的加工余量可较普通机床的精加工余量小一些。 （ 5）进给速度 进给 速度指令 F 是数控机床切削用量的一个重要参数，通常根据加工精度和表面粗糙度来选取。当要求高时，进给速度应选得小些，例如通常可在 200500mm/围内选取。而精铣时可取 200 250mm/大进给速度受机床刚性和拖动系统性能限制。 主要切削用量的确定 1上端面的切削用量的确定 铣箱体上端面时，因为该零件生产批量大，要求高生产率。查资料金属机械加工工艺人员手册综合考虑：粗铣时选 、材料为 硬质合金刀片套式面铣刀（立式铣）， 12/320/ 192/300/ 数 121 Z