典型箱体零件加工工艺分析

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典型箱体零件加工工艺分析
( W2 C, [$ M; O# [# H/ h 一、主轴箱加工工艺过程及其分析
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　　（一）主轴箱加工工艺过程

　　图8-2为某车床主轴箱简图，表8-8为该主轴箱小批量生产的工艺过程。表8-9为该主轴箱大批量生产的工艺过程。

表8－8 某主轴箱小批生产工艺过程

序号	工序内容	定位基准
10	铸造
20	时效
30	油漆
40	划线：考虑主轴孔有加工余量，并尽量均匀。划C、A及E、D面加工线
50	粗、精加工顶面A	按线找正
60	粗、精加工B、C面及侧面D	B、C面
70	粗、精加工两端面E、F	B、C面
80	粗、半精加工各纵向孔	B、C面
90	精加工各纵向孔	B、C面
100	粗、精加工横向孔	B、C面
110	加工螺孔各次要孔
120	清洗去毛刺
130	检验

表8－9 某主轴箱大批生产工艺过程

序号	工序内容	定位基准
10	铸造
20	时效
30	油漆
40	铣顶面A	I孔与Ⅱ孔
50	钻、扩、铰2-?8H7工艺孔	顶面A及外形
60	铣两端面E、F及前面D	顶面A及两工艺孔
70	铣导轨面B、C	顶面A及两工艺孔
80	磨顶面A	导轨面B、C
90	粗镗各纵向孔	顶面A及两工艺孔
100	精镗各纵向孔	顶面A及两工艺孔
110	精镗主轴孔I	顶面A及两工艺孔
120	加工横向孔及各面上的次要孔
130	磨B、C导轨面及前面D	顶面A及两工艺孔
140	将2-?8H7及4- ?7.8mm均扩钻至?8.5mm，攻6-M10
150	清洗、去毛刺、倒角
160	检验

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　　（二）箱体类零件加工工艺分析

　　1.主要表面加工方法的选择

　　箱体的主要表面有平面和轴承支承孔。

　　主要平面的加工，对于中、小件，一般在牛头刨床或普通铣床上进行。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，如图8-68所示。

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　　箱体支承孔的加工，对于直径小于?50mm的孔，一般不铸出，可采用钻－扩(或半精镗)－铰(或精镗)的方案。对于已铸出的孔，可采用粗镗－半精镗－精镗(用浮动镗刀片)的方案。由于主轴轴承孔精度和表面质量要求比其余轴孔高，所以，在精镗后，还要用浮动镗刀片进行精细镗。对于箱体上的高精度孔，最后精加工工序也可采用珩磨、滚压等工艺方法。

　　2.拟定工艺过程的原则

　　(1)先面后孔的加工顺序

　　箱体主要是由平面和孔组成，这也是它的主要表面。先加工平面，后加工孔，是箱体加工的一般规律。因为主要平面是箱体往机器上的装配基准，先加工主要平面后加工支承孔，使定位基准与设计基准和装配基准重合，从而消除因基准不重合而引起的误差。另外，先以孔为粗基准加工平面，再以平面为精基准加工孔，这样，可为孔的加工提供稳定可靠的定位基准，并且加工平面时切去了铸件的硬皮和凹凸不平，对后序孔的加工有利，可减少钻头引偏和崩刃现象，对刀调整也比较方便。

　　(2)粗精加工分阶段进行

　　粗、精加工分开的原则：对于刚性差、批量较大、要求精度较高的箱体，一般要粗、精加工分开进行，即在主要平面和各支承孔的粗加工之后再进行主要平面和各支承孔的精加工。这样，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。

　　粗、精加工分开进行，会使机床，夹具的数量及工件安装次数增加，而使成本提高，所以对单件、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。

　　(3)合理地安排热处理工序

　　为了消除铸造后铸件中的内应力，在毛坯铸造后安排一次人工时效处理，有时甚至在半精加工之后还要安排一次时效处理，以便消除残留的铸造内应力和切削加工时产生的内应力。对于特别精密的箱体，在机械加工过程中还应安排较长时间的自然时效（如坐标镗床主轴箱箱体）。箱体人工时效的方法，除加热保温外，也可采用振动时效。

　　3.定位基准的选择

　　(1)粗基准的选择在选择粗基准时，通常应满足以下几点要求：

　　第一，在保证各加工面均有余量的前提下，应使重要孔的加工余量均匀,孔壁的厚薄尽量均匀，其余部位均有适当的壁厚；

　　第二，装入箱体内的回转零件(如齿轮、轴套等)应与箱壁有足够的间隙；

　　第三，注意保持箱体必要的外形尺寸。此外，还应保证定位稳定，夹紧可靠。

　　为了满足上述要求，通常选用箱体重要孔的毛坯孔作粗基准。例表8-10大批生产工艺规程中，以I孔和Ⅱ孔作为粗基准。由于铸造箱体毛坯时，形成主轴孔、其它支承孔及箱体内壁的型芯是装成一整体放入的，它们之间有较高的相互位置精度，因此不仅可以较好地保证轴孔和其它支承孔的加工余量均匀，而且还能较好地保证各孔的轴线与箱体不加工内壁的相互位置，避免装入箱体内的齿轮、轴套等旋转零件在运转时与箱体内壁相碰。

　　根据生产类型不同，实现以主轴孔为粗基准的工件安装方式也不一样。大批大量生产时，由于毛坯精度高,可以直接用箱体上的重要孔在专用夹具上定位，工件安装迅速，生产率高。在单件、小批及中批生产时，一般毛坯精度较低，按上述办法选择粗基准，往往会造成箱体外形偏斜，甚至局部加工余量不够，因此通常采用划线找正的办法进行第一道工序的加工，即以主轴孔及其中心线为粗基准对毛坯进行划线和检查，必要时予以纠正，纠正后孔的余量应足够，但不一定均匀。

　　如表8-9大批生产工艺规程中，铣顶面以I孔和Ⅱ孔直接在专用夹具上定位。在单件小批生产时，由于毛坯精度低，一般以划线找正法安装。表8-8小批生产工艺规程中的序号40规定的划线，划线时先找正主轴孔中心，然后以主轴孔为基准找出其它需加工平面的位置。加工箱体时，按所划的线找正安装工件，则体现了以主轴孔作粗基准。

　　(2)精基准的选择为了保证箱体零件孔与孔、孔与平面、平面与平面之间的相互位置和距离尺寸精度，箱体类零件精基准选择常用两种原则：基准统一原则、基准重合原则。

　　①一面两孔 (基准统一原则)　在多数工序中，箱体利用底面(或顶面)及其上的两孔作定位基准，加工其它的平面和孔系，以避免由于基准转换而带来的累积误差。如表8-9所示的大批生产工艺过程中，以顶面及其上两孔2-?8H7为定位基准，采用基准统一原则。

　　②三面定位(基准重合原则)　箱体上的装配基准一般为平面，而它们又往往是箱体上其它要素的设计基准，因此以这些装配基准平面作为定位基准，避免了基准不重合误差，有利于提高箱体各主要表面的相互位置精度。表8－8小批生产过程中即采用基准重合原则。

　　由分析可知，这两种定位方式各有优缺点，应根据实际生产条件合理确定。在中、小批量生产时，尽可能使定位基准与设计基准重合，以设计基准作为统一的定位基准。而大批量生产时，优先考虑的是如何稳定加工质量和提高生产率，由此而产生的基准不重合误差通过工艺措施解决，如提高工件定位面精度和夹具精度等。

　　另外，箱体中间孔壁上有精度要求较高的孔需要加工时，需要在箱体内部相应的地方设置镗杆导向支承架，以提高镗杆刚度。因此可根据工艺上的需要，在箱体底面开一矩形窗口，让中间导向支承架伸入箱体。产品装配时窗口上加密封垫片和盖板用螺钉紧固。这种结构形式已被广泛认可和采纳。

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若箱体结构不允许在底面开窗口，而又必需在箱体内设置导向支承架，中间导向支承需用吊架装置悬挂在箱体上方，如图8-69所示。由于吊架刚度差，安装误差大，影响孔系精度；且吊装困难，影响生产率。

http://news.mechnet.com.cn/upload/0903232214199486.bmp

　　二、分离式齿轮箱体加工工艺过程及其分析

　　一般减速箱，为了制造与装配的方便，常做成可分离的，如图8-70所示。

　　（一）分离式箱体的主要技术要求

　　1．对合面对底座的平行度误差不超过0.5/1000；

　　2．对合面的表面粗糙度值小于Ral.6μm，两对合面的接合间隙不超过0.03mm；

　　3．轴承支承孔必须在对合面上，误差不超过±0.2mm；

　　4．轴承支承孔的尺寸公差为H7，表面粗糙度值小于Ral.6μm，圆柱度误差不超过孔径公差之半，孔距精度误差为±0.05~0.08mm。

http://news.mechnet.com.cn/upload/0903232214315168.bmp

　　(二）分离式箱体的工艺特点

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典型箱体零件加工工艺分析

分离式箱体的工艺过程如表8-10、表8-11、表8-12所示。

表8-10 箱盖的工艺过程

序号	工序内容	定位基准
10	铸造
20	时效
30	涂底漆
40	粗刨对合面	凸缘A面
50	刨顶面	对合面
60	磨对合面	顶面
70	钻结合面联接孔	对合面、凸缘轮廓
80	钻顶面螺纹底孔、攻螺纹	对合面二孔
90	检验

表8-11 底座的工艺过程

序号	工序内容	定位基准
10	铸造
20	时效
30	涂底漆
40	粗刨对合面	凸缘B面
50	刨底面	对合面
60	钻底面4孔、锪沉孔、铰2个工艺孔	对合面、端面、侧面
70	钻侧面测油孔、放油孔、螺纹底孔、锪沉孔、攻螺纹	底面、二孔
80	磨对合面	底面
90	检验

表8-12 箱体合装后的工艺过程

序号	工序内容	定位基准
10	将盖与底座对准合笼夹紧、配钻、铰二定位销孔，打入锥销，根据盖配钻底座，结合面的连接孔，锪沉孔 $ U3 e& D: ~0 R2 P+ p2 ^' r
20	拆开盖与底座，修毛刺、重新装配箱体，打人锥销，拧紧螺栓。
30	铣两端面	底面及两孔
40	粗镗轴承支承孔，割孔内槽	底面及两孔
50	精镗轴承支承孔，割孔内槽	底面及两孔
60	去毛刺、清洗、打标记
70	检验

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　　由表可见，分离式箱体虽然遵循一般箱体的加工原则，但是由于结构上的可分离性，因而在工艺路线的拟订和定位基准的选择方面均有一些特点。

　　1.加工路线

　　分离式箱体工艺路线与整体式箱体工艺路线的主要区别在于：整个加工过程分为两个大的阶段。第一阶段先对箱盖和底座分别进行加工，主要完成对合面及其它平面，紧固孔和定位孔的加工，为箱体的合装作准备；第二阶段在合装好的箱体上加工孔及其端面。在两个阶段之间安排钳工工序，将箱盖和底座合装成箱体，并用两销定位，使其保持一定的位置关系，以保证轴承孔的加工精度和拆装后的重复精度。

　　2.定位基准

　　(1)粗基准的选择分离式箱体最先加工的是箱盖和箱座的对合面。分离式箱体一般不能以轴承孔的毛坯面作为粗基准，而是以凸缘不加工面为粗基准，即箱盖以凸缘A面，底座以凸缘B面为粗基准。这样可以保证对合面凸缘厚薄均匀，减少箱体合装时对合面的变形。

　　(2)精基准的选择分离式箱体的对合面与底面(装配基面)有一定的尺寸精度和相互位置精度要求；轴承孔轴线应在对合面上，与底面也有一定的尺寸精度和相互位置精度要求。为了保证以上几项要求，加工底座的对合面时，应以底面为精基准，使对合面加工时的定位基准与设计基准重合；箱体合装后加工轴承孔时，仍以底面为主要定位基准，并与底面上的两定位孔组成典型的“一面两孔”定位方式。这样，轴承孔的加工，其定位基准既符合“基准统一”原则，也符合“基准重合”原则，有利于保证轴承孔轴线与对合面的重合度及与装配基面的尺寸精度和平行度

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