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某變速箱體零件由于原來(lái)的生產(chǎn)規(guī)模不大，原工藝是把零件的所有加工內(nèi)容安排在普通的鉆、銑和臥式鏜床上加工，由于加工效率低，加工周期長(zhǎng)，企業(yè)將一部分產(chǎn)品發(fā)至外廠用鏜銑加工中心進(jìn)行加工，雖然產(chǎn)品的質(zhì)量得到很好的保證，但是生產(chǎn)進(jìn)度受到了限制，成本也提高了很多。隨著企業(yè)的規(guī)模不斷壯大，該變速箱體的總產(chǎn)量增高，目前的生產(chǎn)模式和工藝方案無(wú)法滿足目前的生產(chǎn)配套任務(wù)。
因此，如何利用目前企業(yè)內(nèi)先進(jìn)的數(shù)控加工設(shè)備從原有的工藝進(jìn)行改進(jìn)，確定更優(yōu)的工藝方案是企業(yè)目前迫切需要解決的難題。本文通過(guò)對(duì)該變速箱體的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)進(jìn)行分析，制定了基于立式加工中心的變速箱體加工工藝方案，將多個(gè)工序集中在同一臺(tái)立式加工中心上完成，有效地發(fā)揮了工序集中的特點(diǎn)，減少了大量的輔助時(shí)間，很大程度上縮短了生產(chǎn)周期，提高生產(chǎn)率和產(chǎn)品質(zhì)量，降低了加工成本，滿足了批量生產(chǎn)的要求。
1   變速箱體零件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)
如圖 1 所示，該箱體零件長(zhǎng)寬高約為 425mm × 210mm × 105mm，材料為 HT200，硬度約為 190HBS。箱體兩側(cè)面有四組軸承孔，它們分別是2-Φ80J7、2-Φ47J7、Φ52J7、3-Φ40J7，尺寸精度和位置精度要求比較高，同組軸承孔系之間的跨距較大，而且存在同一軸線上的孔徑大小不一的情況。軸承孔周圍分布有多個(gè)大小不一的孔和螺孔：3-Φ10、4-Φ14、4-M10-6H、12-M6-6H。表面粗糙度方面，軸承孔和底面的表面粗糙度都是Ra1.6,零件兩側(cè)面凸臺(tái)位置和螺孔為Ra6.3，其余為鑄造面。
2   技術(shù)難點(diǎn)和問(wèn)題分析
根據(jù)以上的零件特點(diǎn)可以看出，該汽車變速箱體零件的加工存在以下兩個(gè)難點(diǎn)：
第一，各個(gè)軸承孔系加工過(guò)程中同軸度的保證，如圖 1 所示，Φ80J7、2-Φ47J7、Φ52J7 和Φ40J7、2-Φ40J7 三組軸承孔系的同軸度均為Φ0.025，圓柱度為 0.008，要達(dá)到這些精度要求，最好的方案就是同一孔系一次性加工。原來(lái)工藝中這些孔系的加工是在臥鏜或者是鏜銑加工中心上完成的，鏜桿的長(zhǎng)度和軸向的行程不受限制，同一孔系一次性加工容易實(shí)現(xiàn)，但是立式加工中心由于受到刀具和Z 向行程的限制，必須要考慮孔系之間的跨距問(wèn)題。
第二，零件的兩面，即每個(gè)軸承孔周邊都分布有多個(gè)螺孔和通孔，結(jié)合加工中心自動(dòng)換刀的特點(diǎn)，如果能一次裝夾就能完成兩面各孔的加工，不僅生產(chǎn)率得到了大大的提高，也可以大大縮短了因拆裝工件所耗費(fèi)的輔助時(shí)間，同時(shí)精度和質(zhì)量都得到很好的保證。
圖1   變速箱體零件圖
3   工藝路線分析與確定
3.1   加工順序的確定
經(jīng)過(guò)對(duì)工件毛坯和圖紙進(jìn)行研究和探索，該變速箱體零件需要加工三個(gè)面和多個(gè)孔，設(shè)計(jì)時(shí)本著基準(zhǔn)先行、先粗后精、先面后孔的原則，首先把三個(gè)需要加工的面粗、精加工完畢后，再以三個(gè)面作為后續(xù)孔加工的定位基準(zhǔn)，這樣有利于孔的加工，同時(shí)可以保證各孔的機(jī)械加工精度。根據(jù)工序集中的原則，為了縮短加工輔助時(shí)間，提高生產(chǎn)率和產(chǎn)品質(zhì)量設(shè)計(jì)一套相應(yīng)的工裝夾具使工件在一次裝夾后可以完成兩面各孔的加工。
3.2   加工工序的安排
由于是批量生產(chǎn)，因此對(duì)于平面的加工，粗加工和精加工分別安排在不同的機(jī)床上完成。而孔的加工，利用加工中心自動(dòng)換刀的特點(diǎn)，根據(jù)工序集中的原則，利用相應(yīng)的工裝夾具使工件在同一臺(tái)設(shè)備上一次裝夾完成兩面各孔的加工。
3.3   定位基準(zhǔn)的選擇
該變速箱體的各加工面特別是軸承孔系的機(jī)械加工精度要求比較高，所以選擇定位基準(zhǔn)的時(shí)候盡量以基準(zhǔn)統(tǒng)一和基準(zhǔn)重合為原則，以減少定位誤差帶來(lái)的影響。
（1）粗基準(zhǔn)的選擇
如圖1 所示,底面B 面是該零件重要的基準(zhǔn)表面，因此，應(yīng)以該面為粗基準(zhǔn)，即先以B 面自為基準(zhǔn)，劃線校正，按線加工B 面合要求后再以該面為基準(zhǔn)加工箱體兩側(cè)面。
（2）精基準(zhǔn)的選擇
根據(jù)基準(zhǔn)重合的原則，選擇加工過(guò)表面B 面和箱體一側(cè)面為精基準(zhǔn)，并一次裝夾后，加工軸承孔系端面上的各孔，再以A——A 軸線為旋轉(zhuǎn)基準(zhǔn)翻轉(zhuǎn)夾具，加工另一面的軸承孔和端面各孔。這樣可以避免基準(zhǔn)不重合誤差的影響，保證了同一孔系兩端軸承孔的精度。
3.4   加工工藝方案的確定
（1）平面的加工
由于是大批量生產(chǎn)，箱體的底面和兩側(cè)面的粗精加工安排在數(shù)控銑床上進(jìn)行加工，這樣既可以提高生產(chǎn)效率，也可以確保各個(gè)平面的尺寸精度和表面質(zhì)量要求。
（2）孔的加工
該箱體兩側(cè)面有四組軸承孔，尺寸精度和位置精度要求比較高，尺寸精度可以通過(guò)機(jī)床的精度來(lái)保證，但是想要保證其同軸度必須采用一次裝夾加工完兩端的軸承孔。但是同組軸承孔系之間的跨距較大，而且同一軸線上的孔徑有大小不一的情況，在立式加工中心受到刀具和Z 向行程的限制，不能實(shí)現(xiàn)一次性加工兩端的軸承孔。因此，采用專用夾具進(jìn)行裝夾，工件在夾具上定位夾緊后，先加工一面上的軸承孔和端面上各孔，然后夾具繞如圖1 所示的A-A 軸線進(jìn)行180°翻轉(zhuǎn)到位后再進(jìn)行另一面的加工，以實(shí)現(xiàn)一次裝夾完成同一軸線上兩端孔系的加工，從而保證了軸承孔系的同軸度要求。
基于上述的分析與研究，確定工藝方案如下：
工序1：劃線，以B 面為基準(zhǔn)，劃線校正；
工序2：按線銑平B 面合圖紙平面度要求（普通銑床）；工序3：以B 面為基準(zhǔn)，銑箱體一側(cè)面（臥式鏜床）；
工序4：以B 面和銑過(guò)的一側(cè)面基準(zhǔn)，銑箱體另一側(cè)面（臥式鏜床）；
工序5：粗精加工Φ80J7、2-Φ47J7、Φ52J7 和Φ40J7、2-Φ40J7
三組軸承孔，加工3-Φ10、4-Φ14、4-M10-6H、12-M6-6H 各孔（立式加工中心、專用夾具）。
工序5 中專用夾具的設(shè)計(jì)，采用液壓控制可在立式加工中心上自動(dòng)翻轉(zhuǎn)只要一次裝夾就能對(duì)上下兩面各孔的加工，保證了各孔的精度要求，不僅滿足了生產(chǎn)需要，而且還大大提高了立式加工中心的功能和利用率。工序2、3、4 利用普通機(jī)床加工結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、精度要求不高的部位，使企業(yè)現(xiàn)有的設(shè)備得以有效利用。
4   結(jié)語(yǔ)
該工藝方案經(jīng)過(guò)實(shí)際的生產(chǎn)，驗(yàn)證了這種工藝的正確性和可行性。該工藝方案將零件的加工內(nèi)容從普通鏜床和鏜銑加工中心移至立式加工中心上來(lái)，簡(jiǎn)化了工藝過(guò)程，縮短了生產(chǎn)周期，也更好地利用了工廠自身的設(shè)備，滿足生產(chǎn)需要，不但降低了加工成本、提高了工作效率和經(jīng)濟(jì)效益、保證了零件質(zhì)量，而且也為此類零件的后續(xù)生產(chǎn)提供了技術(shù)儲(chǔ)備。

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4 結(jié)語(yǔ)

該工藝方案經(jīng)過(guò)實(shí)際的生產(chǎn)，驗(yàn)證了這種工藝的正確性和可行性。該工藝方案將零件的加工內(nèi)容從普通鏜床和鏜銑加工中心移至立式加工中心上來(lái)，簡(jiǎn)化了工藝過(guò)程，縮短了生產(chǎn)周期，也更好地利用了工廠自身的設(shè)備，滿足生產(chǎn)需要，不但降低了加工成本、提高了工作效率和經(jīng)濟(jì)效益、保證了零件質(zhì)量，而且也為此類零件的后續(xù)生產(chǎn)提供了技術(shù)儲(chǔ)備。

如何使用立式加工中心加工變速箱體

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