资源描述
第一章 绪论1.1 机械制造业的发展前景机械制造业作为一个传统的领域已经发展了很多年，积累了不少理论和实践经验，但随着社会的发展，人们的生活水平日益提高，各个方面的个性化需求越加强烈。作为已经深入到各行各业并已成为基础工业的机械制造业面临着严峻的挑战。全套图纸，加153893706先进制造技术这个概念的提出为机械制造业的发展指明了方向。虽然这个名词没有确定的定义，但目前公认的认识是：先进制造技术是传统制造技术不断吸收机械、电子、信息、材料、能源和现代管理等方面的成果，并将其综合应用于产品设计、制造、检测、管理、销售、使用、服务的制造全过程，以实现优质、高效、低耗、清洁、灵活的生产，并取得理想技术经济效果的制造技术的总称。它具有如下一些特点：1 从以技术为中心向以人为中心转变，使技术的发展更加符合人类社会的需要。2 从强调专业化分工向模糊分工、一专多能转变，使劳动者的聪明才智能够得到充分发挥。3 从金字塔的多层管理结构向扁平的网络化结构转变，减少层次和中间环节。4 从传统的顺序工作方式向并行工作方式转变，缩短工作周期，提高工作质量。5 从按照功能划分部门的固定组织形式向动态的自主管理的小组工作方式转变。6 机械制造技术的发展趋势可以概括为：（1）机械制造自动化。（2）精密工程。（3）传统加工方法的改进与非传统加工方法的发展。下面对自动化技术给予论述和展望。机械制造自动化技术始终是机械制造中最活跃的一个研究领域。也是制造企业提高生产率和赢得市场竞争的主要手段。机械制造自动化技术自本世纪20年代出现以来，经历了三个阶段，即刚性自动化、柔性自动化和综合自动化。综合自动化常常与计算机辅助制造、计算集成制造等概念相联系，它是制造技术、控制技术、现代管理技术和信息技术的综合，旨在全面提高制造企业的劳动生产率和对市场的响应速度。一、 集成化计算机集成制造（CIMS）被认为是21世纪制造企业的主要生产方式。CIMS作为一个由若干个相互联系的部分（分系统）组成，通常可划分为5部分：1 工程技术信息分系统包括计算机辅助设计（CAD），计算机辅助工程分析（CAE），计算机辅助工艺过程设计（CAPP），计算机辅助工装设计（CATD）数控程序编制（NCP）等。2 管理信息分系统（MIS）包括经营管理（BM），生产管理（PM），物料管理（MM），人事管理（LM），财务管理（FM）等。3 制造自动化分系统（MAS）包括各种自动化设备和系统，如计算机数控（CNC），加工中心（MC），柔性制造单元（FMS），工业机器人（Robot），自动装配（AA）等。4 质量信息分系统包括计算机辅助检测（CAI），计算机辅助测试（CAT），计算机辅助质量控制（CAQC），三坐标测量机（CMM）等。5 计算机网络和数据库分系统（Network&DB）它是一个支持系统，用于将上述几个分系统联系起来，以实现各分系统的集成。二、 智能化智能制造系统可被理解为由智能机械和人类专家共同组成的人机一体化智能系统，该系统在制造过程中能进行智能活动，如分析、推理、判断、构思、决策等。在智能系统中，“智能”主要体现在系统具有极好的“软”特性（适应性和友好性）。在设计和制造过程中，采用模块化方法，使之具有较大的柔性；对于人，智能制造强调安全性和友好性；对于环境，要求作到无污染，省能源和资源充分回收；对于社会，提倡合理协作与竞争。三、 敏捷化敏捷制造是以竞争力和信誉度为基础，选择合作者组成虚拟公司，分工合作，为同一目标共同努力来增强整体竞争能力，对用户需求作出快速反应，以满足用户的需要。为了达到快速应变能力，虚拟企业的建立是关键技术，其核心是虚拟制造技术，即敏捷制造是以虚拟制造技术为基础的。敏捷制造是现代集成制造系统从信息集成发展到企业集成的必由之路，它的发展水平代表了现代集成制造系统的发展水平，是现代集成制造系统的发展方向。实现敏捷制造的技术基础包括：1 大范围的通讯基础结构，要求在全国范围内建立工厂信息网络和准时信息系统（Just-In-Time-Information）。2 柔性化、模块化的产品设计方法。3 高柔性、模块化、可伸缩的制造系统。4 为定单而设计、制造的生产方式。5 基于任务的组织与管理。6 基于信任的雇佣关系。四、 虚拟化“虚拟制造”的概念于20世纪90年代初期提出。虚拟制造以系统建模和计算机仿真技术为基础，集现代制造工艺、计算机图形学、信息技术、并行工程、人工智能、多媒体技术等高新技术为一体，是一项由多学科知识形成的综合系统技术。虚拟制造利用信息技术、仿真计算机技术对现实制造活动中的人、物、信息及制造过程进行全面的仿真，以发现制造中可能出现的问题，在产品实际生产前就采取预防的措施，从而达到产品一次性制造成功，来达到降低成本、缩短产品开发周期，增强产品竞争力的目的。五、 清洁化清洁生产是指：将综合预防的环境战略，持续应用于生产过程和产品中，以便减少对人类和环境的风险。清洁生产的两个基本目标是资源的综合利用和环境保护。对生产过程而言，清洁生产要求渗透到从原材料投入到产出成品的全过程，包括节约原材料和能源，替代有毒的原材料和短缺资源，二次能源和再生资源的利用，改进工艺及设备，并将一切排放物的数量与毒性削减在离开生产过程之前。对于产品而言，清洁生产覆盖构成产品整个生命周期的各个阶段，即从原材料的提取到产品的最终处理，包括产品的设计、生产、包装、运输、流通、销售及报废等，合理利用资源，并最大限度地减少对人类和环境的不利影响。综上所述，机械制造业的发展方向是将传统的制造技术与现代信息技术、管理技术、自动化技术、系统工程技术进行有机的结合，通过计算机技术是企业产品在全生命周期中有关的组织、经营、管理和技术有机集成和优化运行，在企业产品全生命周期中实现信息化、智能化、集成优化达到产品上市快、服务好、质量优成本低的目的，进而提高企业的柔性、健壮性和敏捷性，是企业在激烈的市场竞争中立于不败之地。从目前国民经济发展的总体态势和机械工业的增长潜力看，机械工业发展既面临挑，又有许多机遇。据分析，主要行业走势大体如下:农机行业：由于国家继续加强对农业的投入和农产品收购的顺价政策实行，预计大型农机产品生产降幅将明显降低，农业运输机械将保持适度增长，一些小型、专用农机具市场需求将保持平稳。但受农民收入增长减慢和收入分流等因素的影响，预计农机生产低速增长的状态不可能扭转。 工程机械行业：预计随着国家对铁道、公路、机场、码头和城市公用基础设施等项目投资力度的加强，国内市场对工程机械产品的市场需求会有所改善。虽然今年企业生产涨幅会比去年有所降低，但全年工程机械行业仍将保持适度增长。 仪器仪表行业：从目前主要仪表产品的发展前景看，预计投资类仪表的市场需求会有所好转，受住房制度改革的推动，预计各种水表、电表需求将逐渐趋稳，光学仪器和消费类仪表将能够继续保持目前的增长态势，全年生产增长将在5%左右。 石化通用行业：由于石油化工通用设备行业的产品多系量大面广的辅机制造，尽管今年以来这个行业生产增幅逐月回落，但与其它机械制造行业比仍是基本适度的。从主要产品情况看，受海上石油发展的影响，石油钻采、炼油化工设备保持一定增长；气体压缩机、高中压阀门生产与化肥行业生产不景气有关，降幅都较大。从目前相关行业发展前景看，今后石化通用行业情况会有转机，生产增长会有所恢复，尤其是国家加大对年产30万吨及以上合成氨、48万吨及以上尿素、30万吨及以上乙烯成套设备等的技术改造会促进需求的平稳增长。 电工电器行业：从目前电工行业经济运行状况看，行业经济形势将进一步趋好，尤其是国家决定新建电厂和改造老厂所需的60万千瓦以下的火电机组将采用国产设备。加强中低压凝汽式机组、老机组和重点主力机组，3年内停运和报废1000万千瓦中低压小火电机组。集中资金加快电网特别是城市电网和农村电网的建设与改造等措施，无疑会促进电工行业的发展。同时，也应看到，由于电工行业一些大型主机厂资金供应受三角债困扰特别严重，这对下一步电工企业的正常生产运行会造成不利影响本文介绍了21世纪的先进制造模式，阐述了机械制造发展的精密化、自动化、信患化、柔性化、集成化和智能化趋势，在分析了我国机械制造发展存在的差距的基础上，提出了我国机械制造发展发展策略。随着科学技术的飞速发展和市场竞争日益激烈，越来越多的制造食业开始将大量的人力、财力和物力投入剑先进的制造技术和先进的制造模式的研究和实施策略之中。改革开放30年，我国制造科学技术有日新月异的变化和发展，确立了社会主义市场经济体制，但与先进的国家相比仍有一定差距，为了迎接21世纪的挑战，必须认清制造技术的发展趋势，缩短与先进国家的差距，使我国的产品上质量、上效率、上品种和上水平。1.1.1 先进的制造模式机械制造业发展趋势表明，只有采用先进的制造技术并能实施在相匹配的制造模式中才能符合上述的趋势。制造模式足指企业体制、经营、管理、生产组织和技术系统的形态和运作模式。1.1 敏捷制造与虚拟制造 美国通用汽车公司与里海大学于1988年提出了敏捷制造(AM)，AM是在不可预测的持续变化的竞争环境中取得繁荣成长，并具有能对客户需求的产品和服务驱动市场作出迅速响应的生产模式。AM的特征是：企业间联作集成。充分发挥各企业的长处，针对限定市场的目标要求共同合作完成任务。具有高度的制造柔性。制造柔性是指制造企业对市场要求迅速转产和能实现产品多品种变批量的快速制造。充分发挥人的作用，不断提高企业职工素质和教育水平，优化人机功能分配。虚拟制造(VM)是国际上提出的新概念。VM与AM联系密切。VM的特征是：当市场新的机遇出现时，组织几个有关公司联作，把不同的公司，不同地点的工厂或车间重新组织协调工作。在运行之前必须分析组合是否最优，能否协调运行，以及投产后的效益和风险进行评估，这种联作公司称虚拟公司。虚拟公司通过虚拟制造系统运行。因此研究开发虚拟制造技术(VMT)和虚拟制造系统(VMS)意义重大，美国称AM为2l世纪制造业发展战略。1.1.2 集成制造与智能制造美国哈林顿博士在计算机和集成制造一书中提出计算机和集成制造(CIM)的概念。集成制造的核心内容是：制造企业从市场预测、产品设计、加工制造、经营管理克至售后服务是一个不可分割的整体，需要统筹考虑。整个制造过程的实质是信息采集、传递和加工过程，最终生产的产品可看作是信息的物质表现。集成是 CIM的核心，这种集成不仅是物的集成，更主要的是以信息集成为特征的技术集成和功能集成，计算机是集成的工具，计算机和辅助各单元技术是集成的基础，信息交换是桥梁，信息共享是关键。集成的目的在于制造企业组织结构和运行方式的合理化和最优化，以提高今业对市场变化的动态响应速度，并追求最高整体效益和长期效益。智能制造(IM)是美国出版研究IM和IMS书籍中首先提出的。它的特征是：在制造工业的各个环节的高度柔性与高度集成的方式，通过计算机和模拟人类专家的智能活动，进行分析、判断、推理、构思和决策，旨在取代或延伸制造环境中人的部分脑力劳动，并对人类专家的制造智能进行收集、存储、完善、共享、继承与发展。制造智能的目的是：通过集成知识工程、制造软件系统、机器人视觉和机器人控制对制造工人的技能与人类专家知识进行建模，以使智能机器能够在没有人干预的情况下进行小批量生产。1.1.3 绿色制造(1)绿色制造的定义绿色制造又称环境意识制造和面向环境的制造等。即综合考虑环境影响和资源消耗的现代制造模式。其目标是使得产品从设计、制造、包装、运输、使用到报废处理的全生命周期中，废弃物和有害排放物最小，对环境的负面影响最小，对健康无害，资源利用率最高，使企业经济效益和社会效益更高。(2)绿色制造的体系构造包括两个目标，即资源优化利用和环境保护；三相基本内容，即绿色材料、绿色能源和绿色生产过程中制造出绿色产品；两个层次的全过程控制，即指在物料转化过程和产品全生命周期过程(包括构思、设计、制造、装配、包装、运输、销售、服务、报废、回收环节)中，充分考虑资源和环境问题，实现最大限度地优化利用资源和减少环境污染。1.2 机械制造业的发展趋势先进的制造业是将物料、能源、设备、资金、技术、信息和人力等制造资源通过先进的制造技术，先进的管理技术和先进的制造过程转变成人类需求产品的行业。行业追求的目标是：高质量、高效率、高柔性、低成本、低劳动力、低消耗、品种多和规格全的产品，因此，面向21世纪的机械制造技术的发展趋势体现在以下几个方面：1.2.1 精密化精密加工、超精密加工技术、微型机械是现代化机械制造技术发展的方向之一。精密和超精密加工技术包括精密和超精密切削加工、磨削加工、研磨加工以及特种加工和复合加上(如机械化学研磨、超声磨削和电解抛光等)三大领域。超精密加工技术己向纳米(1nm=0.001m)技术发展。纳米技术己在纳米机械学、纳米电子学和纳米材料技术得到了应用。因此，它促进了机械科学、光学科学、测最科学和电子科学的发展。美国1997年首次制造出直径仅为60m的静电微型电机，以及几十微米的微型齿轮、弹簧及微型机构。武汉大学研制成纳米级超微电极，将其插入活体细胞后首次测出细胞内部神经递质的动态信息。只前各国科学家正在进行微型机器人的研究，微型机器人可以潜入人体血管、脏器去疏通血管、诊治疾病。据国外预测，21世纪将是微型机械电子技术和微型机器人的时代，因此有人将纳米技术与微型机械称为21世纪的核心技术。1.2.2 自动化自动化技术的成功应用，不但提高了效率，保证了产品质量，还可以代替人去完成危险场合的工作。对于批量较大的生产自动化，可通过机床自动化改装、应用自动机床、专用组合机床、自动生产线来完成。小批量生产自动化可通过NC，MC，CAM，FMS，CIM，IMS等来完成。在末来的自动化技术实施过程中，将更加重视人在自动化系统中的作用。同时自动化开始面向中小型企业，以经济实用为出发点，满足不断发展的产品多样化和个性化需要。1.2.3信息化信息、物质和能源是制造系统的三要素。随着计算机、自动化与通讯网络技术红制造系统中的应用，信息的作用越来越重要。产品制造过程中的信息投入，己成为决定产品成本的主要因素。制造过程的实质是对制造过程中各种信息资源的采集、输入、加工和处理过程，最终形成的产品可看作是信息的物质表现，因此可以把信息看作是一种产业，包括在制造之中。为此一些企业开始利用网络技术、计算机联网、信息高速公路、卫星传递数据等实现异地生产。使生产分散网络化，以适应21 世纪高柔性生产的需要。机械制造业作为一个传统的领域已经发展了很多年，积累了不少理论和实践经验，但随着社会的发展，人们的生活水平日益提高，各个方面的个性化需求越加强烈。作为已经深入到各行各业并已成为基础工业的机械制造业面临着严峻的挑战。 先进制造技术这个概念的提出为机械制造业的发展指明了方向。虽然这个名词没有确定的定义，但目前公认的认识是：先进制造技术是传统制造技术不断吸收机械、电子、信息、材料、能源和现代管理等方面的成果，并将其综合应用于产品设计、制造、检测、管理、销售、使用、服务的制造全过程，以实现优质、高效、低耗、清洁、灵活的生产，并取得理想技术经济效果的制造技术的总称。它具有如下一些特点： 1从以技术为中心向以人为中心转变，使技术的发展更加符合人类社会的需要。 2从强调专业化分工向模糊分工、一专多能转变，使劳动者的聪明才智能够得到充分发挥。 3从金字塔的多层管理结构向扁平的网络化结构转变，减少层次和中间环节。 4从传统的顺序工作方式向并行工作方式转变，缩短工作周期，提高工作质量。 5从按照功能划分部门的固定组织形式向动态的自主管理的小组工作方式转变。 6机械制造技术的发展趋势可以概括为： （1）机械制造自动化。 （2）精密工程。（3）传统加工方法的改进与非传统加工方法的发展。 下面对自动化技术给予论述和展望。 机械制造自动化技术始终是机械制造中最活跃的一个研究领域。也是制造企业提高生产率和赢得市场竞争的主要手段。机械制造自动化技术自本世纪20年代出现以来，经历了三个阶段，即刚性自动化、柔性自动化和综合自动化。综合自动化常常与计算机辅助制造、计算集成制造等概念相联系，它是制造技术、控制技术、现代管理技术和信息技术的综合，旨在全面提高制造企业的劳动生产率和对市场的响应速度。 一、集成化 计算机集成制造 （CIMS）被认为是21世纪制造企业的主要生产方式。CIMS作为一个由若干个相互联系的部分（分系统）组成，通常可划分为5部分： 1工程技术信息分系统 包括计算机辅助设计（CAD），计算机辅助工程分析（CAE），计算机辅助工艺过程设计 （CAPP），计算机辅助工装设计 （CATD）数控程序编制 （NCP）等。 2管理信息分系统 （MIS） 包括经营管理 （BM），生产管理 （PM），物料管理（MM），人事管理 （LM），财务管理 （FM）等。 3制造自动化分系统（MAS） 包括各种自动化设备和系统，如计算机数控 （CNC），加工中心 （MC），柔性制造单元 （FMS），工 业 机 器 人（Robot），自动装配 （AA）等。 4质量信息分系统 包括计算机辅助检测（CAI），计算机辅助测试（CAT），计算机辅助质量控制（CAQC），三坐标测量机（CMM）等。 5计算机网络和数据库分系统 它是一个支持系统，用于将上述几个分系统联系起来，以实现各分系统的集成。 二、智能化 智能制造系统可被理解为由智能机械和人类专家共同组成的人机一体化智能系统，该系统在制造过程中能进行智能活动，如分析、推理、判断、构思、决策等。 在智能系统中， “智能”主要体现在系统具有极好的“软”特性 （适应性和友好性）。在设计和制造过程中，采用模块化方法，使之具有较大的柔性；对于人，智能制造强调安全性和友好性；对于环境，要求作到无污染，省能源和资源充分回收；对于社会，提倡合理协作与竞争。 三、敏捷化 敏捷制造是以竞争力和信誉度为基础，选择合作者组成虚拟公司，分工合作，为同一目标共同努力来增强整体竞争能力，对用户需求作出快速反应，以满足用户的需要。为了达到快速应变能力，虚拟企业的建立是关键技术，其核心是虚拟制造技术，即敏捷制造是以虚拟制造技术为基础的。敏捷制造是现代集成制造系统从信息集成发展到企业集成的必由之路，它的发展水平代表了现代集成制造系统的发展水平，是现代集成制造系统的发展方向。 实现敏捷制造的技术基础包括： 1大范围的通讯基础结构，要求在全国范围内建立工厂信息网络和准时信息系统（Just-In-Time-Information）。 2柔性化、模块化的产品设计方法。 3高柔性、模块化、可伸缩的制造系统。 4为定单而设计、制造的生产方式。 5基于任务的组织与管理。 6基于信任的雇佣关系。 四、虚拟化 “虚拟制造”的概念于20世纪90年代初期提出。虚拟制造以系统建模和计算机仿真技术为基础，集现代制造工艺、计算机图形学、信息技术、并行工程、人工智能、多媒体技术等高新技术为一体，是一项由多学科知识形成的综合系统技术。虚拟制造利用信息技术、仿真计算机技术对现实制造活动中的人、物、信息及制造过程进行全面的仿真，以发现制造中可能出现的问题，在产品实际生产前就采取预防的措施，从而达到产品一次性制造成功，来达到降低成本、缩短产品开发周期，增强产品竞争力的目的。 五、清洁化 清洁生产是指：将综合预防的环境战略，持续应用于生产过程和产品中，以便减少对人类和环境的风险。 清洁生产的两个基本目标是资源的综合利用和环境保护。对生产过程而言，清洁生产要求渗透到从原材料投入到产出成品的全过程，包括节约原材料和能源，替代有毒的原材料和短缺资源，二次能源和再生资源的利用，改进工艺及设备，并将一切排放物的数量与毒性削减在离开生产过程之前。对于产品而言，清洁生产覆盖构成产品整个生命周期的各个阶段，即从原材料的提取到产品的最终处理，包括产品的设计、生产、包装、运输、流通、销售及报废等，合理利用资源，并最大限度地减少对人类和环境的不利影响。 综上所述，机械制造业的发展方向是将传统的制造技术与现代信息技术、管理技术、自动化技术、系统工程技术进行有机的结合，通过计算机技术是企业产品在全生命周期中有关的组织、经营、管理和技术有机集成和优化运行，在企业产品全生命周期中实现信息化、智能化、集成优化达到产品上市快、服务好、质量优成本低的目的，进而提高企业的柔性、健壮性和敏捷性，是企业在激烈的市场竞争中立于不败之地。1.3 机械行业2011发展前景展望机械行业是典型的制造业，主要为国民经济发展提供所需的各种机械装备或设备。根据国家统计局口径，其包括六个一级子行业：金属制品业、通用设备制造业、专用设备制造业、仪器仪表业、交运设备制造业和电气机械制造业，典型的机械产品如汽车、船舶、发电机组、机床、工程机械、矿山机械、集装箱等。 我国机械行业门类齐全，规模大，2008年整体销售收入接近9万亿元，仅次于日本居世界第二位，占到全球机械销售额的15%左右;出口额达到2,425亿美元，跃居世界第四;工业增加值超过2万亿元，约占当年我国GDP的8%;机械行业是对全国工业发展贡献最大的行业，经济总量占整个装备制造业2/3以上。因此机械行业是装备制造业的最重要组成部分，堪称中国工业的“脊梁”。 经济的重化工化和人口的城镇化是驱动我国机械行业发展的内在因素：2008年我国工业增加值中重工业占比超过60%，城镇化率达到46%，已连续多年保持上升趋势。在此过程中，我国工业结构将由加工组装工业向技术密集型工业转变，从而拉动对机械产品的大量需求。 全球产业转移是驱动我国机械行业发展的外在因素：由于中国的机械行业拥有发展中国家中最完善的设计和制造产业链，具有综合的人力和原材料成本比较优势，因此近年来海外的机械制造纷纷向国内转移，体现在机械产品的进出口额快速增加，外贸顺差不断扩大。 因此，我们认为中国机械行业存在中长期投资机会，但在选择投资时机时，要把握好行业的周期性和轮动特点。 周期性：多数机械产品属于投资品，其需求来自于下游行业的资本支出，进而取决于下游行业的盈利水平或政府的投资力度;从而经济周期导致的下游行业盈利或政府投资的周期性波动，将引起机械产品需求的周期波动。需要注意的是机械产品的周期性更多体现在需求量而非产品价格的变化，在周期的高点和低点需求量往往差异巨大。例如受航运业景气下滑影响，2009年1-8月全球船舶新增订单仅约1,500万载重吨，同比下滑90%左右。 第二章 变速箱壳体加工工艺规程设计2.1零件的分析2.1.1零件的作用 题目给出的是变速箱壳体。变速箱壳体的主要作用是支承各传动轴，保证各轴之间的中心距及平行度，并保证变速箱箱体部件与发动机正确的安装。因此变速箱壳体的加工质量，不但直接影响变速箱的装备精度和运动精度，而且还会影响汽车的工件精度、使用寿命。变速箱主要是实现变速，改变运动速度。2.1.2零件的工艺分析 1. 技术精度要求（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48+0.0.25 0、80+0.030 0及146+0.040 0三孔系均有较高的尺寸精度要求；除此之外，为保证传动平稳喝减少噪声，三组平行孔系之间还有较高的孔距公差。（3）因总体结构喝部件位置的限制，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146孔中心有较高的尺寸要求，其数值为124.10.05mm。保证了传动位置和传动精度的准确性。2、材料特性、加工方案及工艺措施（1）变速箱壳体的材料为铝硅铜合金，硬度低但比强度较高，其金相组织为硅在铝内的固溶体+共晶体组成。切削加工性能较好，因含有硅，故易使刀具磨损。又因含有ZL107材料熔点较低，在切削中易产生积屑瘤，会影响工件的表面粗糙度及尺寸精度，因此，应充分考虑工件材料的热变形，减少刀面同工件的摩擦，要求刀具刃口必须锋利，不采用倒棱。（2）按材料特性，选W18Cr4V作为镗刀具。（3）加工时应遵循基准（面）先行、先粗后精的原则。首先对平面和孔进行粗加工，再半精加工基准面、孔，消除粗加工时所产生的变形，以确保壳体的高精度要求。（4）按照传动路线和齿轮的传动关系，应先镗146+0.040 0孔，其次镗48+0.025 0孔，最后镗80+0.030 0孔，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。孔146与孔48的坐标位置关系如下：水平方向位移量 x1 =18mm 垂直方向位移 y1 = =141.36mm孔48与孔80的坐标位置关系如下：水平方向位移量 x2 =68mm 垂直方向位移y2 = =54.27mm（5）由于该变速箱壳体的安装基面“B”面积较小，在镗削加工过程中无法作为定为基准，由于A面与三组平行孔系有0.02mm的垂直度要求，B面对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。粗加工时，可选该壳体不加工的毛坯侧面作为粗基准，校正后对A面及相对的另一侧面进行粗加工，再分别以该两面作为基准面对三孔系进行依次粗镗；在A面及其对应面进行半精铣时，还应充分注意其两面的平行度要求。（6）在进入半精加工及精加工时，应充分考虑用A面作基准来精铣相对应的另一侧面及镗削三组平行孔系，但是由于不便于镗削和装夹因此还是选用底面作为基准。在镗削146+0.040 0孔时，找正A面或采用心轴与端面垂直的检具进行找正，以保证三组平行孔系对A面的垂直度要求。在最后精加工时，仍以底面作定为基准，并以A安装面作辅助基准，以减少最后刮削B安装面时的铲刮工作量。2.2变速箱箱体加工的主要问题和工艺过程设计所应采取的相应措施由以上分析可知。该箱体零件的主要加工表面是平面及孔系。一般来说，保证平面的加工精度要比保证孔系的加工精度容易。因此，对于变速箱壳体来说，加工过程中的主要问题是保证孔的尺寸精度及位置精度，处理好孔和平面之间的相互关系。由于该变速箱壳体零件设计要求为大量生产。怎样满足生产率要求也是变速箱壳体加工过程中的主要考虑因素。2.2.1孔和平面的加工顺序箱体类零件的加工应遵循先面后孔的原则：即先加工箱体上的基准平面，以基准平面定位加工其他平面。这是因为平面的面积大，用平面定位可以确保定位可靠加紧牢固，因而容易保证孔的加工精度。其次，先加工平面可以先切去铸件表面的凹凸不平。为提高孔的加工精度创造条件，便于对刀及调整，也有利于保护刀具。变速箱壳体零件的加工工艺应遵循粗精加工分开的原则，将孔与平面的加工明确划分成粗加工和精加工阶段以保证孔系加工精度。2.2.2孔系加工方案选择变速箱壳体孔系加工方案，应选择能够满足孔系加工精度要求的加工方法及设备。除了从加工精度和加工效率两方面考虑以外，也要适当考虑经济因素。在满足精度要求及生产率的条件下，应选择价格最低的机床。根据变速箱壳体零件图所示的变速箱壳体的精度要求，当前应选用在卧式镗床上用镗模法镗孔较为适宜。（1） 用镗模法镗孔在大批量生产中，汽车变速箱壳体孔系加工一般都在组合镗床上采用镗模法进行加工。镗模夹具是按照工件孔系的加工要求设计制造的。当镗刀杆通过镗套的引导进行镗孔时，镗模的精度就直接保证了关键孔系的精度。采用镗模可以大大地提高工艺系统的刚度和抗震性。因此，可以用几把刀加工。所以生产效率很高。但镗模结构复杂、制造难度大、成本较高，且由于镗模的制造和装配误差、镗模在机床上安装误差、镗杆和镗套的磨损等原因。用镗模加工孔系所能获得的加工精度也受到一定限制。（2） 用坐标法镗孔在现代生产中，不仅要求产品的生产率高，而且要求能够实现大批量、多品种以及产品更新换代所需要的时间短等要求。镗模法由于镗模生产成本高，生产周期长，不大能适应这种要求，而坐标法镗孔却能适应这种要求。此外，在采用镗模法镗孔时，镗模板的加工也需要采用坐标法镗孔。用坐标法镗孔，需要将箱体孔系尺寸及公差换算成直角坐标系中的尺寸及公差，然后选用能够直接在支架坐标系中做精密运动的机床进行镗孔。零件图所示变速箱壳体孔系尺寸换算如下：如下图所示为三个支承孔中心线所构成的坐标尺寸关系。其中：|OA|=1990.1mm, |OB|=1420.1mm, |AB|=870.1mm,设加工时坐标系为xoy且xOB=18mm现在要计算yOB 、xOA、及yOA 。 由图可知： yOB=140.8545mm AC=87mm cos=18/|OB|=18/142=0.1268 =82.7 =90-=7.3根据余弦定理: cos=0.92 =23.07根据几何关系可得： xOA=|OA|sin(-)=54.08mm yOA=|OA|cos(-)=191.5mm孔系中心的直角坐标尺寸算出来后。还需要进一步确定各组成环的公差。组成环的公差分配方法有多种，现以等公差分配法为例子说明各组成环公差的求解方法。已知： |CA|=54.08+18=72.08mm |CB|=191.5-140.8545=50.65mm |AB|=87mm 因两边微分后得： 2|AC|*d|AC|+2|CB|*d|CB|=2|AB|*d|AB|若 d|AC|=d|CB|=,则有 |AC|与xOA及xOB的公差各取/2=0.001mm。|CB|与yOA及yOB构成另一个尺寸链，且|CB|为尺寸链的封闭环。按等公差分配原则，yOA及yOB 的尺寸公差各为/2=0.001mm。 最终求得的变速箱壳体孔系在直角坐标系中的尺寸及公差为： XOA= 54.080.001mm。 yOA=191.50.001mm。 xOB=180.001mm。 yOB=140.85450.001mm。2.3 变速箱壳体加工定位基准的选择 2.3.1粗基准的选择粗基准选择应当满足以下要求：（1）.保证各重要支承孔的加工余量均匀；（2）.保证装入箱体的零件与箱壁有一定的间隙。为了满足上述要求，应选择变速箱的主要支承孔作为主要基准。即以变速箱壳体的输入轴和输出轴的支承孔作为粗基准。也就是以前后端面上距顶平面最近的孔作为主要基准以限制工件的四个自由度，再以另一个主要支承孔定位限制第五个自由度。由于是以孔作为粗基准加工精基准面。因此以后再用精基准定位加工主要支承孔时，孔加工余量一定是均匀的。由于孔的位置与箱壁的位置是同一型芯铸出的。因此，孔的余量均匀也就间接保证了孔与箱壁的相对位置。2.3.2精基准的选择从保证箱体孔系的孔、孔与平面、平面与平面之间的位置。精基准的选择应能保证变速箱壳体在整个加工过程中基本上都能用统一的基准定位。从变速箱壳体零件图分析知，它的底平面与各主要支承孔平行而且占有的面积较大，适于做孔系加工精基准用。但用一个平面定位仅仅能限制工件的三个自由度，如果使用典型的六点定位定位方法，则可满足整个加工过程中基本上都采用统一的定位要求，并且因为他它与两端面垂直。如果用来做精基准加工端面，在定位、夹紧以及夹具结构设计方面都很方便所以同样采用。2.4变速箱壳体加工主要工序安排对于大批量生产的零件，一般总是首先加工出统一的基准。变速箱壳体加工的第一个工序也就是加工统一的基准。具体安排是先直接安装进行粗铣端面A及A的相对端面然后再以底面，端面A及侧面进行粗镗，以确保底面与孔系的平行度，以及底面与端面的垂直度。并用镗削的方法加工A面的三孔系，及A对面的两组孔系，另外146对面的孔系需用数控铣床进行铣削。加工工序完成后，将工件清洗干净。清洗是在80-90C的含0.4%-1.1%苏打及0.25%-0.5%亚硝酸钠溶液中进行的。清洗后用压缩空气吹干净。保证零件内部杂质、铁屑、毛刺、砂粒等的残留量不大于200mg。根据以上分析过程，现将该变速箱壳体零件加工工艺路线确定如下：工序1：粗铣端面A及其相对的另一端面。分别以两端面为粗基准。选用立式升降台铣床，和专用夹具。工序2：粗镗三组平行孔系，确保孔系与端面A的垂直度，以及与底面的平行度，以底面为粗基准。选用卧式镗床和专用夹具。工序3：检验工序4：精铣端面A及其相对的另一端面，分别以两端面为加工基准.选立式升降台铣床和专用夹具。工序5：粗铣146对面的窗口孔系且铣端面B，以确保端面A与端面B的垂直度，以A面为基面，选用数控铣床和专用夹具。工序6：钳工刮削B面、挫B面对应的凸体倒角。工序7：半精镗A面及A对面端面的平行孔系，以确保孔系与端面A的垂直度，以及与底面的平行度，以底面为粗基准。选用卧式镗床和专用夹具。工序8：精镗A面及A对面端面的平行孔系，以确保孔系与端面A的垂直度，以及与底面的平行度，以底面为基准。选用卧式镗床和专用夹具。工序9：清洗。选用清洗机清洗。工序10：终检。以上工艺过程详见机械加工工艺过程综合卡片。2.5机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定该变速箱壳体零件采用的是铝硅铜合金制造。硬度低，但强度高，熔点低，生产量为大批量生产，采用铸造毛坯。1.A端面及其相对面的加工余量。粗铣：参照机械加工工艺手册第1卷表3.2-25。其余量值规定为2mm。3.2-2.7粗铣平面时厚度偏差取-0.4m。精铣：参照机械加工工艺手册第1卷表2.3-25，其余量规定值为1.3mm。铸造毛坯的名义尺寸为：108+2*2+2*1.3=114.6毛坯最小尺寸为114.6-0.4=114.2mm毛坯最大尺寸为114.6+0.4=115mm粗铣后最大尺寸为：108+2*1.3=110.6mm粗铣后最小尺寸为：110.6-2*0.4=109.8mm精铣后尺寸与零件图尺寸相同，即1080.1mm2.工艺孔146+0.040 0孔、48+0.025 0孔、80+0.030 0孔。孔系的表面粗糙度为1.6m，参照机械加工工艺手册第一卷表3.2-35确定工序尺寸及加工余量：（1）孔146+0.040 0： 粗镗：145.4mm （去除材料直径1.5mm）。 半精镗：145.8mm（去除材料直径0.4mm）。 精镗：146+0.040 0（去除材料直径0.2mm）。（2）孔48+0.025 0： 粗镗：47.55mm（去除材料直径1.4mm）。 半精镗：47.85mm（去除材料直径0.3mm）。 精镗：48+0.025 0mm（去除材料直径0.15mm）。（3）孔80+0.030 0： 粗镗：79.4mm（去除材料直径1.5mm）。 半精镗：79.8mm（去除材料直径0.4mm）。 精镗：80+0.030 0mm（去除材料直径0.2mm）。（4）孔146+0.040 0相对的窗口加工余量：粗铣：去除材料双边余量0.90mm。3.凸台加工 由于端面B是安装基面故需要加，且粗糙度要求为3.2m，根据工序要求可知，凸台只需进行粗铣加工，查机械加工工艺手册第一卷粗铣时去除材料0.35mm。倒角：由钳工用手挫完成。刮削：用刮铲去除毛刺等。2.6确定切削用量及基本工时（机动时间）1：铣两端面总工时机床：立式升降台铣床XW5032刀具：硬质合金端铣刀（面铣刀） dw=400mm 齿数Z=14（1）粗铣铣削深度ap=2mm每齿进给量af:参照机械加工工艺手册表2.4-73，取af=0.25mm/z铣削速度V：参照机械加工工艺手册表2.4-81，取V=4m/s机床主轴转速n：n=实际铣削速度:=进给量Vf：Vf=afZn=0.25*14*200/6011.67mm/min工作台每分钟进给量fm: fm=Vf=11.67mm/s=700.2mm/minac:根据机械加工工艺手册表2.4-81，ac=240mm被切削层长度l：由毛坯尺寸可知l=360mm刀具切入长度l1：l1=0.5(D-+(1-3)=42mm刀具切出长度l2：取l2=2mm走刀次数为1次机动时间tj1=min（2）精铣铣削深度ap： ap=1.3mm每齿进给量af:根据机械加工工艺手册表2.4-73，取af=0.13mm/Z铣削速度V：参照机械加工工艺手册表2.4-81，取V=6m/s机床主轴转速n：n=取n=300r/min实际铣削速度V：V=进给量Vf： Vf=afZn=0.15*14*300/60=10.5mm/s工作台每分进给量fm: fm=Vf=10.5mm/s=630mm/min被切削层长度l1:由于毛坯尺寸可知l=360mm刀具切入长度l1:精铣时l1=D=400mm刀具切出长度l2：取l2=2mm走刀次数为1机动时间tj=min因此铣端面机动时间tD=2*0.577+2*1.2=3.554min2.镗削三平行孔系总工时机床：卧式镗床刀具：选用镗刀W18Cr4V三把规格分别为JT/BT50-TZC90-300、JT/BT50-TZC38-180、JT/BT50-TZC50-180（1）粗镗146+0.040 0mm孔切削深度ap=1.5mm进给量f：根据机械加工工艺手册表2.4-66，刀杆伸出长度取700mm，切削深度为1.5mm。因此确定进给量f=0.6mm/r切削速度V：参照机械加工工艺手册表2.4-66，取V=0.3m/s=18m/min机床主轴转速n： n=，取n=40r/min实际切削速度V：V=工作台每分钟进给量fm: fm=fn=0.6*40=24mm/min被切削层长度l： l=38mm刀具切入长度l1=mm刀具切出长度l2=3-5mm 取l2=4mm行程次数为1次机动时间：tj1=(2)粗镗48+0.025 0mm孔切削深度ap=1.4mm进给量f：根据机械加工工艺手册表2.4-66，刀杆伸出长度取700mm，切削深度为1.5mm。因此确定进给量f=0.7mm/r切削速度V：参照机械加工工艺手册表2.4-66,取V=0.25mm/s=15m/min机床主轴转速n：n=取n=100r/min实际切削速度V：V=工作台每分钟进给量fm=fn=0.7*100=70mm/min被切削层长度l=38mm刀具切入长度l1=刀具切出长度l2=3-5mm 取l2=3mm行程次数为1机动时间tj2=（3）粗镗80+0.030 0mm孔切削深度ap=1.5mm进给量f：根据机械加工工艺手册表2.4-66，刀杆伸出长度取700mm，切削深度为1.5mm。因此确定进给量f=0.6mm/r切削速度V：参照机械加工工艺手册表2.4-66,取V=0.25mm/s=15m/min机床主轴转速n：n=取n=60r/min实际切削速度V：V=工作台每分钟进给量fm=fn=0.6*100=60mm/min被切削层长度l=38mm刀具切入长度l1=刀具切出长度l2=3-5mm 取l2=4mm行程次数为1机动时间tj3=（4）半精镗146+0.040 0mm孔切削深度ap=0.2mm进给量f：根据机械加工工艺手册表2.4-66，刀杆伸出长度取700mm，切削深度为0.2mm。因此确定进给量f=0.5mm/r切削速度V：参照机械加工工艺手册表2.4-66,取V=0.4mm/s=24m/min机床主轴转速n：n=取n=53r/min实际切削速度V：V=工作台每分钟进给量fm=fn=0.5*53=26.5mm/min被切削层长度l=35mm刀具切入长度l1=刀具切出长度l2=3-5mm 取l2=3mm行程次数为1机动时间tj4= （5）半精镗48+0.025 0mm孔切削深度ap=0.15mm进给量f：根据机械加工工艺手册表2.4-66，刀杆伸出长度取700mm。切削深度为0.15mm。因此确定进给量f=0.3mm/r切削速度V：参照机械加工工艺手册表2.4-66,取V=0.3mm/s=18m/min机床主轴转速n：n=取n=120r/min实际切削速度V：V=工作台每分钟进给量fm=fn=0.3*120=26.5mm/min被切削层长度l=35mm刀具切入长度l1=刀具切出长度l2=3-5mm 取l2=4mm行程次数为1机动时间tj5= （6）半精镗80+0.030 0mm孔切削深度ap=0.2mm进给量f：根据机械加工工艺手册表2.4-66，刀杆伸出长度取700mm，切削深度为0.2mm。因此确定进给量f=0.4mm/r切削速度V：参照机械加工工艺手册表2.4-66,取V=0.4mm/s=24m/min机床主轴转速n：n=取n=96r/min实际切削速度V：V=工作台每分钟进给量fm=fn=0.4*96=38.4mm/min被切削层长度l=35mm刀具切入长度l1=刀具切出长度l2=3-5mm 取l2=3mm行程次数为1机动时间tj6= 镗削工序机动总工时tT=tji+ tj2+ tj3+ tj4+ tj5 +tj6=7.4min（7）精镗146+0.040 0mm孔切削深度ap=0.1mm进给量f：根据机械加工工艺手册表2.4-66，刀杆伸出长度取700mm，切削深度为0.1mm。因此确定进给量f=0.4mm/r切削速度V：参照机械加工工艺手册表2.4-66,取V=0.4mm/s=24m/min机床主轴转速n：n=取n=53r/min实际切削速度V：V=工作台每分钟进给量fm=fn=0.5*53=26.5mm/min被切削层长度l=35mm刀具切入长度l1=刀具切出长度l2=3-5mm 取l2=3mm行程次数为1机动时间tj4= （8）精镗48+0.025 0mm孔切削深度ap=0.075mm进给量f：根据机械加工工艺手册表2.4-66，刀杆伸出长度取700mm，切削深度为0.15mm。因此确定进给量f=0.3mm/r切削速度V：参照机械加工工艺手册表2.4-66,取V=0.3mm/s=18m/min机床主轴转速n：n=取n=120r/min实际切削速度V：V=工作台每分钟进给量fm=fn=0.3*120=26.5mm/min被切削层长度l=35mm刀具切入长度l1=刀具切出长度l2=3-5mm 取l2=4mm行程次数为1机动时间tj5= （9）精镗80+0.030 0mm孔切削深度ap=0.1mm进给量f：根据机械加工工艺手册表2.4-66，刀杆伸出长度取700mm，切削深度为0.2mm。因此确定进给量f=0.4mm/r切削速度V：参照机械加工工艺手册表2.4-66,取V=0.4mm/s=24m/min机床主轴转速n：n=取n=96r/min实际切削速度V：V=工作台每分钟进给量fm=fn=0.4*96=38.4mm/min被切削层长度l=35mm刀具切入长度l1=刀具切出长度l2=3-5mm 取l2=3mm行程次数为1机动时间tj6= 镗削工序机动总工时tT=tji+ tj2+ tj3+ tj4+ tj5 +tj6=7.4min3.铣窗口工时计算机床：数控铣床刀具：直径10的圆柱立铣刀（1）粗铣窗口 数控编程：00001G90 G00 X0 Y0 M03 S500 T01 M08;G42 G01 X-110 Y0 F50;G02 X0 Y110 I110 J0;G02 X110 Y0 I0 J0;G01 X110 Y-90;G02 X90 Y-110 I-20 J0;G01 X-90;G02 X-110 Y-90 I0 J20;G01 X110 Y0；G00 G40 X0 Y0 M05 M09;M02;所用工时可由上述程序得出：走刀次数i=1机床主轴转速n=500r/min铣削速度vf=50mm/s由机械设计手册第一卷表9.4-31可得：l=360+130=360+130*3.14=768.2mml1=110 l2=110vf=50 tj=4.凸台加工工时机床：数控铣床刀具：直径为5mm的圆柱立铣刀定机床的主轴转速为500铣削速度定为vf=50mm/s根据机械加工工艺手册第一卷表9.4-31可得：l=50 l1=0.5mm-1mm 取l1=1mmtj=由于凸台是两面的，因此tj总=2*tj=0.04min2.7时间定额计算及生产安排根据设计任务要求，该变速箱壳体的年产量为6000件。一年以240个工作日计算，每天的产量应不低于25件。设每天的产量就为26件。再以每天8小时工作时间计算，则每个工件的生产时间应不大于18.46min。参照 机械加工工艺手册表2.5-2，机械加工单件（生产类型：中批以上）时间定额的计算公式为：td=（tj+tf）(1+k%)+tn/N (大量生产时tn/N0)因此
展开阅读全文