副变速器箱体的加工工艺

1、毕 业 论 文 10 级论文题目：副变速器箱体的加工工艺姓 名 班 级 系 别 机 电 系 学 校 指导教师 2013年 6 月副变速器箱体的加工工艺摘 要论文综述了箱体类零件的加工过程，包括技术要求，基准选择在内的限制，以及具体的数控加工工艺路线和操作。在箱体类零件各加工表面中，通常平面的加工精度比较容易保证，而精度要求较高的支承孔的加工精度以及孔与孔之间、孔与平面之间的互相位置精度则较难保证。所以，再制定箱体类零件加工工艺过程的时，应将如何保证孔的精度为重点来考虑。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

2、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，箱体定位基准的选择。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。关键词： 箱体类零件，数控加工，加工工艺目录第一章 箱体零件概述·················&#

3、183;······················31. 1 箱体零件的功用·························&

4、#183;················31. 2 箱体零件的结构特点······························

5、3;·······31. 3 箱体零件的主要技术要求···································3第二章 箱体类零件的数控加工技术··

6、························5 2. 1 数控机床的组成·······················

7、3;···················5 2. 2 数控机床坐标系 ····························&

8、#183;············5 2. 3 数控加工工艺的特点··································

9、83;····62. 4 数控机床的作用和选择·····································7第三章 副变速器箱体加工工艺规程的制订··

10、83;················9 3. 1 副变速器箱体零件图分析······························

11、83;·····93. 2 确定毛坯···········································

12、;·····93. 3 副变速器箱体的工艺分析···································103. 4 拟定加工工艺路线 ····&#

13、183;··································113. 5 箱体的检验·············&#

14、183;·······························11第四章 副变速器箱体的数控加工编程···············&

15、#183;·······13 4. 1 刀具的选择········································

16、······134. 2 数控程序··········································&

17、#183;·····13第五章 总结···········································

18、;······20参考文献···········································

19、;··········21第一章 箱体零件概述1. 1 箱体零件的功用箱体零件是机器的基础零件，它将机器中的一些零、部件组成一个整体，并使之保持正确的相对位置，完成必要的运动。不同机器中的箱体形状虽然有较大差别，但各种箱体仍有一些共同特点，如结构比较复杂、箱壁较薄且不均匀、内部腔形等；在箱体壁上有各种形状的平面以及较多的轴承支撑孔和紧固孔，这些平面和支撑孔的精度较高，粗糙度较低。箱体的加工质量直接影响箱体部件装配精度、机器性能、寿命等。1. 2 箱体零件的结构特点（1）形状复杂：箱体通常作为装配

20、的基础件，在它上面安装的零件或部件越多，箱体的形状越复杂，因为安装时不但要有定位面、定位孔，还要有固定用的螺钉孔等；为了支撑零件部件，需要有足够的刚度，采用较复杂的截面形状和加强筋等；为了存储润滑油，需要具有一定形状的空腔，还要有观察孔、放油孔等；考虑吊装搬运，还必须要求箱体有吊钩、凸耳等。（2）体积较大：箱体内要安装和容纳有关的零部件，因此必然要求箱体有足够大的体积。例如，大型减速器箱体长达46m,宽约34m。（3）壁薄容易变形：箱体体积大，形状复杂，又要求质量，所以大都设计成腔形薄壁结构。但是在铸造、焊接和切削加工过程中往往会产生较大内应力，引起箱体变形。在搬运过程中，若方法不当，也容易引

21、起箱体变形。（4）有精度要求较高的孔和平面：这些孔大都事轴承的支撑孔，平面大都是装配的基准面，他们在尺寸精度、表面粗糙度、形状和位置精度等方面都有较高要求。其加工精度将直接影响到装配精度及使用。因此，一般来说，加工箱体时，不但加工部位较多，而且加工难度也较大。1. 3 箱体类零件的主要技术要求零件的主要技术要求是为了保证箱体的装配精度，达到机器设备对它提出的要求，箱体零件的主要技术要求有以下几个方面。1、孔的尺寸精度、几何形状精度和表面粗糙度 轴承支撑孔应有较高的尺寸精度、几何形状精度和较小的表面粗糙度要求，否则将影响轴承外圈与箱体上孔的配合精度，使轴的旋转精度降低；若是主轴支撑孔，还会进一步

22、影响机床的加工精度。一般机床床头箱，主轴支撑孔精度为IT6级，表面粗糙度为Ra0.8-1.6m，其他支撑孔精度为IT6-IT7级，表面粗糙度为Ra1.6-3.2m.几何形状精度一般应在孔的公差 范围内，要求高的应不超过孔公差的1/2-1/3。2、支撑孔之间的孔距尺寸精度及相互位置精度 在箱体上有齿轮啮合关系的相邻孔之间，应有一定的孔距尺寸精度及平行度要求，否则会影响齿轮的啮合精度，工作时会产生噪音和振动，并影响齿轮寿命。这项精度主要取决于传动齿轮副的中心距和齿轮啮合精度。一般机床的中心距公差为0.02-0.08mm,轴心线平行度0.03-0.1mm。箱体上同轴线孔应有一定的同轴度要求。同轴线孔

23、的同轴度超差，不仅会给箱体中轴的装配带来困难，且使轴的运转情况恶化，轴承磨损情况加剧，温度升高。影响机器的精度和正常运转。同轴度为0.03-0.1mm。3、主平面的形状精度、相互位置精度和表面粗糙度 箱体的主平面就是装配基面或加工中的定位基面，它们直接影响箱体与机器总装时的相对位置及接触刚性，影响箱体加工中的定位精度，因而有较高的平面度和平面粗糙度。如一般机床箱体装配基面和定位基面的平面度为0.03-0.1mm表面粗糙度为Ra1.6-3.2m。其他平面对装配基面也有一定的尺寸精度和平面度要求，如一般平面的平行度为0.05-0.2mm,平面间的垂直度为0.1mm。4、支撑孔与主平面的尺寸精度及相

24、互位置精度 箱体上个支持孔对装配基面有一定的尺寸精度和平面度要求；对断面有一定的垂直度要求第二章 箱体类零件的数控加工技术2. 1 数控机床的的组成 数控程序是数控机床自动加工零件的工作指令。在对加工零件进行工艺分析的基础上，确定零件坐标系在机床坐标系上的相对位置，即零件在机床上的安装位置；刀具与零件相对运动的尺寸参数；零件加工的工艺路线、切削加工的工艺参数以及辅助装置的动作等。得到零件的所有运动、尺寸、工艺参数等加工信息后，用由文字、数字和符号组成的标准数控代码，按规定的方法和格式，编制零件加工的数控程序单。编制程序的工作可由人工进行；对于形状复杂的零件，则要在专用的编程机或通用计算机上进行

25、自动编程（APT）或CAD/CAM设计。图1.10 数控机床的组成加工图纸程序编制输入、输出装置 数 控 装 置CNC机 床主 进 辅运 给 助动 运 动机 动 作构 机 机 构 构电控制装置辅助控制及强置检测装置伺服驱动及位加工零件2. 2 数控机床坐标系机床坐标系是指用于确定机床的运动方向和移动距离的坐标系。标准的数控机床坐标系是一个笛卡尔直角坐标系，其基本坐标轴为X、Y、Z直角坐标，相对于每个坐标轴的旋转运动坐标为A、B、C。笛卡尔直角坐标系参考点：为建立机床坐标系，在机机床上专门设置的基准点。通过回参考点命令，使机床进行回参考点运动，使机床各坐标轴回到基准点并定位，以参考点为基准建立机

26、床坐标系。 2. 3 数控加工工艺的特点数控加工是指对产品、零件的制造过程利用计算机进行数字控制的加工，是机械制造中的先进加工技术。数控加工的广泛运用给机械制造业的生产方式、产品结构、产业结构都带来了深刻的变化，是制造业实现自动化、柔性化、集成化生产的基础。具有以下特点：1、适应性强，具有高柔性。2、加工精度高，产品质量稳定3、自动化程度高，劳动强度低（改善劳动条件）4、生产效率高，减少辅助时间和机动时间5、良好的经济效率6、有利于生产管理的现代化高精度化，高专业化的机械操作，则有其的具体的特点内容：1数控加工的工艺内容十分明确而且具体，进行数控加工时，数控机床接受数控系统的指令，完成各种运动

27、，实现加工要求。因此，在编制加工程序之前，需要对影响加工过程的各种工艺因素，如切削用量、进给路线、刀具的几何形状，甚至工步的划分与安排等一一作出定量描述，对每一个问题都要给出确切的答案和选择，而不能像用通用机床加工那样，在大多数情况下，许多具体的工艺问题是由操作工人依据自己的实践经验和习惯自行考虑和决定的。也就是说，本来由操作工人在加工中灵活掌握并可通过适时调整来处理的许多工艺问题，在数控加工时就转变为编程人员必须事先具体设计和明确安排的内容。2数控加工的工艺要求相当准确而且严密。数控加工不能像通用机床加工那样，可以对加工过程中初相的问题由操作者根据自己的靖安自由地进行调整。比如加工内螺纹，在

28、普通机床上操作时可以随时根据孔中是否挤满了切屑而决定是否需要退一下刀或先清理一下切屑；而数控机床并不知道孔中是否挤满了切屑以及何时需要退一次刀以待清除切屑后再进行加工。因此，在数控机床的工艺设计中必须注意加工过程中的每一个细节，做到万无一失。在实际工作中，一个字符、一个小数点或一个逗号的差错都有可能酿成重大机床事故和质量事故。因为数控机床比同类普通机床价格高很多，其加工的也往往是一些形状比较复杂、价值也较高的工作，所以万一损坏机床或工件报废都会造成较大损失。根据大量加工实力分析，数控工艺考虑不周和计算与编程时粗心大意是造成数控加工失误的主要原因。因此，要求编程人员除必须具备较扎实的工艺基本知识

29、和较丰富的实际工作经验外，还必须具有耐心和严谨的工作作风。3数控加工的工序相对集中。一般来说，在普通机床上是根据机床的种类进行单工序加工，而在数控机床上往往是在工件的一次装夹中完成钻、扩、铰、铣、镗、攻螺纹等多工序的加工。这种“多序合一”的现象也属于“工序集中”的范畴，极端情况下，在一台加工中心上可以完成工件的全部加工内容。2. 4 数控机床的作用和选择数控机床是从普通机床的基础上发展起来的，各种类型的数控机床基本上起源于同类型的普通机床，按工艺用途分为：1)数控车床 ：主要用于加工各种回转表面和回转体的端面。如车削内外圆柱面、圆锥面、环槽及成形回转表面，车削端面及各种常用的螺纹，配有工艺装备

30、还可加工各种特形面。在车床上还能做钻孔、扩孔、铰孔、滚花等工作。 2)数控铣床：一种用途广泛的机床，在铣床上可以加工平面（水平面、垂直面）、沟槽（键槽、T形槽、燕尾槽等）、分齿零件（齿轮、花键轴、链轮乖、螺旋形表面（螺纹、螺旋槽）及各种曲面。此外，还可用于对回转体表面、内孔加工及进行切断工作等。铣床在工作时，工件装在工作台上或分度头等附件上，铣刀旋转为主运动，辅以工作台或铣头的进给运动，工件即可获得所需的加工表面。由于是多刀断续切削，因而铣床的生产率较高。 3)加工中心：一般认为带有自动刀具交换装置（ATC）的数控镗铣床，称为加工中心。可以进行铣、镗、钻、扩、铰、攻丝等多种工序加工。不能包括磨

31、削功能，因为微细的磨粒可能进入机床导轨，从而破坏机床的精度。而磨床上有特殊的保护措施。4)数控钻床：具有广泛用途的通用性机床，可对零件进行钻孔、扩孔、铰孔、锪平面和攻螺纹等加工。在摇臂钻床上配有工艺装备时，还可以进行镗孔；在台钻上配上万能工作台（MDT-180型），还可铣键槽。 5)数控镗床：适用于机械加工车间对单件或小批量生产的零件进行平面铣削和孔系加工，主轴箱端部设计有平旋盘径向刀架，能精确镗削尺寸较大的孔和平面。此外还可进行钻、铰孔及螺纹加工。6)数控磨床：用磨料磨具（砂轮、砂带、油石或研磨料等）作为工具对工件表面进行切削加工的机床，统称为磨床。磨床可加工各种表面，如内外圆柱面和圆锥面、

32、平面、齿轮齿廊面、螺旋面及各种成型面。根据以上用途来进行机床的选择使用：一）根据零件类型选择1）平面孔系零件的加工这类零件或孔数较多，或孔位置精度要求较高，宜用点位直线控制的数控钻床与镗床加工。 2）旋转体类零件的加工此类零件多选用数控车床或数控磨床加工。3）平面轮廓的加工此类零件的轮廓多由直线和圆弧组成，一般选两坐标联动的数控铣床加工。 4）立体轮廓表面的加工一般选用具有三轴或三轴以上联动功能的数控铣床加工此类零件。 （二）根据机床的行程（三）根据机床的加工精度（四）根据机床的结构工作台形式、坐标轴的多少第三章 副变速器箱体加工工艺规程的制订3. 1 箱体零件图分析在制订零件的机械加工工艺规

33、程之前，对零件进行工艺性分析，是制订工艺规程的一项重要工作。首先应熟悉零件的作用、位置、装配关系和工作条件，搞清楚各项技术要求对零件装配质量和使用性能的影响，找出主要的和关键的技术要求，然后对零件图样进行分析。此图为副变速器箱壳后视，该零件是由平面、型腔以及孔系组成，周围是13的孔，中间部分，铣出凹台，镗床镗出52的两个孔，62的孔，剩下的一个10两个20的孔。3. 2 确定毛坯毛坯材料要尽量均匀，箱体材料一般选用HT200-400的各种牌号的灰铸铁，而最常用的为HT200。灰铸铁不仅成本低，而且具有较好的耐磨性、可铸性、可切削性和阻尼特性（减震性）。在单件生产或某些简易机床的箱体，为了缩短生

34、产周期和降低成本，可采用钢材焊接结构。此外，精度要求较高的坐标镗床主轴箱则选用耐磨铸铁。负荷大的主轴箱也可采用铸钢件。毛坯的加工余量与生产批量、毛坯尺寸、结构、精度和铸造方法等因素有关。有关数据可查有关资料及根据具体情况决定。毛坯铸造时，应防止砂眼和气孔的产生。为了减少毛坯制造时产生残余应力，应使箱体壁厚箱体浇铸后应安排时效或退火工序。在此副变速器箱体所选材料为HT200的铸铁。3. 3 副变速器箱体的工艺分析3.3.1 拟定箱体类零件工艺过程时一般遵循一下原则：（1）箱体加工工艺的原则：“先面后孔”的原则，先加工平面，后加工孔，是箱体零件加工的一般规律。这是因为作为精基准面的平面再最初的工序

35、中也能应该首先加工出来。而且，平面加工出来以后，由于切除了毛坯表面的凸凹不平河表面夹砂等缺陷，使平面上的支撑孔的加工更方便，钻孔时可减少钻头的偏斜，扩孔河铰孔时可防止刀具崩刃。有些精度要求较低的螺钉孔，可根据加工的方便及工序时间的平衡，安排其工序的次序。但对于保证箱体部件装配关系的螺钉孔、销孔以及与轴承孔相交的润滑油孔，则必须要在轴孔精加工后钻铰。前者是因为要以轴孔为定位基准，而后者会影响轴孔精细镗时的加工质量。（2）“粗精分开，先粗后精”的原则。由于箱体机构复杂，主要表面的精度要求高，为减少或消除粗加工时产生的切削力、夹紧力和切削热对加工精度的影响，一般应尽可能把粗精加工分开，并分别再不同的

36、机床上进行。至于要求不高的平面，则可将粗精两次走刀安排在一个工序内完成，以缩短工艺过程，提高工效。（3）先主后次 先安排零件的装配基面和工作表面等主要表面的加工，后安排如键槽、紧固用的光孔和螺纹孔等次要表面的加工。（4） 先基准后其它 即选作精基准的表面应在一开始的工序中就加工出来，以便为后续工序的加工提供定位精基准。3.3.2 定位基准的选择 (1)变速器箱体粗基准的选择在选择粗基准时，通常应满足以下几点要求： 第一，在保证加工面均有余量的前提下，应使重要孔的加工余量均匀,孔壁的厚薄尽量均匀，其余部位均有适当的壁厚； 第二，装入箱体内的回转零件(如齿轮、轴套等)应与箱壁有足够的间隙； 第三，

37、注意保持箱体必要的外形尺寸。此外，还应保证定位稳定，夹紧可靠。 为了满足上述要求，通常选用箱体重要孔的毛坯孔作粗基准。 变速器箱体精基准的选择：为了保证箱体零件孔与孔、孔与平面、平面与平面之间的相互位置和距离尺寸精度，箱体类零件精基准选择常用两种原则：基准统一原则、基准重合原则。 一面两孔 (基准统一原则)在多数工序中，箱体利用底面(或顶面)及其上的两孔作定位基准，加工其它的平面和孔系，以避免由于基准转换而带来的累积误差。 三面定位(基准重合原则)箱体上的装配基准一般为平面，而它们又往往是箱体上其它要素的设计基准，因此以这些装配基准平面作为定位基准，避免了基准不重合误差，有利于提高箱体各主要表

38、面的相互位置精度。3.3.3副变速器箱体加工阶段的划分一般可分为精加工、半精加工和精加工阶段。1）精加工阶段：主要任务是切去各表面上的大部分加工余量，加工精度要求不高，可采用大功率、高刚度的机床，采用较大的切削用量进行加工。2）半精加工阶段：在粗加工基础上，可完成一些次要表面的终加工，同时为主要表面的精加工做好准备。3）精加工阶段：达到零件上各个表面的设计要求。3. 4 拟定加工工艺路线 副变速器箱体机械加工工艺过程序号工序名称工序内容加工设备10铸造铸造毛坯20热处理人工时效30铣削粗、精铣铸件表面数控铣床40钻孔钻箱体正面8个13孔和中间的两个20孔和一个10孔数控钻床05清理去孔的毛刺0

39、6镗孔粗、精镗箱体正面的两个52孔和一个62孔镗床07钻孔钻箱体反面8个13孔和中间的两个20孔和一个10孔数控钻床08清理去毛刺09镗孔粗、精镗箱体反面的两个52孔和一个62孔镗床10整理对箱体整体去毛刺，修锐边，清洗、检验3. 5箱体的检验表面粗糙度检验通常用目测或样板比较法，只有当Ra值较小时，才考虑使用光学量仪或作用粗糙度仪；孔的尺寸精度：一般用塞规检验；单件小批生产时可用内径千分尺或内径千分表检验；若精度要求很高可用气动量仪检验。平面的直线度：可用平尺和厚薄规或水平仪与桥板检验；平面的平面度：可用自准直仪或水平仪与桥板检验，也可用涂色检验。同轴度检验：一般工厂常用检验棒检验同轴度；孔

40、间距和孔轴线平行度检验： 根据孔距精度的高低，可分别使用游标卡尺或千分尺，也可用块规测量；三坐标测量机可同时对零件的尺寸、形状和位置等进行高精度的测量。第四章副变速器箱体的数控加工编程4. 1刀具的选择由于刀具材料的切削性能直接影响着生产率，工件的加工精度，已加工表面质量，刀具的磨损和加工成本，所以正确的选择刀具材料是数控加工工艺的一个重要部分，刀具应具有高刚度，足够的强度和韧度，高耐磨性，良好的导热性，良好的工艺性和经济性，抗粘接性，化学稳定性。刀具号刀具作用0113钻头钻孔028钻头钻孔0320钻头钻孔0452镗刀镗孔0562镗刀镗孔0612铣刀铣面4. 2数控程序21程序清单箱体铣削加工

41、T06 ·············06为12铣刀，铣削箱体外表面M06S600 M03G54 G90 G17 G00 X0 Y0 Z5 D1POCKET3(5,0,1,-4,280,230,0,0,0,0,2,0,0,1000,500,0,11,5, , , , , )··铣削副变速箱体正面M30T06 ···········06为12铣

42、刀，铣削箱体外表面M06S600 M03G54 G90 G17 G00 X0 Y0 Z5 D1POCKET3 (5,0,1,-4,280,230,0,0,0,0,2,0,0,1000,500,0,11,5, , , , , )··铣削副变速箱体反面M30程序清单副变速器的钻孔加工：箱体正面周围8个13孔箱体正面左四个T01 ············01为13钻头，用来钻13孔M06S800 M03 F80 D1G54 G00 X0 Y0 Z13G00 X0

43、 Y28CYCLE81 (10,0,2,-13,13) ············钻正面左边4个孔G00 X0 Y-44CYCLE81 (10,0,2,-13,13)G00 X0 Y-110CYCLE81 (10,0,2,-13,13)G00 X73 Y-166CYCLE81 (10,0,2,-13,13)G00 Z205M05M30箱体正面右四个T01 ··········&#

44、183;···01为13钻头，用来钻13孔M06S800 M03 F80 D1G54 G00 X0 Y0 Z13G00 X-57 Y-15CYCLE81 (10,0,2,-13,13) ···········钻正面右边4个孔G00 X16 Y37 CYCLE81 (10,0,2,-13,13)G00 X16 Y107CYCLE81 (10,0,2,-13,13)G00 X16 Y179CYCLE81 (10,0,2,-13,13)G00 Z205M05 M

45、30程序清单副变速器的钻孔加工：箱体反面周围8个13孔箱体反面左四个T01 ················01为13钻头，用来钻13孔M06S800 M03 F80 D1G54 G00 X0 Y0 Z13G00 X57 Y-15CYCLE81 (10,0,2,-13,13) ···········钻反面左边4个孔G00 X-1

46、6 Y37CYCLE81 (10,0,2,-13,13)G00 X-16 Y107CYCLE81 (10,0,2,-13,13)G00 X-16 Y179CYCLE81 (10,0,2,-13,13)G00 Z205M05M30箱体反面右四个右边4个：T01 ·············01为13钻头，用来钻13孔M06S800 M03 F80 D1G54 G00 X0 Y0 Z13G00 X0 Y28CYCLE81 (10,0,2,-13,13) ·

47、83;·········钻反面右边4个孔G00 X0 Y-44CYCLE81 (10,0,2,-13,13)G00 X0 Y-110CYCLE81 (10,0,2,-13,13)G00 X-73 Y-166CYCLE81 (10,0,2,-13,13)G00 Z205M05M30程序清单副变速器的镗孔加工：箱体正面中间孔T03 ·············03为20钻头，用来钻2

48、0孔M06S800 M0 F80G54 G00 X0 Y0 Z13 D1CYCLE81 (10,0,2,-13,13) ···········钻正面20孔HOLES1 (123,-44,0,45,0,1)G00 X123 Y-44CYCLE81 (10,0,2,-13,13) ···········钻正面20孔HOLES1 (123,-44,-120,45,0,1)G00 X1

49、23 Y-44M05 M30 T02 ··············02为8钻头，用来钻8孔M06 S800 M03CYCLE81 (10,0,2,-13,13) ··········钻正面8孔HOLES1 (123,-44,120,45,0,1)G00 X123 Y-44M05 M30T04 ·····

50、83;········04为52镗刀，用来镗52孔M06 S500 M03CYCLE86 (10,0,2,-13,2,3,1,-1,1,45) ···········镗正面52孔OLES1 (123,-44,150,66.25,0,1)G00 X123 Y-44CYCLE86 (10,0,2,-13,2,3,1,-1,1,45) ······

51、83;····镗正面52孔HOLES1 (123,-44,-150,70,0,1)G00 X123 Y-44M05M30T05 ·············05为62镗刀，用来镗62孔M06 S500 M03CYCLE86 (10,0,2,-13,2,3,1,-1,1,45) ···········镗正面62孔G00 Z205M05M30箱体反面中间孔TO3 ············03为20钻头，用来钻20孔M06S800 M03 F80F54 G00 X0 Y0 Z13 D1CYCLE81 (10,0,2,-13,13) ··········钻反面20孔HOLES1 (-123,-44,0,45,0,1)GOO X-123 Y-44CYCLE81 (10,0,2,-1