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-1-无锡工艺职业技术学院毕业设计（论文）题目：变速箱壳体加工工艺编制及数控加工系部：机电工程系专业：数控技术班级：数控（专）091学号：2009252115学生姓名：王森指导教师：徐小东职称：副教授/高级工程师二O一一年十月十五日-2-目录摘要………………………………………………………………………序言………………………………………………………………………第一章零件的实体造型……………………………………………………1.1零件在产品中的作用、结构特点……………………………………1.2零件的实体造型……………………………………………………第二章箱体的机械加工工艺编制……………………………………2.1分析箱体零件的技术资料…………………………………………2.2确定箱体零件的生产类型……………………………………………2.3确定箱体零件的毛坯类型及其制造方法…………………………2.4选择箱体零件的定为基准和加工装备……………………………2.5拟定箱体零件工艺路线…………………………………………………2.6设计箱体零件加工工序……………………………………第三章数控编程与加工……………………………………………………3.1数控加工概述……………………………………………………32选择加工刀具及切削用量………………………………………………3.3生成数控加工轨迹……………………………………………………3.4生成G代码……………………………………………………设计小结…………………………………………………………………………谢辞…………………………………………………………………………附件箱体工艺卡和工序卡………………………………………参考文献…………………………………………………………………………-3-摘要摘要：本设计课题主要是通过对变速箱壳体进行结构分析，完成实体造型，并根据企业实际情况，进行机械加工工艺编制、对关键的步骤进行工序编制，最后进行数控编程加工。本课题的意义在于：工学结合，在学校指导老师和各科老师共同辅导下，在零件实体设计、机械加工工艺编制、数控加工程序编制、收集资料、查阅手册等专业知识与技能方面得到较全面的训练与提高，从生产第一线获得生产实际知识和技能，获得工程技术应用性岗位工作的基本训练，培养利用所学专业知识与技能解决生产实际问题的能力。同时课题具有一定的综合性，有利于树立正确的生产观念、经济观念和全局观念，实现由学生向工程技术人员的过渡。关键词：箱体，实体造型，工艺编制，数控编程，过渡-4-序言机械制造工艺学课程设计是在学完了机械制造工艺编制和大部分专业课，并进行了生产实习的基础上进行的一个教学环节。这次设计使我们能够综合运用机械制造工艺学中的基本理论，并结合生产实习中学到的实践知识，独立分析和解决工艺问题，初步具备了设计一个简单零件（变速箱壳体）的工艺规程的能力和运用夹具对工件进行装夹紧及编写技术文件等基本技能的一次实践机会。在刚拿到毕业设计题目时，心里还感觉没有多大的信心，在经过一段时间的自我锻炼后，发现其实做毕业设计不是那么的难，只要自己用心去做，总归会有成效的。虽然做的不是很好，但这也是我们自己学习的过程，也提高了自己的专业水平，为今后自己在外工作打下了良好的基础。通过毕业设计达到以下目的：1、能熟练的运用机械制造工艺学的基本理论知识，正确地解决一个零件在加工中的定位，夹紧以及合理制订工艺规程等问题的方法，培养了自己分析问题和解决问题的能力。2、通过对零件某道工序的夹具设计，学会工艺装备设计的一般方法。3、毕业设计过程也是理论联系实际的过程，并学会使用手册、查询相关资料等，增强学生解决工程实际问题的独立工作能力。由于能力所限，经验不足，在设计过程中还存在许多不足之处，希望老师给予指导，以期取得更大的进步。-5-第一章零件的实体造型随着时代的进步，科技的发展，许多高科技手段逐步代替了手工劳动方式，比如机械设计与制造领域，产品设计已经进入到了一种先进的、全新的三维虚拟现实的环境中，实现了产品的数字化三维设计。CAD/CAM软件即是实现这种数字化三维设计的有效工具。利用CAD/CAM软件制图和手工制图相比，不仅缩短设计周期，而且大大提高设计效率。1.1箱体的结构特点此箱体为一体化箱体，箱体的形状为中空的实体，并有轴承孔，销孔、凸台、底板以及铸造圆角和铸造倒角等。-6-图1-1箱体的结构1.2零件的实体设计零件实体的绘制可选的软件有：Pro/E、UG、AutoCAD、CAXA实体造型以及CAXA制造工程师等，这次箱体制造用到了CAXA实体造型、CAXA工程师、CAXA电子图版、AutoCAD等,下面的实体设计是运用Pro/E3.0制造而成。前面已经分析了零件的基本结构：轴承孔，销孔、凸台、底板等，箱体实体设计操作步骤如下表。表1-1箱体实体设计操作步骤序号操作内容实体图-7-1在平面绘制草图，绘制出要生成的箱体的面，然后使用拉伸增料生成出箱体部分。2对箱体进行抽壳3在正面绘制草图，绘制出要除去的截面,再进行拉伸除料。-8-4在背面绘制草图，绘制出要拉伸的面，再进行拉伸增料。5在箱体背面绘制草图，绘制出要拉伸的面，再进行拉伸增料。6在箱体背面绘制草图，绘制出要拉伸除料的面，再进行拉伸除料。7在箱体正面绘制草图，绘制出要除料的面，再进行拉伸除料。-9-8在箱体正面绘制草图，绘制出除料的面，在进行拉伸除料。9在箱体左右绘制草图，绘制出拉伸增料，在进行拉伸增料。10对箱体进行圆弧过渡和边倒角。-10-第二章箱体的机械加工工艺编制机械加工工艺规程是规定零件机械加工工艺过程和操作方法等的工艺文件，是机械加工中最主要的技术文件，主要包括工艺过程卡和工序卡。在编制工艺过程中要依据工艺制定的原则：优质、高产、低成本，即在保证产品质量的前提下，争取最好的经济效益。编制机械加工工艺规程分以下几个阶段：2.1分析箱体零件的技术资料为了方便描述，讲箱体各关键部分分别命名如下图所示。-11-一、明确变速箱的作用变速箱主要指的是汽车的变速箱，它分为手动、自动两种，手动变速箱主要由齿轮和轴组成，通过不同的齿轮组合产生变速变矩；而自动变速箱AT是由液力变扭器、行星齿轮和液压操纵系统组成，通过液力传递和齿轮组合的方式来达到变速变矩。功能为：一、改变传动比；二、在发动机旋转方向不变情况下，使汽车能倒退行驶；三、利用空挡，中断动力传递，以发动机能够起动、怠速，并便于变速器换档或进行动力输出。二、分析零件结构形状（1）该零件为某坐标镗床的变速箱壳体，其外形尺寸为360㎜×325㎜×108㎜，属小型箱体零件，其基本视图采用了全剖，局部剖等形式表达其内外的主要结构。图中清晰地表达出了变速箱壳体在结构上壁薄而多孔，整个容腔为三组平行孔系所占据（2）为提高在传动精度，应保证装在三组平行孔系中的轴承获得良好的配合精度，故φ48、φ80、φ146三孔均有较高的尺寸精度要求；除此之外，为保证传动平稳和减少噪声，三组平行孔系之间还有较高的孔距公差。（3）因总体结构和部件位置的限制，在变速箱壳体的中间部位，有两块面积不-12-大的外伸安装面，为整个变速箱的安装基面，且与φ146孔中心有较高的尺寸要求，保证了传动位置和传动精度的准确性。（4）零件材料要求HT200，尺寸中型，形状复杂程度一般，大批量生产三、分析技术要求和加工关键（1）变速箱壳体在结构上壁薄而多孔，整个容腔为三组平行孔系所占据。（2）为提高传动精度，应保证装在三组平行孔系中的轴承获得良好的配合精度，故Φ48025.00、Φ80030.00及Φ146040.00三孔均有较高的尺寸精度要求；除此而外，为保证传动平稳和减少噪声，三组平行孔系之间还有较高的孔距公差。（3）因总体结构和部件位置的限制，在变速箱壳体的中间部位，有两块面积不大的外伸安装面。为整个变速箱的安装基面，且与Φ146孔中心有较高的尺寸要求，其数值为124.1±0.05mm。保证了传动位置和传动精度的准确性。（4）零件材料要求HT200，尺寸中型，形状复杂程度一般，批量生产2.2确定箱体零件的生产类型生产类型是生产结构类型的简称，是产品的品种、产量和生产的专业化程度在企业生产系统技术、组织、经济效果等方面的综合表现。不同的生产类型所对应的生产系统结构及其运行机制是不同的，相应的生产系统运行管理方法也不相同。一、计算箱体零件的生产纲领从机械加工工业编制的依据中已知：（1）产品的生产纲领Q=50000台/年；（2）每台产品中零件的数量n=1件/台；（3）箱体零件的备品百分率a=10%（4）箱体零件的废品百分率b=1%；箱体零件的生产纲领计算如下：N=Q×n（1+a）（1+1%）=50000×1（1+10%）（1+1%）=55550（件/年）二、确定箱体零件的生产类型根据箱体零件的生产纲领为55550件/年，查《机加工工作各种生产类型的生产纲-13-领及工艺特点》可知（箱体零件是中型机械），生产类型属于大批大量生产，其工艺特征是：（1）生产效率高，但对操作工人的的技术要求较低，对调整工人的技术要求较高；（2）毛坯的制造广泛采用模锻、机器造型等高效方法。毛坯精度高、余量小；（3）加工设备广泛采用自动机床、专用机床。采用自动线或专用机床流水线排列；（4）工艺装备采用高效专用夹具。定程及自动测量控制尺寸；（5）工艺文件许编制详细的工艺过程、工序卡片及调整卡片。2.3确定箱体零件的毛胚类型机器制造方法毛坯是还没加工的原料，也可指成品未完成前的那一部分。不同种类、不同工况条件、不同生产类型的毛坯，起选用的材料、加工工艺过程、加工设备和工艺装备都不相同。一、确定毛坯类型由于箱体的制造材料是灰铸铁HT200，其毛坯种类只能是铸件。二、确定毛坯的制造方法依据大批大量生产的特点，箱体的毛坯常采用生产效率高，质量稳定，产品变动灵活性差，对零件及装备维修要求都高的制造方法。所以，箱体毛坯宜采用砂型铸造机器造型和壳型。三、绘制毛坯图变速箱毛坯图绘制过程步骤图例-14-1、用双点划线画出零件图的主视图。只画主要结构，次要细节简化不画，非毛坯制造的孔不画。2、将加工总余量按尺寸用粗实线画在加工表面上。-15-3、加粗或加深毛坯轮廓线，在余量层内打上网纹线，以区别剖面线4、标注毛坯的主要尺寸2.4选择箱体零件的定位基准和加工设备基面选择是工艺规程设计中的重要工作之一。基面选择的正确与合理，可以使加-16-工质量得到保证，生产效率得以提高。否则，加工工艺过程中会问题百出，更有甚者，还会造成零件大批报废，使生产无法正常进行。一、粗基准的选择在机械加工工艺过程中，第一道工序所用的基准总是粗基准，所以粗基准的选择主要是第一道工序定位基准的选择。经本人分析，箱壳体类零件一般采用“先面后孔”的加工顺序，而变速箱壳体的安装基面“D”面积较小，在镗削加工过程中无法作为定位基准，由于A面与三组平行孔系有0.02mm的垂直度要求，前端面“E”对A面有0.01mm的垂直度要求，所以从粗加工开始就必须注意保证该零件孔与面及面与面的垂直度要求。根据互为基准原则，即当两个加工表面间的位置精度要求比较高的时候，可用互为基准的原则反复加工。我们选择E面作为粗基准，加工A面，再以A面为基准加工E面。二、精基准的选择精基准选择主要考虑的原则是：基准重合、基准统一，并保证工件定位准确。夹紧可靠，操作方便以A面为精基准，按照传动路线和齿轮的传动关系，依次粗镗、半精镗Φ146、Φ48、Φ80,保证三组平行孔系孔距间获得较高的尺寸精度，并注意必须换算坐标尺寸。在精加工时，应充分考虑以A面来精铣E面及镗削三组平行孔系。根据基准重合的原则，先精镗Φ48，再以该孔和A面为基准，精镗Φ146、Φ80，以消除基准不重合度误差。本零件是有精度较高要求的零件，平面和孔是设计的基准，也是装配和测量的基准，在加工时，应尽量以大平面为基准。其详细见下表2-1:序号内容基准1粗铣—半精铣A面E面2粗铣—半精铣D面、E面A面3粗铣—半精铣异性孔（R88,180）A面-17-4依次粗镗—半精镗Φ146，Φ48，Φ80A面5钻4*Φ18孔D面6精铣E面A