箱体零件加工工艺分析

项目五 箱体零件加工
【任务分解 （1 （2 （3）箱体零件质量检测。
任务一箱体零件加工工艺分析
【学习目标 （1 （2）熟悉箱体零件加工工艺。
5.1.1认知箱体零件
1.箱体零件的功用和结构特点 箱体是各类机器的基础零件，用于将机器和部件中的轴、
套、轴承和齿轮等有关零件连成一个整体，使之保持正确 的相对位置，并按照一定的传动关系协调地运转和工作。 图5.1所示为几种箱体类零件的结构简图。 箱体零件的尺寸大小和结构形式随其用途不同有很大差别， 但在结构上仍有共同的特点：结构复杂，箱壁薄且壁厚不 均匀，内部呈腔型。在箱壁上既有精度要求较高的轴承孔 和装配用的基准平面，也有精度要求较低的紧固孔和次要 平面。因此箱体零件的加工部位多，加工精度高，加工难 度大。
（4）粗基准的选择。一般用箱体上的重要孔作粗基准，这样可 以使重要孔加工时余量均匀。主轴箱上主轴孔是最重要孔，所以
2.不同批量箱体生产的特殊性
（1）粗基准的选择。虽然箱体零件一般都选择重要孔为粗基准， 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。
（2）精基准的选择。箱体加工精基准的选择因生产批量的不同 而有所区别。单件小批生产用装配基准作定位精基准。图5.2车床 主轴箱单件小批加工孔系时，选择箱体底面导轨B、C面作为定位 基准。B、C面既是主轴孔的设计基准，也与箱体的主要纵向孔系、 端面、侧面有直接的相互位置关系，故选择导轨B、C面做定位基 准，不仅消除了基准不重合误差，而且在加工各孔时，箱口朝上， 便于安装调整刀具、更换导向套、测量孔径尺寸、观察加工情况 和加注切削液等。
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 挡板保证，但其定位精度较低。为了提高其定位精度，可 以用心轴和百分表找正，如图5.19所示，在加工好的孔中 插入心轴，然后将工作台旋转90°，移动工作台，用百分 表找正。
5.2.3 镗床与镗刀
2.铣削加工
铣削是平面加工中最常采用的加工 方法，加工精度一般可达IT6～IT10 级，表面粗糙度Ra值可达0.8～12.5 µm。当加工尺寸较大的平面时，在 多轴龙门铣床上，采用多刀铣削， 既可保证平面之间的相互位置精度， 也可获得较高的生产率。
图5.13
3.磨削加工
平面磨削和其他磨削方法一样，具有切削 速度高、进给量小、尺寸精度易于控制及 能获得较小的表面度值等特点，加工精度 一般可达IT5～IT9级，表面粗糙度Ra值可达 1.6～0.2 µm。因而多用于零件的半精加工和 精加工。
1.镗床 （1）卧式镗床。 适合加工大型、复杂的箱体类零件上精度要求
较高的孔系及端面。卧式镗床的外形如图5.20
卧式镗床的工作运动如图5.21
（2）坐标镗床。坐标镗 床是一种高精度机床，主 要用于加工精密的孔 （IT5级或更高）和位置 精度要求很高的孔系，如 钻模、镗模等精密孔。它 具有测量坐标位置的精密 测量装置，而且这种机床 的主要零部件的制造和装 配精度很高，并有良好的
（2）利用镗床后立柱上的导向支承镗孔。这种方法其镗 杆系两端支承，刚性好。但是调整比较麻烦，镗杆较长很
（3）采用调头镗。当箱体箱壁相距较远时，可采用调头 镗。工件在一次装夹下，镗好一端的孔后，将镗床工作台 回转180°，镗另一端的孔。由于普通镗床工作台回转精 度较低，所以此法加工精度不高。
3.交叉孔系加工 箱体上交叉孔系的加工主要是控制有关孔的垂直度误差。
（4）主要平面的精度。箱体装配基面的平面度误差影响主轴箱 与床身连接时的接触刚度，若加工箱体零件时以此作为定位基准 则会影响孔的加工精度。
（5）表面粗糙度。重要孔和主要平面的表面粗糙度值会影响连 接面的配合性质或接触刚度，一般主轴孔Ra为0.4～0.8 靘，其他 各纵向孔Ra为1.6 µm,孔的内端面Ra为3.2µm，装配基面和定位基 面Ra为0.63～2.5 µm，其他平面的Ra为2.5～10 µm。
4.箱体零件的结构工艺性
（2）箱体的同轴孔。箱体上同轴线孔的孔径排列方式有三种， 图5.4（a）为孔径大小向一个方向递减，且相邻两孔直径之差 大于孔的毛坯加工余量，这种排列方式便于镗杆和刀具从一端 伸入同时加工同轴线上的各孔，对单件小批生产，这种结构适 用于在通用机床上加工。图5.4（b）为孔径大小从两边向中间 递减，对大批量生产，这种结构便于采用组合机床从两边同时 加工，使镗杆的悬伸长度大大减短，提高了镗杆的刚度。图5.4 （c）为孔径外小内大，加工时要将刀杆伸入箱体后装刀、对刀，
（1 （2 （3）确定零件的机械加工工艺路线。
图5.8
图5.9
任务二箱体零件加工的平面加工
1.刨削加工
（1）刨削加工特点。刀具结构简单,机床调整方便,加工大平面时 生产率较低，分为粗刨和精刨。
（2）刨床。如图5.10所示为牛头刨床外形。在牛头刨床上加工时， 工件一般采用平口钳或螺栓压板安装在工作台上，刀具装在滑枕 的刀架上。滑枕带动刀具的往复直线运动为主切削运动，工作台 带动工件沿垂直于主运动方向的间歇运动为进给运动。刀架后的 转盘可绕水平轴线扳转角度。这样在牛头刨上不仅可以加工平面， 还可以加工各种斜面和沟槽，如图5.11
图5.12所示为龙门刨外形。在龙门刨床上加工，工件一般用螺栓 压板直接安装在工作台上或用专用夹具安装，刀具安装在横梁上 的垂直刀架上或工作台两侧的侧刀架上。工作台带动工件的往复 直线运动为主切削运动，刀具沿垂直于主运动方向的间歇运动为 进给运动。各刀架也可以绕水平轴线扳转角度，故同样可以加工 平面、斜面及沟槽。
（2）加工阶段粗、精分开。因为箱体的结构复杂，壁厚不均， 刚性较差，而加工精度要求又高。将粗、精加工分开进行，可在 精加工中削除由粗加工所产生的内应力以及切削力、夹紧力和切 削热造成的变形，有利于保证加工质量。同时还能根据粗、精加 工的不同要求合理地选用设备，有利于提高效率和确保加工的精 度。
（3）工序间安排时效处理。箱体零件结构复杂，铸造内应力大。 为了消除内应力，减少变形，铸造之后要安排人工时效处理。
（3）双刃镗刀有两个切削刃对称的分布在镗杆轴线的 两侧参与切削，背向力互相抵消，不易引起振动。固定 式双刃镗刀如图5.26所示
5.2.4 任务拓展
以小组为单位，自选常用的一种刨床或镗床，分析其技 术参数、传动原理及典型结构。
2.箱体零件的主要技术要求 现以某车床主轴箱（零件图如图5.2所示）为例，将箱体零件的主
要技术要求归纳为以下几项：
（1）孔径精度。孔径的加工精度影响轴承与孔的配合精度。 （2）孔与孔的位置精度。孔与孔的位置精度是指孔系的同轴度、
平行度和垂直度要求。
（3）孔与平面的位置精度。这主要指主轴孔和主轴箱安装基面 的平行度要求，它决定了主轴与床身导轨的相互位置关系。
（3）箱体的端面。箱体的外端面凸台，应尽可能在同一平面 上（图5.5（a）），若采用图5.5（b）所示形式，加工就较麻烦。 箱体的内端面加工比较困难，为了加工方便，箱体内端面尺寸 应尽可能小于刀具需穿过的孔加工前的直径，如图5.6（a）所 示。否则，必须先将刀杆引入孔后再装刀具，加工后卸下刀具 后才能将刀杆退出（图5.6（b）），加工很不方便。另外，箱 体孔内部端面的加工，一般都是采用铣、锪加工方法，这就要 求加工的端面不宜过大，否则因为加工时轴向切削力很大，易 产生振动，影响加工质量。
3.所用设备依批量不同而异 单件小批生产一般都在通用机床上加工，各工序
的加工质量靠工人技术水平和机床工作精度来保 证。除个别必须用专用夹具才能保证质量的工序 外，一般很少采用专用夹具。而大批量箱体的加 工则广泛采用组合机床，如平面加工多采用多轴 龙门铣床、组合磨床。各主要孔则采用多工位组 合机床、专用镗床等。专用夹具用得也很多，从 而大大地提高了生产率。 5.1.3任务拓展 图5.8为剖分式减速器箱盖零件图，图5.9为剖分式
（4）箱体的装配基面。箱体装配基面的尺寸应尽可能大，形状 力求简单，以利于加工、装配和检验；另外，箱体上的紧固孔的 尺寸规格应尽量一致，以减少加工换刀的次数。
5.1.2 箱体零件加工工艺分析 1.不同批量箱体生产的共性 （1）加工顺序。箱体零件的加工顺序为先面后孔，因为箱体孔
的精度一般都较高，加工难度大，若先以孔为粗基准加工好平面， 再以平面为精基准加工孔，这样既能为孔的加工提供稳定可靠的 精基准，同时可以使孔的加工余量均匀。
5.2.2箱体零件的孔系加工
1.平行孔系加工
1）找正法：根据图样要求在毛坯或半成品上划出界限作 为加工依据，然后按线加工。
（1）用心轴和块规找正法。如图5.14所示，将精密心轴插 入镗床主轴孔内（或直接利用镗床主轴），然后根据孔和 定位基面的距离用块规、塞尺校正主轴位置，加工第一排 孔。加工第二排孔时，分别在加工第一排孔和主轴中插入 心轴，然后采用同样方法确定加工第二排孔时主轴的位置。
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坐标法镗孔是在普通卧式镗床、坐标镗床或数控铣床等设备上， 借助于测量装置，调整机床主轴与工件之间的相对位置，来保 证孔距精度的一种镗孔方法。坐标法镗孔的孔距精度主要取决 于坐标的移动精度。
（1）利用块规、百分表等测量工具找正坐标尺寸。在普通卧 式镗床上，利用块规、量棒及百分表控制工作台的横向位移和 主轴箱垂直位移的坐标尺寸，进行找正加工，如图5.14所示。
（2）在普通机床上加装测量装置。这种方法主要是提高机床 运动部件位移的测量精度。应用较多的是在机床上加装一套由 金属线纹尺和光学读数头组成的精密长度测量装置。
2.同轴孔系加工 （1）利用已加工孔作为支承导向。
图5.17
如图5.17所示，当箱体前壁上的
孔径加工好后，在孔内装一导向套，
通过导向套支承镗杆加工后壁上的孔。
（3）刨刀。刨刀的结构与车刀相似， 其几何角度的选取也与车刀基本相 同。但是由于刨削的过程有冲击， 所以刨刀的前角比车刀要小（一般 小于5°～6°），而且刨刀的刃倾角 也应取较大的负值，以使刨刀切入 工件时所产生的冲击力不是作用在 刀尖上，而是作用在离刀尖稍远的 切削刃上。为了避免刨刀扎入工件， 影响加工表面质量和尺寸精度，在 生产中常把刨刀刀杆作成弯头结构， 如图5.13