動(dòng)力頭箱體機(jī)械加工工藝及專用夾具設(shè)計(jì)分析

摘要：箱體類零件的加工對(duì)位置精度、尺寸規(guī)格有著較高的要求，所以，機(jī)械加工工藝難度大。在加工過(guò)程中，要求基準(zhǔn)精準(zhǔn)，對(duì)機(jī)械加工工藝進(jìn)行合理選擇，科學(xué)加工，使箱體機(jī)械加工合格率得到提高，并且降低了加工成本。在箱體零件機(jī)械加工過(guò)程中，夾具為主要工具，要求和箱體類零件機(jī)械特點(diǎn)結(jié)合精準(zhǔn)掌握設(shè)計(jì)要點(diǎn)，從而對(duì)設(shè)計(jì)參數(shù)進(jìn)行確定。

關(guān)鍵詞：動(dòng)力頭箱體機(jī)械加工夾具設(shè)計(jì)加工工藝

AnalysisofMachiningTechnologyandSpecialFixtureDesignofPowerHeadBox

QIHao

ShangqiuInstituteofTechnology，Shangqiu，He’nanProvince，476000China

Abstract：Themachiningofboxpartshashighrequirementsforpositionaccuracyandsizespecifications，sothemachiningprocessisdifficult.Inthemachiningprocess，itisrequiredtohaveaccuratebenchmark，reasonablyselectmachiningtechnology，carryoutscientificmachining，toimprovethequalificationrateofboxmachiningandreducetheprocessingcost. Inthemachiningprocessofboxparts，thefixtureisthemaintool，andthemechanicalcharacteristicsoftheboxpartsarerequiredtoaccuratelygraspthedesignpoints，soastodeterminethedesignparameters.

KeyWords：Powerheadbox;Machining;Fixturedesign;Machiningtechnology

為了提高箱體類產(chǎn)品的質(zhì)量，避免資源浪費(fèi)，對(duì)加工成本進(jìn)行控制，要求加強(qiáng)箱體機(jī)械加工工藝的研究。在箱體零件加工過(guò)程中，要確定毛坯的加工方式，精準(zhǔn)選擇定位基準(zhǔn)，對(duì)加工余量等參數(shù)計(jì)算。夾具性能和質(zhì)量會(huì)影響箱體零件的加工效率，所以，要結(jié)合箱體零件實(shí)際需求來(lái)設(shè)計(jì)夾具[1]。

1箱體機(jī)械的加工工藝

箱體機(jī)械的加工工藝具有高要求特點(diǎn)，本文以某動(dòng)力頭箱體結(jié)構(gòu)為例，對(duì)其機(jī)械加工工藝進(jìn)行分析，并且開展針對(duì)性的夾具設(shè)計(jì)。

1.1工藝路線的設(shè)計(jì)

箱體加工表面比較多，要求保證平面和孔的加工精度，所以要設(shè)計(jì)工藝路線。

1.1.1先面后孔

先對(duì)平面加工，將毛坯表面夾砂、凹凸不平等缺陷切除，在對(duì)平面孔加工過(guò)程中，要便于找正、劃線。在開始鏜孔時(shí)，鏜刀并不會(huì)因?yàn)楦叩筒黄降亩嗣鎸?dǎo)致振動(dòng)。

1.1.2劃分粗加工和精加工

箱體的結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，對(duì)表面精度具有高要求。粗加工過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生切削力，切削熱和夾緊力會(huì)影響加工精度。假如開展精加工，就無(wú)法展現(xiàn)粗加工后的工件變形，也就無(wú)法徹底消除對(duì)箱體精度造成的影響。

1.1.3工序集中

根據(jù)工序分散原則劃分精加工階段，但在生產(chǎn)過(guò)程中為了使夾具和機(jī)床的數(shù)量降低，可以在同個(gè)機(jī)床中集中運(yùn)行粗加工和精加工，但要保證加工的精度。

1.1.4熱處理

箱體的結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，在鑄造過(guò)程中有不同的冷卻速度，導(dǎo)致出現(xiàn)內(nèi)應(yīng)力。所以，在鑄造之后要求處理從而避免出現(xiàn)變形[2]。

1.2選擇定位基準(zhǔn)

1.2.1粗基準(zhǔn)

零件的上加工表面、下加工表面與加工余量都會(huì)對(duì)零件造成影響，所以粗基準(zhǔn)可以選擇箱體重要孔的毛坯孔。在對(duì)箱體加工的過(guò)程中，根據(jù)劃分的線對(duì)安裝工件進(jìn)行找正。在箱體毛坯鑄造的過(guò)程中，要將箱體內(nèi)壁、支撐孔和主軸孔的型芯作為一個(gè)整體，使其具備均勻的加工余量，并且使箱體內(nèi)壁和旋轉(zhuǎn)零件分開，避免在運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中旋轉(zhuǎn)零件沖撞箱體內(nèi)壁。

在對(duì)粗基準(zhǔn)選擇的過(guò)程中，要求對(duì)加工面的加工余量進(jìn)行確認(rèn)，關(guān)鍵孔的孔壁和加工余量要有均勻的厚度，并要求回轉(zhuǎn)零件和箱壁設(shè)置間隙，保證箱體外形尺寸能夠滿足需求。以不同的生產(chǎn)類型，設(shè)置不同的工件安裝方式。在大批量生產(chǎn)的過(guò)程中，因?yàn)榇嬖谳^高的毛坯精準(zhǔn)度，可以在夾具中實(shí)現(xiàn)箱體重要孔的定位，能夠迅速地安裝工件，提高生產(chǎn)效率。在小批量或單件生產(chǎn)過(guò)程中，根據(jù)上述方法對(duì)粗基準(zhǔn)進(jìn)行選擇，會(huì)導(dǎo)致箱體外形出現(xiàn)傾斜。所以，可以使用畫線找正的方法，將中心線和主軸孔作為粗基準(zhǔn)檢查毛坯，及時(shí)糾正[3]。

1.2.2精基準(zhǔn)

要求精基準(zhǔn)提高加工精度，使箱體零件孔和孔、平面的位置精度得到提高。在小批量生產(chǎn)過(guò)程中，要求結(jié)合設(shè)計(jì)基準(zhǔn)和定位基準(zhǔn)；在大批量生產(chǎn)過(guò)程中，要重視生產(chǎn)率與加工質(zhì)量，利用相應(yīng)的工藝解決因基準(zhǔn)不重合而導(dǎo)致的誤差，如提高夾具和定位面精度。

在大部分工序中，定位基準(zhǔn)為箱體底面或上面的兩個(gè)孔，對(duì)孔隙和平面進(jìn)行加工，避免因?yàn)榛鶞?zhǔn)轉(zhuǎn)換導(dǎo)致出現(xiàn)的累積誤差。箱體裝配為平面基準(zhǔn)，也是定位基準(zhǔn)原則，能夠?qū)崿F(xiàn)三面定位，使箱體主要表面的位置精度得到提高，能夠在小批量生產(chǎn)中應(yīng)用。

1.3毛坯加工方式

在毛坯鑄造過(guò)程中，一般使用金屬膜造型、模鍛、壓力鑄造等方式進(jìn)行加工。與精度、產(chǎn)量等需求結(jié)合，此箱體在零件在加工過(guò)程中可以使用金屬模造型工藝，使箱體零件內(nèi)部結(jié)構(gòu)組織致密性得到提高，還要對(duì)毛坯材料型號(hào)進(jìn)行選擇[4]。

1.4箱體類零件加工

在箱體類零件機(jī)械加工過(guò)程中，主要涉及大量的加工工序和工藝。所以，在加工過(guò)程中要對(duì)工序進(jìn)行科學(xué)的組合，使加工效果得到提高。本文以技工特點(diǎn)，根據(jù)工序集中原則開展組合，使工藝路線縮短，圖1為零件加工。

1.5主軸支撐孔加工

主軸支撐孔對(duì)精度有著較高的要求，并且表面的粗糙度比較小。所以，主軸支撐孔精加工在其他軸孔加工之后，可以單獨(dú)開展箱體主軸孔精加工。當(dāng)主軸表面粗糙時(shí)，可以使用主軸孔精加工過(guò)程中的刀具進(jìn)行保障。通過(guò)工藝分析，在不同設(shè)備中實(shí)現(xiàn)精鏜與半精鏜，如果設(shè)備條件不足，要求對(duì)二者開展自然時(shí)效處理，對(duì)箱體精度進(jìn)行保證[5]。

1.6加工設(shè)備

在對(duì)加工工藝進(jìn)行編制的過(guò)程中，要求工藝人員能夠充分掌握車間設(shè)備性能，根據(jù)工件外形尺寸與設(shè)備加工性能來(lái)對(duì)加工設(shè)備進(jìn)行選擇。數(shù)控立式車床應(yīng)用精加工或半精加工、立式車床使用粗加工。針對(duì)不同的加工中心，要求以相應(yīng)的周期對(duì)主軸跳動(dòng)進(jìn)行校驗(yàn)。工作臺(tái)要求以逆時(shí)針或順時(shí)針進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，從而實(shí)現(xiàn)工件全部周圈面加工，使設(shè)備應(yīng)用壽命得到提高[6]，表1為各個(gè)加工中心參數(shù)。

2專用夾具的設(shè)計(jì)

2.1工件的工藝分析

此工序能夠?qū)崿F(xiàn)不同軸孔的精鏜加工，兩個(gè)軸孔對(duì)底面的要求是一樣的，并且在兩孔兩側(cè)進(jìn)行分布，實(shí)現(xiàn)調(diào)頭鏜削加工，在中心線中分布。

2.2夾具結(jié)構(gòu)方案的確定

1. 夾具設(shè)計(jì)軸孔精鏜，要根據(jù)5個(gè)自由度定位夾具。E面為工序設(shè)計(jì)基準(zhǔn)，要對(duì)零件定位平面進(jìn)行考慮，并且限制3個(gè)自由度。在設(shè)計(jì)夾具過(guò)程中，因?yàn)楹凸ぜ苯咏佑|會(huì)損傷夾具，那么就要實(shí)現(xiàn)支撐板的設(shè)計(jì)，在出現(xiàn)過(guò)度磨損時(shí)，將支撐板更換。
2. 中批量的生產(chǎn)零件，要求平面進(jìn)行設(shè)計(jì)。所以，使用手動(dòng)夾緊裝置，如夾緊螺栓，公稱直徑設(shè)置為M8。
3. 將E面作為夾具定位，也就是軸孔工序基準(zhǔn)。工件通過(guò)面進(jìn)行定位的是后續(xù)，因?yàn)槎ㄎ桓钡闹圃炀珳?zhǔn)，所以可視位置為0。加工軸孔的加工尺寸為（76.2±0.1）mm，二者并不重合，所以沒(méi)有基準(zhǔn)不重合誤差。

2.3導(dǎo)向裝置

2.3.1鏜套

以設(shè)計(jì)鏜床夾具的需求，要對(duì)鏜套進(jìn)行確定，之后是襯套。因?yàn)楣ば蛑械木M孔距離比較小，可以使用單面后導(dǎo)向進(jìn)行布置，鏜孔和旋轉(zhuǎn)鏜桿的直徑分別為75mm和70mm。因?yàn)閮蓚€(gè)孔的中心距小，所以要對(duì)鏜套進(jìn)行削邊。

2.3.2螺釘

以《機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè)》中的鏜套螺釘進(jìn)行選擇，使用M12鏜套螺釘。

2.4鏜模板

鏜套在導(dǎo)向裝置中在鏜模板中安裝，所以要求其具備一定的強(qiáng)度和剛度，避免變形對(duì)鉆孔精度造成影響。使用可卸式鏜模板，在裝卸過(guò)程中要求定位銷-面雙控定位的模式，從而緊固螺栓，提高鏜模的精度[7]

2.5鉆床夾具設(shè)計(jì)

1. 在夾具設(shè)計(jì)過(guò)程中，因?yàn)榧庸ぶ皇菍?duì)鉆孔尺寸精度有所要求，那么定位基準(zhǔn)就可以使用中心孔軸承，通過(guò)左端面、中心軸對(duì)工件自由度限制。
2. 對(duì)設(shè)計(jì)參數(shù)計(jì)算。設(shè)計(jì)人員在夾具設(shè)計(jì)中要以規(guī)范對(duì)夾緊力和切削力進(jìn)行計(jì)算，并且計(jì)算鉆孔直徑、主軸進(jìn)給率和安全系數(shù)。在對(duì)夾具結(jié)構(gòu)形式進(jìn)行確定之后，要求以?shī)A具原始作用力、螺紋摩擦角、螺紋生角等對(duì)夾具夾緊力分析，對(duì)夾具夾緊機(jī)構(gòu)的可靠性進(jìn)行驗(yàn)證，使夾具的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化。
3. 對(duì)定位誤差值控制。要求設(shè)計(jì)人員以相應(yīng)規(guī)范對(duì)夾具設(shè)計(jì)定位、磨損、夾緊、鉆套孔間距等誤差進(jìn)行計(jì)算，保證誤差值能夠在允許的范圍內(nèi)[8]。

3結(jié)語(yǔ)

我國(guó)制造業(yè)的不斷發(fā)展促進(jìn)了零件加工水平的提高，將先進(jìn)加工工藝應(yīng)用到箱體類機(jī)械加工中，進(jìn)一步提高了零件的加工效率和質(zhì)量。另外，還以生產(chǎn)實(shí)踐為基礎(chǔ)，創(chuàng)新技術(shù)，對(duì)箱體機(jī)械加工工藝進(jìn)行優(yōu)化，使產(chǎn)品的合格率得到提高，節(jié)約資源和成本。并且對(duì)夾具進(jìn)行研發(fā)，能夠提高箱體零件加工的精度，促進(jìn)我國(guó)零件加工行業(yè)的發(fā)展。

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