后桥减速器壳钻孔组合机床设计

朱传年

摘 要：组合机床主要采用常规标准化部件，在设计和构造时，辅以特定外形工件、夹具。设计师构思巧妙，充分发挥组合机床的“四多”特点明显，多轴、多刀、多工序、多工位，由于其“四多”特点，生产效率远远超越普通机床。组合机床组装配置的灵巧性和灵活度，兼有物美价廉、低价高效的生产应用优势。本文对后桥减速器壳孔的加工工艺进行了详细的分析，提出了“一次装夹，多工位加工，达到精度要求”的设计思路。

关键词：组合机床；钻孔；多轴箱；主轴

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

1 引言

目前，組合机床水平较高，各国各地的装备发展均呈现较好的面貌。良莠不齐被齐头并进取代，优胜劣汰竞争加剧，如何提高组合机床加工精度、增加组合机床的柔性，成为设计工程师的主攻方向，通过巧妙的设计和完备的装配，进而保证组合机床工作可靠性。组合机床技术属于传统工业范畴，但其装备高速度、高精度、柔性化又冲破了传统的局限，让生产变得可调可变，灵活满足客户任意加工需求，以及目前尝试加入通信技术的应用，都会改变传统组合机床技术的发展命运。

2 本文的主要内容和设计要求

本次设计的主要任务是后桥减速器壳钻孔组合机床设计。

拟采用立式组合机床为主要部件，在后桥减速器钻孔上配合液压传动。众所周知，组合机床是大量通用部件的整合体，在特殊部位和关节，使用少量专用部件，如果设计精准，可使加工精度稳定。另一方面，采用专用夹具液压夹紧，省力省时，减少机床加工的辅助时间。

被加工零件为一后桥减速器壳体，所谓“巧妇难为无米之炊”，配件的加工精度和加工工序，是设计师制定机床方案的主要依据。本实验中，我们要加工的零件后桥减速器壳，拟设计工序为钻12个孔，本着成本节约原则，孔的位置精度要求可以为低度，在实际生产中钻12孔的加工工序可以考虑一道工步，简化步骤降低成本。此后桥减速器壳体零件年生产纲领为6万/年。

2.1 制定工艺方案

2.1.1 加工孔设计和工艺分析

（1）技术要求：拟在实验中加工12个同质Φ9孔；位置度公差保持在0.30mm左右，务必与Φ20孔同心。

（2）工艺分析：钻扩或钻铰按照基准孔径，Φ9为宜，不偏不破。

（3）定位基准精确：后桥减速器壳的孔的加工工艺，要将支承点限制在底面的两个平面点位上，心轴起到了很好的定位作用。

2.1.2 确定组合机床核心结构

（1）零件的加工精度。利用钻孔组合机床，加工低精度后桥减速器壳加工孔，为保证标准化，本着低价高效的原则，可以在安装工位上对所有孔进行最终精加工，一以贯之。打造粗糙度为Ra25um的孔，将原始制造精度磨合到最高，工艺设计中注意减少夹压变形，进给采用液压系统，可考虑人工夹紧方式。

2.2 确定切削用量及选择刀具

2.2.1 选择切削用量

经验法则，组合机床单刀加工低30%左右。一个标准动力滑台，将所有多轴主轴箱上刀具并排共用，有效降低成本和操作难度，对所有刀具的进给量设计为相同，且等于动力滑台的平均值，既可以有效提高刀具的使用寿命，又可降低操作难度，协调统一便于管理。但是，为突出和配合各种生产模式，同一主轴箱上的刀具主轴应根据不用的生产要求和匹配度，设计成不同转速和不同的每转进给量（mm/r）。充分发挥刀具精度、动力滑台、进给量的特色，以满足不同后桥减速器直径的加工需要。

在生产中，由于后桥减速器壳孔的加工精度可以设计为相同模式，工件材料可以采购同质同料降低复杂程度，让工作条件、技术要求更容易接近，简化操作流程和操作难度。由于此部分操作较为简单，不必通过设计或测算，直接通过采用查表法可得：钻头直径D=9mm，铸铁HB175～255、进给量f=0.1mm/r、切削速度v=15m/min。

2.2.2 刀具选择

为保证质量，建议布氏硬度定格在HB170～241为宜，孔径D定为9mm即可，重点要考虑刀具的材料选择，好马配好鞍，后桥减速器要想发挥更好的作用，采用高速钢钻头、麻花钻。在具体操作时，特别注意孔加工刀具的长度，按照“三五原则”，确保加工终了时，刻意保持刀具螺旋槽尾端与导向套之间有30～50mm的合理距离。

2.3 钻孔组合机床总设计“三图一卡”的编制

具体操作时要考虑以钻床加工箱盖的另一个问题，也是本文的主要问题，在设计中应花费大力气，“三图一卡”设计，虽然在此处浅略带过，但其在设计中十分重要，包括：绘制被加工零件工序图、加工示意图、机床联系尺寸图、编制生产率卡。

2.4 夹紧元件精度分析计算

该道工序是钻φ9孔，通常安排中批量生产，生产过程中往往具有切削力较小的特点，在此不再赘述，力求简单。成大事者不拘小节，钻孔用螺栓夹紧及一个压环夹紧，尽可能的低成本生产，减少设计思路。

钻孔是成熟工艺，夹具精度计算是重要的工艺，它起到的是检验作用，能直接导致夹具是否合乎零件加工要求。为了使夹具能加工出合格的工件，不浪费人力物力，一定要把握误差偏度，各项误差的总和应不超过工序尺寸（或位置要求）的公差Δk。即：

Δdw+Δa+Δt+Δg〈Δk

在实验中：工件在夹具中的定位误差Δdw=0.07mm，夹具的安装误差Δa=0.005mm，刀具位置误差Δt=0.07mm，加工方法误差Δg=0.62=0.3m按概率法相加得：。经计算则这个定位方式可行，满足精度要求。

3 结论

本文研究的钻孔组合机床，设计思路主要用于加工后桥减速器壳的十二个孔。经实验，在钻床的设计上采取了一系列的措施，保证了被加工孔的加工精度。对后桥减速器壳的十二个孔的加工工艺，进行了粗略简要的分析，浅显的提出了十二个孔加工的技术要求，粗中有细的点明工艺要点，不足之处还待改进。Z轴液压滑台驱动动力头的设计理念，尝试多轴箱实现进给的思路，将Y轴驱动工件的稳定单工位运动成为可能。

后桥减速器壳钻孔组合机床研究和实验是一个值得不断完善和改进的过程，例如：装夹、定位单纯由人工完成，是否会影响效率浪费资源；自动化程度可否通过改进工艺、创新思路得以提高等问题。这些问题通过现场的不断实践、和后辈不断汲取总结，必将会得到提高。