典型箱体类零件的加工工艺

5.4　典型箱体类零件的加工工艺

箱体零件的一般加工工艺过程见表5.1。

表5.1　箱体零件的一般加工工艺过程

5.4.1　减速箱箱体的加工工艺过程

1）减速箱箱体的加工工艺分析

图5.11为镗床的减速箱箱体，材料为HT150铸铁，小批量生产。各工序均在通用机床上加工，各平面加工前均需进行划线，划线以顶面及两主要孔A、B为基准，应使各加工面有足够的加工余量，并尽量照顾到加工表面与非加工表面间的位置要求。该箱体上直径三个孔的精度要求高，又有相互垂直度的要求，为提高生产率和保证加工质量，须用专用夹具安装。箱体上孔系的设计基准和装配基准为15mm厚的凸台顶面（装配时该面与机体接触，倒挂在机体上），其表面粗糙度值为Ra 2.5μm。若选用该面作为定位基准，虽然符合“基准统一”原则，对保证加工精度有利，但夹具较为复杂，测量又较困难，故改为选用底面作为工艺基准，并提高其加工精度为15±0.03mm，表面粗糙度值提高为Ra 2.5μm，以保证尺寸90±0.1mm的精度。

2）减速箱箱体的加工工艺过程

根据箱体零件的一般加工工艺过程，结合该零件的工艺和结构特点，制订的加工工艺过程见表5.2。

表5.2　减速箱箱体加工工艺过程　　mm

5.4.2　车床主轴箱箱体的加工工艺过程

车床主轴箱的结构如图5.12所示。其结构比较复杂，加工面较多，技术要求高，加工的关键是主轴孔和纵向平行孔系。

1）主轴箱箱体的技术条件分析

（1）尺寸精度

在三个主轴支承孔内均需安装滚动轴承，故主轴孔的尺寸公差等级均为IT6级。其它传动轴的支承孔的公差等级为IT6～IT7级。各主要孔的中心距公差为±0.05mm。

（2）表面形状和相互位置精度

主轴孔的圆度误差会通过滚动轴承的外圈直接影响到加工工件的圆度，前端孔的影响最大，所以它的精度要求最高，圆度公差为0.006mm；中间和后端孔也有影响，它们的圆度公差为0.008mm。

三个主轴孔的同轴度公差为φ0.024mm；孔内端面对孔A、B轴线的端面圆跳动公差为0.006mm；A、B孔的轴线对底面M和N的平行度公差为600∶0.1mm；N面对M面的垂直度公差为300∶0.1mm；M、N、O、P和Q等平面的平面度公差为0.04mm。

（3）表面粗糙度

表面粗糙度基本上与尺寸精度相适应，主轴孔要求为Ra0.8～0.4μm；其它主要孔为Ra 3.2～1.6μm。装配基准等主要平面为Ra 1.6μm。

2）主轴箱箱体的机械加工工艺过程

箱体的机械加工工艺过程因生产类型的不同而异。表5.3为大批生产时车床主轴箱箱体的加工工艺过程，表5.4为中、小批生产时的加工工艺过程。

表5.3　大批生产时车床主轴箱箱体的加工工艺过程

表5.4　中、小批生产时车床主轴箱箱体的加工工艺过程

续表5.4

3）主轴箱箱体的加工工艺分析

（1）精基准的选择

箱体加工时，其精基准（定位基准）的选择，通常多考虑基准重合原则。表5.4所列的中小批生产时主轴箱箱体的加工工艺过程即是选择箱体底面M和导向面N作为加工主轴孔和其它表面的精基准。M和N面是主轴箱的装配基准，也是主轴孔的设计基准，它与箱体其它端面、侧面和纵向孔系等均有直接关联。选择M和N面作为精基准，可使定位基准与设计基准重合，并便于使各有关工序的基准统一，从而有利于加工精度的提高，同时也有利于夹具设计工作的简化（定位方法和定位元件相同）。另外，在孔的加工过程中，由于箱口朝上，所以更换或调整刀具、导向套、测量尺寸和观察加工情况等都比较方便。其缺点是当加工箱体内壁上的孔时，需在箱体内腔相应部位设置导向支承架，以增强镗杆的刚性，这样就使镗模的结构变得复杂，如图5.13所示。而且，由于这种吊架式支承架的刚性较差，以及制造和安装误差等影响，对保证孔的加工精度造成一定的困难。此外，每加工一个箱体，都需拆装吊架一次，比较麻烦。

图5.13　带有吊架的镗模

1—夹具体　2—吊架

图5.14　以顶面和二孔定位的镗模

1—定位销　2—支承板

在大批生产的条件下，为了提高生产率，采用以顶面R作为主要定位基准的加工方案，并在该面两端增加了2只φ18H7工艺孔，采用“一面二销”的定位方案。镗模的结构如图5.14所示。加工时，工件反扣（顶面R朝下）在底座的支承板2上，2只定位销1插入φ18H7工艺孔定位，伸入箱体内腔的导向支承架可以直接装在底座上。这种夹具比上述吊架式夹具结构简单，装卸工件方便。但因所采用的定位基准与设计基准不重合，为了减少基准不重合误差的影响，需提高顶面R至底面M的尺寸精度，同时还需增加加工2个定位销孔的工作量。

（2）粗基准的选择

箱体的精基准确定后，就可以考虑选择加工第一个面——顶面R所用的粗基准。一般选择主轴孔作为粗基准，因为主轴孔的精度要求最高，与之有关联的表面和尺寸也最多，故选择主轴孔作为粗基准最为合适。

图5.15　主轴箱箱体的划线

由于生产类型的不同，实现以主轴孔为粗基准的工件安装方式也不一样。中小批生产时，由于毛坯精度较低，一般采用划线找正安装。主轴箱箱体的划线方法如下：首先将箱体用三个千斤顶安放在划线平台上（图5.15（a）），调整千斤顶，使主轴孔Ⅵ和Ⅰ轴孔的轴心线与台面基本平行，P、Q面与台面基本垂直。根据毛坯的主轴孔划出主轴孔的水平轴心线Ⅰ－Ⅰ（在四个面上都要划出），作为第一校正线。在划此线时应根据图样要求，以此线为基准检查所有加工部位在水平方向是否都有加工余量。若有的加工部位没有加工余量，则需重新调整Ⅰ－Ⅰ线的位置，作必要的借正，直至所有的加工部位均有加工余量，才将Ⅰ－Ⅰ线的位置确定下来。再以Ⅰ－Ⅰ为依据，上移150mm（355－205＝150）划出顶面R加工线；然后下移355mm划出底面M加工线，以及侧面O上各孔的水平线。再将箱体翻转90°，使O面向下，调整千斤顶，用90°角尺找正，使Ⅰ－Ⅰ线与台面垂直，根据毛坯的主轴孔并考虑到各加工部位在垂直方向的加工余量，按照上述方法划出主轴孔的垂直轴心线Ⅱ－Ⅱ作为第二校正线（图5.15（b）），并根据Ⅱ－Ⅱ线，上移153mm划出导向面N加工线，再下移303mm（153＋150＝303）划出侧面O加工线。再将箱体翻转90°，使Q向下（图5.15（c）），调整千斤顶，用90°角尺找正，使Ⅰ－Ⅰ线、Ⅱ－Ⅱ线均与台面垂直。根据主轴孔内凸台面为依据，兼顾P、Q面上的加工余量，划出P、Q面的加工线，以及侧面O上各孔的垂直线，以确定各孔的中心位置。

图5.16　粗铣主轴箱箱体顶面夹具

大批大量生产时，毛坯的精度较高，可直接以主轴孔Ⅵ和Ⅰ轴孔在夹具上定位，采用图5.16所示的夹具安装。将箱体放在件1、2、3预定位支承上，箱体侧面紧靠支承4，端面靠挡销11进行预定位，然后用手柄5操纵（液压）控制两短轴6插入主轴孔内，两短轴上各有三个活动支柱7，分别顶住主轴孔两端的毛面。此时，箱体抬起，离开1、2、3各支承面，使主轴孔轴线与夹具的两短轴轴线重合，主轴孔即为定位基准。为了找正绕短轴回转方向的位置，当箱体抬起后，调节两辅助支承8，并用样板校正Ⅰ轴孔的位置，使箱体顶面基本成水平。再用手柄9操纵两夹紧块10伸入箱体两端孔内压紧工件。最后用螺杆12调整辅助支承13与箱体底面接触，以增加加工顶面时箱体的刚度。

（3）主要表面的加工方法和工艺路线

主轴孔和其它孔的加工，不论大批生产或中、小批生产都采用镗孔的方法加工，工艺路线为粗镗↑半精镗↑精镗。只是所用机床不一样，大批生产时需采用专用镗床，可同时加工平行孔系，以提高生产率；中、小批生产时只能采用普通卧式镗床，依次加工平行孔系。

平面加工在中、小批生产时，用龙门刨床进行加工，工艺路线为粗刨→半精刨→精刨。而大量生产时，则采用组合铣床和专用磨床进行加工，工艺路线为粗铣→精铣→磨。最后工序采用磨削的方法不仅仅是为了提高加工精度和获得较细的表面粗糙度，而是因为加工孔时以顶面作为定位基准，因此必须提高它的加工精度。而且其它面经磨削加工后，在装配时便可减少大量的刮削工作量，从而显著地提高生产效率。