变速器箱体是机械式传动压路机上的重要零件

1概述变速器箱体是机械式传动压路机上的重要零件，其加工质量的好坏将直接影响到压路机传动系统的使用效果。我公司产品所使用的变速器箱体（图1）材料为HT200。该变速器具有体积小、结构简单、使用方便和动作可靠的特点。已经广泛应用于我公司所产的LSS系列振动压路机上。以往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，为解决上述问题，我公司引进了以太韩国大宇公司制造的ACEHM800卧式加工中心进行箱体加工，取得了很好的应用效果。图1变速器箱体2零件工艺过程分析及工序安排箱体类工件具有以下几个特点：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；三是形状复杂，且大部分为薄壁壳体，工件刚度差，较难装加。采用数控加工中心进行箱体加工，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，就完全可以解决上述问题。鉴于该设备为双工作台，因此，我们将该工件B、C面上各种加工要素加工放在01工作台上完成（加工工序1），其余G、H及排挡侧面的加工要素放在02工作台上完成（加工工序2），根据上述工序安排，设计相应的专用夹具。3毛坯准备工件上加工中心前的准备工序由其它设备来完成，如零件图1上G、H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；二是为了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G面为基准（与加工中心加工时基准一致）将工件平放钳工台上，钳工按图1划出B、C面精加工线及箱体K、H（两侧）各面中心基准线，供加工中心校正用。4工序1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1、按照前文所述，工序1的加工工序主要包括B、C面精铣，以及C面上6-φ18孔（F）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2），该夹具由压板1弹性定位销2、定位销3、弹性定位销4调整螺栓5和底板6组成。使用时，工件D面平放在四个高度可调的定位销3组成的平面上，夹具上有两个弹性定位销2、4与工件上D、E孔配合，即形成一个典型的一面两销定位，定位销2、4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G表面仍然能够靠平在4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。1.压板2.弹性定位销3.定位销4.弹性定位销5.调整螺栓6.底板图2工序1专用夹具工件校正以刀库中的钻头为校正工具，并使主轴以1000r/min的速度旋转，在两侧F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，校正号工件F面两侧水平后，工作台旋转90°位置，采用同样的方法校正工件B、C两面基准线。最后移动Z轴，校正工件H面中心基准线，看划的线是否在中心上，如果不在，松或紧夹具上的调整螺栓5，微调工件位置，直到校正为止。各基准线均校正好后，用压板1将工件压紧。工件坐标找正较正好工件后，需要找正B、C两个加工面的工件坐标系，设定工件C面坐标系位G54，B面坐标系位G55，选择功能开关至手动输入位置（MDI），让工件B面面向主轴，调用钻头刀具，钻头对准箱体上事先划好的X和Y轴方向中心线，然后看NC显示器上机械坐标的X轴和Y轴坐标值，并在工件坐标系G55中输入该X坐标值，然后用1250mm（机床X轴圆点坐标）减去X轴坐标所得的数值输入G54坐标系的X坐标。由于工件水平方向已经校正，因此，两坐标系中的Y坐标值相同，按照显示器线实的坐标值输入两坐标系即可。两坐标系的Z坐标值采用试切的方法确定。5工序2夹具的设计和适用及工艺过程该工序的主要加工工艺是个轴承孔的镗削加工，G、H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3）主要是由压板1、垫板2、定位销3、底板4构成，校正后紧固在02工作台上。具体使用方法是：工件加工好的C底板平放于02号工作台专用夹具的垫板2上，并以夹具上两个定位销3为定位基准插入工件上上道工序已加工好的2个F孔中，由于2个F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2上的4个螺栓与其余4个孔配合，上紧螺母，为提高装夹刚度，再用夹具上4个压板1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2的各加工要素了。夹具再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2个定位销的中心就可以看作为工作台的中心，通过采用2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，工件在加装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3个加工面，因此，工件坐标系分别确定为G56、G57、G58，由于该箱体基本上属于对称结构，因此，X坐标的选取最好是工件的中心，我们将X轴坐标值取机床第2参考点，即主轴中心与工作台中心对应的位置，X坐标值为625mm（即1250mm的一般），分别输入以上3个坐标系中，Y轴坐标值以工件上φ150孔中心为基准选取，Z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。1.压板2垫板3.定位销4.底板图3工序2专用夹具6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，具有高生产力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M01指令，与机床上的OPTION-ALSTOP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OPTIONALSTOP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M98指令呼叫到主程序中，即可方便的重复使用，又可减少编成时坐标的错误。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，编成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M19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G76指令编成时，应设定相应Q值，镗孔完成后，主轴会向刀尖相反的方向移动以定位值（Q）值，退刀时，可避免刀具划伤孔表面。由于该工件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X、Y坐标，通过设定适当的Z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。7切削用量选择粗加工时，再工艺系统刚性和机床功率允许的条件下，尽可能选取较大的却削深度，较高的进给量。一般选择的切削深度为5～6mm，主轴转速S为200～300r/min，粗铣平面时主轴移动速度F为300mm/min，粗镗孔时主轴移动速度F为200mm/min；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0.3～0.5mm，主轴转速S为300～450r/min，精铣平面主轴移动速度F为220mm/min，精镗加工孔时主轴移动速度为100～150mm/min；钻孔时主轴移动速度为300mm/min；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。8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，供编成时使用。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OFFSET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，加工精度要求低，尽量采用国产刀具，如粗铣刀、粗镗刀。精加工时为提高却削效率，获得较好的表面加工质量，刀具的品牌可以选用伊斯卡、肯纳、瓦尔特、山特维克等知名品牌。9结论采用加工中心加工箱体，批量生产后，每个工件加工时间约为2h，仅为过去加工时间的1/6，加工效率得到极大的提高。此外，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。