WH212減速機殼體加工工藝及夾具設計

摘要：基于“以質(zhì)量求發(fā)展，以效益求生存”的生產(chǎn)加工理念是國內(nèi)外有關(guān)現(xiàn)代機械設計與加工的重點研究課題。文章分析了WH212減速機殼體的加工工藝，闡述了加工技術(shù)要求，并針對夾具的設計進行了論述。

關(guān)鍵詞：WH212減速機；殼體加工工藝；夾具設計；現(xiàn)代機械設計；機械加工 文獻標識碼：A

中圖分類號：TH132 文章編號：1009-2374（2015）22-0017-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.22.009

機械加工除了應對一些規(guī)則零件進行設計與加工外，還需對一些不規(guī)則零件也進行設計與加工。這些不規(guī)則零件的加工工藝相對比較復雜，那么，如何優(yōu)化不規(guī)則零件的加工工藝顯然成為了一個重要研究課題。下文將對WH212減速機殼體的加工工藝即夾具設計進行分析。

1 WH212減速機殼體的加工工藝

殼體是機具零部件中體積最大的零部件，一般作為其他零部件的附屬母體，常見的大型減速機殼體外觀尺寸有6m×4m、6m×3m、5m×3m、5m×4m、4m×3m和4m×4m等，通常重量可達到50～60t不等。而WH212減速機殼是設備的基礎組成零件，它將設備與其他部件組成一個聯(lián)合結(jié)構(gòu)，同時保持其內(nèi)部組件相互定位的固定，各個零部件可以形成相互運動狀態(tài)。減速機的殼體材料主要采用毛坯材料，常見的毛坯材料有鑄件、鍛件、焊件和沖壓件。在確定毛坯材料后，我們對WH212減速機殼體的加工需要注意以下四點：（1）按照零部件的材料和設計性能要求確定材料。如鑄件殼體需選用鑄造毛坯，但設計強度高或外形簡單的鋼制零部件多選用鍛件毛坯；（2）按照零部件的外觀尺寸確定材料。如結(jié)構(gòu)較為復雜的選用鑄造毛坯，外形簡單的零部件選用型材毛坯或鑄造毛坯，而大型的軸零件也以鑄造毛坯居多；（3）按照加工方式確定毛坯材料。大批量加工中，多選用制造精度和生產(chǎn)效率較高的毛坯法，如模鍛法加工、壓力鑄件。但批量較少的零部件加工可選用簡單設備或手工加工法，如手工模砂鑄件；（4）合理選用毛坯材料時要綜合考慮加工車間的既有生產(chǎn)力，也需強調(diào)采用新工藝、新技術(shù)和新材料的可能性。

WH212減速機殼體的加工除了對毛坯材料的熱處理以外，還包括連接通孔、螺銷釘孔和部分凸臺面等。軸承的支承孔通常利用鏜床加工，連接通孔、螺銷釘孔和銷釘孔多以鉆床加工，主要的凸臺面則利用龍門銑削加工。另外，支承孔的端面加工與鏜孔安裝同步完成。

WH212減速機殼體的生產(chǎn)主與控制精度、生產(chǎn)批量、構(gòu)造型式、外觀形狀以及零部件重量相關(guān)，除此以外，還需考慮加工車間的生產(chǎn)效率和中間工序有無熱處理等。

WH212減速機殼體的加工過程主要分為兩個過程，首先完成對零部件平面、緊固通孔、油塞通孔的鍛造，其目的在于為整體的合箱做好相應的準備工作；其次是完成合箱后減速機殼體外表面的軸承孔與端面鍛造。除此之外，完成第二部工序后，為了確保軸承通孔的精度和拆裝重復精度可拆箱驗核。與此同時，兩個過程之間可安排相應的鉗工工序，鉆鉸兩個定位銷孔并打入定位銷。

2 WH212減速機殼體的夾具設計

當加工兩個面：，鉆Φ13孔L=30mm，，，。當加工兩組孔時。

鉆孔在放置過程中，利用鉆床對φ19mm鉆進行加工，該孔的鉆前力和扭矩均通過自重和外力支承，這種情況下一般有兩套設計方案可供選擇，即：減速機殼體的底面以夾板予以緊固，其夾緊力和切削力應在同一水平位置，此套方案的結(jié)構(gòu)較為復雜，且整個裝卸的過程也比較復雜；減速機殼體避免以螺紋夾具夾緊，夾緊力和切削力同處于平行位置，此套方案的結(jié)構(gòu)相對比較簡單且整個裝卸的過程較為簡單一些。

切削力與夾緊力的計算：采用麻花鉆作為主要道具，

且要求dw為19mm，由此得：。

同時，查《切削手冊》可得：。由此可得，銑削的水平荷載、垂直荷載、軸向荷載和圓周荷載的比值分別為。

因此：

切削力計算，需考慮安全系數(shù)K，。式中：K1為基本安全系數(shù)，取2.5；K2為加工性質(zhì)系數(shù)，取1.1；K3為刀具鈍化系數(shù)，取1.1；K4為斷續(xù)且削系數(shù)，取1.1。該型式直接被應用于相同尺寸的后鏜套子，并輔以多個流程加工程序。因不存在前導柱，所以在裝卸零部件或更替刀具的過程較為便捷。倘若被用作立鏜，無需再考慮落入鏜套的問題。

如削形式可分為通孔和不通孔兩種，據(jù)情況而定。切削刀具常采用懸掛式，導柱直徑d控制小于或等于鏜孔直徑D。而采用導柱直徑大于鏜孔直徑的方式，無法避免在加工長孔時切削刀具懸伸長度h過大的問題，因此至少保證其懸伸長度不小于L。由于懸伸長度過大造成切削刀具的引偏問題，引偏問題嚴重的情況會造成鏜桿和鏜套的不必要連固。由此可見，需增加鏜套長度，以此保障切削刀具永遠足夠的導引剛度，但無疑也會造成整個鏜套外觀尺寸過于龐大等問題。

以上兩套方案中，單支承導引鏜桿和機床主軸都以剛性結(jié)構(gòu)形成連接，剛性連接極容易引起鏜套中心無法與機床主軸中心對準的問題，且只有技術(shù)過硬的工人才能有把握勝任此項工作。

夾具的夾緊力設計和確定。夾具的夾緊力設計對夾具的外觀尺寸和確保夾具穩(wěn)定性都具有很大的影響。夾具的夾緊力過大引起零部件變形，零部件精度難以控制。而設計夾緊力過小，那么夾具的可靠性無法得到保障，且在生產(chǎn)中常出現(xiàn)位移現(xiàn)象，對于保證零部件定位效果不理想，加工精度控制難度很大，更有甚者出現(xiàn)嚴重質(zhì)量事故也是有可能的，因此，夾具的夾緊力設計不宜過大也不宜過小。

計算殼體夾具的設計夾緊力，通常可以將夾具與零部件共同看作一個剛性的聯(lián)合系，將零部件所受的切削荷載、夾緊荷載和自重荷載（通常大零部件需考慮并考慮一定的慣性作用，小零部件視具體情況考慮）看作是一種靜力平衡狀態(tài)，計算理想狀態(tài)下的理論夾緊力，為考慮安全因素的影響可以乘以安全系數(shù)K，即：。

式中：W`為通過計算得出的理論夾緊力；W為實際的夾緊力；K為安全系數(shù)，一般取K=1.5～3，如應用于粗加工可取K=2.5～3，而應用于精加工可取K=1.5～2。

3 結(jié)語

總而言之，任何一種加工工藝及設計意圖只有經(jīng)過投入生產(chǎn)和實踐才能檢驗其工藝和設計的可行性和可靠性。從大量的生產(chǎn)實踐中分析表明，本文所論述的WH212減速機殼體的加工工藝及夾具設計均可行和可靠，且生產(chǎn)工時較短，適合于大規(guī)模生產(chǎn)，可創(chuàng)造更多的經(jīng)濟效益。

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作者簡介：陳國富（1965-），男，遼寧沈陽人，鶴崗斯達機電設備制造有限責任公司助理工程師，研究方向：機械設計制造。

（責任編輯：周 瓊）