减速机壳体的加工工艺及夹具设计

减速机壳体的加工工艺及夹具设计

张磊张超

张磊张超

SEW-工业减速机(天津)有限公司天津市300457

摘要：减速机壳体是变速箱中的关键部件，可以说减速机壳体的加工工艺会直接影响产品的性能，因此完善加工工艺，优化夹具设计是成组工艺和提高企业经济效益的重要途径。本文首先分析减速机壳体加工工艺的的关键控制点，然后分析具体的加工工艺，最后系统阐述减速机壳体夹具的设计要求。

关键词：减速机；壳体；加工工艺；夹具设计

1减速机壳体的结构工艺性分析

减速机壳体的机械加工质量要求高、加工工作量大，因此，为了采用简单、经济、合理的机械加工工艺，减速机壳体的结构应具有良好的机械加工工艺性。平面和孔系是壳体的主要加工部位，因此，影响壳体机械加工结构工艺性的主要因素是这些平面和孔的结构和配置形式。故减速机壳体的机械加工工艺性应注意以下几方面：

1.1主要孔的基本形式及其工艺性

减速机壳体的主要孔的结构形式为阶梯孔和通孔，当孔的长径比L/D=1～1.5时，为短圆柱孔，此种孔的工艺性最好；当L/D>5时为深孔，深孔加工困难，工艺性较差；具有环槽的通孔，因加工环槽需要具有径向进刀的镗杆，所以工艺性较差；阶梯孔的工艺性与孔径比有关，孔径比相差越小，工艺性越好，若孔径比相差很大，而其中最小的孔径比又很小，则接近于不通孔，工艺性就很差。此外，还有许多螺纹孔，应尽量降低螺纹孔的尺寸规格，以减少刀具规格和提高汽车零件的标准化程度。

1.2壳体上同轴线各孔的工艺性

为了提高生产率，用组合机床大批量产时，能用多把刀具在同一次工作行程中同时镗出各孔，因此，要求毛坯的相邻孔的直径能使加工小孔用的镗刀自由通过，否则会给加工带来一定困难和影响生产率的提高。如各孔直径相同，在成批生产加工时，为提高生产率，机床夹具要采用工件抬起机构和主轴定向机构。

1.3壳体上孔中心距的大小的工艺性

若壳体上的孔是逐个进行加工的，则对中心距要求不大，但若用组合机床批量生产时，则孔间中心距就不能太小。为了保证孔的形状公差，孔中心距的大小也应给予足够的重视。

1.4壳体上孔与平面布置的工艺性

当孔与平面不垂直，而进行加工又用定尺寸刀具时，由于径向力在刀具上分布的不均匀，容易发生刀具的引偏，从而影响孔的位置精度。因此，孔轴线应与平面垂直。对于平面型壳体零件，应尽量避免把要加工的孔都分布在六面体的六个面上，否则，就必须将工件多次的装夹或增加机床台数。

2壳体零件的机械加工工艺

2.1减速机壳体的主要技术要求

减速机壳体的技术要求，除了对毛坯进行规定（如铸件的硬度、起模斜度、圆角半径及对气孔、沙眼、裂纹等毛坯缺陷的限制）外，对主要孔和平面均有较高的技术要求，归纳起来包括：主要孔孔径的尺寸公差、形状公差和表面粗糙度；主要孔中间，主要孔与主要平面间的位置公差，包括孔与孔之间的中心距、平行度、同轴度、垂直度以及孔与平面间的垂直度公差等；主要平面的尺寸公差、平面度和表面粗糙度。

（1）主要孔的尺寸公差为IT6；表面粗糙度为R1.6um。

（2）两轴线之间在水平、垂直两个平面内的平行度公差为0.04mm。

（3）前、后端面D、E的平面度均为0.08mm，表面粗糙度为R3.2um；D、E面对两轴线的垂直度为0.08mm。

（4）主要孔间的中心距公差为0.07mm。

2.2壳体零件的材料和毛坯

具有减震性好、切削性好、易成形、成本低等特点的壳体毛坯材料是灰铸铁。生产类型和毛坯的尺寸决定了灰铸铁毛坯的铸造方法。在单件小批生产中，多采用木模手工造型铸造；在大批量产中，为使毛坯的尺寸误差和表面粗糙度值较小，广泛采用金属模机器造型铸造。坯中常有较大的铸造内应力是壳体零件结构复杂所造成的。毛坯在机械加工之前要进行去除内应力热处理就是为了减小铸件内应力对机械加工质量的影响和改善切削性能。

2.3壳体零件机械加工的定位基准

为了保证各轴承座孔的加工余量均匀，并使装入箱体内的全部零件与不加工的箱体内壁有足够的间隙，加工壳体零件时，粗基准与精基准之间必须有一定的尺寸联系。为达到通过减小定位误差和避免加工过程中各工序的误差累计，来保证箱体的加工精度的目的，加工壳体时，精基准要尽可能满足基准重合以及基准统一原则。

2.4壳体零件主要加工表面的机械加工工序安排

（1）先面后孔

由于平面面积较大，定位稳固可靠，可减少家具变形，有利于提高加工精度，而且箱体零件的平面多为装配和设计基准，这样可以使装配和设计基准与定位基准、测量基准重合，以减少定位误差，提高加工精度。另外，平面加工后，钻孔时可避免钻头的偏斜和防止孔加工刀具崩刃。

（2）粗、精加工分开

当工件刚性好、内应力小、毛坯精度高时，粗加工后的变形很小，这时可以在基准平面及其他平面粗、精加工后，再粗、精加工主要孔，这样可以减小工序的数目，使零件的装夹次数少，而且加工余量也可以减少。

（3）有位置公差要求的表面加工工序适当集中。

3夹具设计

3.1夹具的结构类型

镗床夹具按其结构特点，使用机床和镗套位置的不同，有以下分类方法：按使用机床类别分，可分为万能镗床夹具、多轴组合机床镗床夹具、精密镗床夹具，以及一般通用机床镗床夹具。按夹具的结构特点分，可分为卧式镗床夹具和立式镗床夹具等。按镗套的位置分布，可分为单支承前引导的镗床夹具，即镗套为于被加工孔的前方；单支承后引导的镗床夹具。本夹具属于单支承后引导的镗床夹具，本就加以说明介绍。单支承后引导的镗床夹具，既镗套位于被加工孔的后方，介于工件与机床主轴之间，主要用于加工DD的方式，则在加工这种较长的孔时，刀具的悬伸长度h必然很大，起码应大于L。由于刀具悬伸长度大，所以刀具易引偏，否则须增加镗套长度，以保证足够的导引刚度。但这样将导致整个镗套部分的结构庞大。

3.2夹紧力大小的确定原则

切削力在加工过程中往往方向、大小在变化，在计算机中应按最不利的加工条件下求得的切削力或切削合力计算。切削方向进行静力平衡，求出理论夹紧力，再乘以安全系数即为实际夹紧力，镗孔各方向镗削力，可按切削原理中求切削力。

由于实际加工中切削力是一个变值，受工件材料性质的不均匀、加工余量的变动、刀具的钝化等因素影响，计算切削力大小的公式也与实际不可能完全一致，故夹紧力不可能通过这种计算而得到结果。生产中也有根据一定生产实际经验而用类比法估算夹紧力的，如果是一些关键性的重要夹具，则往往还需要通过实验的方法来确定所需夹紧力。以一面两销（一圆柱销和一削边销及一平面支承）实现定位。这是增加两孔连心线方向上的间隙并减小转角误差的有效措施，为使工作在极端情况下能装到定位销上，可把碰到工件孔壁的部分削去，只留下一部分圆柱面。这样在连心线方向上，仍有减小第二销直径的作用。但在垂直于连心线的方向上，由于定位销直径减小，故工件的转角误差没有增大，有利于保证加工精度。

3.3定位销高度的计算

确定定位销高度时，要注意防止卡住现象，当安装比较笨重的工件时，不太可能将工件托平后同时装入定位销，而是将工件一边支在夹具支承面上，逐渐套入两销。这时，如定位销高度选择不当，将使工件卡在定位销边缘上而装不进去，避免产生卡住的最大高度。

4结语

总而言之，任何一种加工工艺及设计意图只有经过投入生产和实践才能检验其工艺和设计的可行性和可靠性。从大量的生产实践中分析表明，本文所论述的减速机壳体的加工工艺及夹具设计均可行和可靠，且生产工时较短，适合于大规模生产，可创造更多的经济效益。

参考文献

[1]张宁,戴玉龙.不规则零件的加工工艺分析及夹具设计[J].农家顾问，2015（06）

[2]孙玉霞.加工圆周等分槽夹具设计[J].科技致富向导，2014（20）

[3]钟春明.减速箱箱体加工工艺及夹具设计[J].科技致富向导，2014（21）