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第一章 緒論
工藝設(shè)計(jì)是現(xiàn)代制造業(yè)的重要基礎(chǔ)工作，是連接產(chǎn)品設(shè)計(jì)與產(chǎn)品制造的橋梁和紐帶。工藝設(shè)計(jì)的質(zhì)量和效率直接影響企業(yè)制造資源的配置與優(yōu)化、產(chǎn)品質(zhì)量、生產(chǎn)組織效率、產(chǎn)品成本與生產(chǎn)周期等方方面面。隨著科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展，機(jī)械產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)、零件的形狀也在不斷改進(jìn)，人們對(duì)零件加工質(zhì)量和加工精度的要求也越來(lái)越高。由于產(chǎn)品改型頻繁，而且對(duì)精度要求高，為了提高生產(chǎn)效率，降低成本，保證產(chǎn)品質(zhì)量，要求產(chǎn)品不僅有較好的通用性和靈活性，而且應(yīng)實(shí)現(xiàn)加工過(guò)程的自動(dòng)化。采用組合機(jī)床、自動(dòng)機(jī)床、仿形機(jī)床和自動(dòng)線，其設(shè)備的第一次投資費(fèi)用高，生產(chǎn)準(zhǔn)備時(shí)間長(zhǎng)，而且不能滿足零件形狀復(fù)雜和改型頻繁的要求。于是一種新型的機(jī)械加工設(shè)備—數(shù)控加工機(jī)床應(yīng)運(yùn)而生。
當(dāng)前，在機(jī)械加工領(lǐng)域數(shù)控機(jī)床的使用已經(jīng)非常普及，各個(gè)工廠企業(yè)都有不少數(shù)控機(jī)床，數(shù)控機(jī)床的出現(xiàn)使工業(yè)生產(chǎn)設(shè)備產(chǎn)生了本質(zhì)的變革。在機(jī)械加工生產(chǎn)中，數(shù)控技術(shù)的應(yīng)用不僅減輕了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，還大大提高了產(chǎn)品質(zhì)量和精度。
1.1 變速箱[1]
變速箱發(fā)展至今，已經(jīng)有手排檔，自動(dòng)排檔的設(shè)計(jì)，其中自排變速箱更發(fā)展出無(wú)段變速系統(tǒng)，或手自變速系統(tǒng)，然而，它們都一樣有共同的功能：(1)傳遞引擎的輸出動(dòng)力(2)能變換齒輪的組合以應(yīng)付不同需求。手排變速箱的基本構(gòu)造：變速箱輸入軸通過(guò)離合器，變速箱輸入軸跟引擎的曲軸連接在一起，它的功能就是輸入引擎的動(dòng)力。變速箱輸出軸變速箱輸出軸和汽車的傳動(dòng)裝置直接連接在一起，把動(dòng)力輸出使用。排檔機(jī)構(gòu)這個(gè)機(jī)構(gòu)就是整個(gè)變速箱功能的地方，它就是各種齒輪的地方，藉由不同的組合，實(shí)現(xiàn)變速箱操作的目的。同步器的目的是幫助變速齒輪能同步咬合，確保變速箱換檔操作時(shí)的平順。其實(shí)，變速箱是一個(gè)精密度相當(dāng)高且復(fù)雜的機(jī)械，直到今天，大多數(shù)的車廠是不自己生產(chǎn)變速箱的，這些車廠都交給專門在設(shè)計(jì)變速箱的公司來(lái)生產(chǎn)，無(wú)論是手排、自排，還是手-自排的變速箱，都有很有名的公司在專司的，如響譽(yù)世界的德國(guó)zf變速箱公司。
1.1.1 國(guó)內(nèi)外動(dòng)態(tài)
縱覽全球變速箱市場(chǎng)，自動(dòng)變速箱（AT）在北美市場(chǎng)，CVT在日本市場(chǎng)，手動(dòng)變速箱在歐洲市場(chǎng)各自占有著主導(dǎo)地位。幾年前開(kāi)始出現(xiàn)的雙離合器變速箱（DCT），將在一定程度上改變現(xiàn)有的市場(chǎng)的格局。而未來(lái)幾年，全球的輕型車變速箱市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)將在AT, CVT和DCT之間激烈展開(kāi)。
在過(guò)去的幾年內(nèi)，依靠歐洲已有的手動(dòng)變速箱生產(chǎn)設(shè)施和條件，雙離合器變速箱已經(jīng)被大批量生產(chǎn)，其自動(dòng)換檔的特性以及良好的燃油經(jīng)濟(jì)性（相對(duì)于傳統(tǒng)4速自動(dòng)變速箱，其燃油消耗量將降低大約10％）使得其逐漸占據(jù)了一部分原有的手動(dòng)變速箱和自動(dòng)變速箱市場(chǎng)。作為這項(xiàng)技術(shù)的先行者，大眾公司已經(jīng)開(kāi)始了在全球用雙離合器變速箱來(lái)取代現(xiàn)有的外購(gòu)自動(dòng)變速箱的計(jì)劃。與此同時(shí)，雙離合器變速箱的產(chǎn)品種類以及應(yīng)用范圍也正在逐漸擴(kuò)大：干式雙離合器變速箱在未來(lái)幾年將出現(xiàn)在歐洲市場(chǎng)，而小于150N.M的輸入扭矩的雙離合器變速箱也正在緊鑼密鼓的研發(fā)當(dāng)中。未來(lái)我們將會(huì)看到雙離合器變速箱在歐洲市場(chǎng)的快速發(fā)展。
在北美，為了沿襲美國(guó)消費(fèi)者傳統(tǒng)上對(duì)自動(dòng)變速箱的偏愛(ài)，“三大”依然堅(jiān)持著對(duì)自動(dòng)變速箱的研究和提高，先進(jìn)的六速變速箱將充分利用現(xiàn)有的四速自動(dòng)變速箱的設(shè)施和基礎(chǔ)，而其燃油經(jīng)濟(jì)性也將更好（提高大約5％左右）。與此同時(shí)，雙離合器變速箱也開(kāi)始引起了“三大”的注意，他們正在尋求外來(lái)合作以縮短與競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手的差距，。面對(duì)變幻莫測(cè)的油價(jià)，美國(guó)消費(fèi)者在注重乘駕舒適性的同時(shí)，開(kāi)始前所未有的關(guān)心各種可以降低燃油消耗的方法：雙離合器技術(shù)便是其中之一。在未來(lái)，我們將會(huì)看到：在北美市場(chǎng)上，手動(dòng)變速箱繼續(xù)減少，相當(dāng)部分4速自動(dòng)變速箱被6速或者更多檔位的自動(dòng)變速箱的逐步取代。
過(guò)去的五六年時(shí)間里，伴隨中國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速飛躍，中國(guó)汽車市場(chǎng)在經(jīng)歷了幾個(gè)“井噴”之后，整車制造商之間的競(jìng)爭(zhēng)將從以前的競(jìng)爭(zhēng)不足階段逐漸過(guò)渡到完全競(jìng)爭(zhēng)時(shí)代。在未來(lái)幾年，隨著廣大汽車消費(fèi)者對(duì)汽車專業(yè)知識(shí)的積累以及汽車消費(fèi)意識(shí)的成熟，尤其是當(dāng)部分消費(fèi)者在購(gòu)買了第一輛車后，開(kāi)始考慮第二輛時(shí)，其消費(fèi)行為將變得理性起來(lái)，而市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)將從產(chǎn)品層面的競(jìng)爭(zhēng)上升到技術(shù)層面的競(jìng)爭(zhēng)。作為動(dòng)力系統(tǒng)的一部分，變速箱將會(huì)成為消費(fèi)者在買車時(shí)重點(diǎn)考慮因素之一。不同的變速箱技術(shù)在帶給消費(fèi)者不同體驗(yàn)的時(shí)候，也將影響到整車市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)。
由于幾乎所有全球整車制造商都已經(jīng)進(jìn)入中國(guó)市場(chǎng)，中國(guó)市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)成為了一個(gè)全球汽車市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的縮影，這種列強(qiáng)混戰(zhàn)的戰(zhàn)火也蔓延到汽車變速箱市場(chǎng)上。全球三大獨(dú)立自動(dòng)變速箱生產(chǎn)商均已經(jīng)殺入中國(guó)市場(chǎng)：愛(ài)信（Aisin AW）在天津的工廠在以CKD方式為一汽豐田的皇冠和銳志配套的同時(shí)，正在招兵買馬，準(zhǔn)備做零部件深加工，為進(jìn)一步的國(guó)產(chǎn)化做準(zhǔn)備；采埃孚（ZF）在向中國(guó)市場(chǎng)出口自動(dòng)變速箱多年以后，最終將自動(dòng)變速箱的生產(chǎn)轉(zhuǎn)移到中國(guó)的合資工廠，而且在引入五速自動(dòng)變速箱的基礎(chǔ)上，六速自動(dòng)變速箱的引進(jìn)工作也正在進(jìn)行中；動(dòng)作稍慢的JATCO, 長(zhǎng)期以來(lái)受制于母公司日產(chǎn)，在歷經(jīng)兩年的考察后，最終落戶廣州。而全球最大的手動(dòng)變速箱生產(chǎn)商格特拉克在中國(guó)的合資項(xiàng)目在經(jīng)歷了重重談判后，終于塵埃落定。對(duì)格特拉克而言，手動(dòng)變速箱只是短期的目標(biāo)，長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，雙離合器變速箱才是他們的真正目的。而那些擁有變速箱技術(shù)的全球整車制造商們，早就把變速箱生產(chǎn)納入了自己在中國(guó)的市場(chǎng)戰(zhàn)略中：較早行動(dòng)的通用，本田和現(xiàn)代都已經(jīng)有了自己的自動(dòng)變速箱生產(chǎn)線或者總裝線；野心勃勃的豐田一直在為“2010年中國(guó)10％的市場(chǎng)份額”在努力：在愛(ài)信（唐山愛(ài)信生產(chǎn)手動(dòng)變速箱，天津愛(ài)信生產(chǎn)自動(dòng)變速箱）的幫助下，豐田解決了絕大部分變速箱的供應(yīng)問(wèn)題，接下來(lái)的任務(wù)是如何提高變速箱的零部件國(guó)產(chǎn)化質(zhì)量，為創(chuàng)造更多的利潤(rùn)和更大的降價(jià)空間做準(zhǔn)備；按捺不住的福特，正在將四速自動(dòng)變速箱的生產(chǎn)線轉(zhuǎn)移到中國(guó)；捉襟見(jiàn)肘的克萊斯勒，希望借中國(guó)本土廠商的力量，通過(guò)轉(zhuǎn)讓四速自動(dòng)變速箱技術(shù)，在獲得可觀的轉(zhuǎn)讓費(fèi)的同時(shí)，也解決自己車型的配套問(wèn)題，可謂一舉兩得，只是不知道他們能否熬過(guò)漫長(zhǎng)的磨合期。
1.1.2 未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)
我們也欣慰的看到一些中國(guó)本土整車制造商以及獨(dú)立變速箱生產(chǎn)商在這條路上的努力和前進(jìn)。在吉利生產(chǎn)出第一臺(tái)自動(dòng)變速箱之后，中國(guó)沒(méi)有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)自動(dòng)變速箱的空白已經(jīng)被彌補(bǔ)。與此同時(shí)，其他的廠商也在CVT和DCT發(fā)展的道路上悄然前進(jìn)。由于歷史的原因和技術(shù)的被壟斷，中國(guó)本土廠商先進(jìn)變速箱技術(shù)的研發(fā)之路依然任重而道遠(yuǎn)，年輕的中國(guó)本土廠商需要對(duì)變速箱技術(shù)加以更多的重視，研究和投入。在未來(lái)到2010年，中國(guó)輕型車市場(chǎng)對(duì)最大輸入扭矩為150N.M以下范圍的變速箱的需求將超過(guò)350萬(wàn)臺(tái)，而這當(dāng)中，雙離合器變速箱有80％的市場(chǎng)機(jī)會(huì)去爭(zhēng)取。面對(duì)如此龐大的一個(gè)市場(chǎng)，如何生產(chǎn)與之相配的雙離合器自動(dòng)變速箱，是擺在所有整車制造商和自動(dòng)變速箱制造商面前的一個(gè)重要課題，而這也是中國(guó)本土制造商的在這一領(lǐng)域的機(jī)會(huì)所在。
1.2 機(jī)械加工
1.2.1 機(jī)械加工生產(chǎn)過(guò)程和工藝過(guò)程[2]
在制造機(jī)器時(shí)，由原材料到成品之間的所有勞動(dòng)過(guò)程就是一個(gè)生產(chǎn)過(guò)程。在機(jī)械產(chǎn)品的生產(chǎn)過(guò)程中，那些與原材料變?yōu)槌善分苯佑嘘P(guān)的過(guò)程就是一個(gè)工藝過(guò)程。
1.2.2 國(guó)內(nèi)外動(dòng)態(tài)[3]
工藝水平低下導(dǎo)致生產(chǎn)出的產(chǎn)品不受青睞，這是我國(guó)機(jī)械產(chǎn)品普遍存在的問(wèn)題。產(chǎn)品零件精度低、生產(chǎn)效率低、工藝消耗高、環(huán)境污染大等是我國(guó)機(jī)械工業(yè)發(fā)展的巨大障礙。
工藝水平總體有所提高。隨著我國(guó)裝備制造業(yè)的發(fā)展，特別是結(jié)合國(guó)家重大裝備研制與技術(shù)引進(jìn)和技術(shù)改造，制造業(yè)總體工藝水平和綜合制造能力得到了新的提高。裝備制造業(yè)的機(jī)床數(shù)控化率有了較大的提高，特別是五軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控加工中心的應(yīng)用，極大地提升了切削加工精度、效率與柔性化水平，產(chǎn)品裝配工藝有新的突破。但工藝水平與國(guó)外仍有差距。我國(guó)機(jī)械制造工藝雖然有了長(zhǎng)足進(jìn)步，但與發(fā)達(dá)國(guó)家先進(jìn)工藝相比，在技術(shù)方面還存在著很大的差距。
世界經(jīng)濟(jì)在飛速發(fā)展，全球經(jīng)濟(jì)一體化進(jìn)程加速，世界產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)也在調(diào)整轉(zhuǎn)移，機(jī)械行業(yè)也在發(fā)生翻天覆地是變化，正向更先進(jìn)的方向發(fā)展。
1.2.3 未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)
全球工程機(jī)械行業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)有以下幾個(gè)方面：
1、全球范圍內(nèi)的兼并重組加劇，生產(chǎn)集中度進(jìn)一步提高。世界范圍工程機(jī)械生產(chǎn)集中度很高，而且還在繼續(xù)提高；
2、專業(yè)化生產(chǎn)程度提高。越來(lái)越多的企業(yè)成為組裝廠，零部件全部專業(yè)化生產(chǎn)，關(guān)鍵零部件基本上是由專業(yè)廠生產(chǎn)；
3、區(qū)域化和專業(yè)化程度提高，縮短了訂貨和交貨時(shí)間，讓生產(chǎn)接近客戶。北美和歐洲的很多國(guó)家將一些企業(yè)搬到亞洲、拉美等第三世界，他們的產(chǎn)地離客戶更近了，這就可以縮短定貨和交貨時(shí)間，就譬如在中國(guó)有很多國(guó)外企業(yè)；
4、小型設(shè)備的產(chǎn)量大幅增長(zhǎng)。歐美大型土石方施工已經(jīng)基本完成，工作量下降，一些維修或私人用、家庭用小型機(jī)產(chǎn)量上升，主要有：反鏟式裝載機(jī)、滑移與轉(zhuǎn)向裝載機(jī)和伸縮臂裝卸機(jī)械。這幾個(gè)機(jī)種我國(guó)都有，但應(yīng)用不廣泛，而且產(chǎn)量小。
1.3 數(shù)控加工技術(shù)[4]
隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的高速發(fā)展，傳統(tǒng)的制造業(yè)發(fā)生了根本性的變革，各工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家對(duì)現(xiàn)代制造技術(shù)進(jìn)行研究開(kāi)發(fā)，提出了全新的制造模式。在現(xiàn)代制造系統(tǒng)中，數(shù)控技術(shù)是關(guān)鍵技術(shù)，它集微電子、計(jì)算機(jī)、信息處理、自動(dòng)檢測(cè)和自動(dòng)控制等高新技術(shù)于一體，是用數(shù)字化信號(hào)對(duì)機(jī)床運(yùn)動(dòng)及其加工過(guò)程進(jìn)行控制的一種方法，具有高精度、高效率及柔性自動(dòng)化等特點(diǎn)，對(duì)制造業(yè)實(shí)現(xiàn)柔性自動(dòng)化、集成化及智能化起著舉足輕重的作用。目前，數(shù)控技術(shù)正在發(fā)生根本性的變革，正由專用型封閉式開(kāi)環(huán)控制模式向通用型開(kāi)放式實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)全閉環(huán)控制模式發(fā)展。在集成化的基礎(chǔ)上，數(shù)控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了超薄型和超小型化；在智能化基礎(chǔ)上，綜合了計(jì)算機(jī)、多媒體、模糊控制和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等多學(xué)科技術(shù)，數(shù)控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了高速、高精及高效控制，加工過(guò)程中可以自動(dòng)修正、調(diào)節(jié)與補(bǔ)償各項(xiàng)參數(shù)，實(shí)現(xiàn)了在線診斷和智能化故障處理；在網(wǎng)絡(luò)化基礎(chǔ)上，CAD/CAM與數(shù)控系統(tǒng)集成為一體，機(jī)床聯(lián)網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)了中央集中控制的群控加工。
數(shù)控加工技術(shù)是現(xiàn)代機(jī)械制造技術(shù)的基礎(chǔ)，由于數(shù)控加工是將數(shù)字化控制技術(shù)應(yīng)用于傳統(tǒng)的加工技術(shù)之中，因此它覆蓋了幾乎所有的加工領(lǐng)域，如車、銑、刨、鏜、鉆、拉和電加工等，它的廣泛應(yīng)用，給機(jī)械制造業(yè)的生產(chǎn)方式、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)帶來(lái)了深刻的變化。隨著數(shù)控技術(shù)的飛速發(fā)展，數(shù)控技術(shù)的水平和普及程度 已經(jīng)成為衡量一個(gè)國(guó)家綜合國(guó)力和工業(yè)現(xiàn)代化水平的重要標(biāo)志。
數(shù)控加工是機(jī)械制造中的先進(jìn)加工技術(shù)。它的廣泛使用給機(jī)械制造業(yè)的生產(chǎn)方式、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)帶來(lái)了深刻的變化，是制造業(yè)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化、柔性化和集成化生產(chǎn)的基礎(chǔ)，為機(jī)械制造行業(yè)和國(guó)民經(jīng)濟(jì)產(chǎn)生了巨大的效益。
1.3.1 數(shù)控加工的特點(diǎn)
數(shù)控加工是在數(shù)控機(jī)床上進(jìn)行零件加工的一種工藝方法，數(shù)控機(jī)床加工與傳統(tǒng)機(jī)床加工的工藝規(guī)程從總體上說(shuō)是一致的，但數(shù)控加工與傳統(tǒng)的加工方法又有明顯的區(qū)別，數(shù)控加工的工序內(nèi)容比普通機(jī)加工的工序內(nèi)容復(fù)雜，加工程序的編制比普通機(jī)床工藝規(guī)程的編制復(fù)雜。與傳統(tǒng)的加工方法相比，數(shù)控加工具有如下優(yōu)點(diǎn)：
1、適應(yīng)性強(qiáng)：數(shù)控加工是根據(jù)零件要求編制的數(shù)控程序來(lái)控制設(shè)備執(zhí)行機(jī)構(gòu)的各種動(dòng)作，當(dāng)數(shù)控工作要求改變時(shí)，只要改變數(shù)控程序軟件，而不需改變機(jī)械部分和控制部分的硬件，就能適應(yīng)新的工作要求；
2、精度高，質(zhì)量穩(wěn)定：數(shù)控加工本身的加工精度較高，還可以利用軟件進(jìn)行精度校正和補(bǔ)償；數(shù)控機(jī)床加工零件是按數(shù)控程序自動(dòng)進(jìn)行，可以避免人為的誤差；
3、生產(chǎn)率高：數(shù)控設(shè)備上可以采用較大的運(yùn)動(dòng)用量，有效地節(jié)省了運(yùn)動(dòng)工時(shí)；
4、能完成復(fù)雜型面的加工：許多復(fù)雜曲線和曲面的加工，普通機(jī)床無(wú)法實(shí)現(xiàn)，而數(shù)控加工完全可以完成；
5、減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，改善勞動(dòng)條件：因數(shù)控加工是自動(dòng)完成，許多動(dòng)作不需操作者進(jìn)行，故勞動(dòng)條件和勞動(dòng)強(qiáng)度大為改善；
6、有利于生產(chǎn)管理：采用數(shù)控加工，有利于向計(jì)算機(jī)控制和管理生產(chǎn)方向發(fā)展，為實(shí)現(xiàn)制造和生產(chǎn)管理自動(dòng)化創(chuàng)造了條件。
數(shù)控加工工藝的主要內(nèi)容包括以下幾個(gè)方面：
１．選擇適合在數(shù)控上加工的零件，確定工序內(nèi)容；
２．分析加工零件的圖紙，明確加工內(nèi)容及技術(shù)要求，確定加工方案，制定數(shù)控加工路線，如工序的劃分、加工順序的安排、非數(shù)控加工工序的銜接等。設(shè)計(jì)數(shù)控加工工序，如工序的劃分、刀具的選擇、夾具的定位與安裝、切削用量的確定、走刀路線的確定等；
３．調(diào)整數(shù)控加工工序的程序。如對(duì)刀點(diǎn)、換刀點(diǎn)的選擇、刀具的補(bǔ)償；
４．分配數(shù)控加工中的容差；
５．處理數(shù)控機(jī)床上部分工藝指令。
1.3.2 國(guó)內(nèi)外動(dòng)態(tài)
長(zhǎng)期以來(lái)，我國(guó)的數(shù)控系統(tǒng)為傳統(tǒng)的封閉式體系結(jié)構(gòu)，CNC只能作為非智能的機(jī)床運(yùn)動(dòng)控制器，加工過(guò)程變量根據(jù)經(jīng)驗(yàn)以固定參數(shù)形式事先設(shè)定，加工程序在實(shí)際加工前用手工方式或通過(guò)CAD/CAM及自動(dòng)編程系統(tǒng)進(jìn)行編制。CAD/CAM和CNC之間沒(méi)有反饋控制環(huán)節(jié)，整個(gè)制造過(guò)程中CNC只是一個(gè)封閉式的開(kāi)環(huán)執(zhí)行機(jī)構(gòu)。在復(fù)雜環(huán)境以及多變條件下，加工過(guò)程中的刀具組合、工件材料、主軸轉(zhuǎn)速、進(jìn)給速率、刀具軌跡、切削深度、步長(zhǎng)和加工余量等加工參數(shù)無(wú)法在現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境下根據(jù)外部干擾和隨機(jī)因素實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)調(diào)整，更無(wú)法通過(guò)反饋控制環(huán)節(jié)隨機(jī)修正CAD/CAM中的設(shè)定量，因而影響CNC的工作效率和產(chǎn)品加工質(zhì)量。傳統(tǒng)CNC系統(tǒng)的這種固定程序控制模式和封閉式體系結(jié)構(gòu)，限制了CNC向多變量智能化控制發(fā)展，已不適應(yīng)日益復(fù)雜的制造過(guò)程，因此，很有必要對(duì)數(shù)控技術(shù)實(shí)行變革勢(shì)。
近年來(lái)，國(guó)內(nèi)制造業(yè)發(fā)展迅速，全球制造業(yè)向我國(guó)轉(zhuǎn)移的趨勢(shì)十分明顯，代表著先進(jìn)制造技術(shù)的數(shù)控加工在我國(guó)的制造業(yè)中日益普及。數(shù)控加工技術(shù)的發(fā)展、常規(guī)加工工藝的條件的變更和工藝參數(shù)的優(yōu)化為實(shí)現(xiàn)優(yōu)質(zhì)、高效、低耗、潔凈和靈活的目標(biāo)奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
目前，數(shù)控開(kāi)放系統(tǒng)有兩種基本結(jié)構(gòu)：(1)CNC+PC主板：把一塊PC主板插入傳統(tǒng)的CNC機(jī)器中，PC板主要運(yùn)行實(shí)時(shí)控制，CNC主要運(yùn)行以坐標(biāo)軸運(yùn)動(dòng)為主的實(shí)時(shí)控制；(2)PC+運(yùn)動(dòng)控制板：把運(yùn)動(dòng)控制板插入PC機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)插槽中作實(shí)時(shí)控制用，而PC機(jī)主要作非實(shí)時(shí)控制。
1.3.3 未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)
數(shù)控技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：
1、性能發(fā)展方向：
(1)高速高精高效化：速度、精度和效率是機(jī)械制造技術(shù)的關(guān)鍵性能指標(biāo)，由于采用了高速CPU芯片、RISC芯片和多CPU控制系統(tǒng)以及帶高分辨率絕對(duì)式檢測(cè)元件的交流數(shù)字伺服系統(tǒng)，同時(shí)采取了改善機(jī)床動(dòng)態(tài)、靜態(tài)特性等有效措施，機(jī)床的高速高精高效化已大大提高；
(2)柔性化：柔性化包含兩方面，一方面的數(shù)控系統(tǒng)本身的柔性，數(shù)控系統(tǒng)采用模塊化設(shè)計(jì)，功能覆蓋面大，可裁剪性強(qiáng)，便于滿足不同用戶的需求；另一方面是群控系統(tǒng)的柔性，同一群控系統(tǒng)能依據(jù)不同生產(chǎn)流程的要求，使物料流和信息流自動(dòng)進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)整，從而最大限度地發(fā)揮群控系統(tǒng)的效能；
(3)工藝復(fù)合性和多軸化：以減少工序、輔助時(shí)間為主要目的的復(fù)合加工，正朝著多軸和多系列控制功能方向發(fā)展；
(4)實(shí)時(shí)智能化：科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，使實(shí)時(shí)系統(tǒng)和人工智能相互結(jié)合，人工智能正向著具有實(shí)時(shí)響應(yīng)的、更現(xiàn)實(shí)的領(lǐng)域發(fā)展，而實(shí)時(shí)系統(tǒng)也朝著具有智能行為的、更加復(fù)雜的應(yīng)用發(fā)展，由此產(chǎn)生了實(shí)時(shí)智能控制這一新的領(lǐng)域。在數(shù)控技術(shù)領(lǐng)域，實(shí)時(shí)智能控制的研究和應(yīng)用正沿著幾個(gè)主要分支發(fā)展：自適應(yīng)控制、模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制、專家控制、學(xué)習(xí)控制和前饋控制等。
2、功能發(fā)展方向：
(1)用戶界面圖形化：用戶界面是數(shù)控系統(tǒng)與使用者之間的對(duì)話接口。圖形用戶界面極大地方便了非專業(yè)用戶的使用，人們可以通過(guò)窗口和菜單進(jìn)行操作，便于藍(lán)圖編程和快速編程、三維彩色立體動(dòng)態(tài)圖形顯示、圖形模擬、圖形動(dòng)態(tài)跟蹤和仿真、不同方向的視圖和局部顯示比例縮放功能的實(shí)現(xiàn)；
(2)科學(xué)計(jì)算可視化：科學(xué)計(jì)算可視化可用于高效處理數(shù)據(jù)和解釋數(shù)據(jù)，使信息交流不再局限于用文字和語(yǔ)言表達(dá)，而可以直接使用圖形、圖像和動(dòng)畫等可視信息?？梢暬夹g(shù)與虛擬環(huán)境技術(shù)相結(jié)合，進(jìn)一步拓寬了應(yīng)用領(lǐng)域，如無(wú)圖紙?jiān)O(shè)計(jì)、虛擬樣機(jī)技術(shù)等，這對(duì)縮短產(chǎn)品設(shè)計(jì)周期、提高產(chǎn)品質(zhì)量和降低產(chǎn)品成本具有重要意義。在數(shù)控技術(shù)領(lǐng)域，可視化技術(shù)可用于CAD/CAM，如自動(dòng)編程設(shè)計(jì)、參數(shù)自動(dòng)設(shè)定、刀具補(bǔ)償和刀具管理數(shù)據(jù)的動(dòng)態(tài)處理和顯示以及加工過(guò)程的可視化仿真演示等；
(3)插補(bǔ)和補(bǔ)償方式多樣化：多種插補(bǔ)方式如直線插補(bǔ)、圓弧插補(bǔ)、圓柱插補(bǔ)、空間橢圓曲面插補(bǔ)、螺紋插補(bǔ)、極坐標(biāo)插補(bǔ)、2D+2螺旋插補(bǔ)、NANO插補(bǔ)、NURBS插補(bǔ)(非均勻有理B樣條插補(bǔ))、樣條插補(bǔ)(A、B、C樣條)、多項(xiàng)式插補(bǔ)等。多種補(bǔ)償功能如間隙補(bǔ)償、垂直度補(bǔ)償、象限誤差補(bǔ)償、螺距和測(cè)量系統(tǒng)誤差補(bǔ)償、與速度相關(guān)的前饋補(bǔ)償、溫度補(bǔ)償、帶平滑接近和退出以及相反點(diǎn)計(jì)算的刀具半徑補(bǔ)償?shù)龋?
(4)內(nèi)裝高性能PLC：數(shù)控系統(tǒng)內(nèi)裝高性能PLC控制模塊，可直接用梯形圖或高級(jí)語(yǔ)言編程，具有直觀的在線調(diào)試和在線幫助功能。編程工具中包含用于車床銑床的標(biāo)準(zhǔn)PLC用戶程序?qū)嵗?，用戶可在?biāo)準(zhǔn)PLC用戶程序基礎(chǔ)上進(jìn)行編輯修改，從而方便地建立自己的應(yīng)用程序；
(5)多媒體技術(shù)應(yīng)用：多媒體技術(shù)集計(jì)算機(jī)、聲像和通信技術(shù)于一體，使計(jì)算機(jī)具有綜合處理聲音、文字、圖像和視頻信息的能力。在數(shù)控技術(shù)領(lǐng)域，應(yīng)用多媒體技術(shù)可以做到信息處理綜合化、智能化，在實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)和生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的故障診斷、生產(chǎn)過(guò)程參數(shù)監(jiān)測(cè)等方面有著重大的應(yīng)用價(jià)值。
3、體系結(jié)構(gòu)的發(fā)展：
(1)集成化：采用高度集成化CPU、RISC芯片和大規(guī)模可編程集成電路FPGA、EPLD、CPLD以及專用集成電路ASIC芯片，可提高數(shù)控系統(tǒng)的集成度和軟硬件運(yùn)行速度。應(yīng)用FPD平板顯示技術(shù)，可提高顯示器性能。平板顯示器具有科技含量高、重量輕、體積小、功耗低、便于攜帶等優(yōu)點(diǎn)，可實(shí)現(xiàn)超大尺寸顯示，成為和CRT抗衡的新興顯示技術(shù)，是21世紀(jì)顯示技術(shù)的主流；
(2)模塊化：硬件模塊化易于實(shí)現(xiàn)數(shù)控系統(tǒng)的集成化和標(biāo)準(zhǔn)化。根據(jù)不同的功能需求，將基本模塊，如CPU、存儲(chǔ)器、位置伺服、PLC、輸入輸出接口、通訊等模塊，作成標(biāo)準(zhǔn)的系列化產(chǎn)品，通過(guò)積木方式進(jìn)行功能裁剪和模塊數(shù)量的增減，構(gòu)成不同檔次的數(shù)控系統(tǒng)；
(3)網(wǎng)絡(luò)化：機(jī)床聯(lián)網(wǎng)可進(jìn)行遠(yuǎn)程控制和無(wú)人化操作。通過(guò)機(jī)床聯(lián)網(wǎng)，可在任何一臺(tái)機(jī)床上對(duì)其它機(jī)床進(jìn)行編程、設(shè)定、操作、運(yùn)行，不同機(jī)床的畫面可同時(shí)顯示在每一臺(tái)機(jī)床的屏幕上；
(4)通用型開(kāi)放式閉環(huán)控制模式：采用通用計(jì)算機(jī)組成總線式、模塊化、開(kāi)放式、嵌入式體系結(jié)構(gòu)，便于裁剪、擴(kuò)展和升級(jí)，可組成不同檔次、不同類型、不同集成程度的數(shù)控系統(tǒng)。閉環(huán)控制模式是針對(duì)傳統(tǒng)的數(shù)控系統(tǒng)僅有的專用型單機(jī)封閉式開(kāi)環(huán)控制模式提出的。由于制造過(guò)程是一個(gè)具有多變量控制和加工工藝綜合作用的復(fù)雜過(guò)程，包含諸如加工尺寸、形狀、振動(dòng)、噪聲、溫度和熱變形等各種變化因素，因此，要實(shí)現(xiàn)加工過(guò)程的多目標(biāo)優(yōu)化，必須采用多變量的閉環(huán)控制，在實(shí)時(shí)加工過(guò)程中動(dòng)態(tài)調(diào)整加工過(guò)程變量。加工過(guò)程中采用開(kāi)放式通用型實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)全閉環(huán)控制模式，易于將計(jì)算機(jī)實(shí)時(shí)智能技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、多媒體技術(shù)、CAD/CAM、伺服控制、自適應(yīng)控制、動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)管理及動(dòng)態(tài)刀具補(bǔ)償、動(dòng)態(tài)仿真等高新技術(shù)融于一體，構(gòu)成嚴(yán)密的制造過(guò)程閉環(huán)控制體系，從而實(shí)現(xiàn)集成化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化。
1.4 本章小結(jié)
本章主要講述變速箱、機(jī)械加工工藝和數(shù)控加工技術(shù)的相關(guān)概念和特點(diǎn)、國(guó)內(nèi)外的發(fā)展動(dòng)態(tài)、未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)和數(shù)控加工技術(shù)在機(jī)械加工中的應(yīng)用。比較詳細(xì)地闡述了數(shù)控加工的優(yōu)點(diǎn)及其未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)。文中還介紹了機(jī)械加工工藝的設(shè)計(jì)方法和應(yīng)注意的相關(guān)問(wèn)題。
第二章 機(jī)械加工工藝設(shè)計(jì)
2.1設(shè)計(jì)題目
變速箱蓋機(jī)械加工工藝設(shè)計(jì)及其數(shù)控加工編程
2.2機(jī)械加工工藝[5][6][7]
機(jī)械加工工藝設(shè)計(jì)是機(jī)械零件加工中的關(guān)鍵步驟，工藝過(guò)程由若干個(gè)按一定順序排列的工序組成。工序的工藝過(guò)程的基本單元，也是生產(chǎn)組織和計(jì)劃的基本單元。工序又可細(xì)分為若干個(gè)安裝、工位、工步及走刀等。工藝過(guò)程的組成如下圖所示：
圖2—1 工藝過(guò)程的組成
2.2.1機(jī)械加工工藝路線
制訂零件機(jī)械加工工藝最主要的工作是擬定工藝路線。工藝路線的主要內(nèi)容是：加工方法的選擇、加工階段的劃分和工序的安排等。
1、加工方法的選擇
在對(duì)零件進(jìn)行工藝分析的基礎(chǔ)上，即可對(duì)各個(gè)加工表面選擇相應(yīng)的加工方法，加工方法的選擇有以下幾個(gè)基本的方面：
(1)首先要根據(jù)零件各個(gè)加工表面的技術(shù)要求，選擇相應(yīng)的加工方法，確定各種加工方法所能達(dá)到的經(jīng)濟(jì)加工精度和光潔度；
(2)選擇加工方法時(shí)．應(yīng)注意零件材料的機(jī)械性能和熱處理情況；
(3)選擇加工方法時(shí)，應(yīng)考慮生產(chǎn)綱領(lǐng)或生產(chǎn)類型，根據(jù)生產(chǎn)批量大小合理地解決生產(chǎn)率和經(jīng)濟(jì)性之間的矛盾。如在單件或小批生產(chǎn)中，為了降低成本，一般采用通用機(jī)床和工藝裝備進(jìn)行加工；而在大批大量生產(chǎn)中，則采用高效率的專用機(jī)床和組合機(jī)床。
2、加工階段的劃分
工藝路線劃分加工階段的目的在于：一是保證加工質(zhì)量。粗加工時(shí)，切除較厚的金屬層，使工件發(fā)熱而產(chǎn)生熱變形，以及因較大的切削力、夾緊力而產(chǎn)生工件的彈性變形等原因，使加工精度和光潔度不高，因此必須增加半精加工和精加工工序；二是合理使用設(shè)備。在各種加工過(guò)程中，根據(jù)加工階段的特性，選擇不同功率和特點(diǎn)的機(jī)床進(jìn)行加工，有利于合理使用設(shè)備；三是粗加工階段便于及時(shí)發(fā)現(xiàn)毛坯缺陷，以確定后續(xù)工序能否進(jìn)行，避免浪費(fèi)工時(shí)．減少費(fèi)用。
對(duì)零件的各表面加工是一個(gè)由粗到精的過(guò)程，通過(guò)若干工序的加工逐步達(dá)到質(zhì)量要求。對(duì)加工精度要求較高的零件，按工序性質(zhì)和內(nèi)容的不同，將工藝路線劃分為粗加工、半精加工和精加工等階段。各加工階段的基本要求如下：
(1)粗加工階段：切除毛坯黑皮和大部分加工余量，為以后加工提供精準(zhǔn)基面，并留均勻而合適的余量；
(2)半精加工階段：提高精加工需要定位基準(zhǔn)的精確性和控制精加工余量，為主要表面的精加工創(chuàng)造條件；
(3)精加工階段：主要為精度和光潔度要求較高的表面的進(jìn)一步改善，使零件加工表面達(dá)到技術(shù)要求。
2.2.2定位基準(zhǔn)的選擇原則
1．粗基準(zhǔn)的選擇
在起始工序中，工件定位只能選擇未經(jīng)加工的毛坯表面，這種采用未經(jīng)加工的鑄造、鍛造或軋制得到的表面作為定位基準(zhǔn)面稱為粗基準(zhǔn)。
(1)對(duì)于具有不加工表面的工件，為保證不加工表面與加工表面之間的相對(duì)位置要求，一般應(yīng)選擇不加工表面為粗基準(zhǔn)；
(2)對(duì)于具有較多加工表面的工件，粗基準(zhǔn)的選擇，應(yīng)合理分配各加工表面的加工余量；
(3)作為粗基準(zhǔn)的表面，應(yīng)盡量平整，沒(méi)有澆口、冒口或飛邊等其它表面缺陷，以便使工件定位可靠，夾緊方便；
(4)如果毛坯表面比較粗糙且精度較低，一般情況下，同一尺寸方向上的粗基準(zhǔn)表面只能使用一次。
2．精基準(zhǔn)的選擇
精基準(zhǔn)是采用已加工的表面作為定位基準(zhǔn)面。
(1)為了較容易地獲得加工表面，其設(shè)計(jì)基準(zhǔn)的相對(duì)位置精度應(yīng)選擇已加工表面的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)為定位基準(zhǔn)；
(2)定位基準(zhǔn)的選擇應(yīng)便于工件的安裝與加工，并使夾具的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單；
(3)當(dāng)工件以某組精基準(zhǔn)定位，可以比較方便地加工其它各表面時(shí)，應(yīng)盡可能在多數(shù)工序中采用此同一組精基準(zhǔn)定位；
(4)某些要求加工余量小而均勻的精加工工序，可選擇加工表面本身作為定位基準(zhǔn)。
2.3計(jì)算生產(chǎn)綱領(lǐng)、確定生產(chǎn)類型
本課題設(shè)計(jì)的零件是手動(dòng)變速箱的變速箱蓋，其生產(chǎn)類型為中批量生產(chǎn)。
2.4零件的分析[8][9]
2.4.1零件的作用
(1)傳遞引擎的輸出動(dòng)力(2)能變換齒輪的組合以應(yīng)付不同需求。而變速箱蓋則是起到此作用的零件之一。
2.4.2零件的工藝分析
設(shè)計(jì)零件的二維圖如圖2--1所示：
圖2--1
零件的三維圖如圖2—2和圖2—3所示：
圖2—2
圖2—3
變速箱蓋需加工的有平面、孔、螺紋和倒角等，它們之間都有一定的位置要求?，F(xiàn)對(duì)零件進(jìn)行工藝分析如下：
1、 平面的加工
這些平面包括M面、1、2斜孔端面、3、4孔端面、锪鉆4-14.5孔平面
2、 孔的加工
需要加工的孔有4-孔、
3、 螺紋的加工
首先要鉆好螺紋底孔，然后開(kāi)始加工螺紋。
2.4.3平面與孔的位置關(guān)系
平面與孔的軸線之間都有一定的位置要求：
1、4-孔自其名義位置偏移允差均為0.3mm；
2、M面即箱蓋底面的平面度為0.06mm
2.5確定毛坯的制造方法，初步確定毛坯形狀[10][11]
零件材料為灰鑄鐵HT15～32，硬度HB150HBS，生產(chǎn)類型為中批生產(chǎn)，毛坯采用砂型機(jī)器造型鑄造。
根據(jù)上述資料，確定各加工表面的機(jī)械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸。查《工藝手冊(cè)》表2.2-3和表2.2-5，得公差等級(jí)為8-10級(jí)，加工余量等級(jí)為G。再查表2.2-4，按公差等級(jí)為9級(jí)查，因鑄件尺寸處于100~200mm間，取單側(cè)加工余量Z=4mm。毛坯的大部分平面都是不需要加工的，故在鑄造過(guò)程中就已將其大致形狀鑄出來(lái)?；境叽缭?0mm以下的孔在鑄造過(guò)程中是不鑄出來(lái)的，其毛坯是實(shí)心的。毛坯尺寸是通過(guò)后面查相關(guān)資料才確定的機(jī)械加工余量確定的。
本零件的各個(gè)加工表面的工藝路線、工序（或工步）、工序（或工步）尺寸及其公差、表面粗糙度如表3-1所示。
表3-1各加工表面的工藝路線、工序（或工步）、工序（或工步）尺寸及其公差、表面粗糙度（未注單位：mm）
2.6工藝規(guī)程的設(shè)計(jì)
2.6.1定位基準(zhǔn)的選擇
1、粗基準(zhǔn)的選擇
A面為非加工面，以A端面作為粗基準(zhǔn)，限制3個(gè)自由度，用虎口鉗夾持A兩端面，限制3個(gè)自由度，再在3或4螺紋孔用一點(diǎn)定位限制一個(gè)自由度，加工M面及4-孔。
2、精基準(zhǔn)的選擇
以已銑好的M面作為精基準(zhǔn)，用兩個(gè)孔作定位，加工M14螺紋孔及锪鉆4-14孔平面。
2.6.2零件表面加工方法的選擇
本零件的加工面有平面、內(nèi)孔、螺紋及倒角等。材料是灰鑄鐵，選擇鑄件。參考《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)》（以下簡(jiǎn)稱《工藝手冊(cè)》）表1.4—7、表1.4—8、表1.4—11、表1.4—17和表1.4--24等，選擇加工方法如下：
1、M面的粗糙度要求為Ra=3.2，且有平面度要求，查《工藝手冊(cè)》表1.4—8和表1.4—9，采用的加工方法為：粗銑→半精銑，即可達(dá)到要求； 4-14孔的粗糙度要求為Ra=12.5，其對(duì)于A、M兩面的位置度要求為0.3，查《工藝手冊(cè)》表1.4—7和表1.4—11，只需鉆就可達(dá)到要求，但其中用于定位的兩孔的精度應(yīng)相應(yīng)提高，才能符合定位所需的精度要求，為此，用于定位的兩孔的粗糙度提高到Ra=3.2，只需對(duì)其進(jìn)行粗鉸即可達(dá)到要求。查《工藝手冊(cè)》表1.4—7，采用的加工方法為：鉆→粗鉸。
2、 4個(gè)28的凸臺(tái)是用于放置螺栓或墊片的，沒(méi)有精度要求，只需用锪鉆刮平即可。
3、 螺紋孔端面：其表面粗糙度為Ra12.5m。查《工藝手冊(cè)》表1.4—8，采用的加工方法為：刮端面（粗銑端面）。
4、 螺紋M14，查《工藝手冊(cè)》3.1—48，螺紋的螺距P=2mm，公差等級(jí)為IT6，表面粗糙度為Ra3.2m，毛坯為實(shí)心，未沖出孔。查《工藝手冊(cè)》表1.4—7、表1.4—14、表1.4--17選擇的加工方法為：鉆底孔→攻螺紋。
5、 螺紋M14的倒角：倒角為1*45°，表面粗糙度為Ra12.5m，只需進(jìn)行粗加工即可達(dá)到要求。（表1.4--6）
其他不要求加工的尺寸均為自由尺寸，按規(guī)定其公差等級(jí)為IT12～I(xiàn)T14，現(xiàn)取IT13。其標(biāo)準(zhǔn)公差值按《工藝手冊(cè)》表1.4—24查出。
2.6.3制訂工藝路線
工序Ⅰ：銑M面（即箱蓋底面），鉆4-14孔、粗鉸用于定位的兩孔。以A面為粗基準(zhǔn)，用虎口鉗夾緊A兩端面，再在3或4螺紋孔用一點(diǎn)定位限制一個(gè)自由度，選擇加工中心進(jìn)行加工。
工序Ⅱ：粗銑1、2斜孔端面、加工M14的螺紋，锪螺紋孔倒角。以兩個(gè)半精銑的14mm孔和已加工的M面作為定位精基準(zhǔn)。用圓柱銷和削邊銷對(duì)工件進(jìn)行定位，再用帶壓板實(shí)現(xiàn)夾緊。選擇Z525型立式鉆床。
工序Ⅲ：粗銑3號(hào)孔端面、加工M14的螺紋，锪螺紋孔倒角，以兩個(gè)半精銑的14孔和已加工的M面作為定位精基準(zhǔn)。用圓柱銷和削邊銷對(duì)工件進(jìn)行定位，再用帶壓板實(shí)現(xiàn)夾緊。選擇Z525型立式鉆床。
工序Ⅳ：粗銑4號(hào)孔端面、加工M14的螺紋，锪螺紋孔倒角，以兩個(gè)半精銑的14孔和已加工的M面作為定位精基準(zhǔn)。用圓柱銷和削邊銷對(duì)工件進(jìn)行定位，再用帶壓板實(shí)現(xiàn)夾緊。選擇Z525型立式鉆床。
工序V：刮平4個(gè)28的凸臺(tái)。以工序Ⅰ加工的M平面作為定位精基準(zhǔn)，采用兩壓板壓緊A面，選擇Z525型立式鉆床。
工序VI：終檢。
2.6.4確定機(jī)械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸
2.6.4.1確定毛坯余量（機(jī)械加工余量）、毛坯尺寸及其公差
1、 M面的加工是單側(cè)加工，前面已根據(jù)相關(guān)資料查得毛坯的精度等級(jí)為CT9，加工余量等級(jí)為G。查《工藝手冊(cè)》表2.2—4可知，M端面的單側(cè)毛坯余量為Z=4mm。查表2.2—1知，M端面的公差值為2.8mm，故其毛坯尺寸為mm；
因?yàn)?0mm以下的孔在鑄造過(guò)程中是不鑄出來(lái)的，所以：
2、各孔的毛坯余量：4-Φ14孔的毛坯均為實(shí)心，未沖出孔。
3、螺紋孔的毛坯余量：螺紋孔的毛坯為實(shí)心，未沖出孔。
2.6.4.2確定工序余量、工序尺寸及公差
確定工序（或工步）尺寸的一般方法是由加工表面的最后工序（或工步）往前推算，最后的工序（或工步）的工序（或工步）尺寸按照零件圖紙的要求標(biāo)注。當(dāng)沒(méi)有基準(zhǔn)轉(zhuǎn)換時(shí)，同一表面多次加工的工序（或工步）尺寸只與工序（或工步）的加工余量有關(guān)。當(dāng)基準(zhǔn)不重合時(shí)，工序（或工步）尺寸應(yīng)用工藝尺寸鏈解算。
零件的加工總余量已在前面根據(jù)相關(guān)資料查出，應(yīng)將機(jī)械加工總余量分配給各個(gè)工序（或工步）加工余量，然后由后面往前面計(jì)算工序（或工步）尺寸。
零件加工表面的加工方法即加工工藝路線在前面已經(jīng)根據(jù)有關(guān)資料確定，零件的加工余量除了粗加工余量外，其余加工工序（或工步）余量要根據(jù)《工藝手冊(cè)》表1.4—24查出，半精加工時(shí)可以參考《現(xiàn)代制造工藝設(shè)計(jì)方法》，選取半精加工時(shí)工序余量為Z=1mm，粗加工的工序（或工步）加工余量不是經(jīng)過(guò)查表確定，而是機(jī)械加工總余量減去其余各加工余量之和。
零件各加工表面的工序（或工步）的經(jīng)濟(jì)精度和表面粗糙度除了最后的那道工序（或工步）是按照零件的圖紙要求外，其余工序（或工步）的經(jīng)濟(jì)精度和表面粗糙度主要是根據(jù)《工藝手冊(cè)》表1.4—7、表1.4—8等確定的，再查表《工藝手冊(cè)》表1.4—24確定公差值，最后按照入體原則標(biāo)注上下偏差。零件各加工表面的工藝路線及工序（或工步）余量、（參考《現(xiàn)代制造工藝設(shè)計(jì)方法》，選擇半精加工時(shí)的工序余量為Z=1mm）工序（或工步）尺寸及公差和表面粗糙度如下表：
表2—1 各加工表面的工藝路線、工序（或工步）、工序（或工步）尺寸及其公差、表面粗糙度 （未注單位：mm）
加工表面
工序（或工步）名稱
工序（或工步）余量
工序（或工步）基本尺寸
工序（或工步）經(jīng)濟(jì)精度
工序（或工步）及其偏差
表面粗糙度m
公差等級(jí)
公差值
M 面
半精銑
Z=1
8
IT9
0.07
8
Ra3.2
粗銑
Z=3
9
IT12
0.21
9
Ra6.3
毛坯
Z=4
12
CT9
1.6
12
-
4-孔
粗絞
Z=0
0
IT9
0.036
Ra3.2
鉆孔
2Z=14
14
IT13
0.27
Ra12.5
毛坯
實(shí)心
M14×1.25-H螺紋孔（1、2）
攻螺紋
2Z=1.3
M12
IT13
-
25
Ra6.3
鉆底孔
2Z=12
12
IT12
0.18
Ra12.5
鉆孔
Z=0
11.5
IT12
0.15
11.5
Ra12.5
毛坯
實(shí)心
M14×1.25-H螺紋孔（3、4）
攻螺紋
2Z=1.3
M12
IT13
-
25
Ra3.2
鉆底孔
2Z=12
12
IT12
0.18
Ra12.5
鉆孔
Z=0
11.5
IT12
0.15
11.5
Ra12.5
毛坯
實(shí)心
——
——
——
——
——
锪鉆4-14孔平面
刮平
Z=0
毛坯
Z=0.5
0.5
2.7確定切削用量基本工時(shí)（機(jī)動(dòng)時(shí)間）
切削用量包括背吃刀量asp（即切削深度ap）、進(jìn)給量f和切削速度vc。在工藝文件中需要確定切削用量，首先由工序或工步余量確定切削深度，精加工和半精加工的全部余量在一次走刀中去除，而粗加工的全部余量也最好在一走刀中去除；然后按照本工序或工步加工表面粗糙度確定進(jìn)給量；最后用查表法或計(jì)算法求出切削速度，應(yīng)用相關(guān)公式換算出查表法或計(jì)算法所得的轉(zhuǎn)速nc查或計(jì)，再根據(jù)nc查或計(jì)在選擇的機(jī)床實(shí)有的主軸轉(zhuǎn)速中選擇接近的主軸轉(zhuǎn)速n機(jī)作為實(shí)際的轉(zhuǎn)速，最后再用相關(guān)公式換算出實(shí)際的切削速度vc機(jī)填入工序文件中。需要注意的是，在粗加工時(shí)，選擇實(shí)際的切削速度vc機(jī)、實(shí)際進(jìn)給量f機(jī)和背吃刀量asp之后，還要校驗(yàn)機(jī)床的功率等是否足夠，才能作為最后的切削用量填入工序文件。
2.7.1工序Ⅰ 切削用量及基本工時(shí)的確定
1、 加工條件[12]
工件材料[12]：查《金屬切削手冊(cè)》表3.16，得到HT15—32（灰鑄鐵），抗拉強(qiáng)度b =150MPa，硬度為163—229HBS。
加工要求：銑M端面（箱蓋底面），Ra3.2um；鉆4-孔，Ra12.5um；粗鉸用于定位的兩孔，Ra3.2um。選擇加工中心對(duì)工件進(jìn)行加工。
2、 確定切削用量及基本工時(shí)
確定切削用量采用查表法，確定基本工時(shí)要經(jīng)過(guò)相關(guān)的計(jì)算才能得出。
（1）B面的加工
工件尺寸：長(zhǎng)l=190mm，寬b=140mm，高h(yuǎn)=74mm；
選擇刀具：查《工藝手冊(cè)》表3.1—27，選擇標(biāo)準(zhǔn)鑲齒圓柱面銑刀，選擇刀具外徑為d0=100mm，齒數(shù)Z=8。
確定切削深度ap：前面已根據(jù)相關(guān)資料查得各孔端面的單側(cè)毛坯余量均為Z=4mm，需要粗銑和半精銑，粗銑的全部余量可在一次走刀中去除，取粗銑時(shí)的切削深度ap =3mm，剩下的1mm就是半精加工時(shí)的切削深度即ap =1mm。
1）粗銑B面
A、確定每齒進(jìn)給量fz
根據(jù)《切削手冊(cè)》表3.30， XA6132型萬(wàn)能銑床說(shuō)明書(shū)，其功率為7.5KW、工藝系統(tǒng)剛性為中等；根據(jù)《切削手冊(cè)》表3.3：ap=41～130mm，ae=3mm，進(jìn)給量fz =0.10～0.15mm/z，現(xiàn)取fz =0.13mm/z。
B、選擇銑刀磨鈍標(biāo)準(zhǔn)及刀具壽命
查《切削手冊(cè)》表3.7，高速鋼端銑刀在鑄鐵的粗加工時(shí)后刀面最大磨損限度為0.50～0.80mm，精加工時(shí)后刀面的最大磨損限度為0.20～0.30mm。
查《切削手冊(cè)》表3.8：鑲齒圓柱面銑刀（d。=160mm）的壽命T=180min。
C、確定切削速度Vc和每分鐘進(jìn)給量即進(jìn)給速度Vf
切削速度Vc可根據(jù)《切削手冊(cè)》表3.27中的公式計(jì)算，也可直接由表中查出。根據(jù)《切削手冊(cè)》表3.11：當(dāng)?shù)毒咄鈴絛0=160mm，齒數(shù)Z=10，切削寬度ap=41～130mm，吃刀量ae=3mm，fz =0.13mm/z時(shí)，Vt =30m/min，nt=59r/min，Vft=68mm/min，
各修正系數(shù)為：kmv=kmn=1.0；ksv=ksn=0.8
故Vc= Vt·kv=30×1.0×0.8=24 m/min
n=nt·kn=59×1.0×0.8=47.2r/min、
Vf= Vft·kv=68×1.0×0.8=54.4mm/min
根據(jù)XA6132型萬(wàn)能銑床說(shuō)明書(shū)，選擇nc=37.5 r/min ，Vf c=75mm/min。
因此，實(shí)際切削速度和每齒進(jìn)給量為：
Vc=∏d。·nc/1000=3.14×160×37.5/1000 m/min =18.8（ m/min ）
Fzc=vfc/（nc·Z）=75/（37.5×10）=0.2mm/z
D、校驗(yàn)機(jī)床功率
銑削功率Pc可由查《切削手冊(cè)》表3.20查得，當(dāng)Fz=0.14～0.22mm/z，ap＞100，ae≤3.5mm，vf≤71mm/min切削功率Pct=0.8KW。切削功率的修正系數(shù)為Kmpc=0.83，故實(shí)際切削功率為
Pcc =Pct =0.8×0.83=0.664KW
根據(jù)XA6132型萬(wàn)能銑床說(shuō)明書(shū)：機(jī)床主軸允許的功率為：pcm=7.5×0.75=5.63 KW，
因Pcc
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