汽車后橋減速器殼體的高效加工

青海一機(jī)數(shù)控機(jī)床有限責(zé)任公司 (西寧 810018) 李才兒 許顯存 楊錦斌

青海交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院 (西寧 810003)李新寧

汽車后橋減速器殼體的高效加工

青海一機(jī)數(shù)控機(jī)床有限責(zé)任公司 (西寧 810018) 李才兒 許顯存 楊錦斌

青海交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院 (西寧 810003)李新寧

高速切削加工是面向21世紀(jì)的一項(xiàng)高新技術(shù)，它以高效率、高精度和高表面質(zhì)量為基本特征，在汽車工業(yè)、航空航天、模具制造和儀器儀表等行業(yè)中獲得了越來越廣泛的應(yīng)用，并已取得了重大的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益，是當(dāng)代先進(jìn)制造技術(shù)的重要組成部分。高速切削是實(shí)現(xiàn)高效率制造的核心技術(shù)，工序的集約化和設(shè)備的通用化使之具有很高的生產(chǎn)效率?？梢哉f，高速切削加工是一種不增加設(shè)備數(shù)量而大幅度提高加工效率所必不可少的技術(shù)。

下面針對某汽車后橋減速器殼體零件加工過程的工藝分析、傳統(tǒng)加工工藝與高速加工技術(shù)對比分析、高速切削加工優(yōu)勢等方面進(jìn)行探討，可能有不周之處，請讀者不吝賜教。

1.工藝分析

汽車后橋減速器殼體形狀復(fù)雜，孔系繁多，屬于典型的箱體類零件，如圖1所示。由于減速器殼體結(jié)構(gòu)復(fù)雜，材料為球墨鑄鐵，選用精密鑄造毛坯，毛坯精度較高。

圖1 某汽車后橋減速器殼體三維模型圖

以某汽車后橋減速器殼體為例 (見圖2)，進(jìn)行其加工過程的工藝分析。從設(shè)計(jì)角度講，零件的主要加工表面和非主要加工表面是清楚分開的，即主次分明，未注明公差的加工表面，經(jīng)過粗加工或半精加工就能滿足精度要求，該零件具有良好的工藝性。但由于零件重量較大，殼體較薄，在加工中容易產(chǎn)生變形;減速器殼體上孔系繁多，精度要求高且多尺寸不等，加工時(shí)需要很多不同的定尺寸特殊刀具，從這兩點(diǎn)來說其零件加工具有工藝性較差的特點(diǎn)。

2.工藝方案

通過對減速器殼體加工工藝性分析，以“先面后孔、粗精分開”原則確定了加工方案，具體內(nèi)容如下:

(1)加工順序先面后孔。減速器殼體的加工順序均為先加工面，以加工好的平面定位再來加工孔。因?yàn)闇p速器殼體孔的加工精度高、加工難度大，先以孔為粗基準(zhǔn)加工好平面，再以平面為精基準(zhǔn)加工孔，這樣既能為孔的精加工提供穩(wěn)定可靠的基準(zhǔn)，同時(shí)可以使孔的加工余量均勻。

圖2

(2)加工階段粗、精分開。減速器殼體的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，壁厚不均，剛性不好，而加工精度要求又高，故減速器殼體主要加工表面都要?jiǎng)澐譃榇?、精加工兩個(gè)階段。單件小批量生產(chǎn)的減速器殼體加工，如果從工序上也安排粗、精分開，則機(jī)床、夾具數(shù)量要增加，工件轉(zhuǎn)運(yùn)也費(fèi)力，所以實(shí)際生產(chǎn)中將粗、精加工在一道工序內(nèi)完成。但從工步上講，粗、精加工還是分開的。如在粗加工后將工件松開一點(diǎn)，然后再用較小的夾緊力夾緊工件，使工件因夾緊力而產(chǎn)生的彈性變形在精加工前得以恢復(fù)。

(3)工序間安排時(shí)效處理。減速器殼體比較復(fù)雜，鑄造內(nèi)應(yīng)力較大，一般都應(yīng)當(dāng)在鑄造和粗加工后面均安排一次人工時(shí)效或去應(yīng)力退火，以除去工件內(nèi)應(yīng)力，減少變形，保證精度的穩(wěn)定。

3.傳統(tǒng)加工工藝與高速加工技術(shù)對比分析

汽車后橋減速器殼體的加工，無論是普遍使用的傳統(tǒng)加工技術(shù)，還是高速、高效的高速加工技術(shù)，加工方案都采取了先粗后精、先面后孔的常規(guī)加工程序，粗加工較為簡單，本文不予贅述，現(xiàn)針對汽車后橋減速器殼體的精加工內(nèi)容，按傳統(tǒng)加工工藝與高速加工技術(shù)進(jìn)行對比分析論述，具體加工流程及內(nèi)容如下。

(1)毛坯及加工余量。汽車后橋減速器殼體的精加工毛坯為半精加工件，面和孔都留有一定的加工余量，即:平面加工余量為2 mm;孔加工余量為2 mm(單邊)。

(2)工件定位及夾緊。工件以φ170H7、φ160H7孔軸線平行于工作臺臺面放置于液壓夾具上，工件以兩個(gè) φ12H7銷孔、φ400H7止口、A基準(zhǔn)面定位，15 mm尺寸上面四點(diǎn)液壓夾壓夾緊。

(3)工作臺0°位置。

(4)粗鏜 φ170H7/φ90H6 孔至 φ169.6 mm/φ89.6 mm。傳統(tǒng)加工中的粗鏜工序中鏜刀一般為單刀頭，鏜刀頭材料為YG8，其加工參數(shù):切削速度 115m/min，主軸轉(zhuǎn)速366 r/min，進(jìn)給速度73 mm/min，切削時(shí)間1.37 min。

高速切削加工中的粗鏜工序中鏜刀一般為雙刃刀頭，刀片材料為合金涂層刀片，其加工參數(shù):切削速度220 m/min，主軸轉(zhuǎn)速412 r/min，進(jìn)給速度165 mm/min，切削時(shí)間0.624 min。高速切削加工比傳統(tǒng)加工提高效率120%。

(5)銑φ170H7孔端面。傳統(tǒng)加工中平面加工普遍采用面銑刀，刀片材料為YG8，其加工參數(shù):切削線速度為110 m/min，主軸轉(zhuǎn)速為350 r/min，進(jìn)給速度為490 mm/min，加工時(shí)間為2.04 min。

高速切削加工中平面加工也普遍采用面銑刀，刀片材料為硬質(zhì)合金涂層刀片，其加工參數(shù):切削線速度為220 m/min，主軸轉(zhuǎn)速為701 r/min，進(jìn)給速度為1963 mm/min，加工時(shí)間為0.964 min。高速切削加工比傳統(tǒng)加工提高效率112%。

(6)精鏜φ90H6孔。傳統(tǒng)加工中的精鏜工序中鏜刀一般為單刀頭，鏜刀頭材料為YG8，其加工參數(shù):切削速度110 m/min，主軸轉(zhuǎn)速426 r/min，進(jìn)給速度56 mm/min，切削時(shí)間1.15 min。

高速切削加工中的精鏜工序中鏜刀一般為雙刃刀頭，刀片材料為硬質(zhì)合金涂層刀片，其加工參數(shù):切削速度 200 m/min，主軸轉(zhuǎn)速 708 r/min，進(jìn)給速度71 mm/min，切削時(shí)間0.552 min。高速切削加工比傳統(tǒng)加工提高效率109%。

(7)精鏜φ170H7孔。傳統(tǒng)加工中的精鏜工序中鏜刀一般為單刀頭，鏜刀頭材料為YG8，其加工參數(shù):切削速度110 m/min，主軸轉(zhuǎn)速210 r/min，進(jìn)給速度32 mm/min，切削時(shí)間2.836 min。

高速切削加工中的精鏜工序中鏜刀一般為雙刃刀頭，刀片材料為硬質(zhì)合金涂層刀片，其加工參數(shù):切削速度 200 m/min，主軸轉(zhuǎn)速 375 r/min，進(jìn)給速度38 mm/min，切削時(shí)間1.384 min。高速切削加工比傳統(tǒng)加工提高效率105%。

(8)鉆2個(gè)φ12H7底孔φ11.8 mm、孔深20 mm。傳統(tǒng)加工中的鉆頭為高速鋼麻花鉆頭，其加工參數(shù):切削速度25 m/min，主軸轉(zhuǎn)速663 r/min，進(jìn)給速度166 mm/min，切削時(shí)間1.106 min。

高速加工中的鉆頭為硬質(zhì)合金鉆頭，其加工參數(shù):切削速度120 m/min，主軸轉(zhuǎn)速3239 r/min，進(jìn)給速度810 mm/min，切削時(shí)間0.274 min。高速切削加工比傳統(tǒng)加工提高效率304%。

(9)鉸2個(gè)φ12H7孔。傳統(tǒng)加工中的絞刀為高速鋼絞刀，其加工參數(shù):切削速度18 m/min，主軸轉(zhuǎn)速368 r/min，進(jìn)給速度126 mm/min，切削時(shí)間1.358 min。

高速加工中的絞刀為硬質(zhì)合金絞刀，其加工參數(shù):切削速度80 m/min，主軸轉(zhuǎn)速2123 r/min，進(jìn)給速度1062 mm/min，切削時(shí)間0.238 min。高速切削加工比傳統(tǒng)加工提高效率471%。

(10)工作臺回轉(zhuǎn)至90°位置。

(11)粗鏜 φ160H7/M163×2。底孔至 φ159.6/φ161 mm。傳統(tǒng)加工中的粗鏜工序中鏜刀一般為單刀頭，鏜刀頭材料為 YG8，其加工參數(shù):切削速度115 m/min，主軸轉(zhuǎn)速366 r/min，進(jìn)給速度73 mm/min，切削時(shí)間1.38 min。

高速切削加工中的粗鏜工序中鏜刀一般為雙刃刀頭，刀片材料為合金涂層刀片，其加工參數(shù):切削速度220 m/min，主軸轉(zhuǎn)速412 r/min，進(jìn)給速度165 mm/min，切削時(shí)間0.622 min。高速切削加工比傳統(tǒng)加工提高效率122%。

(12)精鏜φ160H7孔。傳統(tǒng)加工中的精鏜工序中鏜刀一般為單刀頭，鏜刀頭材料為YG8，其加工參數(shù):切削速度110 m/min，主軸轉(zhuǎn)速210 r/min，進(jìn)給速度32 mm/min，切削時(shí)間2.847 min。

高速切削加工中的精鏜工序中鏜刀一般為雙刃刀頭，刀片材料為合金涂層刀片，其加工參數(shù):切削速度200 m/min，主軸轉(zhuǎn)速375 r/min，進(jìn)給速度38 mm/min，切削時(shí)間1.386 min。高速切削加工比傳統(tǒng)加工提高效率106%。

(13)銑螺紋M163×2。傳統(tǒng)加工的大直徑內(nèi)螺紋工序中采用單刃鏜刀插補(bǔ)加工方法，鏜刀頭材料為YG8，其加工參數(shù):切削速度80 m/min，主軸轉(zhuǎn)速180 r/min，進(jìn)給速度22 mm/min，切削時(shí)間6.192 min。

高速切削加工的大直徑內(nèi)螺紋工序中采用銑削加工方法，螺紋銑刀材料為涂層合金，其加工參數(shù):切削速度140 m/min，主軸轉(zhuǎn)速557 r/min，進(jìn)給速度334 mm/min，切削時(shí)間1.547 min。高速切削加工比傳統(tǒng)加工提高效率301%。

(14)工作臺回轉(zhuǎn)至270°位置。

(15)粗鏜 φ160H7/M163×2。底孔至 φ159.6/φ161 mm:同11工序 (略)。

(16)精鏜φ160H7孔:同12工序 (略)。

(17)銑螺紋M163×2:同13工序 (略)。

(18)夾具松開加工工件。

(19)工作臺回轉(zhuǎn)至0°位置。

4.結(jié)語

高速切削加工是一種不增加設(shè)備數(shù)量而大幅度提高加工效率所必不可少的技術(shù)，它可以縮短零件的加工時(shí)間，生產(chǎn)效率得到了大幅度提高，提高零件的加工精度和表面質(zhì)量，在一臺設(shè)備上通過一次裝夾完成零件的半精加工、精加工，從而降低了生產(chǎn)成本。實(shí)踐中驗(yàn)證了其切削參數(shù)合理性、工藝過程正確性，已成為某企業(yè)汽車后橋減速器殼體加工工藝典范，值得在汽車后橋減速器殼體加工中推廣應(yīng)用。

20131230)