首页 > 论文范文 > 农业科技论文 > 农业工程论文 > 农业机械论文 > 浅谈改进拖拉机壳体加工工艺技术

浅谈改进拖拉机壳体加工工艺技术

2020-06-20 291 上传者：管理员

摘要：拖拉机壳体加工工艺方案可通过对图纸进行分析制定特殊轴承孔、滑杆孔加工方案；运用Pro-E三维设计软件进行工装设计，并进行刀具干涉分析；编制加工工艺卡片进行固化改善加工工艺流程。笔者希望通过对新型壳体的关键加工工序进行优化改进，进一步提升加工效率。

关键词：
农机行业
农机装配
工艺方案
工艺流程
机械制造
滑杆孔加工
加入收藏

激烈竞争带来产品迭代加速，即便在农机行业随着电控液压提升器、动力换挡、动力换向等技术的更新也带来了壳体的不断变化，对于整机来说，比较难的还是新型壳体加工工艺带来的挑战，对新型壳体的关键加工工序进行分析改进提升加工效率，优化流程。在项目启动设计前期准备阶段运用Pro-E三维设计软件进行工装设计及刀具干涉分析，提高设计效率与生产准备的准确率。通过三维图仿真模拟设计工装解决滑杆孔加工精度保证问题，试用高精度刀柄，解决长距离轴承孔加工问题。试用成功后可在同类零件加工中进行推广应用。

1、三维建模及工艺分析

K产品是某拖拉机制造企业的新型壳体，该壳体相比同马力壳体在于前箱（变速箱）壳体发生了较大变化，内部深孔较多，加工比较困难。K产品壳体加工情况分析：K产品拖拉机采用12+12档及同步器换挡、中置式动力输出等结构，为全新底盘结构。其中，变速箱壳体、后桥壳体两大壳体在该厂自制，两大壳体结构复杂，长距离轴承孔、滑杆孔较多，尺寸精度要求高[1]。

目前该壳体加工的缺点有以下几个方面：

1）频繁切换夹具。加工期间要进行多次装夹，装夹后带来偏差；其次这种夹具结构设计存在缺陷，应力无法转移，尺寸不能得到保证。变速箱壳体上有多层隔板，设计人员采用钢板作为模板设计钻模板，这种钻模板由于应力无法转移出去带来应力集中，进而带来其导向套同轴度和平行度较差，在实际生产中加工出来的轴孔同轴度和平行度严重超差，无法满足图纸要求；再次这种依靠定位套保证精度的方法，经过一段时间使用后就需要进行更换，极为不便；最后这种加工方法需要人员有极高的技能水平及素养，想要保持比较困难。

2）费时费力。此类夹具体积庞大，每次切换花费时间较长，且自重较大，带来人工劳动强度的影响较大。同时材质因素带来本身切削速度慢，费时费力。

3）实际使用费用高。刀具的实际费用均摊到每件壳体后，单件均摊成本为1.96元，一把刀具加工400件后出现偏差的概率极高，不适合继续使用。

2、壳体加工优化思路

通过对上述壳体加工思路进行分析，不难发现，目前的加工方法存在加工时间较长、刀具切换频繁、刀具分摊成本高等缺陷，同时职工在实际使用过程中也需极高的技能水平及职业素养，这样带来壳体加工几乎不可复制，不利于大规模批量生产。

2.1深孔钻钻削方案

2.1.1深孔钻简介

深孔钻也叫“枪钻”，是目前一种比较先进的深孔加工技术。加工范围为径长比1︰1到1︰250的跨度。由钻柄、钻杆、钻头三部分焊接在一起，中间有一通孔。其加工特点为：不仅适用于黑色金属也适用于有色金属；深孔钻将钻孔-镗孔-铰孔一次完成，通过一次完成提升了加工精度，可加工出IT6～8级精度，精直线度可达0.16～0.33mm/1000mm、粗糙度可降至Ra3.2～Ra0.1；深孔钻技术需优先选择尺寸适合的导套，同时要求导套与枪钻头部的间隙保持在0.003mm～0.008mm之内；最后使用深孔钻机床必须有较高的轴向和径向刚性，同时要求导套和主轴均要有较高的同轴度；在钻孔过程中，深孔钻所加工材料的加工位置不能有裂纹、气孔及其它杂质，否则可能造成钻头崩裂，也可能带来掉落；最后在实际使用时切削速度应为1.0m/s～1.55m/s，进给量为0.010mm/r～0.02mm/r。

2.1.2深孔钻工艺分析

根据深孔钻的使用特点，结合该厂实际情况与其原有加工工艺进行对比分析。由于有导向套，在导向套位置度、同轴度正确的情况下，很容易就能够保证成孔质量，同时对导向套的加工精度要求较高。深孔钻的不利之处是其进给速度及效率均较低。变速箱壳体有多层隔板，而深孔钻适合加工连续实体。

2.1.3分析结果

在考虑夹具的要求高、实际效率低和工件要求高三方面进行分析后，果断放弃本方案。

2.2直槽钻钻削方案

2.2.1直槽钻的工艺特点及优劣势

直槽钻有极高的切削速度，加工过程可形成极小的切削；其直槽为切屑排出孔外提供了一个便捷通道。这两方面的优势结合在一起可极大的提升钻削效率。而且该钻头加工出的圆度和直线度均较好。

1）由于直槽钻在加工过程中可在其直槽部分形成两条刃带，其接触点也有四个，钻头在加工中更为稳定，可以有效提高加工精度。

2）直槽钻头由于其独特的结构与工件可实现接触更加紧密，同时使钻头基本不会发生偏移。

3）由于麻花钻基本上都是以高于直槽钻的进给率和低于直槽钻的切削速度进行钻削的，与直槽钻加工相比较而言比麻花钻加工精度更高。

采用三种不同方法在铸铁材料上加工φ8mm孔时所测得的孔的直线度如下：

第一种：硬质合金螺旋槽钻，切削速度85m/min，进给量880mm/min，冷却采用外部冷却，加工质量IT9，粗糙度Ra6.3以内；第二种：高速钢螺旋槽钻，切削速度28m/min，进给量185mmmin，外部冷却，加工质量IT12，粗糙度Ra12.5；第三种：直槽钻头，切削速度125m/min，进给量840mm/min，内冷却，加工质量IT8，粗糙度Ra1.6。

2.2.2加工结果分析

直槽钻的加工工艺在实际应用中加工效率及改善工件质量两方面均获得十分显著的效益。

3、钻削验证方案

在采用了新的钻削方案后重新编制加工工艺，采用后明显地提高了质量及效率。具体加工工艺过程是：采用长度短、刚度高的硬质合金直槽钻钻出首层孔作为导向孔，然后使用硬质合金直槽钻将剩余两层孔一次性钻成[2]。由于采用较短的硬质合金直槽钻刚度极好，况且是在已加工工件平面上进行钻孔作业，钻出的孔精度高、偏移少，作为导向孔效果明显，孔的同轴度保证效果明显要好很多。

该加工方式的工艺优势为：加工时间短，效率明显提高。该加工方式速度可达150m/s以上，与传统刀具进给速度相比有绝对的优势。该厂滑杆孔加工精度为IT9级，直槽钻头的一次成孔精度为IT8级，在采用该刀具后可一次成孔满足生产需求，在完成加工的同时减少了换刀时间及走刀次数，加工的时间优势明显好于传统加工方法。在加工孔的成品检验中，其粗糙度普遍在Ra1.6以下，已经达到了精密加工的效果，粗糙度也满足实际需求[3]。

整体性好。由于新刀具采用硬质合金，刀具的整体性，损坏率都要明显好于一般刀具。多层孔孔的同轴度可达0.03mm，即便有多层孔，在第一层孔加工出来后续孔的加工精度也得到保证，同轴度提升效果明显。同时夹装效果相比原来也有了极大的提升。该组孔与轴承孔的平行度在加工后的检测中，也完全符合要求，相比较原来的加工效果也有了较大的提升效果。在目前的机床、刀具、装夹相互配合的情况下，平行度已经摆脱了原来较差的情况，整体加工质量及一次成型率在连续6个月的检测中均符合要求。

4、效果分析

通过以上分析，同时在实践使用验证过程中，直槽钻方案的加工效率高，质量保证好，目前已经在第一拖拉机股份有限公司使用。经过近半年的实际加工应用，效果显著。

5、固化及推广应用

在后续的新产品开发过程中通过建立可视化工艺卡片，可供多人同时查阅，共同探讨工艺改进方案，提高效率。现在已经直接应用到新产品开发中，将逐步推广到各种机型，实现所有机型工艺可视化。变速箱壳体、后桥壳体两大箱体的试制成功，为K系列拖拉机的开发及后续生产技术准备提供有力技术支撑，而滑杆孔作为难点被攻克有力地保证了加工工艺的优化提升[4]。

滑杆孔本身加工并不难，但随着客户需求及液压技术、电控技术的进步，对壳体的要求越来越高，这也要求我们要不断的突破原有技术，而不断应用新技术，新工艺可以有效地满足生产，缩短周期达到迅速投放市场的效果。

参考文献：

[1]许华杰,马训鸣,郭帆,等.基于MATLAB和Pro/E摆动导杆机构运动学分析和仿真[J].机械工程师,2014(6):117-119.

[2]王俊卿.现代机械制造工艺及精密加工技术的应用分析[J].中小企业管理与科技(下旬刊),2019(3):189-190.

[3]朱志杰.现代机械制造工艺与精密加工技术的分析[J].湖北农机化,2019(2):19.

[4]成大先.机械设计手册[M].北京:化学工业出版社,2010.

刘庆超,王浩,张少国,谷珂珂,张贺龙.一种拖拉机壳体加工工艺的改进[J].南方农机,2020,51(11):52-53.