農業機械基軸制孔系零件數控加工探討

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摘要：在農業機械的設計中，孔軸配合直接影響機械的運行效率。筆者以農業機械箱體孔系零件為例，分析了零件設計系統和工藝規劃系統，對零件數控加工中的工藝進行了優化排序，試圖得出通過數控加工中心來實現加工目標的解決方案。

關鍵詞：農業機械；基軸制；孔系零件；數控加工

箱體孔系零件數控加工的工藝設計是連接產品設計和制造的重要紐帶，其工藝加工系統是重要的環節，直接影響產品質量和制造成本。筆者就農業機械中的基軸制箱體孔系零件來看，對其生產加工質量進行分析，研究這一孔系零件的數控加工技術，以期為促進技術優化提供一些思路和參考[1]。

1農業機械中箱體孔系零件數控加工

如圖1所示，使用45鋼，硬度為調質處理硬度22HBW~250HBW。4組加工面及多個孔和螺紋，以Φ70外圓為中心進行加工，包括Φ70端面、Φ50孔、Φ145孔。其具體工藝分析如下。

1.1孔軸配合工藝分析

針對孔軸配合相關類型進行分析，發現基軸和按孔的相互尺寸包含3種，間隙配合、過渡配合、過盈配合。在具體的制造中，選擇配合方式至關重要，而如何選擇一般需要結合配合的實際用途來進行。如果用途是發揮緊固聯結效果，最好選擇過盈配合；如果用途是實現配合件之間的相對定位，應該選擇過渡配合[2]。孔軸之間的基本偏差組合對于配合性質也會產生較大影響，在完成組合后，如果出現孔大軸小的情況，屬于間隙配合范疇，相反則代表是過盈配合。這里的過渡配合主要指眾多的軸和眾多對應的孔在隨機配合的情況下，單個配合的效果中包含間隙配合或過盈配合，可見過渡配合的條件必須要眾多的孔和眾多的軸，對于孔軸數量有一定要求[3]。

1.2孔軸配合的具體選擇

在農業機械的基軸制孔系零件加工中，一般會選擇保持一個固定的孔或者是軸，將其作為因變量，而選擇其他對應的配合尺寸來圍繞其進行配合變化，這樣就實現了配合性質的有效選擇。之所以這樣處理，主要是有以下幾點目的：1）盡可能減少配合種類組合，使選擇難度降低。2）孔軸中有一方是固定的，因此在加工過程中，能夠減少孔軸規格類型。這種處理模式也就是筆者提到的基準制。如果是選擇孔的偏差固定，軸是自變量的情況下即為基孔制；而反過來，軸偏差作為固定項，孔作為自變量，即為基軸制[4]。相應基準值選擇需要思考是不是應該配合零件加工制造需要來進行優化，所以，在基準值選擇中，一般將成本更高、加工難度更大的一方作為固定項。

1.3基面的選擇

在這個箱體孔系零件加工中，基面選擇是重要的工作之一，基面選擇是保證加工質量的前提。在此零件的結構尺寸以及加工精度的要求，毛坯以模鍛方式進行加工，提升毛坯的精準度。加工時，選擇外圓表面作為粗基準。為了滿足加工需求，從加工簡化的角度出發，采用車削加工，精度要求方面應該以外圓表面定位，均一次性裝夾完成，簡化輔助工序保證位置的精準度。

2數控機床實現孔系零件加工精度提升要點

2.1加工精度影響因素

對用數控機床加工的農業機械基軸制孔系零件而言，具體的加工精度是決定機床能否投入生產加工市場的關鍵指標。就數控機床加工中孔系零件的加工誤差種類來看，包含準靜態誤差以及動態誤差。準靜態誤差主要是指機床本身的組成零部件在生產制造、裝配、鉸鏈間隙處理、伺服控制、切削荷載、熱變形等過程中可能出現的誤差帶來的機床加工誤差；而動態誤差則是指機床結構和系統的動態特性和切削過程耦合所帶來的振動，最終導致在機床運動加工中出現誤差。就數控機床加工中孔系零件來看，機械誤差是數控機床加工中孔系零件準靜態誤差最主要的原因，例如機床相應部件在制造中存在誤差或者是裝配出現誤差，都會導致準靜態誤差出現[5]。

2.2加工精度提升對策

針對農業機械的孔系零件加工，在數控機床加工孔系零件的精度設計中，精度設計是要實現機床誤差的降低，具體的精度設計中需要重點解決精度預估以及精度綜合問題。其中精度預估主要是為了根據相應精度等級來確定待加工工件的制造公差，按照閉鏈約束來構建相應的誤差模型，最后在統計意義下預估刀具在相應工作空間中的位姿方差，再借助靈敏度分析來優化和完善具體的加工工藝參數，保證預期的精度目標得以實現。在機床設計開展過程中，精度綜合至關重要，這是精度設計的逆問題。實施精度綜合實際上是對于預先給定的刀具在相應工作空間中的最大位姿體積誤差，計算分配到零件的制造公差，實現相應差值的均衡[6]。簡單來說，精度綜合實際上是一類將零部件制造公差看作設計變量，將關于誤差靈敏度矩陣的加權歐氏范數作為最大目標，最后以公差在相同精度等級下實現均衡為約束，作為二次線性規劃問題的約束條件。通過有效的精度控制，確?？紫盗慵臄悼丶庸つ軌驀栏駡绦邢嚓P零件的加工要求，精準地控制孔系零件的直徑、孔深等參數，有效保證加工誤差控制在合理范圍內，提升農業機械基準值孔系零件加工水平。

3數控加工在孔系零件加工中的應用推廣

現階段，多數農業機械制造企業對于數控加工技術的應用積極性并不高，認為使用數控加工技術來生產農業機械，有些大材小用，認為農業機械屬于機械生產中技術水平要求比較低的機械產品，而數控加工技術屬于高端的加工技術，所以在農業機械制造中應用數控加工技術并不劃算，成本高，會導致一定的資源浪費。隨著國內數控技術的不斷發展進步，國產經濟型數控加工中心價格也在不斷降低。在孔系零件加工中，孔加工以及輪廓銑削是應用比較多的加工內容。從目前的數控加工技術投入來看，成本是十分親民的，且數控加工技術和質量都在不斷提升，因此后期維護保養也不需要過度擔心。此外，一臺數控加工設備的有效使用，可以完成3臺鉆銑床的加工任務，所以在一定程度上也減少了其他設備和人員使用，整體機床加工成本實際上并不高。從長遠角度來看，數控機床在孔系零件加工中應用效益更理想。

4結語

農業機械的零件加工中，孔系零件是比較多見的，要提升農業機械的生產加工質量，必須要注重孔系零件加工質量的提升。在具體應用中，引入數控加工技術，能夠有效控制零件加工精度，通過數控加工機床參數設定，配合有效的切削技術，將孔系零件加工誤差控制在合理范圍內。且使用數控加工技術替代傳統的孔系零件加工技術，人力資源的使用大大減少，且設備一次性投入也比較合理。在孔系零件加工中，應用數控加工技術整體加工帶來的效益是更理想的，能夠降低加工成本，還能提升生產加工效率。但是需要注意的是，在數控機床加工中，需要把握孔系零件加工的精度控制工作，通過有效的管控，保證加工質量穩定。

參考文獻：

[1]梅榮娣.現代化農業機械設計制造工藝及精密加工技術研究[J].農業技術與裝備，2021(2)：85-86.

[2]鄭海燕.基于MBD和數控編程控制的智能化農機制造技術研究[J].內燃機與配件，2021(3)：80-81.

[3]郭軍利.農業機械中基軸制孔系零件數控加工的研究[J].河南農業，2021(5)：53-54.

[4]周脈樂，尹建軍，朱浩，等.打結器支架精鑄毛坯誤差分析與五軸數控加工方法[J].農業機械學報，2020，51(12)：417-424.

[5]郝惠東.自動采棉機表面幾何特性與數控加工技術分析[J].農機化研究，2021，43(1)：76-81.

[6]徐輝.數控技術在機械加工技術中的應用研究[J].南方農機，2018，49(14)：35.

作者：宋惠珍 單位：南京機電職業技術學院