压路机变速器箱体机加工工艺分析.docx

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压路机变速器箱体机加工工艺分析

压路机变速器箱体机加工工艺分析

高慧

（北京工业职业技术学院!

北京"###$%

收稿日期:

%##$&#’&"（

作者简介:

高慧（"*"&,女,山东临沂人,讲师。

摘要:

分析了压路机变速器箱体零件的应用及特点,指出了传统加工工艺中存在的问题,具体阐述了应用数控机床进行箱体加工的工艺过程及夹具的设计、刀具和切削用量的选择,总结了其优点。

关键词:

变速器箱体;数控加工;工艺分析中图分类号:

+$",-.

文献标识码:

/

"概述

压路机变速器是由齿轮、齿轮轴和变速器箱

体等零件构成,其主要功用是改变压路机的行驶速度和方向。

变速器箱体零件是机械式传动压路机上的重要零件,在整个变速器总成中的功用,是保证其他零部件占据合理的位置,使之有一个协调运动的基础构件。

变速器箱体零件加工质量的优劣,将直接影响到箱内轴和齿轮等零件相互位置的准确性,压路机传动系统的使用效果,及变速器总成使用的灵活性和寿命。

变速器箱体零件受行驶路面的影响,工作条件恶劣,其零件外部轮廓及内腔形状复杂,故毛坯材料选用易成型、吸振性好、加工工艺性好和成本低的灰口铸铁。

先在砂型中浇铸成型,并在砂型中保温%#—.#012,自然冷却消除铸件的应力,最终经过喷丸处理。

%零件工艺过程分析及工序安排

变速器箱体是典型的箱体类零件,其特点是

形状复杂,薄壁（"#—%#00,需加工平面、孔系和螺孔等,刚度低,受力、热等因素影响易产生变形和振动。

因此,以往的箱体加工是在龙门刨床、镗床和钻床上完成平面、轴承挡孔和连接孔的加工,生产效率低且加工质量难以保证。

总起来说,其加工中存在的问题可以归纳为以下几点:

一是加工内容多,需频繁更换机床、刀具;二是加工精度要求高,采用普通机床加工,质量难以保证,且由于工艺流程长,周转次数多,生产效率难以提高;三

是由于形状复杂,且大部分为薄壁壳体,工件刚度差,较难装夹。

但随着近年来计算机技术的迅猛发展,数字控制技术已被广泛应用于机械加工领域。

在箱体加工中,若采用数控加工中心进行,凭借加工中心自身的精度和加工效率高、刚度好和自动换刀的特点,只要制定好工艺流程,设计采用合理的专用夹具和刀具,就可以在保证加工精度的基础上提高加工效率、降低加工成本,以解决上述问题。

在实际生产过程当中,利用韩国大宇公司制造的34567,##卧式加工中心进行箱体加工,就可取得很好的应用效果。

鉴于该设备为双工作台,因此,可将该工件/、4面上各种加工要素的加工放在#"工作台上完成8加工工序"9,其余:

、6及排挡侧面的加工要素放在#%工作台上完成8加工工序%9,根据上述工序安排,还要设计相应的专用夹具。

.材料准备

工件在上加工中心前的准备工序由其它设备

来完成,如零件图"上:

、6两侧面的粗加工,放在普通机床上加工。

这样,一是减少了大余量加工造成的热变形;二是为加工中心提供了必要的定位基准;三是提高了加工效率。

两侧面刨完后,以

:

面为基准8与加工中心加工时基准一致9将工件

:

/

6

;3

3

5

4

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=

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图"变速器箱体

*,

山东交通科技

!

""#年第#期

平放钳工台上,钳工按图$划出%、&面精加工线及箱体’、（两侧*各面中心基准线,供加工中心校正用。

#工序$夹具的设计和使用及加工工艺过程

#+$

工艺过程及夹具的结构和使用

按照前文所述,工序$的加工工序主要包括%、&面精铣,以及&面上,-!

$.孔/*的钻削。

为提高加工质量和效率,针对该工序的加工特点设计了一套专用夹具图!

*。

该夹具由压板$、弹性定位销!

、

定位销0、弹性定位销#、调整螺栓1和底板,组成。

使用时,工件2面平放在四个高度可调的定位销0组成的平面上,夹具上有两个弹性定位销!

、#与工件上2、3孔配合,即形成一个典型的一面两销定位,定位销!

、#设计成弹性的,这是因为工件基准孔为毛基准,其铸造孔径是不规则的,由于定位销具有弹性,即使孔径变化,工件4表面仍然能够靠平在#个定位销组成的平面上,从而使工件能够快速初定位。

该夹具为采用孔系组合夹具,可快速拼装和调整,并具有定位精度高,加紧牢固可靠,适合小批量多品种的生产特点。

#+!

工件校正

以刀库中的钻头为校正工具,并使主轴以

$"""56789的速度旋转,

在两侧/面水平基准线起止处钻头微切工件表面进行试切,根据试切点与基准线的相对位置,确定工件左右中心线是否在同一水平上,校正工件/面两侧水平后,工作台旋转:

";位置,采用同样的方法校正工件%、&两面基准线。

最后移动<轴,校正工件（面中心基准

线,看划的线是否在中心上,如果不在调整夹具上的调整螺栓1,微调工件位置,直到校正为止。

各基准线均校正好后,用压板$将工件压紧。

#+0工件坐标找正

校正好工件后,需要找正%、&两个加工面的

工件坐标系。

设定工件&面坐标系位41#,%面坐标系位411,

选择功能开关至手动输入位置=2>*,让工件%面面向主轴,调用钻头刀具,钻头对准箱体上事先划好的?

和@轴方向中心线。

然后看A&显示器上机械坐标的?

轴和@轴坐标值,并在工件坐标系411中输入该?

坐标值,然后用

$!

1"77机床?

轴圆点坐标*减去?

轴坐标所得的

数值输入41#坐标系的?

坐标。

由于工件水平方向已经校正,因此,两坐标系中的@坐标值相同,按照显示器显示的坐标值输入两坐标系即可。

两坐标系的<坐标值采用试切的方法确定。

1工序!

夹具的设计和适用及工艺过程

该工序的主要加工工艺是两个轴承孔的镗削加工,4、（及排挡侧面的铣削加工及各面上联接孔的钻孔及攻丝。

此工序的专用夹具图0*主要是由压板$、垫板!

、定位销0、底板#构成,校正后紧固在"!

工作台上。

具体使用方法是:

工件加工好的&底板平放于"!

号工作台专用夹具的垫板!

上,并以夹具上两个定位销0为定位基准插入工件上上道工序已加工好的!

个/孔中,由于!

个/孔的形位精度和尺寸精度较高,

这样就可以将工件精确定位在夹具上,同时用垫板!

上的#个螺栓与其余#个孔配合,上紧螺母,为提高装夹刚度,再用夹具上#个压板$压紧工件,这样就将工件牢牢地固定在夹具上。

调出相应加工程序,执行程序即可加工箱体工序!

的各加工要素了。

夹具

$

!

#

1

$+压板!

+弹性定位销0+定位销#+弹性定位销1+调整螺栓,+底板

图!

工序$专用夹具

$

!

#

$+压板!

+垫板0+定位销#+底板

图0工序!

专用夹具

B:

在设计时严格确保了夹具中心、侧面基准与工作台中心、侧面基准高度一致,这样!

个定位销的中心就可以看作为工作台的中心,通过采用!

个定位销精确定位,工件装夹后,工件中心与工作台中心基本重合,工件在装夹后就不需要进行校正了,从而提高了工件的定位精度和加工效率。

该工序有"个加工面,因此,工件坐标系分别确定为#$%、#$&、#$’,由于该箱体基本上属于对称结构,因此,（坐标的选取最好是工件的中心,我们将（轴坐标值取机床第!

参考点,即主轴中心与工作台中心对应的位置,（坐标值为%!

$*即+!

$,的一半-。

分别输入以上"个坐标系中,.轴坐标值以工件上!

+$,孔中心为基准选取,/轴坐标值同样采用试切的方法确定,并分别输入相应的坐标系中。

%程序编制

加工中心具有自动换刀装置,能在工件一次装夹自动完成铣、钻、镗、铰、攻螺纹等工序,具有高生产率和质量稳定性的特点。

为充分发挥加工中心高效率、多功能的特点,应在加工程序设计上注意工序的划分和工艺方法的合理性,它直接关系到加工中心的使用效率、加工精度、刀具数量和经济性等问题,尽量做到工序集中、工艺路线最短、机床停顿时间和辅助时间最少。

设计程序时,应将一次换刀作为一个工步,并注明加工内容和要保证的尺寸要求。

工步与工步之间增加0,+指令,与机床上的123415—67、8312开关配合使用,机床换刀后停止运行,可检验换刀的准确性,以对程序进行充分验证,批量加工时只需将1293415—678312开关关闭,程序仍执行连续运行模式。

粗铣平面时,加工余量较大,工件会产生较大的热变形,应将粗、精铣分开,使零件能够充分冷却。

设计钻孔程序时,应考虑孔的加工精度要求,对于精度要求一般的孔加工,可以不使用中心钻预钻。

鉴于钻孔后还要攻丝,因此,可将各孔位置编成子程序,采用0:

’指令呼叫到主程序中,即可方便地重复使用,又可减少编程时坐标的错误。

在机床功率许可的情况下,螺孔全部采用刚性攻丝方式,以提高加工效率。

精镗孔时,由于一般使用单刃镗刀,编程时还应注意几个问题:

一是当手工在主轴位置装刀时,应先用0+:

指令时主轴递给,然后让刀尖朝内（即背对操作者进行安装;二是采用#&%指令编程时,应设定相应;值,镗孔完成后,主轴会向刀尖相反的方向移动以定位值（;值,退刀时,可避免刀具划伤孔表面。

由于该工件两个对称孔的同轴精度要求较高,精镗孔时,应采用不调头的形式镗两侧孔。

如果两侧孔直径相同,就可以使用一把刀采用直镗的形式完成两侧孔的加工,如果两侧孔径不同,在编制加工程序时可以先镗孔径大的一头孔,然后换刀（对称孔小孔的精镗刀,工作台不换位,利用镗大孔的（、.坐标,通过设定适当的/坐标,使镗刀从大孔一端直伸过去,完成另一侧小孔的镗削。

这样,由于采用同一个平面坐标系和同一主轴坐标,消除了调头加工工作台回转的误差,因此,可以确保获得很高的同轴度的加工精度。

采用这种方法有一个前提:

即两孔间距不能过大,否则会因刀杆过长,在加工时引起振动反而影响加工精度。

加工程序总的设计原理是:

遵循由粗渐精的原则,先进行粗加工、重切削,去除毛坯上大部分加工余量,然后安排一些发热量小、加工要求不高的部位,使零件在精加工之前有充分的时间冷却,最后再进行精加工。

该工件的加工程序顺序为:

粗铣各平面<钻孔<攻丝<粗镗孔<精铣<精镗孔。

&切削用量选择

粗加工时,在工艺系统刚性和机床功率允许的条件下,尽可能选取较大的切削深度,较高的进给量。

一般选择的切削深度为$—%,主轴转速8为!

,—",,=>?

@,粗铣平面时主轴移动速度A为",,>?

@,粗镗孔时主轴移动速度A为!

,>?

@;精加工时为了获得较好形位精度和表面粗糙度,切削深度可以小一些,一般选择为,B"—,B$,主轴转速8为",,—C$,=>?

@,精铣平面主轴移动速度A为!

!

>?

@,精镗加工孔时主轴移动速度为+,,—+$,>?

@;钻孔时主轴移动速度为",,>?

@;攻丝时主轴移动速度为主轴转速乘以螺距,该数值不能有小数点。

’刀具选择

面铣刀、镗刀选用机夹可转位刀具,刀片材料为硬质合金或涂层刀片。

钻头和攻丝选用内冷式硬质合金整体式刀具。

采用不调头法加工两面对称孔时,由于刀杆较长,长刀杆可以通过不同需要按照模块化刀柄、刀杆系统进行组合;同时,为降低切削时的振动,应选用重金属减振刀杆或阻尼减振刀杆。

加工中心所有刀具尽量选用国际中的标准刀具。

刀具规格、专用刀具代号和该刀具所要加工的内容,应列表记录下来,供编程时使用。

同时,刀库中所有使用的刀具都必须使用对刀仪进行检测,并将数据输入1AA8D3内的刀具补偿值中。

从性价比上考虑,粗加工时由于毛坯余量大,

高慧:

压路机变速器箱体机加工工艺分析’,

山东交通科技!

""#年第#期

小跨度时间的交通流统计,要考虑时间延迟的影响。

例如:

统计某调查点$%:

""—$#:

""的车流量数据,就不能只包括$%:

""进入收费站入口的车辆,还应包括$%:

""以前进入该路段,可能在$%:

""经过该调查点的车辆。

解决上述三个问题,都需要建立相关的数学模型。

另外,该方案车型分类是以人工判断为基础的,必须对所有收费人员加强管理,提高工作责任心,保证车型分类的准确性。

目前,该方案涉及的内容属于学术研究的焦点和难点问题,尚未找到数据模型,也是交通部信息中心!

""#年研究的科技课题之一。

%结语

综上所述,关于方案一,尽管我省高速公路信管理系统大部分尚未交工验收,系统稳定性也稍有差距,但仍然是目前获取交调数据的最好方式;关于方案二,只适合用于未铺设信息管理系统的普通公路的交通量观测,高速公路信息系统较为完善,不适用此方案;关于方案三,尚处于学术探讨阶段,参数的确定有待于数学模型的建立,目前不具备实施的可能性,可作为下一步研究探讨的科研课题。

王”修补方法与传统方法相比,修补时间可节省&’（,作业人员节省$’!

旧路用材料完全利用,新沥青混合料用量可节省$’!

。

%结束语

沥青路面养护机械还有综合养护车、多功能养护车等,在高等级公路的养护上均发挥了各自不同的特点。

随着高等级公路的不断增加、尤其是高速公路的增多,以及养护作业工艺及材料上的不断创新,对养护机械的生产厂家,包括设计、制造、售后服务等方面均提出越来越高的要求。

而养护机械使用单位同样也应该从设备的保养、操作人员的素质、养护材料的选用等方面给予足够的重视,做到多方面、多学科密切配合,才能最大限度地推动公路养护机械化的发展。

加工精度要求低,尽量采用国产刀具,如粗铣刀、粗镗刀。

精加工时为提高切削效率,获得较好的表面加工质量,刀具的品牌可以选用国外一些知名品牌。

总结

采用数控机床加工箱体,批量生产后,加工效率得到极大的提高。

而且,由于机床精度自身的保证,彻底消除了接刀痕,各轴承挡之间的同轴度也得到了有效的保证,从而使变速器箱体的加工质量得到了显著的提高,夹具设计简单、实用,使用方便,取得了较好的应用效果。

也实现了在保证加工精度的前提上,提高加工效率、降低加工成本,增强企业竞争能力的目标。

参考文献:

*$+丁儒林、陈家彬,汽车厂实习教程*-+,哈尔滨:

哈尔滨工业大学出版社,$%,

*!

+杨洪波、林辉、王友刚、刘海永,变速器箱体机械加工工艺过程的改进*.+,工程机械,!

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