齿轮箱（右）箱体车轴壳的加工──编制数控加工中心上的壳体.doc

1、 毕业设计用纸摘要本次毕业设计的课题是齿轮箱（右）箱体车轴壳的加工编制数控加工中心上的壳体精度要求高、要加工的孔多、工序很长且具有较广泛的代表性，通过本次课题的完成，使其熟悉实际生产中工程图的全貌和具体要求，其次熟悉实际生产中工艺设计的全方法。对西门子加工中心的加工工艺特性也有了一定的了解。通过本课题的完成，使我首先感觉到合作配合工作的重要性，其次熟悉实际生产中的程序设计过程及方法，再次要会三维造型，最后学会独立分析解决问题、编写毕业设计论文、查找参考资料的方法。关键词：齿轮箱（右）箱体车轴壳、加工工艺、加工工序。装 订 线目 录1摘要 2目录3正文1、课题研究的主要内容32、附件的功用和结构

2、设计73、具体步骤和措施84结 论135参考文献15一、课题研究的主要内容1、1课题来源：该插秧机能很好的满足现代水稻群体质量在纸的顶穴、定量、宽行、浅栽要求，能保证基本苗的数量、秧苗浅栽的低节位分蘖、宽行的通风透光的特性；所插的秧苗要求按标准规范育成规格均匀一致的毯状秧苗；插秧机的分体式浮板及液压仿形装置，即被上解决了由于壅泥、壅水及栽插深度不一致的问题，确保了机插质量的稳定；插秧机上配有高速取秧数量的手柄，可以方便调整插秧机抓取带土小苗的数量；由于大量采用高强度铝合金、工程塑料等材料以及先进的制造工艺，因此整机重量轻，机动性好，并具有较好的使用耐久性和可靠性。1、2 课题题目：插秧机齿轮箱

3、（右）车轴壳1、3 课题类型：车轴壳主要是利用数控铣床来加工螺纹孔，利用数控车床来加工外表面及钻孔。1、4 课题意义：数控铣床具有加工通用性好、加工精度高、加工效率高和加工质量稳定的特点，是理想的轮廓零件的加工机床，并能够对工件完成铣、钻、铰、攻螺纹等多种工序的加工。数控车床具有加工通用性好、加工精度高、加工效率高和加工质量稳定等特点，是理想的回转体零件加工机床，能对轴类和盘类零件自动完成内外圆柱面、圆锥面、球面、圆柱螺纹、圆锥螺纹等的切削加工，并能进行切槽、钻孔、扩孔、铰孔等的加工。二、零件的功用及结构2、1查看车轴壳的毛坯：毛坯尺寸标注见附表12、2根据齿轮箱的尺寸计算车轴壳的尺寸。齿轮箱

4、尺寸标注见附表22、3加工后车轴壳的具体结构及尺寸。车轴壳的尺寸标注见附表32、4设计车轴壳的辅助工具。在数控铣床上加工车轴壳上的螺纹孔应先将车轴壳夹紧，夹紧是工件装夹过程中的重要组成部分。工件定位后，必须通过夹紧机构使工件保持正确的定位位置，并保证在切削等外力的作用下工件不产生位移或震动。工件夹紧时应满足以下要求：1、 夹紧过程可靠。夹紧过程中不破坏夹具中的正确位置。2、 夹紧力的大小适当。夹紧后的工件变形和表面压伤程度必须在精度允许的范围内。3、 结构性好。结构力求简单、紧凑，便于制造和维修。4、 使用性好。夹紧动作迅速，操作方便，安全省力。在数控铣床上加工中小型工件时，一般采用机用虎钳（

5、也称平口钳）来装夹工件。但对于回转体机用虎钳不能定位，必须使用辅助工具使车轴壳定位。辅助工具必须满足以下要求：1、 具有结构合理、刚性强、装夹稳定可靠、操作方便、提高安装精度及装夹速度等优点。2、 采用辅助工具后应保证加工的零件尺寸比较稳定，互换性好。3、辅助工具在制造时应简单、经济、制造周期较短。所以在装夹车轴壳时我选用了四爪卡盘来装夹零件。三、分析零件的具体结构及加工方法3.1选用合适的加工机床。 从零件整体的结构看，要保证零件的加工质量并满足加工的顺序，必须先加工外圆和内孔，其次在加工车轴壳上的螺纹孔。所选的机床如下：一、加工外圆和内孔选用SINUMERIK 802C系统的数控车床加工。

6、1、对刀：对刀前的准备：在进行对刀前，须完成必要的准备工作，其内容包括工件的装夹和刀具的装夹。工件的装夹：在数控机床上最常用的夹具是三爪自定心卡盘（简称三爪卡盘）。三爪卡盘装夹工件时可自动定心，不需要找正，特别适合夹持横截面为圆形、正三角形、正六边形等工件。但该卡盘夹持力小，只适合装夹中小型工件。四爪单动卡盘（简称四爪卡盘）不但能夹持横截面为圆形的工件，还能夹持其他各种规则和不规则横截面的工件，且加紧力较大，可用于车削偏心工件。但该卡盘不能自动定心，需要找正。三爪卡盘是数控机床的标准附件，四爪卡盘是数控机床的选用附件。用三爪卡盘夹紧工件时为保证足够的夹紧力，一般要留20mm以上的夹持长度。在车

7、削薄壁工件时，夹具常采用轴向夹紧，防止加工时工件变形。刀具的装夹：（1） 外圆车刀的装夹。装夹在刀架上的外圆车刀不宜伸出太长，否则刀杆的刚度降低，在切削时容易产生振动，直接影响加工工件的表面粗糙度，甚至有可能发生崩刃现象。车刀的伸出长度一般不超出刀杆厚度的2倍。车刀刀尖应与机床主轴车刀刀尖应与机床主轴中心线等高，如不等高，应用垫刀片垫高。垫刀片要平整，尽量减少垫刀片的片数，一般只用2、3片，以提高车刀的刚度。另外，车刀刀杆中心线应与机床主轴中心线垂直，车刀要用两个刀架螺钉压紧在刀架上，并逐个轮流拧紧。拧紧时应使用专用扳手，不允许在加套管，以免使螺钉受力过大而损伤。（2） 切断刀的装夹。切断刀不

8、宜伸出太长，装刀时要装正以保证两个副偏角对称，否则将使一侧副刃实际上没有副偏角，造成刀头者一侧受力较大而折断。切断刀的主切削刃必须与机床主轴中心线等高，以免切不断工件、切断刀崩刃或折断的情况出现。（3） 镗孔刀的装夹。用车刀加工内孔通常称为镗孔，使用的车刀为镗刀。在装刀时，刀尖应与机床主轴中心线等高，刀杆基面必须与主轴中心线平行，刀头可略向里偏斜一些，以免镗到一定深度时，刀杆后半部与工件表面相碰，在允许的情况下刀杆伸出尽量短一些，但应保障刀杆的工作长度长于孔深度3-5mm。2、对刀的步骤：（1）将刀具对准工件毛坯的右端面，并约有1mm的切削量，然后进行切削。切削完毕后，察看是否在中点，若不在，

9、则调整刀具垫片的数量。（2）开动电源，使毛坯零件回转，用切断刀的刀尖对准毛坯的中心。（3）镗孔刀对刀：用钻头在工件右端面钻孔，钻头直径应保证内孔有足够的加工余量。镗孔刀在合适的位置镗削内孔，背吃刀量一般为0.5-1mm。镗出约10mm长度的内孔，将刀尖退出内孔但X轴坐标不变。使主轴停转，测量内孔直径，记下数值。使主轴回转，通过调整Z轴坐标使刀尖对准右端面。用（1）的方法对刀。3、程序结构（1）：开始的两个符号必须是字母。（2）：其后的符号是字母、数字或下划线。（3）：最多为8个字符。（4）：不得使用分隔线。4、加工顺序：循环：循环是指用特定加工过程的工艺子程序，一般应用于切槽、坯料切削或螺纹切

10、削等编程量较大的加工过程。循环中使用的参数为R100-R249。而车轴壳所需要的循环有2种，即毛坯切削循环LCYC95指令和切槽循环LCYC93指令。（1）：毛坯切削循环LCYC95指令：该指令可以在坐标轴平行方向加工由子程序编程的轮廓，它既可以进行纵向和横向加工，也可以进行内外轮廓的加工，还可以选择不同的切削工艺方式：粗加工、精加工或综合加工。只要刀具不与工件发生碰撞就可以在任意位置调用此循环。 毛坯切削循环LCYC95指令的参数：R105：加工方式，数值1-12（含义见附表5）R106：精加工余量，无符号R108：粗加工进刀切入角R109：粗加工进刀切入角R110：粗加工时的进刀量R111

11、：粗切进给速度R112：精切进给速度（2）：切槽循环LCYC93指令：在圆柱形工件上，不管是进行纵向加工还是进行横向加工均可以利用切槽循环对称加工出切槽，包括外部切槽和内部切槽。在调用切槽循环LCYC93指令之前不许激活用于进行加工的刀具补偿参数，割刀已完成对刀过程。 切槽循环LCYC93指令的参数： R100：横向（X向）坐标轴切槽起始点直径R101：纵向（Z向）坐标轴切槽起始点R105：加工方式，数值1-8（含义见附表6）R106：切槽粗加工时预留的精加工余量，无符号R107：刀具宽度，无符号R108：每次切入深度，无符号R114：槽底宽度（不考虑倒角），无符号R115：槽深，无符号R11

12、6：切槽齿面的斜度，无符号，范围：0度-89.999度R117：槽沿倒角长度R118：槽底倒角长度R119：槽底停留时间注意：实际所用刀宽必须与R107参数相符。如果实际所要的刀具宽度大于槽底的宽度，则会使实际加工的切槽大于编程的切槽而导致轮廓损伤，这种损伤是循环所不能监控的。R119参数应设定合适的槽底停留时间，其最小值至少为主轴旋转一周所用时间。切槽循环LCYC93指令执行之前割刀所到达的位置是任意的，但必须保证割刀进行切槽加工时不与工件发生碰撞（特别是切割内部槽），并应尽量减少空刀行程。5、运用子程序在程序中，当某一段程序重复出现（即具有相同切削路线）时，可用把这一段程序作为子程序，并事

13、先存储起来，在进行加工时反复调用，这样就减少了重复编程的工作量，简化了程序。子程序的结构与主程序的结构相同，但在子程序中最后一个程序段不使用M2指令而使用M17指令结束程序。除了M17指令外，还可用RET指令结束子程序。RET指令要求占用一个独立的程序段。为了方便的选择某一个子程序，必须给子程序取一个程序名。子程序名可以自由选择，其方法与主程序中的程序名的选取方法一样，但扩展名为MPF，在输入程序名时系统能自动生成扩展名，而子程序的扩展名必须与子程序名一起输入。另外，在子程序中，还可以使用地址符号L，其后面的值可以有7位（只能为整数），地址字符L之后的0均有意义，不能省略。在一个程序中（主程序

14、或子程序）可以直接利用程序名调用子程序。子程序调用要求占用一个独立的程序段。如果要求多次连续的执行某一子程序，则在编程时必须在所调用的子程序的程序名的地址P下写入调用次数，最大调用次数可达9999（P1-P9999）。 二、加工车轴壳上的螺纹孔选用SINUMERIK 802D系统的数控机床加工。该系统的钻孔循环用于钻孔、镗孔、攻螺纹等规定的动作顺序。这些循环以具有的定义得名称和参数的子程序的形式来调用。钻孔循环需定义两种类型的参数:几何参数和加工参数。几何参数包括参考平面和返回平面，以及安全间隙或相对的最后钻孔深度。（1）加工开始平面（亦称参考平面） 这一平面为固定循环加工时Z向由快转变为进给

15、的位置，不管刀具在Z轴方向的起始位置如何，固定循环执行的第一个动作总是将刀具沿Z轴快速移动到这一平面上，因此，必须选择加工开始平面高于加工表面。（2）加工底平面 这一平面的选择决定了最后钻孔的深度，因此加工底面在Z向德坐标即可作为加工底平面。在立式加工中心是由于规定刀具离开工件为Z正向，因此，加工底平面必须低于加工开始平面。（3）加工返回平面 这一平面规定了在固定循环中Z轴加工至底面后，返回到哪一位置，而在这一位置上工作台XY平面可以做定位运动，因此，加工返回平面必须等于或高于加工开始平面。钻孔循环调用和返回条件钻孔循环是独立于实际轴名称而编程的。所以调用时要注意几个方面：（1）：循环调用之前

16、，在前面程序必须到达孔的位置。（2）：在钻孔循环中没有定义进给率、主轴转速和主轴旋转方向的值，则必须在零件程序中给定。（3）：循环指令之前，有效地G功能和当前数据记录在循环之后仍然有效。钻孔循环的运动顺序（1）：X、Y轴定位。刀具快速定位到孔加工的位置（初始面）。（2）：快进到点R 平面。刀具自初始面快速进给到R平面（准备切削的位置）。（3）：孔加工。以切削进给方式执行孔加工的动作。（4）：在孔底的动作（Z平面）。包括暂停、主轴定向停止、刀具移位等动作。 （5）：返回到点R平面。（6）：快速返回到初始点。此运动顺序所有钻孔都遵守。但具体的循环指令定义的步骤又有所不同，要分别对待。加工孔的顺序：

17、1：钻孔，中心钻孔CYCLE81 编程格式：CYCLE81 （RTP，RFP，SDIS，DP，DPR）参数意义：RTP：后退平面（返回平面）（绝对）RFP：参考平面（绝对）SDIS：安全间隙（无符号输入）DP：最后钻孔深度（绝对）DPR：相当于参考平面的最后钻孔深度（无符号输入）钻孔的运动顺序：（1）：Z轴以进给（G0）到达安全间隙之前的平面即安全平面。（2）：Z轴以进给速度（G1）进给至最后的钻孔深度。（3）：Z轴快速（G0）返回平面RTP。2、深孔加工CYCLE83编程格式：CYCLE83（RTP，RFP，SDIS，DP，DPR，FDEP，FDPR，DAM，DTB，DTS，FRF，VARI

18、）参数意义：RTP：后退平面（返回平面）（绝对）RFP：参考平面（绝对）SDIS：安全间隙（无符号输入）DP：最后钻孔深度（绝对）DPR：相当于参考平面的最后钻孔深度（无符号输入）FDEP：起始钻孔深度（绝对值）FDPR：相当于参考平面的起始钻孔深度（无符号输入）DAM：递减量（无符号输入）DTB：最后钻孔深度时的停顿时间（断屑）DTS：起始点处和用于排屑的停顿时间FPF：起始钻孔深度的进给率系数（无符号输入） 值范围：0.001-1VARI：加工类型：断屑=0，排屑=13、刚性攻螺纹CYCLE84编程格式：CYCLE84（RTP，RFP，SDIS，DP，DPR，DTB，SDAC，MPIT，P

19、IT，POSS，SST，SSTI）参数意义：RTP：后退平面（返回平面）（绝对）RFP：参考平面（绝对）SDIS：安全间隙（无符号输入）DP：最后钻孔深度（绝对）DPR：相当于参考平面的最后钻孔深度（无符号输入）DTB：螺纹深度时的停顿时间（断屑）SDAC：循环结束时主轴所谓旋转方向，取值范围为3，4，5，分别对应M3，M4，M5MPIT：标准螺距，取值范围为3（M3）-48（M48）PIT：螺距，取值范围为0.001-2000.000mmPOSS：主轴的准停角度SST：攻螺纹进给速度SSTI：返回速度攻螺纹的运动顺序：（1）：Z轴快速（G0）到达安全间隙之前的平面即安全平面。（2）：定位主轴

20、停止（值在参数POSS中）以及将主轴转换为进给模式。（3）：Z轴以攻螺纹进给速度SST进给至底面DP。（4）：底面暂停DTB确定的时间。（5）：Z轴以返回速度SSTI到达安全间隙之前的平面即安全平面。（6）Z轴以G0速度和SDAC确定的主轴旋转方向返回至返回平面RTP。注意：丝锥的头部有3-5牙是不完整的牙型，在攻螺纹时，其深度应加5倍螺距的量。4、圆周孔HOLES2编程格式：HOLES2（CPA，CPO，RAD，STA1，INDA，NUM）参数意义：CPA：圆周孔的中心点（绝对值），平面的第一坐标轴（横坐标）CPO：圆周孔的中心点（绝对值），平面的第二坐标轴（纵坐标）RAD：圆周孔的半径（无

21、符号输入）STA1：起始角。与平面第一坐标轴（横坐标）的角度，-180度STA1180度INDA：增量角。如果参数INDA的值为零，循环则会根据孔德数量按整周计算平均所需的角度NUM：孔的数量5、对刀：从毛坯图可以看出工件坐标系的原点与毛坯料对称中心重合，在这种情况下，其工件坐标系原点的机床（机械）坐标值按以下计算式计算：X （工机）=（X（机1）+X（机2）/2Y（工机）=（Y（机3）+Y（机4）/2 6、程序名称：（1）：开始的两个符号必须是字母。（2）：其后的符号可以是字母、数字或下划线（3）：最多为16个字母（4）不得使用分隔符四、具体的加工步骤钻孔及外圆加工（1）：工艺分析：从工件的

22、图样上可以看到车轴壳的外圆的尺寸要求较高，表面粗糙度较小，零件的装夹采用数控车床的三爪卡盘装夹。在安装工件时要注意工件安装在三爪卡盘中间的位置，然后拧紧，工件被加工的部分要伸出卡盘，避免刀具与卡盘发生干涉。刀具号：T195度外圆刀，T2镗刀右端工序TTT001 MPF用25的麻花钻钻孔粗铣N10G54 G90 G94 G71 G23机床坐标系，绝对编程，分进给，取消刀补，切削平面，安全指令N20T1 D1 M3 S600换1号刀，主轴正转，转速600r/minN30G0 X60 Z0 M7快速定位，切削液开N40G1 X20 F60粗车右端面，进给速度60mm/minN50G0 X60 Z2快

23、速返回到加工平面CNAME=“T001”轮廓子程序R105=1R106=0.25R108=2R109=7R110=100R120=50LCYC95调用循环N60G0 X100 Z100 M9快速退刀，切削液关N70M5 主轴停转N80M0程序结束精铣N90T1 D1 M3 S1000 F60 主轴正转，转速1000r/min，仅给速度60mm/minN100G0 X47 Z2 M7快速定位，切削液开N110T001调用子程序N120G0 X100 Z100 M9快速退刀，切削液关N130M5 主轴停转N140M0程序结束镗孔N150T2 D1 M3 S400换2号刀，主轴正转，转速400r/m

24、inN160G0 X30 Z2 M7快速返回至加工平面N170G1 X30 Z0 粗镗1点N180X27 Z2 粗镗2点N190M3 S600N200G0 X35 Z0N210G1 X28 Z-117.1粗镗1点N220X20 Z2粗镗2点N230M3 S800N240G0 X37 Z0N250G1 X29 Z-117.1精镗1点N260X20 Z100 M9精镗2点N270M30程序结束子程序T001 SPFN1G1 X32 Z0走刀至加工平面N2G1 X32 Z-29加工至1点N3X55 Z2加工至2点N4RET子程序结束左端面加工：TTT002 MPFN10G54 G90 G94 G71

25、 G23 机床坐标系，绝对编程，分进给，取消刀补，切削平面，安全指令N20T1 D1 M3 S800换1号刀，主轴正转N30G0 XG8 Z2 M7快速定位，切削液开N40CNCME=T002轮廓子程序R105=1R106=0.25B108=2R109=7R110=1R111=100R112=50N50CYCLE95调用循环N60G0 X100 Z100 M9快速退刀，切削液关N70M5主轴停转N80M0程序结束N90T1 D1 M3 S10001号刀，转速1000r/minN100G0 X55 Z2 M7快速进刀，切削液开N110L002调用子程序N120G0 X100 Z100 M9 快速

26、退刀，切削液关N130M30程序结束子程序：子程序L002G1 X55 Z0走刀至加工平面Z-90加工至加工点RET子程序结束切槽加工：切槽N1T3 D1 M3 S400换3号刀，主轴正转N2G0 X60 Z-62 M7快速定位，切削液开N3G1 X55确定切槽位置点R100=55R101=-62R105=1R106=0.25R107=5R114=18R115=3R116=0R117=0R118=0R119=1N4LCYC93 调用切槽循环N5G90 G0 X100 Z100 M9快速退刀，切削液关N6M30程序结束致谢本次毕业设计是在学校高晓宇老师的指导下完成的，在设计中老师提出了许多很好的

27、建议并及时指出不妥之处，这些都非常有助于设计的顺利完成。谨以此向老师表示衷心的感谢和崇高的敬意。此外，在设计中参考了许多学者专家的文章和著作，还有一些没有在参考文献中列出。在此向这些对毕业设计提供参考资料的作者们表示感谢。 最后感谢学院的领导、老师，特别是机械工程系的领导、老师以及各位同学在我大学学习期间的关心、支持和帮助。参考文献：1:机械设计委员会编著，机械设计手册，机械工业出版社，20042：王志平主编，数控加工编程与操作，高等教育出版社，20053: 刘越主编,机械制造技术,化学工业出版社，20034:孟少龙主编,机械加工工艺手册,机械工业出版社，19925：王荣兴主编，加工中心培训教程，机械工业出版社，2006 第 19 页 共19页