机械制造与自动化专业《知识点1箱体零件概述及平面的加工讲义》

学习情境四箱体加工工艺方案制定与实施砂轮架箱体概述一、布置工作任务，明确要求二、观察砂轮架箱体样品，了解砂轮架箱体根本结构三、读图并分析零件图砂轮架箱体属于箱体类零件，它是磨床的根底件之一。

在磨床砂轮架中，由它将一些轴、套、轮、轴承等零件组装在一起，使其保持正确的相互位置关系，并且能按照一定的传动要求传递动力和运动，构成磨床的一个重要部件。

因此，砂轮架箱体的加工质量对磨床的精度、性能和寿命都有一定的影响。

1砂轮架箱体使用性能与设计要求各种砂轮架箱体的尺寸和结构形式虽有所不同，但其使用性能却根本一致，即保证砂轮主轴的高运动精度与位置精度，并能保持精度的高度稳定，抗振、吸振，高刚性、足够的强度，箱体受力、受热变形小，有足够的耐磨性，热处理变形小，机械加工性好等。

因此应在满足装配空间及操作空间要求的前提下，要求其结构尺寸小而紧凑、结构刚性高，主轴支承孔精度高并应严格同轴，中心孔轴线与定位端面应保持严格垂直，箱体的壁厚要足够且变化较小，材料的热处理性能应稳定等。

工模具磨床砂轮架箱体如图4-1所示。

2砂轮架箱体结构与技术要求〔1〕砂轮架箱体的结构分析从图4-1中可以看到，该磨床砂轮架箱体结构具有以下几个特点：1箱体的装配基准选择平导轨与V形导轨的组合方式，其定位准确，承载能力强，与磨床砂轮架的使用性能相适应；2箱体尺寸在满足装配关系与操作空间的要求下，尽量选取小值，因此整个箱体结构紧凑，体积较小；3箱体采用上开口封闭状结构形式，在壁厚较小的情况下，零件结构刚度较高；4箱体导轨长度有所加长，以利于箱体导向精度与承载强度；5箱体壁厚比拟均匀，有利于消除或减少零件的内应力对加工精度的影响；6砂轮架箱体上的主轴支承孔、箱体的装配基准——平导轨与V 形导轨面、轴向推力轴承的定位端面为箱体的重要外表；比拟重要的外表有其它组件与部件的安装基准面。

〔2〕砂轮架箱体的技术要求及其分析1砂轮主轴支承孔尺寸精度为IT7，属于一般精度等级；两主轴孔的相互位置精度-同轴度要求为0.03mm，为较高精度等级；主轴孔的形状精度包括在尺寸精度中，没有单独提出要求。

这些指标确实定，是由主轴的支承方式以及所选用的具体轴承结构所决定。

由于三片瓦轴承主要通过定心调整到达高精度的装配要求，所以轴承孔的高精度，对提高砂轮架的装配精度意义不大。

2箱体主轴轴向定位端面对靠近砂轮端轴孔中心的跳动为0.015mm，而对远离砂轮端〔即皮带轮端〕轴孔中心的跳动没有提出要求。

该项要求主要考虑跳动对主轴轴向窜动的影响程度来确定。

根据误差的传递规律，靠近砂轮端的跳动误差对主轴轴向窜动影响明显，因此只对该位置的跳动提出了较高的要求，而没有选择远离砂轮端的后轴承孔端面作为主轴轴向定位面，更没有对其端面提出较高跳动要求。

3砂轮架箱体的装配基准——导轨面相对设计基准的位置精度、它们之间的相互位置精度以及各自的形状精度都有较高的要求，其误差值在～0.04mm之间，以满足砂轮架在磨床上的位置精度和运动精度要求。

4其它组件、部件的装配基准面，其尺寸精度、位置精度和形状精度也有一定的要求。

四、箱体类零件的材料、毛坯及热处理箱体零件有复杂的内腔，应选用易于成型的材料和制造方法。

铸铁容易成型、切削性能好、价格低廉，并且具有良好的耐磨性和减振性。

因此，箱体零件的材料大都选用HT2021 HT400的各种牌号的灰铸铁。

最常用的材料是HT2021，而对于较精密的箱体零件〔如坐标镗床主轴箱〕那么选用耐磨铸铁。

某些简易机床的箱体零件或小批量、单件生产的箱体零件，为了缩短毛坯制造周期和降低本钱，可采用钢板焊接结构。

某些大负荷的箱体零件有时也根据设计需要，采用铸钢件毛坯。

在特定条件下，为了减轻质量，可采用铝镁合金或其它铝合金制做箱体毛坯，如航空发动机箱体等。

铸件毛坯的精度和加工余量是根据生产批量而定的。

对于单件小批量生产，一般采用木模手工造型。

这种毛坯的精度低，加工余量大，其平面余量一般为7～12mm，孔在半径上的余量为8～14mm。

在大批大量生产时，通常采用金属模机器造型。

此时毛坯的精度较高，加工余量可适当减低，那么平面余量为5～10mm，孔〔半径上〕的余量为7～12mm 。

为了减少加工余量，对于单件小批生产直径大于50mm的孔和成批生产大于30mm 的孔，一般都要在毛坯上铸出预孔。

另外，在毛坯铸造时，应防止砂眼和气孔的产生；应使箱体零件的壁厚尽量均匀，以减少毛坯制造时产生的剩余应力。

热处理是箱体零件加工过程中的一个十分重要的工序，需要合理安排。

由于箱体零件的结构复杂，壁厚也不均匀，因此，在铸造时会产生较大的剩余应力。

为了消除剩余应力，减少加工后的变形和保证精度的稳定，所以，在铸造之后必须安排人工时效处理。

人工时效的工艺标准为：加热到500～550ºC，保温4 h～6 h，冷却速度小于或等于30ºC/h，出炉温度小于或等于2021C。

普通精度的箱体零件，一般在铸造之后安排一次人工时效处理。

对一些高精度或形状特别复杂的箱体零件，在粗加工之后还要安排一次人工时效处理，以消除粗加工所造成的剩余应力。

有些精度要求不高的箱体零件毛坯，有时不安排时效处理，而是利用粗、精加工工序间的停放和运输时间，使之得到自然时效。

箱体零件人工时效的方法，除了加热保温法外，也可采用振动时效来到达消除剩余应力的目的。

五、箱体类零件的加工方法箱体零件主要是一些平面和孔的加工，其加工方法和工艺路线常有：平面加工可用粗刨—精刨、粗刨—半精刨—磨削、粗铣—精铣或粗铣—磨削〔可分粗磨和精磨〕等方案。

其中刨削生产率低，多用于中小批生产。

铣削生产率比刨削高，多用于中批以上生产。

当生产批量较大时，可采用组合铣和组合磨的方法来对箱体零件各平面进行多刃、多面同时铣削或磨削。

箱体零件上轴孔加工可用粗镗〔扩〕—精镗〔铰〕或粗镗〔钻、扩〕—半精镗〔粗铰〕—精镗〔精铰〕方案。

对于精度在IT6，外表粗糙度Ra值小于µm的高精度轴孔〔如主轴孔〕那么还需进行精细镗或珩磨、研磨等光整加工。

对于箱体零件上的孔系加工，当生产批量较大时，可在组合机床上采用多轴、多面、多工位和复合刀具等方法来提高生产率。

六、教师综合及检查学生任务完成情况，做好记录图 4-1 M9116模具工具磨床砂轮架箱体砂轮架箱体的加工方案〔一〕-------相关知识介绍〔箱体零件平面的加工〕一、平面的常规加工方法零件上有多种形式的加工平面，如箱体零件的结合面，轴、盘类零件的端平面，平板类零件的平面，机床导轨的组合平面等。

平面的加工方法很多，如车削、铣削、磨削、拉削、刮研、研磨、抛光、超精加工等。

应根据零件的结构、形状、尺寸、技术要求和生产类型的不同合理选择加工方法。

1铣削加工铣削加工是目前应用最广泛的切削加工方法之一，适用于平面、台阶沟槽、成形外表和切断等加工。

其加工外表形状及所用刀具如图4-2所示。

铣削加工生产率高，加工外表粗糙度值较小，精铣外表粗糙度Ra值可达～µm，两平行平面之间的尺寸精度可达IT9～IT7，直线度可达0.08mm/m～0.12mm/m。

图4-2 铣削加工的应用〔a 〕端铣平面 〔b 〕周铣平面 〔c 〕立铣刀铣直槽 〔d 〕三面刃铣刀铣直槽 〔e 〕铣槽刀铣键槽〔f 〕铣角度槽 〔g 〕铣燕尾槽 〔h 〕铣T 型槽 〔i 〕在圆形工作台上用立铣刀铣圆弧槽〔j 〕铣螺旋槽 〔〕指状铣刀铣成形面 〔l 〕盘状铣刀铣成形面铣刀的每一个刀齿相当于一把车刀，它的切削根本规律与车削相似，但铣削是断续切削，切削厚度与切削面积随时在变化，所以铣削过程又具有一些特殊规律。

铣刀刀齿在刀具上的分布有两种形式，一种是分布在刀具的圆周外表上，一种是分布在刀具的端面上。

对应的分别是圆周铣和端铣。

1铣削用量的选择铣削用量要素 铣削用量要素包括背吃刀量ɑm 。

端铣时，背吃刀量为切削层深度； 而圆周铣削时，背吃刀量为被加工外表的宽度。

②侧吃刀量ɑe 垂直于铣刀轴线测量的切削层尺寸为侧吃刀量ɑe ，单位为mm 。

端铣时，侧吃刀量为被加工外表宽度；而圆周铣削时，侧吃刀量为切削层深度。

③铣削速度υc 铣削速度是铣刀主运动的线速度，其值可按下式计算：1000/dn v c π=式中 υc ——铣削速度〔m/min 〕；d —— 铣刀直径mm ；n —— 铣刀转速r/min 。

④铣削进给量 铣削时进给运动的大小有以下三种表示方法： 每齿进给量是铣刀每转一个刀齿时，工件与铣刀沿进给方向的相对位移，单位为mm/ 。

每转进给量是铣刀每转一转时，工件与铣刀沿进给方向的相对位移，单位为mm/r 。

进给速度是单位时间内工件与铣刀沿进给方向的相对位移，单位为mm/min 。

三者之间的关系为：υf ＝fn ＝ɑfn 式中 —— 铣刀刀齿数目。

铣床铭牌上给出的是进给速度，调整机床时，首先应根据加工条件选择ɑ ，然后计算出υf ，并按υf 调整机床。

2铣削方式及其选择1逆铣和顺铣圆周铣削有两种铣削方式，如图4-4所示：图4-4 圆周铣削方式〔a〕逆铣〔b〕顺铣①逆铣铣刀切削速度方向与工件进给方向相反时称为逆铣。

②顺铣铣刀切削速度方向与工件进给方向相同时称为顺铣。

逆铣时，刀齿的切削厚度从零逐渐增大。

铣刀刃口钝圆半径大于瞬时切削厚度时，刀具实际切削前角为负值，刀齿在加工外表上挤压、滑动切不下切屑，使这段外表产生严重的冷硬层。

下一个刀齿切入时，又在冷硬层上挤压、滑行，使刀齿容易磨损，同时使工件外表粗糙度增大。

顺铣时，刀齿的切削厚度从最大开始，防止了挤压、滑行现象。

同时切削力始终压向工作台，防止了工件的上下振动，因而能提高铣刀耐用度和加工外表质量。

但顺铣不适用于铣削带硬皮的工件。

2 对称铣削与不对称铣削端铣时，根据铣刀相对于工件安装位置不同，可分为对称铣削与不对称铣削，如图4-5所示。

图 4-5端铣的铣削方式〔a〕对称铣削〔b〕不对称逆铣〔c〕不对称顺铣①对称铣削铣刀轴线位于铣削弧长的对称中心位置，切入切出切削厚度一样，这种铣削方式具有较大的平均切削厚度，在用较小的ɑf铣削淬硬钢时，为使刀齿超越冷硬层切入工件，应采用对称铣削。

②不对称逆铣这种铣削在切入时切削厚度最小，铣削碳钢和一般合金钢时，可减小切入时的冲击。

③不对称顺铣这种铣削在切出时切削厚度最小，用于铣削不锈钢和耐热合金时，可减小硬质合金的剥落磨损，提高切削速度40%～60%。

2刨削加工刨削是以刨刀相对工件的往复直线运动与工作台〔或刀架〕的间歇进给运动实现切削加工的。

主要用于加工平面、斜面、沟槽和成形外表，附加仿形装置也可以加工一些空间曲面〔见图4-6所示〕。

图4-6 刨削加工的应用〔a〕刨平面〔b〕刨垂直面〔c〕刨台阶面〔d〕刨斜面〔e〕刨直槽〔f〕切断〔g〕刨T形槽〔h〕刨成形面刨削加工应用于单件小批生产及修配工作中。