對機械類零件加工的工裝設計改進的研究

潘森

[摘 要]隨著經濟的快速發展，社會的不斷進步，各種零件的開發便逐漸的加多，開發后需要不斷的加工處理，工裝設計等，若要躋身于快速發展的經濟事物前列，我們需要對各種零件加工的工裝設計的不斷改進和創新，不斷的反省問題出現的地方，然后再做出一系列的措施，使其比其他類零件加工的工裝設計更有優勢。本文就針對機械類零件加工的工裝設計改進進行了研究和探討。

[關鍵詞]零件加工分類；工裝設計；方法改進

零件加工的工裝設計是傳統意義上的一種設計，是機械制造工藝與夾具設計和工學共同結合的以人才培養為模式和基礎的一種主觀因素的設計，它面向的市場更多的是汽車、機械等零部件生產企業從事生產技術工作的技術人員。該設計具有較強的實踐性、涉及的范圍面比較的廣，涵蓋的內容非常豐富，并且還具有很大的靈活性，因此，在實踐的過程中，必須盡心盡力的完成零件加工的工裝設計。通過對機械類零件加工的工裝設計的分類統計，機械類典型零件加工的工裝設計有如下幾種：箱體零件加工，套筒零件加工，圓柱齒輪加工。這些零件都有自身的加工工裝設計，以下是對這幾種零件加工的工裝設計進行了綜合的分析。

一、我國機械加工的現狀

機械加工的最終加工質量受到很多因素的限制，這些因素都直接或間接地給人們帶來了生產和生活上的不便。而最終加工質量的衡量標準中最重要的就是加工精度，所以說分析和改進機械加工過程中影響加工精度的因素有助于提高加工質量、改善經濟效益。要真正提高機械加工的加工精度，就要大力提高加工工藝，而認清我國機械加工的現狀是分析研究的第一步。隨著近些年的不斷發展，我國目前存在著多種不同的機械加工工藝：一是傳統的切削與磨削的技術繼續存在并不斷發展，二是引入計算機等高科技的數控、柔性制造系統等自動化的加工工藝得到廣泛的應用和完善。不同的加工工藝對加工精度的影響都不同，合理利用多種加工工藝以改善加工質量值得我們去探究。

二、箱體零件加工的工裝設計改進

箱體零件加工的工裝設計有簡單低強度的箱體類零件加工工裝設計和高強度復雜的箱體類零件，在研究加工超高強度且復雜的箱體類零件的過程中，明確編制合理的零件加工工裝設計的各種詳細流程、有效的利用各個車間的共有資源和切削各類刀具、選擇合適的裝夾定位方案還有分析件熱后的變形規律并加以控制和設定合理的切削用量、引入曲線插補優化是對復雜箱體類零件加工的質量和提高生產效率的一種保證。

1.優化典型工裝設計準則

優化工裝設計的設計準則是對零件工裝設計的改進。在考慮零件加工的工裝設計順序時，對于某些有特定特征的工裝設計零件，要先安排粗加工和半精加工，然后再安排精細加工和光整加工；而對于某些有不同的特征的工裝設計零件，某些特征的粗加工則需要安排在其他特征的半精和精細加工之后，比如越程槽這種輔助特征的粗加工就在主特征的半精加工之后進行；還有對于零件的具有全部特征的工裝設計零件，一般是遵循先基準后其他的原則，也就是必須先加工作為基準面的特征，再加工其他地方的表面特征。

2.聚類和輔助加工約束

隨著設備可以加工工裝設計能力的提高，工序集中原則對影響工藝路線起到重要的作用。按照工序集中的原則，某些具有相同特征的零件加工的工裝設計應該安排在一起加工，這樣可以大量的節約時間和人力。比如屬于相同加工工裝設計階段的特征加工單元、同一方位面的特征、相同類型或需同一把刀具加工的特征等。如零件的正火、退火則就應該安排在粗加工之前或者粗加工和半精加工之間，對于滲碳處理則應該安排在半精加工和精加工之間。在進行合理的零件加工工裝設計路線時，不只是要考慮零件的工藝方法、技術要求、保證質量和幾何形狀等因素，還要考慮工裝設計的成本，時間和生產率等問題。這可以使機械類零件加工的工裝設計路線更加的合理和適用。從而加快對箱體零件加工工裝設計的改進措施。

三、套筒零件加工的工裝設計改進

機器中套筒零件的應用在很多方面都發揮了重要作用，常見的套筒零件有液壓系統中的液壓缸、支承回轉軸的各種形式的滑動軸承、內燃機上的汽缸套、夾具中的導向套等。雖然套筒零件的結構、尺寸和用途都不相同，但它們均有一個共同點：結構比較的簡單。以下就長薄壁套筒工件的裝夾加工工裝設計。

長薄壁套筒工件的裝夾加工，對不銹鋼進行設計時，不銹鋼的切削速度會稍微提高一些，這樣切削的溫度就會比一般的溫度高些，若其刀具磨損程度加劇，則它的耐用度就會很大幅度的下降。為了保證合理的刀具耐用度，就必須要降低切削的速度，那么一般就會按加工普通碳鋼的40%一60%作為參考。由于加工含碳量較低的不銹鋼有較明顯的粘刀現象，在切削過程中要選用非常好的潤滑效果的潤滑油和冷卻效果比較好的切削液；選擇鋸片銑刀切削時，刀齒不要太多，并且它的齒槽還要深一點，盡量要將刀齒磨成錯齒，這樣對排屑和減少切削力有非常大的幫助。在切削不銹鋼工件的時侯，注意的是對工件進行調質處理。通過對不銹鋼調質的處理后，可以獲得優良的綜合力學性能，這樣對其切削加工性能比有很大改善。通過正確的操作過程，在某些地方進行適當的改進，這樣就可以讓機械類零件加工的工裝設計得到好的調理。

四、圓柱齒輪加工的工裝設計改進

齒輪是機械傳動中應用最廣泛的零件之一，則在平常生活中，對它工裝設計改進就顯得更為重要了。平常生活中適用得最多的是圓柱齒輪減速器的工裝設計，試驗過程中，我們在保證原工裝設計的中心距不變、總速比變化比較小的狀態下，把兩級圓柱齒輪副的速度比重新進行了分配并加大模數和工作齒輪的寬度，再對齒輪材質和熱處理等方面進行各方面的改進。

1.改變齒輪的寬度：適當增加各級圓柱齒輪副的工作齒輪寬度，這樣可以提高并平衡齒輪接觸及彎曲疲勞強度。

2.改變速比的分配：在保證圓柱齒輪副高速級和低速級的中心距不變的情況下，增大高速級速比的同時還要減小低速級速比，這樣可以增大兩級圓柱齒輪副等各方面的強度。

3.材質和熱處理：進行滲碳淬火處理時要合適的選擇材料，比如20CrNi2Mo和20CrMnTi的選擇。20CrNi2Mo是一種優質低碳的合金鋼，經滲碳淬火處理的齒輪齒面后，它的硬度會更高、心部韌性會更好，因此具有比用20CrMnTi材質制作的圓柱齒輪副更加優異的抗點蝕特別是抗彎曲性能。有文獻專門針對20CrNi2Mo和20CrMnTi的熱處理性能測定還有其彎曲強度試驗結果的探究，可以看出20CrNi2Mo的彎曲疲勞極限比20CrMnTi大許多。

五、結語

機械類零件加工的工裝設計是一類范圍很廣的設計，分配的角色也非常的多，這些機械類典型零件加工的工裝設計有很多種類型，此處探究的這些類型，都有自身的特色，有的不僅在外表上面，還有內在中，可以兩方面進行區分，在進行設計的同時要想到改進的方法，怎樣才可以發揮出更高的價值。生活在進行和更新，工裝設計也是一樣，也需要我們不斷的對其反省和改進，這樣，我們的技術就會更加的成熟，從而促進了經濟的快速發展。

參考文獻：

[1]舒曉君 《航空制造技術》[M]起落架復雜箱體零件加工工藝研究.

[2]張鵬飛、何七榮、徐劍、曹罡 長薄壁套筒零件圓周等分槽加工工藝改進[B] 《制造技術與機床》 2010年.