变速器后壳体数控加工工艺.docx
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变速器后壳体数控加工工艺
四川职业技术学院
毕业设计开题报告
姓名
学号
4
指导教师
专业
教学系
机械工程系
毕业设计题目
变速器后壳体数控加工工艺
课题目的：
该毕业设计从选题到最终的完成，运用到了大学三年所学到的各门学科的知识。
通过完成这次毕业设计，首先让我熟悉了我们以前所学的知识，把比较分散的知识集中化，对我们以前所学的各科知识进一步的熟练、巩固与提高。
同时也锻炼我们在工艺设计及数控编程等方面的实际能力。
也使我们能够系统的集中的复习、总结了这二年多所学的各学科的知识。
让自己在专业方面有很大的提升。
课题意义：
数控加工技术对我国经济建设的发展具有重要的意义。
当前我国企业的生产正逐步从原来的粗放型转向内涵型，产品生产也从原来的“粗制”转变为“精制”。
为了保证产品质量，降低成本，提高生产效率，企业在未来的生产中自动化程度将大大提高，一线的生产将向机电一体化、程控化、数字化方向发展。
形式迫使我们在机械加工方面不仅要会操作普通机床而且更要会操作数控机床。
此外，还要求我们具有分析、判断、处理生产过程中的突发事件的能力；具有开拓创新能力、团队协作能力和交际能力。
通过本课题的完成，我们能够加强自己对数控知识的掌握。
国内外现状：
随着计算机技术的发展，数字控制技术已经广泛应用于工业控制的各个领域，尤其是机械制造业中，普通机械正逐渐被高效率、高精度、高自动化的数控机械所代替。
目前国外机械设备的数控化率已达到85%以上，而我国的机械设备的数控化率不足20%，随着我国机制行业新技术的应用，我国世界制造业加工中心地位形成，数控机床的使用、维修、维护人员在全国各工业城市都非常紧缺，再加上数控加工人员从业面非常广，可在现代制造业的模具、钟表业、五金行业、中小制造业、从事相应公司企业的电脑绘图、数控编程设计、加工中心操作、模具设计与制造、电火花及线切割工作，所以目前现有的数控技术人才无法满足制造业的需求，而且人才市场上的这类人才储备并不大，企业要在人才市场上寻觅合适的人才显得比较困难，以至于导致模具设计、CAD/CAM工程师、数控编程、数控加工等已成为我国各人才市场招聘频率最高的职位之一。
在各种招聘会上，数控专业人才更是企业热衷于标注“急聘”、“高薪诚聘”等字样的少数职位之一，以致出现了“月薪6000元难聘数控技工”，“年薪16万元招不到数控技工”的现象。
据报载，我国高级技工正面临着“青黄不接”的严重局面，原有技工年龄已大，中年技工为数不多，青年技工尚未成熟。
在制造业，能够熟练操作现代化机床的人才已成稀缺，据统计，目前，我国技术工人中，高级技工占3.5%，中级工占35%，初级工占60%。
而发达国家技术工人中，高级工占35%、中级工占50%、初级工占15%。
这表明，我们的高级技工在未来5—10年内仍会有大量的人才缺口。
随着产业布局、产品结构的调整，就业结构也将发生变化。
企业对较高层次的第一线应用型人才的需求将明显增加。
而借助国外的发展经验来看，当进入产业布局、产品结构调整时期，与产业结构高度化匹配、培养相当数量的具有高等文化水平的职业人才，成为迫切要求。
而对于数控加工专业，不仅要求从业人员有过硬的实践能力，更要掌握系统而扎实的机加理论知识。
因此，既有学历又有很强操作能力的数控加工人才更是成为社会较紧缺、企业最急需的人才。
研究内容：
本课题主要研究变速器的数控加工。
包括零件的加工工艺分析，并确定最终加工工艺方案；合理选择数控机床；确定各工序的加工路线与定位方式，选择设计相应的工装；合理选择刀具和确定各工步的切削用量；通过以上各项的分析和设计，最后各工序编制相应的加工程序。
研究方案：
课题通过以下步骤来完成：
首先，分析零件图，初步确定零件的分类以及大体对设备的要求；其次，对工艺的方案进行分析和拟定，这一步中包括工艺分析处理、机床的选择、刀具的确定、切削用量的确定、拟订加工方案；第三步，确定工艺文件，包括数控加工工艺卡，工件安装和零点设定卡、数控刀具明细表、加工零件刀具轨迹图；最后编制适合机床和零件的程序。
预期结果：
通过本次毕业设计，能够提高自己对资料的收集和查阅能力；会合理应用资料和工具软件解决设计问题，提高设计效率；锻炼自己分析问题和解决问题的能力；会对零件进行工艺分析，能解决中等以上复杂程度零件的工艺问题和数据处理问题；提高编程能力，编制合理的加工程序。
同时自己学会了遇到问题后，怎样的办法去解决问题和利用有限的资料去解决的能力，并对这三年来所学的知识的一个综合运用，另一面看也检查了自己对知识的撑握的情况，也为自己今后的工作打下了一点点基础。
学生签名：
2010年04月20日
指导教师意见：
指导教师签名：
年月日
专业答辩委员会意见：
专业答辩委员主任签字：
年月日
专业所在系的意见：
系主任签名：
年月日
四川职业技术学院
毕业设计
设计题目:
变速器后壳体数控加工工艺
文件的拟订
系别:
机械工程系
专业:
数控技术专业
班级:
姓名:
学号:
设计小组:
指导教师:
完成时间:
2010年04月20日
四川职业技术学院
毕业设计任务书
机械工程系数控技术专业07级维修班
学生学号日期2010-04-20
毕业设计题目变速器后壳体数控加工工艺文件的拟订
毕业设计内容与要求：
1.抄画零件图
2.加工工艺过程设计
完成该零件的加工工艺分析，并确定最终加工工艺方案；合理选择机床；确定各工序的定位方式，选择或设计相应的工装；合理选择刀具和确定各工步的切削用量。
3.拟订数控加工工艺文件
完成数控加工工件安装；数控加工工序卡；数控加工刀具明细表；数控加工程序单。
4.编写设计说明书
①目录
②抄画零件图
③工艺方案的分析与拟订
④工艺文件
⑤结束语
⑥参考文献
指导老师：
毕业设计综合评定表
指导教师对毕业设计的评语：
指导教师（签名）年月日
答辩小组对毕业设计答辩的评语：
总评成绩：
答辩小组负责人（签名）
年月日
附：
刀具卡
工艺过程卡
工序2工序卡
工序3工序卡
工序4工序卡
工序四程序
绪论
数控机床是综合应用计算机、自动控制、自动检测及精密机械等高新技术的产物。
它的出现以及所带来的巨大效益引起世界各国科技界和工业界的普遍重视。
随着数控机床已是衡量一个国家机械制造业技术改造的必由之路，是未来工厂自动化的基础。
需要大批量能熟练掌握数控机床编程、操作、维修的人员和工程技术人员。
但是我们装备制造业仍存在“六有六缺”的隐忧，即“有规模、缺实力，有数量、缺巨人，有速度、缺效益，有体系、缺原创，有单机、缺成套，有出口、缺档次。
目前，振兴我国机械装备制造业的条件已经具备，时机也很有利。
我们要以高度的使命感和责任感，采取更加有效的措施，克服发展中存在的问题，把我国从一个制造业大国建设成一个制造业强国，成为世界级制造业基地之一。
我选择这个题目是因为此零件既包括了数控加工中心又含有数控铣床的加工。
用到了铣端面、钻通孔、钻盲孔、扩孔、绞孔、攻螺纹。
对我们学过的知识大致都进行了个概括总结。
这份毕业设计主要分为4个方面：
1.抄画零件图2.工艺分析3.工艺设计4.计算编程。
零件图通过在AUTOCAD上用平面的形式表现出来，更加清楚零件结构形状。
然后具体分析零件图由那些形状组成。
数控加工工艺分析，通过对零件的工艺分析，可以深入全面地了解零件，及时地对零件结构和技术要求等作必要的修改，进而确定该零件是否适合在数控机床上加工，适合在哪台数控机床上加工，此零件我选择在加工中心上进行是因为加工中心具有自动换刀装置,在一次安装中,可以完成零件上平面的铣削,孔系的钻削、镗削、铰削、铣削及攻螺纹等多工位的加工。
加工的部位可以在一个平面上，也可以在不同的平面上因此，既有平面又有孔系的零件是加工中心首选的加工对象，接着分析某台机床上应完成零件那些工序或那些工序的加工等。
需要选择定位基准；零件的定位基准一方面要能保证零件经多次装夹后其加工表面之间相互位置的正确性，另一方面要满足加工中心工序集中的特点即一次安装尽可能完成零件上较多表面的加工。
定位基准最好是表面已有的面或孔。
再确定所有加工表面的加工方法和加工方案；选择刀具和切削用量。
然后拟订加工方案确定所有工步的加工顺序，把相邻工步划为一个工序，即进行工序划分；先面后孔的加工顺序，因为平面尺寸轮廓较大，用平面定位比较稳定，而且孔的深度尺寸又是以平面为基准的，故应先加工平面后加工孔。
最后再将需要的其他工序如普通加工工序插入，并衔接于数控加工工序序列之中，就得到了要求零件的数控加工工艺路线。
工艺设计是通过工艺分析划分好各个工序，然后用数控加工工件安装和零点设定卡把零件按工序加工的多少把它表现出来使更加明了。
查表填写数控加工工序卡、工件安装和零点设定卡最后就是画轨迹图先是用手画然后是用MASTERCAM上更加形象的表现出来。
最后就是编程编程分手工编程和自动编程。
这里采用先计算再手工编程。
整个设计就算是完成了。
最后，让我们在数控加工中心以及铣床上加工出该零件达到要求。
数控技术的广泛应用给传统的制造业的生产方式，产品结构带来了深刻的变化。
也给传统的机械，机电专业的人才带来新的机遇和挑战。
通过本次毕业设计让我们毕业生更好的熟悉数控加工中心和铣床，确定加工工艺，学会分析零件，掌握数控编程。
为即将走上工作岗位打下良好的基础。
1.抄画零件图
图1－1变速器后壳体零件简图
箱体类零件简介：
箱体零件是机器及部件的基础件，它将机器及部件中的轴、轴承和齿轮等零件按一定的相互位置关系装配成一个整体，并按预定传动关系协调其运动。
箱体类零件的结构特点：
箱体的种类很多，其尺寸大小和结构形式随着机器的结构和箱体在机器中功用的不同有着较大的差异。
但从工艺上分析它们仍有许多共同之处，其结构特点是：
1．外形基本上是由六个或五个平面组成的封闭式多面体，又分成整体式和组合式两种；
2．结构形状比较复杂。
内部常为空腔形，某些部位有“隔墙”，箱体壁薄且厚薄不均。
3．箱壁上通常都布置有平行孔系或垂直孔系；
4．箱体上的加工面，主要是大量的平面，此外还有许多精度要求较高的轴承支承孔和精度要求较低的紧固用孔。
2.零件分析及初拟各表面加工方法
该零件介绍：
该零件为变速器后壳体，属于典型的箱体类零件，箱体的结构一般比较复杂，箱体外面都有许多平面和孔，内部呈腔形，壁薄且不均匀，刚度较低，加工精度要求较高，特别是主轴承孔和基准的平面精度。
因此，一般来说，箱体不仅需要加工的部位较多，且加工的难度也较大。
图所示为其零件简图。
该零件材料为HT200，毛坯铸件，是我国某型号汽车上零件，为大量生产类型产品。
该零件由接合面（基准A面）、接合面上2×φ8（+0.035+0.013）F8孔、接合面上14×M10-6H螺纹孔;后端面（主视图下表面）、后端面上8×M8-6H螺纹孔;φ90H7孔、φ75H7孔、φ25H7孔；3×φ16+0.0430孔、3×φ19+0.0330孔；变速机构座面（左视图上）、变速机构座面上2×φ8+0.035+0.013孔；变速机构座面上7×M8-6H螺纹孔；小盖面（左视图上）、小盖面上3×φ8.1+0.10孔、；倒挡窗口面（主视图上）、倒挡窗口内侧双面、倒挡窗口面上4×M8-6H螺纹孔；M18×1.5-6H侧面（K向视图上）、M18×1.5-6H螺纹孔等表面组成，加工表面较多且都为平面和各种孔，适合采用加工中心加工。
2.1结构工艺分析与处理
2.1.1结构工艺性分析
1）该零件材料为HT200，毛坯为铸件，形状与零件相似，采用金属型铸造，加工余量小。
是某国内型号汽车上零件，为大量生产类型。
2）零件上光孔和螺纹的尺寸规格少。
3）零件尺寸规格标准化，便于采用标准刀具。
4）零件加工表面除主视图上三交叉孔，倒档窗口内侧双面，左视图上变速机构座面、小盖面难加工外，其余加工表面都便于加工。
5）该零件壁厚较薄，装夹时工件易变形，加工时易产生振动，处理不好可能会导致其壁厚公差及表面粗糙度难以达到要求。
2.1.2难加工地方处理方法
1）变速机构座面与小盖面
变速机构座面是箱体侧面上的一个凸台，且下面还有一个小盖面（也是一个凸台）所以铸造时就应尽量使两个凸台同高，这样才能减小加工的难度。
而实际上我们加工的箱体两个凸台是一样高的，所以减少了加工难度，只要铣就可以了。
因次加工时直接铣就行。
两个凸台同时铣。
所以选择端铣刀铣该两个面。
2）M18×1.5-6H侧面
M18×1.5-6H侧面是箱体的内端面，刀具不容易到达，所以不容易加工。
可以使刀具从铸造出的孔中伸进去加工，所以要尽量使内端面的尺寸小于刀具需穿过孔加工之前的直径，这样才能使镗杆直接穿过该孔面到达加工端面处。
我们加工的零件满足该条件，所以可以使镗刀从铸造孔中伸进去加工，因次该地方就用次方法，选用端铣刀铣该面。
3）倒挡窗口内侧双面
倒挡窗口内侧双面是箱体内端面，而且在箱体的侧面，不能选用端铣刀，要选择立铣刀，该面的精度要求还比较的高，所以还要选择加工方案为：
粗铣—精铣。
4）接合面上2×φ8（+0.035+0.013）F8孔
接合面上2×φ8（+0.035+0.013）F8孔，孔较小，且要保持的位置精度要求高，要保证的位置精度为孔间间距：
165±0.031、210±0.036。
所以难加工。
5）变速机构座面上2×φ8+0.035+0.013孔
同上，该两孔较小，且加工精度要求高，而且在侧面上，就更增加了难度
2.2技术要求
分析零件技术要求时主要考虑：
1）各加工表面的尺寸精度要求；
2）各加工表面的几何精度要求；
3）各加工表面之间的相互位置精度要求；
4）各加工表面粗糙度要求，以及表面质量方面的其他要求；
5）热处理要求以及其他要求；
精度与表面粗糙度要求，目的是保证安装在孔内的轴承和轴的回转精度；
平面的平面度和平直度，其目的在于保证装配后整机的接触面接触刚度和导向面的定位精度；
孔系的位置精度是箱体类零件最主要的技术要求，其中包括孔与孔的位置精度箱体类零件加工表面的主要问题是平面和孔。
其技术要求主要体现在三个方面：
孔的尺寸和孔与平面位置精度。
箱体类零件技术要求：
1）．轴承支承孔的尺寸精度和、形状精度、表面粗糙度要求。
2）．位置精度 包括孔系轴线之间的距离尺寸精度和平行度，同一轴线上各孔的同轴度，以及孔端面对孔轴线的垂直度等。
3）．此外，为满足箱体加工中的定位需要及箱体与机器总装要求，箱体的装配基准面与加工中的定位基准面应有一定的平面度和表面粗糙度要求；各支承孔与装配基准面之间应有一定距离尺寸精度的要求。
该箱体零件技术要求分析：
该零件精度要求较高的项目有：
接合面平面度0.04，后端面平面度0.05，后端面与接合面间平行度0.05，φ90H7孔及对基准A垂直度φ0.02，φ75H7孔及对基准A垂直度φ0.02，φ25H7孔及对基准A垂直度φ0.06，φ90H7孔与φ75H7孔间中心距90±0.027，φ90H7孔与接合面2×φ8（+0.035+0.013）F8孔间中心距88±0.037、82±0.027，φ25H7孔与φ75H7孔间中心距57.7±0.023，φ25H7孔与φ90H7孔间中心距94.3±0.027，3×φ16+0.0430孔及对基准C、A位置度φ0.03，3×φ19+0.0330孔、接合面上2×φ8（+0.035+0.013）F8孔及孔间尺寸165±0.031、210±0.036，变速机构座面上2×φ8（+0.035+0.013）孔及孔间尺寸122±0.031、40±0.019，变速机构座面上2×φ8（+0.035+0.013）孔到接合面间尺寸34±0.02、到φ90H7孔中心间尺寸10±0.018等。
2.2.1加工表面加工方案分析
1）结合面
加工要求：
保证尺寸20＋0.80Ra1.6保证平面度0.04。
拟定加工方案有如下2种：
①粗铣——精铣
②粗铣——半精铣——精铣
两种方法都能达到要求，而方案①的工步较少，减少加工时间和加工步骤，所以选择方案①。
该面在立式铣床上加工，选用端铣刀铣该面。
2）后端面
加工要求：
保证尺寸243＋0.0720平面度0.05对基准A平面度：
0.05Ra1.6
分析方法同上；选择加工方案为：
粗铣——精铣
3）φ90H7孔
加工要求：
公差等级为IT7级（查《公差配合与检测技术》），表面粗糙度达到1.6.
拟定加工方案有如下5种：
①粗镗——精镗
②粗镗——半精镗——精镗
③粗镗——半精镗——磨孔
④粗镗——半精镗——精镗——浮动镗刀精镗
⑤粗镗——半精镗——粗磨——精磨
在能达到其要求的情况下，上述5种方案都可以，所以考虑工步，方案①相对与其余4个方案工步较少，所以选择方案①为该孔的加工方案。
减少加工时间，提高了加工效率。
在加工中心上完成，选用刀片镗头刀。
选择加工方案为：
粗镗φ89.6+0.10——孔口倒角C1——精镗φ90+0.0350
4）φ75H7孔
加工要求：
公差等级为IT7级（查《公差配合与检测技术》），表面粗糙度达到1.6.
分析方法同上；选择加工方案为粗镗φ74.6+0.10——孔口倒角C1——精镗φ75+0.0300
5）φ25H7孔
加工要求：
公差等级为IT7级（查《公差配合与检测技术》），表面粗糙度达到1.6.
拟定加工方案有以下4种：
①钻孔——镗孔
②钻孔——扩——铰
③钻孔——扩——粗铰——精铰
④钻孔——扩——机铰——手铰
在能达到其要求的情况下，以上4种方案都可以用，因为φ25<φ30，所以毛坯上未铸造出毛坯孔，所以要钻孔。
而仅镗孔就能达到该孔的加工要求，所以选方案一作为加工方法：
钻孔φ24.5——孔口倒角C1——镗孔φ25+0.0210。
6）3×φ16+0.0430孔
加工要求：
公差等级为IT7级（查《公差配合与检测技术》），表面粗糙度达到1.6
加工方案同φ25H7孔
φ16孔直径小于φ30，可以不铸造出毛坯孔，全部加工都在加工中心上完成，可分为“锪平端面——钻中心孔——钻——扩——孔端倒角——铰”等工步，有同轴度要求的小孔，须采用“锪平面——钻中心孔——钻——半精镗——精镗”工步来完成。
为提高孔的位置精度，在钻孔工步前须锪平端面和钻中心孔，孔端倒角安排在半精加工之前，以防孔内产生毛刺，次孔公差等级为IT8级，因此采用“钻——镗”方式加工即可。
7）3×φ19+0.0330孔
加工要求：
公差等级为IT7级（查《公差配合与检测技术》），表面粗糙度达到1.6
φ16孔与φ19孔为阶梯孔，拟定加工方法有：
①镗孔
②扩孔——镗孔
③扩孔——铰孔
根据要求选用：
扩18.6——孔口倒角C1——镗孔3×φ19+0.0330
8）接合面上2×φ8（+0.035+0.013）F8孔
加工要求：
公差等级为IT8级（查《公差配合与检测技术》），表面粗糙度达到1.6。
保证尺寸165±0.031、210±0.036
拟定加工方案有如下4种：
①钻中心孔——钻孔——铰孔
②钻中心孔——钻孔——扩孔——铰孔
③钻中心孔——钻孔——扩孔——粗铰——精铰
④钻中心孔——钻孔——机铰——手铰
根据要求选用：
钻中心孔——钻孔2×φ7.5——铰孔2×φ8F8
9）接合面上14×M10-6H螺纹孔
对螺纹加工，要根据孔径大小采取不同的处理方式。
一般情况下，直径在M6～M20之间的螺纹，通常采用攻螺纹方法加工；M6以下、M20以上的螺纹只在加工中心上完成底孔加工，攻螺纹可通过其他手段进行。
因加工中心的自动加工方式，在攻螺纹时不能随机控制加工状态，小丝锥容易折断，从而产生废品；
因此方案为钻孔14×φ8.5+0.1760→攻螺纹14×M10_6H。
10）后端面上8×M8-6H螺纹孔
加工方案同上；钻孔8×φ6.7+0.2120——攻螺纹8×M8_6H
11）变速机构座面及小盖面
加工精度要求不高，直接铣就可以了，所以加工方法为：
铣
12）倒挡窗口面
同上，加工方法为：
铣
13）倒挡窗口内侧双面
该面加工精度等级为7级，表面粗糙度达到1.6
所以选择加工方法为：
粗铣——精铣
14）M18×1.5-6H侧面
同11），加工方法为：
铣
15）变速机构座面上2×φ8（+0.035+0.013）孔
同8），选择加工方法为：
钻中心孔——钻孔2×φ7.5——铰孔2×φ8（+0.035+0.013）
16）变速机构座面上7×M8-6H螺纹孔
同9），加工方法为：
钻孔7×φ6.7+0.2120——攻螺纹7×M8-6H
17）小盖面上3×φ8.1+0.10孔
加工方法为：
钻孔3×φ7.8——扩孔3×φ8.1+0.10
18）小盖面上2×M6-6H螺纹孔
同9），加工方法为：
钻孔2×φ5——攻螺纹2×M6-6H
19）M18×1.5-6H螺纹孔
同9），加工方法为：
钻孔φ16.5——攻螺纹M18×1.5-6H
20）倒挡窗口面上4×M8-6H螺纹孔
同9），加工方法为：
钻孔4×φ6.7+0.2120——攻螺纹4×M8-6H
2.2.2该零件各加工表面工序尺寸、加工余量、毛坯尺寸的计算
1）接合面（表3.2-233.2-24）
工艺路线为：
粗铣——精铣
表2－1接合面的工序尺寸、加工余量、毛坯尺寸的计算
工序名称
工序余量/mm
工序基本尺寸/mm
工序公差（经济公差）
工序尺寸及公差/mm
Ra
精铣
0.8
20
IT8
20
1.6
粗铣
3.2
20+0.8=20.8
IT11
20.8+0.130
6.3
毛坯
20.8+3.2=24
2）后端面
同结合面
3）φ90H7孔（表3.2-9）
工艺路线为:
粗镗——精镗
表2－2φ90H7孔的工序尺寸、加工余量、毛坯尺寸的计算
工序名称
工序余量/mm
工序基本尺寸/mm
工序公差（经济公差）
工序尺寸及公差/mm
Ra
精镗
0.4
90
IT7
90+0.0350
1.6
粗镗
4.6
90-0.4=89.6
IT11
89.6+0.10
6.3
毛坯
89.6-4.6=85
4）φ75H7孔
工艺路线为：
粗镗——精镗
表2－3φ75H7孔的工序尺寸、加工余量、毛坯尺寸的计算
工序名称
工序余量/mm
工序基本尺寸/mm
工序公差（经济公差）
工序尺寸及公差/mm
Ra
精镗
0.4
75
IT7
75+0.0300
1.6
粗镗
4.6
75-0.4=74.6
IT11
74.6+0.190
6.3
毛坯
74.6-4.6=70
5）φ25H7孔
工艺路线为：
钻孔——镗孔
表2－4φ25H7孔的工序尺寸、加工余量、毛坯尺寸的计算
工序名称
工序余量/mm
工序基本尺寸/mm
工序公差（经济公差）
工序尺寸及公差/mm
Ra
镗孔
0.5
25
IT7
25+0.0210
1.6
钻孔
24.5
25-0.5=24.5
IT11
24.5+0.130
6.3
毛坯
24.5-24.5=0
6）3×φ16+0.0430孔
工
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