减速箱的机械加工工艺与工装设计技术探讨

（浙江联宜电机有限公司，浙江金华 322118）

0.引言

在机械制造加工中，通过切削工艺对毛坯形状进行粗加工，对工艺编制控制加工精细度。在制造业中，夹具是非常重要的工艺装备，可以对夹具的质量工作效率以及使用可靠性起到良好的控制效果，由于各种机床加工工艺特点，机床连接方式各不相同，所以不同机床夹具在总体结构有自己独特的特点。

1.零件分析

在箱体结构设计中，通常包括机器和部件中轴齿轮共同组成。在箱体零部件运行中，要想保证其位置更加精准，必须要通过改变转速或传递转矩等方式完成规定运动。箱体的种类繁多，能够根据机器结构和箱体的功能进行随意变化尺寸结构。但从工艺上来看，其结构特点主要以封闭的多面体为主，通过整体式和组合式的结构设计，大部分箱体表面都有平行孔隙或者垂直孔。在箱体加工过程中，包括粗加工和精加工两个工序，能够对零件表面气孔、疏松、缩孔等缺陷进行全面处理，减少后续施工浪费[1]。粗精加工由于不同目的，在切削用量选择时也需要进行针对性的分析。加工表面中分为主要表面和次要表面，也是划分加工精度和加工工序的重要措施。在箱体加工中，对箱体零件孔径精度、平面位置精度、表面粗糙度有严格要求。孔径尺寸误差以及几何误差很容易造成轴承孔配置不良。装轴承孔不圆也会造成轴承外形发生变化，导致主轴出现径向跳动的问题。在孔和平面位置精度控制中，能够直接决定主轴与床身导轨之间的关系。所以必须要对箱体总装过程中，通过关联来实现精度控制，通常主要以主轴线对安装基面平行工程进行控制与设计，在垂直和水平两个方向上，只允许主轴向上。在平面精度控制中，必须要对加工过程中定位进行精准控制，避免影响孔加工精度，还要对底面和导向面进行规定，确保平直和相互垂直[2]。

2.减速箱机械加工工艺规程

在减速箱工艺规程设计中，需要对箱体材料和毛坯进行控制，其中箱体材料主要以灰铸铁型号为主，因为灰铸铁成本低廉，而且耐磨性更高，具有良好的可塑性、可切削性和阻尼效果，非常容易进行加工。同样也能够降低加工成本，缩短加工周期。在单件生产机床箱体时，为了有效控制成本，必须采用钢材焊接结构，对整个机床主轴箱的要求非常高，而在毛坯加工中余量与生产批量，毛坯尺寸结构度以及铸造方法具有非常显著的影响。毛坯包括锻件、铸件、焊件和冲压件等不同种类。在实际选择型材和工程塑料件时，必须要按照零件的材料以及机械性能对毛坯进行确定。对于箱体材料大多数以铸铁为主，通过铸造毛坯提高毛坯种类。同时要根据零件的结构尺寸以及外形尺寸，对毛坯量进行控制。如果零部件结构非常复杂，需要采用铸件进行制作。在减速箱箱体加工设计中必须要明确孔和平面的加工顺序，按照先面后孔原则，对加工箱体的基准平面进行准确控制，因为面的面积比较大，用定位面可以确保定位更加紧固，也可以提高孔的精度。在加工表面可以快速去除铸件表面凹凸不平的问题，增强孔的加工精度制造效果，方便对刀具有效调整。在减速箱箱体加工定位设计中，需要确保粗基准线保证与各个孔的加工余量相均匀，并且端面夹具尽量保持均匀。在精确基准选择中，确保箱体面与孔与孔之间的位置关系，相互统一[3]。在精准基本面选择时要满足箱体的加工实际需求，并且采用统一的精准定位效果。在大量零部件生产中，通常需要加工统一的定位基准，做出精准和精基准的选择，必须要符合先粗后精、粗精分开的原则，粗加工平面，然后对孔系加工。在机械加工余量工序尺寸及毛坯尺寸，同样需要对零件毛坯材料进行合理控制。合理安排加工时间。

3.减速箱工装夹具设计

3.1 镗床夹具

在镗床夹具设计中，要想显著提高加工整体质量，降低劳动强度，必须设计专用夹具。工件加工工艺要保证减速箱与基准孔相互垂直，所有镗孔的表面都已经达到规定的加工尺寸以及位置精度。在加紧方案设计中，需要确保切向力垂直于底座，帮助工件夹紧。可以采用手动压紧的方式，也可以采用液压夹紧的方式，但手动压紧，不需要对夹紧力进行计算，而液压夹紧会使整个夹具的结构非常复杂，同时还需要消耗大量能量，所以可以采用手动式压板、夹紧机构作为主要结构，在夹具设计时，要根据工具部件的实际长度和尺寸进行分析。而如果夹具出现定位误差，主要是因为基准不重合误差以及基准位移误差引起的，基准不重合是在定位过程中与设计基准不重合引起的误差[4]。基准位移误差包括由工件定位表面不准确引起的，以及夹具定位元件不准确而引起的，对同一批零件而言，有一个尺寸分布带，其中的系统误差会出现随机性的特点，在夹具定位时由于元件不准确引起的基准误差，会呈现出多峰状分布的特点。

3.2 钻床夹具设计

要想提高劳动生产率，必须要设计钻床夹具，根据零部件的结构，对工件定位方案和定位元件进行优化。在夹紧方案和夹紧元件设计中，必须要确保切向力为水平方向。钻套在选择时，主要是保证与孔的加工位置相一致，避免在加工过程中出现刀具偏斜等情况，而工具的批量比较小或者孔间距离相等，也无法使用钻套，必须要保证在模板上直接加工出引导刀具的导向孔。几何精度主要包括机床零件、工具和夹具等多种零件。机床制造中新加工零件的形状和位置存在明显的缺陷和错误。结果会影响机器加工精度，如果不安装机器或安装到位或长期使用机器，会发生严重的磨损和变形，影响零件加工的整体精度。用刀具加工时，刀具直接接触工件，长时间刀具磨损严重，如果继续使用磨损的刀具，会出现加工精度不准确的问题。加工零件时，零件加工前需要固定，此时需要夹具。

4.切削用量的计算

（1）工序 6：粗铣底面（硬质合金三面韧铣刀） 。

1）背吃刀量的确定：取 ap=3mm。

2）进给量的确定：根据参考选取 fz=0.12mm/z。

3）切削速度的确定：根据参考文献取 v=50m/min。

4）铣削速度计算：

（2）工序 7：精铣顶面（高速钢三面韧铣刀）。

1）背吃刀量的确定：取 ap=2mm。

2）进给量的确定：根据参考文献选取 fz=0.1mm/z。

3）切削速度的确定：根据参考文献取 v=80m/min。

4）铣削速度计算：

5.结语

减速箱作为重要的零部件，加工工艺对内圆和平面加工工具设计非常关键。必须按照先基准后一般的原则，对加工表面的出台内孔和端面进行加工，同时还要保证将所有加工精度达到最高。对于工件的定位基准和定位基面进行设计，要确保膛内孔夹具与铣平面夹具的设计效果。