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变速箱盖机械加工工艺设计及其数控加工编程【4张CAD图纸+毕业论文】【答辩通过】

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变速箱盖机械加工工艺设计及其数控加工编程【全套CAD图纸+毕业论文】【答辩通过】.rar

[A1-046]工艺类-变速箱盖机械加工工艺设计及其数控加工编程[Z]

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关键词：: 变速箱机械加工工艺设计及其数控编程全套 cad 图纸毕业论文答辩通过

资源描述：

变速箱盖机械加工工艺设计及其数控加工编程

摘要

本设计研究的零件是变速箱盖。其加工工艺的可行性、合理性、先进性将直接影响零件的质量、生产成本、使用性能和寿命。数控加工技术集传统的机械制造、计算机技术、现代控制技术、传感检测技术、信息处理和光机电技术于一体，是现代机械制造技术的基础。数控加工技术的广泛应用，给机械制造业的生产方式和产品结构带来了巨大的变化。数控加工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。数控加工技术包含了数控加工与编程、金属加工工艺、CAD／CAM软件操作等多方面知识与经验，其主要任务是计算加工走刀中的刀位点(简称CL点)。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。本设计是对变速箱盖进行机械加工工艺设计和数控加工编程，首先是设计好加工工艺规程，选择好刀具、主轴转速和实际切削速度等各种因素，然后根据已经选择的刀具、主轴转速和实际切削速度等在Cimatron软件中设置相应的参数进行模拟加工，其具体内容如下：

1、通过绘制零件工程图和三维造型图更深一步了解零件的具体形状；

2、根据设计零件的质量要求和技术要求设计了零件的加工工艺规程，选择了合理的定位基准，并填写了工序卡片上的相关内容；

3、设计一道工序的夹具图，并绘制夹具主要零件图和装配图；

4、在Cimatron软件对工件进行了数控模拟加工，并且进行了仿真校验。最后还对零件的数控加工进行后置处理，生成了零件加工的G代码。

关键词：机械加工工艺设计夹具设计数控加工

Mechanical machining design of the lid of Speed change box and its numerical control processing programming Summary

The design is about the lid of Speed change box. The reasonableness, advanced components of its machining process , will directly affect the quality, production costs, the use of performance and longevity. Numerical control processing technology gets the traditional machinery manufacturing, computer technology, modern control technology, sensor testing technology, information processing and optical technology together，it is the foundation of modern machinery manufacturing technology. The widespread application of numerical control processing technology has brought about tremendous changes to production methods and product structure of the machinery manufacturing. numerical control processing is a method that uses numerical information to control the movement and processing of machine tools. numerical control processing technology incorporates numerical control processing and programming, metal machining, CAD/CAM operation sofeware, and other aspects of knowledge and experience, its main task is to calculate the tool points (short for the CL points) of the tool spaces during processing. With the rapid development of numerical control technology, its level and popularization has become an important symbol which is a measure of a country's comprehensive national strength and industrial modernization level. This design is to design mechanical machining and numerical control processing programming for the lid of Speed change box, The first is to design a machining, select cuttersand the rotational speed of main axis and the actual cutting speed, and so on, and then base on the chose cutters, the rotational speed of main axis and the actual cutting speed, and so on, install in the corresponding parameters ,simulate processing with Cimatron software, Its specific contents are as follows :

1. I further understood the concrete shape of the components by drawing engineering plat and three dimensional modeling chart of this components.

2. The machining of part has been designed according to the quality requirement and technical design component and a reasonable benchmark positioning also has been chosen , and then complete the processes of the relevant cards.

3. I designed a jig chart of a working procedure, and drew up the main detail drawing and the assembly drawing of the jig.

4. A numerical control simulation processing has been done in Cimatron software.Finally processing the numerical control processing of the part and the . G code generated.

Keywords:Mechanical machining design, Jig design, Numerical control processing

第一章绪论…………………………………………………………………1

1.1变速箱…………………………………………………………1

1.2 机械加工…………………………………………………………2

1.3 数控加工技术……………………………………………………3

1.4 本章小结…………………………………………………………8

第二章机械加工工艺设计…………………………………………………9

2.1 设计题目…………………………………………………………9

2.2 机械加工工艺……………………………………………………9

2.3 计算生产纲领、确定生产类型…………………………………11

2.4 零件的分析………………………………………………………11

2.5 确定毛坯的制造方法，初步确定毛坯形状……………………14

2.6 工艺规程的设计…………………………………………………15

2.7 确定切削用量基本工时（机动时间）…………………………21

第三章夹具的设计…………………………………………………………34

3.1 问题的提出………………………………………………………34

3.2 夹具设计的相关计算…………………………………………..34

3.3 夹具结构设计与操作说明………………………………………37

第四章数控加工编程………………………………………………………38

4.1 零件的数控加工分析……………………………………………38

4.2 应用软件的介绍…………………………………………………39

4.3 零件的造型及导入过程…………………………………………41

4.4 零件的数控加工及仿真校验过程………………………………41

4.5 G代码的生………………………………………………………63

4.6 本章小结…………………………………………………………64

第五章总结与展望…….……………………………………………………65

5.1 设计的总结………………………………………………65

5.2 展望………………………………………………………………67

参考文献………………………………………………………………………69

附录……………………………………………………………………………71

致谢…………………………………………………………………………..82

第一章绪论

工艺设计是现代制造业的重要基础工作，是连接产品设计与产品制造的桥梁和纽带。工艺设计的质量和效率直接影响企业制造资源的配置与优化、产品质量、生产组织效率、产品成本与生产周期等方方面面。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。

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三维工件示意.gif

A3-工件图.gif

A1-钻螺纹孔夹具总装图.gif

A1-夹具体.gif

内容简介：: 第一章绪论工艺设计是现代制造业的重要基础工作，是连接产品设计与产品制造的桥梁和纽带。工艺设计的质量和效率直接影响企业制造资源的配置与优化、产品质量、生产组织效率、产品成本与生产周期等方方面面。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 变速箱1变速箱发展至今，已经有手排档，自动排档的设计，其中自排变速箱更发展出无段变速系统，或手自变速系统，然而，它们都一样有共同的功能：(1)传递引擎的输出动力(2)能变换齿轮的组合以应付不同需求。手排变速箱的基本构造：变速箱输入轴通过离合器，变速箱输入轴跟引擎的曲轴连接在一起，它的功能就是输入引擎的动力。变速箱输出轴变速箱输出轴和汽车的传动装置直接连接在一起，把动力输出使用。排档机构这个机构就是整个变速箱功能的地方，它就是各种齿轮的地方，藉由不同的组合，实现变速箱操作的目的。同步器的目的是帮助变速齿轮能同步咬合，确保变速箱换档操作时的平顺。其实，变速箱是一个精密度相当高且复杂的机械，直到今天，大多数的车厂是不自己生产变速箱的，这些车厂都交给专门在设计变速箱的公司来生产，无论是手排、自排，还是手-自排的变速箱，都有很有名的公司在专司的，如响誉世界的德国zf变速箱公司。1.1.1 国内外动态纵览全球变速箱市场，自动变速箱（AT）在北美市场，CVT在日本市场，手动变速箱在欧洲市场各自占有着主导地位。几年前开始出现的双离合器变速箱（DCT），将在一定程度上改变现有的市场的格局。而未来几年，全球的轻型车变速箱市场的竞争将在AT, CVT和DCT之间激烈展开。在过去的几年内，依靠欧洲已有的手动变速箱生产设施和条件，双离合器变速箱已经被大批量生产，其自动换档的特性以及良好的燃油经济性（相对于传统4速自动变速箱，其燃油消耗量将降低大约10）使得其逐渐占据了一部分原有的手动变速箱和自动变速箱市场。作为这项技术的先行者，大众公司已经开始了在全球用双离合器变速箱来取代现有的外购自动变速箱的计划。与此同时，双离合器变速箱的产品种类以及应用范围也正在逐渐扩大：干式双离合器变速箱在未来几年将出现在欧洲市场，而小于150N.M的输入扭矩的双离合器变速箱也正在紧锣密鼓的研发当中。未来我们将会看到双离合器变速箱在欧洲市场的快速发展。在北美，为了沿袭美国消费者传统上对自动变速箱的偏爱，“三大”依然坚持着对自动变速箱的研究和提高，先进的六速变速箱将充分利用现有的四速自动变速箱的设施和基础，而其燃油经济性也将更好（提高大约5左右）。与此同时，双离合器变速箱也开始引起了“三大”的注意，他们正在寻求外来合作以缩短与竞争对手的差距，。面对变幻莫测的油价，美国消费者在注重乘驾舒适性的同时，开始前所未有的关心各种可以降低燃油消耗的方法：双离合器技术便是其中之一。在未来，我们将会看到：在北美市场上，手动变速箱继续减少，相当部分4速自动变速箱被6速或者更多档位的自动变速箱的逐步取代。过去的五六年时间里，伴随中国经济的快速飞跃，中国汽车市场在经历了几个“井喷”之后，整车制造商之间的竞争将从以前的竞争不足阶段逐渐过渡到完全竞争时代。在未来几年，随着广大汽车消费者对汽车专业知识的积累以及汽车消费意识的成熟，尤其是当部分消费者在购买了第一辆车后，开始考虑第二辆时，其消费行为将变得理性起来，而市场的竞争将从产品层面的竞争上升到技术层面的竞争。作为动力系统的一部分，变速箱将会成为消费者在买车时重点考虑因素之一。不同的变速箱技术在带给消费者不同体验的时候，也将影响到整车市场的竞争。由于几乎所有全球整车制造商都已经进入中国市场，中国市场的竞争成为了一个全球汽车市场竞争的缩影，这种列强混战的战火也蔓延到汽车变速箱市场上。全球三大独立自动变速箱生产商均已经杀入中国市场：爱信（Aisin AW）在天津的工厂在以CKD方式为一汽丰田的皇冠和锐志配套的同时，正在招兵买马，准备做零部件深加工，为进一步的国产化做准备；采埃孚（ZF）在向中国市场出口自动变速箱多年以后，最终将自动变速箱的生产转移到中国的合资工厂，而且在引入五速自动变速箱的基础上，六速自动变速箱的引进工作也正在进行中；动作稍慢的JATCO, 长期以来受制于母公司日产，在历经两年的考察后，最终落户广州。而全球最大的手动变速箱生产商格特拉克在中国的合资项目在经历了重重谈判后，终于尘埃落定。对格特拉克而言，手动变速箱只是短期的目标，长远来看，双离合器变速箱才是他们的真正目的。而那些拥有变速箱技术的全球整车制造商们，早就把变速箱生产纳入了自己在中国的市场战略中：较早行动的通用，本田和现代都已经有了自己的自动变速箱生产线或者总装线；野心勃勃的丰田一直在为“2010年中国10的市场份额”在努力：在爱信（唐山爱信生产手动变速箱，天津爱信生产自动变速箱）的帮助下，丰田解决了绝大部分变速箱的供应问题，接下来的任务是如何提高变速箱的零部件国产化质量，为创造更多的利润和更大的降价空间做准备；按捺不住的福特，正在将四速自动变速箱的生产线转移到中国；捉襟见肘的克莱斯勒，希望借中国本土厂商的力量，通过转让四速自动变速箱技术，在获得可观的转让费的同时，也解决自己车型的配套问题，可谓一举两得，只是不知道他们能否熬过漫长的磨合期。1.1.2 未来发展趋势我们也欣慰的看到一些中国本土整车制造商以及独立变速箱生产商在这条路上的努力和前进。在吉利生产出第一台自动变速箱之后，中国没有自主知识产权自动变速箱的空白已经被弥补。与此同时，其他的厂商也在CVT和DCT发展的道路上悄然前进。由于历史的原因和技术的被垄断，中国本土厂商先进变速箱技术的研发之路依然任重而道远，年轻的中国本土厂商需要对变速箱技术加以更多的重视，研究和投入。在未来到2010年，中国轻型车市场对最大输入扭矩为150N.M以下范围的变速箱的需求将超过350万台，而这当中，双离合器变速箱有80的市场机会去争取。面对如此庞大的一个市场，如何生产与之相配的双离合器自动变速箱，是摆在所有整车制造商和自动变速箱制造商面前的一个重要课题，而这也是中国本土制造商的在这一领域的机会所在。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：选择适合在数控上加工的零件，确定工序内容；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；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；分配数控加工中的容差；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。1.4 本章小结本章主要讲述变速箱、机械加工工艺和数控加工技术的相关概念和特点、国内外的发展动态、未来发展趋势和数控加工技术在机械加工中的应用。比较详细地阐述了数控加工的优点及其未来发展趋势。文中还介绍了机械加工工艺的设计方法和应注意的相关问题。第二章机械加工工艺设计2.1设计题目变速箱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手动变速箱的变速箱盖，其生产类型为中批量生产。2.4零件的分析892.4.1零件的作用(1)传递引擎的输出动力(2)能变换齿轮的组合以应付不同需求。而变速箱盖则是起到此作用的零件之一。2.4.2零件的工艺分析设计零件的二维图如图2-1所示：图2-1零件的三维图如图22和图23所示：图22图23变速箱盖需加工的有平面、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M面、1、2斜孔端面、3、4孔端面、锪钻4-14.5孔平面2、孔的加工需要加工的孔有4-孔、3、螺纹的加工首先要钻好螺纹底孔，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都有一定的位置要求：1、4-孔自其名义位置偏移允差均为0.3mm；2、M面即箱盖底面的平面度为0.06mm2.5确定毛坯的制造方法，初步确定毛坯形状1011零件材料为灰铸铁HT1532，硬度HB150HBS，生产类型为中批生产，毛坯采用砂型机器造型铸造。根据上述资料，确定各加工表面的机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸。查工艺手册表2.2-3和表2.2-5，得公差等级为8-10级，加工余量等级为G。再查表2.2-4，按公差等级为9级查，因铸件尺寸处于100200mm间，取单侧加工余量Z=4mm。毛坯的大部分平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。本零件的各个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、表面粗糙度如表3-1所示。表3-1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）2.6工艺规程的设计2.6.1定位基准的选择1、粗基准的选择A面为非加工面，以A端面作为粗基准，限制3个自由度，用虎口钳夹持A两端面，限制3个自由度，再在3或4螺纹孔用一点定位限制一个自由度，加工M面及4-孔。2、精基准的选择以已铣好的M面作为精基准，用两个孔作定位，加工M14螺纹孔及锪钻4-14孔平面。2.6.2零件表面加工方法的选择本零件的加工面有平面、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手册（以下简称工艺手册）表1.47、表1.48、表1.411、表1.417和表1.4-24等，选择加工方法如下：1、M面的粗糙度要求为Ra=3.2，且有平面度要求，查工艺手册表1.48和表1.49，采用的加工方法为：粗铣半精铣，即可达到要求； 4-14孔的粗糙度要求为Ra=12.5，其对于A、M两面的位置度要求为0.3，查工艺手册表1.47和表1.411，只需钻就可达到要求，但其中用于定位的两孔的精度应相应提高，才能符合定位所需的精度要求，为此，用于定位的两孔的粗糙度提高到Ra=3.2，只需对其进行粗铰即可达到要求。查工艺手册表1.47，采用的加工方法为：钻粗铰。 2、 4个28的凸台是用于放置螺栓或垫片的，没有精度要求，只需用锪钻刮平即可。3、螺纹孔端面：其表面粗糙度为Ra12.5m。查工艺手册表1.48，采用的加工方法为：刮端面（粗铣端面）。4、螺纹M14，查工艺手册3.148，螺纹的螺距P=2mm，公差等级为IT6，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1.414、表1.4-17选择的加工方法为：钻底孔攻螺纹。5、螺纹M14的倒角：倒角为1*45，表面粗糙度为Ra12.5m，只需进行粗加工即可达到要求。（表1.4-6）其他不要求加工的尺寸均为自由尺寸，按规定其公差等级为IT12IT14，现取IT13。其标准公差值按工艺手册表1.424查出。2.6.3制订工艺路线工序：铣M面（即箱盖底面），钻4-14孔、粗铰用于定位的两孔。以A面为粗基准，用虎口钳夹紧A两端面，再在3或4螺纹孔用一点定位限制一个自由度，选择加工中心进行加工。工序：粗铣1、2斜孔端面、加工M14的螺纹，锪螺纹孔倒角。以两个半精铣的14mm孔和已加工的M面作为定位精基准。用圆柱销和削边销对工件进行定位，再用带压板实现夹紧。选择Z525型立式钻床。工序：粗铣3号孔端面、加工M14的螺纹，锪螺纹孔倒角，以两个半精铣的14孔和已加工的M面作为定位精基准。用圆柱销和削边销对工件进行定位，再用带压板实现夹紧。选择Z525型立式钻床。工序：粗铣4号孔端面、加工M14的螺纹，锪螺纹孔倒角，以两个半精铣的14孔和已加工的M面作为定位精基准。用圆柱销和削边销对工件进行定位，再用带压板实现夹紧。选择Z525型立式钻床。工序V：刮平4个28的凸台。以工序加工的M平面作为定位精基准，采用两压板压紧A面，选择Z525型立式钻床。工序VI：终检。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、 M面的加工是单侧加工，前面已根据相关资料查得毛坯的精度等级为CT9，加工余量等级为G。查工艺手册表2.24可知，M端面的单侧毛坯余量为Z=4mm。查表2.21知，M端面的公差值为2.8mm，故其毛坯尺寸为mm；因为30mm以下的孔在铸造过程中是不铸出来的，所以：2、各孔的毛坯余量：4-14孔的毛坯均为实心，未冲出孔。3、螺纹孔的毛坯余量：螺纹孔的毛坯为实心，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下表：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）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）及其偏差表面粗糙度m公差等级公差值M 面半精铣Z=18IT90.078Ra3.2粗铣Z=39IT120.219Ra6.3毛坯Z=412CT91.612-4-孔粗绞Z=00IT90.036Ra3.2钻孔2Z=1414IT130.27Ra12.5毛坯实心M141.25-H螺纹孔（1、2）攻螺纹2Z=1.3M12IT13-25Ra6.3钻底孔2Z=1212IT120.18Ra12.5钻孔Z=011.5IT120.1511.5Ra12.5毛坯实心M141.25-H螺纹孔（3、4）攻螺纹2Z=1.3M12IT13-25Ra3.2钻底孔2Z=1212IT120.18Ra12.5钻孔Z=011.5IT120.1511.5Ra12.5毛坯实心锪钻4-14孔平面刮平Z=0毛坯Z=0.50.52.7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12：查金属切削手册表3.16，得到HT1532（灰铸铁），抗拉强度b =150MPa，硬度为163229HBS。加工要求：铣M端面（箱盖底面），Ra3.2um；钻4-孔，Ra12.5um；粗铰用于定位的两孔，Ra3.2um。选择加工中心对工件进行加工。2、确定切削用量及基本工时确定切削用量采用查表法，确定基本工时要经过相关的计算才能得出。（1）B面的加工工件尺寸：长l=190mm，宽b=140mm，高h=74mm；选择刀具：查工艺手册表3.127，选择标准镶齿圆柱面铣刀，选择刀具外径为d0=100mm，齿数Z=8。确定切削深度ap：前面已根据相关资料查得各孔端面的单侧毛坯余量均为Z=4mm，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B面A、确定每齿进给量fz根据切削手册表3.30， XA6132型万能铣床说明书，其功率为7.5KW、工艺系统刚性为中等；根据切削手册表3.3：ap=41130mm，ae=3mm，进给量fz =0.100.15mm/z，现取fz =0.13mm/z。B、选择铣刀磨钝标准及刀具寿命查切削手册表3.7，高速钢端铣刀在铸铁的粗加工时后刀面最大磨损限度为0.500.80mm，精加工时后刀面的最大磨损限度为0.200.30mm。查切削手册表3.8：镶齿圆柱面铣刀（d。=160mm）的寿命T=180min。C、确定切削速度Vc和每分钟进给量即进给速度Vf切削速度Vc可根据切削手册表3.27中的公式计算，也可直接由表中查出。根据切削手册表3.11：当刀具外径d0=160mm，齿数Z=10，切削宽度ap=41130mm，吃刀量ae=3mm，fz =0.13mm/z时，Vt =30m/min，nt=59r/min，Vft=68mm/min，各修正系数为：kmv=kmn=1.0；ksv=ksn=0.8故Vc= Vtkv=301.00.8=24 m/minn=ntkn=591.00.8=47.2r/min、Vf= Vftkv=681.00.8=54.4mm/min根据XA6132型万能铣床说明书，选择nc=37.5 r/min ，Vf c=75mm/min。因此，实际切削速度和每齿进给量为：Vc=d。nc/1000=3.1416037.5/1000 m/min =18.8（ m/min ）Fzc=vfc/（ncZ）=75/（37.510）=0.2mm/z 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Fz=0.140.22mm/z，ap100，ae3.5mm，vf71mm/min切削功率Pct=0.8KW。切削功率的修正系数为Kmpc=0.83，故实际切削功率为 Pcc =Pct =0.80.83=0.664KW根据XA6132型万能铣床说明书：机床主轴允许的功率为：pcm=7.50.75=5.63 KW，因Pcc Pcm，故所决定的切削用量可以采用。即：ap=3mm，vf=75mm/min，n=37.5r/min，vc=18.8m/min，fz=0.2mm/zE、计算基本工时 Tm=L/Vf式中，L=l+y+，l=140mm，根据表3.25，入切量及超切量y+=25mm，L=165mm，所以基本工时为Tj= L/ Vf =165/75=2.2(min)2）半精铣选择刀具：由于半精铣与粗铣端面时共用一个刀杆，采用立式铣床对工件进行粗铣和半精铣，故除了切削深度ap之外，其余的切削用量及基本工时均与粗铣时相同，即ap=1mm，n机=60r/min，vc机=30.1m/min，fz=0.16mm/z，t=1.7min。（2）4-孔的加工1）钻孔A 、选择钻头选择高速钢麻花钻，其直径d。=13mm；切削手册表2.1及2.2，钻头几何形状：使用标准钻头，后角。=15，2=120 ，=45 ，=30 。 B、选择切削用量确定进给量f 、按加工要求决定进给量：根据切削手册表2.7，当加工要求为CT 810精度，铸铁硬度200HBS，d。=13mm时，f=0.520.64mm/r，由于l/d=8/11.53，故孔深修正系数为1.0，故f取0.520. 64mm/r。、按钻头强度决定进给量：根据切削手册表2.8：当铸铁硬度为168218 HBS，d。=13mm时，钻头强度允许的进给量f=1.22mm/r。、按机床进给机构强度决定进给量：根据切削手册表2.9，当铸铁硬度 210 HBS，d。14.5mm，机床进给机构允许的轴向力为8830N（Z525钻床允许的轴向力为8830N，见切削手册表2.35）时，进给量为1.0mm/r。从以上三个进给量比较可以看出，受限制的进给量是工艺要求，其值为f=0.520.64mm/r，根据Z525钻床说明书，选择f=0.62mm/r 。机床进给机构强度也可根据初步确定的进给量查出轴向力再进行比较来效验。由切削手册表2.19查出钻孔时的轴向力，当f=0.78mm/r，d。=14.5mm时，轴向力Ff = 7330 N Fmax=8330N，故f=0.62 mm/r可用。确定钻头磨钝标准及寿命：由切削手册表2.12查出：当，d。20mm时，钻头后刀面最大磨损量取0.8，寿命T=35min 确定切削速度由切削手册表2.15查出，当铸铁硬度为182199HBS，f=0.70mm/r，d。=20mm，使用标准钻头时，Vc=13m/minn=1000V/（d。）=100013/（3.1413）r/min=318 r/min根据Z525钻床说明书：可考虑选择nc=392 r/min，但因所选择转数较计算转数高，会使刀具寿命下降，故可将进给量降一级，即取f=0.48mm/r，也可选择较低一级转数nc=275 r/min，仍用f=0.62mm/r，比较两种方案：、f=0.48mm/r，nc=395 r/min，ncf=3920.48mm/min=189mm/min、f=0.36mm/r，nc=375 r/min，ncf=2750.62mm/min=163mm/min因方案incf的乘积较大，基本工时较少，故第i种方案较好。此时，Vc=13m/min，f=0.0.48mm/ra) 检验机床扭矩及功率根据切削手册表2.21，当f 0.51mm/r，d。=13.3mm时，Mt=21.58Nm，扭矩的修正系数均为1.0，故Mc=21.58 Nm ；根据Z525钻床说明书：当nc=392r/min 时，Mm=72.6Nm ；根据切削手册表2.23，当铸铁硬度为170213HBS，d。11.5mm，f 0.62mm/r，Vc=13m/min时，Pc=1.0 KW。根据Z525钻床说明书：PE=2.80.81=2.26 KW，由于Mc Mm，Pc PE，故所选择的切削用量可用。即：Vc=13m/min，f=0.62mm/r，n=nc=392r/min。计算基本工时：Tm=L/nf （L =l+y+ ，L=50mm，入切量及超切量由切削手册表2.29查出：y+=5mm）故Tm=L/nf=（50+5）/3920.48=0.30 min因为粗糙度为Ra12.5的孔不满足定位精度要求，为了保证两孔的定位精度，需对两孔进行粗铰才能达到所需的定位精度要求。粗铰后孔的精度可达Ra3.21.6，符合定位所需精度。查d.10-15得,f=0.3-0.5mm/r =8-12m/min =0.06-0.15mm根据工艺手册表3.1-16，选择d=13.94mm的铰刀，基本工时定为6秒，即50/392*0.4=0.3min。2）粗铰孔14mm（3）粗铰时只是铰刀不一样，其它都一样。2.7.2工序切削用量及基本工时的确定1、加工要求：刮平螺纹孔28圆端面，其表面粗糙度Ra12.5m、钻螺纹底孔、攻螺纹M141.25-H、表面粗糙度Ra3.2m（根据工艺手册表1.4-17）、锪90锥孔至螺纹外径。2、确定切削用量及基本工时确定切削用量采用查表法，确定基本工时要经过相关的计算才能得出。1）刮28mm端面加工要求：28mm端面的粗糙度要求为Ra=12.5m要求，只需用铣刀粗铣即可。A、选择刀具：查切削手册表3.2，选择高速钢直柄立铣刀，选择刀具外径为d0=28mm，齿数=3。所用立铣刀的几何形状（查切削手册表3.2）：。=8，=30，。=10B、选择切削用量：按图纸要求，应向凸台内侧铣削1mm，则切削用量为ap=1mmC、确定每齿进给量fz。查切削手册表3.4及其注释中可知：每齿进给量fz=（0.070.12）1.4mm/z=0.100.17 mm/z，现取fz=0.13 mm/z，按表3.14来取值。D、选择铣刀磨钝标准及刀具寿命根据切削手册表3.7，铣刀后刀面最大磨损限度为0.5mm，由于立铣刀直径d025mm，故刀具寿命T=60min（由切削手册表3.8查出）E、确定切削速度VC和每分钟进给量即进给速度Vf根据切削手册表3.14，当 d0=24mm，齿数Z=3，fz=0.13 mm/z，铣削宽度ae=24mm时，vt=15m/min，n=199r/min，vf=66mm/min，各修正系数为：kmv=kmn=1.0；ksv=ksn=0.0.75故vc=vtkv=151.00.0.75=11.25 m/minnc=ntkn=1991.00.75=143.25r/min、vf=vftkv=661.00.75=49.5mm/min根据XA6132型万能铣床说明书，选择nc=150 r/min ，vfc=47.5mm/min。因此，实际切削速度和每齿进给量为：= m/min =11.30 m/min =0.11mm/z F、校验机床功率铣削功率Pc可由查切削手册表3.22查得，当Fz=0.100.15mm/z，ab27mm，vf54mm/min切削功率Pct=0.9KW。切削功率的修正系数为Kmpc=1.0，故实际切削功率为 Pcc =Pct =0.9*1.0=0.9KW根据XA6132型万能铣床说明书：机床主轴允许的功率为：Pcm=7.50.75=5.63 KW，因Pcc Pcm，故所决定的切削用量可以采用。即：ap=1mm，vf=47.5mm/min，n机=150r/min，vc=11.30m/min，fz=0.11mm/zE、计算基本工时 =min=0.02min2）11.5孔的加工A 、选择钻头选择高速钢麻花钻，其直径d。=11.5mm；切削手册表2.1及2.2，钻头几何形状：使用标准钻头，后角。=15，2=120 ，=45 ，=30 。 B、选择切削用量确定进给量f 、按加工要求决定进给量：根据切削手册表2.7，当加工要求为CT 810精度，铸铁硬度200HBS，d。=11.5mm时，f=0.520.64mm/r，由于l/d=8/11.53，故孔深修正系数为1.0，故f取0.520. 64mm/r。、按钻头强度决定进给量：根据切削手册表2.8：当铸铁硬度为168218 HBS，d。=10.5mm时，钻头强度允许的进给量f=1.0mm/r。、按机床进给机构强度决定进给量：根据切削手册表2.9，当铸铁硬度 210 HBS，d。12.1mm，机床进给机构允许的轴向力为8830N（Z525钻床允许的轴向力为8830N，见切削手册表2.35）时，进给量为1.3mm/r。从以上三个进给量比较可以看出，受限制的进给量是工艺要求，其值为f=0.520.64mm/r，根据Z525钻床说明书，选择f=0.62mm/r 。机床进给机构强度也可根据初步确定的进给量查出轴向力再进行比较来效验。由切削手册表2.19查出钻孔时的轴向力，当f=0.78mm/r，d。=12mm时，轴向力Ff = 6069 N Fmax=8330N，故f=0.62 mm/r可用。确定钻头磨钝标准及寿命：由切削手册表2.12查出：当，d。20mm时，钻头后刀面最大磨损量取0.8，寿命T=35min 确定切削速度由切削手册表2.15查出，当铸铁硬度为182199HBS，f=0.70mm/r，d。=20mm，使用标准钻头时，Vc=13m/minn=1000V/（d。）=100013/（3.1411.5）r/min=361 r/min根据Z525钻床说明书：可考虑选择nc=392 r/min，但因所选择转数较计算转数高，会使刀具寿命下降，故可将进给量降一级，即取f=0.48mm/r，也可选择较低一级转数nc=272 r/min，仍用f=0.62mm/r，比较两种方案：、f=0.48mm/r，nc=392 r/min，ncf=3920.48mm/min=189 mm/min、f=0.36mm/r，nc=272 r/min，ncf=2720.62mm/min=163mm/min因方案incf的乘积较大，基本工时较少，故第i种方案较好。此时，Vc=13m/min，f=0.48mm/rb) 检验机床扭矩及功率根据切削手册表2.21，当f 0.51mm/r，d。=12.2mm时，Mt=17.85Nm，扭矩的修正系数均为1.0，故Mc=17.85 Nm ；根据Z525钻床说明书：当nc=382r/min 时，Mm=72.6Nm ；根据切削手册表2.23，当铸铁硬度为170213HBS，d。11.5mm，f 0.53mm/r，Vc=13m/min时，Pc=1.0 KW。根据Z525钻床说明书：PE=2.80.81=2.26 KW，由于Mc Mm，Pc PE，故所选择的切削用量可用。即：Vc=13m/min，f=0.48mm/r，n=nc=392r/min。计算基本工时：Tm=L/nf （L =l+y+ ，L=69mm，入切量及超切量由切削手册表2.29查出：y+=5mm）故Tm=L/nf=（69+5）/3920.48=0.39 min3） 12孔的加工A 、选择钻头选择高速钢麻花钻，其直径d。=12mm；切削手册表2.1及2.2，钻头几何形状：使用标准钻头，后角。=15，2=120 ，=45 ，=30 。 B、选择切削用量确定进给量f 、按加工要求决定进给量：根据切削手册表2.7，当加工要求为CT 810精度，铸铁硬度200HBS，d。=12mm时，f=0.520.64mm/r，由于l/d=8/123，故孔深修正系数为1.0，故f取0.520. 64mm/r。、按钻头强度决定进给量：根据切削手册表2.8：当铸铁硬度为168218 HBS，d。=10.5mm时，钻头强度允许的进给量f=1.0mm/r。、按机床进给机构强度决定进给量：根据切削手册表2.9，当铸铁硬度 210 HBS，d。12.1mm，机床进给机构允许的轴向力为8830N（Z525钻床允许的轴向力为8830N，见切削手册表2.35）时，进给量为1.3mm/r。从以上三个进给量比较可以看出，受限制的进给量是工艺要求，其值为f=0.520.64mm/r，根据Z525钻床说明书，选择f=0.62mm/r 。机床进给机构强度也可根据初步确定的进给量查出轴向力再进行比较来效验。由切削手册表2.19查出钻孔时的轴向力，当f=0.78mm/r，d。=12mm时，轴向力Ff = 6069 N Fmax=8330N，故f=0.62 mm/r可用。确定钻头磨钝标准及寿命：由切削手册表2.12查出：当，d。20mm时，钻头后刀面最大磨损量取0.8，寿命T=35min 确定切削速度由切削手册表2.15查出，当铸铁硬度为182199HBS，f=0.70mm/r，d。=20mm，使用标准钻头时，Vc=13m/minn=1000V/（d。）=100013/（3.1411.5）r/min=361 r/min根据Z525钻床说明书：可考虑选择nc=392 r/min，但因所选择转数较计算转数高，会使刀具寿命下降，故可将进给量降一级，即取f=0.48mm/r，也可选择较低一级转数nc=272 r/min，仍用f=0.62mm/r，比较两种方案：、f=0.48mm/r，nc=392 r/min，ncf=3920.48mm/min=189 mm/min、f=0.36mm/r，nc=272 r/min，ncf=2720.62mm/min=163mm/min因方案incf的乘积较大，基本工时较少，故第i种方案较好。此时，Vc=13m/min，f=0.48mm/ra) 检验机床扭矩及功率根据切削手册表2.21，当f 0.51mm/r，d。=12.2mm时，Mt=17.85Nm，扭矩的修正系数均为1.0，故Mc=17.85 Nm ；根据Z525钻床说明书：当nc=382r/min 时，Mm=72.6Nm ；根据切削手册表2.23，当铸铁硬度为170213HBS，d。12mm，f 0.53mm/r，Vc=13m/min时，Pc=1.0 KW。根据Z525钻床说明书：PE=2.80.81=2.26 KW，由于Mc Mm，Pc PE，故所选择的切削用量可用。即：Vc=13m/min，f=0.48mm/r，n=nc=392r/min。计算基本工时：Tm=L/nf （L =l+y+ ，L=69mm，入切量及超切量由切削手册表2.29查出：y+=5mm）故Tm=L/nf=（69+5）/3920.48=0.39 min4）攻螺纹M141.25选择直径d。=14mm细牙普通螺纹机用丝锥，选用Z525立式钻床，使用专用钻床夹具。（1）、确定进给量查工艺手册3.148，螺纹的螺距P=1.25mm，进给量等于工件螺纹的螺距，即f=1.25mm/r。（2）、确定切削速度Vc由金属切削手册6.40查得：直径d。=14mm机用丝锥攻M14螺纹的切削速度为：V=10m/min ，修正系数为0.8由（由金属切削手册查出），故Vc查=100.8=8m/min，则n机=1000Vc查/d0=10008/3.14*12=212r/min，根据工艺手册表4.2-36，选择机床主轴转速为n机=235r/min。所以实际切削速度Vc机=dn机/1000=3.1412235/1000=8.85m/min（3）计算基本工时Tj=（19/1.25*235）+（19/1.25*235）=0.13（min）式中：l=14mm，=2P=21.25=2.5mm5）锪螺纹孔倒角采用高速钢900直柄锥面锪钻为缩短辅助时间，取锪倒角的主轴转速与钻孔时相同。2.7.3 工序切削用量及基本工时的确定加工要求：刮平螺纹孔28圆端面，其表面粗糙度Ra12.5m、钻螺纹底孔、攻螺纹M141.25-H、表面粗糙度Ra3.2m（根据工艺手册表1.4-17）、锪90锥孔至螺纹外径。工序切削用量及基本工时与工序的切削用量及基本工时都相同，只是所用的夹具不一样。2.7.4 工序IV切削用量及基本工时的确定加工要求：刮平螺纹孔28圆端面，其表面粗糙度Ra12.5m、钻螺纹底孔、攻螺纹M141.25-H、表面粗糙度Ra3.2m（根据工艺手册表1.4-17）、锪螺纹孔倒角。工序IV切削用量及基本工时与工序的切削用量及基本工时都相同，所用的夹具与工序一样。2.7.5工序V切削用量及基本工时的确定1、加工要求：4个28mm的凸台是用于放置螺栓或垫片的，没有精度要求，只需用铣刀刮平即可。2、确定切削用量及基本工时（1）选择刀具：查工艺手册表3.1-27，选择高速钢直柄立铣刀，选择刀具外径为d0=28mm，齿数=3。所用立铣刀的几何形状（查切削手册表3.2）：。=8，=30，。=10（2）选择切削用量：A、确定切削深度ap：凸台是用于放置螺栓或垫片的，没有精度要求，只需用铣刀刮平即可。选定ap=0.5mmB、确定每齿进给量fz。查切削手册表3.4的注释中可知：每齿进给量fz=（0.050.08）1.4mm/z=0.070.112 mm/z，现取fz=0.1 mm/zC、选择铣刀磨钝标准及刀具寿命根据切削手册表3.7，铣刀后刀面最大磨损限度为0.5mm，由于立铣刀直径d040mm，故刀具寿命T=90min（由切削手册表3.8查出）D、确定切削速度VC和每分钟进给量即进给速度Vf根据切削手册表3.14，当 d0=28mm，齿数Z=3，铣削宽度ae=25mm时，vt=14m/min，n=139r/min，vf=47mm/min，各修正系数为：kmv=kmn=1.0；ksv=ksn=0.75故vc=vtkv=141.00.75=10.5 m/minnc=ntkn=1391.00.75=104.25r/min、vf=vftkv=471.00.75=35.25mm/min根据XA6132型万能铣床说明书，选择nc=118 r/min ，vfc=37.5mm/min。因此，实际切削速度和每齿进给量为：= m/min =10.37 m/min=0.106mm/z E、校验机床功率铣削功率Pc可由查切削手册表3.22查得，当Fz=0.100.15mm/z，ab28mm，ap12mm，vf54mm/min切削功率Pct=0.9KW。切削功率的修正系数为Kmpc=1.0，故实际切削功率为 Pcc =Pct =0.9*1.0=0.9KW根据XA6132型万能铣床说明书：机床主轴允许的功率为：pcm=7.50.75=5.63 KW，因Pcc Pcm，故所决定的切削用量可以采用。即：ap=0.5mm，vf=37.5mm/min，n机=118r/min，vc=10.37 m/min，fz=0.106mm/zF、计算基本工时 =min=0.013min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-钻螺纹孔的夹具设计相对复杂，且在工序IV中也能用到此夹具，现对钻螺纹孔时所用到的专用夹具进行设计。设计的夹具将用于Z525立式钻床上，先用铣刀粗铣端面，后钻螺纹底孔，攻螺纹，最后锪螺纹孔倒角即可。3.1问题的提出581011 19加工螺纹孔M121.25-H，虽然精度要求不高，只需在一次走刀中即可去除所有余量达到图纸加工要求。但是，如何提高夹紧的可靠性、降低劳动强度、减少加工辅助时间、从而提高生产效率，成为该专用夹具设计的重点。3.2夹具设计的相关计算3.2.1定位基准的选择螺纹孔相对于其它平面或孔没有很严格的位置要求，只要使加工出的孔达到应用要求即可。在此，以一面二孔作为定位基准，夹具体两凸台作为定位基准，以两个14mm孔定位。3.2.2切削力及夹紧力的计算加工刀具为高速钢直柄麻花钻，外径do=10.7mm。根据切削手册表2.32，查得钻孔时的轴向力和扭矩分别为：Ff=CFdozffyfkF Mc=CMdozmfyMkM 其中 CF=420，ZF=1.0，yF=0.8，CM=0.206，ZM=2.0，yM=0.8。再查切削手册表1.291，查得灰铸铁的系数为kM=（）nF，其中：指数nF=1.1，取HBS=190，则kM= kF=（）1.1=1，所以轴向力为：Ff=CFdozffyfkF=42010.71.00.220.81=1338.35（N）Mc=CMdozmfyMkM=0.20610.72.00.220.81=7.02（Nm）计算切削力时，必须将安全系数考虑在内。因为钻10.7mm孔的加工只需一次走刀就可以完成，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3。 F，=KFf =31338.35=4015.05（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=0.15，f2=0.25。所以夹紧力为：Q=1338.35/（0.15+0.25）=3345.88（N）本夹具采用M12的螺母来夹紧，参考现代制造工艺设计方法可知，M12螺母的夹紧力F5500N。因此，夹具可保证工件的夹紧。用于V型块压板转动的圆柱销因受到的剪切力较大，应对其进行强度校核。已知：圆柱销材料为45钢，其屈服强度为S=355N/mm2 经计算作用在圆柱销上的力为1286N,所以圆柱销截面所受到的剪切应力为:=3.19N/mm2 355N/mm2 ,故圆柱销符合设计需求.3.2.3定位误差分析1、定位元件公差的确定：本夹具采用固定式钻模定位元件有平面支承、夹紧螺母、快换钻套、夹紧螺钉、圆柱定位销、削边销和螺栓等，规定与工件尺寸有关的夹具尺寸公差取工件尺寸公差的1/3。2、螺纹孔没有严格的位置精度要求，加工只要能保证其中心与底面的距离为mm即可。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并比较经济。因此，加工工件时，夹具采用手动夹紧。钻模的结构有很多种：固定式钻模、翻转式钻模、回转式钻模、盖板式钻模和圆柱式钻模等，加工工件时可根据不同的需要选择不同的钻模型。设计本夹具只为了加工M14的螺纹孔和28端面，选择固定式钻模就可以完成孔的加工，固定钻模用于立式钻床上，适用于单孔的加工。夹具上的快换钻套除了在凸缘有台肩以供钻套螺钉压紧外，同时还要铣出一个削边平面，当此削边平面转到钻套螺钉位置时，便可向上快速将钻套取出；同时，为了防止钻套板的磨损，钻套上还必须配有钻套衬套；定位工件的元件是削边销和定位圆柱销，只有这两个只起到定位的作用而没有起到夹紧的作用，而且削边销不能受到力的作用，否则会变形而达不到定位的作用，所以需用压板将工件夹紧在夹具体上；由于加工完成后要将压板翻开才能将已加工的工件取出，所以压板以铰链的形式来设计，同时，为了方便压板的翻转，在压板上开一U形槽，供带铰链的螺柱往外翻转;本夹具的竖直板有力的作用，所以在夹具竖直板的两边设计加强筋以增加夹具的刚度。此外，本夹具设计有两块压板，其中有块压板是在工序IV中用到的，在工序III中，此压板水平放置就可以了。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1617本设计数控加工部分的是变速箱盖的底面和4-14孔，有一定的位置精度要求，在普通机床上加工操作移动夹具或调整机床位置,且不易达到图纸上所要求的位置精度。因此，第一道工序即铣端面、钻孔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，这些部位有M面及4-14H7（）mm。M平面的平面度误差为0.1mm，14H7（）mm孔与两平面的位置度要求为0.3mm。如果在普通的加工机床上加工则要分成两道工序进行，在更换机床和多次夹紧的过程中很容易造成误差，从而达不到加工要求，甚至有可能造成加工出的零件报废。而在加工中心上只在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18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/CA/CAE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 it 13和Cmatron E 6.0，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 E 6.0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 E 6.0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 E 6.0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1920首先要在Pro/ENGINEER软件中将零件的三维图造出来。由于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，在造型过程中需用软件中的很多造型方法。如首先用加材料的加工方法，将零件的整个外形轮廓拉伸出来，再用切减材料的方法将不需要的部分裁减掉，用减材料特征将毛坯14、M114底孔减掉，再在底孔的基础上用螺纹的创建方法造出螺纹，即可完成倾斜孔的创建。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TOP平面设置为草绘平面，生成的图形Z轴与需加工的平面不是垂直的，故在Cimatrion E6.0软件中要将Z轴转换到与四个孔端面垂直的位置，而且Z轴的原点要在需加工平面上。在Cimatrion E6.0中，将坐标系沿Y轴旋转180即可使Z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2122234.4.1 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 E 6.0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，平面和孔的加工都可以采用3轴加工，故在此选择加工类型为3轴，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”，一般的模具设计的毛坯类型都是采用“限制盒” ，只要加工出零件的整个外形轮廓就可以了，但现只需要加工设计的零件的某些面和孔，毛坯的创建方法就根据不同的加工要求采用不同的毛坯类型。在毛坯的创建过程遇到了一些问题，如：开始采用创建毛坯类型为“轮廓”，在仿真模拟加工时，就无法看到原来从Pro/EGINEER导进去的图形，而只看见在Cimatron加工开始创建毛坯时生成的那一部分毛坯，这样仿真模拟加工就没多大的意义了。经过多次采用不同的毛坯创建方法，最后选择“曲面”即可达到预定的要求。如图45所示是初始毛坯的创建：图45创建毛坯始创建程序为了减少辅助加工时间，4个孔的加工应按顺序加工，否则会造成多余的走刀。 .1 M端面的加工因为M端面的铣削宽度较大，故选择一把=100mm的刀具来加工。粗加工完了之后接着就是半精加工。一般情况下，平面的加工都是采用“平行切削”方式，M端面的粗、半精加工选择走刀方式都为“平行切削”。M端面粗加工的余量为Z=3mm、半精加工的余量为Z=1mm。选择的刀具相同。1、B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“2.5轴”，子选项为“平行切削”，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100mm，齿数为8，刀具几何类型为“平底刀”，的其余的可接受默认值。单击“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M端面作为加工对象，单击“零件轮廓”数量。在“零件轮廓”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，确定选择加工对象后“零件轮廓”数量将显示为1，即选择了一个加工对象，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410拾取的轮廓刀路参数的设置要在“刀路轨迹” 参数组中设置“Z值最大值”和 “Z值最小值” ，粗加工是从Z =0处开始向下铣3mm，所以 “Z值最大值”和 “Z值最小值”分别为0和-3，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M端面的半精加工与其粗加工大同小异，走刀方式、刀具、加工对象、刀具位置和机床参数都相同，唯一不同的是刀路参数“刀路轨迹”中的加工Z轴范围，半精加工的工序余量为Z=1mm，“Z值最大值”和 “Z值最小值”分别为-3和-4。刀路参数如图4-13所示：图413刀路参数最后还要设置机床参数并计算和保存。计算完以后可以对工件个加工进行仿真模拟，观察加工的整个走刀路径，可以看到刀具是沿着平行方向走的。.2 孔的加工1、14H7（）mm孔的加工（1）钻孔开始创建程序。单击屏幕编程向导栏中的“创建程序”即可进入程序创建，在“工艺”对话框中选择主选项为“钻孔”，子选项为“3轴钻孔”，然后单击“下一步”。如图4-14所示：图414 选择工艺钻直径为14mm的孔，所以在新建时选择钻头直径为14mm，刀具几何类型为“钻孔”，其余参数可以按默认值设置，并单击“应用” 按钮即可完成一个刀具的新建，此刀具就作为当前已选择的刀具。如图4-15所示：图415 创建刀具钻孔点的选择。在“加工对象”对话框中单击“钻孔点”数量，在“编辑点”对话框中设置“下一个深度”为25，即钻孔的深度为25mm，因为毛坯的高度为20mm，钻孔时可以将钻头向下钻一点。选择为“单个点”，在点过滤器中单击“中心点”按钮指定选择中心点，选择要钻孔的圆柱端面圆圆心作为钻孔点.确认之后“加工对象”的“钻孔点” 将显示为4，即将要钻孔的对象为4个。如图4-16所示：图416 加工对象完成了加工对象的选择之后就可以进行刀路参数的设置。孔的长径比小于3时，钻孔的方法选择“点孔”比较合适，故在“刀路参数”中的钻孔类型选择“点孔”。“钻孔退刀”参数组中的“初始增量”设置为80即可以免增加了空走刀时间。其余参数可以按默认值，如图4-17所示：机床参数的设置。设置切削速度、机床转速等各种相关参数。如图4-18所示：图417 刀路参数图418 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)粗铰用于定位两孔14H7（）mm的粗铰只有刀具的选择与钻孔不同，其余的刀具位置、刀路参数、机床参数和钻孔深度都与钻孔相同。粗铰的加工工序余量为2Z=0.01mm。粗铰时的刀具直径为14mm，如图4-19所示：图419 创建刀具图420 选择的钻孔点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.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4-21所示：图421 完成所有加工后的程序管理器4.5 G代码的生成24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。在造型和加工过程中都遇到的很多难题，如在Pro/ENGINEER造型中，要创建一个拉伸特征，就需要先在草绘平面是画出一个闭合的截面，截面必须是闭合的才能产生拉伸特征，但在绘制圆与直线相交时将多余的线条裁剪之后就是不闭合，通过画圆弧与直线相交才能实现截面的闭合；在Cimatron加工中花了很长的时间，由于毛坯采用“曲面”形式，这在专业课程学习中没遇到过的，通常仿真加工中毛坯大多选“限制盒”或 “轮廓”的形式，所以在数控编程过程中遇到了很多问题。后来通过改变刀具放置位置及其他切削参数的设置，才能顺利地把加工过程仿真出来。因此，在绘制图形和加工时到要注意到所绘制和加工的对象的特殊性。第五章总结与展望本文根据通常的工艺设计方法，结合零件的具体特点，根据现有加工条件，对工序的集中与分散进行了重新分配。传统的工艺设计是根据零件的二维设计图纸来确定加工方法和加工路线等工艺规程。历时一个学期的毕业设计已接近尾声，在设计的过程中遇到了很多困难，有些问题的解决十分艰难。同时，在不断解决问题的过程中也学到了更多的机械专业相关知识并提高了自己的空间思维能力。本设计依照零件的二维设计图纸，首先在三维造型软件上将零件的三维模型造出来。通过三维模型的直观性，可以对设计图纸的合理性进行检查。箱体零件的结构一般较复杂，不但有平面还有孔的加工，而且孔与孔之间有位置精度要求。有了三维模型，进行工艺设计时就已经知道了零件的具体形状。设计工艺就方便和准确多了。而且在造型过程中，对零件的结构特点有了更为深刻的了解。5.1 设计的总结传统的加工方法着重把工序分散化，但在现有加工条件下，运用加工中心加工箱体类零件。依靠加工中心本身比较高的加工精度，一次夹紧就能加工许多加工面，其相对位置精度将更为容易保证。变速箱早已有之，其加工工艺也随着社会的发展而发展。这次对其变速箱盖设计的加工工艺，即是对其加工工艺的改进，也是在新的条件下对其加工方法的应用。加工中心属于精密型机床，其本身的加工精度相对传统加工就有了很大提高。随着社会的发展，机械制造中中小批量生产将成为主流。而生产批量对工艺方案中的定位基准，加工方法以及设备的选用都存着非常重要的影响。因此，工艺方案必须根椐生产批量来确定。这次设计的零件生产纲领为中小批量。对于小批量生产来说利用通用机床，柔性加工(加工中心)，二者有机组合，不仅满足生产了的需要，同时确保了质量，降低了成本，提高了生产效率。通常孔加工是箱体加工的关键。加工孔的传统设备是铣床、钻床、镗床、磨床等，随着社会的发展，数控设备应用已经很广泛，使用加工中心只要将工件一次装夹在工作台上，即可完成对箱体中各面上孔的加工。在加工中心上加工孔，首先根据零件图制订合理的工艺方案，然后进行编程和加工。现在很多自动编程软件，自动编程软件成熟方便。本次设计使用Cimatron E 软件自动编程。在编程前对零件进行工艺分析，拟订工艺方案，选择合适的刀具，确定切削用量。在编程中，对一些工艺问题(如对刀点、加工路线等)也做一些处理。数控加工工艺的主要内容统盘考虑、分项确定。分析加工零件的图样，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、走刀路线的确定等等。编程完成后还对其进行了模拟校正。传统的工艺设计是一个对标准工艺进行分析、改善和发展的过程。工艺过程设计的人工管理对工艺设计的发展造成诸多不便，诸如：同类零件工艺多样性、填写工艺文件重复工作量大等。机械加工工艺计算机辅助设计系统工作的重点就是从各个方面帮助工艺人员填写工艺卡片，减少重复劳动，是一个集设计与管理于一体的功能模块，为广大工艺人员提供了一套方便、实用而且符合工艺设计习惯和国家有关标准的辅助设计工具。相信这一技术将会在不久的将来变得成熟。5.2 展望在设计过程中做了很多工作，包括零件的机械加工工艺设计、钻床的专用夹具设计、零件的数控模拟加工和零件三维图的绘制等等。在上述几个过程中都遇到了很多的困难，有些问题直到设计结束还是不明白其中的原因。下面是一些关于上述几的方面的展望和建议。5.2.1 机械加工工艺设计在机械加工工艺设计过程中做了大量的工作，需要查很多表还有其它许许多多相关的资料，而有些表中的表达概念又不清楚，比如在查灰铸铁的切削用量时，表中并没有标出灰铸铁具体的硬度值，而是用“软”和“硬”来表达，这样的概念很含糊，难以确定应以哪个标准来选取所要查的东西。在机械加工工艺设计中花了相当长的一段时间，其过程也是比较繁杂，回顾整个工艺设计过程，感觉设计还是不错的。但是，实践了检验真理的唯一标准，所设计出来的工艺并不能放到实际加工中去检验其正确性。在工科学习中，实践环节是非常重要的，但是目前还不能将实践环节还存在很大的缺陷，不能满足学习的各种要求。

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