机械制造工艺第4章_典型零件加工工艺(2)箱体

工序内容 铸造 时效 漆底漆
定位基准
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序号
工序内容
定位基准
4
铣顶面A
I孔与II孔
5 钻、扩、绞2-Ф8H7工艺孔（将6-
顶面A及外形
M10mm先钻至Ф7.8mm,绞2-Ф8H7）
6 铣两端面E、F及前面D
顶面A及两工艺孔
7
铣导轨面B、C
顶面A及两工艺孔
8
磨顶面A
导轨面B、C
9
粗镗各纵向孔
顶面A及两工艺孔
主轴孔为粗基准时的装夹方式 单件、中小批——毛坯精度较低，划线找正法
安装工件 大批量——专用夹具定位，工件安装迅速，生
产率高
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选主轴承孔毛坯面和距主轴孔较远的Ⅰ轴孔作粗基 准。保证主轴孔加工余量均匀，还可保证箱体内 壁与各装配件间有足够的间隙。
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1,3,4支承 5支架 9挡销 8 操纵手柄 6轴 7支承柱 10可调支承 2辅助支承 11夹紧块
精度要求高或壁薄形状复杂的箱体还应在粗加 工后多加一次人工时效处理，以消除粗加工造成的 内应力，进一步提高加工精度的稳定性。
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三、箱体零件机械加工工艺分析 （一）拟定加工工艺原则。 工艺特点：要求加工的表面很多。在这些加工表 面中，平面加工精度比孔的加工精度容易保证， 工艺关键问题：箱体中主要孔的加工精度、孔系 加工精度。
先面后孔
导轨面B、C 顶面A及两工艺孔
10 精镗各纵向孔
顶面A及两工艺孔
11 精镗主轴孔I
12 加工横向孔及各面上的次要孔 13 磨B、C导轨面及前面D 14 将2-Ф8H7及4-Ф7.8mm均扩钻至
Ф8.5mm，攻6-M10mm
顶面A及两工艺孔 顶面A及两工艺孔
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五、箱体的检验
1.箱体零件的主要检验项目 ⑴ 各加工的表面粗糙度及外观检查； ⑵ 孔的尺寸精度、孔距精度； ⑶ 孔和平面的尺寸精度、几何形状精度； ⑷ 孔系的相互位置精度（孔轴线的同轴度、平行 度、垂直度、孔 轴线与平面的平行度、垂直度）
7
3、轴承孔轴线对装配基准面的平行度要求 机床主轴轴线对装配基准面的平行度误差会影响
机床的加工精度。 4、箱体主要平面的精度要求
箱体的主要平面是指装配基准面和加工中的定位 基准面，它们直接影响箱体在加工中的定位精度，影 响箱体与机器总装后的相对位置与接触刚度，因而具 有较高的形状精度(平面度) 和表面粗糙度要求。
10
精镗各纵向孔
顶面A及两工艺孔
11
精镗主轴孔I
顶面A及两工艺孔
12
加工横向孔及各面上的次要孔
13
磨B、C导轨面及前面D
顶面A及两工艺孔
14 将2-Ф8H7及4-Ф7.8mm均扩钻至
Ф8.5mm，攻6-M10mm
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序号 15 16
工序内容 清洗、去毛刺倒角
检验
定位基准
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35
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37
38
铸件毛坯 单件小批生产多用木模手工造型，毛坯精度低， 加工余量大。
大批生产常用金属模机器造型，毛坯精度较高， 加工余量可适当减小。
单件小批生产直径大于50、成批生产直径大于30 的孔，铸出毛坯孔
10
铸件热处理 毛坯铸造时,应防止砂眼和气孔的产生。为了消 除铸造时形成的内应力，减少变形，保证其加工精 度的稳定性，毛坯铸造后要安排退火或时效处理。
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②“一面两孔”定位 基准统一，一次装夹，可加工除定位面以外的五 个平面和孔系； 夹具结构简单，装卸工件方便，定位可靠； 适合大批量生产，组合机床和自动线上加工箱体
16
粗基准的选择
①重要孔余量均匀 ②旋转零件与箱内壁间隙足够 ③保持必要外形尺寸 ④定位夹紧可靠。 —般选择主轴轴承孔和一个与其相距较远的轴承孔 作为粗基准。
5
箱体类零件的主要技术要求
1、孔的尺寸、形状精度要求 箱体轴承孔的尺寸精度、形状精度和表面粗糙度直接影响
与轴承的配合精度和轴的回转精度。孔径过大,配合过松,使 主轴回转轴线不稳定,并降低了支承刚度,易产生振动和噪声; 孔径太小,会使配合偏紧,轴承将因外环变形,不能正常运转而 缩短寿命。装轴承的孔不圆,也会使轴承外环变形而引起主轴 径向圆跳动。因此，对孔的精度要求是较高的。
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⑶ 样板找正法 用10~20㎜厚的钢板制成样板，装在垂直于各孔
的端面上。
孔距精度可达±0.05 ㎜。样板成本低，单件 小批大型箱体加工
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（2）镗模法 利用镗模加工孔系。镗孔时，工件装夹在镗模上，
镗杆被支承在镗模的导套里，增加了系统刚性。 孔距精度主要取决于镗模,一般可达0.05mm
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6．加工方法和加工设备的选择 箱体上的轴承孔通常在卧式镗床上进行加工，轴 承孔的端面可以在镗孔时的一次安装中加工出来。 导轨面、底面、顶面或对合面等主要表面的粗、 精加工，通常在龙门铣床或龙门刨床上加工，小型的 也可在普通铣床上加工。 联接孔、螺纹孔、销孔、通油孔等可以在摇臂钻 床、立式钻床或组合专用机床上加工。
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第三节 其他典型零件加工
一、齿轮零件的加工 齿轮传动在现代机器和仪器中的应用极为广泛，
其功用是按照规定的速比传递运动和动力。
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1、齿轮的选材 齿轮的材料一般采用中碳结构钢和低、中碳合金 结构钢，如45、20Cr、40Cr、20CrMnTi等； 对于一些重载、高速、、有冲击载荷的齿轮，可 选用18CrMnTi、38CrMoAIA、18CrMoTi等强度和韧性 较好的合金材料，以提高齿轮的硬度、耐磨性和抗 冲击能力； 对于传力较小的齿轮，可以选用铸铁、加布胶木 和尼龙等材料。 有色金属：黄铜HPb59-1、青铜QSnPl0-1、铝合 金
三坐标测量机可同时对零件的尺寸、形状和位置 等进行高精度的测量。
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2. 箱体零件孔系位置精度及孔距精度的检验 用检验棒检验同轴度是一般工厂最常用的方法。 当孔系同轴度精度要求不高时，可用通用的检验 棒配上检验套进行检验。 当孔系同轴度精度要求较高时，可采用专用检验 棒检验。
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孔间距检验
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3)采用调头镗 当箱体与箱壁相距较远时,可采用调头镗。工件 在一次装夹下,镗好一端孔后,将镗床工作台回转 180°,再调整工作台位置,使已加工孔与镗床主轴 同轴,然后再加工另一端孔。
图 调头镗孔时工件的校正 30
车床主轴箱箱体零件的加工工艺过程
A
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序号 1 2 3
某主轴箱大批生产工艺过程
6
2、孔的相互位置精度要求
各轴承孔的中心距和轴线的平行度 箱体上有齿轮啮合关 系的相邻轴承孔之间，有一定的孔距尺寸精度与轴线的平行 度要求，以保证齿轮副的啮合精度，减小工作中的噪声与振 动，还可减小齿轮的磨损。 同轴线的轴承孔的同轴度 同一轴线上各孔的同轴度误差 和孔端面对轴线的垂直度误差,会使轴和轴承装配到箱体内 出现歪斜,从而造成主轴径向圆跳动和轴向窜动,也加剧了轴 承磨损。
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表面粗糙度检验通常用目测或样板比较法，只有 当Ra值很小时，才考虑使用光学量仪或用粗糙度 仪；
孔的尺寸精度：一般用塞规检验；单件小批生产 时可用内径千分尺或内径千分表检验；若精度要 求很高可用气动量仪检验。
平面的直线度：可用平尺和厚薄规或水平仪与样 板检验；
平面的平面度：可用自准直仪或水平仪与样板检 验，也可用涂色检验。
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（二）箱体零件孔系加工
1、平行孔系的加工 平行孔系的轴线要互相平行且孔距也有精度要求。
⒈ 找正法 ⑴ 划线找正法——加工前按照零件图在毛坯上划 出各孔的位置轮廓线，然后按划线一一进行加工。
21
生产率低， 孔距 精度较低，一般在 0.5~1mm左右。
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⑵ 心轴和块规找正法
孔距精度可达±0.03㎜.
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2、齿轮毛坯的制造 齿轮毛坯的形式主要有：棒料、锻件、铸件。
棒料：用于小尺寸、结构简单而且对强度要求低的 齿轮。 锻件：多用于齿轮要求强度高，还要耐磨、耐冲击 的场合。锻造后要进行正火处理，消除锻造应力，改 善晶粒组织和切削性能。 铸件：多用于直径大于400～600mm的齿轮。
大尺寸、低精度的齿轮，可以直接铸造出轮齿； 小尺寸、形状复杂的齿轮，可纵采用精密铸造、压 力铸造、粉末冶金、热轧、冷轧等新工艺来制造，以 提高劳动生产率，节约原材料。
8
二、箱体零件的材料、毛坯和热处理
箱体零件材料 常选灰铸铁,常用的牌号有HT100～HT400。灰 铸铁具有较好的耐磨性、铸造性和可切削性,而且 吸振性好,成本又低。
某些简易箱体为了缩短毛坯制造的周期而采用钢 板焊接结构。
非铸铁材料 例：飞机发动箱体采用铝镁合金 摩托车曲轴箱采用铝合金
9
当孔距的精 度要求不高时， 可直接用游标 卡尺检验。
当孔距精度
要求较高时，
可用心轴与千 分尺检验。
1.孔距: A=L+(d1+d2)/2 A=L-(d2+d3)/2 2.轴线间平行度: f∥=L1-L2
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孔平行度的检验
孔的轴线对基面 的平行度检验
孔的轴线之间 的平行度检验
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测量孔轴线与端面的垂直度 a）采用模拟心轴及百分表（或千分表）； b）将带有检验圆盘的心轴插入孔内，用着色法检 验圆盘与端面的接触情况；或者用塞尺检查圆盘与 端面的沟隙Δ，可确定孔轴线与端面的垂直度误差。
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1、先面后孔 （1）平面面积大,用其定位稳定可靠; （2）平面比孔加工容易。 （3）先加工外壁平面可切去铸件表面的凹凸不平及 夹砂等缺陷,这样可减少钻头引偏,防止刀具崩刃等, 对孔加工有利。
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2、粗精分开 粗、精加工分开可以消除由粗加工所造成的内应 力、切削力、切削热、夹紧力对加工精度的影响， 并且有利于合理地选用设备等。 对单件、小批生产、精度要求不高的箱体，常常 将粗、精加工合并在一道工序进行，但必须采取相 应措施，以减少加工过程中的变形。例如粗加工后 松开工件，让工件充分冷却，然后用较小的夹紧力、 以较小的切削用量，多次走刀进行精加工
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2.同轴孔系的加工 成批生产时，一般用镗模加工，同轴度由镗模保证 单件小批生产时
1)利用已加工孔作支承导向 只适于加工距箱壁较近的孔
图 利用已加工孔导向
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2)利用镗床后立柱上的导向套支承导向 这种方法其镗杆系两端支承,刚性好。但此法调 整麻烦,镗杆长,较笨重,故只适于单件小批生产中大 型箱体的加工。
第四章 典型零件加工
4.2 箱体类零件的加工
1
2
一、箱体零件概述
车床主轴箱
组合机床主轴箱
剖分式减速器箱体
3
图 某车床主轴箱简图
4
箱体类零件的结构特点 1．结构形状比较复杂，有内腔； 2、体积较大，箱体壁薄且厚薄不均； 3．有许多精度要求很高的孔（孔系）和装配用的 基准平面 4．精度要求较低的紧固用孔。
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序号
工序内容
定位基准
4 铣顶面A
重要表面原则 I孔与II孔
5 钻、扩、绞2-Ф8H7工艺孔（将6-
顶面A及外形
M10mm先钻至Ф7.8mm,绞2-Ф8H7）
6 铣两端面E、F及前面D 7 铣导轨面B、C
※
基准统一顶面A及两工艺孔 顶面A及两工艺孔
8 磨顶面A 9 粗镗各纵向孔
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3、基准的选择
精基准的选择 ① 用装配基准定位
消除基准不重合误差， 箱口朝上，更换导向套、 安装调整刀具、杆的导 向支承，使用活动结构 的吊架镗模刚度较差， 精度不高，且操作费事。 适合生产批量不大或 无中间孔壁的简单箱体
4．工序集中 大批大量生产中，箱体类零件的加工广泛采用
组合机床、专用机床或数控机床等其他高效机床来 使工序集中。这样可以有效地提高生产率，减少机 床数目和占地面积，同时有利于保证各表面之间的 相互位置精度。 5．合理安排热处理 普通精度箱体零件毛坯铸造后人工时效处理、粗加 工前进行。 高精度箱体或形状特复杂箱体，通常粗加工后还要 安排一次人工时效处理。
（3）坐标法 将孔系所有孔距尺寸及其公差换算成直角坐标系 中的坐标尺寸及公差，按换算后的坐标尺寸，调整机 床镗削加工。 采用坐标法加工孔系时,要特别注意选择基准孔 和镗孔顺序,否则,坐标尺寸累积误差会影响孔心距精 度。
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基准孔应尽量选择本身尺寸精度高、表面粗糙度小 的孔(一般为主轴孔),这样在加工过程中,便于校验其坐 标尺寸。 基准孔应位于箱壁的一侧，这样依次加工各孔时， 工作台朝一个方向移动，以避免往返移动误差； 孔心距精度要求较高的两孔应连在一起加工。