传动箱侧盖机械加工及其数控加工编程【3张CAD图/27400字】【优秀机械毕业设计论文】
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- 关 键 词：
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传动
箱侧盖
机械
加工
及其
数控
编程
- 资源描述：
-
文档包括:
说明书一份,76页,27400字左右.
工艺卡+工序卡一份.
G代码一份.
翻译一份.
图纸共3张:
A0-夹具装配图.dwg
A0-夹具体图.dwg
A1-零件图.dwg
目录
1.1 汽车工业…………………………………………………………1
1.2 机械加工…………………………………………………………3
1.3 数控加工技术……………………………………………………4
1.4 本章小结…………………………………………………………9
第二章 机械加工工艺设计…………………………………………………10
2.1 设计题目…………………………………………………………10
2.2 机械加工工艺……………………………………………………10
2.3 计算生产纲领、确定生产类型…………………………………12
2.4 零件的分析………………………………………………………12
2.5 确定毛坯的制造方法，初步确定毛坯形状……………………15
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）…………………………20
第三章 夹具的设计…………………………………………………………33
3.1 问题的提出………………………………………………………33
3.2 夹具设计的相关计算……………………………………………33
3.3 夹具结构设计与操作说明………………………………………35
第四章 数控加工编程………………………………………………………36
4.1 零件的数控加工分析……………………………………………36
4.2 应用软件的介绍…………………………………………………38
4.3 零件的造型及导入过程…………………………………………39
4.4 零件的数控加工及仿真校验过程………………………………39
4.5 G代码的生成……………………………………………………69
4.6 本章小结…………………………………………………………69
第五章 总结与展望…………………………………………………………70
5.1 设计的难点与创新………………………………………………70
5.2 展望………………………………………………………………71
参考文献………………………………………………………………………73
附录……………………………………………………………………………75
致谢……………………………………………………………………………83
传动箱侧盖机械加工工艺设计及其数控加工编程
摘要
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。本设计是对传动箱侧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、 所设计的零件是传动箱侧盖，就给定的零件的结构、加工质量要求等各因素进行了全面工艺分析之后，在Auto CAD和Pro/ENGINEER软件中分别绘制了零件的工程图和三维图；
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、 针对工序Ⅰ的加工设计了一套专用的夹具，并绘制了夹具总装图和夹具体图；
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
- 内容简介：
-
用普通刀具在立体平版印刷格 式中对三角雕塑 面的数控加工 一个产生数字控制刀具路径的统一方法已经出现，这个 刀具路径 是 用普通刀具在立体平版印刷格式中对三角形雕塑表面的数字控制加工 产生的。这个方法的产生很重要 ，这是 是因为 一个立体平板印刷格式的应用象征着一个计算机辅助设计模型已经在很短的一段时间内被工业界广泛接受。 这不仅是因为比如特别需要运用这种方法的快速 设计 模型的应用，而且 还归结于现在可以直接用数字化和反向工程过程 来 制造复杂的立体平板印刷模型。 虽然有很多支持立体平板印刷文件的计算机辅助设计和计算机辅 助制造的软 件系统，但 在这些文章中 只有几页纸直接涉及到从立体平板印刷文件来的数字控制加工问题。 一种用普通自动编程切削刀具产生刀具路径的一般计算算法已经出现。 这种算法 看起来 普遍，它可适用于包括 球头刀、平底刀和内圆角精铣刀在内的 各种各样的切削刀具 。 为了减少计算时间， 一个用彩色小石块镶嵌产生网状询问区域高 的 效方法也 已经 产生。 用 模仿 加工 和 真正的 机械加工制造的 实例 来 说明所 提出的方法的效率。 1、介绍 目前， 多数计算机辅助设计 (系统 利用 参数表面代表 型的几何 形状 。 由于各种各样的设计或制造过程的不同，需要转换不同 的计算机辅助设计 系统 （ 计算机辅助制造系统（ 间的模型。 中立数据文件譬如最初的图表交换规格 (广泛地被用于 (美国产品数据协会1996) 。 最初的图表交换规格 (述 在建立 型 时 可能 被使用 的信息、定义 个体模型时的参数量 和 各个 个体之间 不同的关系 。 但是 ， 使用 最初的图表交换规格 (译 型 并 不 是总是 容易 的，这是 因为 大 多数计算机辅助设计系统 （ 使用不同的内部表示 方 法 而 且转换 并 不是 总是 直接 的而 错误 又比较多 。与 最初的图表交换规格 (相 比 ， 立体 平 版印 刷(格式 比较 简单 ， 并且它的实施 比较 容易 ( 992 年 , 993) 。基本上 ， 一个 立体 平 版印刷 (件 只 包含一 个 三角 形 和它 们的法线 传播 媒介。 立体 平 版印刷 (件 不能 替换 最初的图表交换规格 ( 最初的图表交换规格 (含更 多 与设计相关的信息 ， 然而 对于 许多顺流制造业活动譬如迅速 设计模型、 数字控制 (加工制造甚至 有限元素分析 来说，这些 信息包含在 立体 平 版印刷 (中的信息 是充足的。由于它的 简单 和 在 各种各样的工程学领域 中的不同 用途 ， 立体 平 版印刷 (译 受到大多数计算机辅助设计和计算机辅助制造（ 系统 的 支持。在过去 ， 立体 平 版印刷 (件 是负担对内存分配和计算速度 的任务 。但是 ， 随着 中央处理单元 的 加速 ， 更多力量 和 存储芯片 逐渐 变得 更加便宜 ， 这不再是 转换 和处理 立体 平 版印刷 (文件 时的一个 障碍 。此外 ， 最新的三维扫描技术 也促使 反向工程的应用迅速增长 ，在 反向工程应用 中， 创造 很大并且很 复杂 的 模型 后，将它 存放在 立体 平 版印刷 (件 之中 (2002) 。 人们现在已经普遍接受这样一个事实，分成三角形 的表面和 立体 平版印刷 (文件 的应用将使 设计和制造业应用变得越来越普遍。 在过去， 人们已经学到了 许多 三轴 机械 加工刀具路径 的 计划方法 ( 997) 。 刀具路径的产生 方法 可以分成两种类型： 解析和参数 (991) 。 前 者产生于 横切机械加工 表面的短剖面飞机。 而 后者 产生于沿着平面或者曲面走刀的数字控制刀具路径，而刀具 切削点 (通常 是用计算机 从 机械 制造 加工 表面 的设置来进行计算的 (1987 年 ， 1995 年 ， 1997 年 ， 003 年 )。参数 设置方法 在应用精确 表面信息 之中有其特定的优点， 但 是 它 可能 不适合应用于加工带有很多凸台的 复合表面 并且很容易受到凹平面的损坏 ( 998) 。 在 另一方面 ， 解析的方法 的优点是可以产生没有凹平面损坏现象的刀具路径， 但 是 它 的缺点的 是不能产生直线的走刀路径和进行清角加工的刀具路径 ( 997) 。所以 ， 在 零件的现实加工之中， 解析和参数 路径的应用策略在 互换性 之中被运用。 立体 平 版印刷 (工主要是应用解析的加工策略，这是因为它不包含有完 整的表面信息。在解析路径计划之中，当切削刀具接触到机械加工表面时， 计算 出来。在解析路径计划之中一个最有效的方法 是绘制 ( 1988 年 ， 991 年 ， 991 年 ， 林和刘 1998) 。 绘制 法计算 栅格数据 库设置中的 无干涉 机械加工是 精确度 取决于库 栅格数据的密度。 这通常 是一个对 栅格数据 库大的存储空间的分配的需要。 他的 同事提出 这样 一个方法 ，就是用平底刀、球头刀和圆角精铣刀从三角形表面产生 无干涉 机械机械刀具路径（ 992 年 ， 998) 。但是 ，这种 方法 是相对于不同的 切削刀 , 而 且 它的 算法 限制可 切削刀类型 的开发 。尽管在现实之中 使用 着 更 多不 同的 切削刀 具 类型。 例如 ， 经常用 一 把 细 而 利的 精铣刀具作 为 浅槽的 标号。它会繁琐 而笨拙地产生所有需要的刀具的不同算法和代码 。 本论文 介绍 一种 直接产生刀具路径的 统一方法 ，这种方法是用通用的自动编程加工刀具 ( 立体 平 版印刷 (三角形表面上产生的 (986)。 数字控制的应用实例， 但 大 多数 刀具路径的形成 方法 都是为特殊的刀具类型开发的，不的通用的 (等 1998 年 ， 999) 。 在这里为所有刀具类型产生的刀具路径形成是普遍的， 在这里以包括球头刀、平底刀和圆角精铣刀以及其它更多的刀具作为代表 (图 3 和 4)。从这 个 研究结果 来看， 只 有一 种系统 的 和统一的算法是 必要 的 , 这个算法 对 通用 非常兼容的 。 为了减少在 处理一个大 立体 平 版印刷 (件 时的计算时间， 一个 在 区域询问方面的 高效方法 产生了。 2、在三轴机械加工中的数字控制刀具路径计划 在实际 的 应用 之中，数 字控制刀具路径可以适 用 于各种不同的机械加工过程 ( 1994) (图 1)： 图 1 数字控制刀具路径计划中不同的机械加工过程 主要规程包括粗加工、半精加工和去除咬边加工 (通常叫做平行加工 或清角加工 ) 。 用大尺寸的 切削 刀具 和高 的进给量进行粗加工（通常用平底精铣刀）可以 高效率地 去除 庞大的重复材料。为 得到 一个更好的 加工表面，在精加工之前 通常 通常要进行几次半精加工 (通常 是用 圆 精铣刀和球头精铣刀 )。 完成了半精加工之后，工件表面就留下均匀厚度的材 料，这个厚度是作为精加工（通常是用小的球头精铣刀）要去除的工序余量薄层。 有时 完成精加工后还需要 进行 平行加工和清角加工， 因为 沿壁角边缘 有一个咬边的区域 (图 2)。一 种 更小的切削 刀具是 用在 精加工之后的加工过程，以 塑造 局部角度 外形或边缘 并且去除 未 切削 的材料。根据上述讨论 ，产生 削刀 具的一个统一方法的形成 是不仅实用的 , 而且 更加容易实施和维护。 因为有有效觉得方法来将三角形参数或所包含的表面的公差控制在允许的范围内 ，在这里开发的算法能够对普通的计算机辅助制造（ 生一个 核心引擎作用 。 图 2 咬边 区域 3、普通 几何 形状的 削刀 根据 定义 ，可以用 如 图 3 所示 的参数 来 将普通几何形状的切削刀具完整 地描述 出来： 图 3 普通几何形状刀具的参量 d、 切削刀 具 直径 ，刀具直径 是辐形距离两 倍，这个 辐形距离 的 切削刀 具 轴到上部和下部直线段 交叉点 的距离计量的 ； r、 壁角半径 ； e 辐形距离 ，它是从切削轴到 壁角圈子 中心的 距离 ， 如果它的壁角和中心是在工具轴的同 一 边 ，那么它是正面的，否则它就是反面的； f、从终点到 壁角圈子 中心的距离， 这 个距离 是 通过 平行 于 工具轴 来测量的。 切削刀 具参数的值 的必须与 其内部的各种参数相一致，而且 不能违背某些规定的约束，以便适当地描述允许范围之内加工刀具的几何形状 (986)如图 4所示是切削刀具集合形状的几种选择 : 图 4 根据 义 的机械加工刀具形状的几种选择 一些 附属 参量 的方法如下， 被使用帮助描述 的计算。 这些附属参数可用于帮助描述刀具切削点的计算。 R=2d+（ 1） 21） 那里的半径 R，是切削刀具在加工零件表面上的最大伸出界限。这个界限将用 于帮助寻找 在 伸出 区域 内的 相交 的 三角 形 。从 机械加工的 切削刀 具 的几何学外形 来看， 圆环圈子 的 半径 计算方法如下： u+ 2 2 2 2 214 c o s ( )u f e r ） /22） 哪里 R2=e+（ 2)+ 2 2 2 2 222s i n ( 2 ) 4 ( ) s i n ( )v v r） /23） 和 V=（ 2） -（ 哪里 L =222()r R e4） 距离 L，是用 半径 心 开始 计量 来进行 计算 的，计算的方法如下 ： L =222()r R e在刀具参侧面上距离分别为 2的两个不同的点从工具轴开始将机械加工切削刀具分成三个不同的区域。 在上面的部分是锥体截面体其半径是R， ， 中间部分是圆环半径 r，底部是 半径 高度 子锥体 通常 ,切削刀 具侧面不 需要 包含所有三个 区域 。 比如在 上图 4中是（ a）图，它的 形状 是 一个圆筒 ； 在 图 4中的 (c)图， 花 托成为一 个半圆球； 在 图 4中的中 (d)，它 是 一把 逐渐变得尖细切削刀。 4、形成刀具 切削 区域的算法 数字控制加工 中形成塑造传统的实体模型的方法需要垂直于刀具切削表面（ 平面。 虽然它 在概念 是简单 的，但是还是有几的缺点 。首先 ,垂 直 表面的 形成 不是一个琐细的问题。 在固体模型 中， 界限表示法 (B 型是最普遍的代表形式。被整理的不均匀的 B 多槽轴 (面 的 垂距是 复杂 的而且计算费用昂贵的操作。其次 ,被整理的表面的垂距可以容易地制 造复杂 的自身内部的交叉点 和 外部的 交叉点 (以毗邻表面 )问题。此外 ，这个统一的 垂距表面只实用于球头铣刀刀具切削区域的产生。 用圆角铣刀加工形成的刀具切削区域垂距表面是一个更加困难的问题，更不用说更加通用的具。总的来说，用垂距表面 在数字控制刀具路径中产生传统的实体模型在计算过程中是复杂的，而且计算的效率也很底。 此外，解析机械加工中，在给定部分参数表面后， 机械加工 刀具路径是从垂距部分表面和 平行于工具轴的 一系列 垂直 平面的交叉点产生的 。 非线性等式解决 的方法也许包含在要寻找的交叉点曲线中。对于一个 立体 平 版印刷 (型，因为零件表面已经被分成三角形， 刀具路径的形成是从多面体表面开始 计算 在许多情况下 ,唯一线性运算是 很有必要的。如图 5所示，切削刀具与零件表面接触的地方叫做刀具接触点（ 而刀具的端点被定义为刀具切削点。在机械加工中，刀具接触点（ 不是固定的，而刀具切削点（ 的 标值可以任意确定 (多数 情况下是落在固定的网格点 )。 唯一的未知数 就是刀具切削点的 Z 轴坐标值。因此，刀具路径通常的由很多连续的刀具切削点组成。 当工具轴 向二维点 (xc,动时，零件表面将 形成一个区域，这个区域是半径为 个二维圆的圆心在 (xc,上。 这 个区域叫做 刀具接触 点（ 图 5）。 图 5 本文提出一种 计算无推断从零件表面的那些小的三角形来的刀具切削点 （ 算法，这些零件表面与刀具接触点（ 域是重叠的。当切削刀具与一个三角形多面体 接触时，刀具接触点（ 能位于端点、小平面或者是边沿上。对于切削刀具本身，刀具接触点（ 能与包络线、 花托区域或更低的锥体 连在一起。 对于 这些各种各样的联 系 情况 ， 刀具切削点（ 的计算方法是不相同的。先确定接触区域和刀具接触点（ 非常必要的，然后从刀具接触点（ 域 可以计算出刀具路径的刀具切削点（ 对于一把普通的 削 刀具， 有九类型计算模型 。 实际上 ， 并不是 每 把 切削 刀具都包含有三个区域。通常， 一 把切削刀具只包含有 一个或者两个切削区域（图 4）。 刀具切削点（ 计算过程首先是从分成三角形小平面的刀具接触点（ 域开始的。这是一个节约时间的策略，因为如果刀具接触点（ 平面里面， 切削刀具就不接触到端点或者三角形的边沿，因此，后面 二者更加费时的步骤就可能得到避免。 1 is a is s is By a on a is a a 2 128 15 I/O 6a a a In is to PU to AM of an be as an as . a or To an b 2 is as . on of to is a is an s of It of It is be a in to to or be of K be of be a K of 00H 1. A+as as in of 0H 9 ., ., of 02. 28 of is 28 of is in is . be in 3 A 0if in of It is of to of n be U) be P) to in U U No P U of is 3 P P as , is be n PU to is by of AM be by or a 1.1 be 0 if no 1 if It be is by a it to AM in is To of an to a is by be to a to n is is A 4 -M is is a be CC is to be to to 1.1 be 0 if no 1 if is of in to is at a is to to be an is 00H on ST is by a to to a an of in of is on a of be SY 3.1 is 3.2 to is is to If B1 B2 be 1. 00H by ST H. 2. at 1 3. to 4. at 1 5. is -t be of is by 2 by of by 3.2 0 is 1-s in be be by as a of 00H, 001H, 02H, 3.5 3.7 be to a as (000H) = 1EH 001H) = 21H 9 in be be by of is to 6 能特性 ： 一种 低电压，高性能 位单片机，片内含 2k 128 随机随取数据存储器（ 器件采用 司的高密度，非易失性存储技术生产，兼容标准 令系统，片内置通用 8 位中央处理器和 储单元，功能强大 片机可为您提供许多高性价比的应用场合。 供以下标准功能： 2k 字节 速存储器， 128 字 节内部 15个 I/O 口线，两个 16位定时 /计数器，一个 5向量两级中断结构，一个全双工串行通信口，内置一个精密比较器，片内振荡器及时钟电路。同时， 降至 0表态逻辑操作，并支持两种软件可选的节电工作模式。空闲方式停止 允许 时 /计数器，串行通信及中断系统继续工作。掉电方式保存 的内容，但振荡器停止工作并禁止其它所有部件工作直到下个硬件复位。 引脚结构如下 振荡器特征： 片内振荡器的反相放大器的输入和输出端，如下图所示。可采用石 英晶体或陶瓷振荡器组成时钟振荡器，如需从外部输入时钟驱动 钟信号从 入， 悬空。由于输入到内部电路经过一个 2分频触发器，所以输入的外部时钟信号无需要特殊要求，但它必须符合电平的最大和最小值及时序规范。 某些指令的约束条件 ： 含有 2 序存储器，指令系统与 51完全兼容，可使用 51指令系统对其进行编程。但是在使用某些有关指令编程时，程序员须注意一些事项。 和跳转或分支有关的指令有一定的空间约 束，使目的地址能安全落在k 字节的物理程序存储器空间内，程序员必须注意这一点。对于 27 900 1分支指令 ： 对于 指令，只要程序员记住这些分支指令的目的地址在程序存储器大小的物理范围内（ 序地址空间为： 000H 7元），这些无条件分支就会正确执行，超出物理空间的限制会出现不可预知的程序出错。 、 、 这些条件转移指令的使用与上述原则一样，同样，超出物理空间的限制也会引起不可预知的程序出错。至于中断的使用， 80程序的地址。 2与 关的指令，数据存储器： 含 128 字节内部数据存储器，这样， 堆栈深度局限于内部 128字节范围内，它既不支持外部数据存储器的访问，也不支持外部程序存储器的执行，因此程序中不应有 指令。 一般的 80户应了解正在使用的 控制器的存储器物理空间和约束范围，适当地调整所使用的指令寻址范围以适应 程序存储器的加密 ： P）或不编程（ U）来得到如下表所示的功能： 8 空闲模式： 在空闲模式下， 持睡眠状态而所有片内的外设仍保持激活状态，这种方式由软件产生。此时，片内 秘有特殊功能寄存器的内容保持不变。空闲模式可由任何允许的中断请求硬件复位终止。 不使用外部上拉电阻的情况下应设置为 ” 0” ，或者在使用上拉电阻的情况下设置为“ 1”。 应注意的是：在用硬件复位终止空闲模式时， 常从程序停止一直到内部复位获得控制之前的两个机器周期处恢复程序 执行。在这种情况下片内硬件禁止对内部 允许对端口的访问，要消除万事硬件复位终止空闲模式对端口意外写入的可能，原则上进入空闲模式指令的下一条指令不应对端口引脚或外部存储器进行访问。 掉电模式： 在掉电模式，振荡器停止工作，进入掉电模式的指令性计划是最后一条被执行的指令，片内 出掉电模式的唯一方法是硬件复位，复位后将重新定义全部特殊功能寄存器但不改变 的内容，在 位应无效，且必须保持一定时间以使振荡器重启动并稳定 工作。 不使用外部上拉电阻的情况下应设置为“ 0”，或者在使用外部上拉电阻时应设为“ 1”。 速存储器的编程： 程序存储器是可反复编程的。代码存储阵列一次编程一个字节，一旦阵列被编程，如需重新编程一非空 字节，必须对整个存储器阵列进行电擦除。 内部址计数器： 部包含一个 总在 00H，并在 脚上出现正跳变脉冲时进行加 1计数。 数据查询 ： 有写周期结束的数据查询功能，在写周期期间，对最后写入的字节尝试将令 写周期完成，全部输出端的真实数据有效，同时下一个周期开始，数据查询可在写周期被初始化的任一时刻开始。 字节编程的进度可通过“ 出信号监测，编程期间， 9 高“ H”后被拉低来指示“ 在编程结束后被再次拉高 ” H” 来指示“ 程序校验： 如果加密 有进行编程，则代码数据可通过校验数据线读取： 1使 L”变为“ H”，复位内部的地址计数器为期为 000H。 2对代码数据加上正确的控制信号即可在 3 。 4从 5重复 3 到 4 步骤，即可将全部单元的数据读取。加密位不可直接校验，加密位的校验可通过对存储器和校验和写入状态来验证。 芯片擦除： 利用控制信号的正确组合并保持 0低电平即可将2k 字节）阵列和两个加密位整片擦除，代码阵列在片擦除操作中将任何非空单元写入“ 1”可被再编程之 前进行。 读片内签名字节： 除 签名字节的过程和单元 000H、 00102回值意义如下： （ 000H） =1 （ 001H） =29 编程接口： 速阵列中的每一代码字节进行写入且整个存储器可在控制信号的正确组合下进行擦除，写操作周期是自身写时的，初始化后它将自动定时到操作完成。 of in a a to of in a a is is of a a in It is of an as of it is to be by of a of a A to by a is It is in it be to To an of a is as as to of 1. to of a To AD/or 996). to be in a of AD is AD is In is is 992, 993). TL TL is to TL is as of in is by AM In TL a to as up is no a TL of in TL et 2002). It is of TL In 997). be 991). is C u or v is of et 1987, et 1995, et 1997, 003). of it be a of is to 998). On is at it to or 997)in of a it of is et 1988, 991, 991, 998). Ls a of is on of is a a to be a to by 992, 998). In of a is It be to a to of TL by a 986). of PT is C of et 1998, 999). is in it be to of by PT ). is is to of PT To a TL an 2. in n NC et 1994) ()： . C or a is to a or a of on a is to At is a to a or is an ). An is in to or to on a Ls a is is to to or a as a a AM . 3. of PT to in be by . a d is to of r e to of a it is if on of it is f to of to be so 986). of in . . of PT as to L R=2d+（ 1） 21） R, is of on be to in of of 1 2 be as u+ 2 2 2 2 214 c o s ( )u f e r ） /22） 2=e+（ 2)+ 2 2 2 2 222s i n ( 2 ) 4 ( ) s i n ( )v v r） /23） =（ 2） -（ L =222()r R e4） L, of 2 is as L =222()r R eon 1 2, On is a of , R2 , is a of e r, is a of 1 1 a As in (a),a in (c), a in (d), it is a 4. C of to L it is in of in is a In a is of is a of of is to L L is a to PT C by is in in a is of a of to be TL is is to Ls In As in , of is a of a is as a CL C is xy of L be on to be is z of L of a L to a a on by a , It is a CC ). . CC CL C an to L of C a a C be at a a or an C be on or L It is to C C L of be a PT of In a or )of C is a if C is or of be 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 104端面 半精铣 Z=1 19 铣 Z=3 20 坯 Z=4 23 M 平面 半精铣 Z=1 23 铣 Z=4 坯 Z=5 104圆 精铣 2Z= 104 104精铣 2Z=1 铣 2Z= 坯 2Z=4 108 Gc 孔 精铣 2Z= 52 精铣 2Z=1 铣 2Z=2 坯 2Z= 3- 9孔 钻孔 2Z=9 9 9 坯 实心 3- 11孔 钻孔 2Z=11 11 11 坯 实心 3纹 孔 攻螺纹 由公差 自由公差 底孔 2Z= 坯 实心 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： 锪 螺纹孔 端面 锪端 面 Z=1 22 22 - 18孔 锪孔 2Z=9 18 18 坯 2Z=9 9 9 - 锪孔 2Z= 坯 2Z=11 11 11 机械加工工序卡片 产品型号 零件图号 共 5 页 产品名称 传动箱侧盖 零件名称 传动箱侧盖 第 4 页 车 间 工 序 号 工序名称 材料名称 坯种类 毛坯外形尺寸 毛坯件数 每台件数 铸件 设备名称 设备型号 设备编号 同时加工件数 立式钻床 1 夹 具 编 号 夹 具 名 称 冷 却 液 专用夹具 工序工时 准终 单件 工步号 工 步 内 容 工 艺 装 备 主 轴 转 速 r/ 削 速 度 m/ 给 量 mm/r 吃 刀 深 度 刀 次 数 工时定额 机动 辅助 描图 1 锪 3- 18 18硬质合金平底锪钻 545 描校 2 锪 3- 680 3 锪 2 22硬质合金平底锪钻 680 动设置 1 1 底图号 4 锪 螺纹孔倒角 9 90 硬质合金锥面锪钻 680 动设置 1 1 5 攻螺纹 机用丝锥 392 1 编 制 (日期 ) 审核 (日期 ) 会签 (日期 ) 标记 处数 更改文件号 签字 日期 标记 处数 更改文件号 签字 日期 机械加工工序卡片 产品型号 零件图号 共 5 页 产品名称 传动箱侧盖 零件名称 传动箱侧盖 第 5 页 车 间 工 序 号 工序名称 材料名称 坯种类 毛坯外形尺寸 毛坯件数 每台件数 铸件 设备名称 设备型号 设备编号 同时加工件数 立式钻床 1 夹 具 编 号 夹 具 名 称 冷 却 液 专用夹具 工序工时 准终 单件 工步号 工 步 内 容 工 艺 装 备 主 轴 转 速 r/ 削 速 度 m/ 刀 量 mm/r 吃 刀 深 度 刀 次 数 工时定额 机动 辅助 描图 1 钻侧 680 6 1 描校 2 锪 22硬质合金可转位平底锪钻 680 动设置 1 1 3 锪 螺纹孔倒角 9 90 硬质合金锥面锪钻 680 动设置 1 1 底图号 4 攻螺纹 机用丝锥 392 1 编 制 (日期 ) 审核 (日期 ) 会签 (日期 ) 标记 处数 更改文件号 签字 日期 标记 处数 更改文件号 签字 日期 广西大学本科毕业设计 传动箱侧盖 机械加工工艺 工序卡片 年 级： 2003 级 毕 业 生： 黄 斌 斌 指 导 教 师：段明扬 陈远玲 学 科 专 业：机械工程及其自动化 广 西 大 学 机 械 工 程 学 院 二 六 月 机械加工工艺过程卡片 产品型号 零件 图号 共 5 页 产品名称 传动箱侧盖 零件 名称 传动箱侧盖 第 1 页 材料 牌号 坯 种类 灰铸铁 毛坯外形尺寸 每毛坯件数 每台 件数 备注 工序号 工序名称 工 序 内 容 车间 工段 设 备 工 艺 装 备 工 时 单件 数控加工 粗 铣 104半精 铣 104粗 铣 外圆至 精 铣 外圆至 451 外圆倒角 精铣外圆至 104 铣内孔至 精 铣内孔至 451 内孔倒角 精 铣内孔至 3- 9钻 3- 11钻 2式铣削加工中心 描 图 锪沉孔、螺纹孔端面、攻螺纹 锪 3- 183- 锪 2锪螺纹孔倒角 攻螺纹 立式钻床 加工侧螺纹孔 钻侧面 锪侧面 锪侧面螺纹孔倒角 攻螺纹 立式钻床 描 校 终检 终检 底图号 装订号 编 制 （日期） 审 核 （日期） 会 签 （日期） 标记 处数 更改文件号 签字 日期 标记 处数 更改文件 号 签字 日期 程序号 0100 使用 设备 零件图 号 零件名称 传动箱侧盖 材料 品型号 工步号 工序内容 加工面、孔 刀具 刀辅具 切削用量 刀具补偿 备注 种类 长度 S F t 将工件装夹在专用夹具上，使工件与工作台的回转中心重合 1 粗铣 104端面 160 端 铣刀 123 2 半精铣 104端面 160 端 铣刀 176 3 粗铣 M 平 面 ， 104圆 45 立铣刀 566 4 半精铣 M 平 面 ， 104圆 45 立铣刀 637 5 铣 451 外圆 倒角 20 90 锥面锪钻 637 6 精铣 104 20 立铣刀 1592 7 粗铣 Gc 孔 45 立铣刀 566 8 半精铣 Gc 孔 45 立铣刀 637 9 锪 451 内孔 倒角 52 90 锥 面锪钻 28 10 精 铣 20 立铣刀 1592 11 钻 3- 9孔 9 直柄麻花钻 389 12 钻 3- 11孔 11 直柄麻花钻 319 13 钻 2纹底孔 柄麻花钻 412 编制 黄斌斌 审核 批量 共 5 页 第 3 页 75 附录： % 01 90 00 40 43 50. 03 50. 01 500 76 00 03 09 200 77 500 200 78 50. 98 03 80 17 23 02 03 09 01 150 200 697 00 79 01 150 200 671 01 645 671 645 671 01 645 671 01 697 01 671 01 645 671 80 00 01 150 200 671 645 01 671 645 671 01 645 02 01 671 697 01 671 01 645 671 01 81 500 00 01 150 200 671 645 01 671 645 671 01 645 02 01 671 697 82 671 01 645 671 01 500 73 09 80 98 08 80 17 23 07 03 73 09 68. 80 98 01 80 17 23 08 03 98 4. 09 01 8000 % 广西大学本科毕业设计 传动箱侧盖 机械加工 工艺设计及其数控加工编程 年 级： 2003 级 毕 业 生： 黄 斌 斌 指 导 教 师：段明扬 陈远玲 学 科 专 业：机械工程及其自动化 广 西 大 学 机 械 工 程 学 院 二 六 月 I 传动箱侧盖机 械加 工工艺设计及其数控加工编程 摘要 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、 主要任务是计算加工走刀中的刀位点 (简称。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 传动箱侧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 其 具体 内容如下： 1、 所设计的零件是 传动箱侧盖 ， 就 给定的零件 的结构、加工质量要求等各因素进行 了 全面 工艺分析 之后 ， 在 件 中分别 绘制 了 零件的工程图和三维图； 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、 针对 工序 的加工设计了一套 专用 的 夹具 ，并 绘制 了 夹具总装图和 夹具体 图； 4、 在 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 of of it is of of to of is a to of AM of is to L of of an is a of a s is to of is to a of so on of so on,in as 1. is a of a to of D of AD 2. of to a of 3. A of 4. A of G 车工业 1 械加工 3 控加工技术 4 章小结 9 第二章 机械加工工艺设计 10 计题目 10 械加工工艺 10 算生产纲领、确定生产类型 12 件的分析 12 定毛坯的制造方法，初步确定毛坯形状 15 艺规程的设计 15 定切削用量基本工时（机动时间） 20 第三章 夹具的设计 3 3 题的提出 33 具设计的相关计算 33 具结构设计与操作说明 35 第四章 数控加工编程 3 6 件的数控加工分析 36 用软件的介绍 38 件的造型及导入过程 39 件的数控加工及仿真校验过程 39 代码的生成 69 章小结 69 第五章 总结 与展望 70 计的难点与创新 70 望 71 参考文献 73 附录 75 致谢 83 1 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。 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 8 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。 2 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 ，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。 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 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， 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 。 械加工 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。 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 4 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。 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。 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 5 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， 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。 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 ； 6 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。 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， 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 自动编程系统进行编制。 间没有反馈控制环节，整个制造过程中 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 的设定量，因而影响工作效率和产品加工质量。传统 统的这 种固定程序控制模式和封闭式体系结构，限制了 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、 7 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)C 主板：把一块 板插入传统的 器中， 主要运行实时控制， 要运行以 坐标轴运 动为主的实时控制； (2)动控制板：把运动控制板插入 的标准插槽中作实时控制用，而 主要作非实时控制。 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 片、 片 和 多 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 ； 8 (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、 补、 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 数控系统内装高性能 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 户程序实例，用户可在标准 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 及专用集成电路 片，可提高数控系统的集成度和软硬件运行速度。应用 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 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 储器、位置伺服、 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 9 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、 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。 10 第二章 机械加工工艺设计 传动箱侧盖 机械加工工艺设计及其数控加工编程 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： 工位工位工步工步工步工步工步工步工步工步工步工步安装工序工序工步安装 工位工序工艺过程图 2 1 工艺过程的组成 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 11 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。 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 12 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。 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。 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 。 设计零件的二维图如图 2 2所示： 13 图 2 2 零件 二维图 零件的三维图如图 2 3和图 2 4所示： 图 2 3 零件三维图 14 图 2 4 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 104 104 104 倒角， 要加工的是 104 104平面的垂直度允差 2、 孔的加工 需要加工的孔有 3- 9其 18沉孔 、3- 11其 还有 3孔。 104 心线对 垂直度允差 的圆度允差为其公差的一半 ， 3- 93- 11螺纹 底孔 孔的尺寸为 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。 15 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、 104 心线对 2、 104 由上可知，可以先加工 104以 其 为精基准，使 104 心线对 差值在允许的公差范围内，然后以 的中心轴线作为基准，再加工 104 中心线的 同轴 度在其公差范围内。 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，选择的毛坯制造方法为金属模机械砂型，其精度等级为 10，取 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 30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。 1、粗基准的选择 用 104作为粗基准 。 因为 零件 的主要加工表面都处于 104法找到合适的定位基准面 ，而且 用 104作为粗基准 可以承受更大的切削力 。因此，选择 A 2、精基准的选择 利用粗基准进行定位时，就可以将 104要加工的平面 、外 16 圆 和孔达到图纸要求的尺寸与精度，此时加工 104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。 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）7、表 8、表 14、表 17和表 择加工方法如下 ： 1、 104 其表面粗糙度为 m。查工艺手册表 8，采用的加工方法为：粗铣半精铣。 2、 其公差等级为 其 表面粗糙度为 m。 查 工艺手册表 8，选择的加工方法为：粗铣半精铣。 3、 104 其公差等级为 表面粗糙度为 m。查工艺 手册表 8，采用的加工方法为：粗铣半精铣 精铣 。 4、 其 公差等级为 面粗糙度为 m。 查工艺手册表 8， 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 451 ，表面粗糙度 m，只需进行粗加工即可达到要求。（表 8） 6、 3- 9毛坯为实心，未冲出孔 ，其 公差等级为 m。查工艺手册表 7， 选择的加工方法为：钻孔。 7、 3- 11毛坯为实心，未冲出孔 ，其 公差等级为 m。查工艺手册表 7， 选择的加工方法为：钻孔。 8、 3其 公差等级 为自由公差 ，表面粗糙度为 m，毛 坯为实心，未冲出孔。查工艺手册表 7、表 17， 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 m，采用的加工方法为： 锪 。（表 10、 3- 18 未标注公差尺寸，其公差等级为 m，采用的加工方法为： 锪 。（表 11、 3- 未标注公差尺寸，其公差等级为 m，采用的加工方法为： 锪 。（表 17 方案一： 工序 ： 粗铣 104 半精铣 104 粗铣 圆至 半精铣 圆至 铣 451 外圆倒角 ， 精铣外圆至 104粗铣内孔至 半精铣内孔至 锪 451 内孔倒角 ， 精铣内孔至 Gc 钻 3- 9 钻 3- 11 钻 2 选择 工序： 锪 3- 183- 锪 2 锪螺纹孔倒角 ， 攻螺纹 。 选择 立式钻床 工序： 加工侧螺纹孔 。 选择 立式钻床 序：终检。 方案二： 工序 ： 粗 车 104精 车 104 车 圆至 精 车 圆至 车 451 外圆倒角 ，精 车 外圆至 104 车 内孔 精铣内孔至 车 451 内孔倒角，精 车 内孔至 择 序尺寸及毛坯尺寸 机械加工余量）、毛坯尺寸及其公差 1、 104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 工余量等级为 G。查工艺手册表 4可知，端面的单侧毛坯余量为 Z=1知， 104 端面的 公差值为 其毛坯尺寸为 2、 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 18 毛坯的精度等级为 工余量等级为 G。查工艺手册表 4可知， 平 面的单侧毛坯余量为 Z=表 1知， 的 公差值为 其毛坯尺寸为 3、 104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 工余量等级为 G。查工艺手册表 4可知，各孔端面的单侧毛坯余量为 Z=4表 1知， 104 公差值为 其毛坯尺寸为 4、 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 工余量等级为 G。查工艺手册表 4可知，各孔端面的单侧毛坯余量为 Z=表 1知， Gc 孔 的 公 差 值 为 故 其 毛 坯 尺 寸 为 5、 3- 93- 11 毛坯余量 ： 通 孔的毛坯为实心，未冲出孔 。 6、 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=1公差值为 故其毛坯尺寸为 22 8、 3- 183- 的 毛坯余量 ： 沉 孔的毛坯为实心，未冲出孔 。 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 19 据工艺手册表 24、表 8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=1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 7、表 8等确定的，再查表工艺手册表 24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=1序（或工步）尺寸及公差和表面粗糙度如表 2 加工表面 工序 工序 工序 工序 (或工步 ) 工序 (或工步 )尺寸 表面粗 20 (或工步 )名称 (或工步 )余量 (或工步 )基本尺寸 经济精度 及其公差 糙度( m) 公差等级 公差值 104端面 半精铣 Z=1 19 铣 Z=3
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