传动箱侧盖机械加工及其数控加工编程[三维PROE]【含CAD图纸全套】
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三维PROE
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第一章 绪论在新的世纪里,科学技术必将以更快的速度发展，更快更紧密得融合到各个领域中,而这一切都将大大拓宽机械制造业的发展方向。其发展趋势可以归结为“四个化”：柔性化、灵捷化、智能化、信息化。既要使工艺装备与工艺路线能适用于生产各种产品的需要，能适用于迅速更换工艺、更换产品的需要,使其与环境协调的柔性，使生产推向市场的时间最短且使得企业生产制造灵活多变的灵捷化，还要使制造过程物耗，人耗大大降低,高自动化生产,追求人的智能与机器智能高度结合的智能化以及主要使信息借助于物质和能量的力量生产出价值的信息化。随着科学技术的迅速发展，机械产品的结构、零件的形状也在不断改进，人们对零件加工质量和加工精度的要求也越来越高。由于产品改型频繁，而且对精度要求高，为了提高生产效率，降低成本，保证产品质量，要求产品不仅有较好的通用性和灵活性，而且应实现加工过程的自动化。采用组合机床、自动机床、仿形机床和自动线，其设备的第一次投资费用高，生产准备时间长，而且不能满足零件形状复杂和改型频繁的要求。于是一种新型的机械加工设备数控加工机床应运而生。当前，在机械加工领域数控机床的使用已经非常普及，各个工厂企业都有不少数控机床，数控机床的出现使工业生产设备产生了本质的变革。在机械加工生产中，数控技术的应用不仅减轻了工人的劳动强度，还大大提高了产品质量和精度。1.1 汽车工业1汽车自上个世纪末诞生以来，已经走过了风风雨雨的一百多年。从卡尔.本茨造出的第一辆三轮汽车以每小时18公里的速度，跑到现在，竟然诞生了从速度为零到加速到100公里/小时只需要三秒钟多一点的超级跑车。这一百年，汽车发展的速度是如此惊人！同时，汽车工业也造就了多位巨人，他们一手创建了通用、福特、丰田、本田这样一些在各国经济中举足轻重的著名公司。1.1.1 国内外动态中国汽车工业发展大致可以分成三个阶段：第一个阶段：中国汽车工业1953诞生到1978年改革开放前。初步奠定了汽车工业发展的基础。汽车产品从无到有。第二个阶段，1978年到20世纪末。中国汽车工业获得了长足的发展，形成了完整的汽车工业体系。从载重汽车到轿车，开始全面发展。这一阶段是我国汽车工业由计划经济体制向市场经济体制转变的转型期。这一时期的特点是：商用汽车发展迅速，商用汽车产品系列逐步完整，生产能力逐步提高。具有了一定的自主开发能力。重型汽车、轻型汽车的不足得到改变。轿车生产奠定了基本格局和基础。我国汽车工业生产体系进一步得到完善。随着市场经济体制的建立，政府经济管理体制的改革，企业自主发展、自主经营，大企业集团对汽车工业发展的影响越来越大。汽车工业企业逐步摆脱了计划经济体制下存在的严重的行政管理的束缚。政府通过产业政策对汽车工业进行宏观管理。通过引进技术、合资经营，使中国汽车工业产品水平有了较大提高。摸索了对外合作、合资的经验。第三个阶段，进入21世纪以后。中国汽车工业在中国加入WTO后，进入了一个市场规模、生产规模迅速扩大；全面融入世界汽车工业体。如今国外已有许多公司把各种先进技术和装备，如微型电子计算机、无线电通讯、卫星导航等等新技术、新设备和新方法、新材料广泛应用于汽车工业中，汽车正在走向自动化和电子化。汽车的能耗，排放废气、噪声和污染等公害也日将减少，安全性、使用方便性将日益提高，即使再次发生石油危机，汽车工业也不会受到很大的影响。专家们认为，汽车是当前世界最主要的交通工具，在将来它仍然是世界上的主要交通工具，别的任何开工交通工具都不可能完全把汽车取代。1.1.2 未来发展趋势美国汽车新闻杂志对目前每年生产5000万辆汽车的统计，预测国际市场汽车结构将出现以下八大特点。1柴油机被更多的轿车所采用，欧洲装备柴油机的轿车已越来越多。2汽油机技术发展的标志之一是电控燃油喷射发动机将取代化油器发动机。欧共体已明确规定：今后生产的汽油机汽车必须装备电控燃油喷射系统。3电动汽车将进入实用阶段。随着低价格、高能量和长寿命新型电池的研究发展，以及人们对环保的强烈呼声，电动汽车将逐渐在各大城市成为一种代步工具。4汽车安全标准将会更加严格。为保证汽车可靠性和稳定性，ABS也将逐渐成为一些车型的标准装置；安装保障乘客的气囊装置的数量将逐渐增加，一些车型甚至装备侧面气囊；三点自动上肩式安全带、防侧撞杆及钢制链都将装备到各种类型的汽车上。5使用更多替代钢的轻型材料，以降低车重。铝合金、镁合金及碳素纤维等轻质材料在汽车制造上的应用将增多。6各种电子装置将在汽车上更多地应用，如电子发动机锁，它使偷车贼无法下手；全球卫星定位系统使驾驶人员无论身处何处，都不会迷路。7载货汽车将改进现有的动力装置。使用一种更加有效的动力装置，可以使目前的载货汽车拉得更多、跑得更快。8前轮驱动汽车将有所增加，发动机横置技术进一步发展，将使汽车更省油、更为经济；一些大型汽车也将采用前轮驱动方式，如新奥迪A8 等。 1.2 机械加工1.2.1 机械加工生产过程和工艺过程2在制造机器时，由原材料到成品之间的所有劳动过程就是一个生产过程。在机械产品的生产过程中，那些与原材料变为成品直接有关的过程就是一个工艺过程。1.2.2 国内外动态3 工艺水平低下导致生产出的产品不受青睐，这是我国机械产品普遍存在的问题。产品零件精度低、生产效率低、工艺消耗高、环境污染大等是我国机械工业发展的巨大障碍。 工艺水平总体有所提高。随着我国装备制造业的发展，特别是结合国家重大装备研制与技术引进和技术改造，制造业总体工艺水平和综合制造能力得到了新的提高。装备制造业的机床数控化率有了较大的提高，特别是五轴联动数控加工中心的应用，极大地提升了切削加工精度、效率与柔性化水平，产品装配工艺有新的突破。但工艺水平与国外仍有差距。我国机械制造工艺虽然有了长足进步，但与发达国家先进工艺相比，在技术方面还存在着很大的差距。世界经济在飞速发展，全球经济一体化进程加速，世界产业结构也在调整转移，机械行业也在发生翻天覆地是变化，正向更先进的方向发展。1.2.3 未来发展趋势全球工程机械行业的发展趋势有以下几个方面：1、全球范围内的兼并重组加剧，生产集中度进一步提高。世界范围工程机械生产集中度很高，而且还在继续提高；2、专业化生产程度提高。越来越多的企业成为组装厂，零部件全部专业化生产，关键零部件基本上是由专业厂生产；3、区域化和专业化程度提高，缩短了订货和交货时间，让生产接近客户。北美和欧洲的很多国家将一些企业搬到亚洲、拉美等第三世界，他们的产地离客户更近了，这就可以缩短定货和交货时间，就譬如在中国有很多国外企业；4、小型设备的产量大幅增长。欧美大型土石方施工已经基本完成，工作量下降，一些维修或私人用、家庭用小型机产量上升，主要有：反铲式装载机、滑移与转向装载机和伸缩臂装卸机械。这几个机种我国都有，但应用不广泛，而且产量小。 1.3 数控加工技术4随着计算机技术的高速发展，传统的制造业发生了根本性的变革，各工业发达国家对现代制造技术进行研究开发，提出了全新的制造模式。在现代制造系统中，数控技术是关键技术，它集微电子、计算机、信息处理、自动检测和自动控制等高新技术于一体，是用数字化信号对机床运动及其加工过程进行控制的一种方法，具有高精度、高效率及柔性自动化等特点，对制造业实现柔性自动化、集成化及智能化起着举足轻重的作用。目前，数控技术正在发生根本性的变革，正由专用型封闭式开环控制模式向通用型开放式实时动态全闭环控制模式发展。在集成化的基础上，数控系统实现了超薄型和超小型化；在智能化基础上，综合了计算机、多媒体、模糊控制和神经网络等多学科技术，数控系统实现了高速、高精及高效控制，加工过程中可以自动修正、调节与补偿各项参数，实现了在线诊断和智能化故障处理；在网络化基础上，CAD/CAM与数控系统集成为一体，机床联网，实现了中央集中控制的群控加工。数控加工技术是现代机械制造技术的基础，由于数控加工是将数字化控制技术应用于传统的加工技术之中，因此它覆盖了几乎所有的加工领域，如车、铣、刨、镗、钻、拉和电加工等，它的广泛应用，给机械制造业的生产方式、产品结构带来了深刻的变化。随着数控技术的飞速发展，数控技术的水平和普及程度 已经成为衡量一个国家综合国力和工业现代化水平的重要标志。数控加工是机械制造中的先进加工技术。它的广泛使用给机械制造业的生产方式、产品结构和产业结构带来了深刻的变化，是制造业实现自动化、柔性化和集成化生产的基础，为机械制造行业和国民经济产生了巨大的效益。1.3.1 数控加工的特点数控加工是在数控机床上进行零件加工的一种工艺方法，数控机床加工与传统机床加工的工艺规程从总体上说是一致的，但数控加工与传统的加工方法又有明显的区别，数控加工的工序内容比普通机加工的工序内容复杂，加工程序的编制比普通机床工艺规程的编制复杂。与传统的加工方法相比，数控加工具有如下优点：1、适应性强：数控加工是根据零件要求编制的数控程序来控制设备执行机构的各种动作，当数控工作要求改变时，只要改变数控程序软件，而不需改变机械部分和控制部分的硬件，就能适应新的工作要求；2、精度高，质量稳定：数控加工本身的加工精度较高，还可以利用软件进行精度校正和补偿；数控机床加工零件是按数控程序自动进行，可以避免人为的误差；3、生产率高：数控设备上可以采用较大的运动用量，有效地节省了运动工时；4、能完成复杂型面的加工：许多复杂曲线和曲面的加工，普通机床无法实现，而数控加工完全可以完成；5、减轻劳动强度，改善劳动条件：因数控加工是自动完成，许多动作不需操作者进行，故劳动条件和劳动强度大为改善；6、有利于生产管理：采用数控加工，有利于向计算机控制和管理生产方向发展，为实现制造和生产管理自动化创造了条件。数控加工工艺的主要内容包括以下几个方面：1、选择适合在数控上加工的零件，确定工序内容；2、分析加工零件的图纸，明确加工内容及技术要求，确定加工方案，制定数控加工路线，如工序的划分、加工顺序的安排、非数控加工工序的衔接等。设计数控加工工序，如工序的划分、刀具的选择、夹具的定位与安装、切削用量的确定、走刀路线的确定等；3、调整数控加工工序的程序。如对刀点、换刀点的选择、刀具的补偿；4、分配数控加工中的容差；5、处理数控机床上部分工艺指令。1.3.2 国内外动态长期以来，我国的数控系统为传统的封闭式体系结构，CNC只能作为非智能的机床运动控制器，加工过程变量根据经验以固定参数形式事先设定，加工程序在实际加工前用手工方式或通过CAD/CAM及自动编程系统进行编制。CAD/CAM和CNC之间没有反馈控制环节，整个制造过程中CNC只是一个封闭式的开环执行机构。在复杂环境以及多变条件下，加工过程中的刀具组合、工件材料、主轴转速、进给速率、刀具轨迹、切削深度、步长和加工余量等加工参数无法在现场环境下根据外部干扰和随机因素实时动态调整，更无法通过反馈控制环节随机修正CAD/CAM中的设定量，因而影响CNC的工作效率和产品加工质量。传统CNC系统的这种固定程序控制模式和封闭式体系结构，限制了CNC向多变量智能化控制发展，已不适应日益复杂的制造过程，因此，很有必要对数控技术实行变革势。近年来，国内制造业发展迅速，全球制造业向我国转移的趋势十分明显，代表着先进制造技术的数控加工在我国的制造业中日益普及。数控加工技术的发展、常规加工工艺的条件的变更和工艺参数的优化为实现优质、高效、低耗、洁净和灵活的目标奠定了坚实的基础。目前，数控开放系统有两种基本结构：(1)CNC+PC主板：把一块PC主板插入传统的CNC机器中，PC板主要运行实时控制，CNC主要运行以坐标轴运动为主的实时控制；(2)PC+运动控制板：把运动控制板插入PC机的标准插槽中作实时控制用，而PC机主要作非实时控制。1.3.3 未来发展趋势数控技术发展趋势表现在以下几个方面：1、性能发展方向：(1)高速高精高效化：速度、精度和效率是机械制造技术的关键性能指标，由于采用了高速CPU芯片、RISC芯片和多CPU控制系统以及带高分辨率绝对式检测元件的交流数字伺服系统，同时采取了改善机床动态、静态特性等有效措施，机床的高速高精高效化已大大提高；(2)柔性化：柔性化包含两方面，一方面的数控系统本身的柔性，数控系统采用模块化设计，功能覆盖面大，可裁剪性强，便于满足不同用户的需求；另一方面是群控系统的柔性，同一群控系统能依据不同生产流程的要求，使物料流和信息流自动进行动态调整，从而最大限度地发挥群控系统的效能；(3)工艺复合性和多轴化：以减少工序、辅助时间为主要目的的复合加工，正朝着多轴和多系列控制功能方向发展；(4)实时智能化：科学技术的发展，使实时系统和人工智能相互结合，人工智能正向着具有实时响应的、更现实的领域发展，而实时系统也朝着具有智能行为的、更加复杂的应用发展，由此产生了实时智能控制这一新的领域。在数控技术领域，实时智能控制的研究和应用正沿着几个主要分支发展：自适应控制、模糊控制、神经网络控制、专家控制、学习控制和前馈控制等。2、功能发展方向：(1)用户界面图形化：用户界面是数控系统与使用者之间的对话接口。图形用户界面极大地方便了非专业用户的使用，人们可以通过窗口和菜单进行操作，便于蓝图编程和快速编程、三维彩色立体动态图形显示、图形模拟、图形动态跟踪和仿真、不同方向的视图和局部显示比例缩放功能的实现；(2)科学计算可视化：科学计算可视化可用于高效处理数据和解释数据，使信息交流不再局限于用文字和语言表达，而可以直接使用图形、图像和动画等可视信息。可视化技术与虚拟环境技术相结合，进一步拓宽了应用领域，如无图纸设计、虚拟样机技术等，这对缩短产品设计周期、提高产品质量和降低产品成本具有重要意义。在数控技术领域，可视化技术可用于CAD/CAM，如自动编程设计、参数自动设定、刀具补偿和刀具管理数据的动态处理和显示以及加工过程的可视化仿真演示等；(3)插补和补偿方式多样化：多种插补方式如直线插补、圆弧插补、圆柱插补、空间椭圆曲面插补、螺纹插补、极坐标插补、2D+2螺旋插补、NANO插补、NURBS插补(非均匀有理B样条插补)、样条插补(A、B、C样条)、多项式插补等。多种补偿功能如间隙补偿、垂直度补偿、象限误差补偿、螺距和测量系统误差补偿、与速度相关的前馈补偿、温度补偿、带平滑接近和退出以及相反点计算的刀具半径补偿等；(4)内装高性能PLC：数控系统内装高性能PLC控制模块，可直接用梯形图或高级语言编程，具有直观的在线调试和在线帮助功能。编程工具中包含用于车床铣床的标准PLC用户程序实例，用户可在标准PLC用户程序基础上进行编辑修改，从而方便地建立自己的应用程序；(5)多媒体技术应用：多媒体技术集计算机、声像和通信技术于一体，使计算机具有综合处理声音、文字、图像和视频信息的能力。在数控技术领域，应用多媒体技术可以做到信息处理综合化、智能化，在实时监控系统和生产现场设备的故障诊断、生产过程参数监测等方面有着重大的应用价值。3、体系结构的发展：(1)集成化：采用高度集成化CPU、RISC芯片和大规模可编程集成电路FPGA、EPLD、CPLD以及专用集成电路ASIC芯片，可提高数控系统的集成度和软硬件运行速度。应用FPD平板显示技术，可提高显示器性能。平板显示器具有科技含量高、重量轻、体积小、功耗低、便于携带等优点，可实现超大尺寸显示，成为和CRT抗衡的新兴显示技术，是21世纪显示技术的主流；(2)模块化：硬件模块化易于实现数控系统的集成化和标准化。根据不同的功能需求，将基本模块，如CPU、存储器、位置伺服、PLC、输入输出接口、通讯等模块，作成标准的系列化产品，通过积木方式进行功能裁剪和模块数量的增减，构成不同档次的数控系统；(3)网络化：机床联网可进行远程控制和无人化操作。通过机床联网，可在任何一台机床上对其它机床进行编程、设定、操作、运行，不同机床的画面可同时显示在每一台机床的屏幕上；(4)通用型开放式闭环控制模式：采用通用计算机组成总线式、模块化、开放式、嵌入式体系结构，便于裁剪、扩展和升级，可组成不同档次、不同类型、不同集成程度的数控系统。闭环控制模式是针对传统的数控系统仅有的专用型单机封闭式开环控制模式提出的。由于制造过程是一个具有多变量控制和加工工艺综合作用的复杂过程，包含诸如加工尺寸、形状、振动、噪声、温度和热变形等各种变化因素，因此，要实现加工过程的多目标优化，必须采用多变量的闭环控制，在实时加工过程中动态调整加工过程变量。加工过程中采用开放式通用型实时动态全闭环控制模式，易于将计算机实时智能技术、网络技术、多媒体技术、CAD/CAM、伺服控制、自适应控制、动态数据管理及动态刀具补偿、动态仿真等高新技术融于一体，构成严密的制造过程闭环控制体系，从而实现集成化、智能化、网络化。第二章 机械加工工艺设计2.1设计题目传动箱侧盖机械加工工艺设计及其数控加工编程2.2机械加工工艺567 机械加工工艺设计是机械零件加工中的关键步骤，工艺过程由若干个按一定顺序排列的工序组成。工序的工艺过程的基本单元，也是生产组织和计划的基本单元。工序又可细分为若干个安装、工位、工步及走刀等。工艺过程的组成如下图所示：图21 工艺过程的组成2.2.1机械加工工艺路线制订零件机械加工工艺最主要的工作是拟定工艺路线。工艺路线的主要内容是：加工方法的选择、加工阶段的划分和工序的安排等。1、加工方法的选择在对零件进行工艺分析的基础上，即可对各个加工表面选择相应的加工方法，加工方法的选择有以下几个基本的方面：(1)首先要根据零件各个加工表面的技术要求，选择相应的加工方法，确定各种加工方法所能达到的经济加工精度和光洁度；(2)选择加工方法时应注意零件材料的机械性能和热处理情况；(3)选择加工方法时，应考虑生产纲领或生产类型，根据生产批量大小合理地解决生产率和经济性之间的矛盾。如在单件或小批生产中，为了降低成本，一般采用通用机床和工艺装备进行加工；而在大批大量生产中，则采用高效率的专用机床和组合机床。2、加工阶段的划分工艺路线划分加工阶段的目的在于：一是保证加工质量。粗加工时，切除较厚的金属层，使工件发热而产生热变形，以及因较大的切削力、夹紧力而产生工件的弹性变形等原因，使加工精度和光洁度不高，因此必须增加半精加工和精加工工序；二是合理使用设备。在各种加工过程中，根据加工阶段的特性，选择不同功率和特点的机床进行加工，有利于合理使用设备；三是粗加工阶段便于及时发现毛坯缺陷，以确定后续工序能否进行，避免浪费工时，减少费用。对零件的各表面加工是一个由粗到精的过程，通过若干工序的加工逐步达到质量要求。对加工精度要求较高的零件，按工序性质和内容的不同，将工艺路线划分为粗加工、半精加工和精加工等阶段。各加工阶段的基本要求如下：(1)粗加工阶段：切除毛坯黑皮和大部分加工余量，为以后加工提供精准基面，并留均匀而合适的余量；(2)半精加工阶段：提高精加工需要定位基准的精确性和控制精加工余量，为主要表面的精加工创造条件；(3)精加工阶段：主要为精度和光洁度要求较高的表面的进一步改善，使零件加工表面达到技术要求。2.2.2定位基准的选择原则1粗基准的选择在起始工序中，工件定位只能选择未经加工的毛坯表面，这种采用未经加工的铸造、锻造或轧制得到的表面作为定位基准面称为粗基准。(1)对于具有不加工表面的工件，为保证不加工表面与加工表面之间的相对位置要求，一般应选择不加工表面为粗基准；(2)对于具有较多加工表面的工件，粗基准的选择，应合理分配各加工表面的加工余量；(3)作为粗基准的表面，应尽量平整，没有浇口、冒口或飞边等其它表面缺陷，以便使工件定位可靠，夹紧方便；(4)如果毛坯表面比较粗糙且精度较低，一般情况下，同一尺寸方向上的粗基准表面只能使用一次。2精基准的选择精基准是采用已加工的表面作为定位基准面。(1)为了较容易地获得加工表面，其设计基准的相对位置精度应选择已加工表面的设计基准为定位基准；(2)定位基准的选择应便于工件的安装与加工，并使夹具的结构简单；(3)当工件以某组精基准定位，可以比较方便地加工其它各表面时，应尽可能在多数工序中采用此同一组精基准定位；(4)某些要求加工余量小而均匀的精加工工序，可选择加工表面本身作为定位基准。2.3计算生产纲领、确定生产类型本课题设计的零件是，其生产类型为中批量生产。2.4零件的分析2.4.1零件的作用给定的设计零件是汽车传动箱侧盖，汽车传动箱是汽车的一个重要组成部件，是传递动力的主机构。2.4.2零件的工艺分析设计零件的二维图如图22所示：图22 零件二维图零件的三维图如图23和图24所示：图23 零件三维图图24 零件三维图该零件需加工的有平面、外圆、孔、螺纹和倒角等，它们之间都有一定的位置要求。现对零件进行工艺分析如下：1、 平面的加工这些平面包括104d3(-0.035)mm孔上端面、104d3(-0.035)mm外圆面、104d3(-0.035)mm外圆和mm内孔的倒角，M平面，M10螺纹孔的端面。主要加工的是104d3(-0.035)mm外圆面和M平面，104d3中心线对M平面的垂直度允差0.04mm，M平面的平面度允差0.1mm。2、 孔的加工需要加工的孔有mm孔，3-9mm通孔及其18沉孔、3-11mm通孔及其22.5沉孔，还有3-M10螺纹底孔。与104d3的同轴度允差为0.03mm。中心线对M平面的垂直度允差0.04mm，孔的圆度允差为其公差的一半，3-9mm、3-11mm在其名义位置的偏移允差为0.3mm，螺纹底孔孔的尺寸为8.5。3、 螺纹的加工首先要钻好螺纹底孔，锪螺纹倒角，然后开始加工螺纹。2.4.3平面与孔的位置关系平面与孔的轴线之间、孔和外圆之间都有一定的形位要求：1、104d3以及中心线对M平面的垂直度允差0.04mm；2、与104d3的同轴度允差为0.03mm；由上可知，可以先加工104d3外圆上端面后以其为精基准，使104d3以及中心线对M平面的垂直度公差值在允许的公差范围内，然后以孔的中心轴线作为基准，再加工104d3使它的中心线与孔中心线的同轴度在其公差范围内。2.5确定毛坯的制造方法，初步确定毛坯形状89零件材料为灰铸铁，毛坯采用铸件。由于毛坯的形状比较复杂，生产类型为中批量生产，查工艺手册表1.31，选择的毛坯制造方法为金属模机械砂型，其精度等级为CT810，取CT10，其加工余量等级为G。采用这种毛坯制造方法可使生产率提高。毛坯的大部分平面和曲面都是不需要加工的，故在铸造过程中就已将其大致形状铸出来。基本尺寸在30mm以下的孔在铸造过程中是不铸出来的，其毛坯是实心的，毛坯尺寸是通过后面查相关资料才确定的机械加工余量确定的。2.6工艺规程的设计2.6.1定位基准的选择1、粗基准的选择用104d3外圆的被面作为粗基准。因为零件的主要加工表面都处于104d3外圆这端，无法找到合适的定位基准面，而且用104d3外圆的被面作为粗基准可以承受更大的切削力。因此，选择AA剖视图的左端面作为粗基准更合适。2、精基准的选择利用粗基准进行定位时，就可以将104d3外圆这端需要加工的平面、外圆和孔达到图纸要求的尺寸与精度，此时加工104d3外圆背面时就可以用已加工表面和孔作为定位精基准，以一面二孔作为定位精基准。2.6.2零件表面加工方法的选择本零件的加工面有平面、外圆、内孔、螺纹及倒角等。材料是灰铸铁，选择铸件。参考机械制造工艺设计简明手册（以下简称工艺手册）表1.47、表1.48、表1.414、表1.417和表1.4-24等，选择加工方法如下：1、104d3(-0.035)mm上端面，其表面粗糙度为Ra6.3m。查工艺手册表1.48，采用的加工方法为：粗铣半精铣。2、M平面，其公差等级为IT9，其表面粗糙度为Ra3.2m。查工艺手册表1.48，选择的加工方法为：粗铣半精铣。3、104d3外圆，其公差等级为IT9，其表面粗糙度为Ra1.6m。查工艺手册表1.48，采用的加工方法为：粗铣半精铣精铣。4、mm内孔，其公差等级为IT7，表面粗糙度为Ra1.6m。查工艺手册表1.48，选择的加工方法为：粗铣半精铣精铣。5、外圆和内孔两端的倒角：各孔两端的倒角均为，表面粗糙度均为Ra12.5m，只需进行粗加工即可达到要求。（表1.48）6、3-9mm，毛坯为实心，未冲出孔，其公差等级为IT12，表面粗糙度为Ra12.5m。查工艺手册表1.47，选择的加工方法为：钻孔。7、3-11mm，毛坯为实心，未冲出孔，其公差等级为IT12，表面粗糙度为Ra12.5m。查工艺手册表1.47，选择的加工方法为：钻孔。8、3-M10螺纹孔，其公差等级为自由公差，表面粗糙度为Ra3.2m，毛坯为实心，未冲出孔。查工艺手册表1.47、表1.417，选择的加工方法为：钻底孔攻螺纹。9、锪螺纹孔端面，未标注公差尺寸，其公差等级为IT12，表面粗糙度为Ra12.5m，采用的加工方法为：锪。（表1.4-8）10、3-18mm沉孔，未标注公差尺寸，其公差等级为IT12，表面粗糙度为Ra12.5m，采用的加工方法为：锪。（表1.4-7）11、3-22.5mm沉孔，未标注公差尺寸，其公差等级为IT12，表面粗糙度为Ra12.5m，采用的加工方法为：锪。（表1.4-7）2.6.3制订工艺路线方案一：工序：粗铣104d3(-0.035)mm上端面，半精铣104d3(-0.035)mm上端面，粗铣M平面至mm、外圆至105.5d3mm，半精铣M平面至mm、外圆至104.5d3mm，铣外圆倒角，精铣外圆至104d3(-0.035)mm，粗铣内孔至mm，半精铣内孔至mm，锪内孔倒角，精铣内孔至mm，钻3-9mm通孔，钻3-11mm通孔，钻2-M10螺纹底孔。选择YCM-V85A立式铣削加工中心。工序：锪3-18mm、3-22.5mm沉孔，锪2-M10螺纹孔上端面，锪螺纹孔倒角，攻螺纹。选择立式钻床Z525。工序：加工侧螺纹孔。选择立式钻床Z525工序：终检。方案二：工序：粗车104d3(-0.035)mm上端面，半精车104d3(-0.035)mm上端面，粗车M平面至mm、外圆至105.5d3mm，半精车M平面至mm、外圆至104.5d3mm，车外圆倒角，精车外圆至104d3(-0.035)mm，粗车内孔至mm，半精铣内孔至mm，车内孔倒角，精车内孔至mm。选择2.6.4确定机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸确定毛坯余量（机械加工余量）、毛坯尺寸及其公差1、104d3(-0.035)mm孔上端面的毛坯余量：端面的加工为单侧加工，前面已根据相关资料查得毛坯的精度等级为CT10，加工余量等级为G。查工艺手册表2.24可知，端面的单侧毛坯余量为Z=3.5mm。查表2.21知，104d3(-0.035)mm孔上端面的公差值为3.6mm，故其毛坯尺寸为mm。2、M平面的毛坯余量：平面的加工为单侧加工，前面已根据相关资料查得毛坯的精度等级为CT10，加工余量等级为G。查工艺手册表2.24可知，平面的单侧毛坯余量为Z=2.5mm。查表2.21知，M平面的公差值为3.6mm，故其毛坯尺寸为mm。3、104d3(-0.035)mm外圆面的毛坯余量：外圆面的加工为双侧加工，前面已根据相关资料查得毛坯的精度等级为CT10，加工余量等级为G。查工艺手册表2.24可知，各孔端面的单侧毛坯余量为Z=4mm。查表2.21知，104d3(-0.035)mm外圆面的公差值为3.6mm，故其毛坯尺寸为mm。4、mm内孔的毛坯余量：孔的加工为双侧加工，前面已根据相关资料查得毛坯的精度等级为CT10，加工余量等级为G。查工艺手册表2.24可知，各孔端面的单侧毛坯余量为Z=3.5mm。查表2.21知，mm内孔的公差值为3.6mm，故其毛坯尺寸为mm。5、3-9mm、3-11mm通孔的毛坯余量：通孔的毛坯为实心，未冲出孔。6、M10螺纹孔的毛坯余量：螺纹孔的毛坯为实心，未冲出孔。7、螺纹孔端面的毛坯余量：由于加工精度要求不高，故取Z=1mm，公差值为0.21mm，故其毛坯尺寸为22。8、3-18mm、3-22.5mm沉孔的毛坯余量：沉孔的毛坯为实心，未冲出孔。确定工序余量、工序尺寸及公差确定工序（或工步）尺寸的一般方法是由加工表面的最后工序（或工步）往前推算，最后的工序（或工步）的工序（或工步）尺寸按照零件图纸的要求标注。当没有基准转换时，同一表面多次加工的工序（或工步）尺寸只与工序（或工步）的加工余量有关。当基准不重合时，工序（或工步）尺寸应用工艺尺寸链解算。零件的加工总余量已在前面根据相关资料查出，应将机械加工总余量分配给各个工序（或工步）加工余量，然后由后面往前面计算工序（或工步）尺寸。零件加工表面的加工方法即加工工艺路线在前面已经根据有关资料确定，零件的加工余量除了粗加工余量外，其余加工工序（或工步）余量要根据工艺手册表1.424、表2.38等查出，半精加工时可以参考现代制造工艺设计方法，选取半精加工时工序余量为Z=1mm，粗加工的工序（或工步）加工余量不是经过查表确定，而是机械加工总余量减去其余各加工余量之和。零件各加工表面的工序（或工步）的经济精度和表面粗糙度除了最后的那道工序（或工步）是按照零件的图纸要求外，其余工序（或工步）的经济精度和表面粗糙度主要是根据工艺手册表1.47、表1.48等确定的，再查表工艺手册表1.424确定公差值，最后按照入体原则标注上下偏差。零件各加工表面的工艺路线及工序（或工步）余量、（参考现代制造工艺设计方法，选择半精加工时的工序余量为Z=1mm）工序（或工步）尺寸及公差和表面粗糙度如表2-1：加工表面工序(或工步)名称工序(或工步)余量工序(或工步)基本尺寸工序(或工步)经济精度工序(或工步)尺寸及其公差表面粗糙度(m)公差等级公差值104d3(-0.035)mm上端面半精铣Z=119IT110.22Ra6.3粗铣Z=320IT120.35Ra12.5毛坯Z=423CT103.6M平面半精铣Z=123IT90.10Ra3.2粗铣Z=1.524IT120.40Ra6.3毛坯Z=2.525.5CT103.6104d3(-0.035)mm外圆精铣2Z=0.5104IT70.035104d3(-0.035)Ra1.6半精铣2Z=1104.5IT80.054104.5d3Ra3.2粗铣2Z=2.5105.5IT90.087105.5d3Ra6.3毛坯2Z=4108CT103.6mm内孔精铣2Z=0.552IT70.030Ra1.6半精铣2Z=151.5IT80.046Ra3.2粗铣2Z=250.5IT80.046Ra6.3毛坯2Z=3.548.5CT103.63-9mm通孔钻孔2Z=99IT120.159Ra12.5毛坯实心3-11mm通孔钻孔2Z=1111IT120.1811Ra12.5毛坯实心3-M10螺纹孔攻螺纹M10自由公差自由公差M10Ra3.2钻底孔2Z=8.58.5IT120.158.5Ra12.5毛坯实心锪螺纹孔端面锪端面Z=122IT120.2122Ra12.53-18mm沉孔锪孔2Z=918IT120.1818Ra12.5毛坯2Z=999Ra12.53-22.5mm沉孔锪孔2Z=11.522.5IT120.2122.5Ra12.5毛坯2Z=111111Ra12.5表21 各加工表面的工艺路线、工序（或工步）、工序（或工步）尺寸及其公差、表面粗糙度 （未注单位：mm）2.7确定切削用量基本工时（机动时间）切削用量包括背吃刀量asp（即切削深度ap）、进给量f和切削速度vc。在工艺文件中需要确定切削用量，首先由工序或工步余量确定切削深度，精加工和半精加工的全部余量在一次走刀中去除，而粗加工的全部余量也最好在一走刀中去除；然后按照本工序或工步加工表面粗糙度确定进给量；最后用查表法或计算法求出切削速度，应用相关公式换算出查表法或计算法所得的转速nc查或计，再根据nc查或计在选择的机床实有的主轴转速中选择接近的主轴转速n机作为实际的转速，最后再用相关公式换算出实际的切削速度vc机填入工序文件中。需要注意的是，在粗加工时，选择实际的切削速度vc机、实际进给量f机和背吃刀量asp之后，还要校验机床的功率等是否足够，才能作为最后的切削用量填入工序文件。2.7.1工序切削用量及基本工时的确定1、 加工条件12工件材料：查金属切削手册表3.16，得到HT1532（灰铸铁），抗拉强度b =200MPa，抗弯强度bb=400MPa，硬度为170241HBS。加工要求：粗铣104d3(-0.035)mm上端面，半精铣104d3(-0.035)mm上端面，粗铣M平面至mm、外圆至105.5d3mm，半精铣M平面至mm、外圆至104.5d3mm，铣外圆倒角，精铣外圆至104d3(-0.035)mm，粗铣内孔至mm，半精铣内孔至mm，锪内孔倒角，精铣内孔至mm，钻3-9mm通孔，钻3-11mm通孔，钻2-M10螺纹底孔。选择加工中心对零件件进行加工，并将工件装夹在专用夹具上。加工中心参数：YCM-V85A立式铣削加工中心，由我国台湾省（台湾永进机床工业有限公司）生产。机床采用日本富士通公司FAUNC SERIES 18-M数控系统。主轴电机： 5.5KW 主轴刀头： BT40主轴转速： 458000 RPM工作台： LM=950400T型槽： （宽数量距离）=183125最大承载： 500KG工作台行程： 沿X轴向 860 沿Y轴向 440 沿Z轴向 630轴向进给： 快速（XYZ三个方向）12m/min 切削进给： 15000mm/min刀 库： 20把2、 确定切削用量及基本工时确定切削用量采用查法，确定基本工时要经过相关的计算才能得出。（1）104d3(-0.035)mm端面的加工选择刀具：查工艺手册表3.127，选择硬质合金端铣刀，选择刀具外径为d0=160mm，齿数=14。确定切削深度ap：前面已根据相关资料查得孔端面的单侧毛坯余量均为Z=4m，需要粗铣和半精铣，粗铣的全部余量可在一次走刀中去除，取粗铣时的切削深度ap =3mm，剩下的1mm就是半精加工时的切削深度即ap =1mm。1）粗铣孔端面A、确定每齿进给量fz查切削手册表3.5，fz =0.24mm/z。B、选择铣刀平均寿命查切削手册表3.8，T=180min。C、确定切削速度Vc切削速度Vc采用查表法得出。查切削手册表3.16，选择每齿进给量为fz=0.18mm/z，刀具外径=160mm，齿数Z=14，选择切削速度为Vt =77m/min，n t =153r/min，Vf t =470mm/min。各修正系数为：kMv =kMn= kMvf=1 ksv=ksn= ksvf=0.8故 Vc = Vt kMv ksv =77*1*0.8=61.6 m/min n= nt kMn ksn =153*1*0.8=122.4 r/min Vf = Vf t kMvf ksvf =470*1*0.8=376 mm/min因为加工中心的转速是无级的，取整后所以实际的转速为n机=123 r/min，D、校验机床功率 铣削功率Pc可由查切削手册表3.20查得，当Vf376mm/min，ae120mm，ap3.3mm时，切削功率Pc=2.7KW。由于实际铣削过程中使用条件的改变，根据切削手册表3.16，切削功率的修正系数为kMv =kMn= kMvf =1，故实际切削功率为 Pc实=2.7*1=2.7KW根据相关资料可知，当n机=123r/min时，实际的切削功率小于允许的功率，故所选的切削用量可以在YCM-V85A立式铣削加工中心上加工。E、计算基本工时查工艺手册表6.27，用端铣刀铣平面时的基本工时计算公式为： Tj=其中： =0.5=0.5(=22mm =13，取=1mm总的铣削宽度为108+22+1=131mm。所以基本工时为：Tj=131/376=0.348min2）半精铣孔端面选择刀具：与粗铣端面时共用一把刀确定切削深度ap： ap =1mm。A、确定每齿进给量fz查切削手册表3.5，fz =0.14mm/z。B、选择铣刀平均寿命查切削手册表3.8，T=180min。C、确定切削速度Vc切削速度Vc采用查表法得出。查切削手册表3.16，选择每齿进给量为fz=0.14mm/z，刀具外径=160mm，齿数Z=14，选择切削速度为Vt =110m/min，n t =220r/min，Vf t =344mm/min。各修正系数为：kMv =kMn= kMvf=1 ksv=ksn= ksvf=0.8故 Vc = Vt kMv ksv =110*1*0.8=88 m/min n= nt kMn ksn =220*1*0.8=176 r/min Vf = Vf t kMvf ksvf =344*1*0.8=275.2 mm/min因为加工中心的转速是无级的，取整后所以实际的转速为n机=176 r/min，D、计算基本工时查工艺手册表6.27，用端铣刀铣平面时的基本工时计算公式为 Tj=其中： =0.5=0.5(=22mm =13，取=1mm总的铣削宽度为108+22+1=131mm。所以基本工时为：Tj=131/275.2=0.476min（2）M平面及外圆104d3mm的加工 1）粗铣查工艺手册表3.127，选择45mm硬质合金立铣刀。确定切削深度ap：ap =1mm。A、 确定进给量fz查现代制造工艺设计方法表1.210，得加工材料为灰铸铁时的进给量f=0.70.18mm/r，现取f机=0.14mm/r。B、 确定切削速度Vc查现代制造工艺设计方法表1.211，当加工材料为灰铸铁时的切削速度为Vc查=60120m/min，现取Vc查=80m/min。所以 nc查=1000Vc查/d0=1000*80/3.14*45=566r/min因为加工中心的转速是无级的，所以实际的转速为n机=566r/min，实际切削速度为Vc机=80m/min。则Vf =fz*Z*n=0.14*4*566=316.96 mm/minC、 计算基本工时 Tj=其中: =23.5mm，=13，取=1mm总的铣削宽度为8+23.5+1=32.5mm。所以基本工时为：Tj=32.5/316.96=0.102min2）半精铣选择刀具：与粗铣端面时共用一把刀。确定切削深度ap：ap =1mm。A、确定进给量查现代制造工艺设计方法表1.210，得加工材料为灰铸铁时的进给量f=0.70.18mm/r，现取f机=0.1mm/r。B、确定切削速度Vc查现代制造工艺设计方法表1.211，当加工材料为灰铸铁时的切削速度为Vc查=60120m/min，现取Vc查=90m/min。所以 n机=1000Vc查/d0=1000*90/3.14*45=637r/min因为加工中心的转速是无级的，所以实际的转速为n机=637r/min，实际切削速度为Vc机=90m/min。则Vf =fz*Z*n=0.1*4*566=254.8 mm/minC、计算基本工时Tj=32.5/254.8=0.128min3）锪外圆倒角查工艺手册表3.112，选择外径d0=20mm的硬质合金锥面锪钻。双边余量为2Z=1mm，切削深度ap=1mm。A、确定每齿进给量fz查切削手册表2.18，fz =0.15mm/z。则Vf =fz*Z*n=0.15*6*637=573.3 mm/minB、确定机床转速n机与上道工序使用相同的n机，所以有Vc查= d0n机/1000=3.14*20*637/1000=40 m/minC、计算基本工时Tj=其中：=2*3.14*52=326.56mm，故：Tj=326.56/573.3=0.569min4）精铣外圆至104d3(-0.035)mm选择刀具：查工艺手册表3.127，选择20mm硬质合金立铣刀。确定切削深度ap：ap =0.5mm。A、确定进给量查现代制造工艺设计方法表1.210，得加工材料为灰铸铁时的进给量f=0.70.18mm/r，现取f机=0.08mm/r。B、确定切削速度Vc查现代制造工艺设计方法表1.211，当加工材料为灰铸铁时的切削速度为Vc查=60120m/min，现取Vc查=100m/min。所以 n机=1000Vc查/d0=1000*90/3.14*45=1592r/min因为加工中心的转速是无级的，所以实际的转速为n机=1592r/min，实际切削速度为Vc机=100m/min。则Vf =fz*Z*n=0.08*4*1592=509.44mm/minC、计算基本工时Tj=32.5/509.44mm=0.055min（3）内孔mm的加工1）粗铣选择刀具：查工艺手册表3.127，选择45mm硬质合金立铣刀。确定切削深度ap：ap =2mm。由于选用的刀具与粗加工M平面及外圆104d3mm所选用的刀具相同，所以n机、Vc机、Vf可以与该工步选取相同的值，即n机=566r/min，Vc机=80m/min，Vf=316.96mm/min。A、计算基本工时Tj=32.5/316.96=0.102min2）半精铣选择刀具：与上工步相同确定切削深度ap：ap =1mm。由于选用的刀具与半精加工M平面及外圆104d3mm所选用的刀具相同，所以n机、Vc机、Vf可以与该工步选取相同的值，即n机=637r/min，Vc机=90m/min，Vf=254.8mm/min。A、计算基本工时Tj=32.5/254.8=0.128min3）锪内孔倒角查工艺手册表3.112，选择外径d0=52mm的硬质合金锥面锪钻。双边余量为2Z=1mm，切削深度ap=1mm。A、确定每齿进给量fzfz=（1.21.8）fz查，查工艺手册表2.10，取fz查=1.1mm/r，故fz= 1.321.98mm/r，取fz = 1.98 mm/r。B、确定切削速度VcVc =（）Vc查，查工艺手册表2.15，取Vc查=9m/min，故Vc =34.5m/min，取Vc = 3m/min。所以有n机=1000Vc /d0=1000*3/3.14*52=28r/minC、计算基本工时Tj=（1+2）/1.98*28mm=0.054min4）精铣选择刀具：查工艺手册表3.127，选择20mm硬质合金立铣刀。确定切削深度ap： ap =0.5mm。由于选用的刀具与精加工M平面及外圆104d3mm所选用的刀具相同，所以n机、Vc机、Vf可以与该工步选取相同的值，即n机=1592r/min，Vc机=100m/min，Vf=509.44mm/min。A、计算基本工时Tj=32.5/509.44=0.055min（4）3-9mm通孔的加工查工艺手册表3.15，选择9mm高速钢直柄麻花钻。A、确定进给量f查切削手册表2.7，加工材料为灰铸铁当硬度200HBS时的进给量f=0.470.57mm/r。现取f机=0.47mm/r。B、确定切削速度Vc查切削手册表2.15， Vc查=11m/min。所以 nc查=1000Vc查/d0=1000*11/3.14*9=389r/min因为加工中心的转速是无级的，不必查相关资料选择机床的转速，加工中心实际的转速和切削速度就是上述所示。C、计算基本工时Tj=（9+9+4）/0.47*389=0.120min（5）3-11mm通孔的加工查工艺手册表3.15，选择11mm高速钢直柄麻花钻。A、确定进给量f查切削手册表2.7，加工材料为灰铸铁当硬度20HBS时的进给量f=0.520.64mm/r。现取f机=0.52mm/r。B、确定切削速度Vc查切削手册表2.15， Vc查=11m/min。所以 nc查=1000Vc查/d0=1000*11/3.14*11=319r/min因为加工中心的转速是无级的，不必查相关资料选择机床的转速，加工中心实际的转速和切削速度就是上述所示。C、计算基本工时Tj=（9+10.5+4）/0.52*319=0.142min（6）2-M10螺纹底孔的加工查工艺手册表2.320，M10螺纹底孔应为8.5mm。查工艺手册表3.15，选择8.5mm高速钢直柄麻花钻。A、确定进给量f查切削手册表2.7，加工材料为灰铸铁当硬度20HBS时的进给量f=0.470.57mm/r。现取f机=0.47mm/r。B、确定切削速度Vc查切削手册表2.15， Vc查=11m/min。所以 nc查=1000Vc查/d0=1000*11/3.14*8.5=412r/min因为加工中心的转速是无级的，不必查相关资料选择机床的转速，加工中心实际的转速和切削速度就是上述所示。C、计算基本工时Tj=（9+8.5+4）/0.47*412=0.111min2.7.2工序切削用量及基本工时的确定加工要求：锪3-18mm、3-22.5mm沉孔，锪2-M10螺纹孔上端面，锪螺纹孔倒角，攻螺纹。选择Z525型立式铣床。采用专用夹具进行加工。（1）3-18mm沉孔的加工查工艺手册表3.114，选择外径d0=18mm的硬质合金平底锪钻。双边余量为2Z=18mm，切削深度ap=0.5mm。A、确定每齿进给量fzfz=（）fz查，查工艺手册表2.10，取fz查=0.7mm/r，故fz= 0.350.23mm/r。B、确定切削速度VcVc =（）Vc查，查工艺手册表2.15，取Vc查=13m/min，故Vc= 6.54.3m/min。查工艺手册4.215，根据机床说明书，选取f机=0.36mm/r，n机= 545r/min，故实际的切削速度为Vc机=n机d0/1000=30.8m/minC、计算基本工时Tj=（0.5+2）/0.36*545=0.013min（2）3-22.5mm沉孔的加工查工艺手册表3.114，选择外径d0=22.5mm的硬质合金平底锪钻。双边余量为2Z=22.5mm，切削深度ap=0.5mm。A、确定每齿进给量fzfz=（）fz查，查工艺手册表2.10，取fz查=1.0mm/r，故fz= 0.50.33mm/r。B、确定切削速度VcVc =（）Vc查，查工艺手册表2.15，取Vc查=13m/min，故Vc= 6.54.3m/min。查工艺手册4.215，根据机床说明书，选取f机=0.48mm/r，n机= 680r/min，故实际的切削速度为Vc机=n机d0/1000=48.1m/minC、计算基本工时Tj=（0.5+2）/0.48*680=0.007min（3）锪2-M10螺纹孔上端面查工艺手册表3.114，选择外径d0=22mm的硬质合金平底锪钻。双边余量为2Z=22mm，切削深度ap=1mm。由于加工精度要求不高，故转速可以同上一工步一样，即n机= 680r/min，则Vc机=n机d0/1000=46.9m/min。进给量用手动设置就可以。基本工时估算为0.005min。（4）锪2-M10螺纹孔倒角由于加工精度要求不高，故转速可以同上一工步一样，即n机= 680r/min，则Vc机=n机d0/1000=21.4m/min。进给量用手动设置就可以。基本工时估算为0.006min。（5）攻2-M10螺纹查工艺手册表3.148，选择的M10细柄机用丝锥。切削深度ap=9mm。A、确定每齿进给量fzfz=（）fz查，查工艺手册表2.10，取fz查=0.8mm/r，故fz= 0.40.27mm/r。B、确定切削速度VcVc =（）Vc查，查工艺手册表2.15，取Vc查=13m/min，故Vc= 6.54.3m/min。查工艺手册4.215，根据机床说明书，选取f机=0.28mm/r ，n机=392 r/min，故实际的切削速度为Vc机=n机d0/1000=12.3m/minC、计算基本工时Tj=其中：=2P=2*1=2, =2P=2*1=2,所以： Tj=（9+2+2）/0.28*392=0.118min2.7.3工序切削用量及基本工时的确定加工要求：钻侧面M10螺纹底孔，锪M10螺纹孔上端面，锪螺纹孔倒角，攻螺纹。选择Z525型立式铣床。采用专用夹具进行加工。（1）侧面M10螺纹底孔的加工查工艺手册表2.320，M10螺纹底孔应为8.5mm。查工艺手册表3.15，选择8.5mm高速钢直柄麻花钻。A、确定进给量f查切削手册表2.7，加工材料为灰铸铁当硬度20HBS时的进给量f=0.470.57mm/r。现取f机=0.48mm/r。B、确定切削速度Vc查工艺手册4.215，根据机床说明书，选取f机=0.48mm/r，n机= 680r/min，故实际的切削速度为Vc机=n机d0/1000=18.1m/min。C、计算基本工时Tj=（16+2+2）/0.48*680=0.061min（2）锪2-M10螺纹孔上端面查工艺手册表3.114，选择外径d0=22mm的硬质合金平底锪钻。双边余量为2Z=22mm，切削深度ap=1mm。由于加工精度要求不高，故转速可以同上一工步一样，即n机= 680 r/min，则Vc机=n机d0/1000=46.9m/min。进给量用手动设置就可以。基本工时估算为0.005 min。（3）锪M10螺纹孔倒角由于加工精度要求不高，故转速可以同上一工步一样，即n机= 680r/min，则Vc机=n机d0/1000=21.4m/min。进给量用手动设置就可以。基本工时估算为0.006 min。（4）攻M10螺纹查工艺手册表3.148，选择的M10细柄机用丝锥。切削深度ap=16mm。A、确定每齿进给量fzfz=（）fz查，查工艺手册表2.10，取fz查=0.8mm/r，故fz= 0.40.27mm/r。B、确定切削速度VcVc =（）Vc查，查工艺手册表2.15，取Vc查=13m/min，故Vc= 6.54.3m/min。查工艺手册4.215，根据机床说明书，选取f机=0.28mm/r，n机= 392r/min，故实际的切削速度为Vc机=n机d0/1000=12.3m/minC、计算基本工时Tj=其中：=2P=2*1=2, =2P=2*1=2,所以： Tj=（16+2+2）/0.28*392=0.182min最后要将上面的各工序的加工切削用量、工时定额和其它相关的数据填写到机械加工工艺过程卡片之中。工序卡附于后面。第三章 夹具的设计在机械制造过程中，用来固定加工对象使之占有正确位置，以接受施工或检测的装置统称为夹具。采用专用夹具对提高劳动生产率、保证加工质量、减轻工人劳动强度和降低劳动成本有十分重大的意义，因此，在实际的加工中需要设计机床专用夹具。经过比较，工序的夹具设计相对比较复杂，现对工序所用到的专用夹具进行设计。设计的夹具将用于YCM-V85A立式铣削加工中心。3.1问题的提出111213工序中的工步比较多,整个零件的需要加工的主要表面几乎都集中在这一道工序当中。因此，设计这一道工序的专用夹具可以减少工件的装夹次数,减少定位误差提高加工的精度。设计夹具的时候还应该适当地考虑如何降低劳动强度，减少加工辅助时间，从而提高生产效率。3.2夹具设计的相关计算3.2.1定位基准的选择工序加工的零件是毛坯,无法用精基准进行定位,因此只有用粗基准定位,考虑零件主要加工面集中在104d3(-0.035)mm外圆这端,故选择104d3(-0.035)mm外圆背面作为定位粗基准。此外，在夹具底板上对应于104d3中心处，镗一个50H6高精度通孔，用于制造夹具时作为基准、便于夹具安装到机床时作为找正基准。3.2.2切削力及夹紧力的计算以当切削用量最大时产生切削力来计算夹紧力的大小，即工步1。查切削手册表3.28，则： 其中：=54.5， =0.92， =0.78，=1.0，=0，=1.15，=1.15，则：= =17.86（N） 计算切削力时，必须将安全系数考虑在内。因为工步的加工属于粗加工，参考现代制造工艺设计方法夹紧力的相关计算，粗加工时的安全系数K=2.53，在此选取安全系数K3。 =K=3*17.864=53.59（N）按照静力平衡条件，夹紧力Q=，若不计工件的重力，则Q。其中：G工件的重力； f1工件的定位基准面与夹具定位元件工作表面间的摩擦系数；f2工件的夹压表面与夹紧元件间的摩擦系数。一般取：f1=0.10.15；f2=0.20.3。在此取f1=0.1，f2=0.3。所以夹紧力为：Q=53.59/（0.1+0.3）=133.98（N）3.2.3定位误差分析1、定位元件公差的确定：本夹具采用3颗固定式定位销对粗基准进行定位，还有固定V型块、锁紧螺母、夹紧螺钉、螺纹圆柱挡销和螺栓等，规定3颗固定式定位销所确定的平面与夹具体底面的平行度允差为0.05mm。2、夹具底板上对应于104d3中心处，镗一个50H6高精度通孔，用于制造夹具时作为基准、便于夹具安装到机床时作为找正基准。3.3夹具结构设计与操作说明与机动夹紧相比，采用手动夹紧更方便而且比较经济。因此，加工零件时，夹具采用手动夹紧。压紧块采用浮动的构造，避免由于毛坯外形误差造成装夹失效。装夹工件时首先将工件置于3颗固定式定位销上，并靠紧固定V型块。在毛坯侧面M10毛坯凸台端面处，设置一个辅助夹紧点，有效地防止铣削时可能产生的振动，辅助夹紧采用螺旋结构，并在辅助夹紧点中心线延长线上放置一个螺纹圆柱挡销，目的是为辅助夹紧力提供反作用力防止工件转动。然后调节辅助可调支承使工件处于水平位置，最后便可以夹紧工件。第四章 数控加工编程数控加工是泛指在数控机床上进行零件加工的工艺过程。在数控机床上加工零件时，机床的运动和各种辅助动作均由数控系统发出的指令来控制。而数控系统的指令是由程序员预先根据工件的材质、加工要求、机床特性和系统所规定的指令格式编制的。编程就是编写加工指令的过程，即将加工零件的工艺过程、工艺参数和运动要求用数字指令的形式记录在介质上。将编制的程序指令输入数控系统，数控系统根据输入的指令来控制伺服系统和其它功能部件发出运行或中断信息来控制机床的各种运动4.1 零件的数控加工分析1415本设计加工的是传动箱侧盖，其形状比较复杂，而且有一定的位置精度要求，在普通机床上加工很难达到图纸上所要求的位置精度。因此，第一道工序选择在加工中心上加工。零件二维图如图41所示： 图41 零件二维图从不同的角度来观察所要加工的零件，可以看到零件的三维图如图42和图43所示： 图42 零件三维图 图43 零件三维图现用零件的二维图来说明需在加工中心上加工的部位，这些部位粗铣104d3(-0.035)mm孔上端面, M平面，104d3(-0.035)mm外圆，外圆倒角，mm内孔，内孔倒角， 3-9mm通孔， 3-11mm通孔，2-M10螺纹底孔。在加工中心上只用一道工序中就可以完成，而且只装夹一次。其余的加工表面不必用加工中心加工，因为加工中心的加工成本高，用于加工其余的加工表面不经济，在普通机床上加工就可以达到要求。4.2 应用软件的介绍16要进行零件的数控加工的仿真模拟和校验，需用到不同的软件，在本设计中用到的软件包括Pro/ENGINEER和Cimatrion E6.0软件两种。4.2.1 Pro/ENGINEER软件Pro/ENGINEER操作软件是美国参数技术公司（Parametric Technology Corporation，简称PTC）的重要产品。它提出的单一数据库、参数化、基于特征和全相关的概念彻底改变了机械CAD/CAE/CAM的传统观念，这种全新的概念已成为当今世界机械CAD/CAE/CAM领域的新标准。利用该概念开发出来的第三代机械CAD/CAE/CAM产品Pro/ENGINEER软件能将设计和制造的全过程集成在一起，让所有的用户能够同时进行同一产品的设计制造工作，即实现所谓的并行工程。从设计思想上看，Pro/ENGINEER系统可以实现真正的全相关性，任何参数修改都会自动反映到所有相关对象；它具有真正管理并发进程、实现并行工程的能力；具有强大的装配功能，能够始终保持设计者的设计意图，可以极大地提高设计效率。从实用意义上看，Pro/ENGINEER系统界面简洁，概念清晰，符合工程人员的设计思想与习惯。整个系统建立在统一是数据库上，具有完整而统一的模型。4.2.2 Cimatron E6.0软件Cimatron软件属于1982年成立的以色列Cimatron公司，该软件具有功能齐全、操作简便、学习简单、经济实用的特点。最新版本为Cimatron it13和Cmatron E6.0，其中Cmatron E是基于Windows平台开发的。Cimatron E6.0包括一套超强的、非常卓越的、易于使用的3D设计工具，该工具融合了线框造型、曲面造型和实体造型，允许用户方便地处理获得的数据模型或进行产品的概念设计。在整个模具设计过程中，Cimatron E6.0提供了一集成的工具，帮助用户实现模具的分型设计、进行设计变更的分析与提交、生成模具滑块与嵌件、完成工具组件的详细设计和电极设计。Cimatron E6.0版本的使生产流程和任务更加自动和简化，帮助工具制造者在最短的时间内交付产品，并保留自己独特的方法和习惯。针对模具的制造过程，Cimatron E6.0支持具有高速铣削功能的2.55轴铣削加工，基于毛坯残留知识的加工和自动化加工模板，所以这些大大减少了数控加工编程和加工时间。 4.3 零件的造型及导入过程4.3.1 零件的造型1718首先要在Pro/ENGINEER软件中将零件的三维图造出来。虽然零件的形状比较复杂，各种孔、平面、凹槽及螺纹等特征比较多，但无异形曲面，所以在造型过程中用拉伸一个造型方法就足够4.3.2 零件的导入过程将Pro/ENGINEER软件中的造型图导入Cimatrion E6.0软件中的方法是：打开Cimatrion E6.0软件界面，然后依次单击主菜单中的“文件”“输入”“从文件”命令，在弹出的对话框中选择要导入的Pro/ENGINEER造型图，并在对话框中“文件类型”栏选择Pro/ENGINEER类型，单击 “确定”即可将Pro/ENGINEER造型图导入到Cimatrion E6.0软件中。由于在Pro/ENGINEER软件的绘图过程中是将FRONT平面设置为草绘平面，生成的图形X轴与需加工的平面不是垂直的，故在Cimatrion E6.0软件中要将X轴转换到与孔端面垂直的位置，而且Z轴的原点要在需加工平面上。在Cimatrion E6.0中，进行坐标系的转换的步骤为：依次单击主菜单中的“文件”“基准”“坐标系”，弹出坐标系子菜单，选择其中的 “复制”选项，然后选择要转换的坐标，指定沿Y轴方向的增量，再使坐标系沿X轴旋转180即可使X轴的原点在要加工的平面上且垂直于要加工的平面。进行完了坐标系的转换就可以对工件进行加工了。4.4 零件的数控加工及仿真校验过程1920214.4.1 Cimatron E6.0编程的操作步骤数控加工及其模拟仿真校验是在Cimatrion E6.0软件中进行的。Cimatrion E6.0编程的操作步骤为：1、调入模型调入模型的将一个完成的CAD零件模型调入到CAM加工环境中，模型将作为加工对象进行程序的编制。2、定义刀具单击屏幕左侧编程向导栏中的“刀具”图标即可进入刀具创建的“刀具与卡头”对话框。3、新建刀路轨迹 新建刀路轨迹用于创建一个新的刀路轨迹，一个刀路轨迹可以包含一个或多个加工工步程序，这些程序均在同一个坐标系下。4、创建零件 零件的加工中用来表示理想情况下的最终产品，它将在后面的检验中被用来进行零件的实际加工结果和理想状态的比较。但零件并非一定要建立。5、创建毛坯 当有定义毛坯时，可以用来作为路径切削仿真的参考毛坯，另外，在某些加工方式下，必须要有毛坯工序。创建毛坯这一步骤也不是必要的。6、创建程序创建程序是CAM的核心操作内容，生成加工程序以及对加工程序各种参数的设置都在这一步骤内完成。7、执行程序执行程序用于将创建的程序进行运算，生成刀路。如果在创建程序时每一条加工程序均是以保存并计算的方式结束的，那么就无需进行执行程序这一步骤。8、仿真模拟仿真模拟时，刀具依照刀路轨迹或加工程序移动，以图形模拟毛坯切削过程，随时更新毛坯以得到最终的加工后外形。9、后置处理选择需要后置处理的加工步骤，设置程序号、刀补号、换刀程序、子程序使用、程序行编号等G代码指令参数后即可完成后置处理，生成G代码。4.4.2 数控加工与仿真校验当将工件的坐标系转换完毕后，就可以对工件进行数控模拟加工了。将工件转换到加工模式下的方法为：打开Cimatron E6.0后，在主菜单中依次选择“文件”“输出”“到加工”命令。将加工的零件作为加工模型输出到CAM模式。进入加工模块后，模型的放置位置和旋转位置可以按系统的默认方式，即在“特征向导”栏直接单击“确定”即可。 创建刀路轨迹在新建刀路轨迹对话框中选择进行坐标系转换时生成的新的坐标系，设置Z方向安全平面为50，如图4-4所示： 图44创建刀路轨迹 创建毛坯定义毛坯用于进行路径切削仿真。选择毛坯类型为“曲面”，如图45所示是初始毛坯的创建： 图45创建毛坯 始创建程序 .1孔端面的加工1、104d3(-0.035)mm孔上端面的加工（1） 粗铣 创建程序时，在“工艺”对话框中选择主选项为“曲面铣”，子选项为“精铣水平区域”，如图46，然后单击“下一步”。图46选择工艺 创建刀具时，选择刀具的直径为160mm，刀具几何类型为“底刀”，击“应用” 按钮即可完成刀具的新建。如图47所示： 图47创建刀具 选择加工对象，单击“边界可选”数量。在“边界可选”对话框中选择刀具位置为“在轮廓上面”，轮廓偏移可以取0，如图48所示。并选择需要加工的对象，单击“零件曲面”确定选择加工对象后“零件曲面”数量将显示为1，即选择了一个加工对象，“检查曲面“不用选取，如图49所示: 图48轮廓参数设置 图49加工对象选择的面将高亮度显示，如图410：图410刀路参数的设置其余的参数可以接受默认值。如图411所示：设置机床参数包括主轴转速、进给率和切削速度等参数的设置。如图412所示： 图411刀路参数 图412机床参数最后是保存并计算。完成了机床参数的设置后即完成了一个程序生成的所有参数设置，还需要对所创建的程序进行保存并计算。（2）半精铣创建程序时，在“工艺”对话框中选择主选项为“曲面铣”，子选项为“水平区域平行铣”，如图413，然后单击“下一步”。图413选择工艺使用刀具和加工对象都没有变化。刀路参数，其余默认如图4-14所示：设置机床参数包括主轴转速、进给率和切削速度等参数的设置。如图415所示： 图414刀路参数 图415机床参数 最后是保存并计算。完成了机床参数的设置后即完成了一个程序生成的所有参数设置，还需要对所创建的程序进行保存并计算。2、M平面及外圆104d3mm的加工（1）粗铣创建程序时，在“工艺”对话框中选择主选项为“体积铣”，子选项为“粗加工环形铣”，如图416，然后单击“下一步”。图416 选择工艺创建刀具时，选择刀具的直径为45mm，刀具几何类型为“平底刀”，击“应用” 按钮即可完成刀具的新建。如图417所示：图417创建刀具 选择加工对象，单击“零件曲面”选择需要加工的对象，选择确定选择加工对象后“零件曲面”数量将显示为22， “边界可选”不用选取，如图418所示: 图418加工对象选择的面将高亮显示，如图419所示： 图419刀路参数的设置其余的参数可以接受默认值。如图420所示：设置机床参数包括主轴转速、进给率和切削速度等参数的设置。如图421所示： 图420 图421最后是保存并计算。完成了机床参数的设置后即完成了一个程序生成的所有参数设置，还需要对所创建的程序进行保存并计算。（2）半精铣创建程序时，在“工艺”对话框中选择主选项为“体积铣”，子选项为“二次开粗”，如图422，然后单击“下一步”。图422选择工艺使用刀具和加工对象都没有变化。刀路参数，其余默认如图4-23所示：设置机床参数包括主轴转速、进给率和切削速度等参数的设置。如图424所示： 图423刀路参数 图424机床参数 最后是保存并计算。完成了机床参数的设置后即完成了一个程序生成的所有参数设置，还需要对所创建的程序进行保存并计算。（3）锪外圆倒角创建程序时，在“工艺”对话框中选择主选项为“轮廓铣”，子选项为“3轴铣曲线”，如图425，然后单击“下一步”。图425 选择工艺创建刀具时，选择刀具的直径为20mm，刀具几何类型为“锥形平底刀”，击“应用” 按钮即可完成刀具的新建。如图426所示：图426创建刀具 选择加工对象，单击“零件曲面”选择需要加工的对象，选择外圆倒角曲面确定选择加工对象后“零件曲面”数量将显示为1， “轮廓”选取外圆倒角曲面上端线，如图427所示: 图427加工对象选择的面将高亮显示，如图428所示： 图428刀路参数的设置其余的参数可以接受默认值。如图429所示：设置机床参数包括主轴转速、进给率和切削速度等参数的设置。如图430所示： 图429 图430最后是保存并计算。完成了机床参数的设置后即完成了一个程序生成的所有参数设置，还需要对所创建的程序进行保存并计算。（4）精铣外圆至104d3(-0.035)mm创建程序时，在“工艺”对话框中选择主选项为“曲面铣”，子选项为“精铣所有”，如图431，然后单击“下一步”。图431 选择工艺创建刀具时，选择刀具的直径为20mm，刀具几何类型为“平底刀”，击“应用” 按钮即可完成刀具的新建。如图432所示：图432创建刀具 选择加工对象，单击“零件曲面”选择需要加工的对象，选择外圆面，确定选择加工对象后“零件曲面”数量将显示为1， “检查曲面”选取除外圆面的所有曲面，确定选择对象后“检查曲面”数量将显示为241，“边界可选”不选择，如图433所示: 图433加工对象选择的面将高亮显示，如图434所示： 图434刀路参数的设置其余的参数可以接受默认值。如图435所示：设置机床参数包括主轴转速、进给率和切削速度等参数的设置。如图436所示： 图435 图436最后是保存并计算。完成了机床参数的设置后即完成了一个程序生成的所有参数设置，还需要对所创建的程序进行保存并计算。3、内孔mm的加工（1）粗铣创建程序时，在“工艺”对话框中选择主选项为“体积铣”，子选项为“毛坯环切-3D”，如图437，然后单击“下一步”。图437 选择工艺刀具选用T02选择加工对象，单击“零件曲面”选择需要加工的对象，确定选择加工对象后“零件曲面”数量将显示为5， “零件曲面2”选取无须加工的内孔上表面，确定选择对象后“零件曲面1”数量将显示为1，“轮廓”不选择，如图438所示: 图438加工对象选择的面将高亮显示，如图439所示： 图439刀路参数的设置其余的参数可以接受默认值。如图440所示：设置机床参数包括主轴转速、进给率和切削速度等参数的设置。如图441所示： 图440 图441最后是保存并计算。完成了机床参数的设置后即完成了一个程序生成的所有参数设置，还需要对所创建的程序进行保存并计算。（2）半精铣创建程序时，在“工艺”对话框中选择主选项为“体积铣”，子选项仍为“毛坯环切-3D”，如图442，然后单击“下一步”。图442选择工艺使用刀具和加工对象都没有变化。刀路参数，其余默认如图4-43所示：设置机床参数包括主轴转速、进给率和切削速度等参数的设置。如图444所示： 图443刀路参数 图444机床参数 最后是保存并计算。完成了机床参数的设置后即完成了一个程序生成的所有参数设置，还需要对所创建的程序进行保存并计算。（3）锪内孔倒角创建程序时，在“工艺”对话框中选择主选项为“轮廓铣”，子选项为“3轴铣曲线”，如图445，然后单击“下一步”。图445 选择工艺创建刀具时，选择刀具的直径为52mm，刀具几何类型为“锥形平底刀”，击“应用” 按钮即可完成刀具的新建。如图446所示：图446创建刀具 选择加工对象，单击“零件曲面”选择需要加工的对象，选择内孔倒角曲面确定选择加工对象后“零件曲面”数量将显示为2，“轮廓”选取内孔倒角曲面上端线，如图447所示: 图447加工对象选择的面将高亮显示，如图448所示： 图448刀路参数的设置其余的参数可以接受默认值。如图449所示：设置机床参数包括主轴转速、进给率和切削速度等参数的设置。如图450所示： 图449 图450最后是保存并计算。完成了机床参数的设置后即完成了一个程序生成的所有参数设置，还需要对所创建的程序进行保存并计算。（4）精铣内孔至mm创建程序时，在“工艺”对话框中选择主选项为“曲面铣”，子选项为“精铣所有”，如图451，然后单击“下一步”。图451 选择工艺刀具使用T04选择加工对象，单击“零件曲面”选择需要加工的对象，确定选择加工对象后“零件曲面”数量将显示为5， “检查曲面”选取除加工表面外的所有曲面，确定选择对象后“检查曲面”数量将显示为237，“边界可选”不选择，如图452所示: 图452加工对象选择的面将高亮显示，如图453所示： 图453刀路参数的设置其余的参数可以接受默认值。如图454所示：设置机床参数包括主轴转速、进给率和切削速度等参数的设置。如图455所示： 图454 图455最后是保存并计算。完成了机床参数的设置后即完成了一个程序生成的所有参数设置，还需要对所创建的程序进行保存并计算。4、3-9mm通孔的加工创建程序时，在“工艺”对话框中选择主选项为“钻孔”，子选项为“3轴钻孔”，如图456，然后单击“下一步”。图456 选择工艺创建刀具时，选择刀具的直径为9mm，刀具几何类型为“钻孔”，击“应用” 按钮即可完成刀具的新建。如图457所示：图457创建刀具 选择加工对象，单击“钻孔点”选择需要加工的对象，选择确定选择加工对象后“钻孔点”数量将显示为3，如图458所示: 图458加工对象 刀路参数的设置其余的参数可以接受默认值。如图459所示：设置机床参数包括主轴转速、进给率和切削速度等参数的设置。如图460所示： 图459 图460最后是保存并计算。完成了机床参数的设置后即完成了一个程序生成的所有参数设置，还需要对所创建的程序进行保存并计算。5、3-11mm通孔的加工创建程序时，在“工艺”对话框中选择主选项为“钻孔”，子选项为“3轴钻孔”，如图461，然后单击“下一步”。图461 选择工艺创建刀具时，选择刀具的直径为11mm，刀具几何类型为“钻孔”，击“应用” 按钮即可完成刀具的新建。如图462所示：图462创建刀具 选择加工对象，单击“钻孔点”选择需要加工的对象，选择确定选择加工对象后“钻孔点”数量将显示为3，如图463所示: 图463加工对象 刀路参数的设置其余的参数可以接受默认值。如图464所示：设置机床参数包括主轴转速、进给率和切削速度等参数的设置。如图465所示： 图464 图465最后是保存并计算。完成了机床参数的设置后即完成了一个程序生成的所有参数设置，还需要对所创建的程序进行保存并计算。6、2-M10螺纹底孔的加工创建程序时，在“工艺”对话框中选择主选项为“钻孔”，子选项为“3轴钻孔”，如图466，然后单击“下一步”。图466 选择工艺创建刀具时，选择刀具的直径为8.5mm，刀具几何类型为“钻孔”，击“应用” 按钮即可完成刀具的新建。如图467所示：图467创建刀具 选择加工对象，单击“钻孔点”选择需要加工的对象，选择确定选择加工对象后“钻孔点”数量将显示为2，如图468所示: 图468 加工对象 刀路参数的设置其余的参数可以接受默认值。如图469所示：设置机床参数包括主轴转速、进给率和切削速度等参数的设置。如图470所示： 图469 图470最后是保存并计算。完成了机床参数的设置后即完成了一个程序生成的所有参数设置，还需要对所创建的程序进行保存并计算。当将所有的平面和孔加工完成后，可以选择所有的程序同时进行仿真模拟，这时可以观察到所有需加工的平面和孔都在一次仿真模拟中被加工达到图纸要求，其仿真模拟生成的加工平面和孔如图4-71所示：图471所有加工结束后，在程序管理器中就生成了加工所有平面和孔的程序，如图4-72所示： 图4-72 完成所有加工后的程序管理器宣示刀路轨迹如图473所示；图4734.5 G代码的生成22最后，将所有要加工的表面加工完成之后，选择程序管理器中所有的程序，对这些程序进行后置处理，生成的部分代码作为附录列出。4.6 本章小结本章主要是对工件的Pro/ENGINEER造型过程和Cimatron加工过程的详细描述。由于零件的造型和加工没有使用到两个软件的高级功能，所以整个过程都比较顺利。第五章 总结与展望本课题设计的内容是对传动箱侧盖进行机械加工工艺设计并对零件的加工进行数控加工编程。随着毕业
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