徐耀勇

南昌海達(dá)建材軸瓦有限責(zé)任公司，江蘇南昌 330200

在機(jī)械零部件中，齒輪箱零件的體積較小，并且形面呈現(xiàn)復(fù)雜的形態(tài)，其空間尺寸極難進(jìn)行測(cè)量，需要進(jìn)行加工的部位也較多，需要具備幾何公差的部位較多，并且需要有準(zhǔn)確嚴(yán)格的幾何公差值，這些方面都給交齒輪箱的加工帶來了難度。以下主要研究齒輪箱加工工藝的設(shè)計(jì)問題。

1 齒輪箱加工的技術(shù)難點(diǎn)

在我國(guó)某煙草機(jī)械有限責(zé)任公司中，其使用的齒輪箱零件是ZJ19B 卷接機(jī)組后身部位的重要零件，通過對(duì)該齒輪箱結(jié)構(gòu)特點(diǎn)的分析可以看出，齒輪箱的加工中存在一定的難度：1）齒輪箱的空間尺寸較小，不方便進(jìn)行測(cè)量，并且在加工的過程中，不方便對(duì)其進(jìn)行控制，不能通過測(cè)量來保證；2）齒輪箱需要進(jìn)行加工的部位較多，并且必須具備幾何公差的部位也要求嚴(yán)格；3）齒輪箱沒有確切的定位面，很難進(jìn)行裝夾；4）齒輪箱所使用的材料為ZL101A，在受到壓力的情況下，很容易發(fā)生變形的情況。齒輪箱特點(diǎn)，見下圖1 齒輪箱內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖，見下圖2。

圖1 齒輪箱特點(diǎn)展示圖

圖2 齒輪箱內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖

2 加工設(shè)備HPM1150U 機(jī)床所具有的特性

由于齒輪箱所需要加工的部位較多，并且需要進(jìn)行高精度加工，并且對(duì)齒輪箱加工的中心性能有著較高的要求，因此決定使用瑞士米克朗公司的HPM1150U 立臥轉(zhuǎn)換加工中心的加工設(shè)備。該機(jī)床具有以下幾種特性：1）刀庫的最大容量為30 把刀，刀庫的基本形式為盤式，刀柄的主要形式為Hsk-63A，采用5 軸聯(lián)動(dòng)的方式，并且采用TNC430 數(shù)控系統(tǒng)和軟件；2）機(jī)床的最大行程為：Y=450mm、X=530mm、Z=450mm，主軸所具有的轉(zhuǎn)速一般在100r/min ～20000r/min 之間，直線軸所具有的定位精度為0.008，重復(fù)定位精度為0.006，C 軸分度精度大約為10″，重復(fù)定位精度大約為5″，C 周回轉(zhuǎn)的范圍可以寫作N×360°。

3 具體的解決方案和加工工步的分析

1）齒輪箱加工方案設(shè)計(jì)驗(yàn)證過程分析。1.夾具的設(shè)計(jì)。根據(jù)齒輪箱鑄件毛坯的具體情況，設(shè)計(jì)出了幾種夾具，并從這些方案中選取了兩種具有合理性和可行性的方案來對(duì)實(shí)物進(jìn)行拼裝，通過對(duì)機(jī)床上的實(shí)物加工結(jié)果分析可以了解到，選取的兩種方案中都存在同樣的問題，也就是在具體公差要求的部位的加工要素由于刀具和夾具沒有發(fā)生干涉，所以不能在一次裝夾的過程中順利的完成加工工作，這就導(dǎo)致零件的精度不能滿足基本的精度要求。這就表明，有具體公差要求的加工要素的位置，需要在一次裝夾時(shí)結(jié)束加工工作，并且做好平面定位，但該平面不屬于齒輪箱零件的中間位置。所以說，應(yīng)該在加工過程中適當(dāng)?shù)脑鲈O(shè)一個(gè)輔助支撐面，也就是在R29 圓柱面上增加并焊接一個(gè)矩形工藝搭子，這個(gè)搭子的尺寸應(yīng)該為40mm×15mm×12mm；2.螺紋的加工。齒輪箱零件中主要包括3 種內(nèi)螺紋，分別為M30mm×1.5mm、M45mm×1.5mm 和M33mm×1.5mm。在原有的方案中，主要使用的是鉗工攻螺紋，這種螺紋的直徑較大，并且采用的材料為ZL101A，材質(zhì)較疏松，極容易出現(xiàn)“爛牙”的情況，從而造成零件報(bào)廢。針對(duì)這一問題，在開發(fā)的過程中，主要運(yùn)用了機(jī)床中的“循環(huán)262”功能，利用單刀銑螺紋的方式，有效的解決了“爛牙”問題；

2）重要加工工步分析。（1）對(duì)定位面和定位孔的加工。在組合夾具設(shè)計(jì)中，首先應(yīng)該對(duì)基準(zhǔn)線進(jìn)行核查和校準(zhǔn)，加工出D 平面并銑出工藝搭子面；之后將D 平面上的螺孔加工為φ 43.5H6，并將其作為定位孔來使用；為了使接下來需要加工的零件能夠裝夾壓緊，就需要在工藝搭子的兩側(cè)增加兩個(gè)壓緊槽，并保證其對(duì)稱；（2）齒輪箱斜面和孔的加工。在設(shè)計(jì)組合夾具時(shí)，應(yīng)該對(duì)其進(jìn)行校準(zhǔn)，然后以102°的角度來翻轉(zhuǎn)A 軸，從而加工端面、外圓和內(nèi)孔等主要部位；之后以180°的角度來翻轉(zhuǎn)A 軸，從而加工另一個(gè)端面、外圓、內(nèi)孔和內(nèi)螺紋，并保證同軸度為φ 0.02mm；最后將A 周翻轉(zhuǎn)到原有的位置，然后分別翻轉(zhuǎn)±21.5°；（3）A 基準(zhǔn)孔和B 基準(zhǔn)孔的加工，設(shè)計(jì)組合夾具。要想避免壓板之間壓在已經(jīng)完成加工的Ra1.6 對(duì)稱斜面上，從而破壞齒輪箱零件的精度，就應(yīng)該設(shè)計(jì)一個(gè)加工中需要使用的壓緊塊。這個(gè)壓緊塊的斜面角度應(yīng)該和零件的斜面角度相同，在使用的過程中，壓板應(yīng)該直接按壓在壓緊塊上，并讓壓緊塊緊貼零件的斜面，這樣不僅能夠壓緊零件，也能夠保證零件的完整；（4）去除工藝搭子。通過對(duì)組合夾具設(shè)計(jì)的分析可以了解到，由于齒輪箱零件所使用的材料為ZL101A，并且零件具有較薄的孔壁，如果在加工的過程中過于壓緊，就會(huì)使孔變形；如果壓緊的力度太小，就會(huì)導(dǎo)致工件出現(xiàn)移動(dòng)的情況，嚴(yán)重的可能造成工件報(bào)廢。要想使齒輪箱零件在壓力減小的情況下不發(fā)生移動(dòng)，就需要增加輔助頂?shù)膲毫Γ虼诵枰O(shè)計(jì)一個(gè)預(yù)緊壓塊。預(yù)緊壓塊斜面的角度應(yīng)該和零件斜面的角度一致，在使用的過程中，應(yīng)該將頂桿壓緊在預(yù)緊壓塊上，并讓預(yù)緊壓塊緊貼斜面，這樣不僅能夠有效的解決壓緊問題，而且能夠避免對(duì)已經(jīng)完成加工面造成的傷害。

4 結(jié)論

在對(duì)齒輪箱的零件進(jìn)行加工的工藝設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)中，主要使用定制合理的設(shè)計(jì)組合夾具和工藝路線來解決齒輪箱加工中存在的問題。通過開發(fā)HPM1150U 立臥轉(zhuǎn)換加工中心的程序，有效的解決了齒輪箱零件中的零件下、多部位和多形面的加工問題。由于在許多機(jī)械加工中，都存在與齒輪箱零件有著相似特點(diǎn)的零件，所以對(duì)齒輪箱加工工藝的設(shè)計(jì)研究，能夠?yàn)槠渌慵募庸ぬ峁┮欢ǖ慕梃b。

[1]向雄方.車身沖模數(shù)控加工工藝設(shè)計(jì)研究[J].制造技術(shù)與機(jī)床，2009(4).