摘要：后桥壳体类零件是减速器、差速器、半轴、齿轮装配的基体，主要起到支承保护作用，应用十分广泛，为解决大型农业机械 的后桥壳体零件上深孔加工存在的振动难题，设计了后桥壳体深孔加工装置。在分析了后桥壳体零件的加工要求及结构工艺性后，结合机械结构、液压、机械制造相关理论设计了该装置，由刀杆装置、液压弹性活动顶尖装置、工件定位装夹装置、液压装置4 部份组成。针对后桥壳体零件的深孔加工时刀杆伸出太长，刀杆容易产生弯曲变形，加工时产生振动的问题，设计的装置采用液压弹 性顶尖，加工时顶尖顶住刀杆左端，减轻了刀杆径向力的影响，避免了刀杆弯曲变形和加工时振动的产生，从而提高了零件的加工 精度;刀具转速和刀具进给速度也可以相应调高，并且在刀杆上同时安装了粗、精加工刀具，深孔可以一次加工完成，使用新装置 后，深孔的加工时间由40 min 减少到2min 左右，加工效率提高了20 倍。

　　关键词：后桥壳体;深孔加工;顶尖装置

　　Design of Deep Hole Processing Device for Rear Axle Housing Based on Large Agricultural Machinery

　　Gu Changfeng1 , Liao Qunying2 , Chen Xiangrong1 , Shou Yuanfeng3

　　( 1. Chenzhou Vocational Technical College ,Chenzhou ,Hunan 423000 ,China ;2. First Vocational Secondary Technical School in Chenzhou ,Chenzhou ,Hunan 423000 ,China ;3. Hunan Nongfu Mechanical and Electrical Co. ,Ltd. ,Chenzhou ,Hunan 423000 ,China )

　　Abstract :The axle housing parts are the substrate for the assembly of reducers ,differentials ,half shafts ,and gears ,mainly playing a supporting and protective role ,and are widely used. In order to solve the vibration problem of deep hole machining on the rear axle housing parts of large agricultural machinery ,a deep hole machining device for the rear axle housing has been designed. After analyzing the processing requirements and structural craftsmanship of the rear axle housing parts ,the device is designed based on relevant theories of mechanical structure ,hydraulic pressure and mechanical manufacturing. The device consists of four parts : a cutter bar device , a hydraulic elastic movable center device , a workpiece positioning and clamping device ,a hydraulic device. When processing deep holes in the rear axle housing parts ,the extension of the tool bar is too long ,which can easily cause bending deformation and vibration during processing. The device adopts a hydraulic elastic center device ,and the top point is pressed against the left end of the tool bar during processing ,reducing the impact of radial force on the tool bar ,avoiding the bending deformation of the tool bar and the generation of vibration during processing ,thereby improving the machining accuracy of the parts. The tool speed and feed speed can also be adjusted accordingly , and both coarse and fine machining tools are installed on the tool holder. Deep holes can be processed in one go. After using the device ,the processing time of deep holes is reduced from 40 minutes to about 2 minutes ,and the processing efficiency of deep holes is increased by 20 times .

　　Key words : rear axle housing ; deep hole processing ; top device

　　引言

　　后桥壳体类零件是减速器、差速器、半轴、齿轮装 配的基体，主要起到支承保护作用，应用十分广泛，现有的加工工艺在加工后桥壳体类零件深孔时，存在深孔加工精度很难保证、加工效率很低的问题[1-2 ] 。在分析了大型农业机械的后桥壳体零件的加工要求及结构工艺性后，本文结合机械结构、液压、机械制造相关理论设计了后桥壳体深孔加工装置，装置由刀杆装置、液压弹 性活动顶尖装置、工件定位装夹装置、液压装置4部份 组成，通过夹具安装，工件定位、夹紧，刀具调节实现 后桥壳体类零件上的深孔加工。后桥壳体类零件结构如图1 所示(图中单位为mm ), 毛坯为精密铸造件，φ100 + 0. 035 孔与零件右端面距离为338 mm , φ100 + 0. 035 孔的 尺寸精度为0. 035 mm、表面粗糙度为1. 6 μm、与φ102孔的同轴度为0.02 mm, 精度要求较高。因为φ100 + 0. 035 孔与 工件右端面距离为338 mm, 刀杆伸出长度需大于350 mm。

　　在加工时，因刀杆伸出太长，受径向力的影响，刀杆容 易产生弯曲变形，加工时产生振动，因此在实际加工过 程中φ100 + 0. 035 孔的加工精度很难得到保证，并且受镗刀刀杆弯曲变形和加工振动的影响，加工时刀具转速和进给速度都设得很低，所以加工效率非常低[3-4 ] 。

　　1 后桥壳体深孔加工装置的结构设计

　　本装置由刀杆装置、液压弹性活动顶尖装置、工件定位装夹装置、液压装置4 部份组成[5-6 ] 。刀杆装置如图2~3 所示，刀杆1安装在卧式数控铣床刀柄上，精车 刀2和粗车刀3安装在刀杆1上，用刀杆固定螺钉30 固定，精车刀2与粗车刀3的刀尖距离大于φ100 + 0. 035 孔长 度，为32 mm。刀杆固定螺钉30 与精车刀2、粗车刀3中间有块2mm 垫铁，防止刀杆固定螺钉30 拧紧时刀具 移动[7]。

　　液压弹性活动顶尖装置如图4所示，顶尖4通过双 列深沟球轴承7、平面压力轴承8安装在活塞体12 上。

　　锁紧端盖6与活塞体12 螺纹联接，防止轴承松动，锁紧 端盖6里的防尘密封圈5 防止铁屑进入轴承里面。活塞 体12 安装在活塞缸14 里面，活塞体12 与活塞缸14 的 配合间隙为0. 01~0. 015 mm, 保证活塞体12 能灵活前后 移动，活塞体12 左端用堵头及垫圈13 进行密封。活塞 缸14 右端用右端盖9、右端密封垫圈10 和密封圈11 进 行密封，右端盖9与活塞缸14 通过4个均布螺钉固定。

　　活塞缸14 左端用左端密封垫圈18 和左端盖19 密封，左 端盖19 与活塞缸14 通过4个均布螺钉固定。活塞体12 、活塞缸14、左端盖19 形成一个密封腔，里面是液压油 15.在活塞缸14 上安装有进油接头17. 进油管16 安装 在进油接头17 上，并用卡环固定。活塞缸14 安装在活 塞座27 上，通过2个销钉定位，4 个螺钉紧固，中间采 用密封垫进行密封。液压弹性活动顶尖装置通过2个销 钉，4 个螺钉安装在座板25 上，并保证顶尖4 的右端顶 尖点处于φ100 + 0. 035 孔中心位置，顶尖4 的轴线与 φ100 + 0. 035 孔中心线重合，刀柄1 的中心孔与顶尖4 的右 端顶尖点贴合后，粗车刀具3刀尖距离φ100 + 0. 035 孔右端 面5mm 左右。

　　液压装置如图5所示，进油管16 通过进油接头17 与活塞缸14 相连，通过直动式溢流阀34 调节活塞缸14 中液压油15 压力。

　　工件定位装夹装置如图2~3 所示，工件通过2个定 位销26 、6 个等高块A 28 、2 个等高块B 29 进行定位;左端通过左压板20、锁紧螺母21、螺杆22、垫圈23 、高度调节螺杆24 进行压紧;右端通过右压板及螺杆螺母组件31 组成进行压紧[8-9]。定位销26 安装在座板25 上，并通过螺钉紧固，定位销26 定位部份与工件的工艺孔配合[10-11 ] 。6 个等高块A28 和2个等高块B29 通过螺钉安装在座板25 上，等高块A 28 和等高块B 29 安装在座板 25 上后，进行平磨，保证6个等高块A 28 在同一平面并 与座板25 底面平行，2 个等高块B 29 在同一平面，并与 座板25 底面平行，等高块A 28 和等高块B 29 安的高度 差为37 + 0. 015 mm。

　　2 后桥壳体深孔加工装置工作原理

　　安装夹具：工件定位装夹装置如图3所示，将工件定位装夹装置放在工作台上，利用10 个定位固定夹具定位夹紧在工作台上[12] 。

　　工件定位：将工件放在工件定位装夹装置上，工件 底面放在6个等高块A 28 和2个等高块B 29 上，2 个定 位销26 导入工件的2个定位工艺孔中，如图2所示。

　　压紧工件：通过调节高度调节螺杆24 的高度，使左 压板20 调节到合适高度，然后左压板20 放在工件左端 φ72 孔位置，将垫圈23 放在螺杆22 上，带紧锁紧螺母 21. 稍压紧工件，将右压板31 放在工件72 × 134 孔位置，将垫圈放在螺杆上，带紧锁紧螺母，稍压紧工件，最后交替拧紧左、右锁紧螺母，压紧工件，如图2所示[13] 。

　　确定原点：将刀柄1 的中心孔与顶尖4 的右端顶尖 点贴合，粗车刀具3 刀尖距离φ100 + 0. 035 孔右端面5 mm左右，输入Z- 303. 按测量;输入X0. 按测量;输入Y0 , 按测量，确定工件坐标原点(图2) [ 14 ] 。

　　调节刀具：调节粗车刀3位置，保证粗车完成后留 有0. 2 ~0. 3 mm 的精加工余量，调节精车刀2. 保证精加工后孔的尺寸为φ100+ 0. 035 mm。

　　调节压力：加工时，通过直动式溢流阀34 调节活塞缸14 中液压油15 压力，使顶尖4顶住刀柄1. 保证在加工过程中刀柄1不产生振动[15] 。

　　3 数控加工程序设计

　　编写数控加工程序如下：

　　O0001; 程序名，镗孔程序：(FANUC 数控系统参考程序)G90 G94 G21 G40 G54 F50; 绝对坐标编程，设工件坐标系 等G91 G28 Z0; 相对坐标编程，返回换刀点T01 M06; 换刀M03 S110; 主轴正转，设定粗镗转速G90 G00 Z50; 绝对坐标编程，快速定位到镗孔点 X0 Y0;Z-302;G01 Z-332 F50; 第一把刀，用G01 粗镗孔M03 S250; 主轴正转，设定精镗转速G98 G76 X0 Y0 Z-365 R10 Q2 F40; 第二把刀，用G76 精镗孔 G80 G91 G28 Z0; 取消循环，相对坐标编程，返回换刀点M30; 程序结束

　　4 测试验证与结果分析

　　为验证后桥壳体深孔加工装置设计的各方面功能要 求，后桥壳体深孔加工装置已经从设计到研发试制，再 到产品的调试改进，到最后的生产运用，在实际生产条 件下通过试生产的方式对后桥壳体深孔加工装置生产性 测试验证。整个测试过程从功能测试、生产效率、可靠 性测试、安全性测试等方面进行了充分的测试分析，结 果如表1所示。

　　采用后桥壳体深孔加工装置后，对大型农业机械的 后桥壳体零件的深孔进行验证加工，刀杆装置、液压弹 性活动顶尖装置、工件定位装夹装置、液压装置均能实 现设计目的、满足生产加工要求，解决了以前生产加工 中刀杆容易产生弯曲变形、加工时产生振动的问题。

　　5 结束语

　　针对大型农业机械的后桥壳体零件上的深孔加工时 刀杆伸出太长，刀杆容易产生弯曲变形，加工时产生振 动的问题，后桥壳体深孔加工装置的设计采用刀杆装置、液压弹性活动顶尖装置、工件定位装夹装置、液压装置 4 部分组成，加工时顶尖顶住刀杆左端，减轻了刀杆径 向力的影响，避免了刀杆弯曲变形和加工时振动的产生，从而提高了零件的加工精度;刀具转速和刀具进给速度 也可以相应调高，并且在刀杆上同时安装了粗、精加工 刀具，φ100 + 0. 035 孔可以一次加工完成，使用本装置后，φ100 + 0. 035 孔的加工时间减少到2 min 左右，加工效率提 高了20 倍。

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