典型零件加工工艺(DOC)

箱体类零件加工工艺箱体零件是机器或部件的基础零件，轴、轴承、齿轮等有关零件按规定的技术要求装配到箱体上，连接成部件或机器，使其按规定的要求工作，因此箱体零件的加工质量不仅影响机器的装配精度和运动精度，而且影响机器的工作精度、使用性能和寿命。

下面以图1所示齿轮减速箱体零件的加工为例讨论箱体类零件的工艺过程。

图1 某车床主轴箱体简图箱体类零件的结构特点和技术要求分析图3所示零件为某车床主轴箱体类零件，属于中批生产，零件的材料为HT200铸铁。

一般来说，箱体零件的结构较复杂，内部呈腔形，其加工表面主要是平面和孔。

对箱体类零件的技术要求分析，应针对平面和孔的技术要求进行分析。

1．平面的精度要求箱体零件的设计基准一般为平面，本箱体各孔系和平面的设计基准为G面、H面和P面，其中G面和H面还是箱体的装配基准，因此它有较高的平面度和较小表面粗糙度要求。

2．孔系的技术要求箱体上有孔间距和同轴度要求的一系列孔，称为孔系。

为保证箱体孔与轴承外圈配合及轴的回转精度，孔的尺寸精度为IT7，孔的几何形状误差控制在尺寸公差范围之内。

为保证齿轮啮合精度，孔轴线间的尺寸精度、孔轴线间的平行度、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，均应有较高的要求。

3．孔与平面间的位置精度箱体上主要孔与箱体安装基面之间应规定平行度要求。

本箱体零件主轴孔中心线对装配基面（G、H面）的平行度误差为0.04mm。

4．表面粗糙度重要孔和主要表面的粗糙度会影响连接面的配合性质或接触刚度，本箱体零件主要孔表面粗糙度为0.8μm，装配基面表面粗糙度为1.6μm。

箱体类零件的材料及毛坯箱体零件的材料常用铸铁，这是因为铸铁容易成形，切削性能好，价格低，且吸振性和耐磨性较好。

根据需要可选用HT150～350，常用HT200。

在单件小批量生产情况下，为缩短生产周期，可采用钢板焊接结构。

某些大负荷的箱体有时采用铸钢件。

在特定条件下，可采用铝镁合金或其它铝合金材料。

铸铁毛坯在单件小批生产时，一般采用木模手工造型，毛坯精度较低，余量大；在大批量生产时，通常采用金属模机器造型，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50mm的孔，成批生产大于30mm的孔，一般都铸出预孔，以减少加工余量。

铝合金箱体常用压铸制造，毛坯精度很高，余量很小，一些表面不必经切削加即可使用。

箱体类零件的加工工艺过程箱体零件的主要加工表面是孔系和装配基准面。

如何保证这些表面的加工精度和表面粗糙度，孔系之间及孔与装配基准面之间的距离尺寸精度和相互位置精度，是箱体零件加工的主要工艺问题。

箱体零件的典型加工路线为：平面加工－孔系加工－次要面（紧固孔等）加工。

图1车床主轴箱体零件，其生产类型为中小批生产；材料为HT200；毛坯为铸件。

该箱体的加工工艺路线如表1。

表1车床主轴箱体零件的加工工艺过程箱体类零件的加工工艺过程分析一、主要表面的加工方法选择箱体的主要加工表面有平面和轴承支承孔。

箱体平面的粗加工和半精加工主要采用刨削和铣削，也可采用车削。

当生产批量较大时，可采用各种组合铣床对箱体各平面进行多刀、多面同时铣削；尺寸较大的箱体，也可在多轴龙门铣床上进行组合铣削，可有效提高箱体平面加工的生产率。

箱体平面的精加工，单件小批量生产时，除一些高精度的箱体仍需手工刮研外，一般多用精刨代替传统的手工刮研；当生产批量大而精度又较高时，多采用磨削。

为提高生产效率和平面间的位置精度，可采用专用磨床进行组合磨削等。

箱体上公差等级为IT 7级精度的轴承支承孔，一般需要经过3～4次加工。

可采用扩一粗铰一精铰，或采用粗镗－半精镗一精镗的工艺方案进行加工(若未铸出预孔应先钻孔）。

以上两种工艺方案，表面粗糙度值可达Ra0. 8～1. 6μm。

铰的方案用于加工直径较小的孔，镗的方案用于加工直径较大的孔。

当孔的加工精度超过IT 6级，表面粗糙度值Ra小于0. 4μm时，还应增加一道精密加工工序，常用的方法有精细镗、滚压、珩磨、浮动镗等。

二、箱体加工定位基准的选择1．粗基准的选择粗基准的选择对零件主要有两个方面影响，即影响零件上加工表面与不加工表面的位置和加工表面的余量分配。

为了满足上述要求，一般宜选箱体的重要孔的毛坯孔作粗基准。

本箱体零件就是宜主轴孔Ⅲ和距主轴孔较远的Ⅱ轴孔作为粗基准。

本箱体不加工面中，内壁面与加工面（轴孔）间位置关系重要，因为箱体中的大齿轮与不加工内壁间隙很小，若是加工出的轴承孔与内壁有较大的位置误差，会使大齿轮与内壁相碰。

从这一点出发，应选择内壁为粗基准，但是夹具的定位结构不易实现以内壁定位。

由于铸造时内壁和轴孔是同一个型心浇铸的，以轴孔为粗基准可同时满足上述两方的要求，因此实际生产中，一般以轴孔为粗基准。

2．精基准的选择选择精基准主要是应能保证加工精度，所以一般优先考虑基准重合原则和基准同一原则，本零件的各孔系和平面的设计基准和装配基准为为G、H面和P 盖，因此可采用G、H面和P三面作精基准定位。

三、箱体加工顺序的安排箱体机械加工顺序的安排一般应遵循以下原则：1．先面后孔的原则箱体加工顺序的一般规律是先加工平面，后加工孔。

先加工平面，可以为孔加工提供可靠的定位基准，再以平面为精基准定位加工孔。

平面的面积大，以平面定位加工孔的夹具结构简单、可靠，反之则夹具结构复杂、定位也不可靠。

由于箱体上的孔分布在平面上，先加工平面可以去除铸件毛坯表面的凹凸不平、夹砂等缺陷，对孔加工有利，如可减小钻头的歪斜、防止刀具崩刃，同时对刀调整也方便。

2．先主后次的原则箱体上用于紧固的螺孔、小孔等可视为次要表面，因为这些次要孔往往需要依据主要表面（轴孔）定位，所以这些螺孔的加工应在轴孔加工后进行。

对于次要孔与主要孔相交的孔系，必须先完成主要孔的精加工，再加工次要孔，否则会使主要孔的精加工产生断续切削、振动，影响主要孔的加工质量。

3．孔系的数控加工由于箱体零件具有加工表面多，加工的孔系的精度高，加工量大的特点，生产中常使用高效自动化的加工方法。

过去在大批、大量生产中，主要采用组合机床和加工自动线，现在数控加工技术，如加工中心、柔性制造系统等已逐步应用于各种不同的批量的生产中。

车床主轴箱体的孔系也可选择在卧式加工中心上加工，加工中心的自动换刀系统，使得一次装夹可完成钻、扩、铰、镗、铣、攻螺纹等加工，减少了装夹次数，实行工序集中的原则，提高了生产率。

齿轮知识介绍齿轮简介齿轮是能互相啮合的有齿的机械零件，它在机械传动及整个机械领域中的应用极其广泛。

现代齿轮技术已达到：齿轮模数0.004～100毫米；齿轮直径由1毫米～150米；传递功率可达上十万千瓦；转速可达几十万转/分；最高的圆周速度达300米/秒。

齿轮在传动中的应用很早就出现了。

公元前三百多年，古希腊哲学家亚里士多德在《机械问题》中，就阐述了用青铜或铸铁齿轮传递旋转运动的问题。

中国古代发明的指南车中已应用了整套的轮系。

不过，古代的齿轮是用木料制造或用金属铸成的，只能传递轴间的回转运动，不能保证传动的平稳性，齿轮的承载能力也很小。

19世纪出现的滚齿机和插齿机，解决了大量生产高精度齿轮的问题。

1900年，普福特为滚齿机装上差动装置，能在滚齿机上加工出斜齿轮，从此滚齿机滚切齿轮得到普及，展成法加工齿轮占了压倒优势，渐开线齿轮成为应用最广的齿轮。

齿轮种类齿轮应用广泛，种类很多。

按齿廓曲线可分为渐开线齿轮、摆线齿轮、圆弧齿轮等。

按外形可分为圆柱齿轮、锥齿轮、非圆齿轮、齿条、蜗杆-蜗轮等；按轮齿所在的表面可分为外齿轮和内齿轮；按齿线形状可分为直齿轮、斜齿轮、人字齿轮、曲线齿轮等。

按制造方法可分为铸造齿轮、切制齿轮、轧制齿轮、烧结齿轮等。

按齿面硬度可分为软齿面和硬齿面两种。

齿轮图示：齿轮材料制造齿轮常用的钢有调质钢、淬火钢、渗碳淬火钢和渗氮钢。

铸钢的强度比锻钢稍低，常用于尺寸较大的齿轮；灰铸铁的机械性能较差，可用于轻载的开式齿轮传动中；球墨铸铁可部分地代替钢制造齿轮；塑料齿轮多用于轻载和要求噪声低的地方，与其配对的齿轮一般用导热性好的钢齿轮。

齿轮加工设备按照被加工齿轮种类不同，齿轮加工机床可分为两大类：1.圆柱齿轮加工机床5)精加工：精修基准、精加工齿形1、基准的选择对于齿轮加工基准的选择常因齿轮的结构形状不同而有所差异。

带轴齿轮主要采用顶点孔定位；对于空心轴，则在中心内孔钻出后，用两端孔口的斜面定位；孔径大时则采用锥堵。

顶点定位的精度高，且能作到基准重合和统一。

对带孔齿轮在齿面加工时常采用以下两种定位、夹紧方式。

（1）以内孔和端面定位这种定位方式是以工件内孔定位，确定定位位置，再以端面作为轴向定位基准，并对着端面夹紧。

这样可使定位基准、设计基准、装配基准和测量基准重合，定位精度高，适合于批量生产。

但对于夹具的制造精度要求较高。

（2）以外圆和端面定位当工件和加剧心轴的配合间隙较大时，采用千分表校正外圆以确定中心的位置，并以端面进行轴向定位，从另一端面夹紧。

这种定位方式因每个工件都要校正，故生产率低；同时对齿坯的内、外圆同轴要求高，而对夹具精度要求不高，故适用于单件、小批生产。

综上所述，为了减少定位误差，提高齿轮加工精度，在加工时应满足以下要求：1)应选择基准重合、统一的定位方式；2)内孔定位时，配合间隙应近可能减少；3)定位端面与定位孔或外圆应在一次装夹中加工出来，以保证垂直度要求。

2、齿轮毛坯的加工齿面加工前的齿轮毛坯加工，在整个齿轮加工过程中占有很重要的地位。

因为齿面加工和检测所用的基准必须在此阶段加工出来，同时齿坯加工所占工时的比例较大，无论从提高生产率，还是从保证齿轮的加工质量，都必须重视齿轮毛坯的加工。

在齿轮图样的技术部要求中，如果规定以分度圆选齿厚的减薄量来测定齿侧间隙时，应注意齿顶圆的精度要求，因为齿厚的检测是以齿顶圆为测量基准的。

齿顶圆精度太低，必然使测量出的齿厚无法正确反映出齿侧间隙的大小，所以，在这一加工过程中应注意以下三个问题：1)当以齿顶圆作为测量基准时，应严格控制齿顶圆的尺寸精度；2)保证定位端面和定位孔或外圆间的垂直度；3)提高齿轮内孔的制造精度，减少与夹具心轴的配合间隙；3、齿形及齿端加工齿形加工是齿轮加工的关键，其方案的选择取决于多方面的因素，如设备条件、齿轮精度等级、表面粗糙度、硬度等。

常用的齿形加工方案在上节已有讲解，在此不再叙述。

齿轮的齿端加工有倒圆、倒尖、倒棱和去毛刺等方式。

经倒圆、倒尖后的齿轮在换档时容易进入啮合状态，减少撞击现象。

倒棱可除去齿端尖角和毛刺。

倒圆时，铣刀告诉旋转，并沿圆弧作摆动，加工完一个齿后，工件退离铣刀，经分度再快速向铣刀靠近加工下一个齿的齿端。

齿端加工必须在淬火之前进行，通常都在滚（插）齿之后，剃齿之前安排齿端加工。

4、轮加工过程中的热处理要求在齿轮加工工艺过程中，热处理工序的位置安排十分重要，它直接影响齿轮的力学性能及切削加工性。