GN31型手拖变速箱体双面45轴钻孔组合机床的设计.pdf

装备制造技术2008年第7期装备制造技术2008年第7期装备制造技术2008年第7期装备制造技术2008年第7期装备制造技术2008年第7期装备制造技术2008年第7期装备制造技术2008年第7期装备制造技术2008年第7期装备制造技术2008年第7期装备制造技术2008年第7期装备制造技术2008年第7期1任务的提出南宁五菱桂花车辆有限公司GN31型手扶拖拉机机推向市场后,出现了热销的局面。变速箱体(图1)是该产品的关键零件,结构复杂,精度要求高,其加工质量直接影响整机性能。该箱体各类轴承孔精度均为7级,两个侧面S面和Q面,共有各种轴承孔10个,有14H7拨叉孔4个,螺孔37个,13mm机架孔4个,为多孔密集箱体。其中4个!13mm机架孔深度达135mm,L/D>6,属于难度较大的深孔加工,为生产中的首次遇到。为迅速扩大生产规模,扩大市场份额,公司决定设计投产一条生产规模为单班年产2.5万台套GN31手拖变速箱体的生产线。其中,轴承孔加工工艺为:粗扩精镗；其余孔为钻削。由于公司生产工艺的继承性,选用钻头材料为高速钢W18Cr4V,刀具的耐用度限制了切削参数不能选得过大,因此承担加工4个14H7拨叉孔、37个螺孔、4个"13mm机架孔的双面45轴钻孔组合机床的生产节拍,直接影响整条生产线的速度,因而也就成了这条生产线的核心。GN31型手拖变速箱体双面45轴钻孔组合机床的设计陈斌,黎向新(南宁五菱桂花车辆有限公司,广西南宁530001)摘要:介绍了多孔密集型箱体组合机床的设计过程,实际证明该机床设计严谨规范,又有技术创新,使用效果良好。关键词:多孔密集；深孔加工；组合机床中图分类号S219.02:文献标识码:A文章编号:1672-545X(2008)07-0131-02收稿日期；2008-04-8作者简介:陈斌(1964-),广西南宁人,南宁五菱桂花车辆有限公司副总工程师,主要从事机械设计、技术管理工作；黎向新(1973-),男,广西南宁人,工程师,主要从事机械设计、制造及安装工作。17H70.080.060.0110.060.060.0250.150.151051251350+0.16两侧两侧两侧两侧两侧两侧两侧0.0250.0250.0110.0110.0250.0110.0250.0110.0150.080.153-M6-6H轴吹通(均布)3-M6-6H轴吹通(均布)3-M6-6H轴吹通(均布)3-M6-6H轴吹通(均布)3-M6-6H轴吹通(均布)0.50.50.50.58282A825806211983A-A展开C向图1变速箱体图2设计过程2.1工艺方案分析GN31型手拖变速箱体材料为HT200,硬度为HB171-241,有利于刀具的钻削及排屑。由于排屑带走了约28%的切削热量,约52.5%切削热量传入工件,所以不用加冷却液,有利于降低生产成本和改善生产环境。2.2组合机床总体方案设计采用卧式排布,箱体采用“一面两销”的定位方式,液压夹紧。机床通用件采用公司库存的TW33动力箱,液压滑台为TW33A-11,侧底座为TW33A-10。TW33动力箱进给力为25500N,已满足工况要求,但其原配套电机为:JQ2-31-4T2,功率仅为2.2kW,不能满足加工要求,经计算后采用Y112M-4型电动机,功率为4kW。131EquipmentManufactringTechnologyNo.7,2008EquipmentManufactringTechnologyNo.7,2008EquipmentManufactringTechnologyNo.7,2008EquipmentManufactringTechnologyNo.7,2008EquipmentManufactringTechnologyNo.7,2008EquipmentManufactringTechnologyNo.7,2008EquipmentManufactringTechnologyNo.7,2008EquipmentManufactringTechnologyNo.7,2008EquipmentManufactringTechnologyNo.7,2008EquipmentManufactringTechnologyNo.7,2008EquipmentManufactringTechnologyNo.7,20082.3非标件的制作夹具底座、钻模板框架、夹紧机构出图自制。中间底座为铸铁件设计后,由外协厂生产。2.4钻头的选取夹具采用左右固定钻模板框架结构,人工装卸工件,手工定位,4-!13mm孔的加工采用GB1440-85加长锥柄麻花钻,其余各孔均采用钻孔、倒角复合钻头,提高了生产率。2.5主轴箱体的设计左右主轴箱采用计算机辅助优化设计,加工Q面的主轴箱有22根主轴,传动轴为27根；加工S面的主轴箱有23根主轴,传动轴为32根；主轴与传动轴之比约为1:1.3,十分紧凑,达到较高的设计水准。考虑到该机床为钻孔机床,切削量较大,齿轮和轴的负荷较大,故采用多路传动形式,以减轻箱体内齿轮和轴的载荷,避免其失效。另外,设计了"17mm的滚针传动轴,材料为40Cr,用于带动中心距小的主轴,保证了传动轴的强度和刚度,在技术上有所创新。2.6深孔的加工针对GN31变速箱体上4个#13mm深孔的特点,采用从两面同时进行加工的工艺。在电气设计时设有互锁电路,使右滑台工进到71mm时,左滑台方可继续工进,完成整个深孔的加工。机床工作循环如图3,设计生产率为4min/件,生产能力为单班年产27195件。3应用效果该机床于2002年4月投产以来,使用效果良好,齿轮和轴均没有出现失效的情况。而整条生产线于投产后,箱体加工成本大幅度下降,机加工费由40元下降为9元,每台节约31元。目前已经总共生产GN31箱体44600台。创工业产值6690万元,节约加工费138.2万元,该设计项目获2002年度广西机械工业优秀工艺工装成果一等奖。4结语该机床设计在严谨规范的同时,又有技术创新。稍有不足之处在于:按照定位销不承受刀具轴向力设计,选用了两个$125mm的液压夹紧油缸,但此时加工出来的零件圆度超差,实际液压站的工作压力为1.5MPa,此时两个液压夹紧油缸的夹紧力为36000N,用两个%90mm的液压夹紧油缸即可。但瑕不掩瑜,该机床仍不失为公司组合机床设计的经典之作。参考文献:12TheDesignofModularMachineToolforGN31WalkingTractorGearboxCHENBin,LIXiang-xin(NanningWuling-GuihuaVehicleCo.,Ltd.,Nanning530001,China)Abstract:Thepaperintroducesthedesigncourseofthemodularmachinetoolformulti-holeconcentrationgearbox.Thepracticehasprovethemodularmachinetoolnolongerdesigncriterionbutalsoinnovate.Keywords:multi-holeconcentration；deepholesmachining；modularmachinetool快进77快退170快进93快进71快进79快退150死挡铁停留图3机床工作循环图周泽华.金属切削刀具M.上海:上海科学技术出版社,1984.大连组合机床研究所.组合机床设计(第一册)M.北京:机械工业出版社,1976.液压滑台TW33A动力箱N=4kW左主轴箱液压夹紧装置右主轴箱3050液压滑台TW33A动力箱图2组合机床总体方案N=4kW132