基于CAD-CAM變速箱箱體造型及其加工仿真說(shuō)明書(shū)

中國(guó)學(xué)院 本 科 畢 業(yè) 論 文 題 目 基于 CAD/CAM 變速箱箱體造型及其加工仿真 基于 CAD/CAM 變速箱箱體造型及其加工仿真 摘 要 社會(huì)在進(jìn)步，科技 亦是 不斷的發(fā)展 、 更新；計(jì)算機(jī)技術(shù)也慢慢的發(fā)展 到了更高 階段 。CAD的全名就是計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)和制造，這種技術(shù)在機(jī)械設(shè)計(jì)制造行業(yè)中很頻繁的應(yīng)用著；這個(gè)設(shè)計(jì)是一種新型的加工方法，主要基于 CAD/CAM 來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì)的；其加工技術(shù)在整體上是三維建模與仿真加工，在分析變速箱箱體制造工藝的基礎(chǔ)上，更多的是運(yùn)用比較現(xiàn)代的制造方法和理論體系，設(shè)計(jì)的工程中運(yùn)用 CAD/CAM 技術(shù)，不斷的對(duì)變速箱箱體內(nèi)部構(gòu)造進(jìn)行制造、分析和研究，收集了特征化參數(shù)這種設(shè)計(jì)方法對(duì)變速箱箱體零件的三維實(shí)體造型進(jìn)行 更 全 面 的設(shè)計(jì)，并利用 CAM模塊完成工序排定、加工路徑選擇、 刀具選用、切削用量選取等后處理設(shè)置，完成數(shù)控仿真加工，最后完 成 NC程序的輸出。 關(guān)鍵字 ：變速箱箱體； 三維建模； 仿真加工； 工藝 Abstract With the development of the society, science and technology is also in constant development and updating; Subsequent computer technology also slowly to a higher stage of development, the full name of CAD is computer aided design and manufacturing, the technology is frequently used in mechanical design and manufacturing industry; This design is a new kind of machining method, mainly based on CAD/CAM for design; Its processing technology on the whole is 3D modeling and simulation process, based on the analysis of the gear-box manufacturing process, more is to use more modern methods and theoretical system, using CAD/CAM technology in design of engineering, continuous manufacturing of gear-box internal structures, analysis and research, collect the characteristic parameters of this kind of design method for gear-box components of the three-dimensional entity model for the design of comprehensive, in the process of design and use the CAM module finish machining path selection, process scheduled, selection of cutting tool and cutting parameter selection, post-processing Settings, and so on, complete the numerical control simulation processing, NC program in the final stages of the output. Key words: gear box; 3D modeling; simulation; process 目 錄 1 緒 論 .1 1.1 研究背景 .1 1.2 研究意義 .2 1.3CAD/CAM 軟件介紹 .2 1.4 研究?jī)?nèi)容 .2 2 變速箱箱體加工工藝分析 .3 2.1 變速箱箱體的作用 .3 2.2 零件工藝分析 .3 2.3 加工定位基準(zhǔn)的選擇 .3 2.4 加工工序路線的規(guī)劃 .4 2.5 孔系的加工 .5 3 數(shù)控加工工藝分析 .5 3.1 數(shù)控加工概述 .5 3.2 數(shù)控加工工藝加工階段的劃分 .6 3.3 工序劃分的原則 .7 3.4 工序劃分的方法 .7 3.4.1 工序集中的劃分原則 .7 3.4.2 機(jī)械加工工序順序的安排原則 .7 3.5 粗基準(zhǔn)的選擇 .8 3.6 精基準(zhǔn)的選擇 .8 3.7 切削用量的選取一般步驟 .8 4 變速箱箱體加工工藝設(shè)計(jì) .9 4.1 變速箱箱體主要加工工序安排 .9 4.2 機(jī)械加工余量、工序尺寸及毛坯 .10 4.3 切削用量的確定 .12 4.3.1 粗、精銑頂面 .12 4.3.2 銑平面 .13 4.3.3 銑槽 .14 4.3.4 銑小平面 .15 4.3.5 銑斜面 .15 4.3.6 鉆孔 .16 4.3.7 絞孔 .17 4.3.8 攻絲 .18 4.3.9 鏜孔 .19 5 變速箱箱體三維建模及仿真加工 .22 5.1 變速器箱體三維 建模 .22 5.2 數(shù)控加工 .25 5.2.1 毛坯的創(chuàng)建 .25 5.2.2 平面加工 .27 5.2.3 孔加工 .34 總 結(jié) .35 參考文獻(xiàn) .40 致 謝 .41 中國(guó)地質(zhì)大學(xué)長(zhǎng)城學(xué)院 2015 屆畢業(yè)設(shè)計(jì) 1 1 緒 論 1.1 研究背景 數(shù)控機(jī)床是 一款 高效的自動(dòng)化加工設(shè)備，它包括 了 機(jī)、電、液、氣、光等高度，是絕對(duì)的一體化產(chǎn)品，在其中按照編寫(xiě)的加工程 序嚴(yán)格 加工 的時(shí)候，首先自動(dòng)完成工件加工并在最短的時(shí)間進(jìn)行計(jì)算。根據(jù)我們國(guó)家的發(fā)展現(xiàn)狀，數(shù)控機(jī)床的推廣使用經(jīng)過(guò)粗略的統(tǒng)計(jì)看已經(jīng)將近有二十年的歷史和經(jīng)驗(yàn)，但是目前的主要情況是很難解決的，那就是數(shù)控機(jī)床主要還是集中在單機(jī)使用上，無(wú)形之中取代現(xiàn)代數(shù)控機(jī)床；及時(shí)證明了機(jī)電一體化的超前技術(shù)，在新型產(chǎn)業(yè)中完美的提出了新一代生產(chǎn)技術(shù)所要求發(fā)展觀念 會(huì)直接影響到計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)等的技術(shù)集合理念。數(shù)控加工的過(guò)程中會(huì)根據(jù)一些完全對(duì)著本加工檢測(cè)的具體的資料 ， 比如現(xiàn)成的零件圖樣及工藝要求等，在加工的過(guò)程中慢慢的輸入數(shù)控系統(tǒng)，從而 保證以在申請(qǐng)的過(guò)程中數(shù)字與符號(hào)構(gòu)成的信息控制機(jī)床會(huì)跟之前有所不同，轉(zhuǎn)動(dòng)的過(guò)程和方式是實(shí)現(xiàn)自己的特性實(shí)質(zhì)的有效途徑，也就是控制數(shù)控機(jī)床中刀具與工件的的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，總而總之，這樣的設(shè)想和目的也無(wú)非是加速完成完成零件的加工。 從最近的科學(xué)數(shù)據(jù)和經(jīng)過(guò)我們認(rèn)真的思索總算知道了計(jì)算機(jī)的進(jìn)步里程，現(xiàn)在的計(jì)算機(jī)技術(shù)正在一步步的發(fā)展起來(lái)，有一個(gè)方面是由于數(shù)字控制技術(shù)在跟過(guò)去比起來(lái)有了不同，現(xiàn)在已經(jīng)廣泛應(yīng)用于工業(yè)控制生產(chǎn)系統(tǒng)的很多地方， 尤其是最關(guān)注 的機(jī)械制造業(yè)，傳統(tǒng)機(jī)械是不能實(shí)現(xiàn)高自動(dòng)化、高精度、高效率 的 ，因?yàn)檫@些是數(shù)控機(jī)床所必 備的固有特性。在現(xiàn)在呢，外國(guó)機(jī)械設(shè)備的數(shù)控化率已達(dá)到快百分之九十，這么大的數(shù)據(jù)不得不讓我們大吃一驚；因?yàn)槲覀兦宄闹牢覀儑?guó)家的機(jī)械設(shè)備的數(shù)控化率還打不到國(guó)外的四分之一，數(shù)控技術(shù)相比之下是很重要的一種可持續(xù)利用在社會(huì)上的先進(jìn)制造技術(shù)；我們國(guó)家的機(jī)械制造行業(yè)新技術(shù)的更新與擴(kuò)大利用，世界制造業(yè)加工中心地位已深深定位，同比之下數(shù)控機(jī)床的使用的多少跟要求是不是很嚴(yán)格也有點(diǎn)關(guān)系、維修、維護(hù)人員要求嚴(yán)格，特別是在各城市都非常緊缺，再加上數(shù)控加工人員也存在著一些或多或少的問(wèn)題，因而我國(guó)現(xiàn)有的數(shù)控技術(shù)人才到現(xiàn)在都沒(méi)有辦法滿足社會(huì)上的那么大需求量，以及對(duì)制造業(yè)的強(qiáng)烈需求，人才的缺少缺失是個(gè)很重要的問(wèn)題而且人才市場(chǎng)上的這類人才儲(chǔ)備是相當(dāng)?shù)娜鄙?，我們可以知道在人才市?chǎng)上，一些高新的企業(yè)就是想要尋覓比較合適滿意的人才，哪怕是工資給的高，都這樣了招人任然是比較棘手和困難的；更不用說(shuō)找到 CAD/CAM、 數(shù)控編程工程師了，這些現(xiàn)象導(dǎo)致模具設(shè)計(jì)、數(shù)控加工技術(shù)在現(xiàn)在的生活中十分缺少，成為我國(guó)的各人才市場(chǎng)招聘頻率最高的職位之一。隨著產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的調(diào)整、產(chǎn)業(yè)布局，最關(guān)心的問(wèn)題和就業(yè)結(jié)構(gòu)也即將發(fā)生翻天覆地的變化。所有的大型企業(yè)面對(duì)新型的發(fā)展時(shí)期對(duì)較高層 次的第一線應(yīng)用型人才的渴望與需求也許會(huì)明顯的比以前要增加；導(dǎo)致了發(fā)展經(jīng)驗(yàn)嚴(yán)重不足，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)調(diào)整時(shí)期，對(duì)我們發(fā)展技術(shù)上慢慢的進(jìn)入產(chǎn)業(yè)布局，與產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)高度化匹配、高新產(chǎn)品的設(shè)計(jì)在某個(gè)方面來(lái)看培養(yǎng)相當(dāng)數(shù)量的具有高素質(zhì)的職業(yè)人才是現(xiàn)在首要的發(fā)展任務(wù)，已然快成為非常嚴(yán)峻的事。在模具的行業(yè)中，很好的掌握一門數(shù)控技術(shù)是很有用的，加工過(guò)程的高低象征企業(yè)是否有 足夠 競(jìng)爭(zhēng)力，數(shù)控加工技術(shù)應(yīng)用的重要地方是計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì) ， 制造系統(tǒng)也是相當(dāng) 優(yōu)秀 的， CAD/CAM技術(shù)在工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家應(yīng)經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用，近幾年，我們國(guó)家也知道可如何去應(yīng)對(duì) 這些問(wèn)題，對(duì)計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)也做了深刻的研究，這將會(huì)成為實(shí)現(xiàn)制造業(yè)技術(shù)進(jìn)步的保證。 中國(guó)地質(zhì)大學(xué)長(zhǎng)城學(xué)院 2015 屆畢業(yè)設(shè)計(jì) 2 1.2 研究意義 數(shù)控機(jī)床跟普通的機(jī)床相比有很多優(yōu)點(diǎn)和特性：我們必須利用好它的那些特性，數(shù)控機(jī)床在發(fā)揮其特性方面具有很大的柔性和穩(wěn)定性；如果要完全發(fā)揮其優(yōu)勢(shì)和特點(diǎn)，就須對(duì)它先有個(gè)總體上的了解和研究；數(shù)控機(jī)床主要是利用數(shù)字化信息工作的，首先對(duì)機(jī)床運(yùn)動(dòng)及加工過(guò)程進(jìn)行控制保證 其 穩(wěn)定性。這種形成的技術(shù)有很高的精度，再加上它具有的柔性化、自動(dòng)化的特性；我們知道這肯定會(huì)成為制造業(yè)生存和大力發(fā)展的有力保證。數(shù)控技術(shù)的應(yīng)用給機(jī)械制造業(yè) 在 產(chǎn)品結(jié)構(gòu) 、產(chǎn)業(yè)模式上帶來(lái)了 很大 進(jìn)步，是我國(guó)發(fā)展 、 進(jìn)步 的 動(dòng)力 源泉 。數(shù)控技術(shù)是數(shù)控機(jī)床的核心技術(shù)，在新型的社會(huì)上機(jī)械自動(dòng)化必須強(qiáng)化好自己的基礎(chǔ)，保證真正水平的高低和綜合實(shí)力水平的強(qiáng)弱，總體上數(shù)控技術(shù)隨著信息技術(shù)、微電子技術(shù)等各種先進(jìn)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展而發(fā)展， CAD/CAM技術(shù)已經(jīng)表現(xiàn)了自己，也說(shuō)明了自己在在計(jì)算機(jī)上構(gòu)造零件的三維模型、模型修改、方面做出了巨大的調(diào)整。在加工一些復(fù)雜曲面時(shí)，更要體現(xiàn)自己別具一格的性質(zhì)，很好的將工序集中和普通機(jī)床無(wú)法加工的零件，保證好機(jī)床的穩(wěn)定性。 1.3CAD/CAM軟件介紹 CAD軟件的全名 是計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)，這是一種高新的技術(shù)，它具有很多其他設(shè)計(jì)不具備的優(yōu)點(diǎn)；高質(zhì)量、高效率、低成本是軟件在今后的設(shè)計(jì)中體現(xiàn)的最強(qiáng)有力的硬件。它不但在產(chǎn)品的設(shè)計(jì)制造領(lǐng)域有了很多的應(yīng)用，而且還在二維 CAD技術(shù)上做了初步的推廣；但二維 CAD技術(shù)也不是那么全能的，因?yàn)樵紨?shù)據(jù)不夠充分，導(dǎo)致了它不能很好的解決在我們?cè)O(shè)計(jì)中存在的機(jī)構(gòu)幾何關(guān)系分析和運(yùn)動(dòng)關(guān)系的分析等問(wèn)題而且二維圖形在表達(dá)自己的理念時(shí)體現(xiàn)出的并不是產(chǎn)品設(shè)計(jì)完整構(gòu)思，經(jīng)過(guò)我們認(rèn)真的討論和分析很難真實(shí)的表達(dá)出究竟是怎么回事，也許只有專業(yè)人員清楚的懂得，這無(wú)形之中會(huì)給產(chǎn) 品的設(shè)計(jì)、制造、交流問(wèn)題上帶來(lái)不太好的影響。 三維 CAD相比之下設(shè)計(jì)的還可以，主要是技術(shù)直接以三維概念進(jìn)行設(shè)計(jì)，再設(shè)計(jì)的表達(dá)中，體現(xiàn)出的是整個(gè)設(shè)計(jì)在三維模型中獨(dú)立的完成，后續(xù)的工作交給計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)，計(jì)算機(jī)很快的完成好自己要做的工作，例如首先要分析好零件的圖紙想要表大的意思是什么，然后在考慮下面的東西，例如利用減少時(shí)間，縮短設(shè)計(jì)周期實(shí)現(xiàn)更快的設(shè)計(jì)變更和系列化產(chǎn)品優(yōu)化設(shè)計(jì)。三維 CAD 技術(shù)慢慢的在自己的領(lǐng)域有了很大的起色，在國(guó)內(nèi)得到了越來(lái)越廣泛的應(yīng)用，隨著自己的不斷更新逐漸成為現(xiàn)代制圖及設(shè)計(jì)的主流，在一些中小型 企業(yè)中三維 CAD比二維 CAD用的明顯增多，這是必然的趨勢(shì)。 在 CAD技術(shù)發(fā)展最開(kāi)始的時(shí)候，它多于計(jì)算機(jī)輔助繪圖。隨著三維造型技術(shù)陸續(xù)的走向新的潮流，CAD技術(shù)亦由三維產(chǎn)品造型代替了二維平面繪圖。三維造型技術(shù)經(jīng)歷了很長(zhǎng)的一段發(fā)展經(jīng)歷，從線框建模、曲面造型和實(shí)體造型技術(shù)、參數(shù)化及變量化造型技術(shù)，每一步都記錄著艱辛 。 1.4 研究?jī)?nèi)容 1).了解箱體結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方法。 2).學(xué)習(xí) CAD軟件的基本功能，并能對(duì)根據(jù)箱體的兩件圖，完成三維建模。 3).掌握箱體零件加工工藝過(guò)程，分析變速箱箱體的機(jī)械加工工藝過(guò)程。 4).運(yùn)用 CAD/CAM軟件完成數(shù)控加工仿真。 5).輸出 NC程序。 中國(guó)地質(zhì)大學(xué)長(zhǎng)城學(xué)院 2015 屆畢業(yè)設(shè)計(jì) 3 2 變速箱箱體加工工藝分析 2.1 變速箱箱體的作用 變速箱箱體在使用中要加以注意，它是各種變速箱的基礎(chǔ)零件不受一些外界條件的干擾而發(fā)生改變，如果將變速器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)掌握的很透徹就會(huì)清晰地知道一個(gè)整體零件包含什么東西，在設(shè)計(jì)的過(guò)程中一定要保證好零件與零件之間的相對(duì)位置關(guān)系，保證正確的位置關(guān)系通過(guò)傳遞扭矩和改變轉(zhuǎn)速慢慢的分析工作的中要保證的精度 ， 這樣就可以讓工人正確分析圖紙；所以，變速箱箱體的加工質(zhì)量是影響這個(gè)機(jī)器的 重要 因素，主要是機(jī)器的耐用度和壽命。 變速箱箱體的主要功能是支承各傳動(dòng)軸，連接的 同時(shí) 必須保證各軸之間的中心距和平行度是在同一水平面上，保證變速箱部件與發(fā)動(dòng)機(jī)在一個(gè)相對(duì)正確的安裝位置，從而改變其工作精度和主軸轉(zhuǎn)速。 2.2 零件工藝分析 變速箱箱體類零件在精度的要求上相對(duì)比較高，每個(gè)表面加工的地方也不少，我們必須掌握好其內(nèi)部結(jié)夠，才能更好地對(duì)難加工面順利的加工好。 在現(xiàn)如今，汽車變速箱箱體的外輪廓看起來(lái)相對(duì)比較簡(jiǎn)單容易；它是一個(gè)表面上有五個(gè)加工面分布的簿壁殼體零件，左右表面有支撐孔，通過(guò)分析可以很清楚的將其分為兩類，這兩個(gè)加工表面也是最重要的，其 結(jié)果工序如下： 1).有一個(gè)頂面的銑削加工表面粗糙度為 Ra6.3，還有兩個(gè) mm4 定位銷孔精度為 0.4， 4個(gè) M6-7H螺孔。 2).以 mmH 732 ， mmH 755 ， mmH 745 ， mmH 755 為支撐孔的加工面，主要加工面有mmH 732 ， mmH 755 ， mmH 745 ， mmH 755 內(nèi)孔面，他們的表面粗糙度都不同；其粗糙度要求 1.6， 11 個(gè) M6-7H 的螺孔， 1個(gè) M8-7H 的螺孔， 1 個(gè) M24-7H 的螺紋孔， 4個(gè) mm9 的孔和左側(cè)端面的兩個(gè)凹槽分布位置的設(shè)計(jì)。 2.3 加工定位基準(zhǔn)的選擇 加工時(shí)必須保證好表面粗糙度，箱體的主要裝配面及某一外形面將作為大部分箱體零件的孔系設(shè)計(jì)基準(zhǔn)。在加工的過(guò)程中，找好定位基準(zhǔn)，在必要的時(shí)候根據(jù)基準(zhǔn)統(tǒng)一原則和自為基準(zhǔn)原則進(jìn)行分析，此零件的安裝定位誤差相對(duì)較小，再設(shè)計(jì)的過(guò)程中更容易保證各零件的各類精度，從而達(dá)到設(shè)計(jì)要求。 1).“基準(zhǔn)重合”與“基準(zhǔn)統(tǒng)一”原則。 將當(dāng)變 速箱在加工的過(guò)程中通過(guò)其加工特點(diǎn)采用不同的基準(zhǔn)，進(jìn)行設(shè)計(jì)的孔系較為復(fù)雜時(shí)，一道工序不足以全部加工，在這個(gè)時(shí)候必須選擇并確定一個(gè)加工標(biāo)準(zhǔn)，根據(jù)基準(zhǔn)的一些原則改變其加工性質(zhì)；變速箱在多次進(jìn)行設(shè)計(jì)和進(jìn)行加工的時(shí)候用到的六點(diǎn)定位原理也是至關(guān)重要的。 2).粗基準(zhǔn)與精基準(zhǔn)分開(kāi)。 變速箱毛坯件在不具有特殊規(guī)定的情況下一般為鑄造，毛坯加工余量大，而且精度低。在開(kāi)始時(shí)需要選擇一個(gè)粗加工基準(zhǔn)，并以這個(gè)加工出精基準(zhǔn)這就是精基準(zhǔn)的選擇方法。生產(chǎn)方式已經(jīng)定為了單件小中國(guó)地質(zhì)大學(xué)長(zhǎng)城學(xué)院 2015 屆畢業(yè)設(shè)計(jì) 4 批量，根據(jù)生產(chǎn)綱領(lǐng)進(jìn)行實(shí)時(shí)生產(chǎn)；由于毛坯鑄造精度不是很好，多采用劃 線法安裝，這種安裝方法也很實(shí)用；以劃線作為粗基準(zhǔn)找正工件，能很好地減少加工產(chǎn)生的加工誤差，誤差問(wèn)題不是不容易解決，但是人工要求較高，生產(chǎn)率低。在大批量生產(chǎn)中，毛坯質(zhì)量選擇 很重要 ，以采用軸承鑄孔作為主要粗基準(zhǔn)；常用精基準(zhǔn)一般有兩種選擇：“一面兩孔”，“三基面定位”， 他們之間各有各的優(yōu)缺點(diǎn)： (1)“一面兩孔”的定位相對(duì)比較簡(jiǎn)單可靠，在加工的過(guò)程中消除了工件的 6 個(gè)自由度，在一定意義上減少了工時(shí)；若以“三基面定位”通過(guò)定位基準(zhǔn)的選擇 ， 往往因限制兩個(gè)自由度的定位側(cè)面和限制一個(gè)自由度的定位端面，造成不能很好的與定位 元件接觸，影響定位精度和加工誤差。 (2)“一面兩孔”定位比較不太容易，主要是不好確定定位基準(zhǔn)，在一次裝夾中就可以很明顯的分析出平行度和垂直度，而且其余的面都可同時(shí)加工。 (3)易于實(shí)現(xiàn)基準(zhǔn)統(tǒng)一，減少夾具設(shè)計(jì)和制造的工作量。 (4)易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。通過(guò)自身具備的性質(zhì)也能很輕易的了解到影響到它的加工精度和定位端面。 采用“一面兩孔”定位時(shí)，為了確保定位平面在同一個(gè)方向上 ， 最好選擇箱體零件的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)，這樣可以有效地減少定位誤差和隨機(jī)誤差。如果想不用這個(gè)面作為參考面，必須保證安裝面積不能過(guò)小，在工序中可以 先加一個(gè)工藝凸臺(tái)，在無(wú)形之中以保證裝夾可靠。 3).充分利用工藝基準(zhǔn)。 有些平面并不能采用一面兩孔的方式，因此在加工的過(guò)程中添加了很多途徑在加工中可以考慮預(yù)先設(shè)置一個(gè)定位基準(zhǔn)，用它作為定位基準(zhǔn)，這只是有一個(gè)參考。 因?yàn)楣に嚮鶞?zhǔn)在促進(jìn)減小誤差上很有用，也就是這個(gè)上箱體的定位基準(zhǔn)的選擇是十分靈活的，沒(méi)有唯一、固定的確定方式，讓我們?cè)僭O(shè)計(jì)的過(guò)程中快速定位，關(guān)鍵是應(yīng)根據(jù)某一箱體的特點(diǎn)，對(duì)它的加工方案做進(jìn)一步的修改。 2.4 加工工序路線的規(guī)劃 (1).粗加工，精加工分階段進(jìn)行。 粗加工主要是先進(jìn)行大部分的切削，對(duì)毛坯 進(jìn)行首要的處理，方便后邊的精加工；粗加工的過(guò)程就是去除大量的加工余量，一定會(huì)產(chǎn)生很大的切削力和切削熱 從而 造成變形，因此我們必須增加它的夾緊力。 (2).加工順序的安排。 我們 應(yīng) 遵循先面后孔和先主后次原則這是加工的基本原則，必須恪守。而且這個(gè)箱體零件空心的部分很多，面積不小，所以經(jīng)工藝分析先以孔為粗基準(zhǔn)加工平面，然后再以平面為精基準(zhǔn)加工孔，這樣的加工方式是我們首要選擇。加工平面，應(yīng)貫徹先主后次原則，還有一些加工難的小孔，必須選擇主要加工平面或主要孔。因?yàn)橐韵燃庸ず玫闹饕矫婊蚩鬃鳛榫鶞?zhǔn)加工其他表面或孔時(shí)，用 著很放心，加緊必須固定，保證其穩(wěn)定性；對(duì)加工工時(shí)也要控制好，不能造成工時(shí)的增加和加工成本的胡亂浪費(fèi)。 (3).工序間安排合理的時(shí)效處理。 普通精度的箱體零件，在加工的過(guò)程中必須先分析好 受力情況 ，消除鑄件毛坯內(nèi)應(yīng)力是基本要求；中國(guó)地質(zhì)大學(xué)長(zhǎng)城學(xué)院 2015 屆畢業(yè)設(shè)計(jì) 5 慢慢的減少加工變形，更好地保證精度。都有一些指定的要求；我們對(duì)一些精度要求高的零件，在粗加工，精加工間安排時(shí)效處理或者根據(jù)其物理特性進(jìn)行一些處理這是技術(shù)要求中明確指定的。 2.5 孔系的加工 變速箱箱體孔系，我們進(jìn)行了方案的確定，在加工方案確定之前，應(yīng)選擇合適加工方法和一些必要設(shè)備來(lái)滿足孔 系加工精度要求。我們考慮其加工精度和加工效率時(shí)，無(wú)形之中也要盡量考慮經(jīng)濟(jì)因素。要最大限度做到省時(shí)間，效率還得高；如果這些也都滿足了就選擇價(jià)格最底的機(jī)床。箱體零件上各軸承孔之間 、 軸承孔與面之間，都具有一定的位置要求，我們?cè)谒鶎W(xué)的知識(shí)中將這些孔成為“孔系”，它是很關(guān)鍵的工序。 (1).對(duì)于平行孔系的加工方法如下： 利用鏜刀加工汽車變速箱箱體是大批量生產(chǎn)中 的 主要研究方向。鏜模夾具是 根據(jù) 工件孔系的加工要求設(shè)計(jì)制造的。利用好鏜刀，對(duì)加工有大大的促進(jìn)作用，而且采用鏜?？梢蕴岣吖に囅到y(tǒng)的剛度和抗振性。 隨 著技術(shù)的不斷更新在現(xiàn)代生產(chǎn)中，我們也對(duì)坐標(biāo)法鏜孔不斷分析 ， 提高產(chǎn)品的生產(chǎn)率 。 在合理的要求下，對(duì)現(xiàn)有的技術(shù)做出調(diào)整，保證好同軸度和平行度是至關(guān)重要的。 (2).同軸孔系的加工 同軸孔系的加工主要位置精度就是同軸度，保證其同軸度方法如下： 有很多方法可以保證同軸度但是若要快速的話，盡可能一次裝夾加工。這樣不僅能更快的保證同軸度，而且就可以避免多次多次安裝產(chǎn)生的安裝誤差。 多次安裝加工的時(shí)候，就不能很好地將同軸度在很快的時(shí)間內(nèi)保證好，這樣的話，還會(huì)提高重復(fù)定位加工精度。造成加工工時(shí)的明顯增加，這是 不可取的。 (3).交叉孔系的加工。 正常情況下為高等的機(jī)床所具備的，不是都有一定的準(zhǔn)確性，對(duì)準(zhǔn)裝置也不是都存在在零件上。 3 數(shù)控加工工藝分析 3.1 數(shù)控加工概述 數(shù)控加工工藝在現(xiàn)在的發(fā)展中有了很大的變化，基本上來(lái)說(shuō)它是與普通加工差不多，我們?cè)谠O(shè)計(jì)過(guò)程中分析零件的數(shù)控加工工藝時(shí)， 首先 要遵循普通加工工藝基本原則， 于此 同時(shí)還必須要考慮數(shù)控加工本身的特點(diǎn) ， 如下： (1).數(shù)控加工工藝遠(yuǎn)比普通機(jī)械加工工藝復(fù)雜 數(shù)控加工工藝的分析不但要考慮零件的工藝性和穩(wěn)定性，還要選擇 好 加工零件的定位基準(zhǔn)、制定工藝路線， 然后 迅速的選擇切削方法以及刀具。所以要分析他們的復(fù)雜程度必須知道數(shù)控加工工藝和普通中國(guó)地質(zhì)大學(xué)長(zhǎng)城學(xué)院 2015 屆畢業(yè)設(shè)計(jì) 6 加工工藝不同，會(huì)造成更多的影響因素，因此對(duì)數(shù)控編程迅速的綜合分析是必要的，合理安排，之后進(jìn)行加工工藝規(guī)程分析。在相同的時(shí)間面對(duì)的數(shù)控加工任務(wù)也 可以 不同，我們?cè)试S有多個(gè)數(shù)控加工工藝方案，這樣從某些方面既可以選擇以加工部位作為主導(dǎo)來(lái)安排工藝，也可以選擇以加工刀具為主導(dǎo)。 (2).數(shù)控加工工藝設(shè)計(jì)要有嚴(yán)密的條理性 條理性是制約這數(shù)控加工的重要方面；在目前相對(duì)比較高競(jìng)速的工藝規(guī)程編制中，如果不認(rèn)真的分析零件的工藝性質(zhì)是否進(jìn)行熱處理的加 工工序，在后續(xù)的編制中將會(huì)發(fā)現(xiàn)條理性是相當(dāng)重要的。 (3).采用多坐標(biāo)聯(lián)動(dòng)自動(dòng)控制加工復(fù)雜表里面 我們要很謹(jǐn)慎的面對(duì)復(fù)雜的表面或者特殊要求的表面，數(shù)控加工與普通加工 都有 自己的方法；特別是對(duì)于曲線和曲面的加工，數(shù)控機(jī)床經(jīng)過(guò)篩選采用多軸聯(lián)動(dòng)，非常合理的 ,其加工質(zhì)量和加工效率是無(wú)法做比較的。 (4).采用先進(jìn)的工藝裝備 數(shù)控加工中為了滿足更多的一些要求，必須選擇好需要的刀具和量具，這是在組合夾具中不可逃避的，同時(shí)這也是采用先進(jìn)的工藝設(shè)備的硬性要求。 (5).工序集中 隨著機(jī)床的不斷更新，現(xiàn)代數(shù)控機(jī)床也改進(jìn)了，有多 種特點(diǎn)，例如精度高、剛性大。這兩個(gè)特點(diǎn)在加工工藝中用的較多，因此一次裝夾可以完成多個(gè)表面的多種加工，不需要復(fù)雜的加緊方式，這樣的選擇同樣能縮短加工時(shí)間，從而達(dá)到目的 ，節(jié)省經(jīng)濟(jì) 。 3.2 數(shù)控加工工藝加工階段的劃分 如果對(duì)零件的加工質(zhì)量要求很多還較高時(shí)，我們選擇一道工序就沒(méi)有辦法滿足需要了，因此我們必須通過(guò)更多工序達(dá)到所需求的加工質(zhì)量。細(xì)分成幾個(gè)加工階段至關(guān)重要。粗加工、半精加工、 精加工、光整加工，是機(jī)械加工的必經(jīng)之路，這樣也就很好地節(jié)約了加工成本和提高了效率。 (1)粗加工階段 主要任務(wù)是切除各表面上的大 部分余量，其關(guān)鍵問(wèn)題是提高其生產(chǎn)效率。 (2)半精加工階段 完成次要表面的加工，并為主要表面的精加工做準(zhǔn)備。 (3)精加工階段 保證各主要表面達(dá)到圖樣要求，其主要問(wèn)題是如何保證加工質(zhì)量。 (4)光整加工階段 這是加工的最后一到工序，我們就知道了對(duì)于表面粗糙度要求很嚴(yán)格，必須達(dá)到規(guī)定的粗糙度才能算合格，這個(gè)階段就是光整加工階段。為了提高表面質(zhì)量這個(gè)階段的進(jìn)行也是必要的，常用的加工方法有金剛車研磨、珩磨、超精加工還有拋光等。 劃分加工階段的原因： (1).保證加工質(zhì)量。粗加工階段，必須保 證好加工質(zhì)量，并不能因?yàn)榧庸び嗔看?、切削力大、夾緊力大放棄了對(duì)其工藝的劃分，在進(jìn)行劃分之后我們不難發(fā)現(xiàn)精加工這個(gè)階段是很重要的，如果不及時(shí)的恢復(fù)期基本形狀，將會(huì)影響它的加工精度。因此，必須需劃分加工階段，通過(guò)各個(gè)階段的相互配合對(duì)加工有個(gè)深刻的理解。 中國(guó)地質(zhì)大學(xué)長(zhǎng)城學(xué)院 2015 屆畢業(yè)設(shè)計(jì) 7 (2).合理使用設(shè)備。粗加工的要求相對(duì)來(lái)分析是比較合理的，粗加工在劃分加工階段后，可避免以精干粗，從而可以正確的找到自己的方位，可以充分發(fā)揮機(jī)廢的性能，使生命周期延長(zhǎng)到最佳。 (3).便于安排熱處理工序，使冷熱加工工序配合的更好。粗加工后要相繼進(jìn)行時(shí)效處理，主 要目的是消除殘余應(yīng)力。 (4).有利于及早發(fā)現(xiàn)毛坯的缺陷 (如鑄件的砂眼氣孔等 )。粗加工時(shí)就已經(jīng)去除了加工表面的大部分余量，如果再發(fā)現(xiàn)了毛坯缺陷，應(yīng)該做出及時(shí)的反應(yīng)，防止繼續(xù)加工造成工時(shí)的增加和成本的浪費(fèi)。 3.3 工序劃分的原則 通過(guò)采用兩種不同原則來(lái)完成工序的劃分：工序集中原則和工序分散原則。 (1).工序集中原則。工序集中原則在很大程度上包含了加工內(nèi)容，是指在每道工序中要盡可能多的包括加工內(nèi)容，并不是一成不變的使加工時(shí)間變短，這樣可能會(huì)適得其反。工序集中原則的優(yōu)點(diǎn)很多，不得不讓我們承認(rèn)這樣有 利于采用高效的專用設(shè)備和數(shù)控機(jī)床，大幅度的提高生產(chǎn)效率；減少機(jī)床數(shù)量、進(jìn)行很大的投資，將工序進(jìn)行集中會(huì)很合適。 (2).工序分散原則。加工工序分散的工藝結(jié)構(gòu)相對(duì)比較簡(jiǎn)單，可以將一個(gè)工步分成好幾個(gè)工步，但是達(dá)到的效果是一樣的，沒(méi)有太大的區(qū)別；更加合理的選擇的切削用量，讓我們?cè)谶@樣的條件下減少機(jī)動(dòng)時(shí)間。增加了工時(shí)，這無(wú)疑不說(shuō)明了一些因素都制約了工序分散。 3.4 工序劃分的方法 3.4.1 工序集中的劃分原則 由數(shù)控機(jī)床加工零件，通常按工序集中的原則劃分，劃分的方法有以下幾種： (1).按所使用刀具劃分。我們可以 用新的工藝把刀具完成作為一道工序，這種劃分方法適用于工件的待加工表面較多的情形。 (2).按工件安裝次數(shù)劃分。利用機(jī)械加工的特性以零件一次裝夾，加入它能夠完成的工藝過(guò)程，那我們必須讓它自己作為一道工序。用一次裝夾很快的完成了設(shè)計(jì)原裝。 (3).按粗精加工劃分。我們?cè)诩庸さ臅r(shí)候難免會(huì)遇到零件的加工精度很高、剛度和變形都很大的零件，利用這些分析來(lái)劃分工序時(shí)，先粗后精毫無(wú)疑問(wèn)是最合適的加工順序。 (4).按加工部位劃分。首先我們已經(jīng)知道了待完成相同型面的那部分工藝過(guò)程，我們用它 8 先做為一道工序。加工的時(shí)候利用對(duì) 于加工表面多而且比較復(fù)雜的零件給出合理的設(shè)計(jì)方案，之后應(yīng)合理安排數(shù)控加工，通過(guò)研究熱處理和輔助工序的順序，將加工部位完好的搞定。 3.4.2 機(jī)械加工工序順序的安排原則 在安排加工順序時(shí)一般應(yīng)遵循以下原則： (1).先基準(zhǔn)面后其它。我們?cè)诠に囌n本上學(xué)會(huì)了加工順序的原則：首先安排被選作精基準(zhǔn)的表面加工，然后再以加工出的精基準(zhǔn)為定位基準(zhǔn)，這樣的一個(gè)安排順序是最合理的；完成后再進(jìn)行各外圓面的精加工。 (2).先粗后精。這是指先安排各表面粗加工，后安排精加工。 (3).先主后次。通過(guò)對(duì)零件的分析我們知道 了主要表面上的加工一主要是工藝過(guò)程的主要內(nèi)容，從此我中國(guó)地質(zhì)大學(xué)長(zhǎng)城學(xué)院 2015 屆畢業(yè)設(shè)計(jì) 8 們必須選擇好加工順序；因而在確定加工順序時(shí)，第一考慮加工主要表面的工序安排，在差不多完事的情況下在來(lái)保證主要表面的加工精度。 (4).先面后孔這主要是針對(duì)箱體和支架類零件的加工。在我們不斷進(jìn)行設(shè)計(jì)的時(shí)候很難確定某一個(gè)工藝是對(duì)是錯(cuò)，一般這類零件不單包括平面，還有孔或孔系，經(jīng)分析發(fā)現(xiàn)應(yīng)先將平面（通常是裝配基準(zhǔn)）加工出來(lái)，再以平面為基準(zhǔn)加工孔或孔系。 3.5 粗基準(zhǔn)的選擇 (1)粗基準(zhǔn)選擇應(yīng)當(dāng)滿足以下要求： a.保證各重要支承孔的加工余量均勻。 b.保證裝入箱體的 零件與箱壁有一定的間隙。 c.要求加工的工件最好保證位置精度，但是不能不考慮其穩(wěn)定性。 (2)選擇原則如下： a.相互位置要求原則。不能以較高的未加工面為粗基準(zhǔn)，這是防止不加工面與加工面的定位不太準(zhǔn)確。 b.加工余量合理分配原則。通過(guò)對(duì)所有加工面都分析好了之后，遇到都需要加工的零件，我們就記住應(yīng)該按加工余量最小的找正，這無(wú)疑子形式上不會(huì)導(dǎo)致一些不必要的后果。 c.重要表面原則。首先要保證一些重要表面加工余量的要求，在分析后應(yīng)選擇重要表面作為粗基準(zhǔn)。 d.不重復(fù)使用原則。粗基準(zhǔn)在 沒(méi) 有加工之前，要保證其位置精度 ，在進(jìn)行二次安裝之后，相對(duì)位置有了不一樣地方，因此一般不重復(fù)使用最為合適。 e.便于工件裝夾原則。便于裝夾的原則是比較重要的一項(xiàng)原則，我們?cè)谠O(shè)計(jì)的同時(shí)要保證空域面的相對(duì)配合，必須保證相對(duì)位置精度。這樣能更好的對(duì)粗基準(zhǔn)和精基準(zhǔn)提供新的選擇方向。 3.6 精基準(zhǔn)的選擇 保證箱體的加工順利完成，無(wú)非是保證孔與孔、孔與平面、平面與平面之間的位置。在誤差允許的情況下，不會(huì)發(fā)生位置精度的改變；同樣的情況下基本上都能用統(tǒng)一的基準(zhǔn)定位。這就說(shuō)明了從變速箱箱體零件圖分析可知，無(wú)論怎么選擇定位基準(zhǔn)，都會(huì)產(chǎn)生一定影響，下面就是精基 準(zhǔn)的選擇原則： a.基準(zhǔn)重合原則。我們通過(guò)分析選擇設(shè)計(jì)基準(zhǔn)作為定位基準(zhǔn)，這個(gè)原則就是可以避免基準(zhǔn)不重合誤差。 b.基準(zhǔn)統(tǒng)一原則。這個(gè)原則在加工的過(guò)程中很嚴(yán)格，特別是遇到在同一零件多道工序選用同一基準(zhǔn)，在加工的過(guò)程中才是縮短其基本周期的應(yīng)性原則，很好地減少了工時(shí)，以減少加工成本。 c.自為基準(zhǔn)原則。光整加工或精加工工序要求量小且均勻，因此可以選擇加工表面自身作為基準(zhǔn)。 d.互為基準(zhǔn)原則。通過(guò)分析工藝可以知道為使加工表面之間有較高的位置精度，這樣加工可以在某個(gè)程度上造成表面余量均勻，因而選擇時(shí)可以多加考慮 。 e.便于裝夾原則。 3.7 切削用量的選取一般步驟 (1).背吃刀量的選擇 中國(guó)地質(zhì)大學(xué)長(zhǎng)城學(xué)院 2015 屆畢業(yè)設(shè)計(jì) 9 a.粗加工：根據(jù)工件的加工余量來(lái)確定，除精加工余量外能全部切除。余量最多可以達(dá)到十毫米左右。如果加工過(guò)程中切削余量較大了，就會(huì)造成工藝系統(tǒng)過(guò)無(wú)形之中導(dǎo)致了機(jī)床功率不足因此背吃刀量一定要慎重選擇。 b.半精加工或精加工：若加工余量較小，可一次切除，但也可多次進(jìn)給以保證加工精度與表面質(zhì)量。第一次背吃刀量一般為加工余量的 2/3 以上：半精加工（表面粗糙度為 0.6-3.2um）時(shí)，背吃刀量為0.5-2.5mm；精加工（表面粗糙度為 1.6-0.8um）時(shí)，背吃刀量為 0.2-0.030um。 (2).進(jìn)給量 f 的選擇 a.粗加工時(shí)一般工藝受工藝系統(tǒng)強(qiáng)度影響。 b.半精加工和精加工時(shí)，最大進(jìn)給量主要受加工表面粗糙度影響。 c.進(jìn)給量一般會(huì)按照表格選取。 (3).切削速度 v 的確定 a.在背吃刀量和進(jìn)給量選定以后，我們可以根據(jù)機(jī)床要面對(duì)的弓箭的特性可在保證道具合理使用壽命的條件下，通過(guò)大量的計(jì)算方法確定。 b.粗加工的背吃刀量和進(jìn)給量均較大，選擇速度時(shí)必須挑選較低的切削速度 ;精加工反之。 c.加工材料的加工性較差時(shí)選擇較低的切削速度。 d.加工刀具的切削 材料越好，切削速度的選擇較高。因此硬質(zhì)合金刀比高速鋼的切削速度 高 。 e.在確定精加工和半精加工時(shí)，應(yīng)選擇無(wú)積屑瘤毛坯。 f.選擇好臨界速度，切削速度也會(huì)相應(yīng)的選好。 g.在某個(gè)時(shí)間段必須保證鍛件和薄壁件的切削速度，應(yīng)選擇較低的 v。 4 變速箱箱體加工工藝設(shè)計(jì)