動力頭箱體機械加工工藝及專用夾具設(shè)計分析

摘要：箱體類零件的加工對位置精度、尺寸規(guī)格有著較高的要求，所以，機械加工工藝難度大。在加工過程中，要求基準精準，對機械加工工藝進行合理選擇，科學(xué)加工，使箱體機械加工合格率得到提高，并且降低了加工成本。在箱體零件機械加工過程中，夾具為主要工具，要求和箱體類零件機械特點結(jié)合精準掌握設(shè)計要點，從而對設(shè)計參數(shù)進行確定。

關(guān)鍵詞：動力頭箱體機械加工夾具設(shè)計加工工藝

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，對加工成本進行控制，要求加強箱體機械加工工藝的研究。在箱體零件加工過程中，要確定毛坯的加工方式，精準選擇定位基準，對加工余量等參數(shù)計算。夾具性能和質(zhì)量會影響箱體零件的加工效率，所以，要結(jié)合箱體零件實際需求來設(shè)計夾具[1]。

1箱體機械的加工工藝

箱體機械的加工工藝具有高要求特點，本文以某動力頭箱體結(jié)構(gòu)為例，對其機械加工工藝進行分析，并且開展針對性的夾具設(shè)計。

1.1工藝路線的設(shè)計

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)計工藝路線。

1.1.1先面后孔

先對平面加工，將毛坯表面夾砂、凹凸不平等缺陷切除，在對平面孔加工過程中，要便于找正、劃線。在開始鏜孔時，鏜刀并不會因為高低不平的端面導(dǎo)致振動。

1.1.2劃分粗加工和精加工

箱體的結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，對表面精度具有高要求。粗加工過程中會產(chǎn)生切削力，切削熱和夾緊力會影響加工精度。假如開展精加工，就無法展現(xiàn)粗加工后的工件變形，也就無法徹底消除對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)過程中為了使夾具和機床的數(shù)量降低，可以在同個機床中集中運行粗加工和精加工，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

1.2.1粗基準

零件的上加工表面、下加工表面與加工余量都會對零件造成影響，所以粗基準可以選擇箱體重要孔的毛坯孔。在對箱體加工的過程中，根據(jù)劃分的線對安裝工件進行找正。在箱體毛坯鑄造的過程中，要將箱體內(nèi)壁、支撐孔和主軸孔的型芯作為一個整體，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，避免在運轉(zhuǎn)過程中旋轉(zhuǎn)零件沖撞箱體內(nèi)壁。

在對粗基準選擇的過程中，要求對加工面的加工余量進行確認，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)的過程中，因為存在較高的毛坯精準度，可以在夾具中實現(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)過程中，根據(jù)上述方法對粗基準進行選擇，會導(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檢查毛坯，及時糾正[3]。

1.2.2精基準

要求精基準提高加工精度，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)過程中，要求結(jié)合設(shè)計基準和定位基準；在大批量生產(chǎn)過程中，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，定位基準為箱體底面或上面的兩個孔，對孔隙和平面進行加工，避免因為基準轉(zhuǎn)換導(dǎo)致出現(xiàn)的累積誤差。箱體裝配為平面基準，也是定位基準原則，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

在毛坯鑄造過程中，一般使用金屬膜造型、模鍛、壓力鑄造等方式進行加工。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，還要對毛坯材料型號進行選擇[4]。

1.4箱體類零件加工

在箱體類零件機械加工過程中，主要涉及大量的加工工序和工藝。所以，在加工過程中要對工序進行科學(xué)的組合，使加工效果得到提高。本文以技工特點，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，可以單獨開展箱體主軸孔精加工。當(dāng)主軸表面粗糙時，可以使用主軸孔精加工過程中的刀具進行保障。通過工藝分析，在不同設(shè)備中實現(xiàn)精鏜與半精鏜，如果設(shè)備條件不足，要求對二者開展自然時效處理，對箱體精度進行保證[5]。

1.6加工設(shè)備

在對加工工藝進行編制的過程中，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)備加工性能來對加工設(shè)備進行選擇。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。針對不同的加工中心，要求以相應(yīng)的周期對主軸跳動進行校驗。工作臺要求以逆時針或順時針進行旋轉(zhuǎn)，從而實現(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為各個加工中心參數(shù)。

2專用夾具的設(shè)計

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，兩個軸孔對底面的要求是一樣的，并且在兩孔兩側(cè)進行分布，實現(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)計軸孔精鏜，要根據(jù)5個自由度定位夾具。E面為工序設(shè)計基準，要對零件定位平面進行考慮，并且限制3個自由度。在設(shè)計夾具過程中，因為和工件直接接觸會損傷夾具，那么就要實現(xiàn)支撐板的設(shè)計，在出現(xiàn)過度磨損時，將支撐板更換。
2. 中批量的生產(chǎn)零件，要求平面進行設(shè)計。所以，使用手動夾緊裝置，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。工件通過面進行定位的是后續(xù)，因為定位副的制造精準，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，所以沒有基準不重合誤差。

2.3導(dǎo)向裝置

2.3.1鏜套

以設(shè)計鏜床夾具的需求，要對鏜套進行確定，之后是襯套。因為工序中的精鏜孔距離比較小，可以使用單面后導(dǎo)向進行布置，鏜孔和旋轉(zhuǎn)鏜桿的直徑分別為75mm和70mm。因為兩個孔的中心距小，所以要對鏜套進行削邊。

2.3.2螺釘

以《機床夾具設(shè)計手冊》中的鏜套螺釘進行選擇，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度和剛度，避免變形對鉆孔精度造成影響。使用可卸式鏜模板，在裝卸過程中要求定位銷-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

1. 在夾具設(shè)計過程中，因為加工只是對鉆孔尺寸精度有所要求，那么定位基準就可以使用中心孔軸承，通過左端面、中心軸對工件自由度限制。
2. 對設(shè)計參數(shù)計算。設(shè)計人員在夾具設(shè)計中要以規(guī)范對夾緊力和切削力進行計算，并且計算鉆孔直徑、主軸進給率和安全系數(shù)。在對夾具結(jié)構(gòu)形式進行確定之后，要求以夾具原始作用力、螺紋摩擦角、螺紋生角等對夾具夾緊力分析，對夾具夾緊機構(gòu)的可靠性進行驗證，使夾具的結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化。
3. 對定位誤差值控制。要求設(shè)計人員以相應(yīng)規(guī)范對夾具設(shè)計定位、磨損、夾緊、鉆套孔間距等誤差進行計算，保證誤差值能夠在允許的范圍內(nèi)[8]。

3結(jié)語

我國制造業(yè)的不斷發(fā)展促進了零件加工水平的提高，將先進加工工藝應(yīng)用到箱體類機械加工中，進一步提高了零件的加工效率和質(zhì)量。另外，還以生產(chǎn)實踐為基礎(chǔ)，創(chuàng)新技術(shù)，對箱體機械加工工藝進行優(yōu)化，使產(chǎn)品的合格率得到提高，節(jié)約資源和成本。并且對夾具進行研發(fā)，能夠提高箱體零件加工的精度，促進我國零件加工行業(yè)的發(fā)展。

參考文獻

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