G系列变速器中联板合件的数控加工编程

诚信声明本人郑重声明：本论文及其研究工作是本人在指导教师的指导下独立完成的，在完成论文时所利用的一切资料均已在参考文献中列出。本人签名：年月日毕业设计任务书设计题目：G系列变速器中联板合件的数控加工编程系部：机械工程系专业：机械设计制造及其自动化学号：学生：指导教师（含职称）：（副教授）专业负责人：1课题意义及目标本课题旨在对中等复杂程度的零件完成从工艺分析、编程、调试、加工等数控加工全过程的工作。充分利用实验设备，使学生熟练掌握数控机床的加工特点及编程方法和技巧，了解数控机床的选用及操作方法。同时注重学生对常用工艺装备的选用及设计的实践能力、创新能力的培养。2主要内容本课题须在认真分析零件的基础上，进行相关的数学计算；制定加工工艺，选择工艺参数及刀具；编制数控加工程序；进行夹具设计。该课题旨在培养学生独立获取新知识、新技术和新信息的能力，使学生初步掌握科学研究的基本方法和思路；要求学生兼顾加工精度和加工效率，在保证加工精度的前提下，认真进行工艺分析，制定合理的工艺方案，选择合理的切削用量，正确编制数控加工程序。数控机床及其系统可自行选择。1）毕业设计论文一份；2）零件图一张；3）工艺卡一份；4）数控加工刀具表一张；5）数控加工程序；6）夹具装配图一张3主要参考资料1郑堤.数控机床与编程.北京：机械工业出版社，2010.52张宝林.数控技术M.北京：机械工业出版社,1997.83陈明机械制造工艺学北京：机械工业出版社20054进度安排审核人：年月日设计各阶段名称起止日期1进行零件分析，确定数控加工类型及设备3月3日3月23日2熟悉并掌握数控系统的指令规定3月24日4月13日3制定加工工艺，选择工艺参数及刀具4月14日5月4日4编制数控加工程序；进行夹具设计5月5日6月1日5完成毕业论文及答辩工作6月2日6月22日G系列变速器中联板合件的数控加工编程摘要：变速器中联板合件作为一个复杂且重要的零件，其对精度和寿命的要求很高，那么在传统制造业的前提下很难完成这样高精度的产品。不过随着计算机技术的高速发展，传统的制造业开始了根本性的变革，在现代制造系统中，数控技术是关键技术。本文通过使用带刀库的数控铣床加工中心，来完成中联板合件的数控加工。首先，通过认真分析零件图，在保证加工精度和生产效率的前提下制定了合适的加工工艺，然后根据加工工艺进行了手工编程，最后借助斯沃数控仿真软件来模拟加工中心完成了对零件的虚拟加工。关键词：数控技术，编程，工艺，仿真GSeriestransmissionhousingcastinganditsNCProgrammingAbstract:TheGSeriestransmissionhousingcasting,asthecomplexandimportantparts,haveahighrequirementofaccuracyandlife-cycle.Itishardtoaccomplishsuchhigh-precisionproductsunderthepremiseofthetraditionalmanufacturingindustry.Fortunately,withtherapiddevelopmentofcomputertechnology,thestartofafundamentalchangehastakenplaceintraditionalmanufacturing.Inmodernmanufacturingsystems,CNCtechnologyisakeytechnology.ThisarticleusethekniveslibraryCNCmilling-machiningcenter,completingthehousingcastingsCNCmachining.First,underthecarefulanalysisofpartsdrawing,wedevelopedanappropriateprocessingtechnologyinensuringprecisionandproductionefficiency.Second,accordingtoprocessingtechnologywecarriedoutthemanualprogramming.Finally,wecompletedthevirtualprocessingofpartswiththeSwanNCsimulationsoftwarebysimulatingthemachiningcenter.Keywords:NCTechnology,Program,Crafts,Simulation目录1绪论11.1研究背景11.2关于变速箱体零件自动生产线在国内外现状及发展趋势11.3数控编程技术现状及发展趋势21.4变速器中联板合件数控加工的研究意义32变速箱中联板合件加工工艺52.1零件的分析52.1.1零件的作用52.1.2零件的工艺分析52.2工艺规程设计62.2.1确定毛坯的制造形式62.2.2选择基面62.2.3制订工艺路线72.2.4确定机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸82.2.5确定切削用量92.2.6确定切削工时172.2.7填写机械加工工艺过程卡片192.3夹具设计192.3.1夹具的分类192.3.2夹具的选择202.3.3夹具的设计计算202.3.4画夹具装配图223手工编程233.1手工编程的概念及特点233.2程序233.3数控加工刀具表334斯沃数控仿真软件344.1斯沃数控仿真软件概述344.1.1斯沃数控仿真软件简介344.1.2斯沃数控仿真软件的功能344.2把程序导入软件36结论37参考文献38致谢39附录40太原工业学院毕业设计11绪论1.1研究背景本文的研究对象是变速器中联板合件，中联板合件作为一个复杂零件，具有特殊的加工要求。箱体类零件一般是指具有一个以上孔系，内部有一定型腔或空腔，在长、宽、高方向有一定比例的零件。这类零件在机械行业、汽车、飞机制造等各个行业用得较多，如机床的床头箱、主轴箱；柴油机缸体、齿轮泵壳体；汽车的发动机缸体，变速箱体等。箱体类零件一般都需要进行多工位孔系、轮廓及平面加工，公差严求较高，特别是形位公差要求较为严格，通常要经过铣、钻、扩、镗、铰、攻丝等工序，需要刀具较多，在普通机床上加工难度大，工装套数多，费用高，加工周期长，需多次装夹、找正，手工测量次数多，加工时必须频繁地更换刀具，工艺难以制定，更重要的是精度难以保证1。此时，必须使用加工中心来完成零件的加工。加工中心实际上就是带有刀库的数控铣床，能够加工轮廓形状特别复杂或难以控制尺寸的零件，如壳体类零件等。在加工中心上加工此类零件时，只需要一次装夹就可以完成在普通机床上需要多道工序才能完成的加工内容，省时省力，给企业带来高效益。同时零件的加工精度高，质量有保证。由此可见，用加工中心加工中联板合件有现实意义。在未来的十几年内，会有更多更复杂的箱体类零件在加工中心上完成加工。1.2关于变速箱体零件自动生产线在国内外现状及发展趋势目前，由于对箱体类零件需求量的日渐增加，国内同行业各厂家都比较重视变速箱的生产投入，柳工、徐工、厦工等生产厂家均已建成独立的箱体分厂,年生产能力约为20000台。下面以柳工为例作具体介绍2。该箱体分厂机加工部分是一条专机生产线，该生产线除2台立车是普通设备外，其它设备均为专用机床。该生产线的加工范围是完成了从毛坯粗加工开始的全部机加工工序内容，且配有专门的毛坯生产车间。太原工业学院毕业设计2该箱体分厂变速箱的装配过程大致为：零部件清洗、部装、总装、磨合、喷漆、转整机装配。但柳工在变速箱装配过程中的缺陷是采用了地摊式的装配台架进行装配，这种装配形式的部装区域相对独立，对于流水线装配这种装配形式效率相对偏低3。虽然柳工的这种生产方式，具有制造效率高、加工精度高等比较明显的优点，但是柳工的专机生产线缺乏柔性化，即没有应变能力，一旦产品改型，专机就必须作相应变化或者直接作废，给企业带来巨大损失。随着科研技术水平的提高和工业科技的发展，国内的变速箱生产线虽然在最近几年开始大幅度的生产革新，但是相对于欧美和日本的技术水平来说还是相当落后。从上个世纪60年代末至70年代初开始，日本、欧美等发达国家开展了柔性制造技术和装备的研制工作，并把变速箱的生产模式逐步变为柔性制造系统。例如，通用汽车公司的传动系部门于1993年开始作同样的准备，采用FMS，以满足变速箱类壳体零件多品种的制造要求4;美国著名的工程机械生产商卡特彼勒公司东皮奥里亚工厂在1990年就从CincinnatiMilacron公司引进柔性加工单元促进箱体零件生产率的提高5。在现阶段，发达国家对柔性制造系统的应用已经逐渐变得广泛，但是在我国对这一技术的应用还处于开发阶段，与国际先进水平仍有较大差距。自动生产线的发展随着社会的进步和生产模式的改良有了质的飞跃，总结起来有以下发展趋势：1）自动生产线的柔性化；柔性自动线（FTL）是柔性制造系统(FMS)类型之一。在工业化的发达国家中，柔性制造生产线作为工厂自动化的重要技术，已经获得了实际的应用。它的应用，圆满地解决了机械制造高自动化和高柔性之间的矛盾6。2）自动生产线的敏捷性；敏捷制造是指制造企业采用现代通信手段，通过快速配置各种资源（包括技术、管理和人），以有效和协调的方式响应用户需求，实现制造的敏捷性7；3）自动生产线的智能化；自动生产线的智能技术，表现在生产线自动控制、刀具自动更换、工装及辅具自动更换、工件自动调度、自动编程、自动监控、自动补偿、工件质量自动检测、刀具磨损或破损后自动更换和自动报警等8。1.3数控编程技术现状及发展趋势数控编程主要是指从零件图纸开始到获得数控加工程序结束的全过程。它的任务是计算加工走刀中的刀位点（cutterlocationpoint简称CL点）。刀具轴线与刀具表面的太原工业学院毕业设计3交点即为刀位点。APT（AutomaticallyProgrammedTool）语言的产生就是为了便于机械零件数控加工程序的编制。采用APT语言编制数控程序具有程序简炼，走刀控制灵活等优点，使数控加工编程从面向机床指令的“汇编语言”级，上升到面向几何元素9。当然，APT语言也有很多缺点：比如难以描述复杂零件的形位要求，在零件显示的直观性方面差强人意；不容易作到高度的自动化，集成化。近代以来，为了弥补APT语言的缺陷，各大公司纷纷开始研制新的数控编程系统，比较著名和常用的有CATIA、UGII、Pro/Engineering，MasterCAM等，这些系统都有效地解决了APT语言的不足，同时大大促进了数控编程的发展。在零件几何形状的显示、修改及刀具轨迹生成、几何造型、交互设计、走刀过程的仿真显示、验证等问题方面，上述系统都有了比较详细的解答，同时还推动了CAD和CAM向一体化方向发展10。80年代初，在CAD/CAM一体化概念的基础上，逐步形成了计算机集成制造系统（CIMS）及并行工程（CE）的概念。目前，为了适应CIMS及CE发展的需要，数控编程系统正向集成化和智能化方向发展11。1.4变速器中联板合件数控加工的研究意义作为现代工业制造的基本元素，同时也是国内外尖端科技发展的根本平台，数控技术发展的重要性不言而喻。在“地球村”、“经济全球化”等新的世界形势下，在此时此地生产的产品，在下一秒可能就会出现在千里之外的某个地方。可见“高、精、尖”的产品会越来越多，现代制造业对数控技术的依赖性会越来越强。因此对数控技术的发展提出了新的要求，不仅在精度上要求更加微观化，同时在控制逻辑上要求更加智能化。此外，数控技术的普及解放了生产力，使人力资源得到了更好的应用，是发展中国家生产力结构转变的里程碑，体现了人类在物质资料生产中的巨大成就，标志着人类文明的进步。数控技术在现代制造业中的优势主要有以下几点：1）适应社会生产能力的不断扩大，工业化的需求，促进了生产力结构的转变；科技发展的趋势是减小社会劳动力的密度，使得社会生产力结构由劳动密集型转向技术密集型，其中数控技术是实现生产力结构改型的有效技术，也是人类社会科技发展的必然产物。譬如，近年来随着科技水平的不断提升，数控技术各环节的质量和工作能力逐步改善，就简单的数控车床而言，主轴转速是决定整个机床生产能力的核心单元，而现阶段已太原工业学院毕业设计4经对主轴转速进行了多次升级，在原来3000r/min的基础上提升了三倍之多，因此其生产能力也逐步提升，有效减少了社会生产力的需求量，为我国生产力结构转型做出重大贡献。2）高难度、精度加工,满足更加尖端的科技需求；科学技术的不断发展使得制造业技术水准逐步提升，产品性能得到根本性改善。对于自动化控制系统来说，数控技术的应用可以达到高精密度和高质量的要求。譬如，上世纪以来，我国航天技术的飞跃发展很大程度上依托于我国工业制造技术的进步，尤其在大件产品的加工制造中数控机床成为必要设备，航天元件的制造不仅体现了国家整体的制造技术，也是在尖端科技领域基本实力的象征，因此对数控技术的设计提出了更高的难度和精度要求，随着各项基础设施的发展，我国数控技术在诸如航天研发的高端科技领域占据一席之地，满足了特殊元件的高难度、高精度加工，与传统制造技术相比具有前沿性尖端科技的优势，为我国现代工业制造和国民经济的发展奠定了基础。3）构建智能化社会的基本元素；新形势下国际发展趋于一体化，科技发展水平的较量呈现人性化和智能化，因此数控技术在现代工业中的核心优势在于具备构建智能化社会的潜质12。社会的智能化主要体现在基础设施的计算机控制和工业生产的数控技术，数控技术的智能化的内容主要体现在制造效率和满足设计需求上13。因此，对中联板合件数控加工的研究不但是对自己所学知识的一次总结，而且是顺应制造业的发展趋势，与世界先进制造技术接轨。可以预见，在将来会有越来越多的高精度，难加工，形状复杂的零件出现，而解决问题的方法就是用功能更加强大的数控加工中心来匹配。太原工业学院毕业设计52变速箱中联板合件加工工艺2.1零件的分析2.1.1零件的作用变速箱中联板合件主要起到连接和支撑机器部件的各部分，使之形成一个完整的整体，并能保持正确的相对位置，发挥机器部件的预定功能。2.1.2零件的工艺分析由零件图可知，变速箱中联板合件主要有两组加工表面，而两组加工表面上又有若干个加工孔。这些表面和孔有相应的精度要求，现分述如下：（1）中联板加工表面该加工表面上包括：一个75+0.004-0.015mm的孔及其倒角，该孔的粗糙度要求为1.6，圆度公差为0.008mm，与基准面A的垂直度公差为0.08mm，与基准线C的同轴度公差为0.03mm；一个55+0.004-0.015mm的孔及其倒角，该孔的粗糙度要求为1.6，与基准线D的同轴度公差为0.08mm，孔中心线与基准线C的平行度公差为0.04mm；一个32+0.025+0mm的倒档轴孔，该孔与基准线F的同轴度公差为0.03mm；五个14+0.059+0.016mm的叉轴孔，该孔的粗糙度要求为1.6，对基准线C的线位置度公差为0.1mm；两个12+0.06-0.012mm的孔，该孔中心线对基准面A、基准线C的线位置度公差为0.05mm；四个M10的螺栓孔。（2）壳体加工表面该加工表面包括：该平面的粗糙度要求为1.6，对基准面A的平行度公差为0.07mm；一个80+0.029+0.010mm的孔，该孔的粗糙度要求为1.6，圆度公差为0.008mm，与基准线C的同轴度公差为0.03mm；一个52+0.029+0.010mm的孔，该孔的粗糙度要求为1.6，太原工业学院毕业设计6圆度公差为0.008mm，与基准线D的同轴度公差为0.08mm；四个14+0.075+0.032mm的孔，该孔中心线对基准线C的线位置度公差为0.1mm，其中，D1孔对基准线C的平行度、基准线D的平行度公差均为0.04mm，与基准线B的同轴度公差为0.03mm；而D3孔与基准线C的平行度公差为0.04mm，与基准面A的垂直度公差为0.08mm；两个12+0.006-0.012mm的孔，该孔中心线对基准面A、基准线C的线位置度公差为0.05mm，粗糙度要求为1.6。（3）小结由此可见，由于两组加工表面有位置要求，可以先加工其中一组表面，然后借助于专用夹具加工另一组表面，并保证它们之间的位置精度要求。2.2工艺规程设计2.2.1确定毛坯的制造形式壳体材料为ADC12，ADC12铝合金属于Al-Si-Cu系合金，该系列合金有ADC10、ADC12，ADC10的铸造性、耐压性好，适于制造大型压铸件。其力学性能和切削性好，但耐腐蚀性稍差。ADC12和ADC10比较，含Si量较多，前者的成分在共晶点左右，合金的流动性最好，所以适于压铸复杂铸件，它的强度高，耐压性好，热脆性小。所以采用铸造成型14。2.2.2基面的选择（1）粗基准的选择由于在铸造中直径大于30mm的孔要铸出，根据箱体类零件加工顺序为“先面后孔”原则，即先加工面，再加工孔。变速箱壳体上的孔有很高的精度要求，比如相对两孔的同轴度要求，孔的圆度要求。先以孔为粗基准来加工平面，再以平面为精基准太原工业学院毕业设计7加工孔，可以保证孔的加工精度，而且有较合理的加工余量。箱体上的孔都分布在平面上，先加工平面可以保证钻孔、扩孔、铰孔时的精度，钻头不易引偏，刀具不易崩刃。箱体类零件的粗基准一般都用它上面的重要孔作粗基准，这样不仅可以较好地保证重要孔及其它各轴孔的加工余量均匀，还能较好地保证各轴孔轴心线与箱体不加工表面的相互位置。所以选择壳体上80mm的孔和52mm的孔为粗基准,中联板上75mm孔和55mm孔为粗基准。（2）精基准的选择根据精基准选择原则中的基准重合原则和统一基准原则，中联板上选择基准面A和定位销孔为精基准，壳体上选择加工平面和两个轴孔为精基准，即箱体加工中常见的“一面两孔”定位。2.2.3制订工艺路线工序：粗铣基准A面工序：钻，扩，粗铰，精铰32mm孔和24mm孔工序：钻，扩，粗铰，精铰五个14mm的叉轴孔工序：钻，扩，粗铰，精铰两个12mm的孔工序：钻四个螺纹孔工序：攻螺纹孔工序：粗铣壳体面工序：半精铣壳体面工序：精铣壳体面工序：粗镗80mm孔，75mm孔；52mm孔，55mm孔工序:半粗镗80mm孔，75mm孔；52mm孔，55mm孔工序:精镗80mm孔，75mm孔；52mm孔，55mm孔工序:钻，扩，粗铰，精铰四个14mm的孔工序：钻，扩，粗铰，精铰两个12mm的孔工序：倒角75mm孔，55mm孔太原工业学院毕业设计82.2.4确定机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸（1）铸件机械加工余量查机械加工工艺手册15知，铸件机械加工余量A=6.0mm（2）内孔加工余量及工序尺寸12mm孔：钻孔：11.0mm；扩孔：11.85mm；粗铰：11.95mm；精铰：12H714mm孔：钻孔：13.8mm；铰：14H924mm孔：钻孔：22mm；扩孔：23.8mm；粗铰：23.94mm；精铰：24H732mm孔：钻孔：30mm；扩孔：31.75mm；粗铰：31.93mm;精铰：32H752mm孔:粗镗：47mm；半精镗：50mm；精镗：51.5mm55mm孔:粗镗：51mm；半精镗：53mm；精镗：54.5mm75mm孔:粗镗：71mm；半精镗：73mm；精镗：74.5mm80mm孔:粗镗：75mm；半精镗：78mm；精镗：79.5mm（3）平面加工余量查机械加工工艺手册15得：粗铣：1.5mm半精铣：1.0mm精铣：1.0mm（4）加工总余量及毛坯尺寸1加工总余量四个铸造孔：由机械加工工艺手册15知：加工总余量0123jjjjAAAA（2.1）其中：1jA为粗加工基本余量，2jA为半精加工基本余量，3jA为精加工基本余量；而(min)jAAT(2.2)其中T各加工工序尺寸公差由此得:52mm孔:0jA(0.3mm+0.028mm)+(0.2mm+0.046mm)+(0.1mm+0.019mm)=0.693mm55mm孔:0jA(0.3mm+0.028mm)+(0.2mm+0.046mm)+(0.1mm+0.019mm)=0.693mm75mm孔:0jA(0.3mm+0.028mm)+(0.2mm+0.046mm)+(0.1mm+0.019mm)=0.693mm太原工业学院毕业设计980mm孔:0jA(0.3mm+0.028mm)+(0.2mm+0.046mm)+(0.1mm+0.019mm)=0.693mm中联板加工面：0jA(1.5mm+0.12mm)+(1.0mm+0.13mm)+(1.0mm+0.019mm)=3.769mm壳体加工表面:0jA(1.5mm+0.09mm)+(1.0mm+0.11mm)+(1.0mm+0.016mm)=3.716mm2毛坯尺寸：由机械加工工艺手册15知：毛坯尺寸030jBBA(2.3)其中3B为零件图基本尺寸由此得:52mm孔：0B52mm+0.693mm=52.693mm55mm孔：0B55mm+0.693mm=55.693mm75mm孔：0B75mm+0.693mm=75.693mm80mm孔：0B80mm+0.693mm=80.693mm中联板加工面：0B30mm+3.769mm=33.769mm壳体加工表面:0B15mm+3.716mm=18.716mm2.2.5确定切削用量工序：粗铣基准A面（1）铣刀铣削进给量首先选择铣刀类型，由于中联板材料为HT200，所要加工的是箱体零件的表面，所以选择硬质合金端铣刀，查机械加工工艺手册15表2.1太原工业学院毕业设计10由表知，可以选择YG6型硬质合金端铣刀，粗铣进给量fa=0.2mm/z精铣进给量fa=0.4mm/z（2）铣刀铣削用量及功率v铣削速度（m/s）;0d铣刀外径（mm）；fa铣刀每齿进给量（mm/z）z铣刀齿数；ea铣削宽度（mm）；pa铣削深度（mm）；T耐用度（s）查机械加工工艺手册16表2.2表2.1端铣刀（面铣刀）的进给量硬质合金端铣刀进给量粗铣机床功率（KW）钢铸铁及铜合金每齿进给量fa（mm/z）YT15YT5YG6YG85-100.09-0.180.12-0.180.14-0.240.20-0.29100.12-0.180.16-0.240.18-0.280.25-0.38注：1、加工材料的强度、硬度大时fa选小值；反之选大值2、对称铣削fa选小值；不对称铣削选大值。主偏角大时选小值，反之选大值。精铣要求的粗糙度Ra（um）2.5-51.25-2.50.63-1.250.32-0.63每转进给量f（mm/r）0.5-1.00.4-0.60.2-0.30.15太原工业学院毕业设计11由表知，可以选择当fa=0.2mm/z时，pa=3mm，v=1.27m/s,Mp=2.6kwfa=0.4mm/z时，pa=3mm，v=1.0m/s,Mp=3.4kw（3）使用条件改变时切削速度、切削力和切削功率的修正系数查机械加工工艺手册16，在符合条件的前提下，有：Mvk（切削速度修正系数）=0.88；MFzk(切削力修正系数)=1.11；Mpmk（切削功率修正系数）=0.98（4）铣削切削速度、切削力和切削功率计算公式查机械加工工艺手册16，在符合条件的前提下，有：0.200.320.150.350.20.6824560pfedkvvTaaa;(2.4)50.90.74167.9*10MpfepmPaaaznk;(2.5)圆周分力zF计算公式：0.90.741.00.109.81*54.5zpfeFzFaaazdk（2.6）表2.2硬质合金端铣刀（面铣刀）铣削用量及功率耐用度T*103(s)(mm)0d/zea(mm)fa(mm/z)pa(mm)35912vmPvmPvmPvmP10.8100/6600.10.140.21.621.441.271.52.71.01.51.331.182.22.52.91.41.241.103.14.54.2-10.8125/6750.10.140.20.281.621.441.271.131.51.72.02.21.51.331.181.052.22.53.93.21.41.241.100.973.13.54.24.8-10.8160/8960.10.140.20.280.41.621.441.271.131.02.02.32.63.03.41.51.331.181.050.922.93.43.84.45.11.41.241.100.970.864.04.75.56.27.31.311.171.040.920.815.96.67.38.59.9太原工业学院毕业设计12工序：钻，扩，粗铰，精铰32mm孔和24mm孔（1）孔加工切削要素v切削速度（m/s）；0d刀具直径(mm);pa切削深度（mm）f进给量（mm/r）;T刀具耐用度（s）（2）钻削切削用量1钻削进给量查机械加工工艺手册16，表2.3由表可知，当钻12mm、14mm的孔时，选择f=0.3mm/r；当钻24mm孔时，选择f=0.35mm/r；当钻32mm孔时，选择f=0.5mm/r；2钻削时切削速度、扭矩及轴向力查机械加工工艺手册16，表2.4可知：表2.3硬质合金YG8钻头钻灰铸铁时的进给量铸铁硬度HB工艺要求分类钻头直径（mm）88-1212-1616-2020-2424-2626-30进给量f（mm/r）2000.22-0.280.30-0.360.35-0.400.40-0.480.45-0.550.50-0.600.55-0.650.18-0.220.22-0.280.25-0.300.27-0.330.33-0.380.37-0.440.40-0.502000.18-0.220.25-0.300.28-0.340.32-0.380.38-0.430.40-0.460.45-0.500.13-0.170.18-0.220.20-0.250.23-0.280.27-0.320.32-0.380.36-0.44注：1类进给量用于在大刚性零件上钻孔，精度在IT12-IT13以下或自由公差；2类进给量用于在中等刚性条件下，钻孔后要用铰刀加工的精确孔，钻孔后用丝锥攻螺纹的孔太原工业学院毕业设计133使用条件改变时切削速度、轴向力和扭矩修正系数查机械加工工艺手册16，可知：Mvk=0.88；MFk=Mmk=1.06（3）扩孔切削用量1扩孔进给量查机械加工工艺手册16，表2.5由表可知，当扩12mm、14mm的孔时，选择f=0.8mm/r;当扩24mm孔时，选择f=1.0mm/r；当扩32mm孔时，选择f=1.4mm/r；2扩孔钻扩孔时切削速度查机械加工工艺手册16，表2.6可知：表2.4钻削切削速度、扭矩及轴向力0df12142432v(m/s)F(N)M(N.m)v(m/s)F(N)M(N.m)v(m/s)F(N)M(N.m)v(m/s)F(N)M(N.m)0.301.14334510.8111.24403215.1760.351.34863356.2010.501.2514754118.799表2.5硬质合金扩孔钻扩孔时的进给量扩孔直径0d(mm)1515-2020-2525-3030-3535-4040-5050-6060-80进给量f(mm/r)铸铁铜合金HB2000.7-0.90.9-1.11.0-1.21.1-1.31.2-1.51.4-1.71.6-2.01.8-2.22.0-2.4HB2000.5-0.60.6-0.70.7-0.80.8-0.90.9-1.01.0-1.21.2-1.41.3-1.51.4-1.7太原工业学院毕业设计143使用条件改变时切削速度修正系数查机械加工工艺手册16，Mvk=0.88(4)铰孔切削用量1机用铰刀铰孔时的进给量查机械加工工艺手册16，表2.7由表可知，当铰12mm、14mm的孔时，选择f=1.2mm/r;当铰24mm孔时，选择f=1.4mm/r；当铰32mm孔时，选择f=1.5mm/r；2铰刀铰孔时铰销速度查机械加工工艺手册16，表2.8，可知表2.6扩孔钻切削速度进给量f(mm/r)扩孔钻的直径0d（mm）12142432切削深度pa（mm）1.01.01.51.5切削速度v（m/s）0.81.421.421.01.321.41.27表2.7机铰刀铰孔时的进给量铰刀直径（mm）硬质合金铰刀铸铁（HB170）10-200.8-1.220-300.9-1.430-401.0-1.5注：大进给量用于在钻或扩孔之后，精铰孔之前的粗铰孔太原工业学院毕业设计15工序：攻螺纹孔查金属机械加工工艺人员手册17，表2.9由表可知，xvomyCdvtp=8.132(m/min)(2.7)查金属机械加工工艺人员手册17，可知，在相同条件下取v8.9m/min工序：钻四个螺纹孔工序：钻，扩，粗铰，精铰五个14mm的叉轴孔工序：钻，扩，粗铰，精铰两个12mm的孔上面三道工序的具体切削用量见工序工序：粗铣壳体面表2.8铰刀铰销速度加工材料刀具切削部分的材料表面粗糙度铰刀直径切削速度灰铸铁及可锻铸铁YG81.61.0-1.3表2.9螺纹加工的切削速度计算公式攻螺纹xvomyCdvtp（m/min）丝锥型式工件材料直径指数vC丝锥型式工件材料直径范围（mm）推荐耐用度（min）及材料（mm）myx机动丝锥高速钢W18Cr4V碳钢5-300.90.91.242.8机动丝锥铝硅合金5-1216-302040铬钢、镍镉钢38.5硬铝5-1416-304090耐热钢8.56灰口铸铁5-360.60.91.26.2铸铁5-8630太原工业学院毕业设计16工序：半精铣壳体面工序：精铣壳体面上面三道工序的具体切削用量见工序工序：粗镗80mm孔，75mm孔；52mm孔，55mm孔（1）镗孔切削用量:查机械加工工艺手册15，表2.10由表可知，粗镗52mm孔，55mm孔时,选择进给量f=0.40mm/r;粗镗80mm孔，75mm孔时，选择进给量f=0.50mm/r；精镗52mm孔，55mm孔时,选择进给量f=0.25mm/r;精镗80mm孔，75mm时,选择进给量f=0.40mm/r（2）切削速度及功率查机械加工工艺手册15，可知粗镗时，选择v1.75（m/s），mp3.2kw;精镗时，选择v3.2（m/s），mp0.76kw;表2.10镗孔切削用量镗孔直径0d切削深度pa加工铸铁粗加工精加工光整加工刀杆伸出长度（mm）100200300500进给量f（mm/r）403.00.50.2-0.400.15-0.300.10-0.200.10-0.200.05-0.10603.05.00.50.25-0.500.20-0.400.20-0.400.15-0.300.15-0.300.05-0.100.10-0.200.15-0.25803.05.00.35-0.700.25-0.500.25-0.500.20-0.400.20-0.400.15-0.25太原工业学院毕业设计17工序:半粗镗80mm孔，75mm孔；52mm孔，55mm孔工序:精镗80mm孔，75mm孔；52mm孔，55mm孔上面两道工序的切削用量见工序工序:钻，扩，粗铰，精铰四个14mm的孔工序：钻，扩，粗铰，精铰两个12mm的孔上面两道工序的切削用量见工序2.2.6确定切削工时（1）铣削查机械加工工艺手册15，可知：12jMzllltf，（Mzf：工作台水平进给量）(2.8)221000.5()2tanperalddak（rk：刀具主偏角）(2.9)213l代入相关数据得：jt=7.8s（2）钻孔查机械加工工艺手册15，可知：12jllltfn；(2.10)01cot(12)2rdlk；(2.11)214l；代入相关数据得：钻螺纹孔时，jt=0.14min钻12mm孔时，jt=0.24min钻14mm孔时，jt=0.009min钻24mm孔时，jt=0.053min钻32mm孔时，jt=0.064min(3)扩孔太原工业学院毕业设计18查机械加工工艺手册15，可知：12jllltfn；(2.12)11cot(12)2rDdlk；（D：扩孔后直径；1d：扩孔前直径）(2.13)224l；代入相关数据得：扩12mm孔时，jt=0.013min扩14mm孔时，jt=0.019min扩24mm孔时，jt=0.038min扩32mm孔时，jt=0.064min(4)铰孔查机械加工工艺手册15，可知：12jlllLtfnfn；(2.14)11cot(12)2rDdlk；（D：铰孔后直径；1d：铰孔前直径）(2.15)224l；代入相关数据得：铰12mm孔时，jt=0.030min铰14mm孔时，jt=0.037min铰24mm孔时，jt=0.024min铰32mm孔时，jt=0.036min(5)镗孔查机械加工工艺手册15，可知：123jllllLtiifnfn（i:进给次数或行程次数）(2.16)1(23)tanpralk；(2.17)235l;35l;代入相关数据得：表2.11太原工业学院毕业设计19(6)螺纹加工查机械加工工艺手册15，可知：12120()jlllllltifnfn;(2.18)1(13)lf；2(23)lf；(2.19)代入相关数据得：jt=0.025min2.2.7填写机械加工工艺过程卡片综合以上结果，把相关数据填入机械加工工艺过程卡片，见附件12.3夹具设计变速箱中联板合件属于复杂零件，需要设计专用夹具来装夹。2.3.1夹具的分类夹具可以有多种分类方法。通常按机床夹具的使用范围，可分为五种类型18：（1）通用夹具表2.11镗孔切削工时加工方式直径（mm）52557580jt（min）粗镗0.0570.0830.0900.097精镗0.0680.0730.0620.066太原工业学院毕业设计20如在车床上常用的自定心卡盘、单动卡盘、顶尖、铣床上常用的机用平口钳、分度头、回转工作台等均属此类夹具。（2）专用夹具这类夹具是针对某一工件的某一工序而专门设计的，专用夹具广泛应用于批量生产中。（3）可调整夹具和成组夹具这类夹具的特点是夹具的部分元件可以更换，部分装置可以调整，以适应不同零件的加工。（4）组合夹具这类夹具有一套标准化的夹具元件，根据零件的加工要求拼装而成。夹具用完以后，元件可以拆卸重新使用。（5）随行夹具这是一种在自动线或柔性制造系统中使用的夹具。这类夹具除了完成对工件的定位和夹紧外，还载着工件由输送装置送往各机床，并在各机床上被定位和夹紧。2.3.2夹具的选择由于本零件在加工中心完成加工，同时为了方便下一步的编程工作，所以选择用孔系组合夹具来进行装夹。随着数控技术的发展，孔系组合夹具应运而生。孔系组合夹具通过定位销与定位孔确定元件之间的相互位置。由于孔心已构成坐标系，零件加工的位置尺寸依靠数控编程易于自动控制，孔系组合夹具定位精度高，刚性好，组装简单，已成为加工中心、数控机床和柔性生产线的配套夹具，并获得越来越广泛的应用19。2.3.3夹具的设计及计算(1)定位基准的选择由零件图可知，壳体端面对中联板端面有平行度要求，设计基准为75mm孔的太原工业学院毕业设计21中心线。为了使定位误差为零，因此选择以75mm孔为主要定位基面。(2)切削力及夹紧力计算由本文2.2.5可知，切削力0FFFFFxyuFpfeqwCaaazFdn，(2.20)对于YG6型硬质合金端铣刀，查机械加工工艺手册15可知，公式中各参数如表2.12所示：其中，fa=0.2mm/z，pa=3mm，ea=96mm，z=8，0d=160mm；代入以上数值得：F2093.9（N）其中，水平分力：HF=1.1F=2303.29（N）垂直分力：VF=0.3F=628.17（N）在实际应用中应考虑安全系数K，K=1234KKKK；(2.21)其中1K为一般安全系数，取1.5；2K为加工性质系数，取1.2；3K为刀具钝化系数，取1.1；4K为断续切削系数，取1.2；所以VFKF=1492.5（N）为克服垂直切削力，实际夹紧力12KFWff；(2.22)其中，1f=2f=0.25（夹紧爪与工件间摩擦系数），代入相关数值得：W2985（N）由于选用孔系组合夹具，所以螺旋压板夹紧机构的夹紧力为：211tan()cot22LMWdfR；(2.23)代入相关数值得LW3142（N）此时，由WLW知，本夹具符合要求，可以安全工作(3)定位误差分析1定位元件尺寸及公差的确定表2.12切削力相关参数参数FCFxFyFuFwFq数值5340.90.741.001.0太原工业学院毕业设计22夹具的主要定位元件为一圆形定位盘，该定位盘的尺寸与公差现规定为与本零件在工作时与其相配轴的尺寸与公差相同，即0.0040.015556kmm2已知定位轴的尺寸0.0050.010756kmm，而工件上相应孔的尺寸为0.0040.015756Kmm，因此当零件安装在夹具中时，最大侧向间隙为：max0.004(0.010)0.014bmm而从零件图知，同轴度误差为0.03mm，所以最大侧隙满足零件精度要求。2.3.4画夹具装配图参考组合夹具手册与三维图库，结合CAD软件知识，画出夹具体的装配图，见附件2太原工业学院毕业设计233手工编程3.1手工编程的概念及特点程序设计是数控机床加工中重要的技术环节，是将机床加工零件的运动顺序和机床刀具相对于工件的位移量和切削参数等通过标准数字代码和程序格式表达出来的一种设计过程。数控加工程序编制是把零件加工的全部过程、工艺参数和位移数据等，以标准数字代码的形式记录在控制介质上，用控制介质上的信息来控制机床运动，实现零件的全部加工过程20。通常，把从零件图分析到获得数控机床所需的控制介质的全过程称作数控加工的程序编制。手工编程是指用人工的方法完成从零件图到编写程序单，最后制作出控制介质的整个过程。3.2程序主程序：O0001N1T01;N2M06;N3G54G90G00X0Y0;N4Z30S130M03F0.2;N5G01Z-1.5;N6Y-142;N7X-111.89;N8Y61;N9X209;太原工业学院毕业设计24N10Y-203;N11G00X0Y0Z30;N12M05;N13M30；O0002N1T04;N2M06;N3G54G90G00X0Y0;N4Z30S130M03F0.3;N5X-43Y-75;N6M98P0001L1;N7G00X0Y0Z30;N8T05;N9M06;N10X-43Y-75;N11M98P0001L1;N12G00X0Y0Z30;N13T06;N14M06;N15X-43Y-75;N16M98P0001L1;N17G00X0Y0Z30;N18M05;N19T07;N20M06;N21X-43Y-75Z-144;N22M98P0001L1;N23G00X0Y0Z30;N24M05;太原工业学院毕业设计25N25T08;N26M06;N27X-43Y-75Z-144;N28M98P0001L1;N29G00X0Y0Z30;N30T09;N31M06;N32X-43Y-75Z-144;N33M98P0001L1;N34G00X0Y0Z30;N35M05；N36M30；O0003N1T10;N2M06;N3G54G90G00X0Y0;N4Z30S130M03F0.3;N5X-69.1Y-6;N6M98P0001L1;N7X-73.011Y-30.692;N8M98P0001L1;N9X-78.173Y-63.286;N10M98P0001L1;N11X-81.458Y-84.027;N12M98P0001L1;N13X-88.433Y-16.073;N14M98P0001L1;N15M05;N16G00X0Y0Z30;太原工业学院毕业设计26N17T11;N18M06;N19G54G90G00X0Y0;N20Z30S130M03F0.3;N21X-69.1Y-6;N22M98P0001L1;N23X-73.011Y-30.692;N24M98P0001L1;N25X-78.173Y-63.286;N26M98P0