后橋減速器殼鉆孔組合機床設計

朱傳年

摘 要：組合機床主要采用常規標準化部件，在設計和構造時，輔以特定外形工件、夾具。設計師構思巧妙，充分發揮組合機床的“四多”特點明顯，多軸、多刀、多工序、多工位，由于其“四多”特點，生產效率遠遠超越普通機床。組合機床組裝配置的靈巧性和靈活度，兼有物美價廉、低價高效的生產應用優勢。本文對后橋減速器殼孔的加工工藝進行了詳細的分析，提出了“一次裝夾，多工位加工，達到精度要求”的設計思路。

關鍵詞：組合機床；鉆孔；多軸箱；主軸

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.06.044

1 引言

目前，組合機床水平較高，各國各地的裝備發展均呈現較好的面貌。良莠不齊被齊頭并進取代，優勝劣汰競爭加劇，如何提高組合機床加工精度、增加組合機床的柔性，成為設計工程師的主攻方向，通過巧妙的設計和完備的裝配，進而保證組合機床工作可靠性。組合機床技術屬于傳統工業范疇，但其裝備高速度、高精度、柔性化又沖破了傳統的局限，讓生產變得可調可變，靈活滿足客戶任意加工需求，以及目前嘗試加入通信技術的應用，都會改變傳統組合機床技術的發展命運。

2 本文的主要內容和設計要求

本次設計的主要任務是后橋減速器殼鉆孔組合機床設計。

擬采用立式組合機床為主要部件，在后橋減速器鉆孔上配合液壓傳動。眾所周知，組合機床是大量通用部件的整合體，在特殊部位和關節，使用少量專用部件，如果設計精準，可使加工精度穩定。另一方面，采用專用夾具液壓夾緊，省力省時，減少機床加工的輔助時間。

被加工零件為一后橋減速器殼體，所謂“巧婦難為無米之炊”，配件的加工精度和加工工序，是設計師制定機床方案的主要依據。本實驗中，我們要加工的零件后橋減速器殼，擬設計工序為鉆12個孔，本著成本節約原則，孔的位置精度要求可以為低度，在實際生產中鉆12孔的加工工序可以考慮一道工步，簡化步驟降低成本。此后橋減速器殼體零件年生產綱領為6萬/年。

2.1 制定工藝方案

2.1.1 加工孔設計和工藝分析

（1）技術要求：擬在實驗中加工12個同質Φ9孔；位置度公差保持在0.30mm左右，務必與Φ20孔同心。

（2）工藝分析：鉆擴或鉆鉸按照基準孔徑，Φ9為宜，不偏不破。

（3）定位基準精確：后橋減速器殼的孔的加工工藝，要將支承點限制在底面的兩個平面點位上，心軸起到了很好的定位作用。

2.1.2 確定組合機床核心結構

（1）零件的加工精度。利用鉆孔組合機床，加工低精度后橋減速器殼加工孔，為保證標準化，本著低價高效的原則，可以在安裝工位上對所有孔進行最終精加工，一以貫之。打造粗糙度為Ra25um的孔，將原始制造精度磨合到最高，工藝設計中注意減少夾壓變形，進給采用液壓系統，可考慮人工夾緊方式。

2.2 確定切削用量及選擇刀具

2.2.1 選擇切削用量

經驗法則，組合機床單刀加工低30%左右。一個標準動力滑臺，將所有多軸主軸箱上刀具并排共用，有效降低成本和操作難度，對所有刀具的進給量設計為相同，且等于動力滑臺的平均值，既可以有效提高刀具的使用壽命，又可降低操作難度，協調統一便于管理。但是，為突出和配合各種生產模式，同一主軸箱上的刀具主軸應根據不用的生產要求和匹配度，設計成不同轉速和不同的每轉進給量（mm/r）。充分發揮刀具精度、動力滑臺、進給量的特色，以滿足不同后橋減速器直徑的加工需要。

在生產中，由于后橋減速器殼孔的加工精度可以設計為相同模式，工件材料可以采購同質同料降低復雜程度，讓工作條件、技術要求更容易接近，簡化操作流程和操作難度。由于此部分操作較為簡單，不必通過設計或測算，直接通過采用查表法可得：鉆頭直徑D=9mm，鑄鐵HB175～255、進給量f=0.1mm/r、切削速度v=15m/min。

2.2.2 刀具選擇

為保證質量，建議布氏硬度定格在HB170～241為宜，孔徑D定為9mm即可，重點要考慮刀具的材料選擇，好馬配好鞍，后橋減速器要想發揮更好的作用，采用高速鋼鉆頭、麻花鉆。在具體操作時，特別注意孔加工刀具的長度，按照“三五原則”，確保加工終了時，刻意保持刀具螺旋槽尾端與導向套之間有30～50mm的合理距離。

2.3 鉆孔組合機床總設計“三圖一卡”的編制

具體操作時要考慮以鉆床加工箱蓋的另一個問題，也是本文的主要問題，在設計中應花費大力氣，“三圖一卡”設計，雖然在此處淺略帶過，但其在設計中十分重要，包括：繪制被加工零件工序圖、加工示意圖、機床聯系尺寸圖、編制生產率卡。

2.4 夾緊元件精度分析計算

該道工序是鉆φ9孔，通常安排中批量生產，生產過程中往往具有切削力較小的特點，在此不再贅述，力求簡單。成大事者不拘小節，鉆孔用螺栓夾緊及一個壓環夾緊，盡可能的低成本生產，減少設計思路。

鉆孔是成熟工藝，夾具精度計算是重要的工藝，它起到的是檢驗作用，能直接導致夾具是否合乎零件加工要求。為了使夾具能加工出合格的工件，不浪費人力物力，一定要把握誤差偏度，各項誤差的總和應不超過工序尺寸（或位置要求）的公差Δk。即：

Δdw+Δa+Δt+Δg〈Δk

在實驗中：工件在夾具中的定位誤差Δdw=0.07mm，夾具的安裝誤差Δa=0.005mm，刀具位置誤差Δt=0.07mm，加工方法誤差Δg=0.62=0.3m按概率法相加得：。經計算則這個定位方式可行，滿足精度要求。

3 結論

本文研究的鉆孔組合機床，設計思路主要用于加工后橋減速器殼的十二個孔。經實驗，在鉆床的設計上采取了一系列的措施，保證了被加工孔的加工精度。對后橋減速器殼的十二個孔的加工工藝，進行了粗略簡要的分析，淺顯的提出了十二個孔加工的技術要求，粗中有細的點明工藝要點，不足之處還待改進。Z軸液壓滑臺驅動動力頭的設計理念，嘗試多軸箱實現進給的思路，將Y軸驅動工件的穩定單工位運動成為可能。

后橋減速器殼鉆孔組合機床研究和實驗是一個值得不斷完善和改進的過程，例如：裝夾、定位單純由人工完成，是否會影響效率浪費資源；自動化程度可否通過改進工藝、創新思路得以提高等問題。這些問題通過現場的不斷實踐、和后輩不斷汲取總結，必將會得到提高。