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