针轮立式摇摆减速器的齿轮座加工工艺.doc

毕业设计用纸 共 22 页 第 1 页 摘要摘要 减速器主要有轴、轴承、齿轮、齿轮座、箱体组成，我加工的是齿轮座。齿轮座主要是放置齿轮的以便齿轮安装在传动轴上，使齿轮传动工作。首先读懂零件图纸，研究加工工艺，了解工件的整体结构，分析工件在本工序加工之前的情况：例如毛坯（半成品）的类型、材料、形状、形状结构的特点、尺寸、加工余量、基准面或孔等情况。需要数控加工的部位和具体内容：包括待加工表面的类型、各项精度及技术要求、表面性质、各表面之间的关系等。齿轮座是一个回转零件，它的毛坯材料是铸铁，在毛坯加工前安排正火和调质处理，主要目的是消除锻造及粗加工引起的残余应力、改善材料的可切削性，提高综合力学性能，与轴配合其尺寸公差等级通常为 IT6-IT7 级，精密的IT5 级，它的形状精度圆度、圆柱度应限制在直径公差范围之内，装配定位时的端面圆跳动和垂直度要求分别为：径向圆跳动和端面圆跳动公差通常为0.01-0.03mm,高精度为 0.001-0.005mm,一般为 0.02mm,齿轮座与轴配合的粗糙度为 0.8-1.6um,非配合的次要表面为 6.3um。关键词：齿轮座、加工工艺、数控加工 毕业设计用纸 共 22 页 第 2 页 目目 录录 第一章 引言1 第二章 减速器齿轮座加工工艺分析2 2.1 齿轮座的技术要求2 2.2 加工工艺的分析3 23 机床选择 3 2.4 刀具选择3 2.5 零件装夹定位方式4 2.6 加工切削参数的设定 5 2.7 加工顺序7 第三章 数控加工8 3.1 数控编程8 3.2 数控加工坐标设定8 3.3 走刀方式 9 3.4 加工工件过程示意图 11 3.5 程序校验14 3.6 加工14 第四章结论15 毕业设计用纸 共 22 页 第 3 页 致谢16 参考文献17 附录（1）程序 18 附录（2）工艺图纸24 附录(3)工序卡片 39 第一章第一章 引引言言 本次毕业设计主要是应用机械制造工艺的基本理论和夹具设计方法，了解机械加工工艺规程，熟悉工艺设计的全方法，程序运用，掌握数控编程，最后学会独立分析解决问题、编写（纂写）毕业设计说明书（论文）、查找参考资料的方法。在数字化制造技术中，计算机数控技术和数控编程技术是最重要的技术之一，它直接面对加工对象和操作者，数控及其编程技术的熟悉和掌握程度也直接影响到制造系统的成效。数控机床是一种技术密度及自动化程度很高的机电一体化加工设备，是综合运用计算机、自动控制、自动检测及精密机械等高新技术的产物。随着数控技术的发展与普及，现代企业对于懂得数控加工技术、能进行数控加工编程的技术人才的需求量不断增加。数控加工技术已广泛应用于模具制造业，如数控铣削、镗削、车削、线切割、电火花加工等，其中数控铣削是复杂模具零件的主要加工方法。数控设备为精密复杂零件的加工提供了基本条件，但要达到预期的加工效果，编制高质量的数控程序是必不可少的，这是因为数控加工程序不仅包括零件的工艺过程，而且还包括刀具的形状和尺寸、切削用量、走刀路径等工艺信息。对于简单的模具零件，通常采用手工编程的方法，对于复杂的模具零件，往往需要借助于 CAM软件编制加工程序，如Pro/ENGINEER、UG、Cimatron、MasterCAM 等。无论是手工编程或计算机辅助编程，在编制加工程序时，选择合理的工艺参数，是编制高质量加工程序的前提。摆线针轮减速机是一种采用摆线针齿啮合的、少齿差行星运动传动原理设计而成的一种新型传动机械，目前它已广泛地应用到各个行业。我加工的减速器型号是 JB2982-81 部摆线针轮立式摇摆减速器，传动比是 16.5,本次毕业设计中主要加工摇摆减速器的齿轮座的加工，数控车床加工齿轮座的外型，数控车床加工齿轮座的内孔，数控加工中心加工齿轮座的螺纹孔。装 订 线 毕业设计用纸 共 22 页 第 4 页 第二章第二章 减速器齿轮座加工工艺分析减速器齿轮座加工工艺分析 2,1 2,1 齿轮座的技术要求齿轮座的技术要求 图 2.1 齿轮座的立体图 减速器主要有轴、轴承、齿轮、齿轮座、箱体组成，我加工的是齿轮座。齿轮座主要是放置齿轮的以便齿轮安装在传动轴上，使齿轮传动工作。首先读懂零件图纸，研究加工工艺，了解工件的整体结构，分析工件在本工序加工之前的情况：例如毛坯（半成品）的类型、材料、形状、形状结构的特点、尺寸、加工余量、基准面或孔等情况。需要数控加工的部位和具体内容：包括待加工表面的类型、各项精度及技术要求、表面性质、各表面之间的关系等。毕业设计用纸 共 22 页 第 5 页 齿轮座是一个回转零件，它的毛坯材料是铸铁 HT200，齿轮座是承受较大载荷的和要求的重要铸件,所以对其耐磨性及表面硬度较高,在毛坯加工前安排热处理，提高综合力学性能，与轴配合其尺寸公差等级为 IT7 级，它的形状精度圆度、圆柱度应限制在直径公差范围之内，装配定位时的端面圆跳动和垂直度要求分别为：径向圆跳动和端面圆跳动公差通常为 0.02mm,齿轮座与轴配合的粗糙度为 0.8um,非配合的次要表面为 3.2um，要保证轴能转动自如。2.22.2 加工工艺分析：加工工艺分析：齿轮座是一种套类零件，加工的关键主要是围绕着如何保证内孔与外圆表面的同轴度，端面与其轴线的垂直度，相应的尺寸精度，形状精度和套筒零件的厚度薄易变形的工艺特点。被加工零件的数控加工加工工艺问题涉及面很广,结合编程的可能性和方便性提出一些分析和审查的主要内容。(1)尺寸标注应符合数控加工的特点 在数控编程中，所有点、线、面的尺寸和位置都是以编程原点为基准的。因此零件图上最好直接给出坐标尺寸，或尽量以同一基准引注尺寸。(2)几何要素的条件应完整、准确 在程序编制中，编程人员必须充分掌握构成零件轮廓的几何要素参数及各几何要素间的关系。因为在自动编程时要对零件轮廓的所有几何元素进行定义，手工编程时要计算出每个节点的坐标，无论哪一点不明确或不确定，编程都无法进行。但由于零件设计人员在设计过程中考虑不周或被忽略，常常出现参数不全或不清楚，如圆弧与直线、圆弧与圆弧是相切还是相交或相离。所以在审查与分析图纸时，一定要仔细，发现问题及时与设计人员联系。(3)定位基准可靠 在数控加工中，加工工序往往较集中，以同一基准定位十分重要。因此往往需要设置一些辅助基准，或在毛坯上增加一些工艺凸台。为增加定位的稳定性，可在底面增加一工艺凸台，在完成定位加工后再除去。2.32.3 机床选择机床选择 在考虑选择加工内容时，应结合本企业设备的实际，立足于解决难题、攻克关键问题和提高生产率，充分发挥数控加工的优势：在选择时，一般可按照下列顺序考虑：（1）通用机床无法加工的内容应作为优先选择内容；（2）通用机床难加工，质量也难以保证的内容应作为重点选择对象；（3）通用机床加工效率低，工人手工操作强度大，在数控机床时尚存在富 毕业设计用纸 共 22 页 第 6 页 裕加工能力时选择。我所加工的齿轮座原是用普通车床和冲床加工，很难保证质量，加工生产率不高，工人劳动强度大，所以我在加工齿轮座用数控车床 SINMERIK-802C 加工外型和轴内孔，其底座螺纹孔因车床加工困难，所以用 SINMERIK-810D 加工中心来加工。2.4 2.4 刀具选择刀具选择 第三章第三章 数控加工数控加工 毕业设计用纸 共 22 页 第 7 页 3.1 3.1 数控编程数控编程 确定零件的加工方法（如采用的工夹具、装夹定位方法等），加工路线（如进给路线、对刀点，换刀点等）及工艺参数（如进给速度、主轴转速、切削速度及切削深度等）。其次应进行数值计算，绝大部分数控系统都带有刀补功能，只需计算轮廓相邻几何元素的交点或切点的坐标值，得出各集合元素的起点终点和圆弧的圆心坐标值即可。最后，根据计算出的刀具轨迹坐标值和已确定的加工参数及辅助动作，结合数控系统规定使用的坐标指令代码和程序段式化，逐段编写零件加工程序单，并输入 CNC 装置的存储器中。1）编程可分为手工编程和自动编程两大类：手工编程基本有人工来完成数控机床程序编制的各个阶段工作，在点位或直线切削控制中，以及在轮廓控制中工件形状不十分复杂时都可以采用手工编程。自动编程是采用计算机自动编制加工程序，主要用于加工形状复杂，以及三坐标的立体形状等这些运动轨迹极其繁琐的零件。数控加工外圆时采用了循环切削指令 LCYC95：参数 含义及数值范围 R105 加工方式数值 1-12 R106 精加工余量，无符号 R108 粗加工进刀深度 R109 粗加工进刀切入角 R110 粗加工时的退刀量 R111 粗切进给速度 R112 精切进给速度 G331、G332 指令用于刚性攻丝，所谓刚性攻丝就是加工中心的主轴带位置检测装置，在攻丝时，主轴能根据螺纹导程和主轴转速自动确定 Z 轴的进给速度。攻丝程序段格式：G331 X-Y-Z-I-J-K-S-退回程序段格式：G332 X-Y Z-I-J-K-程序段中 G331 指令表示攻丝，G332 表示退回，模态有效，X、Y、Z 分别表示在相关轴上的攻丝深度，I、J、K 分别表示 X、Y、Z 轴方向的导程，导程范围值为0.001-2000，正导程时主轴正转（M3），负导程时主轴反转（M4），不需在程序中另外应用 M3 或 M4 指令。在程序段中，X 与 I、Y 与 J、Z 与 K有一一对应关系，应用最多的是 Z 与 K。在攻丝前，螺纹孔必须加工到尺寸，主轴必须用 SPOS 进行定位，在攻丝时，在程序段中必须指定主轴转速 S，在退回时，应保证导程 K 与攻丝时的导程一致。3.2 3.2 数控加工坐标设定数控加工坐标设定 3.2.13.2.1 数控车床工件坐标设定数控车床工件坐标设定 毕业设计用纸 共 22 页 第 8 页 我在加工齿轮座的外型以及轴内孔时，选择工件的右端面为工件坐标系的原点，在加工外圆的时候以65 的端面为工件原点，用零点偏置 G54 指令给出工件零点在机床坐标系的位置。数控车床机床坐标系的原点位于卡盘端面和主轴中心线的交点，若以机床坐标系为编程坐标系，则会给编程带来许多不便，所以在零件图样给出来以后，应找出图样上的设计基准点，并以此点为基准设定工件坐标系，以达到编程简化的目的。通常工件坐标系的原点选择在工件的右端面，工件坐标系的 Z 轴与主轴中心线重合。3.2.2 3.2.2 加工中心的工件坐标设定加工中心的工件坐标设定 齿轮座的螺纹孔加工的坐标定为工件的圆心。首先装上夹紧工件，在主轴上装上刀具，使主轴转动，选择手动方式，用手摇脉冲器分别左右移动 X 轴、前后移动 Y 轴，听到有轻微的金属切削声，并看到有微量的切削时，记下数据 X1、X2、Y1、Y2，其次再用手摇脉冲器使刀往下慢慢靠近工件，再次：听到有轻微的金属切削声，并看到有微量的切削时，记下数据 Z1，然后计算出工件原点在机床坐标系中的坐标：X=（X1+X2）2 Y=（Y1+Y2）2 Z=Z1 如果工件坐标系的原点与工件坯料的对称中心不重合，其工件原点在机床坐标系中的坐标：X=（X1+X2）2a Y=（Y1+Y2）2b Z=Z1 进入零点偏置窗口 G54 界面，分别输入 X、Y、Z 值，此时要加工的工件坐标系已确定。3.3 3.3 走刀方式走刀方式 我们通常在加工时一般采用顺铣，在模具加工中，常用的走刀方式包括单向走刀、往复走刀和环切走刀三种形式，如图 3 所示。其中，图 3a 为单向走刀方式，在加工中切削方式保持不变，这样可以保证顺铣或逆铣的一致性，但由于增加了提刀和空走刀，切削效率较低。粗加工中，由于切削量较大，一般选 毕业设计用纸 共 22 页 第 9 页 用单向走刀，以保证刀具受力均匀和切削过程的稳定性。图 3b 是往复走刀方式，在加工过程中不提刀进行连续切削，加工效率较高，但逆铣和顺铣交替进行，加工质量较差。一般在粗加工时由于切削量大不宜采用往复走刀，而在半精加工和表面质量要求不高的精加工时可选用往复走刀。图 3c 是环切走刀方式，其刀具路径由一组封闭的环形曲线组成，加工过程中不提刀，采用顺铣或逆铣切削方式，是型腔加工常用的一种走刀方式。图 3.1 常用走刀路线 对于位置精度要求精度较高的孔系加工，特别要注意孔的加工顺序的安排，安排不当时，就有可能将沿坐标轴的反向间隙带入，直接影响位置精度。在该零件上加工的四个尺寸相同的孔，如果走刀方式不合理，就会引起孔与孔的位置精度。而方向一致，可避免反向间隙的引入，提高孔的位置精度。其齿轮孔为加工走刀方式如下：数控车床的走刀方式如下：图 3.2 数控车床加工走刀路线图 毕业设计用纸 共 22 页 第 10 页 图 3.3 加工中心加工螺纹孔走刀路线 3.43.4 加工工件过程示意图加工工件过程示意图 选择毛坯，尺寸为116120，要求加工零件外圆为11075，如图所示；图 3.4 车11075 外圆 110 的外圆加工好之后，在加工零件外圆为7555，如图所示；120116701103.2 1207055753.23.2 毕业设计用纸 共 22 页 第 11 页 图 3.5 车7555 外圆 75 的外圆加工好之后，在加工零件外圆为6535，如图所示；图 3.6 车6535 外圆 外圆加工好之后，在加工零件内孔为3870，如图所示；120705565203.2 38703.23.23.20.8 毕业设计用纸 共 22 页 第 12 页 图 3.6 加工示意图 图 3.7 加工38 内孔 零件内孔为3870 加工好之后，在加工零件内孔为6220，如图所示；图 3.8 加工62 的内孔 外圆和内孔加工好之后，加工螺纹孔：3862503.23.20.8?8,5 毕业设计用纸 共 22 页 第 13 页 图 3.加工螺纹 零件内孔加工完成之后，由于加工精度较高，粗糙度值较底，数控加工完成之后，需要在磨床进行加工能达到粗糙度值 0.8um根据粗糙度值的大小，我对所加工的零件的方式也不一样粗糙度底所加工的零件要进行精加工，而粗糙度高，只要半精加工就可以最后还要进行后处理 3.53.5 程序校验程序校验 如果程序人员的编程经验不足，为防止在加工过程中出现意外，通常需对加工程序进行校验，以验证加工程序的有效性。如程序正确不需要进行本步修改，但如果出现报警，操作人员应根据诊断窗口显示的错误类型，对程序进行修改。3.6 3.6 加工加工 一切工作准备好之后，程序校验后，我们就可以进行加工了。依据生产类型和要检验的精度，加工好之后对于尺寸误差要进行测量，在单件小批量生产中，广泛采用通用量具，如游标卡尺、千分尺等。对于形位误差，在单件小批量生产中，一般采用白百分表和千分表等通用量具，大批量生产应尽量选择效率高的量具、检具和量仪，如各种量规、专用检验器具和测量仪器等。本次加工需要的量具为游标卡尺、千分尺。第四章第四章 结论结论 通过这一个多月的毕业设计，了解数控加工工艺以及编程过程。拿到这个 毕业设计用纸 共 22 页 第 14 页 课题时一开始我感觉到无从下手,为了能够搞好毕业设计，我在网上查找了与自己设计有关的资料，也到书店找一写设计有关的书籍，帮助我更好的做好毕业设计，同时也让自己学到了更多的知识 通过我不断的努力使我不再觉得陌生，逐步的了解这为我的设计工作起到了一定的推动作用，特通过老师的悉心指导和自己的认真学习，刻苦分析，查阅相关资料，最终做完了毕业设计，从理论到实践，我学到了很多课本里学不到的东西，对自己的专业知识有的进一步的了解和掌握，不断的提高自己的动手能力。这次的毕业设计可以说是对我们以后的工作很有帮助的。致谢致谢 常州轻工职业技术学院的各位指导老师对本次的毕业设计的任务、要求、说明书的格式、章节的设置都提出了许多宝贵的修改和补充意见，在此谨致谢 毕业设计用纸 共 22 页 第 15 页 意，感谢各位老师的帮助和教导。并对本次毕业设计中的各位指导老师表示谢意以及本次设计中的所列参考文献的作者们表示谢意。谢谢您们在本次设计对我的指导，让我在这一个多月的时间内学到了许多的知识，让我受益匪浅！参考文献参考文献 （1）兰建设主编机械制造工艺与夹具北京：机械工业出版社（2）王志平主编数控编程与操作北京；高等教育出版社，2003（3）钱可强主编机械制图北京：高等教育出版社，2003 毕业设计用纸 共 22 页 第 16 页（4）扬黎明主编机床夹具设计手册北京：国防工业出版社，1996（5）李正峰主编数控加工工艺；上海交通大学出版社；2004（6）栾学刚主编；机械设计基础；高等教育出版社；2003（7）王茂元主编；金属切削加工方法与设备；高等教育出版社；2003（8）管立志主编；工厂机械基础；云南人民出版社；1985（9）戴生寅主编；机械基础；科学普及出版社，1982（10）五金实用手册：上海科学技术出版社，上海，1989 程序程序 程序号：GYH01.MPF 齿轮座外型加工齿轮座外型加工 毕业设计用纸 共 22 页 第 17 页 程序段号KGN KGN 程序内容 备注 主主 程程 序序 用三爪卡盘夹紧毛坯左端面 N10 T1D1 准备1号刀，45度端面车刀 N15 G54 G23 G90 G94 S800 M3 F100 确定工艺参数 N20 G0 X116 N30 Z0 N40 G1 X-0.5 F100 45度外圆车刀车端面 N50 G0 X116 Z2 调用循环之前无碰撞的回轮廓起点 N60 T2D1 准备2号刀，90度外圆车刀 N70 CNAME=“SKETCH”轮廓子程序名 N80 R105=1 R106=0.25 R108=2 R109=7 R110=0.5 R111=100 R112=50 设置其他循环参数 N90 LCYC95 调用循环 N100 G0 G90 X116 坐标轴分别回起始点 N110 Z2 S1200 Z100 调整转速，进行精加工 N120 SKETCH 调用子程序 N130 G0 X100 Z100 N140 G1 X64 Z-0.5 倒角 N150 G0 X80 Z-35 N160 G1 X74 Z-30.5 倒角 N170 G0 X120 Z-55 N180 G1 X109 Z-55.5 倒角 N190 G0 X120 Z-69.5 N200 G1 X109 Z-70 倒角 N210 G0 G90 X116 毕业设计用纸 共 22 页 第 18 页 N220 T3D1 准备3号刀，换切断刀 N230 M3 S600 N240 G0 X120 N250 Z0 N260 R100=116 R101=-70 R105=1 R106=0.25 R107=4 R108=5 R114=4 R115=100 R116=0 R117=0 R118=0 R119=1 循环参数赋值 N270 LCYC93 调用切槽循环 N280 G90 G0 X100 Z100 N290 M2 程序结束 轮廓子程序（轮廓子程序（SKETCH.SPF）N10 G1 X0 Z0 N20 G1 X65 90度外圆车刀车第一台阶 N30 Z-35 N40 X75 90度外圆车刀车第二台阶 N50 Z-55 N60 X110 90度外圆车刀车第三台阶 N70 Z-70 N80 M17 子程序结束 程序号：GYH02.MPF 轴内孔加工轴内孔加工 毕业设计用纸 共 22 页 第 19 页 程序段号KGN KGN 程序内容 备注 主主 程程 序序 先用直径为12的麻花钻钻孔 用三爪卡盘夹紧毛坯左端面 N10 T4D1 准备4号刀，镗刀 N15 G54 G23 G90 G94 S800 M3 F100 X100 Z100 确定工艺参数 N20 Z2 M7 切削液开 N30 X63 N40 G1 Z0 F50 N50 X62 Z-0.5 倒角 N60 Z-20 镗直径为62的孔 N70 X38 N80 Z-70 镗直径为62的孔 N90 X39 Z-695 倒角 N100 X19 退刀 N110 G0 Z200 M9 切削液关 N120 M5 主轴停止 N130 M0 程序停止 N140 程序号：GYH03 底座孔加工底座孔加工 毕业设计用纸 共 22 页 第 20 页 N10 G90 G17 G40 G500 G71 G94 D0 程序初始化 N15 SPOS=0 主轴定位 N20 T1 选1号刀（2中心钻）N30 M6 换刀 N40 M42 主轴自动切换到高挡速 N50 F150 S1200 M3 D1 设定进给速度，主轴转速，主轴正转 N60 G54 G0 X-42.5 Y0 Z15 设定工件坐标系，中心钻定位到C号中心孔位置 N70 Z2 M7 中心钻接近工件，切削液开 N80 G1 Z-5 钻C号中心孔 N90 G0 Z2 退出孔C N100 X0 Y42.5 中心钻定位到B号中心孔位置 N110 G1 Z-5 钻B号中心孔位置 N120 G0 Z2 N130 X42.5 Y0 中心钻定位到E号中心孔位置 N140 G1 Z-5 钻E号中心孔位置 N150 G0 Z2 N160 X0 Y-42.5 中心钻定位到D号中心孔位置 N170 G1 Z-5 钻D号中心孔位置 N180 SUPA=0 退出D号中心孔，切削液关 毕业设计用纸 共 22 页 第 21 页 N190 T2 选2号刀（8麻花钻）N200 M6 换刀 N210 M41 主轴自动切换到低挡速 N220 F100 S700 M3 D1 N230 G54 G0 Z2 M7 麻花钻定位C号孔，切削液开 N240 X-42.5Y0 N250 G1 Z-18 钻C号孔 N260 G0 Z2 N270 X0 Y42.5 N280 G1 Z-18 钻B号孔 N290 G0 Z2 N300 X42.5 Y0 N310 G1 Z-18 钻E号孔 N320 G0 Z2 N330 X0 Y-42.5 N340 G1 Z-18 钻D号孔 N350 SUPA=0 退出D号孔，切削液关 N360 T3 选3号刀（8.3扩孔钻）N370 M6 换刀 N380 M41 主轴自动切换到低挡速 N390 F100 S700 M3 D1 N400 G54 G0 Z2 M7 麻花钻定位C号孔，切削液开 N410 X-42.5Y0 N420 G1 Z-18 钻C号孔 N430 G0 Z2 N440 X0 Y42.5 N450 G1 Z-18 钻B号孔 N460 G0 Z2 N470 X42.5 Y0 N480 G1 Z-18 钻E号孔 N490 G0 Z2 N500 X0 Y-42.5 N510 G1 Z-18 钻D号孔 N520 SUPA=0 退出D号孔，切削液关 N530 T4 选4号刀（8.5机用丝锥）N540 M6 换刀 N550 M41 主轴自动切换到低挡速 N560 S200 M4 D1 N570 G54 G0 Z2 M7 定位C号孔，切削液开 N580 X-42.5Y0 毕业设计用纸 共 22 页 第 22 页 N590 G331 Z-18 K-1.25 N600 G332 Z3 K-1.25 钻C号螺纹孔 N610 X0 Y42.5 N620 G331 Z-18 K-1.25 N630 G332 Z3 K-1.25 钻B号螺纹孔 N640 X42.5 Y0 N650 G331 Z-18 K-1.25 N660 G332 Z3 K-1.25 钻D号螺纹孔 N670 X0 Y-42.5 N680 G331 Z-18 K-1.25 N690 G332 Z3 K-1.25 钻E号螺纹孔 N700 M42 主轴自动切换到高挡速 N710 F1000 S300 M3 主轴回复主轴方式中的操作 N720 G1 X100 Y100 Z100 N730 M30 程序结束 编制 审核 批准 2006-5-24 共6页