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1、项目五 箱体零件加工,【任务分解】 （1）箱体零件加工工艺分析； （2）箱体零件加工实作； （3）箱体零件质量检测。,任务一箱体零件加工工艺分析,【学习目标】 （1）认知箱体零件； （2）熟悉箱体零件加工工艺。,5.1.1认知箱体零件,1.箱体零件的功用和结构特点 箱体是各类机器的基础零件，用于将机器和部件中的轴、套、轴承和齿轮等有关零件连成一个整体，使之保持正确的相对位置，并按照一定的传动关系协调地运转和工作。 图5.1所示为几种箱体类零件的结构简图。 箱体零件的尺寸大小和结构形式随其用途不同有很大差别，但在结构上仍有共同的特点：结构复杂，箱壁薄且壁厚不均匀，内部呈腔型。在箱壁上既有精度要求

2、较高的轴承孔和装配用的基准平面，也有精度要求较低的紧固孔和次要平面。因此箱体零件的加工部位多，加工精度高，加工难度大。,2.箱体零件的主要技术要求 现以某车床主轴箱（零件图如图5.2所示）为例，将箱体零件的主要技术要求归纳为以下几项： （1）孔径精度。孔径的加工精度影响轴承与孔的配合精度。 （2）孔与孔的位置精度。孔与孔的位置精度是指孔系的同轴度、平行度和垂直度要求。 （3）孔与平面的位置精度。这主要指主轴孔和主轴箱安装基面的平行度要求，它决定了主轴与床身导轨的相互位置关系。 （4）主要平面的精度。箱体装配基面的平面度误差影响主轴箱与床身连接时的接触刚度，若加工箱体零件时以此作为定位基准则会影

3、响孔的加工精度。 （5）表面粗糙度。重要孔和主要平面的表面粗糙度值会影响连接面的配合性质或接触刚度，一般主轴孔Ra为0.40.8 靘，其他各纵向孔Ra为1.6 m,孔的内端面Ra为3.2m，装配基面和定位基面Ra为0.632.5 m，其他平面的Ra为2.510 m。 ,3.箱体零件的材料及毛坯确定 箱体零件的材料一般采用灰铸铁，因为灰铸铁具有良好的铸造性和切削加工性，而且吸振性和耐磨性较好，价格也较低廉，常用的牌号为HT150HT350。某些负荷较大的箱体可采用铸钢件；对于单件小批生产中的简单箱体，为缩短生产周期，也可采用钢板焊接结构；在某些特定情况下，为减轻重量，也有采用铝镁合金或其他合金，

4、如飞机发动机箱体及摩托车、发动机箱体、变速箱箱体等。 4.箱体零件的结构工艺性,（2）箱体的同轴孔。箱体上同轴线孔的孔径排列方式有三种，图5.4（a）为孔径大小向一个方向递减，且相邻两孔直径之差大于孔的毛坯加工余量，这种排列方式便于镗杆和刀具从一端伸入同时加工同轴线上的各孔，对单件小批生产，这种结构适用于在通用机床上加工。图5.4（b）为孔径大小从两边向中间递减，对大批量生产，这种结构便于采用组合机床从两边同时加工，使镗杆的悬伸长度大大减短，提高了镗杆的刚度。图5.4（c）为孔径外小内大，加工时要将刀杆伸入箱体后装刀、对刀，结构工艺性差，应尽量避免。 （3）箱体的端面。箱体的外端面凸台，应尽可

5、能在同一平面上（图5.5（a），若采用图5.5（b）所示形式，加工就较麻烦。箱体的内端面加工比较困难，为了加工方便，箱体内端面尺寸应尽可能小于刀具需穿过的孔加工前的直径，如图5.6（a）所示。否则，必须先将刀杆引入孔后再装刀具，加工后卸下刀具后才能将刀杆退出（图5.6（b），加工很不方便。另外，箱体孔内部端面的加工，一般都是采用铣、锪加工方法，这就要求加工的端面不宜过大，否则因为加工时轴向切削力很大，易产生振动，影响加工质量。,（4）箱体的装配基面。箱体装配基面的尺寸应尽可能大，形状力求简单，以利于加工、装配和检验；另外，箱体上的紧固孔的尺寸规格应尽量一致，以减少加工换刀的次数。 5.1.2

6、箱体零件加工工艺分析 1.不同批量箱体生产的共性 （1）加工顺序。箱体零件的加工顺序为先面后孔，因为箱体孔的精度一般都较高，加工难度大，若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均匀。 （2）加工阶段粗、精分开。因为箱体的结构复杂，壁厚不均，刚性较差，而加工精度要求又高。将粗、精加工分开进行，可在精加工中削除由粗加工所产生的内应力以及切削力、夹紧力和切削热造成的变形，有利于保证加工质量。同时还能根据粗、精加工的不同要求合理地选用设备，有利于提高效率和确保加工的精度。 （3）工序间安排时效处理。箱体零件结构复杂，铸造内应力大

7、。为了消除内应力，减少变形，铸造之后要安排人工时效处理。 （4）粗基准的选择。一般用箱体上的重要孔作粗基准，这样可以使重要孔加工时余量均匀。主轴箱上主轴孔是最重要孔，所以常用主轴孔作粗基准。,2.不同批量箱体生产的特殊性 （1）粗基准的选择。虽然箱体零件一般都选择重要孔为粗基准，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。 （2）精基准的选择。箱体加工精基准的选择因生产批量的不同而有所区别。单件小批生产用装配基准作定位精基准。图5.2车床主轴箱单件小批加工孔系时，选择箱体底面导轨B、C面作为定位基准。B、C面既是主轴孔的设计基准，也与箱体的主要纵向孔系、端面、侧面有直接的相

8、互位置关系，故选择导轨B、C面做定位基准，不仅消除了基准不重合误差，而且在加工各孔时，箱口朝上，便于安装调整刀具、更换导向套、测量孔径尺寸、观察加工情况和加注切削液等。,3.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加工，各工序的加工质量靠工人技术水平和机床工作精度来保证。除个别必须用专用夹具才能保证质量的工序外，一般很少采用专用夹具。而大批量箱体的加工则广泛采用组合机床，如平面加工多采用多轴龙门铣床、组合磨床。各主要孔则采用多工位组合机床、专用镗床等。专用夹具用得也很多，从而大大地提高了生产率。 5.1.3任务拓展 图5.8为剖分式减速器箱盖零件图，图5.9为剖分式减速器底座零件

9、图，现分组完成下列任务。 （1）分析零件图； （2）列表写出加工面及技术要求； （3）确定零件的机械加工工艺路线。,图5.8,图5.9,任务二箱体零件加工,【学习目标】 （1）箱体零件的平面加工； （2）零件的孔系加工。,5.2.1 箱体零件的平面加工,1.刨削加工 （1）刨削加工特点。刀具结构简单,机床调整方便,加工大平面时生产率较低，分为粗刨和精刨。 （2）刨床。如图5.10所示为牛头刨床外形。在牛头刨床上加工时，工件一般采用平口钳或螺栓压板安装在工作台上，刀具装在滑枕的刀架上。滑枕带动刀具的往复直线运动为主切削运动，工作台带动工件沿垂直于主运动方向的间歇运动为进给运动。刀架后的转盘可绕水

10、平轴线扳转角度。这样在牛头刨上不仅可以加工平面，还可以加工各种斜面和沟槽，如图5.11所示。 图5.12所示为龙门刨外形。在龙门刨床上加工，工件一般用螺栓压板直接安装在工作台上或用专用夹具安装，刀具安装在横梁上的垂直刀架上或工作台两侧的侧刀架上。工作台带动工件的往复直线运动为主切削运动，刀具沿垂直于主运动方向的间歇运动为进给运动。各刀架也可以绕水平轴线扳转角度，故同样可以加工平面、斜面及沟槽。,（3）刨刀。刨刀的结构与车刀相似，其几何角度的选取也与车刀基本相同。但是由于刨削的过程有冲击，所以刨刀的前角比车刀要小（一般小于56），而且刨刀的刃倾角也应取较大的负值，以使刨刀切入工件时所产生的冲击力

11、不是作用在刀尖上，而是作用在离刀尖稍远的切削刃上。为了避免刨刀扎入工件，影响加工表面质量和尺寸精度，在生产中常把刨刀刀杆作成弯头结构，如图5.13所示。 2.铣削加工 铣削是平面加工中最常采用的加工方法，加工精度一般可达IT6IT10级，表面粗糙度Ra值可达0.812.5 m。当加工尺寸较大的平面时，在多轴龙门铣床上，采用多刀铣削，既可保证平面之间的相互位置精度，也可获得较高的生产率。,图5.13,3.磨削加工 平面磨削和其他磨削方法一样，具有切削速度高、进给量小、尺寸精度易于控制及能获得较小的表面度值等特点，加工精度一般可达IT5IT9级，表面粗糙度Ra值可达1.60.2 m。因而多用于零件

12、的半精加工和精加工。,5.2.2箱体零件的孔系加工,1.平行孔系加工 1）找正法：根据图样要求在毛坯或半成品上划出界限作为加工依据，然后按线加工。 （1）用心轴和块规找正法。如图5.14所示，将精密心轴插入镗床主轴孔内（或直接利用镗床主轴），然后根据孔和定位基面的距离用块规、塞尺校正主轴位置，加工第一排孔。加工第二排孔时，分别在加工第一排孔和主轴中插入心轴，然后采用同样方法确定加工第二排孔时主轴的位置。,（2）用样板找正法。如图5.15所示，按工件孔系孔距尺寸的平均值在1020 mm厚的钢板样板上加工出位置精度很高（0.010.03 mm）的相应孔系，其孔径比被加工孔径大，以便于镗杆通过。,图

13、5.15,2）镗模法 镗模法加工孔系是用镗模板上的孔系来保证工件上孔系位置精度的一种方法，如图5.16所示。工件装在带有镗模板的夹具内，并通过定位与夹紧装置使工件上待加工孔与镗模板上的孔同轴。镗杆支承在镗模板的支架导向套里，镗刀便通过模板上的孔将工件上相应的孔加工出来。,3）坐标法 坐标法镗孔是在普通卧式镗床、坐标镗床或数控铣床等设备上，借助于测量装置，调整机床主轴与工件之间的相对位置，来保证孔距精度的一种镗孔方法。坐标法镗孔的孔距精度主要取决于坐标的移动精度。 （1）利用块规、百分表等测量工具找正坐标尺寸。在普通卧式镗床上，利用块规、量棒及百分表控制工作台的横向位移和主轴箱垂直位移的坐标尺寸

14、，进行找正加工，如图5.14所示。 （2）在普通机床上加装测量装置。这种方法主要是提高机床运动部件位移的测量精度。应用较多的是在机床上加装一套由金属线纹尺和光学读数头组成的精密长度测量装置。 2.同轴孔系加工 （1）利用已加工孔作为支承导向。 如图5.17所示，当箱体前壁上的 孔径加工好后，在孔内装一导向套， 通过导向套支承镗杆加工后壁上的孔。,图5.17,（2）利用镗床后立柱上的导向支承镗孔。这种方法其镗杆系两端支承，刚性好。但是调整比较麻烦，镗杆较长很笨重，只适合用于大型箱体的加工。 （3）采用调头镗。当箱体箱壁相距较远时，可采用调头镗。工件在一次装夹下，镗好一端的孔后，将镗床工作台回转1

15、80，镗另一端的孔。由于普通镗床工作台回转精度较低，所以此法加工精度不高。 3.交叉孔系加工 箱体上交叉孔系的加工主要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板保证，但其定位精度较低。为了提高其定位精度，可以用心轴和百分表找正，如图5.19所示，在加工好的孔中插入心轴，然后将工作台旋转90，移动工作台，用百分表找正。,5.2.3 镗床与镗刀,1.镗床 （1）卧式镗床。 适合加工大型、复杂的箱体类零件上精度要求较高的孔系及端面。卧式镗床的外形如图5.20所示。,卧式镗床的工作运动如图5.21所示。,（2）坐标

16、镗床。坐标镗床是一种高精度机床，主要用于加工精密的孔（IT5级或更高）和位置精度要求很高的孔系，如钻模、镗模等精密孔。它具有测量坐标位置的精密测量装置，而且这种机床的主要零部件的制造和装配精度很高，并有良好的刚性和抗振性。坐标镗床主要有卧式单柱坐标镗床（如图5.22所示）、立式双柱坐标镗床（如图5.23所示）和卧式坐标镗床等几种类型。,图5.23,2.镗刀 （1）单刃镗刀。单刃镗刀切削部位与普通车刀相似，刀体较小，适用于孔的粗、精加工。有整体式（图5.24（a）和机夹式（图5.24（b）、图5.24（c）、图5.24（d）之分。 （2）微调镗刀。机夹式单刃镗刀尺寸调节费时，调节精度不易控制。图

17、5.25是一种坐标镗床和数控机床上常用的微调镗刀。它具有调节尺寸容易，尺寸精度高的优点，主要用于精加工。 （3）双刃镗刀有两个切削刃对称的分布在镗杆轴线的两侧参与切削，背向力互相抵消，不易引起振动。固定式双刃镗刀如图5.26所示 5.2.4 任务拓展 以小组为单位，自选常用的一种刨床或镗床，分析其技术参数、传动原理及典型结构。,图5.24,图5.25,图5.26,任务三箱体零件加工质量检测,【学习目标】 （1）箱体零件的主要检验项目； （2）孔距精度及其相互位置精度的检验。,5.3.1 箱体零件的主要检验项目,通常箱体零件的主要检验项目有以下几个。 （1）各加工表面的表面粗糙度以及外观； （2）孔与平面的尺寸精度及形状精度； （3）孔距尺寸精度与孔系的位置精度（孔轴线的同轴度、平行度、垂直度、孔轴线与平面的平行度、垂直度等）。,5.3.2孔距精度及其相互位置精度的检验,1.孔距测量 孔距精度要求不高时，可以直接用卡尺测量；孔距精度要求较高时，可以检验心轴与千分尺或检验心轴与量块测量，如图5.27所示。,2.孔与孔轴心线平行度检验,图5.29,图5.29,图5.30,5.两孔轴心线的检验 两孔轴心线垂直度的检验可用图5.31所示的方法。基准轴线和被测轴线均由心轴模拟，图5.31（a）的方法是：先用直角尺校准基准心轴与台面垂直，然