WH212减速机壳体加工工艺及夹具设计

摘要：基于“以质量求发展，以效益求生存”的生产加工理念是国内外有关现代机械设计与加工的重点研究课题。文章分析了WH212减速机壳体的加工工艺，阐述了加工技术要求，并针对夹具的设计进行了论述。

关键词：WH212减速机；壳体加工工艺；夹具设计；现代机械设计；机械加工 文献标识码：A

中图分类号：TH132 文章编号：1009-2374（2015）22-0017-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.22.009

机械加工除了应对一些规则零件进行设计与加工外，还需对一些不规则零件也进行设计与加工。这些不规则零件的加工工艺相对比较复杂，那么，如何优化不规则零件的加工工艺显然成为了一个重要研究课题。下文将对WH212减速机壳体的加工工艺即夹具设计进行分析。

1 WH212减速机壳体的加工工艺

壳体是机具零部件中体积最大的零部件，一般作为其他零部件的附属母体，常见的大型减速机壳体外观尺寸有6m×4m、6m×3m、5m×3m、5m×4m、4m×3m和4m×4m等，通常重量可达到50～60t不等。而WH212减速机壳是设备的基础组成零件，它将设备与其他部件组成一个联合结构，同时保持其内部组件相互定位的固定，各个零部件可以形成相互运动状态。减速机的壳体材料主要采用毛坯材料，常见的毛坯材料有铸件、锻件、焊件和冲压件。在确定毛坯材料后，我们对WH212减速机壳体的加工需要注意以下四点：（1）按照零部件的材料和设计性能要求确定材料。如铸件壳体需选用铸造毛坯，但设计强度高或外形简单的钢制零部件多选用锻件毛坯；（2）按照零部件的外观尺寸确定材料。如结构较为复杂的选用铸造毛坯，外形简单的零部件选用型材毛坯或铸造毛坯，而大型的轴零件也以铸造毛坯居多；（3）按照加工方式确定毛坯材料。大批量加工中，多选用制造精度和生产效率较高的毛坯法，如模锻法加工、压力铸件。但批量较少的零部件加工可选用简单设备或手工加工法，如手工模砂铸件；（4）合理选用毛坯材料时要综合考虑加工车间的既有生产力，也需强调采用新工艺、新技术和新材料的可能性。

WH212减速机壳体的加工除了对毛坯材料的热处理以外，还包括连接通孔、螺销钉孔和部分凸台面等。轴承的支承孔通常利用镗床加工，连接通孔、螺销钉孔和销钉孔多以钻床加工，主要的凸台面则利用龙门铣削加工。另外，支承孔的端面加工与镗孔安装同步完成。

WH212减速机壳体的生产主与控制精度、生产批量、构造型式、外观形状以及零部件重量相关，除此以外，还需考虑加工车间的生产效率和中间工序有无热处理等。

WH212减速机壳体的加工过程主要分为两个过程，首先完成对零部件平面、紧固通孔、油塞通孔的锻造，其目的在于为整体的合箱做好相应的准备工作；其次是完成合箱后减速机壳体外表面的轴承孔与端面锻造。除此之外，完成第二部工序后，为了确保轴承通孔的精度和拆装重复精度可拆箱验核。与此同时，两个过程之间可安排相应的钳工工序，钻铰两个定位销孔并打入定位销。

2 WH212减速机壳体的夹具设计

当加工两个面：，钻Φ13孔L=30mm，，，。当加工两组孔时。

钻孔在放置过程中，利用钻床对φ19mm钻进行加工，该孔的钻前力和扭矩均通过自重和外力支承，这种情况下一般有两套设计方案可供选择，即：减速机壳体的底面以夹板予以紧固，其夹紧力和切削力应在同一水平位置，此套方案的结构较为复杂，且整个装卸的过程也比较复杂；减速机壳体避免以螺纹夹具夹紧，夹紧力和切削力同处于平行位置，此套方案的结构相对比较简单且整个装卸的过程较为简单一些。

切削力与夹紧力的计算：采用麻花钻作为主要道具，

且要求dw为19mm，由此得：。

同时，查《切削手册》可得：。由此可得，铣削的水平荷载、垂直荷载、轴向荷载和圆周荷载的比值分别为。

因此：

切削力计算，需考虑安全系数K，。式中：K1为基本安全系数，取2.5；K2为加工性质系数，取1.1；K3为刀具钝化系数，取1.1；K4为断续且削系数，取1.1。该型式直接被应用于相同尺寸的后镗套子，并辅以多个流程加工程序。因不存在前导柱，所以在装卸零部件或更替刀具的过程较为便捷。倘若被用作立镗，无需再考虑落入镗套的问题。

如削形式可分为通孔和不通孔两种，据情况而定。切削刀具常采用悬挂式，导柱直径d控制小于或等于镗孔直径D。而采用导柱直径大于镗孔直径的方式，无法避免在加工长孔时切削刀具悬伸长度h过大的问题，因此至少保证其悬伸长度不小于L。由于悬伸长度过大造成切削刀具的引偏问题，引偏问题严重的情况会造成镗杆和镗套的不必要连固。由此可见，需增加镗套长度，以此保障切削刀具永远足够的导引刚度，但无疑也会造成整个镗套外观尺寸过于庞大等问题。

以上两套方案中，单支承导引镗杆和机床主轴都以刚性结构形成连接，刚性连接极容易引起镗套中心无法与机床主轴中心对准的问题，且只有技术过硬的工人才能有把握胜任此项工作。

夹具的夹紧力设计和确定。夹具的夹紧力设计对夹具的外观尺寸和确保夹具稳定性都具有很大的影响。夹具的夹紧力过大引起零部件变形，零部件精度难以控制。而设计夹紧力过小，那么夹具的可靠性无法得到保障，且在生产中常出现位移现象，对于保证零部件定位效果不理想，加工精度控制难度很大，更有甚者出现严重质量事故也是有可能的，因此，夹具的夹紧力设计不宜过大也不宜过小。

计算壳体夹具的设计夹紧力，通常可以将夹具与零部件共同看作一个刚性的联合系，将零部件所受的切削荷载、夹紧荷载和自重荷载（通常大零部件需考虑并考虑一定的惯性作用，小零部件视具体情况考虑）看作是一种静力平衡状态，计算理想状态下的理论夹紧力，为考虑安全因素的影响可以乘以安全系数K，即：。

式中：W`为通过计算得出的理论夹紧力；W为实际的夹紧力；K为安全系数，一般取K=1.5～3，如应用于粗加工可取K=2.5～3，而应用于精加工可取K=1.5～2。

3 结语

总而言之，任何一种加工工艺及设计意图只有经过投入生产和实践才能检验其工艺和设计的可行性和可靠性。从大量的生产实践中分析表明，本文所论述的WH212减速机壳体的加工工艺及夹具设计均可行和可靠，且生产工时较短，适合于大规模生产，可创造更多的经济效益。

参考文献

[1] 赵长发，等.机械制造工艺学[M].哈尔滨：哈尔滨工程大学出版社，2012.

[2] 吴霞.数控加工中的工艺与夹具设计若干问题探讨

[J].煤矿机械，2010，（2）.

[3] 张燏，张秀丽，李妍缘.一种减速器壳体的加工工艺分析与夹具设计[J].机电工程技术，2010，（3）.

作者简介：陈国富（1965-），男，辽宁沈阳人，鹤岗斯达机电设备制造有限责任公司助理工程师，研究方向：机械设计制造。

（责任编辑：周 琼）