《机械加工工艺编制》-模块七　箱体零件机械加工工艺编制

任务１分析箱体零件的技术资料教学目标能看懂箱体零件的零件图和装配图。明确箱体零件在产品中的作用，找出其主要技术要求。确定箱体零件的加工关键表面。任务引入通过分析传动轴的技术资料，能看懂传动轴的零件图和装配图，明确传动轴在产品中的作用，找出其主要技术要求，确定传动轴的加工关键表面，从而学习箱体零件技术资料的分析方法。下一页返回任务１分析箱体零件的技术资料相关知识１箱体类零件的功用箱体类零件主要起支承、定位、密封和润滑等作用。一般零件有闭式或开式减速机箱体、机座、机架、机床主轴箱、进给箱、泵体等，如图７-５和图７-６所示。２箱体类零件的结构特点箱体类零件的基本形状多为中空的壳体，并有轴承孔、销孔、凸台、筋板、弧板、底板以及连接螺纹孔、观察孔、注放油孔等，本实例中的箱体零件出于方便装配与维修的原因，设计成上下分体的结构，如图７-７所示，形状较为复杂，制造材料一般多为灰铸铁。下一页上一页返回任务１分析箱体零件的技术资料３箱体类零件的精度要求箱体零件中的孔与平面多为轴承和轴的支承孔或定位孔，一般为配合表面，精度要求较高。尺寸公差等级一般为ＩＴ６～ＩＴ８，表面粗糙度Ｒａ一般为１.６～６.３，形位公差一般有圆柱度、同轴度、平行度、垂直度、圆跳动或全跳动等要求。其余表面的精度要求较低，有的不需要机械加工。任务实施为方便描述，将箱体各关键部位分别命名如图７-８所示。下一页上一页返回任务１分析箱体零件的技术资料任务实施一、明确箱体零件在蜗轮减速机中的作用和位置由装配图可知，箱体的作用是支承蜗轮轴以及蜗杆与轴承等传动件，以保证传动系统中蜗轮蜗杆正常啮合和各零件有序、合理定位，并起到安全保护、密封与润滑作用。二、分析零件结构形状（１）箱体图是将上下体按照工作状态组合成箱体零件图，其基本视图均采用半剖的主视图和左视图表达其内外的主要结构。图中清晰地表达出箱体是封闭、中空的薄壳箱型；蜗轮与蜗杆的轴线是互成９０°立体相交关系；均为圆柱、等径的通孔结构。下一页上一页返回任务１分析箱体零件的技术资料（２）从视图可以看出，箱体内外是基本对称的结构；蜗轮与蜗杆的轴孔是由两个同轴的内孔与内外端面组成；左视图表达了上体中φ４０孔内的局部油槽结构；下体中的放油孔结构及外部的加强筋和底部的斜面泄油结构。由此可以想象出箱体的基本结构形状，如图７-７所示。（３）根据上述的零件形状与结构特点、作用等可以判定，此件是典型的箱体类零件。三、分析技术要求和加工关键下一页上一页返回任务１分析箱体零件的技术资料（１）φ６２Ｈ７、φ

４０Ｈ７内孔都具有较高的尺寸精度（ＩＴ７）和位置精度（垂直度０.０５）要求，表面粗糙度Ｒａ为３.２μｍ，是加工的关键表面。（２）φ４０孔的内端面距离尺寸为，尺寸精度要求不高，但均要求与φ

４０Ｈ７轴线垂直，由于是对称标注，两平面要关于中心线为对称；表面粗糙度Ｒａ为３.２μｍ，也是加工的关键表面。（３）两孔轴线为９０°的立体相交，而且中心上下距离为１２０±０.１８，是加工的关键点和难点。９０°立体相交的精度只能由设备（镗床）的精度予以保证。（４）箱体零件的形状结构较为复杂，但尺寸不是很大，材料为灰铸铁，毛坯类型为铸件，经退火处理后，其切削性能较好；但涉及的设备较多，工序转换较多，加工周期相对较长。上一页返回任务２确定箱体零件的生产类型教学目标掌握箱体零件生产纲领的计算方法。掌握箱体零件生产类型及其工艺特征的确定方法。任务引入通过计算传动轴的生产纲领、确定传动轴的生产类型及其工艺特征图，学习箱体零件生产纲领的计算方法、生产类型及其工艺特征的确定方法。下一页返回任务２确定箱体零件的生产类型任务实施一、计算箱体零件的生产纲领从机械加工工艺编制的依据中已知：（１）产品的生产纲领Ｑ＝１００台／年；（２）每台产品中箱体的数量ｎ＝１件／台；（３）箱体零件的备品百分率ａ＝２％；（４）箱体零件的废品百分率ｂ＝１％；箱体零件的生产纲领计算如下：下一页上一页返回任务２确定箱体零件的生产类型二、确定箱体零件的生产类型根据箱体零件的生产纲领为１０３件／年，查附表２《机加工工作各种生产类型的生产纲领及工艺特点》可知（箱体零件是中型机械），生产类型属于小批单件生产，其工艺特征是：（１）生产效率不高，但需要熟练的技术工人；（２）毛坯的制造采用木模手工造型的铸造方法；（３）加工设备采用通用机床；（４）工艺装备采用通用夹具、专、通用刀具、标准量具；（５）工艺文件需编制加工工艺过程卡片和关键工序卡片。上一页返回任务３确定箱体零件的毛坯类型及

其制造方法教学目标掌握箱体零件毛坯的类型及其制造方法的选择。掌握箱体零件毛坯的机械加工余量的估算方法。掌握箱体零件的毛坯简图的绘制方法。任务引入通过选择传动轴毛坯的类型及其制造方法，以及估算传动轴毛坯的机械加工余量、绘制传动轴的毛坯简图，学习箱体零件毛坯的类型及其制造方法的选择，以及箱体零件毛坯机械加工余量的估算方法和毛坯简图的绘制方法。下一页返回任务３确定箱体零件的毛坯类型及

其制造方法相关知识（１）不同种类、不同工况条件、不同生产类型的毛坯，其选用的材料、加工工艺过程、加工设备和工艺装备等都不相同。（２）本实例选择铸铁材料的工艺特性决定了其毛坯只能是铸件，即用铸造方法制造毛坯。（３）铸件毛坯的制造精度越高，机加工的余量越小，其形状和尺寸越接近于零件成品，机械加工的劳动量和材料消耗就越低，机械加工的成本越低，但毛坯的制造成本高。（４）毛坯的制造方法与零件的生产类型、材料和机械性能要求、结构形状和尺寸、生产条件等因素相关。（５）在选择毛坯种类及其制造方法时，并非是毛坯的制造精度越高就越好，而必须考虑其经济性，即综合考虑机械加工成本和毛坯制造成本，以达到零件制造总成本最低的目的。下一页上一页返回任务３确定箱体零件的毛坯类型及

其制造方法任务实施一、确定毛坯类型由于箱体的上体和下体的制造材料是灰铸铁ＨＴ１５０，其毛坯种类只能是铸件。二、确定毛坯的制造方法依据小批单件生产的工艺特征，箱体的毛坯常采用低效、低精度、余量较大的制造方法，所以，箱体毛坯宜采用木模砂型铸造法。三、绘制毛坯图上一页返回任务４选择箱体零件的定位基准和

加工装备教学目标掌握箱体零件的精基准和夹紧方案选择方法。掌握箱体零件的粗基准和夹紧方案选择方法。掌握传动轴的加工装备选择方法。任务引入通过具体选择传动轴的精基准、粗基准、夹紧方案以及加工装备，掌握箱体零件的基准、夹紧方案及加工装备的选择方法。下一页返回任务４选择箱体零件的定位基准和

加工装备相关知识（１）箱体类零件尽管形状各异、大小不一，但都有以下特点：形状复杂、体积较大、壁薄易变形、需要加工的部位较多、有精度较高的孔与平面、加工难道较大、加工工序多、周期长，因此合理选择各道工序的定位基准是保证零件加工精度的关键，而且影响加工工序的数量及排序，对提高劳动生产率、降低生产成本都有重要影响。（２）选好第一道工序或创建或转换精基准是保证零件加工精度的关键，最初因毛坯的表面没有经过加工，只能以粗基准定位加工出精基准。在以后的工序中，则应采用精基准定位贯穿加工的全过程。下一页上一页返回任务４选择箱体零件的定位基准和

加工装备（３）选择定位基准时，一般先根据零件主要表面的加工精度，特别是有位置精度要求的表面作精基准。同时，要确保工件装夹稳定可靠、控制好工件装夹变形、操作要方便，夹具要通用、简单。（４）精基准选择应遵循：基准重合原则、统一原则、自为与互为基准原则。（５）粗基准选择应遵循：便于加工转化为精基准；面积较大；平整光洁，无浇口、冒口、飞边等缺陷的表面；有位置精度要求的表面；能保证各加工面有足够的加工余量。（６）在具体选择基准时，应根据具体情况进行分析，既要保证主要表面，又要兼顾次要表面的加工精度。下一页上一页返回任务４选择箱体零件的定位基准和

加工装备任务实施一、选择精基准（１）分析零件图知，上下体零件中的剖分面是上下体合并成箱体的结合面，也是φ４０孔轴线的平面，精度要求较高，因此，须首先加工出上平面，并以上平面作精基准，翻转调头加工出剖分面，才可以保证箱体的孔与面基本位置精度。如图７-９与图７-１０所示。（２）用相同方法加工下体的下平面与剖分面，及以后的孔系加工如图７-１１和图７-１２所示。（３）综上所述，在零件的整个加工过程中，下平面由粗基准转为精基准后，再进行其余部分的加工，这样既符合基准重合原则，又符合基准统一原则，且合理可行。（４）由于定位基准与设计基准重合，不需要对它的工序尺寸和定位误差进行分析和计算。下一页上一页返回任务４选择箱体零件的定位基准和

加工装备二、选择粗基准箱体类零件的第一道工序往往都是选择面积较大、平整光洁平面作为粗基准开始的。本实例上下体的加工符合这一规律。三、选择加工装备根据本实例生产类型的工艺特点（见附表２《机加工工作各种生产类型的生产纲领及工艺特点》），工艺装备采用通用夹具、专、通用刀具、标准量具的原则，夹具宜采用活动压板、Ｔ形槽用螺栓（如图７-１３所示）、气动夹紧；刀具常采用专用多刃镗刀、铰刀、铣刀和麻花钻、标准车刀等；量具常用千分尺、游标卡、百分表、高度尺、块规等。上一页返回任务５拟定箱体零件工艺路线教学目标掌握选择箱体零件各表面的加工方法。掌握初步拟定箱体零件机械加工工艺路线的方法。任务引入分析零件的加工工艺特点、精度等级和生产率要求，结合自身生产能力和设备条件，分析和配置加工条件与资源，初步拟定出箱体的机械加工工艺路线，确定各工序的加工方法和设备。下一页返回任务５拟定箱体零件工艺路线相关知识一、箱体零件的加工方法（１）加工方法的确定依据是工件的结构形状、尺寸和技术要求、材料和毛坯，同时综合考虑生产类型、工厂的生产条件和资源。（２）箱体类零件主要是一些平面和孔的加工，其常用的加工方法和工艺路线有：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，可查阅附表１２《平面加工方案》。（３）箱体中常由多个同心孔、阶梯孔与端面等结构组成，其同轴度、圆柱度、平行度、垂直度的要求较高时，可采用镗床主轴或镗杆加尾座加工孔和采用镗床中的辐射刀架加工内外平面，本实例就是采用此方法来加工蜗轮与蜗杆的轴孔与端面的。下一页上一页返回任务５拟定箱体零件工艺路线（４）大批生产时，螺纹的加工应采用攻丝机，小批单件生产时可采用机攻或手工攻丝。（５）加工顺序的安排原则：①先加工基准表面，后加工其他表面。②先加工主要表面（指装配基面、工作表面等），后加工次要表面（指沉孔、螺孔等）；先加工高精度孔，后加工次高精度孔；先加工高精度孔端面，后加工次高精度孔端面。③先安排粗加工工序，后安排精加工工序。④热处理工序可参照《机械加工工艺手册》来安排。⑤工序完成后，除各工序操作者自检外，全部加工结束后应安排检验工序。下一页上一页返回任务５拟定箱体零件工艺路线二、加工设备介绍（１）采用镗铣机床（包括龙门镗铣床）加工平面时，质量比较稳定，生产效率比普通刨床（包括牛头刨和龙门刨）高２～３倍，因此，以铣代刨非常适合大中批量的生产类型。（２）镗床分为卧式和立式（坐标）两种，可进行单孔和孔系（多孔）、深孔、通孔、阶梯孔、交叉孔和盲孔的加工；机床的圆柱度、同轴度、平行度、垂直度都相当高，因此可进行二维和三维方位孔的加工，可谓是万能机床；本实例就是采用镗床加工轴线互为９０°的φ６２与φ

４０的箱体孔系。下一页上一页返回任务５拟定箱体零件工艺路线（３）保证箱体孔系精度的加工方法有：画线找正法、心轴和块规找正法、样板找正法、定心套找正法、镗模法和坐标法等。（４）镗床装上铣削刀具、钻削刀具、磨削工具或内孔滚压工具，可进行铣削、钻削、磨削和滚压加工，也可进行攻丝加工。（５）镗床可利用机床尾座，装上与主轴相连的胎具和靠模，可加工大小不等的内球面形状的零件。下一页上一页返回任务５拟定箱体零件工艺路线（６）镗床独有的平旋盘和辐射刀架，能实现径向进给送刀，可加工出比机床主轴直径大十多倍的轴孔端面和各种沟槽结构。（７）镗床的工作台可水平３６０°自由分度，也可进行复杂零件的加工。（８）箱体零件的精度取决于机床的精度和操作者的技术水平。随着高精度箱体零件的应用发展，采用功率大、功能多的精密卧式或立式“加工中心”的数控镗铣床取代单一用途的机床，可对复杂箱体零件完成钻、锪、扩、镗、铣、铰、攻螺纹等多种工序；“加工中心”的高精度、高效率工艺特征，得到了广泛的应用和发展。下一页上一页返回任务５拟定箱体零件工艺路线任务实施一、确定各表面的加工方法和设备根据小批单件的生产类型来加工箱体类零件的设备选择原则：加工设备采用通用机床；工艺装备采用通用夹具、专、通用刀具、万能量具。现有的加工设备中有：（１）２０００×５０００画线平台；（２）Ｚ５１４０Ａ立式钻床３台；（３）Ｂ１０１０／１单臂刨床３台；（４）Ｂ６０５０牛头刨床５台；（５）Ｘ５０３０立式铣床３台；（６）Ｘ３３６单柱平面铣床３台；下一页上一页返回任务５拟定箱体零件工艺路线（７）ＴＸ６１８卧式镗铣床３台。加工箱体的上下体加工方案分析比较见表７-２。综合比较结果应选择方案２。（１）加工上下体的螺栓孔４－φ１２及锪平螺栓孔的端面并画出主要孔的位置线；用螺栓将其组装成箱体零件。（２）加工箱体孔φ

６２Ｈ７与端面、孔φ

４０Ｈ７与内外端面。（３）加工上体轴孔的油槽和下体地脚孔。下一页上一页返回任务５拟定箱体零件工艺路线二、工序顺序的安排根据“先基准、后其他”和“先主要、后次要”的原则，先粗、精加工定位基准面然后组合成箱体，再进行其他工序的加工。三、编制工艺路线卡片根据上述的分析，拟定加工工艺路线。上一页返回任务６设计箱体零件加工工序教学目标掌握箱体零件工序加工余量及尺寸的确定方法。掌握箱体零件工序工时定额的计算方法。任务引入通过具体确定传动轴各工序加工余量及工序尺寸，计算传动轴各工序工时定额，学习箱体零件工序设计内容和方法。下一页返回任务６设计箱体零件加工工序相关知识（１）加工余量的确定加工总余量和工序余量。①加工总余量（毛坯余量）是指毛坯尺寸与零件图设计尺寸之差。②工序余量指相邻两工序的工序尺寸之差。总的加工余量（即毛坯的加工余量）在铸造模型工艺设计时应予以考虑，可查阅铸造工艺手册。工序余量的确定方法有三种：经验法、计算法、查表法。下一页上一页返回任务６设计箱体零件加工工序（２）箱体类零件的加工通常是对单孔或孔系与端面或大平面的加工；常用钻、镗、铣、刨等的切削加工工序，因此要按照不同的加工方法、不同的加工精度、不同的材料、不同的切削方式（是否高速切削）来考虑加工余量，可用经验法或查表法。（３）螺纹加工单件小批时，小直径手攻，大直径机攻，大批量用攻丝机攻。（４）钻、镗、铣、刨的切削用量要根据零件材质、精度高低、切削方式、刀具的形状与角度来考虑。下一页上一页返回任务６设计箱体零件加工工序任务实施一、确定加工余量