对机械类零件加工的工装设计改进的研究

潘森

[摘 要]随着经济的快速发展，社会的不断进步，各种零件的开发便逐渐的加多，开发后需要不断的加工处理，工装设计等，若要跻身于快速发展的经济事物前列，我们需要对各种零件加工的工装设计的不断改进和创新，不断的反省问题出现的地方，然后再做出一系列的措施，使其比其他类零件加工的工装设计更有优势。本文就针对机械类零件加工的工装设计改进进行了研究和探讨。

[关键词]零件加工分类；工装设计；方法改进

零件加工的工装设计是传统意义上的一种设计，是机械制造工艺与夹具设计和工学共同结合的以人才培养为模式和基础的一种主观因素的设计，它面向的市场更多的是汽车、机械等零部件生产企业从事生产技术工作的技术人员。该设计具有较强的实践性、涉及的范围面比较的广，涵盖的内容非常丰富，并且还具有很大的灵活性，因此，在实践的过程中，必须尽心尽力的完成零件加工的工装设计。通过对机械类零件加工的工装设计的分类统计，机械类典型零件加工的工装设计有如下几种：箱体零件加工，套筒零件加工，圆柱齿轮加工。这些零件都有自身的加工工装设计，以下是对这几种零件加工的工装设计进行了综合的分析。

一、我国机械加工的现状

机械加工的最终加工质量受到很多因素的限制，这些因素都直接或间接地给人们带来了生产和生活上的不便。而最终加工质量的衡量标准中最重要的就是加工精度，所以说分析和改进机械加工过程中影响加工精度的因素有助于提高加工质量、改善经济效益。要真正提高机械加工的加工精度，就要大力提高加工工艺，而认清我国机械加工的现状是分析研究的第一步。随着近些年的不断发展，我国目前存在着多种不同的机械加工工艺：一是传统的切削与磨削的技术继续存在并不断发展，二是引入计算机等高科技的数控、柔性制造系统等自动化的加工工艺得到广泛的应用和完善。不同的加工工艺对加工精度的影响都不同，合理利用多种加工工艺以改善加工质量值得我们去探究。

二、箱体零件加工的工装设计改进

箱体零件加工的工装设计有简单低强度的箱体类零件加工工装设计和高强度复杂的箱体类零件，在研究加工超高强度且复杂的箱体类零件的过程中，明确编制合理的零件加工工装设计的各种详细流程、有效的利用各个车间的共有资源和切削各类刀具、选择合适的装夹定位方案还有分析件热后的变形规律并加以控制和设定合理的切削用量、引入曲线插补优化是对复杂箱体类零件加工的质量和提高生产效率的一种保证。

1.优化典型工装设计准则

优化工装设计的设计准则是对零件工装设计的改进。在考虑零件加工的工装设计顺序时，对于某些有特定特征的工装设计零件，要先安排粗加工和半精加工，然后再安排精细加工和光整加工；而对于某些有不同的特征的工装设计零件，某些特征的粗加工则需要安排在其他特征的半精和精细加工之后，比如越程槽这种辅助特征的粗加工就在主特征的半精加工之后进行；还有对于零件的具有全部特征的工装设计零件，一般是遵循先基准后其他的原则，也就是必须先加工作为基准面的特征，再加工其他地方的表面特征。

2.聚类和辅助加工约束

随着设备可以加工工装设计能力的提高，工序集中原则对影响工艺路线起到重要的作用。按照工序集中的原则，某些具有相同特征的零件加工的工装设计应该安排在一起加工，这样可以大量的节约时间和人力。比如属于相同加工工装设计阶段的特征加工单元、同一方位面的特征、相同类型或需同一把刀具加工的特征等。如零件的正火、退火则就应该安排在粗加工之前或者粗加工和半精加工之间，对于渗碳处理则应该安排在半精加工和精加工之间。在进行合理的零件加工工装设计路线时，不只是要考虑零件的工艺方法、技术要求、保证质量和几何形状等因素，还要考虑工装设计的成本，时间和生产率等问题。这可以使机械类零件加工的工装设计路线更加的合理和适用。从而加快对箱体零件加工工装设计的改进措施。

三、套筒零件加工的工装设计改进

机器中套筒零件的应用在很多方面都发挥了重要作用，常见的套筒零件有液压系统中的液压缸、支承回转轴的各种形式的滑动轴承、内燃机上的汽缸套、夹具中的导向套等。虽然套筒零件的结构、尺寸和用途都不相同，但它们均有一个共同点：结构比较的简单。以下就长薄壁套筒工件的装夹加工工装设计。

长薄壁套筒工件的装夹加工，对不锈钢进行设计时，不锈钢的切削速度会稍微提高一些，这样切削的温度就会比一般的温度高些，若其刀具磨损程度加剧，则它的耐用度就会很大幅度的下降。为了保证合理的刀具耐用度，就必须要降低切削的速度，那么一般就会按加工普通碳钢的40%一60%作为参考。由于加工含碳量较低的不锈钢有较明显的粘刀现象，在切削过程中要选用非常好的润滑效果的润滑油和冷却效果比较好的切削液；选择锯片铣刀切削时，刀齿不要太多，并且它的齿槽还要深一点，尽量要将刀齿磨成错齿，这样对排屑和减少切削力有非常大的帮助。在切削不锈钢工件的时侯，注意的是对工件进行调质处理。通过对不锈钢调质的处理后，可以获得优良的综合力学性能，这样对其切削加工性能比有很大改善。通过正确的操作过程，在某些地方进行适当的改进，这样就可以让机械类零件加工的工装设计得到好的调理。

四、圆柱齿轮加工的工装设计改进

齿轮是机械传动中应用最广泛的零件之一，则在平常生活中，对它工装设计改进就显得更为重要了。平常生活中适用得最多的是圆柱齿轮减速器的工装设计，试验过程中，我们在保证原工装设计的中心距不变、总速比变化比较小的状态下，把两级圆柱齿轮副的速度比重新进行了分配并加大模数和工作齿轮的宽度，再对齿轮材质和热处理等方面进行各方面的改进。

1.改变齿轮的宽度：适当增加各级圆柱齿轮副的工作齿轮宽度，这样可以提高并平衡齿轮接触及弯曲疲劳强度。

2.改变速比的分配：在保证圆柱齿轮副高速级和低速级的中心距不变的情况下，增大高速级速比的同时还要减小低速级速比，这样可以增大两级圆柱齿轮副等各方面的强度。

3.材质和热处理：进行渗碳淬火处理时要合适的选择材料，比如20CrNi2Mo和20CrMnTi的选择。20CrNi2Mo是一种优质低碳的合金钢，经渗碳淬火处理的齿轮齿面后，它的硬度会更高、心部韧性会更好，因此具有比用20CrMnTi材质制作的圆柱齿轮副更加优异的抗点蚀特别是抗弯曲性能。有文献专门针对20CrNi2Mo和20CrMnTi的热处理性能测定还有其弯曲强度试验结果的探究，可以看出20CrNi2Mo的弯曲疲劳极限比20CrMnTi大许多。

五、结语

机械类零件加工的工装设计是一类范围很广的设计，分配的角色也非常的多，这些机械类典型零件加工的工装设计有很多种类型，此处探究的这些类型，都有自身的特色，有的不仅在外表上面，还有内在中，可以两方面进行区分，在进行设计的同时要想到改进的方法，怎样才可以发挥出更高的价值。生活在进行和更新，工装设计也是一样，也需要我们不断的对其反省和改进，这样，我们的技术就会更加的成熟，从而促进了经济的快速发展。

参考文献：

[1]舒晓君 《航空制造技术》[M]起落架复杂箱体零件加工工艺研究.

[2]张鹏飞、何七荣、徐剑、曹罡 长薄壁套筒零件圆周等分槽加工工艺改进[B] 《制造技术与机床》 2010年.