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箱體零件加工工藝
箱體類(lèi)零件是機(jī)器及其部件的基礎(chǔ)件，它將機(jī)器及其部件中的軸、軸承、套和齒輪等零件按一定的相互位置關(guān)系裝配成一個(gè)整體，并按預(yù)定傳動(dòng)關(guān)系協(xié)調(diào)其運(yùn)動(dòng)。因此，箱體的加工質(zhì)量不僅影響其裝配精度及運(yùn)動(dòng)精度，而且影響到機(jī)器的工作精度、使用性能和壽命。
一、箱體類(lèi)零件功用、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和技術(shù)要求
(一)箱體零件的功用
箱體零件是機(jī)器及部件的基礎(chǔ)件，它將機(jī)器及部件中的軸、軸承和齒輪等零件按一定的相互位置關(guān)系裝配成一個(gè)整體，并按預(yù)定傳動(dòng)關(guān)系協(xié)調(diào)其運(yùn)動(dòng)。
(二)箱體類(lèi)零件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)
箱體的種類(lèi)很多，其尺寸大小和結(jié)構(gòu)形式隨著機(jī)器的結(jié)構(gòu)和箱體在機(jī)器中功用的不同有著較大的差異。但從工藝上分析它們?nèi)杂性S多共同之處，其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是：
1．外形基本上是由六個(gè)或五個(gè)平面組成的封閉式多面體，又分成整體式和組合式兩種；
2．結(jié)構(gòu)形狀比較復(fù)雜。內(nèi)部常為空腔形，某些部位有“隔墻”，箱體壁薄且厚薄不均。
3．箱壁上通常都布置有平行孔系或垂直孔系；
4．箱體上的加工面，主要是大量的平面，此外還有許多精度要求較高的軸承支承孔和精度要求較低的緊固用孔。
(三) 箱體類(lèi)零件的技術(shù)要求
1．軸承支承孔的尺寸精度和、形狀精度、表面粗糙度要求。
2．位置精度 包括孔系軸線(xiàn)之間的距離尺寸精度和平行度，同一軸線(xiàn)上各孔的同軸度，以及孔端面對(duì)孔軸線(xiàn)的垂直度等。
3．此外，為滿(mǎn)足箱體加工中的定位需要及箱體與機(jī)器總裝要求，箱體的裝配基準(zhǔn)面與加工中的定位基準(zhǔn)面應(yīng)有一定的平面度和表面粗糙度要求；各支承孔與裝配基準(zhǔn)面之間應(yīng)有一定距離尺寸精度的要求。
(四)箱體類(lèi)零件的材料和毛坯
箱體類(lèi)零件的材料一般用灰口鑄鐵，常用的牌號(hào)有HT100～HT400。
毛坯為鑄鐵件，其鑄造方法視鑄件精度和生產(chǎn)批量而定。單件小批生產(chǎn)多用木模手工造型，毛坯精度低，加工余量大。有時(shí)也采用鋼板焊接方式。大批生產(chǎn)常用金屬模機(jī)器造型，毛坯精度較高，加工余量可適當(dāng)減小。
為了消除鑄造時(shí)形成的內(nèi)應(yīng)力，減少變形，保證其加工精度的穩(wěn)定性，毛坯鑄造后要安排人工時(shí)效處理。精度要求高或形狀復(fù)雜的箱體還應(yīng)在粗加工后多加一次人工時(shí)效處理，以消除粗加工造成的內(nèi)應(yīng)力，進(jìn)一步提高加工精度的穩(wěn)定性。
二、箱體零件加工工藝分析
(一) 工藝路線(xiàn)的安排
車(chē)床主軸箱要求加工的表面很多。在這些加工表面中，平面加工精度比孔的加工精度容易保證，于是，箱體中主軸孔（主要孔）的加工精度、孔系加工精度就成為工藝關(guān)鍵問(wèn)題。因此，在工藝路線(xiàn)的安排中應(yīng)注意三個(gè)問(wèn)題：
1．工件的時(shí)效處理
箱體結(jié)構(gòu)復(fù)雜壁厚不均勻，鑄造內(nèi)應(yīng)力較大。由于內(nèi)應(yīng)力會(huì)引起變形，因此鑄造后應(yīng)安排人工時(shí)效處理以消除內(nèi)應(yīng)力減少變形。一般精度要求的箱體，可利用粗、精加工工序之間的自然停放和運(yùn)輸時(shí)間，得到自然時(shí)效的效果。但自然時(shí)效需要的時(shí)間較長(zhǎng)，否則會(huì)影響箱體精度的穩(wěn)定性。
對(duì)于特別精密的箱體，在粗加工和精加工工序間還應(yīng)安排一次人工時(shí)效，迅速充分地消除內(nèi)應(yīng)力，提高精度的穩(wěn)定性。
2．安排加工工藝的順序時(shí)應(yīng)先面后孔
由于平面面積較大定位穩(wěn)定可靠，有利與簡(jiǎn)化夾具結(jié)構(gòu)檢少安裝變形。從加工難度來(lái)看，平面比孔加工容易。先加工批平面，把鑄件表面的凹凸不平和夾砂等缺陷切除，在加工分布在平面上的孔時(shí)，對(duì)便于孔的加工和保證孔的加工精度都是有利的。因此，一般均應(yīng)先加工平面。
3．粗、精加工階段要分開(kāi)
箱體均為鑄件，加工余量較大，而在粗加工中切除的金屬較多，因而夾緊力、切削力都較大，切削熱也較多。加之粗加工后，工件內(nèi)應(yīng)力重新分布也會(huì)引起工件變形，因此，對(duì)加工精度影響較大。為此，把粗精加工分開(kāi)進(jìn)行，有利于把已加工后由于各種原因引起的工件變形充分暴露出來(lái)，然后在精加工中將其消除。
(二) 定位基準(zhǔn)的選擇
箱體定位基準(zhǔn)的選擇，直接關(guān)系到箱體上各個(gè)平面與平面之間，孔與平面之間，孔與孔之間的尺寸精度和位置精度要求是否能夠保證。在選擇基準(zhǔn)時(shí)，首先要遵守“基準(zhǔn)重合”和“基準(zhǔn)統(tǒng)一”的原則，同時(shí)必須考慮生產(chǎn)批量的大小，生產(chǎn)設(shè)備、特別是夾具的選用等因素。
1. 粗基準(zhǔn)的選擇
粗基準(zhǔn)的作用主要是決定不加工面與加工面的位置關(guān)系，以及保證加工面的余量均勻。
箱體零件上一般有一個(gè)（或幾個(gè)）主要的大孔，為了保證孔的加工余量均勻，應(yīng)以該毛坯孔為粗基準(zhǔn)（如主軸箱上的主軸孔）。箱體零件上的不加工面主要考慮內(nèi)腔表面，它和加工面之間的距離尺寸有一定的要求，因?yàn)橄潴w中往往裝有齒輪等傳動(dòng)件，它們與不加工的內(nèi)壁之間的間隙較小，如果加工出的軸承孔端面與箱體內(nèi)壁之間的距離尺寸相差太大，就有可能使齒輪安裝時(shí)與箱體內(nèi)壁相碰。從這一要求出發(fā)，應(yīng)選內(nèi)
壁為粗基準(zhǔn)。但這將使夾具結(jié)構(gòu)十分復(fù)雜，甚至不能實(shí)現(xiàn)。考慮到鑄造時(shí)內(nèi)壁與主要孔都是同一個(gè)泥心澆注的，因此實(shí)際生產(chǎn)中常以孔為主要粗基準(zhǔn)，限制四個(gè)自由度，而輔之以?xún)?nèi)腔或其它毛坯孔為次要基準(zhǔn)面，以達(dá)到完全定位的目的。
1．1． 精基準(zhǔn)的選擇
箱體零件精基準(zhǔn)的選擇一般有兩種方案：一種是以裝配面為精基準(zhǔn)。以車(chē)床主軸箱鏜孔夾具為例，該夾具如圖9-8所示。它的優(yōu)點(diǎn)是對(duì)于孔與底面的距離和平行度要求，基準(zhǔn)是重合的，沒(méi)有基準(zhǔn)不重合誤差，而且箱口向上，觀(guān)察和測(cè)量、調(diào)刀都比較方便。但是在鏜削中間壁上的孔時(shí)，由于無(wú)法安裝中間導(dǎo)向支承，而不得不采用吊架的形式（見(jiàn)圖中件3）。這種吊架剛性差，操作不方便，安裝誤差大，不易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，故此方案一般只能適用于無(wú)中間孔壁的簡(jiǎn)單箱體或批量不大的場(chǎng)合。
針對(duì)上述采用吊架式中間導(dǎo)向支承的問(wèn)題，采用箱口向下的安裝方式，以箱體頂面R和頂面上的兩個(gè)工藝孔為精基準(zhǔn)。如圖9-9所示。在鏜孔時(shí)，由于中間導(dǎo)向支承直接固定在夾具上，使夾具的剛度提高，有利于保證各支承孔的尺寸和位置精度。并且工件裝卸方便減少了輔助時(shí)間，有利于提高生產(chǎn)率。但是這種定位方式也有不足之處，如箱口向下無(wú)法觀(guān)察和測(cè)量中間壁上孔的加工情況；以頂面和兩個(gè)工藝孔作為定位基準(zhǔn)，要提高頂面和孔的加工要求；加工基準(zhǔn)與裝配基準(zhǔn)不重合需要進(jìn)行尺寸鏈的計(jì)算或采用裝配時(shí)用修刮尾座底板的辦法來(lái)保證裝配精度。
(三)主要表面的加工
1．箱體的平面加工
箱體平面的粗加工和半精加工常選擇刨削和銑削加工。
刨削箱體平面的主要特點(diǎn)是：刀具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單；機(jī)床調(diào)整方便；在龍門(mén)刨床上可以用幾個(gè)刀架，在一次安裝工件中，同時(shí)加工幾個(gè)表面，于是，經(jīng)濟(jì)地保證了這些表面的位置精度。
箱體平面銑削加工的生產(chǎn)率比刨削高。在成批生產(chǎn)中，常采用銑削加工。當(dāng)批量較大時(shí)，常在多軸龍門(mén)銑床上用幾把銑刀同時(shí)加工幾個(gè)平面，即保證了平面間的位置精度，又提高了生產(chǎn)率。
2．主軸孔的加工
由于主軸孔的精度比其它軸孔精度高，表面粗糙度值比其它軸孔小，故應(yīng)在其它軸孔加工后再單獨(dú)進(jìn)行主軸孔的精加工（或光整加工）。
目前機(jī)床主軸箱主軸孔的精加工方案有：
精鏜—浮動(dòng)鏜；金剛鏜—珩磨；金剛鏜—滾壓。
上述主軸孔精加工方案中的最終工序所使用的刀具都具有徑向“浮動(dòng)”性質(zhì)，這對(duì)提高孔的尺寸精度、減小表面粗糙度值是有利的，但不能提高孔的位置精度�？椎奈恢镁葢�(yīng)由前一工序（或工步）予以保證。
從工藝要求上，精鏜和半精鏜應(yīng)在不同的設(shè)備上進(jìn)行。若設(shè)備條件不足，也應(yīng)在半精鏜之后，把被夾緊的工件松開(kāi)，以便使夾緊壓力或內(nèi)應(yīng)力造成的工件變形在精鏜工序中得以糾正。
3．孔系加工
車(chē)床箱體的孔系，是有位置精度要求的各軸承孔的總和，其中有平行孔系和同軸孔系兩類(lèi)。
平行孔系主要技術(shù)要求是各平行孔中心線(xiàn)之間以及孔中心線(xiàn)與基準(zhǔn)面之間的尺寸精度和平行精度根據(jù)生產(chǎn)類(lèi)型的不同，可以在普通鏜床上或?qū)Ｓ苗M床上加工。
單件小批生產(chǎn)箱體時(shí)，為保證孔距精度主要采用劃線(xiàn)法。為了提高劃線(xiàn)找正的精度，可采用試切法，雖然精度有所提高，但由于劃線(xiàn)、試切、測(cè)量都要消耗較多的時(shí)間，所以生產(chǎn)率仍很低。
坐標(biāo)法加工孔系，許多工廠(chǎng)在單件小批生產(chǎn)中也廣泛采用，特別是在普通鏜床上加裝較精密的測(cè)量裝置（如數(shù)顯等）后，可以較大地提高其坐標(biāo)位移精度。
必須指出，采用坐標(biāo)法加工孔系時(shí)，原始孔和加工順序的選定是很重要的。因?yàn)�，各排孔的孔距是靠坐�?biāo)尺寸保證的。坐標(biāo)尺寸的積累誤差會(huì)影響孔距精度。如果原始孔和孔的假定順序選擇的合理，就可以減少積累誤差。
成批或大量生產(chǎn)箱體時(shí)，加工孔系都采用鏜模�？拙嗑戎饕Q于鏜模的精度和安裝質(zhì)量。雖然鏜模制造比較復(fù)雜，造價(jià)較高，但可利用精度不高的機(jī)床加工出精度較高的工件。因此，在某些情況下，小批生產(chǎn)也可考慮使用鏜模加工平行孔系。同軸孔系的主要技術(shù)要求是各孔的同軸度精度。成批生產(chǎn)時(shí)，箱體的同軸孔系的同軸度大部分是用鏜模保證，單件小批生產(chǎn)中，在普通鏜床上用以下兩種方法進(jìn)行加工：
1）從箱體一端進(jìn)行加工
加工同軸孔系時(shí)，出現(xiàn)同軸度誤差的主要原因是：
當(dāng)主軸進(jìn)給時(shí)，鏜桿在重力作用下，使主軸產(chǎn)生撓度而引起孔的同軸度誤差；
當(dāng)工作臺(tái)進(jìn)給時(shí)，導(dǎo)軌的直線(xiàn)度誤差會(huì)影響各孔的同軸度精度。
對(duì)于箱壁較近的同軸孔，可采用導(dǎo)向套加工同軸孔。對(duì)于大型箱體，可利用鏜床后立柱導(dǎo)套支承鏜桿。
2）從箱體兩端進(jìn)行鏜孔
一般是采用“調(diào)頭鏜”使工件在一次安裝下，鏜完一端的孔后，將鏜床工作臺(tái)回轉(zhuǎn)1800，再鏜另一端的孔。具體辦法是：加工好一端孔后，將工件退出主軸，使工作臺(tái)回轉(zhuǎn)1800，用百（千）分表找正已加工孔壁與主軸同軸，即可加工另一孔。
“調(diào)頭鏜”不用夾具和長(zhǎng)刀桿，鏜桿懸伸長(zhǎng)度短，剛性好。但調(diào)整比較麻煩和費(fèi)時(shí)，適合于箱體壁相距較遠(yuǎn)的同軸孔。
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