箱體類零件三維造型與數(shù)控加工程序的設(shè)計論文

1、中北大學(xué)畢 業(yè) 設(shè) 計箱體類零件三維造型與數(shù)控加工程序設(shè)計作者： 宋 金 旺 學(xué)院（系）：中北大學(xué)繼續(xù)教育學(xué)院專業(yè)： 機電一體化 41 / 45目 錄1 緒論11.1 背景簡介1 1.2 目的意義21.3 CATIA軟件介紹21.4 研究容與工作流程32 傳統(tǒng)箱體工藝特點的分析52.1 零件的作用52.1 零件工藝分析52.3 加工定位基準(zhǔn)的選擇與確定62.4 加工工序路線的選擇與確定72.5 孔系的加工83 數(shù)控加工工藝的特點分析93.1 數(shù)控加工的特點93.2 數(shù)控加工工藝加工階段的劃分103.3 工序劃分的原則113.4 工序劃分的方法123.5 粗基準(zhǔn)的選擇133.6 精基準(zhǔn)的選擇14

2、3.7 切削用量的選取一般步驟154 工序安排165 軟件操作175.1 三維建模175.2 數(shù)控加工22總結(jié)39致40參考文獻411 緒論1.1 背景簡介數(shù)控機床是非常高效的自動化加工的設(shè)備，它是集成了機、電、液、氣、光等高度一體化的產(chǎn)品，它嚴格的按照編寫的加工程序，自動的完成工件加工。在我國，數(shù)控機床的推廣使用已經(jīng)將近有二十年的歷史，而目前的主要情況卻是，數(shù)控機床主要還是集中在單機使用上?，F(xiàn)代數(shù)控機床作為機電一體化的典型產(chǎn)品，是最新一代生產(chǎn)技術(shù)、計算機集成制造系統(tǒng)等的技術(shù)集合。數(shù)控加工是根據(jù)零件圖樣與工藝要求等原始條件編制數(shù)控加工程序，并輸入數(shù)控系統(tǒng)，以數(shù)字與符號構(gòu)成的信息控制機床，實質(zhì)自

3、動轉(zhuǎn)動的方法，也就是控制數(shù)控機床中刀具與工件的的相對運動，從而完成零件的方法。近年來，隨著計算機技術(shù)的發(fā)展，數(shù)字控制技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于于工業(yè)控制的各個領(lǐng)域，尤其是機械制造業(yè)中，高自動化、高精度、高效率的數(shù)控機械已經(jīng)代替了傳統(tǒng)機械。目前，外國機械設(shè)備的數(shù)控化率已達到85以上，但我國的機械設(shè)備的數(shù)控化率卻難以達到20%，隨著我圍機械制造行業(yè)新技術(shù)的革新與應(yīng)用，我國這個世界制造業(yè)加工中心地位已逐漸形成，數(shù)控機床的使用、維修、維護人次在各城市都非常緊缺，再結(jié)合數(shù)控加工人員從業(yè)面非常廣的困素，數(shù)控人員可在現(xiàn)代制造業(yè)的模具、中小制造業(yè)五金行業(yè)、鐘表業(yè)、從事相應(yīng)公司企業(yè)的電腦繪圖、數(shù)控編程設(shè)計、模具設(shè)計與制

4、造、加工中心操作、電火花與線切割工作，所以目前我國現(xiàn)有的數(shù)控技術(shù)人才無法滿足制造業(yè)的需求，而且人才市場上的這類人才儲備不足，在人才市場上，企業(yè)要尋覓比較合適滿意的人才顯得比較困難，以至于數(shù)控編程、CAD/CAM工程師、導(dǎo)致模具設(shè)計、數(shù)控加工等已成為我國各人才市場招聘頻率最高的職位之一。隨著產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的凋整、產(chǎn)業(yè)布局，就業(yè)結(jié)構(gòu)也即將發(fā)生變化。企業(yè)對較高層次的第一線應(yīng)用型人才的需求將明顯增加。而借助國外的發(fā)展經(jīng)驗來看，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)調(diào)整時期，當(dāng)進入產(chǎn)業(yè)和局，與產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)高度化匹配、培養(yǎng)相當(dāng)數(shù)量的具有高素質(zhì)的職業(yè)人才，成為迫切要求。在模具行業(yè)，掌握數(shù)控技術(shù)與加工過程中的高低已經(jīng)成為企業(yè)是價有競爭力的象征，數(shù)控

5、加工技術(shù)應(yīng)用的關(guān)鍵在于計算機輔助設(shè)計和制造系統(tǒng)的制造，CAD/CAM技術(shù)在工業(yè)發(fā)達國家應(yīng)經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用，近年來在我國的應(yīng)用也越來越普與，也成為實現(xiàn)制造業(yè)技術(shù)進步的一種必然趨勢。箱體類零件是現(xiàn)代化工業(yè)中最常見的一種零件，研究其數(shù)控加工，對零件的精度，效率，經(jīng)濟等多方面都有重大的影響。1.2 目的意義數(shù)控機床作為一種高精度、柔性、靈活的生產(chǎn)工具，想要發(fā)揮其優(yōu)辨和特點，就須要獲得數(shù)控程序的有力支持，而數(shù)控機床則是利用數(shù)字化的信息對機床運動與加工過程進行控制的方法。這種技術(shù)憑借高精度、高柔性化、高效率、商自動化的特性已成為制造業(yè)生存、發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)之一。數(shù)控技術(shù)的應(yīng)用給機械制造業(yè)帶來了產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、產(chǎn)

6、業(yè)結(jié)構(gòu)、制造方式與管理模式等并方面的深刻變化，是國民經(jīng)濟發(fā)展的原動力。數(shù)控技術(shù)是數(shù)控機床的核心技術(shù)，機械自動化的基礎(chǔ)，其水平的高低知己影響著國家戰(zhàn)略地位和綜合實力水平，數(shù)控技術(shù)隨著信息技術(shù)、微電了技術(shù)、自動化技術(shù)和自動檢測技術(shù)等各種先進科學(xué)技術(shù)的發(fā)展而發(fā)展，CADCAM技術(shù)已經(jīng)顯示出非常容易在計算機上構(gòu)造零件的三維模型、模型修改、配合檢查和實現(xiàn)模型信息的共享。數(shù)控加工以其高精度、高柔性、高效率的特點得到廣泛應(yīng)用，在加工一些復(fù)雜曲面，或者工序集中和普通機床無法加工的零件時，具有難以替代的地位。本課題擬利用CATIA軟件來實現(xiàn)變速箱箱體的三維建模與數(shù)控加工。1.3 CATIA軟件介紹CATIA是法

7、田Dassault System公司于1975年起開始發(fā)展的的CAD/CAE/CAM 一體化軟件，它的容涵蓋了產(chǎn)品從概念設(shè)計、工業(yè)設(shè)計、三維建模、分析計算、動態(tài)模擬仿真、工程圖的生產(chǎn)到與工程產(chǎn)品的全過程。CATIA居世界CAD/CAE/CAM領(lǐng)域的領(lǐng)導(dǎo)地位，廣泛應(yīng)用于機械制造、電子電器、航空航天、汽車制造、造船、消費品行業(yè)，它的集成解決方案覆蓋所有的產(chǎn)品設(shè)計與制造領(lǐng)域。CATIA提供方便的解決方案，迎合各個工業(yè)領(lǐng)域的各類企業(yè)的需要。達到大型的波音747飛機、火箭發(fā)動機，小到化妝品的包裝盒，幾乎涵蓋了所有的制造業(yè)產(chǎn)品。CATIA源于航空航天業(yè)，是業(yè)界無可爭議的領(lǐng)袖，在歐洲汽車業(yè)，已成為事實上的標(biāo)

8、準(zhǔn)。CATIA的著名用戶包括波音、克菜斯勒、寶馬、奔馳等一大批知名企業(yè)。其用戶群體在世界制造業(yè)中具有舉足輕重的地位。Boeing飛機公司在Boeing 777項目中，應(yīng)用CATIA設(shè)計了除發(fā)動機以外的100%的機械零件。并將包括發(fā)動機在的100%的零件進行了預(yù)裝配。波音飛機公司使用CATIA完成了整個波音777的電子裝配，創(chuàng)造了業(yè)界的一個奇跡，從而也確定了CATIA在CAD/CAE/CAM行業(yè)的領(lǐng)先地位。CATIA不但包含設(shè)計功能，還有制造功能。DassaultSystem產(chǎn)品的強大功能使其應(yīng)用于產(chǎn)品設(shè)計與制造的廣泛領(lǐng)域。1.4研究容與工作流程研究容：在分析已有的傳統(tǒng)工藝基礎(chǔ)上，運用現(xiàn)代制造的

9、方法與理論，基于CATIA的CAD，CAM技術(shù)，對變速箱箱體制造（加工路徑選擇、工序排定、刀具選用、切削用量選取、后處理程序等）進行新的分析和研究，用特征化參數(shù)法實現(xiàn)零件的三維實體造型和數(shù)挖加工并完成NC程序的輸出。工作流程： 1了解箱體結(jié)構(gòu)的設(shè)計方法2學(xué)習(xí)CATIA軟件的基本功能，并能對任意一常見零件的三視圖，建造其三維模型 3掌握箱體零件加工工藝過程，仔細分析變速箱箱體的工藝過程 4比較傳統(tǒng)加工與數(shù)控加工過程的工藝，并在傳統(tǒng)加工的工藝基礎(chǔ)上完成數(shù)控加工，其數(shù)控加工過程如圖1.1所示： 5輸出NC程序創(chuàng)建另建模型加工工藝性分析設(shè)置加工參數(shù)設(shè)置加工參數(shù)生成刀具路徑檢驗刀具路徑 生成數(shù)控程序 不

10、符合要求 加工仿真 符合要求設(shè)置幾何參數(shù)設(shè)置刀具參數(shù)設(shè)置進給參數(shù)設(shè)置刀具路徑 設(shè)置進刀 驅(qū)動機床圖表1-12 傳統(tǒng)箱體工藝特點的分析2.1零件的作用箱體類零件是各種機器的基礎(chǔ)零件，它將機器和零件部的軸、套、齒輪等有關(guān)零件連接起來成整體，并且使之保持正確的相對位置，以傳遞扭矩和改變轉(zhuǎn)速來完成規(guī)定的運動，以便他們能正確、協(xié)調(diào)統(tǒng)一的工作。因此，箱體的加工質(zhì)量將直接影響整臺機器的使用性能、精度和壽命。變速箱箱體的主要作用是支承各傳動軸，并且必須保證各軸之間的中心距和平行度，保證變速箱部位與發(fā)動機相對位置的正確安裝。因此其加工質(zhì)量尤為重要，不但間接影響變速箱的運動精度和裝配精度，而且還會影響其工作精度、

11、使用性能和壽命。而變速箱主要是實現(xiàn)變速已達到其要求。2.2零件工藝分析箱體類零件的加工特點，零件的精度要求較高（尤其是主要孔的尺寸精度，位置精度），加工部位多，加工工序多，工藝路線長等特點。變速箱箱體是一個簿壁殼體零件，它的外表面上有五個平面需要進行加工。前后，左右各表面均有一個支撐孔，因此將其分為兩類加工，其結(jié)果如下： 1一頂面為主要表面的加工面，頂面的銑削加工，粗糙度6.3兩個精度為0.4的定44mm位銷孔，4個M6-7H螺孔。2 以32H7mm，55H7mm45H7mm，55H7mm為支撐孔的加工面，主要加工面有32H7mm，55H7mm，45H7mm，55H7mm孔面，其粗糙度要求1.

12、6和端面，其粗糙度要求為3.2以與其端面上的螺孔，l 1個M6-7H的螺孔， 1個M8-7H的螺孔，1個M24-7H的螺紋孔，4個9mm的孔以與左側(cè)端面的兩 個凹槽。在加工過程中，支撐孔的精度要求尤為重要，除孔自身的尺寸、形狀、位置精度外，同軸孔系的同軸度，平面孔系的平行度，孔與面垂直度均要嚴格的要求。2.3加工定位基準(zhǔn)的選擇與確定大部分箱體好的孔系設(shè)計基準(zhǔn)都是箱體的主要裝配面與某一外形面。加工中，以這一平面作為定位基準(zhǔn)，方便實現(xiàn)基準(zhǔn)重合原則，安裝定位誤差較小，容易保證各零件的各類精度要求。1.“基準(zhǔn)重合”與“基準(zhǔn)統(tǒng)一”原則。當(dāng)箱體的孔系較為復(fù)雜時，很難在一道工序上全部加工，這幾必須選擇并確定

13、一個加工標(biāo)準(zhǔn)，使各道工序采用這道基準(zhǔn)，這就是箱體的“基準(zhǔn)重合”與“基準(zhǔn)統(tǒng)一”原則。當(dāng)箱體加工多次使用同一定位基準(zhǔn)時，改定為基準(zhǔn)采用完全定位，即六點定位方式，生產(chǎn)中常用“一面兩孔”，的定位塊方法，并盡量滿足基準(zhǔn)重合原則。2粗基準(zhǔn)與精基準(zhǔn)分開。箱體毛坯大多數(shù)為鑄造，其加工余最大，精度低，。在開始時需要選擇一個粗加工基準(zhǔn)，并以這個加工出精基準(zhǔn)。在單件、小批量零件生產(chǎn)中，由于毛坯鑄造精度差，多采用劃線法安裝，以劃線作為粗基準(zhǔn)找正工件，這樣雖能滿足定位平面的加工要求，但對人工要求較高，生產(chǎn)率低。在大批量生產(chǎn)中，毛坯質(zhì)量較好，主要采用軸承鑄孔作為主要粗基準(zhǔn)(限制四個自由度)距次要軸承鑄造孔（或選另一適當(dāng)?shù)?/p>

14、平面）限制一個轉(zhuǎn)動自由度的定位方法。所以以軸承鑄造孔為粗基準(zhǔn)，既能保證各軸承扎的足夠加工余量，又能保證定位平面與腔垂直的要求。 常用精基準(zhǔn)一般有兩種選擇：“一面兩孔”，“三基面定位”， “一面兩孔”相比較有以下特點： 1)定位可靠?！耙幻鎯煽住倍ㄎ缓芎唵慰煽康叵斯ぜ?個自由度。若以“三基面定位”往往因限制兩個自由度的定位側(cè)面和限制一個自由度的定位端面，不能很好的與定位元件接觸，從而影響定位精度。 2)可同時加工的面多?！耙幻鎯煽住倍ㄎ恢姓加孟潴w的一個定位平面，再一次裝夾中，其余的面都可同時加工，便于工序集中，有利于保證各加工面的位置精度。3)易于實現(xiàn)基準(zhǔn)統(tǒng)一，從而大大減少夾具設(shè)計和制造的

15、工作量。4)易于實現(xiàn)自動化。有“一面兩孔”定位加緊結(jié)構(gòu)簡單，定位可靠，裝夾方 便，從而為實現(xiàn)自動化提供了條件。采用“一面兩孔”定位時，定位平面最好選擇箱體零件的設(shè)計基準(zhǔn)，以減少定位誤差。若作為定位平面的安裝面積太小，應(yīng)增設(shè)工藝凸臺，以保證裝夾可靠。本文選擇“一面兩孔”的定位方式。 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，在加工中可以考慮預(yù)先設(shè)置一個定位基準(zhǔn)，即工藝基準(zhǔn)。實際上箱體的定位基準(zhǔn)的選擇是十分靈活的，沒有唯一的確定方式，關(guān)鍵是應(yīng)根據(jù)某一箱體的特點，選擇一切實可行，方便可靠，符合實際的定位方案。2.4加工工序路線的選擇與確定1粗加工，精加工分階段進行。因為粗加工去除大量的余

16、量，必然會產(chǎn)生較大的切削力和切削熱，同時需要較大的夾緊力，粗加工后，零件的力會重新分配。2加工順序的安排。其主要順序為先面后孔原則和先主后次原則。因為箱體類零件空的要求較高，加工難度大，所以先以孔為粗基準(zhǔn)加工平面，然后再以平面為精基準(zhǔn)加工孔，這樣既能為孔的加工提供穩(wěn)定可靠的粗基準(zhǔn)，同時也可使孔的加工余量較為均勻。先加工面后加工孔時，鉆頭不易引起跑偏，擴孔鉸孔時，不易引起崩刃。加工面或孔系時，應(yīng)貫徹先主后次原則，即選擇主要加工面或主要孔。這足因為加工其他表面或孔時，以先加工好的主要平面或孔作為精基準(zhǔn)，裝夾可靠，調(diào)整個表面的加工余量較方便，有利于跳高各平面的加工精度：同時由于主要平面或主要孔精度要

17、求高，精度要求難度大，先加工時容易出現(xiàn)廢品，不至于浪費其他表面的加工工時。3工序間安排合理的時效處理。普通精度的箱體零件，為了消除鑄件毛坯應(yīng)力，減少加工后變形和保證精度的穩(wěn)定，在鑄造后安排一次人工時效處理。對一些精度要求高的零件，在粗加工，精加工間安排時效處理。2.5孔系的加工變速箱箱體孔系加工方案，應(yīng)選擇能夠滿足孔系加工精度要求的加工方法與設(shè)備。除了從加工精度和加工效率兩方面考慮以外，也要適當(dāng)考慮經(jīng)濟因素。在滿足精度要求與生產(chǎn)率的條件下，應(yīng)選擇價格最底的機床。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，工藝上將這些孔成為“孔系”，孔系加工是箱體零件加工中最關(guān)鍵的工序，根據(jù)生

18、產(chǎn)規(guī)模，生產(chǎn)條件，與加工條件和加工要求的不同，可采用不同的加工方法。 1對于平行孔系的加工方法如下： 1)用鏜模法鏜孔。在大批量生產(chǎn)中，汽車變速箱箱體孔系加工一般都在組合鏜床上采用鏜模法進行加工。鏜模夾具是按照工件孔系的加工要求設(shè)計制造的。當(dāng)鏜刀桿通過鏜套的引導(dǎo)進行鏜孔時，鏜模的精度就直接保證了關(guān)鍵孔系的精度。采用鏜?？梢源筇岣吖に囅到y(tǒng)的剛度和抗振性。因此，可以用幾把刀同時加工。所以生產(chǎn)效率很高。但鏜模結(jié)構(gòu)復(fù)雜、制造難度大，成本較高，且由于鏜模的制造和裝配誤差、鏜模在機床上的安裝誤差、鏜桿和鏜套的磨損等原因。用鏜模加工孔系所能獲得的加工精度也受到一定限制。 2）用坐標(biāo)法鏜孔。在現(xiàn)代生產(chǎn)中，不僅

19、要求產(chǎn)品的生產(chǎn)率高，而且要求能夠?qū)崿F(xiàn)大批量、多品種以與產(chǎn)品更新?lián)Q代所需要的時間短等要求。鏜模法由于鏜模生產(chǎn)成本高，生產(chǎn)周期長，不大能適應(yīng)這種要求，而坐標(biāo)法鏜孔卻能適應(yīng)這種要求。此外，在采用鏜模法鏜孔時，鏜模板的加工也需要采用坐標(biāo)法鏜孔，用坐標(biāo)法鏜孔，需要將箱體孔系尺寸與公差換算成直角坐標(biāo)系中的尺寸與公差，然后選用能夠在直角坐標(biāo)系中作精密運動的機床進行鏜孔。 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： 1)盡可能一次裝夾加工。就是盡可能安裝把同軸孔系的空同時加工或依次加工完畢，這樣可以避免多次安裝產(chǎn)生的安裝誤差。當(dāng)采用一根鏜桿鏜削幾層軸向的同時，孔的同軸度可控

20、制在15-20um以，這種加工方法叫“穿鏜法”，具體方案有懸伸鏜孔、用導(dǎo)向支撐鏜套、穿長鏜桿支撐鏜孔等。若采用兩根鏜桿分別同時從兩端加工，孔的同軸度可控制在30-50um以。加工出的孔系，其同軸度取決于機床設(shè)備的精度，工件加工余量的大小和均勻性。 2)多次安裝加工時，提高重復(fù)定位加工精度。3交叉孔系的加工。一般較為高等的機床都有對準(zhǔn)裝置。3 數(shù)控加工工藝的特點分析3.1數(shù)控加工的特點數(shù)控加工工藝與普通加工工藝基本一樣，在設(shè)計零件的數(shù)控加工工藝時，首先要遵循普通加工工藝基本原則與方法，同時還要來考慮數(shù)控加工本身的特點與零件編程要求，數(shù)控基本特點如下： l數(shù)控加工工藝遠比普通機械加工工藝復(fù)雜 數(shù)控

21、加工工藝不但要考慮零件的加工工藝性，還要選擇加工零件的定位基準(zhǔn)與裝夾式，也要制定工藝路線、選擇切削方法、選擇合適刀具，與工藝參數(shù)等，而這些因素在傳統(tǒng)工藝中部能簡化處理。所以數(shù)控加工工藝和普通加工工藝相比要復(fù)雜得多，影響因素也更加的多，因此很有必要對數(shù)控編程的全過程先要進行綜合分析，然后合理安排，最后整體完善，一樣的數(shù)控加工任務(wù)，可以允許有多個數(shù)控加工工藝方案，既可以選擇以加工部位作為主導(dǎo)來安排工藝，也可以選擇以加工刀具為主導(dǎo)來安排工藝。數(shù)控加工工藝的多樣化是數(shù)控加工工藝的特色，這也是與傳統(tǒng)加工工藝相比的顯著區(qū)別。 2數(shù)控加工工藝設(shè)計要有嚴密的條理性 數(shù)控加工的自動化程度相對而言比較高，也就是說

22、，數(shù)控加工的自適應(yīng)能力就相對較差。而數(shù)控加工的影響因素多，復(fù)雜，需要對數(shù)控加工的全過程進行思考，數(shù)控工藝設(shè)計就必須具很有條理性，也就是說，數(shù)控加工工藝的設(shè)計過程必須周密、嚴謹，沒有錯誤。 3采用多坐標(biāo)聯(lián)動自動控制加工復(fù)雜表里面 對于復(fù)雜的表面或者特殊要求的表面，數(shù)控加工與普通加工有著根本不同的方法，尤其對于曲線和曲面的加工，數(shù)控機床采用多軸聯(lián)動，其加工質(zhì)最和加工效率是無法比擬的。 4采用先進的工藝裝備 數(shù)控加工中廣泛的采用先進的數(shù)控刀具、組合夾具等多種工藝裝備是為了滿足數(shù)控加工中高質(zhì)量、高柔性、高效率的要求。 5工序集中由于現(xiàn)代數(shù)控機床有多種特點，例如精度高、剛性人、切削參數(shù)圍廣、刀庫容最大與

23、多坐標(biāo)、多工位等特點。所以一次裝夾可以完成多個表面的多種加工，更甚者而言可以再工作臺上裝夾多個一樣或相似的工件進行加工近而減少了加工設(shè)備、縮短工藝路線和生產(chǎn)周期、工裝工件的運輸工作量。3.2數(shù)控加工工藝加工階段的劃分當(dāng)零件的加工質(zhì)量要求較高時，一道工序并不能滿足要求，所以通常通過集中甚至更多工序逐步達到所需求的加工質(zhì)量。通常按工序性質(zhì)的不同分為：粗加工、半精加工、精加工、光整加工，這樣是為了為保證加工質(zhì)量和合理的使用設(shè)備、人力、物力，零件的加工過程。 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

24、精加工階段保證各主要表面達到圖樣要求，其主要問題是如何保證加工質(zhì)量。 4光整加工階段對于表面粗糙度要求很細和尺寸精度要求很高的表面，還需要進行光整加工階段。這個階段的主要目的是提高表面質(zhì)量，一般不能用于提高形狀精度和位置精度。常用的加工方法有金剛車（鏜）、研磨、珩磨、超精加工、鏡面磨、拋光與無屑加工等。 劃分加工階段的原因： 1.保證加工質(zhì)量。 粗加工時，由于加工余量大，所受的切削力、夾緊力也大，將引起較大的變形，如果不劃分階段連續(xù)進行粗精加工，上述變形來不與恢復(fù)，將影響加工精度。所以，需要劃分加工階段，使粗加工產(chǎn)生的誤差和變形，通過半精加工和精加工予以糾正，并逐步提高零件的精度和表面質(zhì)量。

25、2.合理使用設(shè)備。 粗加工要求采用剛性好、效率高而精度較低的機廢，精加工則要求機廢精度高。劃分加工階段后，可避免以精干粗，可以充分發(fā)揮機廢的性能，延長使用壽命。 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，一般要安排去應(yīng)力的時效處理，以消除應(yīng)力。精加工前要安排淬火等最終熱處理，其變形可以通過精加工予以消除。 4有利于與早發(fā)現(xiàn)毛坯的缺陷（如鑄件的砂眼氣孔等）。 粗加工時去除了加工表面的大部分余量，若發(fā)現(xiàn)了毛坯缺陷，與時予以報廢，以免繼續(xù)加工造成工時的浪費。 應(yīng)當(dāng)指出：加工階段的劃分不是絕對的，必須根據(jù)工件的加工精度要求和工件的剛性來決定。一般說來，工件精度要求越高、剛性越差，劃分

26、階段應(yīng)越細；當(dāng)工件批量小、度要求不太高、工件剛性較好時也可以不分或少分階段：重型零件由于輸送與裝夾困難，一般在一次裝夾下完成粗精加工為了彌補不分階段廢來的弊端，常常在粗加工工步后松開工件，然后以較小的夾緊力重新夾緊，冉繼續(xù)進行精加工工步。3.3工序劃分的原則通過采用兩種不同原則來采用工序的劃分，即工序集中原則和工序分散原則。1工序集中原則。 工序集中原則是指在每道工序中，盡可能多包括盡可能多的加工容，為了使工序的總數(shù)減少。工序集中原則的優(yōu)點很多，例如：減少工序數(shù)目，縮短工序路線，簡化生產(chǎn)計劃和生產(chǎn)組織工作：減少工件裝夾次數(shù)，不僅保證了各加工表面間的相互位置精度，而且減少了夾具數(shù)量和裝夾工件的輔

27、助時問；有利于采用高效的專用設(shè)備和數(shù)控機床，提高生產(chǎn)效率；減少機床數(shù)量、操作工人數(shù)和占地面積。但專用設(shè)備和工藝裝備也有其缺點，如：調(diào)整維修比較麻煩、投資大、生產(chǎn)準(zhǔn)備周期較長，不利于轉(zhuǎn)產(chǎn)。 2.工序分散原則。 加工工序分散就是將工件的加工分散在較多的工序進行，每道工序的加工容很少。采用工序序分散原則的優(yōu)點很多，例如：加工設(shè)備和工藝裝備結(jié)構(gòu)較為簡單，維修方便，操作簡單，轉(zhuǎn)產(chǎn)容易，更加合理的選擇的切削用量，減少機動時問。但是工藝路線較長設(shè)備與工人人數(shù)多，占地面積相對而言比較大。3.4工序劃分的方法3.4.1工序集中的劃分原則在數(shù)控機床上加工的零件，一般按工序集中的原則劃分工序，劃分的方法有以下幾種：

28、1按所使用刀具劃分。以同一把刀具完成的工藝過程作為一道工序，這種劃分方法適用于工件的待加工表面較多的情形。加工中心常采用這種方法完成。2按工件安裝次數(shù)劃分。以零件一次裝夾能夠完成的工藝過程作為一道工序。這種方法適合于加工容不多的零件，在保證零件加工質(zhì)量的前提下，一次裝夾完成全部的加工容。3按粗精加工劃分。根據(jù)零件的加工精度、剛度和變形等諸多因素來劃分工序時，可以按照粗，精加工分開的原則來劃分工序，即先粗加工，后精加工。 4按加工部位劃分。 將完成一樣型面的那一部分工藝過程作為一道工序。對于加工表面多而且比較復(fù)雜的零件，應(yīng)合理安排數(shù)控加工、熱處理和輔助工序的順序，并解決好工序問的銜接問題。3.4

29、.2機械加工工序順序的安排原則： 在安排加工順序時一般應(yīng)遵循以下原則： l先基準(zhǔn)面后其它。 應(yīng)首先安排被選作精基準(zhǔn)的表面的加工，再以加工出的精基準(zhǔn)為定位基準(zhǔn)，安排其它表面的加工，該原則還有另外一層意思，是指精加工前應(yīng)先修一下精基準(zhǔn)。例如，精度要求高的軸類零件，第一道加工工序就是以外圓面為粗基準(zhǔn)加工兩端面與頂尖孔，再以頂尖孔定位完成各表面的粗加工；精加工開始前首先要修整頂尖孔，以提高軸在精加工時的定位精度，然后再安排各外圓面的精加工。 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。主要表面一般指零件上的設(shè)計基準(zhǔn)面和重要工作面。這些表面是決定零件質(zhì)量的主要因素，對其進行加工是

30、工藝過程的主要容，因而在確定加工順序時，要首先考慮加工主要表面的工序安排，以保證主要表面的加工精度。在安攤好主要表面加工順序后，常常從加工的方便與經(jīng)濟角度出發(fā)，安排次要表面的加工。4.先面后孔。這主要是指箱體和支架類零件的加工而言。一般這類零件上既有平面，又有孔或孔系，這時應(yīng)先將平面（通常是裝配基準(zhǔn)）加工出來，再以平面為基準(zhǔn)加上孔或孔系。此外，在毛坯面上鉆孔或鏜孔，容易使鉆頭引偏或打刀。此時也應(yīng)先加工面，再加工孔，以避免上述情況的發(fā)生。3.5粗基準(zhǔn)的選擇粗基準(zhǔn)選擇應(yīng)當(dāng)滿足以下要求：1保證各重要支承孔的加工余最均勻。2保證裝入箱體的零件與箱壁有一定的間隙。3要求工件加工表面與不加工表面有一定的位

31、置精度。選擇原則如下：1相互位置要求原則。選取與加工表面相互精度要求較高的不加工面作為粗基準(zhǔn)，以保證不加工面與加工面的位置要求。2加工余量合理分配原則。對所有加工面都需要加工的零件，應(yīng)該按加工余量最小的找正，這樣不會因為位置偏移太小的部位加工不出來。3重要表面原則。為保證重要表面的加工余景，應(yīng)選擇重要表面作為粗基準(zhǔn)4不重復(fù)使用原則。粗基準(zhǔn)未經(jīng)加工，表面精度較低，二次安裝，位置不一樣，所以一般才不重復(fù)使用。5.便于工件裝夾原則。為了滿足上述要求，應(yīng)選擇變速箱的主要支承孔作為主要基準(zhǔn)。即以變速箱箱體的輸入軸和輸出軸的支承孔作為粗基準(zhǔn)。以限制工件的四個自由度，再以另一個主要支承孔定位限制第五個自由度

32、。由于是以孔作為粗基準(zhǔn)加工精基準(zhǔn)面。因此，以后在用精基準(zhǔn)定位加工主要支承孔時，孔加工余最一定是均勻的。由于孔的位置，與箱壁的位置是同一型芯鑄出的。因此，孔的余量均勻也就問接保證了孔與箱壁的相對位置。3.6精基準(zhǔn)的選擇 從保證箱體孔與孔、孔與平面、平面與平面之間的位置。精基準(zhǔn)的選擇應(yīng)能保證變速箱箱體在整個加工過程中基本上都能用統(tǒng)一的基準(zhǔn)定位。從變速箱箱體零件圖分析可知，它的頂平面與各主要支承孔平行而且占有的面積較大，適于作精基準(zhǔn)使用。頂面有兩個定位銷孔，故采用一面兩孔定位。 精基準(zhǔn)的選擇原則： 1基準(zhǔn)重合原則。 即盡可能選擇設(shè)計基準(zhǔn)作為定位基準(zhǔn)，這樣可以避免基準(zhǔn)不重合誤差 2基準(zhǔn)統(tǒng)一原則。 同一

33、零件多道工序選用同一基準(zhǔn)，這樣既能保證加工面間的相互位置精度，避免或減少因基準(zhǔn)轉(zhuǎn)化引起的誤差，而減少夾具的制造與設(shè)計工作，降低成本，縮短周期。 3自為基準(zhǔn)原則。 精加工或光整加工工序要求與量小而均勻，選擇加工表面自身作為基準(zhǔn)。 4互為基準(zhǔn)原則。 為使個加工表面之間有較高的位置精度，或各加工表面余景均勻，可選擇兩個表面相互作為基準(zhǔn)。5便于裝夾原則。3.7切削用量的選取一般步驟1背吃刀量的選擇粗加工：根據(jù)工件的加工余量來確定，除留下精加工余最外能全部切除全不切除。余量可達8-lOmm。當(dāng)切削余最較大、工藝系統(tǒng)過低、機床功率不足、刀具強度不夠或斷續(xù)切削的沖擊強度較大時，可分多次進給。切削表皮有硬皮的

34、鑄、鍛時應(yīng)盡量使背吃量大干硬皮層的厚度，以保護刀尖。 半精加工或精加工：此時一般加工余量較小，可一次切除。為保證加工精度與表面質(zhì)量，也可多次進給，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6.3-3.2um)時，背吃刀量為0.5-2mm，精加工（表面粗糙度為1.6-0.8um）時,背吃刀最為0.2-0.7um。2進給量f的選擇 1)背吃刀量選擇后可選擇較大的進給量，粗加工時主要受工藝系統(tǒng)強度和剛度的制約。 2)半精加工和精加工時，最大進給量主要受工件加工表面粗糙度的制約。 3)進給量一般根據(jù)經(jīng)驗按一定表格選取。3切削速度v的確定 1)在背吃刀量和進給量選定以后，可在保證道

35、具合理使用壽命的條件下，用計算的方法或查表的方法確定。 2)粗加工的背吃刀量和進給量均較大，故選擇較低的切削速度：精加工時，應(yīng)選擇較高的切削速度。 3)加工材料的加工性較差時選擇較低的切削速度。 4)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。 5)在確定精加工和半精加工時，應(yīng)該避開積屑瘤和鱗刺產(chǎn)生的區(qū)域。 6)在易發(fā)生振動的情況下，切削速度應(yīng)避開自己振動的臨界速度。 7)在加工帶硬度的鑄件、鍛件時，火件、細長件和薄壁件與斷續(xù)切削時，應(yīng)選擇較低的v。4 工序安排變速箱箱體主要加工工序安排對于大批最生產(chǎn)的零件，一般總是首先加工出統(tǒng)一的基準(zhǔn)。變速箱箱體加工的第一個

36、工序也就是加工統(tǒng)一的基準(zhǔn)。具體安排是先以孔定位粗、精加工頂平面。第二個工序是加工定位用的兩個工藝孔。由于頂平面加工完成后一直到變速箱箱體加工完成為止，除了個別工序外，都要用作定位基準(zhǔn)。因此，頂面上的螺孔也應(yīng)在加工兩工藝孔的工序中同時加工出來。后續(xù)工序安排應(yīng)當(dāng)遵循粗精分開和先面后孔的原則。先粗加工平面，再粗加工孔系。對于變速箱箱體，需要精加工的是支承孔前后端平面。按上述原則亦應(yīng)先精加工平面再加工孔系，但在實際生產(chǎn)中這樣安排不易于保證孔和端面相互垂直。因此，實際采用的工藝方案是先精加工支承孔系，然后再來加工端面，這樣容易保證零件圖紙上規(guī)定的端面全跳動公差要求。各螺紋孔的攻絲，由于切削力較小，可以安

37、排在粗、精加工階段中分散進行。5 軟件操作5.1三維建模1創(chuàng)建新文件單擊文件中新建，系統(tǒng)彈出對話框，選擇Part，新建文件完成。2創(chuàng)建拉伸特征首先創(chuàng)建草圖，后選擇插入-基于草圖的特征凸臺，完成如圖6-1所示： 6-1拉伸 3在其原有零件的墊礎(chǔ)上完成零件另一部分的創(chuàng)建，操作如前所示，視圖6-2如下：6-2 拉伸26-3 拉伸34選擇插入-布爾操作聯(lián)合修剪，如圖6-4所示：6-4 聯(lián)合修剪將兩個零件合為一體，并去除其多余部分。5新建上面凸臺，如圖6-5所示：6-5 拉伸 6創(chuàng)建如圖曲面 點擊開始形狀創(chuàng)成式外形設(shè)計，打開曲面設(shè)計工作臺，完成草圖，點擊插入曲面拉伸完成如圖6-6所示曲面。6-6曲面分割

38、7. 回到機械設(shè)計工作臺，選擇插入基于曲面的特征分割，剪曲面下半部分。8.（8)打孔，螺紋，圓角選擇插入基于草圖的特征 -孔，完成孔的創(chuàng)建。選擇插入修飾特征螺紋完成螺紋的創(chuàng)建。選擇插入修飾特征-圓角完成圓角的創(chuàng)建。 9.對建造的模型，按圖紙予以修飾，則，此零件的三維建模如圖6-7所示6-7孔10.對建造的模型，按圖紙予以修飾，則，此零件的蘭維建模如圖6-8所示6-8零件16-9零件25.2數(shù)控加工對于一零件的數(shù)控加工，可按照如下流程來完成：1創(chuàng)建另建模型（包括目標(biāo)加工零件與毛坯零件）。2加工工藝的分析與規(guī)劃3零件操作定義（包括選擇加工機床、設(shè)置夾具、創(chuàng)建加工坐標(biāo)系和定義零件等）。4 設(shè)置加工參

39、數(shù)。5生成數(shù)控刀路。6檢驗數(shù)控刀路。7利用后處理器生成數(shù)控程序1毛坯的創(chuàng)建 毛坯的創(chuàng)建與前文所述的零件創(chuàng)建相似，在此不作述，將零件與毛坯裝配如圖6-10所示：6-10裝配16-11裝配22零件的工藝前文已分析過，在此不多做述。3.選擇開始 - 加工 -prismaiic machine - part operation出現(xiàn)如下對話框：通過此對話框設(shè)置機床，坐標(biāo)原點，零件，毛坯，安全平面，夾具，換刀點，等多個參數(shù)。本加工選擇三軸帶回轉(zhuǎn)臺機床，坐標(biāo)原點為(0，O，-2)安全平面為頂面向上偏移160mm，換刀點為O，-160，0。如圖6-12所示：6-12加工參數(shù)設(shè)置 4加工參數(shù)的設(shè)置 對于粗加工，

40、半精加工，精加的設(shè)置工，區(qū)別僅在于參數(shù)的大小，所用的方法一致，對于本零件的加工方法，可分為兩類：1)平面加工。2)孔加工（其中鉆，絞，鏜，攻絲設(shè)置方法一樣，可以看成一類）。由于本文篇幅所限，本文分別列舉一例來講述其設(shè)置的方法。l)平面加工6-13幾何參數(shù)設(shè)置a)幾何參數(shù)設(shè)置：圖6-13 中offset on bottom設(shè)置加工后留有余量，本文設(shè)置1.4mmb)刀具路徑參數(shù)設(shè)置：Tool path style刀具路徑：選擇inward helical由外向里螺旋銑削如圖6-14.6-15和6-16所示6-14加工路徑設(shè)置Radial選項來確定兩刀路間的距離，兩刀路間的距離通過tool diam

41、eter ratio（刀具直徑比率，即兩刀路占據(jù)刀具直徑的比率）來確定，選擇percentage of tool diameter，一般取50%6-15加工路徑參數(shù)設(shè)置1背吃刀量通過axial選項來設(shè)置，可以選擇背吃刀量的數(shù)值，也可選擇刀具銑削的層數(shù)，本文選擇層數(shù)，即所有余量一次銑削。 6-16加工路徑參數(shù)設(shè)置2c)刀具幾何參數(shù)設(shè)置：如圖6-17所示，選擇所要用的刀具，和設(shè)置刀具的具體參數(shù)。圖中有立銑刀，面銑刀，t形銑刀，本文選擇t形銑刀。Nominal diameter:公稱直徑 lOmmCorner diameter:刀具圓角半徑 OmmOverall length:刀具長度Cutting

42、 length:切削刃長度Body diameter:刀柄長度6-17刀具參數(shù)設(shè)置d)進給參數(shù)設(shè)置：通過下圖6-18來看設(shè)置運動速度：在feed rare選項卡中Approach：進刀速度Machining:銑削速度Retract：退刀速度6-18進給參數(shù)在spindle speed選項卡中Machining:主軸轉(zhuǎn)速e) 設(shè)置進刀退刀路徑：如6-19所示6-19進刀退刀路徑設(shè)置則輸出刀具路徑如下圖6-20:6-20刀具路徑16-20刀具路徑則輸出代碼如下 :O1O00N1 G49 G64 G17 G80 G0 G90 G40 G99N2 T0001 M6N3 X4.823 Y-75. S90

43、0 M3N4 G43 Z27.HIN5 Gl G94 Z-2.3 Fl000000N6 Y-55.N7 X-53.5 F800000N8 G2 X-56.5 Y-52. I0 J3.N9 Gl Y-38.181N10X-58.5N1l G2 X-61.5 Y-35.181 I0 J3.N12 GJ Y-8.819N13 G2 X-58.5 Y-5.819 13. J0N14 GI X-56.5N15 Y53.N16 G2 X-53.5 Y56. I3. JON17 Gl X53.5N18 G2 X56.5 Y53. I0 J-3.N19 Gl Y7.958N20 X59_5N21 G2 X62

44、.5 Y4.958 I0 J-3.N22 Gl Y-52.N23 G2 X59.5 Y-55. I-3. JON24 GI X4.823N25 Y-47.5N26 Y-40.N27 X-41.5N28 Y-38.181N29 G3 X-46.5 Y-27.00I I-15. JON30 Gl Y-16.999N31 G3 X-41 .5 Y-5.819 1-10. J11.18N32 Gl Y41.N33 X41.5N34 Y7.958N35 G3 X47.5 Y-4.042 115. JON36 Gl Y-40N37 X4.823N38 Y-32.5N39 Y-25.N40 X-29.551

45、N41 X-31.238 Y-22.N42 G3 X-26.5 Y-5.819 1-25.262 J16.181N43 G1 Y26.N44 X26.5N45 Y7.958N46 G3 X32.5 Y-IO.042 130. JON47 GI Y-25.N48 X4.823N49 Y-17.5N50 Y-IO.N51 X-11.695N52 X-11.5 Y-5.819N53 Yll.N54 X11.5N55 Y7.958N56 G3 X15.239 Y-IO.145.JON57 Gl X4.823N58 G0 7-2.N59 X2.1 29 Y-55.N60 Z-3.N61 Gl X-53.

46、5 F30000.N62 G2 X-56.5 Y-52. 10 J3.N63 Gl Y-38.181N64 X-58.5N65 G2 X-61.5 Y-35.181 10 J3.N66 Gl Y-8.819N67 G2 X-58.5 Y-5.819 13. JON68 GI X-56.5N69 Y53.N70 G2 X-53.5 Y56.13.JON71 Gl X53.5N72 G2 X56.5 Y53. 10 J-3.N73 Gl Y7.958N74 X59.5N75 G2 X62.5 Y4.958 10 J-3.N76 Gl Y-52.N77 G2 X59.5 Y-55. 1-3. JON

47、78 Gl X2.129N79 Y-47.5N8U Y-40.N81 X-41.5N82 Y-38.181N83 G3 X-46.5 Y-27.001 l-15. JON84 01 Y-16.999N85 G3 X-41.5 Y-5.819 I-IO. J11.18N86 Gl Y41.N87 X41.5N88 Y7.958N89 G3 X47.5 Y-4.042 115. J0N90 Gl Y-40.N91 X2.129N92 Y-32.5N93 Y-25.N94 X-29.551N95 X-31.238 Y-22.N96 G3 X-26.5 Y-5.819 1-25.262 J16.181

48、N97 Gl Y26.N98 X26.5N99 Y7.958NI100 G3 X32.5 Y-10.042 130. JONI101 Gl Y-25.N102 X2.129N103 Y-17.5N104 Y-IO.N105 X-11.695N106 X-11.5Y-5.819N107 Yll.N108 XIl.5N109 Y7.958N110 G3 X15.239 Y-10.145. J0Nlll Gl X2.129N112 Y-5.499N113 Y-.999N114 X-I.5 Y-I.N115 G2 X-2.5 Y0 10 Jl.N116 Gl Yl.N117 G2 X-I.5 Y2.

49、11. JON118 Gl Xl.942N119 G2 X2.934 Y1.127 10 J-I.NI20 Gl X3.068 Y.145N121 G2 X2.129 Y-.999 1-.989 J-.145N122 Gl X-7.859 Y-I.497 F20000000.N123 Z27.N124 T0002 M6N125 GO X-26.5 Y-39. SllOO M3N126 G43 Z7. H2N127 Z-3.N128 F100. F100N129 T0008 M6N130 GO X-42.5 S1300 M3N131 G43 Z27. H8N132 G1 Z7. F3000O.N133 Z2.N134 GO Z-3.Nl35 F-100. F100.F100. F100.N136 G1 X42.5 Z27. F40000.N137 T0003