摘要：箱体类零件是机器或者部件中的基础零件，它与轴、轴承、齿轮等零件的配合，组成了机器或者部件，因此箱体类零件的加工质量非常重要，体现在孔的尺寸精度、孔与孔的间距和同轴度。本文通过对齿轮减速箱体的工艺分析，正确处理加工中的装夹，制定合理的加工路线，从而完成了产品的加工，并达到了质量要求。
关键词：生产变速箱；齿轮传动系；优化设计
1、工艺分析
齿轮减速箱体由于内腔和外形结构复杂，因此毛坯选择铸造成型。在铸造时由于存在内应力，需要采用人工时效消除毛坯里面残留的内应力，防止产生加工变形。然后在加工中心上进行粗、精加工平面和孔系，钻好孔和攻好螺纹孔。接下来在钳工台上去除毛刺。然后在清洗机上清洗。最后送检。加工中心上是工序最复杂的时候，是决定箱体能否达到合格尺寸的关键一步，因此我们把加工步骤具体分为装夹、粗加工、精加工阶段，合理完成箱体的实际加工。
2、加工步骤
2.1装夹
采用螺钉和压板装夹工件，工件的M平面先加工完毕，以它为定位面，首先轻压工件，用划针根据F面找正工件，使F面与机床导轨运动方向平行，然后用螺钉和压板把工件压紧在工作台上。工件装夹后，以?90圆台的外圆，找正主轴位置，确定工件原点的偏移值量，同时完成原点偏移量的设定。
2.2粗加工
粗加工按以下顺序进行：
2.2.1以轴孔为基准首先铣削两个凸缘的端面，选用?80mm的面铣刀，转速为300r/min，进给量为60mm/min；
2.2.2钻?35的孔，留0.5mm的余量。先加工正面，再转动工作台180度。加工另外一面。钻孔的转速选择为600r/min，进给量为60mm/min；
2.2.3粗镗2x45H7，留0.5mm的余量。转动工作台180度，粗镗另外一边的2x45H7。加工时的转速为300r/min，进给量为60mm/min
2.2.4粗镗2x58H9的内孔，留0.5mm的余量。加工时的转速为300r/min，进给量为60mm/min；
2.2.5钻2x?18的内孔，加工时的转速为600r/min。进给量为60mm/min；
2.2.6钻?90圆台上4XM8处的螺纹内孔（共8处），转速为700r/min，进给量为60mm/min。到此完成所有的粗加工。
2.3精加工
精加工时基准的选择非常重要，为了保证加工精度，考虑基准重合原则.本箱体的设计基准是上盖面、凸台面及一侧外壁。根据基准重合的原则，选设计基准为精基准。精加工顺序：
2.3.1先面后孔。先精加工两处?90的平面，能够为孔加工提供可靠的定位基准。同时由于箱体是浇铸类的零件，先加工面也可以去除铸件毛坯表面的凹凸不平、砂孔等缺陷，防止加工时刀具产生大的磨损或倾斜，为后续加工奠定了基础。
2.3.2先基准面，后其他面，基准先行。该箱体在精加工时有A、B两个基准，因此先半精镗和精镗正、反两面?35H7的内孔至合格尺寸。加工时的转速为100r/min，进给量为40mm/min。然后半精镗和精镗正面的2x45H7内孔至合格尺寸。加工时的转速为100r/min，进给量为40mm/min，再转动工作台180度，加工另外一面的2x45H7内孔至合格尺寸；接着半精镗和精镗2x58H9的内孔至合格尺寸。加工时的转速为100r/min，进给量为40mm/min。
2.3.3先主后次。箱体上用于紧固的螺孔、小孔一般属于次要表面。因为这些次要孔往往要依据主要表面（轴孔）定位，所以这些螺孔的加工应在主要轴孔加工后进行。否则会使主要孔的精加工产生断续切削和振动，影响主要孔的加工质量。因此把攻两处4xM8的螺纹放在最后。
3、加工中的难点分析与处理
在铣削平面和车削孔系时容易产生振动，引起圆度误差、同轴度误差、孔和面的垂直度误差，同时表面粗糙度也较差。在加工中我们采取一些方法解决了以上问题。
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3.1回转工作台中心不准
在卧式加工中心上装夹时，由于采用的是回转工作台，一面加工完成后通过指令，让机床的回转工作台转动180度，然后再加工箱体的另外一面。因此箱体各孔系的同轴度依赖着回转工作台。因此在加工前我们须对工作台的X向、Y向、Z向三个方向回转中心进行测量和调整，保证工件的加工精度。测量和调整有三种方法：第一种为心轴、量块配合百分表测量；第二种为心轴、直角尺配合百分表测量；第三种为试镗的方法。前面两种是机床静止时候测量的，精度不是很准确。我们采用前两种方法结合然后进行试切，先在工件的一端进行试切，然后工作台回转180度，再进行试切。结合两边的差值进行补偿。这样就可以保证工件加工的精度。
3.2箱体加工时刚性较差
齿轮箱体是中空类零件，在加工时容易产生振动，我们在夹紧的时候增加定位地方的支撑点，在箱体内部增加支撑杆，增加箱体两侧的刚性。合理选择正确的铸铁刀片减少零件的变形。最终保证工件加工的精度。
4、生产齿轮变速箱的优化
4.1 微观修形优化
从微观的角度来看，生产齿轮变速箱优化分为齿向修形、齿廓修形和轮齿修形。
4.1.1 齿向修形和齿廓修形
由于不存在绝对理想化的情况，轮齿齿面载荷分布会出现不均匀的状况，因此齿轮设计者应高度重视载荷的均匀性以达到优化。产生不均匀的情况有两种，一种为装配误差导致的本来相啮合的副中心线不平行，出现啮合齿轮错位即偏载现象。另一种是传动系统中载荷引起的轴变形，产生弯曲或扭转。齿向修形在这时会起到提高齿轮承载力和传动可靠性，对齿轮载荷的均匀性有明显作用。以上可以看出，齿轮变速箱在运转的过程中，遭受着荷载等问题使得各部位零件出现变形等出现误差，因此齿向修形是非常有必要的。
齿廓修形是指在齿轮受到负载时会产生齿轮的弹性变形，产生齿轮的啮入啮出冲击，同时齿轮啮合刚度是不断变化的，易发生载荷突变。人为的干涉齿轮运转过程，适当消去啮合齿轮发生干涉的部分，以保证齿轮传动的平稳性，降低振动及噪音。
4.1.2 轮齿修形
轮齿修形大部分都是按对来进行，很少进行单个加工。并且轮齿修形的标准各家、各个单位和国家标准都不相同。在轮齿修形进行的同时，必须要时刻注意顶部倒角的控制，因为修形受有效的齿顶圆直径影响。如果不严格控制顶部倒角，齿轮的实际啮合重合度会降低。在进行修形后，在轻、空载情况下增加了齿顶与齿轮的间隙，会产生压流导致运转的不平稳。
4.2 宏观参数优化
宏观参数的优化可以在MASTA软件下完成。传动系统的承载力依旧是寿命和齿轮总体尺寸的比是提高生产传动系统的核心。齿轮的优化处理要在齿轮的副中心距、精度和宽度都保持平衡即不变的基础上进行，改变参数也可方便的在设计中改动。选择安全系数或损伤率来实现优化强度的改变，在MASTA中常用损伤率来进行这一改变。
4.3热处理工艺流程对热处理变形的影响
现在我们国家变速箱齿轮热处理的方法主要是渗碳淬火，渗碳淬火工艺的优点是发展的已经很成熟、应用也比较广泛、成本相对较低等，渗碳淬火工艺中对齿轮热处理变形的影响主要有装夹方式、渗碳处理的温度、升温的速度、淬火的温度、淬火介质的选择等，装夹方式要保证零件在热处理过程中受力比较均匀，热处理的变形才能够控制。装夹方式的选择是热处理工作者的重要工作。渗碳处理的温度决定了渗碳淬火工艺能否顺利进行，零件渗碳的速度取决于渗碳处理的温度，渗碳处理的温度越高，零件中的晶体膨胀的也就越大，渗碳的速度也就越快；但是渗碳温度越高零件也就越容易变形。同时渗碳温度越高，零件的晶粒变得也就越大，大的晶粒不但会使零件产生严重的变形，也会使零件的使用寿命受到很严重的影响，这就要求热处理工作者能够很好地协调生产并达到生产的要求。
5、结语
生产齿轮变速箱是生产传动系统中关键的一部分，它的好坏决定着整个生产传动系统的感官和寿命。因此对于生产齿轮变速箱的研究与分析十分必要，我们自分析过程中通过建模仿真来模拟现实，在模拟中向现实靠近以得到最真实的数据。通过这些数据再进行优化设计与处理，这大大提高了整个生产工业优化的效率，也在分析优化中对每一种情况能够做出相应的对策。这是此项研究的终极目的，因此生产变速箱的振动研究及优化设计应得到更多的重视。
参考文献：
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[2]王建芳.轻型生产变速箱性能提升设计探讨[J].机械管理开发，2013（3）
[3]李建伟，朱鹏伟.变速器振动对生产噪声的影响分析[J].现代制造技术与装备，2016（2）
作者简介：张学礼，男，汉族 （1977.4 -） 主要从机械加工、机械工程管理等方面工作
论文作者:张学礼
论文发表刊物:《电力设备》2019年第5期
论文发表时间:2019/7/8
标签：齿轮论文; 加工论文; 箱体论文; 渗碳论文; 工件论文; 零件论文; 工时论文; 《电力设备》2019年第5期论文;