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變速箱殼體的數控加工工藝分析

成都市技師學院陳本鋒

摘要：變速箱殼體是數控中常見的典型箱體類零件，由于箱體類零件的槽孔

較多、內曲面復雜，加工中的定位、測量等比較困難。加工中，應本著先面后孔

的原則，以變速箱箱體的輸入輸出軸的軸承孔和頂面兩個工藝孔分別作為粗精基

準，設計合理的工藝路線，選擇正確的夾具刀具，減少廢品率、提高加工效率。

關鍵詞：箱體零件；數控加工；工藝分析

工藝路線是指零件加工所經過的整個路線，也就是列出工序名稱的簡略工藝

過程。工藝路線的擬定是制訂工藝規程的重要內容，其主要任務是選擇各個表面

的加工方法，確定各個表面的加工順序及整個工藝過程的工序數目和工序內容。

數控加工工藝路線的設計與通用機床加工工藝路線的設計的主要區別在于

它往往不是只從毛坯到成品的整個過程，而僅是幾道數控加工工序工藝過程的具

體描述。因此在工藝路線設計中一定要注意到，由于數控加工工序一般都穿插于

零件加工的整個工藝過程中，因而要與其它加工工藝銜接好。

典型箱體類零件63A變速箱殼體如圖1所示。該零件材料為鋁合金件，毛坯

經壓鑄噴丸處理，硬度約HB70，質量3.5KG，總高約170毫米，大端面最大尺寸

約為300毫米，小端面最大尺寸約為200毫米，小端面及周側布滿了通孔、盲孔

和螺紋孔。

圖1零件實物圖

基于以上產品特征因素，結合企業自身的軟硬件條件，加工時使用哈斯

（Haas）數控機床，其加工工藝設計如下所述。

1．零件的結構分析

2

該零件屬于箱體類零件，工作時與另半個殼體合體，主要起支撐作用，并使

各零件之間保持正確的位置關系。加工后，對零件大小端面的平面度、位置度和

同軸度要求比較高。根據其加工類型，大批量生產應該選擇自行設計的專用夾具，

并且為了提高生產效率采用工序分散原則。經過工藝分析，可以把該零件的機械

加工共分五道工序完成，主要在立式加工中心（前三道工序）和臥式加工中心（后

兩道工序）上進行。多數時候，為了提高數控機床的使用效率，在加工中心上加

工之前，都會在普銑上先粗銑大端面，本書介紹的數控編程也是按照在普銑加工

后開始設計的。

2．零件的工藝分析

1所示。

根據零件的特征及加工原則，制定該零件的加工信息及順序如表

表1零件的加工工藝過程列表

具體加工內容及順序

定位、銑削大端面、鉆孔

粗飛小端面、鉆通孔、加工螺紋底孔

表面

精加工小端面

加工孔、加工槽、加工小端面、加工大端面

精加工大端面

精加工圓柱加工大端面加工通孔、加盲孔、

攻螺紋、倒角

粗加工大端面

粗加工小端面

立式加工中心

立式加工中心

立式加工中心

臥式加工中心

工序

1

2

、粗銑內孔

3

4

操作機床

項目名稱

,

3.零件的裝夾分析

裝夾工件前應該把裝夾工作平臺和大端面吹干凈，以免裝上后工件因不平穩

而晃動。要求裝上之后不能晃動。如果吹干凈之后，仍然裝不平穩，用油石打磨

大端面看是否有毛刺，或者打磨工作臺（加工久了鐵屑易吸附在定位銷釘附近）。

如果加工后的小端面的某些孔變大了，可能是毛坯本身有缺陷，也可能是裝夾時

沒有裝平。第2種情況出現的可能性大一些。

氣壓不足換刀報警，由于同時開動的機床比較多，空壓機供氣不足，在某機床加

工的同時，如果用該機床上的氣槍吹鐵屑的話，有時會造成氣壓不足報警。

3

該工序一般是同時加工兩件（為節省換刀時間，提高加工效率，故而同時加

工兩件），即在同一程序中建立兩個坐標系（如用G54和G55，也可以用其他的），

在工作臺安裝兩個專用夾具，同時裝夾兩件工件。程序執行時，同一把刀先加工

左邊，再加工右邊，然后再執行換刀。

4．零件的編程分析

現代生產中，

圖2夾具實物圖

產品形狀及質量信息往往需通過坐標測量機或直接在數控機床

上測量來得到，測量運動指令也有賴于數控編程來產生。由于刀具路徑復雜，數

學計算困難，因此采用的是數控編程后再人工修改的方式完成編程。根據零件的

形狀特征，箱體類零件的定位方式選擇一面兩孔。根據加工要素，選擇銑刀、鏜

刀、鉆頭、鉸刀、絲錐、倒角刀等刀具。為方便調整及換刀，一些銑刀和鏜刀都

采用機械式的聯接形式。由于精度要求較高，每道工序都選擇乳化液作為切削液。

我們僅以粗加工小端面的子程序為例，分析其編程指令。

O00203（粗飛小端面子程序）

T3M06（攻螺紋即攻絲程序，用M8的絲錐）

G00G90G54X44.Y73.5S300M03；

M08

G43H3Z10.

G98G84Z-19.5R2.F375.（G84攻螺紋，HASS系統攻絲時，

S300M03

X39.104Y14.747Z-19.5F375（HASS系統攻絲時，F值必須為轉速S乘以螺距）

S319M03

4

X68.012Y20.484F398.75（前3個螺紋孔深度一樣，Z-19.5）

S300M03

X42.Y-5.Z-36.5R-13.F375.（后3個螺紋孔深度一樣，Z-36.5）

X6.Y-46.

X-62.Y-12.

G80

5．零件的刀具分析

由于刀具路徑復雜，數學計算困難，因此采用的是數控編程后再人工修改的

方式完成編程。根據零件的形狀特征，箱體類零件的定位方式選擇一面兩孔。根

據加工要素，選擇銑刀、鏜刀、鉆頭、鉸刀、絲錐、倒角刀等刀具。為方便調整

及換刀，一些銑刀和鏜刀都采用機械式的聯接形式。由于精度要求較高，每道工

序都選擇乳化液作為切削液。

6．零件的加工過程分析

加工過程中注意每次換刀的刀具是否正確，必須熟練加工工藝。零件加工完

成之后，不先取下，在工裝上測量箱體上孔徑的大小，若小，可再鏜一次，若取

下后發現小了，再次裝夾后二次定位和一次定位不完全重合，定位精度達不到要

求，加工孔必然會鏜大或鏜成橢圓。加工時孔過大或過小，則須判斷是主軸沒清

理干凈，還是鏜刀不準確。清理主軸時，刀具也必須全部清理。若是鏜刀問題，

則須調試鏜刀，調鏜刀一般不超過最小格的五分之一。

取下工件將另一工件裝夾好加工后，應首先檢查中間的圓柱尺寸是否準確，

好在第一時間進行修改。加工后容易出現大端面沒有飛到，則需將尺寸再飛一刀，

若Φ14的孔內壁有黑皮，工件可能就廢了，原因是毛坯因運輸或搬卸碰撞變形。

此時，測量大端面最大尺寸，往往會發現尺寸超出2-3毫米。每次加工第一件時，

一定要將工件裝到有裝配要求的模型檢測，再看工件的平面度是否在公差范圍

內，還要測量外壁到中心圓柱的距離。

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圖3加工現場圖

攻絲是否攻爛，孔的大小，攻絲的大小。在攻絲過程中曾經出現批量報廢的

情況，原因之一是絲錐斷了，從外面看不出問題，檢測時如果不把螺紋環規（專

用檢具）的通端全部旋進去也檢查不出問題。在出廠前的最終檢查時才發現該班

次所有的內螺紋只加工了一半，沒有加工到底，需要返工。原因之二，孔口部爛

牙，可能是絲錐壞掉應及時更換。

精打毛刺，因該零件毛坯為壓鑄的鋁件，打毛刺時，不適合用銼刀（容易起

毛邊），一般用鋼鋸沒有鋸齒的一側在砂輪是磨刃后打毛刺。打毛刺的方法也很

重要。先從下往上打，再從上往下打，鋼鋸傾斜一定的角度。

7.產品的檢測與質量分析

由于零件的結構復雜且待測量項目多，

需要用到很多通用、專用甚至是三坐

標測量儀等高精度測量儀器，

表2以工序3為例羅列了63A殼體小端面精加工尺

寸18個被測量項目的詳細清單。

表2小端面精加工尺寸被測項目清單

產品檢測項目表

產品名稱：63A殼體工序

序號檢測內容測量工具

1Φ58.+0.019（深度：32.-0.1）內徑千分表

3Φ47.+0.019（深度：34.85+0.1）內徑千分表

4Φ35.+0.025（深度：44±0.1）內徑千分表

5Φ20.+0.02（深度：30.+0.5）塞規

6Φ13.+0.032/+0.05（9深度：54.4±0.1）塞規

7Φ10.+0.012（深度：10.+0.1）塞規

88-M8*1.25（深度：24）螺紋塞規

93-M8*1.25（深度：16）螺紋塞規

103-M8*1.25（深度：16）螺紋塞規

3：小端面精加工尺寸

備注

倒角：C1.5X30°倒角：C1.5X30°

倒角：C1.5X30°

C1X45°（塞規通端自重下滑C1X45°（塞規通端自重下滑C1X45°（塞規通端自重下滑

端面牙孔全通，倒角：

C1X45°

6

113*16-0.1深度尺

1222.+0.052（7+0.08/0.17）塞規倒角與坯件邊緣順接

133*54.4深度尺（U-U旋轉）

14Φ9.±0.1（深度：全通）塞規

15□0.05塞尺

16∥0.08C高度百分表

171-7項光潔度：√

18所有位置尺寸三坐標