1、- 1 -本 科 毕 业 论 文（ 20 届 ）G 系 列 变 速 器 中 联 板 合 件 的 数 控 加 工 编 程所在学院专业班级机 械 设 计 制 造 及 自 动 化学生姓名学号指导教师完成日期年月毕业设计任务书设计题目： G系列变速器中联板合件的数控加工编程系部： 机械工程系 专业：机械设计制造及其自动化1课题意义及目标本课题旨在对中等复杂程度的零件完成从工艺分析、编程、调试、加工等数控加工全过程的工作。充分利用实验设备，使学生熟练掌握数控机床的加工特点及编程方法和技巧，了解数控机床的选用及操作方法。同时注重学生对常用工艺装备的选用及设计的实践能力、创新能力的培养。2主要内容本课题须在
2、认真分析零件的基础上，进行相关的数学计算；制定加工工艺，选择工艺参数及刀具；编制数控加工程序；进行夹具设计。该课题旨在培养学生独立获取新知识、新技术和新信息的能力，使学生初步掌握科学研究的基本方法和思路；要求学生兼顾加工精度和加工效率，在保证加工精度的前提下，认真进行工艺分析，制定合理的工艺方案，选择合理的切削用量，正确编制数控加工程序。数控机床及其系统可自行选择。1）毕业设计论文一份；2）零件图一张；3）工艺卡一份；4）数控加工刀具表一张；5）数控加工程序；6）夹具装配图一张3主要参考资料1郑堤.数控机床与编程.北京：机械工业出版社，2010.52张宝林.数控技术M.北京：机械工业出版社,1
3、997.83陈明机械制造工艺学北京：机械工业出版社 20054进度安排审核人： 年 月 日设计各阶段名称 起止日期1 进行零件分析，确定数控加工类型及设备 3月3日3月23日2 熟悉并掌握数控系统的指令规定 3月24日4月13日3 制定加工工艺，选择工艺参数及刀具 4月14日5月4日4 编制数控加工程序；进行夹具设计 5月5日6月1日5 完成毕业论文及答辩工作 6月2日6月22日G系列变速器中联板合件的数控加工编程摘要：变速器中联板合件作为一个复杂且重要的零件，其对精度和寿命的要求很高，那么在传统制造业的前提下很难完成这样高精度的产品。不过随着计算机技术的高速发展，传统的制造业开始了根本性的变
4、革，在现代制造系统中，数控技术是关键技术。本文通过使用带刀库的数控铣床加工中心，来完成中联板合件的数控加工。首先，通过认真分析零件图，在保证加工精度和生产效率的前提下制定了合适的加工工艺，然后根据加工工艺进行了手工编程，最后借助斯沃数控仿真软件来模拟加工中心完成了对零件的虚拟加工。关键词：数控技术，编程，工艺，仿真G Series transmissionhousingcasting andits NC ProgrammingAbstract: The G Series transmission housing casting, as the complex and important par
5、ts,have a high requirement of accuracy and life-cycle. It is hard to accomplish suchhigh-precision products under the premise of the traditional manufacturing industry.Fortunately, with the rapid development of computer technology, the start of a fundamentalchange has taken place in traditional manu
6、facturing. In modern manufacturing systems,CNC technology is a key technology. This article use the knives library CNC milling -machining center, completing the housing castings CNC machining. First, under the carefulanalysis of parts drawing, we developed an appropriate processing technology in ens
7、uringprecision and production efficiency. Second, according to processing technology we carriedout the manual programming. Finally, we completed the virtual processing of parts with theSwan NC simulation software by simulating the machining center .Keywords: NC Technology, Program, Crafts, Simulatio
8、n目 录1 绪 论11.1研究背景11.2关于变速箱体零件自动生产线在国内外现状及发展趋势11.3数控编程技术现状及发展趋势21.4变速器中联板合件数控加工的研究意义32 变速箱中联板合件加工工艺52.1 零件的分析52.1. 1 零件的作用52. 1.2 零件的工艺分析52 . 2 工艺规程设计62.2. 1 确定毛坯的制造形式62. 2.2 选择基面62. 2.3 制订工艺路线72.2.4 确定机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸82.2.5 确定切削用量92. 2 . 6 确定切削工时1 72.2.7 填写机械加工工艺过程卡片 192 . 3 夹具设计1 92 . 3 . 1 夹具的分类1
9、92 . 3 . 2 夹具的选择2 02 . 3 . 3 夹具的设计计算2 02 . 3 . 4 画夹具装配图2 23 手工编程2 33.1 手工编程的概念及特点233. 2 程序233.3 数控加工刀具表334 斯沃数控仿真软件344.1 斯沃数控仿真软件概述344. 1 . 1 斯沃数控仿真软件简介344. 1 . 2 斯沃数控仿真软件的功能344.2 把程序导入软件36结 论3 7参考文献38致 谢39附 录40太原工业学院毕业设计11 绪论1.1 研究背景本文的研究对象是变速器中联板合件，中联板合件作为一个复杂零件，具有特殊的加工要求。箱体类零件一般是指具有一个以上孔系，内部有一定型腔
10、或空腔，在长、宽、高方向有一定比例的零件。这类零件在机械行业、汽车、飞机制造等各个行业用得较多，如机床的床头箱、主轴箱；柴油机缸体、齿轮泵壳体；汽车的发动机缸体，变速箱体等。箱体类零件一般都需要进行多工位孔系、轮廓及平面加工，公差严求较高，特别是形位公差要求较为严格，通常要经过铣、钻、扩、镗、铰、攻丝等工序，需要刀具较多，在普通机床上加工难度大，工装套数多，费用高，加工周期长，需多次装夹、找正，手工测量次数多，加工时必须频繁地更换刀具，工艺难以制定，更重要的是精度难以保证1。此时，必须使用加工中心来完成零件的加工。加工中心实际上就是带有刀库的数控铣床，能够加工轮廓形状特别复杂或难以控制尺寸的零
11、件，如壳体类零件等。在加工中心上加工此类零件时，只需要一次装夹就可以完成在普通机床上需要多道工序才能完成的加工内容，省时省力，给企业带来高效益。同时零件的加工精度高，质量有保证。由此可见，用加工中心加工中联板合件有现实意义。在未来的十几年内，会有更多更复杂的箱体类零件在加工中心上完成加工。1.2关于变速箱体零件自动生产线在国内外现状及发展趋势目前，由于对箱体类零件需求量的日渐增加，国内同行业各厂家都比较重视变速箱的生产投入，柳工、徐工、厦工等生产厂家均已建成独立的箱体分厂,年生产能力约为20000台。下面以柳工为例作具体介绍2。该箱体分厂机加工部分是一条专机生产线，该生产线除2台立车是普通设备
12、外，其它设备均为专用机床。该生产线的加工范围是完成了从毛坯粗加工开始的全部机加工工序内容，且配有专门的毛坯生产车间。太原工业学院毕业设计2该箱体分厂变速箱的装配过程大致为：零部件清洗、部装、总装、磨合、喷漆、转整机装配。但柳工在变速箱装配过程中的缺陷是采用了地摊式的装配台架进行装配，这种装配形式的部装区域相对独立，对于流水线装配这种装配形式效率相对偏低3。虽然柳工的这种生产方式，具有制造效率高、加工精度高等比较明显的优点，但是柳工的专机生产线缺乏柔性化，即没有应变能力，一旦产品改型，专机就必须作相应变化或者直接作废，给企业带来巨大损失。随着科研技术水平的提高和工业科技的发展，国内的变速箱生产线
13、虽然在最近几年开始大幅度的生产革新，但是相对于欧美和日本的技术水平来说还是相当落后。从上个世纪60年代末至70年代初开始，日本、欧美等发达国家开展了柔性制造技术和装备的研制工作，并把变速箱的生产模式逐步变为柔性制造系统。例如，通用汽车公司的传动系部门于1993年开始作同样的准备，采用FMS，以满足变速箱类壳体零件多品种的制造要求4;美国著名的工程机械生产商卡特彼勒公司东皮奥里亚工厂在1990年就从Cincinnati Milacron公司引进柔性加工单元促进箱体零件生产率的提高5。在现阶段，发达国家对柔性制造系统的应用已经逐渐变得广泛，但是在我国对这一技术的应用还处于开发阶段，与国际先进水平仍
14、有较大差距。自动生产线的发展随着社会的进步和生产模式的改良有了质的飞跃，总结起来有以下发展趋势：1）自动生产线的柔性化；柔性自动线（FTL）是柔性制造系统(FMS)类型之一。在工业化的发达国家中，柔性制造生产线作为工厂自动化的重要技术，已经获得了实际的应用。它的应用，圆满地解决了机械制造高自动化和高柔性之间的矛盾6。2）自动生产线的敏捷性；敏捷制造是指制造企业采用现代通信手段，通过快速配置各种资源（包括技术、管理和人），以有效和协调的方式响应用户需求，实现制造的敏捷性7；3）自动生产线的智能化；自动生产线的智能技术，表现在生产线自动控制、刀具自动更换、工装及辅具自动更换、工件自动调度、自动编程
15、、自动监控、自动补偿、工件质量自动检测、刀具磨损或破损后自动更换和自动报警等8。1.3 数控编程技术现状及发展趋势数控编程主要是指从零件图纸开始到获得数控加工程序结束的全过程。它的任务是计算加工走刀中的刀位点（cutterlocationpoint简称CL点）。刀具轴线与刀具表面的太原工业学院毕业设计3交点即为刀位点。APT（AutomaticallyProgrammedTool）语言的产生就是为了便于机械零件数控加工程序的编制。采用APT语言编制数控程序具有程序简炼，走刀控制灵活等优点，使数控加工编程从面向机床指令的“汇编语言”级，上升到面向几何元素9。当然，APT语言也有很多缺点：比如难以
16、描述复杂零件的形位要求，在零件显示的直观性方面差强人意；不容易作到高度的自动化，集成化。近代以来，为了弥补APT语言的缺陷，各大公司纷纷开始研制新的数控编程系统，比较著名和常用的有CATIA、UGII、Pro/Engineering，MasterCAM等，这些系统都有效地解决了APT语言的不足，同时大大促进了数控编程的发展。在零件几何形状的显示、修改及刀具轨迹生成、几何造型、交互设计、走刀过程的仿真显示、验证等问题方面，上述系统都有了比较详细的解答，同时还推动了CAD和CAM向一体化方向发展10。80年代初，在CAD/CAM一体化概念的基础上，逐步形成了计算机集成制造系统（CIMS）及并行工程
17、（CE）的概念。目前，为了适应CIMS及CE发展的需要，数控编程系统正向集成化和智能化方向发展11。1.4 变速器中联板合件数控加工的研究意义作为现代工业制造的基本元素，同时也是国内外尖端科技发展的根本平台，数控技术发展的重要性不言而喻。在“地球村”、“经济全球化”等新的世界形势下，在此时此地生产的产品，在下一秒可能就会出现在千里之外的某个地方。可见“高、精、尖”的产品会越来越多，现代制造业对数控技术的依赖性会越来越强。因此对数控技术的发展提出了新的要求，不仅在精度上要求更加微观化，同时在控制逻辑上要求更加智能化。此外，数控技术的普及解放了生产力，使人力资源得到了更好的应用，是发展中国家生产力
18、结构转变的里程碑，体现了人类在物质资料生产中的巨大成就，标志着人类文明的进步。数控技术在现代制造业中的优势主要有以下几点：1）适应社会生产能力的不断扩大，工业化的需求，促进了生产力结构的转变；科技发展的趋势是减小社会劳动力的密度，使得社会生产力结构由劳动密集型转向技术密集型，其中数控技术是实现生产力结构改型的有效技术，也是人类社会科技发展的必然产物。譬如，近年来随着科技水平的不断提升，数控技术各环节的质量和工作能力逐步改善，就简单的数控车床而言，主轴转速是决定整个机床生产能力的核心单元，而现阶段已太原工业学院毕业设计4经对主轴转速进行了多次升级，在原来3000r/min 的基础上提升了三倍之多
19、，因此其生产能力也逐步提升，有效减少了社会生产力的需求量，为我国生产力结构转型做出重大贡献。2）高难度、精度加工,满足更加尖端的科技需求；科学技术的不断发展使得制造业技术水准逐步提升，产品性能得到根本性改善。对于自动化控制系统来说，数控技术的应用可以达到高精密度和高质量的要求。譬如，上世纪以来，我国航天技术的飞跃发展很大程度上依托于我国工业制造技术的进步，尤其在大件产品的加工制造中数控机床成为必要设备，航天元件的制造不仅体现了国家整体的制造技术，也是在尖端科技领域基本实力的象征，因此对数控技术的设计提出了更高的难度和精度要求，随着各项基础设施的发展，我国数控技术在诸如航天研发的高端科技领域占据
20、一席之地，满足了特殊元件的高难度、高精度加工，与传统制造技术相比具有前沿性尖端科技的优势，为我国现代工业制造和国民经济的发展奠定了基础。3）构建智能化社会的基本元素；新形势下国际发展趋于一体化，科技发展水平的较量呈现人性化和智能化，因此数控技术在现代工业中的核心优势在于具备构建智能化社会的潜质12。社会的智能化主要体现在基础设施的计算机控制和工业生产的数控技术，数控技术的智能化的内容主要体现在制造效率和满足设计需求上13。因此，对中联板合件数控加工的研究不但是对自己所学知识的一次总结，而且是顺应制造业的发展趋势，与世界先进制造技术接轨。可以预见，在将来会有越来越多的高精度，难加工，形状复杂的零件出现，而解决问题的方法就是用功能更加强大的数控加工中心来匹配。
