1、3.3箱体类零件的加工,3.3.1箱体零件的功用与结构特点箱体是机器的基础零件,它将机器中有关部件的轴、套、齿轮等相关零件连接成一个整体,并使之保持正确的相互位置,以传递转矩或改变转速来完成规定的运动。故箱体的加工质量,直接影响到机器的性能、精度和寿命。箱体类零件的结构复杂,壁薄且不均匀,加工部位多,加工难度大。据统计资料表明,一般中型机床制造厂花在箱体类零件的机械加工工时约占整个产品加工工时的l520常见的箱体类零件有机床主轴箱、变速箱体、发动机缸体和机座等。按照结构形式可分为整体式和分离式箱体。前者整体铸造、整体加工，加工困难但装配精度高；后者分开制造和装配，增加了装配工作量。,3.3.2
2、箱体类零件的技术要求、材料、毛坯,技术要求 （1）主要平面的形状精度和表面粗糙度主要的平面往往既是装配基准又是加工基准，因此就要求很高的平面度和较小表面粗糙度值，不然就会影响箱体加工的定位精度以及之后总装的接触刚度和相互位置精度。一般要求平面度早0.10.03mm,Ra为2.50.63m （2）孔的尺寸精度、几何形状精度和表面粗糙度一般箱体零件为：轴孔的尺寸精度为IT6IT7，圆度不超过孔径公差的一半，表面粗糙度为0.40.8m。作为装配基准和定位基准的重要平面的平面度要求较高，表面粗糙度Ra为0.63m （3）主要孔和平面相互精度包括孔系轴线之间的距离尺寸精度和平行度，同一轴线上各孔的同轴度
3、，以及孔端面对孔轴线的垂直度、孔轴线对安装面的平行度或垂直度等。,材料及毛坯常选用各种牌号的灰铸铁,常用的牌号有HT100HT400。因为灰铸铁具有较好的耐磨性、铸造性和可切削性,而且吸振性好,成本又低。某些负荷较大的箱体采用铸钢件,某些简易箱体为了缩短毛坯制造的周期而采用钢板焊接结构。一般采用铸件。因曲轴箱是大批大量生产，且毛坯的形状复杂，故采用压铸毛坯，镶套与箱体在压铸时铸成一体。压铸的毛坯精度高，加工余量小，有利于机械加工。为减少毛坯铸造时产生的残余应力，箱体铸造后应安排人工时效,3.3.3平面的加工,对于中、小件，一般在牛头刨床上进行；对于大件，一般在龙门刨床或龙门铣床上进行。刨削的刀
4、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。,3.3.4孔系的加工,箱体上若干有相互位置精度要求的孔的组合,称为孔系。孔系可分为平行孔系、同轴孔系和交叉孔系(如图所示)。孔系加工是箱体加工的关键,根据箱体加工批量的不同和孔系精度要求的不同,孔系加工所用的方法也是不同的,现分别予以讨论。,1.平行孔系的加工下面主要介绍如何保证平行孔系孔距精度的方法。1)找正法找正法是在通用机
5、床(镗床、铣床)上利用辅助工具来找正所要加工孔的正确位置的加工方法。这种找正法加工效率低,一般只适于单件小批生产。找正时除根据划线用试镗方法外,有时借用心轴量块或用样板找正,以提高找正精度。,如图所示为心轴和块规找正法。镗第一排孔时将心轴插入主轴孔内(或直接利用镗床主轴),然后根据孔和定位基准的距离组合一定尺寸的块规来校正主轴位置,校正时用塞尺测定块规与心轴之间的间隙,以避免块规与心轴直接接触而损伤块规(如图4-20(a)所示)。镗第二排孔时,分别在机床主轴和已加工孔中插入心轴,采用同样的方法来校正主轴轴线的位置,以保证孔中心距的精度(如图4-20(b)所示)。这种找正法其孔心距精度可达0.0
6、3mm,2)镗模法在成批生产中,广泛采用镗模加工孔系,如图4-22所示。工件5装夹在镗模上,镗杆4被支承在镗模的导套6里,导套的位置决定了镗杆的位置,装在镗杆上的镗刀3将工件上相应的孔加工出来。当用两个或两个以上的支承1来引导镗杆时,镗杆与机床主轴2必须浮动联接。当采用浮动联接时,机床精度对孔系加工精度影响很小,因而可以在精度较低的机床上加工出精度较高的孔系。孔距精度主要取决于镗模,一般可达0.05mm。能加工公差等级IT7的孔,其表面粗糙度可达Ra51.25m。当从一端加工、镗杆两端均有导向支承时,孔与孔之间的同轴度和平行度可达0.020.03mm;当分别由两端加工时,可达0.040.05m
7、m。,3)坐标法坐标法镗孔是在普通卧式镗床、坐标镗床或数控镗铣床等设备上,借助于精密测量装置,调整机床主轴与工件间在水平和垂直方向的相对位置,来保证孔心距精度的一种镗孔方法。采用坐标法加工孔系时,要特别注意选择基准孔和镗孔顺序,否则,坐标尺寸累积误差会影响孔心距精度。基准孔应尽量选择本身尺寸精度高、表面粗糙度小的孔(一般为主轴孔),这样在加工过程中,便于校验其坐标尺寸。孔心距精度要求较高的两孔应连在一起加工。,2.同轴孔系的加工成批生产中,箱体上同轴孔的同轴度几乎都由镗模来保证。单件小批生产中,其同轴度用下面几种方法来保证。1)利用已加工孔作支承导向如图4-24所示,当箱体前壁上的孔加工好后,
8、在孔内装一导向套,以支承和引导镗杆加工后壁上的孔,从而保证两孔的同轴度要求。这种方法只适于加工箱壁较近的孔,2)利用镗床后立柱上的导向套支承导向这种方法其镗杆系两端支承,刚性好。但此法调整麻烦,镗杆长,较笨重,故只适于单件小批生产中大型箱体的加工 3)采用调头镗当箱体与箱壁相距较远时,可采用调头镗。工件在一次装夹下,镗好一端孔后,将镗床工作台回转180,再调整工作台位置,使已加工孔与镗床主轴同轴,然后再加工另一端孔,3.交叉孔系加工箱体上交叉孔系的主要技术要求是控制有关孔的垂直度误差。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块保证，
9、其定位精度较低。为了提高定位精度，可用芯轴与百分表找正,4.箱体孔系加工精度分析1）镗杆受力变形的影响悬臂镗杆在镗孔过程中，受到切削力矩M、切削力Fr以及镗杆自重G的作用，如图3.30、3.31所示切削 力矩M使锉杆产生弹性扭曲,影响工件表面粗糙度和刀 具寿命。切 削力Fr和 自重G使产生弹性弯曲（挠曲变形）,对孔系加工精度有直接的影响。,切削力Fr产生的弹性弯曲变形切削力Fr作用在幢杆上,随着镗杆 的旋转不断地改变方向,镗杆弹性弯曲变形 也不断地改变方 向,如图3.30从而使键杆的中心偏离了原来的理想中心。锉杆弹性弯曲变形量的大小与切削力Fr和镗杆悬臂伸出的长度有关,切削力Fr愈大和镗杆 伸
10、出愈 长,则镗杆弹性弯曲变形量也愈大，因此,在箱体孔系加工过程中,根据粗镗一半精镗一精镗工 序,合理选择不同工序切削用量（“吃刀”量 ）是非常重要的,是保证 箱体 孔 系加工质量的关键性 因素之一。镗杆自重G产生的弹性弯曲变形镗杆自重在镗孔过程中,其方向和大小是不变的。因此,镗杆自重G产生的弹性弯 曲变形的方 向也是不变的。高速镗削时,由于陀螺效应,自重G所 产生 的弹性 弯 曲变形 比较小。低速镗削时,自重G对镗杆的作用相当于均布载荷作 用在悬臂梁上,使镗杆 实际 回转 中心始终低于理想回转中心且镗杆自重G愈大或悬伸愈长,所产生的弹性弯曲变形也愈大。,2）镗杆与导向套的精度及配合间隙对孔加工
11、精度的影响采用导向套可镗模幢镗孔时,镗杆的刚度大大提高,影响箱体孔系加工精度的主要因素则为镗杆与导向套 的几何形状精度及其相互配合间隙（1）镗杆与导向套的影响（2）镗杆与导向套配合间隙的影响（3）切削用量、加工余量、材质不均匀性的影响因此在采用导向套装置镗孔时,首先要保证镗杆与导向套具有较高 的几 何形状精度。合理选择导向方式和镗杆与导向套的配合间隙。定位基准和切削用量选择要合理,保持切 削力的相对稳 定,以保证孔系加工的质量。,2）机床进给运动方式的影响镗孔时通常有两种进给方式 由镗杆直接进给,也可由工作台通过机床导轨上进给。两种进给方式对孔系加工精度的影响与镗孔方式有关。孔比较深时,一般采
12、用工作台进给。孔比较浅时,镗杆悬伸较短,可直接用镗杆进给。如果在镗床上加工大型箱体时,由于镗杆刚性较好,工作台进给十分沉重,易产生爬行,用镗杆进给反而比较轻快。因此生产部门和操作者应 根据实际情况,具体分析,在 同一个箱体的孔系加工过 程中,根据不同的孔 径和孔 深,可选择 不同的镗孔方式和进给方式。,3.3.5箱体类零件加工工艺分析,中小批生产箱体零件加工工艺路线一般为：铸造毛坯时效油漆划线粗、精加工基准面粗、精加工各平面粗、半精加工各主要孔精加工主要孔粗、精加工各次要孔加工各螺孔、紧固孔、油孔等去毛刺清洗检验； 大批量生产工艺路线一般为：毛坯铸造时效油漆粗、半精加工精基准粗、半精加工各平面
13、精加工精基准粗、半精加工主要孔精加工主要孔粗、精加工各次要孔（螺孔、紧固孔、油孔、过孔等）精加工各平面去毛剌清洗检验。,车床主轴箱,技术要求如图3.32所示为某车床主轴箱的零件简图，其主要技术要求为以下几方面 （1）B面粗糙度为Ra0.8m，A、C、D、E面粗糙度为Ra3.2m，A面的平面度为0.05mm。 （2）轴承孔尺寸精度最高为IT6（主轴孔），表面粗糙度为Ra0.8m。 （3）平行孔系的平行度公差为0.01/100mm；同轴孔系的同轴度为0.02mm;轴承孔端面相对轴承孔都有垂直度或端面圆跳动公差的要求。 （4）非加工表面涂漆；逐渐人工时效处理；材料HT200.,车床主轴箱,拟定工艺过
14、程的原则（1）先面后孔（2）粗精加工分阶段进行（3）先基准后其他（4）先主要后次要（5）合理的安排热处理工序,定位基准的选择（1）粗基准的选择一般箱体零件的粗基准都用它上面的重要孔和另一个相距较远的孔作为粗基准，以保证孔加工时余量均匀。虽然箱体类零件一般都选择重要孔（如主轴孔）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。中小批生产时，由于毛坯精度较低，一般采用划线装夹。,大批大量生产时，毛坯精度较高，可直接以主轴孔在夹具上定位，采用下图的夹具装夹。,图D 以主轴孔为粗基准铣顶面的夹具1、3、5支承2辅助支承4支架6挡销7短轴8活动支柱9、10操纵手柄11螺杆12可调支承13夹紧块,3.3.6箱体加工典型夹具,箱体零件的主要加工表面是平面及孔系。一般来说，平面的加工精度要比孔系的加工精度容易实现。因此，箱体加工时，遵循先面后孔的原则，并将孔与平面的加工划分加工阶段，以保证孔系加工精度。箱体零件的加工过程一般选用组合机床或数控中心。夹具选用专用夹具，加紧方式多选用气动夹紧，夹紧可靠、生产效率较高。,在加工箱体、支架、连杆和机体类工件时，常用一面两孔定位，体现基准统一原则,同时也会采用三面定位，提现基准重合原则。如图3.35所示某支架壳体镗孔工序图，图3.36为该工序夹具总图。,结束,
