動力頭箱體機械加工工藝及專用夾具設計分析

摘要：箱體類零件的加工對位置精度、尺寸規格有著較高的要求，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合精準掌握設計要點，從而對設計參數進行確定。

關鍵詞：動力頭箱體機械加工夾具設計加工工藝

AnalysisofMachiningTechnologyandSpecialFixtureDesignofPowerHeadBox

QIHao

ShangqiuInstituteofTechnology，Shangqiu，He’nanProvince，476000China

Abstract：Themachiningofboxpartshashighrequirementsforpositionaccuracyandsizespecifications，sothemachiningprocessisdifficult.Inthemachiningprocess，itisrequiredtohaveaccuratebenchmark，reasonablyselectmachiningtechnology，carryoutscientificmachining，toimprovethequalificationrateofboxmachiningandreducetheprocessingcost. Inthemachiningprocessofboxparts，thefixtureisthemaintool，andthemechanicalcharacteristicsoftheboxpartsarerequiredtoaccuratelygraspthedesignpoints，soastodeterminethedesignparameters.

KeyWords：Powerheadbox;Machining;Fixturedesign;Machiningtechnology

為了提高箱體類產品的質量，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，對加工余量等參數計算。夾具性能和質量會影響箱體零件的加工效率，所以，要結合箱體零件實際需求來設計夾具[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構為例，對其機械加工工藝進行分析，并且開展針對性的夾具設計。

1.1工藝路線的設計

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致振動。

1.1.2劃分粗加工和精加工

箱體的結構比較復雜，對表面精度具有高要求。粗加工過程中會產生切削力，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

根據工序分散原則劃分精加工階段，但在生產過程中為了使夾具和機床的數量降低，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

箱體的結構比較復雜，在鑄造過程中有不同的冷卻速度，導致出現內應力。所以，在鑄造之后要求處理從而避免出現變形[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，并且使箱體內壁和旋轉零件分開，避免在運轉過程中旋轉零件沖撞箱體內壁。

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，關鍵孔的孔壁和加工余量要有均勻的厚度，并要求回轉零件和箱壁設置間隙，保證箱體外形尺寸能夠滿足需求。以不同的生產類型，設置不同的工件安裝方式。在大批量生產的過程中，因為存在較高的毛坯精準度，可以在夾具中實現箱體重要孔的定位，能夠迅速地安裝工件，提高生產效率。在小批量或單件生產過程中，根據上述方法對粗基準進行選擇，會導致箱體外形出現傾斜。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。在小批量生產過程中，要求結合設計基準和定位基準；在大批量生產過程中，要重視生產率與加工質量，利用相應的工藝解決因基準不重合而導致的誤差，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，避免因為基準轉換導致出現的累積誤差。箱體裝配為平面基準，也是定位基準原則，能夠實現三面定位，使箱體主要表面的位置精度得到提高，能夠在小批量生產中應用。

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、產量等需求結合，此箱體在零件在加工過程中可以使用金屬模造型工藝，使箱體零件內部結構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的組合，使加工效果得到提高。本文以技工特點，根據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，在不同設備中實現精鏜與半精鏜，如果設備條件不足，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備性能，根據工件外形尺寸與設備加工性能來對加工設備進行選擇。數控立式車床應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，從而實現工件全部周圈面加工，使設備應用壽命得到提高[6]，表1為各個加工中心參數。

2專用夾具的設計

2.1工件的工藝分析

此工序能夠實現不同軸孔的精鏜加工，兩個軸孔對底面的要求是一樣的，并且在兩孔兩側進行分布，實現調頭鏜削加工，在中心線中分布。

2.2夾具結構方案的確定

1. 夾具設計軸孔精鏜，要根據5個自由度定位夾具。E面為工序設計基準，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，那么就要實現支撐板的設計，在出現過度磨損時，將支撐板更換。
2. 中批量的生產零件，要求平面進行設計。所以，使用手動夾緊裝置，如夾緊螺栓，公稱直徑設置為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，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導向裝置

2.3.1鏜套

以設計鏜床夾具的需求，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，可以使用單面后導向進行布置，鏜孔和旋轉鏜桿的直徑分別為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鉆床夾具設計

1. 在夾具設計過程中，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. 對設計參數計算。設計人員在夾具設計中要以規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。在對夾具結構形式進行確定之后，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，對夾具夾緊機構的可靠性進行驗證，使夾具的結構設計優化。
3. 對定位誤差值控制。要求設計人員以相應規范對夾具設計定位、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[8]。

3結語

我國制造業的不斷發展促進了零件加工水平的提高，將先進加工工藝應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量。另外，還以生產實踐為基礎，創新技術，對箱體機械加工工藝進行優化，使產品的合格率得到提高，節約資源和成本。并且對夾具進行研發，能夠提高箱體零件加工的精度，促進我國零件加工行業的發展。

參考文獻

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[3]龍敦鵬，朱浩.基于TRIZ理論的薄壁類箱體零件加工夾具創新設計研究[J].現代工業經濟和信息化，2022，12（3）：20-22.

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