箱体夹具设计及工艺规程的研究综述

题目箱体夹具设计及工艺规程的研究

学生姓名

专业班级机械设计制造及其自动化1401班

学号 20143242

院（系）工学院

箱体夹具设计及工艺规程的研究

摘要：针对汽车、拖拉机、工程机械等产品的箱体加工主要是变速器箱体的主要加工表面加工，提高速加工中心上加工时工艺方案的设计和编制原则，并介绍了常用刀具、夹具的选择技巧，对一些公司、研究院及相关技术人员在这方面的研究成果也做了简要介绍，并结合现阶段的技术水平提出了加工箱体的新方案。关键词：箱体加工；高速加工中心；工艺规程；加工中心刀具

引言：随着时代的发展，我国的工业技术也在飞速发展，近年来，在箱体加工方面，我国的专家和技术人员积累了相当丰富的经验，并能结合技术发展及时采用新的技术和工艺装备，如采用柔性加工线加工箱体，大大提高了生产效率，为我国日后更好的跟上时代工业的潮流奠定了基础。

1. 箱体类零件的主要加工表面

1.1 箱体类零件的特点

1）箱体多为铸造件，结构复杂，壁薄且不均匀，其内部呈腔形，零件的整体

刚性较差，难以装夹。

2）一般都需要进行多工位孔系及平面加工，形位公差及空间位置度要求较严，要保证其位置精度要求，必须在一次装夹中完成铣面、镗孔、钻、铰孔等多工序。

3）精度要求较高，一般箱体类零件都有很高的轴承孔和表面的形位公差要求及轴承孔尺寸公差要求。

4）加工内容多，通常要经过铣面、销孔钻镗加工、镗削轴承孔、深孔镗削、深槽铣削、攻螺纹等加工，需频繁更换刀具。

1.2 箱体类零件的加工表面

1）平面的加工：主要是箱体上的装配基准面，其直接影响箱体加工时的定位精度，影响箱体在装配时的接触刚度和相互位置精度。

2）孔的加工：主要是轴承孔、孔内环槽及定位销孔、工艺销孔、拨叉轴孔。定位销孔的精度与孔距精度要求较严，箱体的主要相配件在装配时，大多靠销孔与箱体定位。轴承孔本身的尺寸精度、形状精度要求很高。否则，将影响轴承与箱体孔的配合精度，使轴的回转精度下降。

3）孔系的加工：主要是有位置度要求的各轴承孔的总和，其主要包括有平行度要求的轴承孔系和有同轴度要求的孔系两类。平行孔系主要是各平行轴承孔中心线之间以及轴承孔中心线与定位面之间的精度。同轴孔系主要是要求各孔的同轴度。否则，不仅装配有困难，而且使轴的运转情况恶化，温度升高，轴承磨损加剧，齿轮啮合精度下降，引起振动和噪声，影响齿轮寿命。

4）其它加工部分联接孔、螺孔、销孔、斜油标孔以及孔的凸台面等。

2 箱体类零件在加工中心上加工时方法的选择

2.1 平面的加工方法

平面在加工中心上的加工方法一般为铣削。

例如：变速箱齿座的两面南通科技投资集团股份有限公司利用数控分度头的回转功能实现圆周的分度，轴向方向以内齿及端面定位夹紧，径向方向以外花键限位。夹具简图如图1所示。

图1 夹具简图

1．分度头尾座 2．螺母 3．球面垫圈 4．三面刃铣刀 5．开口压板6．定位环 7．心轴 8．连接盘 9．分度头 l0．弹簧 11．推杆 12．球

头顶尖

此夹具采用了压、顶的方式，实现了一次装夹就可加工两面的功能，避免了重复定位，提高了加工精度，减少了装夹时间，大大提高了生产效率。经生产实践证明，此夹具性能可靠、使用方便，通用性强。

2.2 孔加工方法

孔加工方法比较多，有钻、扩、铰、镗等。孔的具体加工方案可按下述方法制定：

1）对于轴承孔的加工，其加工工艺为：粗镗→半精镗→孔端倒角→精镗。其中粗镗→半精镗→孔端倒角可安排在普通机床上先完成，留给加工中心的余量为4～6mm（直径），然后在加工中心上精镗；在轴承孔系的加工中，一般先加工直径大的轴承孔，再加工直径小的轴承孔，特别是在两轴承孔系相距较近的情况下，必须采取这一措施。

2）轴承孔内的密封槽的加工可用锯片铣刀在轴承孔半精镗之后、精镗之前用圆弧插补方式完成。大直径孔的加工主要受刀库中刀具直径和机械手抓刀重量的限制，无法使用镗刀加工，因此其加工工艺一般为：立铣刀圆弧插补粗铣→精铣。

3）对于直径小于30mm 的孔，由于毛坯不需铸出毛坯孔，因此其全部加工内容都在加工中心上完成，其加工工艺为：锪平面→打中心孔→钻→扩→孔端倒角→铰。例如：北京北方红旗精密机械制造有限公司对摩托车箱体零件侧面孔的加工，该零件为摩托车右箱体，材料为铝，零件周边有4个孔，采用的工艺分别为钻、扩、铰。上道工序已加工完成2个定位销孔R10mm、R18mm及基准面，零件加

工内容如图2所示：

图2 摩托车右箱体孔加工

如图3所示夹具，在左侧增加圆形压板4，克服了悬伸过长的缺点，而且利用圆盘夹紧，圆周接触，压紧点增多，压紧力均匀，解决了方案一由于夹紧部位小，加工过程中可能引起振动的缺点。

图3

1）夹具体 2) 衬套 3) 活塞杆 4) 圆形压板 5) 圆形定位销 6) 定位销座 7) 定位板 8) 菱形定位销 9) 活塞接长杆 10) 大圆销 11)轴底板 12) 定位块13) 预导向板 14) 挡圈 15) 导向套 16) 导向杆 18) 压板 19) 平面轴承20) 轴承压板 21) 支撑板

有位置度要求的小孔，其加工工艺为：锪平面→打中心孔→钻→半精镗→孔端倒角→精镗。为提高孔的位置度精度，在钻孔工步前安排锪平端面和打中心孔工步。孔端倒角安排在半精加工之后、精加工之前，以防孔内产生毛刺。

4）在内腔两层隔板处有同轴度要求的孔，由于在内腔隔板处平面无法先行铣削加工，受铸件拔模斜度以及粗糙毛坯面的影响，在加工时会使钻头引偏，因此在第二层隔板孔加工时，必须用中心钻（或用硬质合金钻）钻出定心孔后，扩孔镗孔至要求的尺寸。其加工工艺为：在第一层隔板处打中心孔→钻孔→扩孔→在第二层隔板处打中心孔→钻孔→扩孔→通铰孔。

5）对于跨距较大箱体的同轴孔加工，尽量采取调头加工的方法，以缩短刀辅具的长径比，增加刀具刚性，提高加工质量。

6）箱体内的一些孔离内壁近，主轴无法接近，只能靠接长刀具悬伸加工，易发生振动，需采用减振的接长刀杆加工；

7）对螺纹加工，要根据孔径大小采取不同的处理方式。一般情况下，直径在M6～M22 之间的螺纹，通常采取攻螺纹方法加工；M6 以下、M22 以上的螺纹只在加工中心上完成底孔加工，攻丝可通过其他手段进行。

8）对箱体相交孔的钻削加工钻削相交孔时, 为了避免把已加工部分的孔径刮大和使待钻相交孔的轴线发生歪斜, 通常在已加工的孔中嵌人与零件材料相同的圆柱后再钻相交孔见图(4)。在对此类零件进行批量生产时, 夹具的设计既要达到对零件准确定位和快速装卸的要求,还要做到节省辅料（即加工孔中的嵌入材料）, 对加工后的相交孔精度测量要准确快速。山东省威海市技术学院实习工厂生产的台式钻床, 主轴箱的加工是一较典型的例子。

图4

1）工件以一面两孔定位如图5 , 夹具体为四面方形体, 两面开口。A面为定位基准面;B面安装两个定位心轴, 分别是主轴箱的Φ70mm孔削边心轴和Φ50mm 孔短心轴, 两心轴中间留有拆卸工件用的通孔, 两定位心轴满足中心距要求和与A面的平行度要求!C面安装钻削Φ32H7孔的钻套, 钻套孔满足与主轴箱Φ50H7孔中心距要求和位置要求以及与A面的垂直度要求。夹具体材质HT200, 人工时效处理。定位心轴材质45钢, 热处理硬度40～45HRC.