減速箱的機(jī)械加工工藝與工裝設(shè)計(jì)技術(shù)探討

（浙江聯(lián)宜電機(jī)有限公司，浙江金華 322118）

0.引言

在機(jī)械制造加工中，通過(guò)切削工藝對(duì)毛坯形狀進(jìn)行粗加工，對(duì)工藝編制控制加工精細(xì)度。在制造業(yè)中，夾具是非常重要的工藝裝備，可以對(duì)夾具的質(zhì)量工作效率以及使用可靠性起到良好的控制效果，由于各種機(jī)床加工工藝特點(diǎn)，機(jī)床連接方式各不相同，所以不同機(jī)床夾具在總體結(jié)構(gòu)有自己獨(dú)特的特點(diǎn)。

1.零件分析

在箱體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，通常包括機(jī)器和部件中軸齒輪共同組成。在箱體零部件運(yùn)行中，要想保證其位置更加精準(zhǔn)，必須要通過(guò)改變轉(zhuǎn)速或傳遞轉(zhuǎn)矩等方式完成規(guī)定運(yùn)動(dòng)。箱體的種類(lèi)繁多，能夠根據(jù)機(jī)器結(jié)構(gòu)和箱體的功能進(jìn)行隨意變化尺寸結(jié)構(gòu)。但從工藝上來(lái)看，其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)主要以封閉的多面體為主，通過(guò)整體式和組合式的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，大部分箱體表面都有平行孔隙或者垂直孔。在箱體加工過(guò)程中，包括粗加工和精加工兩個(gè)工序，能夠?qū)α慵砻鏆饪住⑹杷?、縮孔等缺陷進(jìn)行全面處理，減少后續(xù)施工浪費(fèi)[1]。粗精加工由于不同目的，在切削用量選擇時(shí)也需要進(jìn)行針對(duì)性的分析。加工表面中分為主要表面和次要表面，也是劃分加工精度和加工工序的重要措施。在箱體加工中，對(duì)箱體零件孔徑精度、平面位置精度、表面粗糙度有嚴(yán)格要求。孔徑尺寸誤差以及幾何誤差很容易造成軸承孔配置不良。裝軸承孔不圓也會(huì)造成軸承外形發(fā)生變化，導(dǎo)致主軸出現(xiàn)徑向跳動(dòng)的問(wèn)題。在孔和平面位置精度控制中，能夠直接決定主軸與床身導(dǎo)軌之間的關(guān)系。所以必須要對(duì)箱體總裝過(guò)程中，通過(guò)關(guān)聯(lián)來(lái)實(shí)現(xiàn)精度控制，通常主要以主軸線對(duì)安裝基面平行工程進(jìn)行控制與設(shè)計(jì)，在垂直和水平兩個(gè)方向上，只允許主軸向上。在平面精度控制中，必須要對(duì)加工過(guò)程中定位進(jìn)行精準(zhǔn)控制，避免影響孔加工精度，還要對(duì)底面和導(dǎo)向面進(jìn)行規(guī)定，確保平直和相互垂直[2]。

2.減速箱機(jī)械加工工藝規(guī)程

在減速箱工藝規(guī)程設(shè)計(jì)中，需要對(duì)箱體材料和毛坯進(jìn)行控制，其中箱體材料主要以灰鑄鐵型號(hào)為主，因?yàn)榛诣T鐵成本低廉，而且耐磨性更高，具有良好的可塑性、可切削性和阻尼效果，非常容易進(jìn)行加工。同樣也能夠降低加工成本，縮短加工周期。在單件生產(chǎn)機(jī)床箱體時(shí)，為了有效控制成本，必須采用鋼材焊接結(jié)構(gòu)，對(duì)整個(gè)機(jī)床主軸箱的要求非常高，而在毛坯加工中余量與生產(chǎn)批量，毛坯尺寸結(jié)構(gòu)度以及鑄造方法具有非常顯著的影響。毛坯包括鍛件、鑄件、焊件和沖壓件等不同種類(lèi)。在實(shí)際選擇型材和工程塑料件時(shí)，必須要按照零件的材料以及機(jī)械性能對(duì)毛坯進(jìn)行確定。對(duì)于箱體材料大多數(shù)以鑄鐵為主，通過(guò)鑄造毛坯提高毛坯種類(lèi)。同時(shí)要根據(jù)零件的結(jié)構(gòu)尺寸以及外形尺寸，對(duì)毛坯量進(jìn)行控制。如果零部件結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜，需要采用鑄件進(jìn)行制作。在減速箱箱體加工設(shè)計(jì)中必須要明確孔和平面的加工順序，按照先面后孔原則，對(duì)加工箱體的基準(zhǔn)平面進(jìn)行準(zhǔn)確控制，因?yàn)槊娴拿娣e比較大，用定位面可以確保定位更加緊固，也可以提高孔的精度。在加工表面可以快速去除鑄件表面凹凸不平的問(wèn)題，增強(qiáng)孔的加工精度制造效果，方便對(duì)刀具有效調(diào)整。在減速箱箱體加工定位設(shè)計(jì)中，需要確保粗基準(zhǔn)線保證與各個(gè)孔的加工余量相均勻，并且端面夾具盡量保持均勻。在精確基準(zhǔn)選擇中，確保箱體面與孔與孔之間的位置關(guān)系，相互統(tǒng)一[3]。在精準(zhǔn)基本面選擇時(shí)要滿(mǎn)足箱體的加工實(shí)際需求，并且采用統(tǒng)一的精準(zhǔn)定位效果。在大量零部件生產(chǎn)中，通常需要加工統(tǒng)一的定位基準(zhǔn)，做出精準(zhǔn)和精基準(zhǔn)的選擇，必須要符合先粗后精、粗精分開(kāi)的原則，粗加工平面，然后對(duì)孔系加工。在機(jī)械加工余量工序尺寸及毛坯尺寸，同樣需要對(duì)零件毛坯材料進(jìn)行合理控制。合理安排加工時(shí)間。

3.減速箱工裝夾具設(shè)計(jì)

3.1 鏜床夾具

在鏜床夾具設(shè)計(jì)中，要想顯著提高加工整體質(zhì)量，降低勞動(dòng)強(qiáng)度，必須設(shè)計(jì)專(zhuān)用夾具。工件加工工藝要保證減速箱與基準(zhǔn)孔相互垂直，所有鏜孔的表面都已經(jīng)達(dá)到規(guī)定的加工尺寸以及位置精度。在加緊方案設(shè)計(jì)中，需要確保切向力垂直于底座，幫助工件夾緊。可以采用手動(dòng)壓緊的方式，也可以采用液壓夾緊的方式，但手動(dòng)壓緊，不需要對(duì)夾緊力進(jìn)行計(jì)算，而液壓夾緊會(huì)使整個(gè)夾具的結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜，同時(shí)還需要消耗大量能量，所以可以采用手動(dòng)式壓板、夾緊機(jī)構(gòu)作為主要結(jié)構(gòu)，在夾具設(shè)計(jì)時(shí)，要根據(jù)工具部件的實(shí)際長(zhǎng)度和尺寸進(jìn)行分析。而如果夾具出現(xiàn)定位誤差，主要是因?yàn)榛鶞?zhǔn)不重合誤差以及基準(zhǔn)位移誤差引起的，基準(zhǔn)不重合是在定位過(guò)程中與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)不重合引起的誤差[4]?；鶞?zhǔn)位移誤差包括由工件定位表面不準(zhǔn)確引起的，以及夾具定位元件不準(zhǔn)確而引起的，對(duì)同一批零件而言，有一個(gè)尺寸分布帶，其中的系統(tǒng)誤差會(huì)出現(xiàn)隨機(jī)性的特點(diǎn)，在夾具定位時(shí)由于元件不準(zhǔn)確引起的基準(zhǔn)誤差，會(huì)呈現(xiàn)出多峰狀分布的特點(diǎn)。

3.2 鉆床夾具設(shè)計(jì)

要想提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，必須要設(shè)計(jì)鉆床夾具，根據(jù)零部件的結(jié)構(gòu)，對(duì)工件定位方案和定位元件進(jìn)行優(yōu)化。在夾緊方案和夾緊元件設(shè)計(jì)中，必須要確保切向力為水平方向。鉆套在選擇時(shí)，主要是保證與孔的加工位置相一致，避免在加工過(guò)程中出現(xiàn)刀具偏斜等情況，而工具的批量比較小或者孔間距離相等，也無(wú)法使用鉆套，必須要保證在模板上直接加工出引導(dǎo)刀具的導(dǎo)向孔。幾何精度主要包括機(jī)床零件、工具和夾具等多種零件。機(jī)床制造中新加工零件的形狀和位置存在明顯的缺陷和錯(cuò)誤。結(jié)果會(huì)影響機(jī)器加工精度，如果不安裝機(jī)器或安裝到位或長(zhǎng)期使用機(jī)器，會(huì)發(fā)生嚴(yán)重的磨損和變形，影響零件加工的整體精度。用刀具加工時(shí)，刀具直接接觸工件，長(zhǎng)時(shí)間刀具磨損嚴(yán)重，如果繼續(xù)使用磨損的刀具，會(huì)出現(xiàn)加工精度不準(zhǔn)確的問(wèn)題。加工零件時(shí)，零件加工前需要固定，此時(shí)需要夾具。

4.切削用量的計(jì)算

（1）工序 6：粗銑底面（硬質(zhì)合金三面韌銑刀） 。

1）背吃刀量的確定：取 ap=3mm。

2）進(jìn)給量的確定：根據(jù)參考選取 fz=0.12mm/z。

3）切削速度的確定：根據(jù)參考文獻(xiàn)取 v=50m/min。

4）銑削速度計(jì)算：

（2）工序 7：精銑頂面（高速鋼三面韌銑刀）。

1）背吃刀量的確定：取 ap=2mm。

2）進(jìn)給量的確定：根據(jù)參考文獻(xiàn)選取 fz=0.1mm/z。

3）切削速度的確定：根據(jù)參考文獻(xiàn)取 v=80m/min。

4）銑削速度計(jì)算：

5.結(jié)語(yǔ)

減速箱作為重要的零部件，加工工藝對(duì)內(nèi)圓和平面加工工具設(shè)計(jì)非常關(guān)鍵。必須按照先基準(zhǔn)后一般的原則，對(duì)加工表面的出臺(tái)內(nèi)孔和端面進(jìn)行加工，同時(shí)還要保證將所有加工精度達(dá)到最高。對(duì)于工件的定位基準(zhǔn)和定位基面進(jìn)行設(shè)計(jì)，要確保膛內(nèi)孔夾具與銑平面夾具的設(shè)計(jì)效果。