提高裝載機變速箱箱體的加工質量

孫喜兵

【摘 要】本文針對變速箱體大平面的加工，通過研究圖紙和機械方面的有關知識，通過選擇合理的刀具與加工工藝，合理的裝夾方法，在保證加工質量的條件下，尋找提高生產效率的工藝改進方法。

【關鍵詞】薄壁箱體；振動；銑削；工件裝夾

1 問題的提出

箱體類是機器或部件的基礎零件，它將機器或部件中的軸、套、齒輪等有關零件組裝成一個整體，使它們之間保持正確的相互位置，并按照一定的傳動關系協調地傳遞運動或動力。因此，箱體的加工質量將直接影響機器或部件的精度、性能和壽命。

常見的箱體類零件有：機床主軸箱、機床進給箱、變速箱體、減速箱體、發動機缸體和機座等。根據箱體零件的結構形式不同，可分為整體式箱體，分離式箱體等。箱體的結構形式雖然多種多樣，但仍有共同的主要特點：形狀復雜、壁薄且不均勻，內部呈腔形，加工部位多，加工難度大。

一般來說，箱體零件其加工主要是平面和孔。對箱體類零件的技術要求分析，應針對平面和孔的技術要求進行分析。銑床上承擔的是平面加工。箱體零件的設計基準一般為平面，所以，應有較高的平面度和較小的表面粗糙度值，否則，直接影響箱體加工時的定位精度，影響箱體與機座總裝時的接觸剛度和相互位置精度。

一般箱體主要平面的平面度在0.1～0.03mm，表面粗糙度Ra2.5～0.63μm，各主要平面對裝配基準面垂直度為0.1/300。薄壁類零件在加工過程中，影響工件加工質量的因素很多，如刀具和工件間的相對振動、切削中工件的受力變形和切削后工件的彈塑性變形、工件裝夾等；且由于銑削產生的熱量較高，切削熱也會導致工件易變形。

裝載機變速箱（如圖1）特點是：箱體體積較大，長為900mm，寬為460mm；零件最薄處僅10mm，是薄壁類結構，加工時易變形。箱體與箱蓋的結合面的平面度<=0.08mm，垂直度<=0.10mm ，表面粗糙度為3.2μm。我們知道，變速箱是裝載機的心臟，而變速箱箱體又是心臟的關鍵零件，如果其表面的加工質量達不到要求，變速箱就會漏油，嚴重的還會使變速箱失效；再說我所加工箱體的這個平面，還是后道工序，精鏜變速箱箱體孔的加工精基準，因此還影響到整個箱體的質量，所以是非常關鍵的一道工序。

裝載機變速箱箱體的材質為HT250。最初加工時，由于該零件屬于薄壁類，而且加工高度較高（高度460mm）剛性不好，輕者很容易使箱體結合面產生震動紋路，嚴重時使加工表面變形等，甚至零件報廢（如圖2）。

一般銑削平面采用可轉位面銑刀，因為這類銑刀是用機械夾固的方式把硬質合金刀片安裝在刀體上，因而保持了刀片的原有性能。刀刃磨損后，可將刀片轉過一個位置繼續使用。這種刀具節省了材料，節省了刃磨時間，提高了生產效率。但經過實際使用后發現有以下問題：

1）由于銑削力較大，機夾式面銑刀的刀片易松動，甚至脫落，使刀片的刀尖吃進（即啃刀現象）所加工的箱體結合面上，形成一個坑，而使工件報廢。

2）箱體的加工表面粗糙度較大、而且其平面度也容易超差。

3）使用傳統加工，生產效率較低。

2 問題的解決

針對以上幾種問題，采用以下對策：

2.1 選擇銑刀刀片

一般可轉位面銑刀刀片為方形刀片，偏角為90°，參與切削的刀刃長，切削阻力大，使得刀片不容易夾緊。為適當的減小刀片受到的切削阻力，使刀片夾緊更加可靠，我選用了偏角為82°刀片（近似于菱形刀片），使得在后來的加工中，未出現銑刀片松動的現象。當然這種刀片也有不利的一面，就是加工零件的表面粗糙度要比前面的方形刀片要差些，為保證加工平面的粗糙度要求，我還是使用方形刮光刀片，而在刀片的定位塊上裝一個調節螺栓，用來增加刮光刀片的剛性。現在的正式生產中已經普遍采用了以上辦法，加工了上萬件箱體，從沒有因為刀片松動產生報廢的問題發生，保證了產品的加工質量。

2.2 裝夾方法的選擇

裝夾工件要滿足以下基本要求：1）夾緊力不應破壞工件定位時所處的正確位置；2）夾緊力大小應能保證加工過程中工件位置不發生變化；3）夾緊機構應具有操作方便、體積小和安全的優點，并且有足夠的強度和剛度。該零件屬于薄壁類箱體零件，按照裝夾工件的基本要求我首先采用了傳統裝夾方法，就用兩只螺栓壓緊在箱體兩孔的部位，但在加工過程中出現以下問題：1）加工表面振動痕跡明顯；2）裝夾后工件變形較大；3）有明顯的拖刀痕跡；4）加工效率很低，加工一件要1.5小時，見圖3所示。

為此，經與車間工人討論，結合加工生產中的實踐知識，改進了裝夾方法，在原有兩點壓緊的基礎上，采用了上頂下撐的多點輔助支撐，減少振動。見圖4所示。

通過改進裝夾，保證了零件在加工過程的可靠性，提高了生產效率，每件箱體的加工時間減少到45分鐘。在進行上述改進的基礎上，我們還對加工方法進行了改進，將原來的二次翻身加工，改為三次翻身。雖然好像看起來多一次翻身，降低了生產效率，但這樣保證了銑削工件結合面時，定位可靠，穩定地達到設計要求，徹底避免了因達不到平面度和粗糙度要求而返工的現象。

3 總結

作為裝載設備心臟零件的變速箱箱體，雖然因設計需要其加工工藝性不是很好，加工極容易產生振動，但我們利用夾具及加工工藝理論知識，結合多年積累的實際加工經驗，從分析零件加工特性著手，改進了銑刀，優化了切削參數，完善了零件的裝夾，細化了加工步驟，從而既快又好地完成了這類零件的加工任務。

【參考文獻】

[1]銑工（技師 高級技師）[M].機械工業出版社出版，2008，1.

[2]吳國梁，主編.銑工實用技術手冊[S].江蘇科學技術出版社出版，2009，6.

[責任編輯：田吉捷]