減速箱的機械加工工藝與工裝設計技術探討

（浙江聯宜電機有限公司，浙江金華 322118）

0.引言

在機械制造加工中，通過切削工藝對毛坯形狀進行粗加工，對工藝編制控制加工精細度。在制造業中，夾具是非常重要的工藝裝備，可以對夾具的質量工作效率以及使用可靠性起到良好的控制效果，由于各種機床加工工藝特點，機床連接方式各不相同，所以不同機床夾具在總體結構有自己獨特的特點。

1.零件分析

在箱體結構設計中，通常包括機器和部件中軸齒輪共同組成。在箱體零部件運行中，要想保證其位置更加精準，必須要通過改變轉速或傳遞轉矩等方式完成規定運動。箱體的種類繁多，能夠根據機器結構和箱體的功能進行隨意變化尺寸結構。但從工藝上來看，其結構特點主要以封閉的多面體為主，通過整體式和組合式的結構設計，大部分箱體表面都有平行孔隙或者垂直孔。在箱體加工過程中，包括粗加工和精加工兩個工序，能夠對零件表面氣孔、疏松、縮孔等缺陷進行全面處理，減少后續施工浪費[1]。粗精加工由于不同目的，在切削用量選擇時也需要進行針對性的分析。加工表面中分為主要表面和次要表面，也是劃分加工精度和加工工序的重要措施。在箱體加工中，對箱體零件孔徑精度、平面位置精度、表面粗糙度有嚴格要求。孔徑尺寸誤差以及幾何誤差很容易造成軸承孔配置不良。裝軸承孔不圓也會造成軸承外形發生變化，導致主軸出現徑向跳動的問題。在孔和平面位置精度控制中，能夠直接決定主軸與床身導軌之間的關系。所以必須要對箱體總裝過程中，通過關聯來實現精度控制，通常主要以主軸線對安裝基面平行工程進行控制與設計，在垂直和水平兩個方向上，只允許主軸向上。在平面精度控制中，必須要對加工過程中定位進行精準控制，避免影響孔加工精度，還要對底面和導向面進行規定，確保平直和相互垂直[2]。

2.減速箱機械加工工藝規程

在減速箱工藝規程設計中，需要對箱體材料和毛坯進行控制，其中箱體材料主要以灰鑄鐵型號為主，因為灰鑄鐵成本低廉，而且耐磨性更高，具有良好的可塑性、可切削性和阻尼效果，非常容易進行加工。同樣也能夠降低加工成本，縮短加工周期。在單件生產機床箱體時，為了有效控制成本，必須采用鋼材焊接結構，對整個機床主軸箱的要求非常高，而在毛坯加工中余量與生產批量，毛坯尺寸結構度以及鑄造方法具有非常顯著的影響。毛坯包括鍛件、鑄件、焊件和沖壓件等不同種類。在實際選擇型材和工程塑料件時，必須要按照零件的材料以及機械性能對毛坯進行確定。對于箱體材料大多數以鑄鐵為主，通過鑄造毛坯提高毛坯種類。同時要根據零件的結構尺寸以及外形尺寸，對毛坯量進行控制。如果零部件結構非常復雜，需要采用鑄件進行制作。在減速箱箱體加工設計中必須要明確孔和平面的加工順序，按照先面后孔原則，對加工箱體的基準平面進行準確控制，因為面的面積比較大，用定位面可以確保定位更加緊固，也可以提高孔的精度。在加工表面可以快速去除鑄件表面凹凸不平的問題，增強孔的加工精度制造效果，方便對刀具有效調整。在減速箱箱體加工定位設計中，需要確保粗基準線保證與各個孔的加工余量相均勻，并且端面夾具盡量保持均勻。在精確基準選擇中，確保箱體面與孔與孔之間的位置關系，相互統一[3]。在精準基本面選擇時要滿足箱體的加工實際需求，并且采用統一的精準定位效果。在大量零部件生產中，通常需要加工統一的定位基準，做出精準和精基準的選擇，必須要符合先粗后精、粗精分開的原則，粗加工平面，然后對孔系加工。在機械加工余量工序尺寸及毛坯尺寸，同樣需要對零件毛坯材料進行合理控制。合理安排加工時間。

3.減速箱工裝夾具設計

3.1 鏜床夾具

在鏜床夾具設計中，要想顯著提高加工整體質量，降低勞動強度，必須設計專用夾具。工件加工工藝要保證減速箱與基準孔相互垂直，所有鏜孔的表面都已經達到規定的加工尺寸以及位置精度。在加緊方案設計中，需要確保切向力垂直于底座，幫助工件夾緊。可以采用手動壓緊的方式，也可以采用液壓夾緊的方式，但手動壓緊，不需要對夾緊力進行計算，而液壓夾緊會使整個夾具的結構非常復雜，同時還需要消耗大量能量，所以可以采用手動式壓板、夾緊機構作為主要結構，在夾具設計時，要根據工具部件的實際長度和尺寸進行分析。而如果夾具出現定位誤差，主要是因為基準不重合誤差以及基準位移誤差引起的，基準不重合是在定位過程中與設計基準不重合引起的誤差[4]。基準位移誤差包括由工件定位表面不準確引起的，以及夾具定位元件不準確而引起的，對同一批零件而言，有一個尺寸分布帶，其中的系統誤差會出現隨機性的特點，在夾具定位時由于元件不準確引起的基準誤差，會呈現出多峰狀分布的特點。

3.2 鉆床夾具設計

要想提高勞動生產率，必須要設計鉆床夾具，根據零部件的結構，對工件定位方案和定位元件進行優化。在夾緊方案和夾緊元件設計中，必須要確保切向力為水平方向。鉆套在選擇時，主要是保證與孔的加工位置相一致，避免在加工過程中出現刀具偏斜等情況，而工具的批量比較小或者孔間距離相等，也無法使用鉆套，必須要保證在模板上直接加工出引導刀具的導向孔。幾何精度主要包括機床零件、工具和夾具等多種零件。機床制造中新加工零件的形狀和位置存在明顯的缺陷和錯誤。結果會影響機器加工精度，如果不安裝機器或安裝到位或長期使用機器，會發生嚴重的磨損和變形，影響零件加工的整體精度。用刀具加工時，刀具直接接觸工件，長時間刀具磨損嚴重，如果繼續使用磨損的刀具，會出現加工精度不準確的問題。加工零件時，零件加工前需要固定，此時需要夾具。

4.切削用量的計算

（1）工序 6：粗銑底面（硬質合金三面韌銑刀） 。

1）背吃刀量的確定：取 ap=3mm。

2）進給量的確定：根據參考選取 fz=0.12mm/z。

3）切削速度的確定：根據參考文獻取 v=50m/min。

4）銑削速度計算：

（2）工序 7：精銑頂面（高速鋼三面韌銑刀）。

1）背吃刀量的確定：取 ap=2mm。

2）進給量的確定：根據參考文獻選取 fz=0.1mm/z。

3）切削速度的確定：根據參考文獻取 v=80m/min。

4）銑削速度計算：

5.結語

減速箱作為重要的零部件，加工工藝對內圓和平面加工工具設計非常關鍵。必須按照先基準后一般的原則，對加工表面的出臺內孔和端面進行加工，同時還要保證將所有加工精度達到最高。對于工件的定位基準和定位基面進行設計，要確保膛內孔夾具與銑平面夾具的設計效果。