第八章 第二节 箱体类零件加工工艺

第八章典型零件加工工艺CONTENTS目录123【轴类零件加工工艺】【箱体类零件加工工艺】【连杆加工工艺】02【箱体类零件加工工艺】一四二三概述箱体类零件的孔系加工普通车床主轴箱加工工艺过程分析箱体类的零件检验箱体类零件加工工艺

一、概述箱体类零件是箱体内零部件装配时的基础零件,它的功用是容纳和支承其内的所有零部件,并保证它们相互间的正确位置,使彼此之间能协调地运转和工作。因而,箱体类零件的精度对箱体内零部件的装配精度有决定性影响。它的质量,将直接影响着整机的使用性能、工作精度和寿命。1．箱体零件的结构特点箱体的种类很多,按其功用可分为主轴箱,变速箱﹑操纵箱、进给箱等。(1)平面平面是箱体,机座,机床床身和工作台等类零件的主要表面。根据其作用不同平面可分为以下几种:①非接合平面②接合平面③导向平面④精密工具和量具的工作表面(2)孔系孔和孔系是由轴承支承孔和许多相关孔组成。由于它们加工精度要求高、加工难度大,是机械加工中的关键。箱体类零件加工工艺

一、概述2．箱体零件的技术要求为了保证箱体零件的装配精度,达到机器设备对它的要求,对箱体零件的主要技术要求有以下几个方面:(1)孔系的技术要求①支承孔的尺寸精度、几何形状精度和表面粗糙度②支承孔之间的孔距尺寸精度及相互位置精度要求(2)主要平面的形状精度.相互位置精度和表面质量主要平面的形状精度是指平面度、直线度等;位置精度是指平面之间或平面对轴线间的平行度、垂直度和倾斜度等;表面质量是指表面粗糙度、表层硬度,残余应力和显微组织等。箱体的主要平面就是装配基面或加工中的定位基面,它们直接影响箱体与机器总装时的相对位置及接触刚性,影响箱体加工中的定位精度,因而有较高的平面精度和表面粗糙度要求。如一般机床箱体装配基面和定位基面的平面度允差为0.03～0.1mm范围内,表面粗糙度值Ra为3.2～1.6μm。(3)支承孔与主要平面的尺寸精度及相互位置精度箱体上各支承孔对装配基面在水平面内有偏斜,则加工时工件会产生锥度;主轴孔中心线对端面的垂直度超差,装配后将引起机床两端的跳动等。箱体类零件加工工艺

一、概述3．箱体零件的材料与毛坯箱体毛坯制造方法有两种,一种是采用铸造,另一种是采用焊接。对金属切削机床的箱体,由于形状较为复杂,而铸铁具有成型容易、可加工性良好,并且吸振性好,成本低等优点，所以一般都采用铸铁件;对于动力机械中的某些箱体及减速器壳体等,除要求结构紧凑、形状复杂外,还要求体积小,质量轻等特点,所以可采用铝合金压铸件为毛坯,压力铸造毛坯，因其制造质量好、不易产生缩孔和缩松而应用十分广泛;对于承受重载和冲击的工程机械、锻压机床的一些箱体,可采用铸钢件或钢板焊接件;某些简易箱体为了缩短毛坯制造周期，也常常采用焊接,但焊接件的残余应力较难消除干净。箱体铸铁材料采用最多的是各种牌号的灰铸铁,如HT200、HT250、HT300等。对一些要求较高的箱体,如镗床的主轴箱、坐标镗床的箱体,可采用耐磨合金铸铁(又称密烘铸铁,例如MTCrMoCu-300),高磷铸铁(如MTP-250),以提高铸件质量。毛坯的加工余量与生产批量.毛坯尺寸、结构和铸造方法等因素有关。箱体类零件加工工艺

二、普通车床主轴箱加工工艺过程分析(一）箱体零件机械加工工艺过程箱体零件的结构复杂,要加工的部位多,依批量大小和各厂家的实际条件,其加工方法是不同的。(二）箱体类零件机械加工工艺过程分析1.定位基准的选择(1)精基准的选择箱体加工精基准的选择也与生产批量的大小有关。对于单件小批生产,用装配基准作定位基准。批量大时采用顶面及两个销孔(一面两孔)作定位基面。(2)粗基准的选择虽然箱体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。中小批量生产时,由于毛坯精度较低,一般采用划线找正。大批量生产时,毛坯精度较高,可直接以主轴孔在夹具上定位,采用专用夹具装夹,此类专用夹具可参阅机床夹具图册。箱体类零件加工工艺

二、普通车床主轴箱加工工艺过程分析(二）箱体类零件机械加工工艺过程分析2.加工顺序的安排和设备的选择(1)加工顺序为先面后孔箱体类零件的加工顺序为先加工面,以加工好的平面定位再来加工孔。因为箱体孔的精度要求较高,加工难度大,先以孔为粗基准加工好平面,再以平面为精基准加工孔,这样既能为孔的加工提供稳定可靠的精基准,同时可以使孔的加工余量较为均匀。(2)加工阶段粗、精分开箱体的结构复杂.壁厚不均匀,刚性不好,而加工精度要求又高,因此,箱体重要的加工表面都要划分粗.精两个加工阶段。(3)时效处理安排箱体结构复杂,壁厚不均匀,铸造残余应力较大。为了消除残余应力,减少加工后的变形、保证精度的稳定,铸造之后要安排人工时效处理。人工时效的规范为:加热到500~550℃,保温4~6h,冷却速度小于或等于30℃/h,出炉温度低于200℃。(4)所用设备依批量不同而异单件小批生产一般都在通用机床上进行;除个别必须用专用夹具才能保证质量的工序(如孔系加工)外,一般不用专用夹具;而大批量箱体的加工则广泛采用专用机床,如多轴龙门铣床、组合磨床等,各主要孔的加工采用多工位组合机床、专用镗床等,专用夹具用得也很多,这就大大地提高了生产率。箱体类零件加工工艺

二、普通车床主轴箱加工工艺过程分析(二）箱体类零件机械加工工艺过程分析3.主要表面加工方法的选择箱体的主要加工表面是其接合.导向平面和轴承支承孔。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。刨削的刀具结构简单,机床调整方便,但生产效率低,仅用于单件小批生产,在成批和大量生产中,多采用生产效率较高的铣削。当生产批量较大时,还可采用各种专用的组合铣床对箱体进行多刀,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。箱体上精度IT7的轴承支承孔,一般需要经过3~4次加工。可采用镗(扩)-粗饺-精饺或镗(扩)-半精镗-精镗的工艺方案进行加工(若未铸出预孔应先钻孔)。以上两种工艺方案都能使孔的加工精度达到IT7,表面粗糙度Ra值为25~0.63μm。前者用于加工直径较小的孔,后者用于加工直径较大的孔。当孔的精度超过IT6,表面粗糙度Ra值小于0.63μm时,还应增加一道最后的精加工或精密加工工序,常用的方法有精细镗,滚压、珩磨等;单件小批生产时,也可采用浮动铵孔。箱体类零件加工工艺

三、箱体类零件的孔系加工箱体上一系列有相互位置精度要求的轴承支承孔称为“孔系"。它包括平行孔系,同轴孔系和交叉孔系,如图7-13所示。孔系的相互位置精度要求有:各平行孔轴线之间的平行度.孔轴线与基面之间的平行度.孔距精度、各同轴孔的同轴度、各交叉孔的垂直度等。保证孔系加工精度是箱体零件加工的关键。应根据不同的孔系类型.生产类型和孔系精度要求采用不同的加工方法。箱体类零件加工工艺

三、箱体类零件的孔系加工1.平行孔系加工平行孔系的主要技术要求为各平行孔中心线之间及孔中心线与基准面之间的距离尺寸精度和相互位置精度。生产中常采用以下几种方法保证孔系的位置精度。(1)用找正法加工孔系找正法的实质是在通用机床上(如铣床﹑普通镗床),依据操作者的技术,并借助一些辅助装置去找正每一个被加工孔的正确位置。①划线找正法②量块心轴找正法③样板找正法(2〉用镗模加工孔系用镗模加工孔系,既可以在通用机床上加工,也可以在专用机床或组合机床上加工。(3〉用坐标法加工孔系坐标法镗孔是在普通卧式镗床.坐标镗床或数控螳铣床等设备上,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。箱体类零件加工工艺

三、箱体类零件的孔系加工2.同轴孔系加工在中批以上生产中,一般采用镗模加工同轴孔系,其同轴度由镗模保证;当采用精密刚性主轴组合机床从两端同时加工同轴线的各孔时,其同轴度则由机床保证,可达0.01mm,单件小批生产时,在通用机床上加工,且一般不使用镗模,保证同轴线孔的同轴度有下列方法:(1)利用已加工孔作支承导向当箱体前壁上的孔加工完后,在该孔内装一导套,支承和引导镗杆加工后壁上的孔,以保证两孔的同轴度要求。此法适于加工箱体壁相距较近的同轴线孔。(2）利用床后立柱上的导向套支承镗杆采用这种方法,镗杆是两端支承,刚性好,但立柱导套的位置调整麻烦.费时,往往需要用心轴块规找正,且需要用较长的镗杆，此法多用于大型箱体的同轴孔系加工。(3）采用掉头镗法当箱体箱壁相距较远时,宜采用掉头镗法。即在工件的一次安装中,当箱体一端的孔加工后,将工作台回转180°,再加工箱体另一端的同轴线孔。掉头镗不用夹具和长刀杆,准备周期短;镗杆悬伸长度短,刚度好;但需要调整工作台的回转误差和掉头后主轴应处于正确位置,比较麻烦,又费时。掉头镗的调整方法如下:①校正工作台回转轴线与机床主轴轴线相交,定好坐标原点。②调整工作台的回转定位误差,保证工作台精确地回转180°③当完成上述调整准备工作后,就可以进行加工了。箱体类零件加工工艺

三、箱体类零件的孔系加工3.交叉孔系加工交叉孔系的主要技术条件为控制各孔的垂直度。在普通镗床上主要靠机床工作台上的90°对准装置。因为它是挡块装置,故结构简单,但对准精度低。每次对准,需要凭经验保证挡块接触松紧程度一致,否则不能保证对准精度。所以,有时采用光学瞄准装置。当普通镗床的工作台90°对准装置精度很低时,可用心棒与百分表找正法进行。即在加工好的孔中插入心棒,然后将工作台转90°,摇工作台用百分表找正。箱体类零件加工工艺

三、箱体类零件的孔系加工4.孔系加工的自动化由于箱体孔系的精度要求高,加工量大,实现加工自动化对提高产品质量和劳动生产率都有重要意义。随着生产批量的不同,实现自动化的途径也不同。大批生产箱体,广泛使用组合机床和自动线加工,不但生产率高,而且利于降低成本和稳定产品质量。单件小批生产箱体,大多数采用万能机床,产品的加工质量主要取决于机床操作者的技术熟练程度。但加工具有较多加工表面的复杂箱体时,如果仍用万能机床加工,则工序分散,占用设备多,要求有技术熟练的操作者,生产周期长,生产效率低,成本高。为了解决这个问题,可以采用适于单件小批生产的自动化多工序数控机床。这样,可用最少的加工装夹次数,由机床的数控系统自动地更换刀具,连续地对工件的各个加工表面自动地完成铣、钻、扩、镗(铵)及攻螺纹等工序。所以对于单件小批、多品种的箱体孔系加工,这是一种较为理想的设备。箱体类零件加工工艺

四、箱体类的零件检验1．箱体的主要检验项目通常箱体类零件的主要检验项目包括:(1)各加工表面的表面粗糙度及外观。(2)孔与平面尺寸精度及几何形状精度。(3)孔距精度。(4)孔系相互位置精度(各孔同轴度﹑轴线间平行度与垂直度、孔轴线与平面的平行度及垂直度等)。表面粗糙度检验通常用目测或样板比较法,只有当Ra值很小时才考虑使用光学量仪。外观检查只需根据工艺规程检查完工情况及加工表面有无缺陷即可。孔的尺寸精度一般用塞规检验。在需确定误差数值或单件小批生产时可用内径千分尺或内径千分表检验;若精度要求很高可用气动量仪检验。平面的直线度可用平尺和厚薄规或水平仪与桥板检验;平面的平面度可用自准直仪或水平仪与桥板检验,也可用涂色检验。箱体类零件加工工艺

四、箱体类的零件检验2．箱体类零件孔系相互位置精度及孔距精度的检验(1)同轴度检验一般工厂常用检验棒检验同轴度,若检验棒能自由通过同轴线上的孔,则孔的同轴度在允差之内。若孔系同轴度允差很小时可改用专用检验棒。(2)孔间距和孔轴线平行度检验根据孔距精度的高低,可分别使用游标卡尺或千分尺。测量出图示a和ar或b和b的大小即可得出孔距A和平行度的实际值。使用游标卡尺时也可不用心轴和衬套,直接量出两孔母线间的最小距