箱体类零件的加工

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3.3.5箱体类零件加工工艺分析
中小批生产 箱体零件加工工艺路线一般为：铸造毛坯→时效→油漆→划线→粗 、精加工基准面→粗、精加工各平面→粗、半精加工各主要孔→精加 工主要孔→粗、精加工各次要孔→加工各螺孔、紧固孔、油孔等→去 毛刺→清洗→检验； 大批量生产 工艺路线一般为：毛坯铸造→时效→油漆→粗、半精加工精基准→ 粗、半精加工各平面→精加工精基准→粗、半精加工主要孔→精加工 主要孔→粗、精加工各次要孔（螺孔、紧固孔、油孔、过孔等）→精 加工各平面→去毛剌→清洗→检验。
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1.平行
下面主要介绍如何保证平行孔系孔距精度的方法。 1)
找正法是在通用机床 (镗床、铣床)上利用辅助工具来找正所要加工
孔的正确位置的加工方法。这种找正法加工效率低,一般只适于单件小批 生产。找正时除根据划线用试镗方法外,有时借用心轴量块或用样板找正,
以提高找正精度。
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• 材料及毛坯
常选用各种牌号的灰铸铁,常用的牌号有HT100～HT400。因为灰铸 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 些负荷较大的箱体采用铸钢件,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。
一般采用铸件。因曲轴箱是大批大量生产，且毛坯的形状复杂，故 采用压铸毛坯，镶套与箱体在压铸时铸成一体。压铸的毛坯精度高，加 工余量小，有利于机械加工。 为减少毛坯铸造时产生的残余应力，箱体铸造后应安排人工时效
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3.3.3平面的加工
对于中、小件，一般在牛头刨床上进行； 对于大件，一般在龙门刨床或龙门铣床上进行。刨削的刀具结构简单 ，机床成本低，调整方便，但生产率低； 在大批、大量生产时，多采用铣削； 当生产批量大且精度又较高时可采用磨削； 单件小批生产精度较高的平面时，除一些高精度的箱体仍需手工刮研 外，一般采用宽刃精刨。 当生产批量较大或为保证平面间的相互位置精度，可采用组合铣削和 组合磨削。
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2)
在成批生产中,广泛采用镗模加工孔系,如图4-22所示。工件5装夹在 镗模上,镗杆4被支承在镗模的导套6里,导套的位置决定了镗杆的位置 ,装 在镗杆上的镗刀 3 将工件上相应的孔加工出来。当用两个或两个以上的 支承1来引导镗杆时,镗杆与机床主轴2必须浮动联接。当采用浮动联接时 ,机床精度对孔系加工精度影响很小 ,因而可以在精度较低的机床上加工 出精度较高的孔系。孔距精度主要取决于镗模 ,一般可达0.05mm。能加 工公差等级IT7的孔,其表面粗糙度可达Ra5～1.25μm。当从一端加工、 镗杆两端均有导向支承时 , 孔与孔之间的同轴度和平行度可达 0.02 ～ 0.03mm;当分别由两端加工时,可达0.04～0.05mm。
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3.3箱体类零件的加工
3.3.1箱体零件的功用与结构特点
箱体是机器的基础零件 , 它将机器中有关部件的轴、套、齿轮等相 关零件连接成一个整体,并使之保持正确的相互位置 ,以传递转矩或改变 转速来完成规定的运动。故箱体的加工质量 , 直接影响到机器的性能、 精度和寿命。 箱体类零件的结构复杂 , 壁薄且不均匀 , 加工部位多 , 加工难度大。 据统计资料表明 , 一般中型机床制造厂花在箱体类零件的机械加工工时 约占整个产品加工工时的l5％～20％ 常见的箱体类零件有机床主轴箱、变速箱体、发动机缸体和机座等 。按照结构形式可分为整体式和分离式箱体。前者整体铸造、整体加工 ，加工困难但装配精度高；后者分开制造和装配，增加了装配工作量。
如图所示为心轴和块规找正法。镗第一排孔时将心轴插入主轴孔内(或直接利用 镗床主轴),然后根据孔和定位基准的距离组合一定尺寸的块规来校正主轴位置,校 正时用塞尺测定块规与心轴之间的间隙,以避免块规与心轴直接接触而损伤块规 (如图4-20(a)所示)。镗第二排孔时,分别在机床主轴和已加工孔中插入心轴,采用 同样的方法来校正主轴轴线的位置,以保证孔中心距的精度(如图4-20(b)所示)。 这种找正法其孔心距精度可达±0.03mm
4.箱体孔系加工精度分析
1）镗杆受力变形的影响
悬臂镗杆在镗孔过程中，受到切削力矩M、切削力Fr以及镗杆自重G的 作用，如图3.30、3.31所示切削 力矩M使锉杆产生弹性扭曲,影响工件表 面粗糙度和刀 具寿命。切 削力Fr和 自重G使产生弹性弯曲（挠曲变形 ）,对孔系加工精度有直接的影响。
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3.3.4孔系的加工
• 箱体上若干有相互位置精度要求的孔的组合,称为孔系。孔系可 分为平行孔系、同轴孔系和交叉孔系(如图所示)。孔系加工是箱体加 工的关键,根据箱体加工批量的不同和孔系精度要求的不同,孔系加工 所用的方法也是不同的,现分别予以讨论。
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3.3.2箱体类零件的技术要求、材料、毛坯
• 技术要求
（1）主要平面的形状精度和表面粗糙度 主要的平面往往既是装配基准又是加工基准，因此就要求很高的平 面度和较小表面粗糙度值，不然就会影响箱体加工的定位精度以及之后 总装的接触刚度和相互位置精度。一般要求平面度早0.1~0.03mm,Ra为 2.5~0.63µm （2）孔的尺寸精度、几何形状精度和表面粗糙度 一般箱体零件为：轴孔的尺寸精度为IT6～IT7，圆度不超过孔径公 差的一半，表面粗糙度Ｒａ为0.4～0.8µm。作为装配基准和定位基准的 重要平面的平面度要求较高，表面粗糙度Ra为５～0.63µm （3）主要孔和平面相互精度 包括孔系轴线之间的距离尺寸精度和平行度，同一轴线上各孔的同 轴度，以及孔端面对孔轴线的垂直度、孔轴线对安装面的平行度或垂直 度等。
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车床主轴箱
• 技术要求
如图3.32所示为某车床主轴箱的零件简图，其主要技术要求为以下 几方面 （1）B面粗糙度为Ra0.8µm，A、C、D、E面粗糙度为Ra3.2µm，A面 的平面度为0.05mm。 （2）轴承孔尺寸精度最高为IT6（主轴孔），表面粗糙度为Ra0.8µm。 （3）平行孔系的平行度公差为0.01/100mm；同轴孔系的同轴度为 0.02mm;轴承孔端面相对轴承孔都有垂直度或端面圆跳动公差的要求。 （4）非加工表面涂漆；逐渐人工时效处理；材料HT200.
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3.交叉孔系加工
箱体上交叉孔系的主要技术要求是控制有关孔的垂直度误差。在多 面加工的组合机床上加工交叉孔系，其垂直度主要由机床和模板保证； 在普通镗床上，其垂直度主要靠机床的挡块保证，其定位精度较低。为 了提高定位精度，可用芯轴与百分表找正
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3)
坐标法镗孔是在普通卧式镗床、坐标镗床或数控镗铣床等设备上,借
助于精密测量装置,调整机床主轴与工件间在水平和垂直方向的相对位置 , 。
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。 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
图D 以主轴孔为粗基准铣顶面的夹具 1、3、5—支承2—辅助支承4—支架6—挡销7—短轴8—活动支柱 9、10—操纵手柄11—螺杆12—可调支承13—夹紧块
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3.3.6箱体加工典型夹具
箱体零件的主要加工表面是平面及孔系。一般来说，平面的加工精 度要比孔系的加工精度容易实现。因此，箱体加工时，遵循先面后孔的 原则，并将孔与平面的加工划分加工阶段，以保证孔系加工精度。 箱体零件的加工过程一般选用组合机床或数控中心。夹具选用专用 夹具，加紧方式多选用气动夹紧，夹紧可靠、生产效率较高。
适于加工箱壁较近的孔
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2)
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 3)
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
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在加工箱体、支架、连杆和机体类工件时，常用一面两孔定位，体 现基准统一原则
孔),这样在加工过程中,便于校验其坐标尺寸。孔心距精度要求较高的两
孔应连在一起加工。
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2.同轴孔系的加工
成批生产中,箱体上同轴孔的同轴度几乎都由镗模来保证。单件小批 生产中,其同轴度用下面几种方法来保证。 1) 如图4-24所示,当箱体前壁上的孔加工好后 ,在孔内装一导向套 ,以支 承和引导镗杆加工后壁上的孔,从而保证两孔的同轴度要求。这种方法只
一般箱体零件的粗基准都用它上面的重要孔和另一个相距较远的孔 作为粗基准，以保证孔加工时余量均匀。 虽然箱体类零件一般都选择重要孔（如主轴孔）为粗基准，但随着 生产类型不同，实现以主轴孔为粗基准的工件装夹方式是不同的。 中小批生产时，由于毛坯精度较低，一般采用划线装夹。
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大批大量生产时，毛坯精度较高，可直接以主轴孔在夹具上定位， 采用下图的夹具装夹。
镗杆自重在镗孔过程中,其方向和大小是不变的。因此,镗杆自重G产生的 弹性弯 曲变形的方 向也是不变的。高速镗削时,由于陀螺效应,自重G所 产生 的弹性 弯 曲变形 比较小。低速镗削时,自重G对镗杆的作用相当于 均布载荷作 用在悬臂梁上,使镗杆 实际 回转 中心始终低于理想回转中心 且镗杆自重G愈大或悬伸愈长,所产生的弹性弯曲变形也愈大。
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车床主轴箱
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• 拟定工艺过程的原则 （1）先面后孔 （2）粗精加工分阶段进行 （3）先基准后其他 （4）先主要后次要 （5）合理的安排热处理工序
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• 定位基准的选择 （1）粗基准的选择
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2）机床进给运动方式的影响 镗孔时通常有两种进给方式 由镗杆直接进给,也可由工作台通过机 床导轨上进给。两种进给方式对孔系加工精度的影响与镗孔方式有关。 孔比较深时,一般采用工作台进给。孔比较浅时,镗杆悬伸较短,可直 接用镗杆进给。如果在镗床上加工大型箱体时,由于镗杆刚性较好,工作 台进给十分沉重,易产生爬行,用镗杆进给反而比较轻快。因此生产部门 和操作者应 根据实际情况,具体分析,在 同一个箱体的孔系加工过 程中, 根据不同的孔 径和孔 深,可选择 不同的镗孔方式和进给方式。
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2）镗杆与导向套的精度及配合间隙对孔加工精度的影响 采用导向套可镗模幢镗孔时,镗杆的刚度大大提高,影响箱体孔系加 工精度的主要因素则为镗杆与导向套 的几何形状精度及其相互配合间隙 （1）镗杆与导向套的影响 （2）镗杆与导向套配合间隙的影响 （3）切削用量、加工余量、材质不均匀性的影响 因此在采用导向套装置镗孔时,首先要保证镗杆与导向套具有较高 的几 何形状精度。合理选择导向方式和镗杆与导向套的配合间隙。定位 基准和切削用量选择要合理,保持切 削力的相对稳 定,以保证孔系加工的 质量。
切削力Fr产生的弹性弯曲变形
切削力Fr作用在幢杆上,随着镗杆 的旋转不断地改变方向,镗杆弹性弯曲 变形 也不断地改变方 向,如图3.30从而使键杆的中心偏离了原来的理想 中心。锉杆弹性弯曲变形量的大小与切削力Fr和镗杆悬臂伸出的长度有 关,切削力Fr愈大和镗杆 伸出愈 长,则镗杆弹性弯曲变形量也愈大，因此, 在箱体孔系加工过程中,根据粗镗一半精镗一精镗工 序,合理选择不同工 序切削用量（“吃刀”量 ）是非常重要的,是保证 箱体 孔 系加工质量的 关键性 因素之一。 镗杆自重G产生的弹性弯曲变形