箱體零件加工工藝分析課件

1、項(xiàng)目五 箱體零件加工【任務(wù)分解】（1）箱體零件加工工藝分析；（2）箱體零件加工實(shí)作；（3）箱體零件質(zhì)量檢測(cè)。 任務(wù)一箱體零件加工工藝分析 【學(xué)習(xí)目標(biāo)】（1）認(rèn)知箱體零件；（2）熟悉箱體零件加工工藝。 5.1.1認(rèn)知箱體零件 1.箱體零件的功用和結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 箱體是各類機(jī)器的基礎(chǔ)零件，用于將機(jī)器和部件中的軸、套、軸承和齒輪等有關(guān)零件連成一個(gè)整體，使之保持正確的相對(duì)位置，并按照一定的傳動(dòng)關(guān)系協(xié)調(diào)地運(yùn)轉(zhuǎn)和工作。 圖5.1所示為幾種箱體類零件的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖。箱體零件的尺寸大小和結(jié)構(gòu)形式隨其用途不同有很大差別，但在結(jié)構(gòu)上仍有共同的特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)復(fù)雜，箱壁薄且壁厚不均勻，內(nèi)部呈腔型。在箱壁上既有精度要求較高的軸承孔和

2、裝配用的基準(zhǔn)平面，也有精度要求較低的緊固孔和次要平面。因此箱體零件的加工部位多，加工精度高，加工難度大。 2.箱體零件的主要技術(shù)要求 現(xiàn)以某車床主軸箱（零件圖如圖5.2所示）為例，將箱體零件的主要技術(shù)要求歸納為以下幾項(xiàng)：（1）孔徑精度?？讖降募庸ぞ扔绊戄S承與孔的配合精度。 （2）孔與孔的位置精度?？着c孔的位置精度是指孔系的同軸度、平行度和垂直度要求。 （3）孔與平面的位置精度。這主要指主軸孔和主軸箱安裝基面的平行度要求，它決定了主軸與床身導(dǎo)軌的相互位置關(guān)系。（4）主要平面的精度。箱體裝配基面的平面度誤差影響主軸箱與床身連接時(shí)的接觸剛度，若加工箱體零件時(shí)以此作為定位基準(zhǔn)則會(huì)影響孔的加工精度。

3、（5）表面粗糙度。重要孔和主要平面的表面粗糙度值會(huì)影響連接面的配合性質(zhì)或接觸剛度，一般主軸孔R(shí)a為0.40.8 靘，其他各縱向孔R(shí)a為1.6 m,孔的內(nèi)端面Ra為3.2m，裝配基面和定位基面Ra為0.632.5 m，其他平面的Ra為2.510 m。 3.箱體零件的材料及毛坯確定 箱體零件的材料一般采用灰鑄鐵，因?yàn)榛诣T鐵具有良好的鑄造性和切削加工性，而且吸振性和耐磨性較好，價(jià)格也較低廉，常用的牌號(hào)為HT150HT350。某些負(fù)荷較大的箱體可采用鑄鋼件；對(duì)于單件小批生產(chǎn)中的簡(jiǎn)單箱體，為縮短生產(chǎn)周期，也可采用鋼板焊接結(jié)構(gòu)；在某些特定情況下，為減輕重量，也有采用鋁鎂合金或其他合金，如飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)箱體及摩

4、托車、發(fā)動(dòng)機(jī)箱體、變速箱箱體等。4.箱體零件的結(jié)構(gòu)工藝性（2）箱體的同軸孔。箱體上同軸線孔的孔徑排列方式有三種，圖5.4（a）為孔徑大小向一個(gè)方向遞減，且相鄰兩孔直徑之差大于孔的毛坯加工余量，這種排列方式便于鏜桿和刀具從一端伸入同時(shí)加工同軸線上的各孔，對(duì)單件小批生產(chǎn)，這種結(jié)構(gòu)適用于在通用機(jī)床上加工。圖5.4（b）為孔徑大小從兩邊向中間遞減，對(duì)大批量生產(chǎn)，這種結(jié)構(gòu)便于采用組合機(jī)床從兩邊同時(shí)加工，使鏜桿的懸伸長(zhǎng)度大大減短，提高了鏜桿的剛度。圖5.4（c）為孔徑外小內(nèi)大，加工時(shí)要將刀桿伸入箱體后裝刀、對(duì)刀，結(jié)構(gòu)工藝性差，應(yīng)盡量避免。（3）箱體的端面。箱體的外端面凸臺(tái)，應(yīng)盡可能在同一平面上（圖5.5（

5、a），若采用圖5.5（b）所示形式，加工就較麻煩。箱體的內(nèi)端面加工比較困難，為了加工方便，箱體內(nèi)端面尺寸應(yīng)盡可能小于刀具需穿過(guò)的孔加工前的直徑，如圖5.6（a）所示。否則，必須先將刀桿引入孔后再裝刀具，加工后卸下刀具后才能將刀桿退出（圖5.6（b），加工很不方便。另外，箱體孔內(nèi)部端面的加工，一般都是采用銑、锪加工方法，這就要求加工的端面不宜過(guò)大，否則因?yàn)榧庸r(shí)軸向切削力很大，易產(chǎn)生振動(dòng)，影響加工質(zhì)量。 （4）箱體的裝配基面。箱體裝配基面的尺寸應(yīng)盡可能大，形狀力求簡(jiǎn)單，以利于加工、裝配和檢驗(yàn)；另外，箱體上的緊固孔的尺寸規(guī)格應(yīng)盡量一致，以減少加工換刀的次數(shù)。5.1.2 箱體零件加工工藝分析1.不同

6、批量箱體生產(chǎn)的共性 （1）加工順序。箱體零件的加工順序?yàn)橄让婧罂?，因?yàn)橄潴w孔的精度一般都較高，加工難度大，若先以孔為粗基準(zhǔn)加工好平面，再以平面為精基準(zhǔn)加工孔，這樣既能為孔的加工提供穩(wěn)定可靠的精基準(zhǔn)，同時(shí)可以使孔的加工余量均勻。 （2）加工階段粗、精分開。因?yàn)橄潴w的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，壁厚不均，剛性較差，而加工精度要求又高。將粗、精加工分開進(jìn)行，可在精加工中削除由粗加工所產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力以及切削力、夾緊力和切削熱造成的變形，有利于保證加工質(zhì)量。同時(shí)還能根據(jù)粗、精加工的不同要求合理地選用設(shè)備，有利于提高效率和確保加工的精度。（3）工序間安排時(shí)效處理。箱體零件結(jié)構(gòu)復(fù)雜，鑄造內(nèi)應(yīng)力大。為了消除內(nèi)應(yīng)力，減少變形，鑄造

7、之后要安排人工時(shí)效處理。（4）粗基準(zhǔn)的選擇。一般用箱體上的重要孔作粗基準(zhǔn)，這樣可以使重要孔加工時(shí)余量均勻。主軸箱上主軸孔是最重要孔，所以常用主軸孔作粗基準(zhǔn)。 2.不同批量箱體生產(chǎn)的特殊性 （1）粗基準(zhǔn)的選擇。雖然箱體零件一般都選擇重要孔為粗基準(zhǔn)，但隨著生產(chǎn)類型不同，實(shí)現(xiàn)以主軸孔為粗基準(zhǔn)的工件裝夾方式是不同的。 （2）精基準(zhǔn)的選擇。箱體加工精基準(zhǔn)的選擇因生產(chǎn)批量的不同而有所區(qū)別。單件小批生產(chǎn)用裝配基準(zhǔn)作定位精基準(zhǔn)。圖5.2車床主軸箱單件小批加工孔系時(shí)，選擇箱體底面導(dǎo)軌B、C面作為定位基準(zhǔn)。B、C面既是主軸孔的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)，也與箱體的主要縱向孔系、端面、側(cè)面有直接的相互位置關(guān)系，故選擇導(dǎo)軌B、C面做定

8、位基準(zhǔn)，不僅消除了基準(zhǔn)不重合誤差，而且在加工各孔時(shí)，箱口朝上，便于安裝調(diào)整刀具、更換導(dǎo)向套、測(cè)量孔徑尺寸、觀察加工情況和加注切削液等。 3.所用設(shè)備依批量不同而異單件小批生產(chǎn)一般都在通用機(jī)床上加工，各工序的加工質(zhì)量靠工人技術(shù)水平和機(jī)床工作精度來(lái)保證。除個(gè)別必須用專用夾具才能保證質(zhì)量的工序外，一般很少采用專用夾具。而大批量箱體的加工則廣泛采用組合機(jī)床，如平面加工多采用多軸龍門銑床、組合磨床。各主要孔則采用多工位組合機(jī)床、專用鏜床等。專用夾具用得也很多，從而大大地提高了生產(chǎn)率。 5.1.3任務(wù)拓展 圖5.8為剖分式減速器箱蓋零件圖，圖5.9為剖分式減速器底座零件圖，現(xiàn)分組完成下列任務(wù)。（1）分析零

9、件圖；（2）列表寫出加工面及技術(shù)要求；（3）確定零件的機(jī)械加工工藝路線。 圖5.8圖5.9任務(wù)二箱體零件加工 【學(xué)習(xí)目標(biāo)】（1）箱體零件的平面加工；（2）零件的孔系加工。 5.2.1 箱體零件的平面加工 1.刨削加工（1）刨削加工特點(diǎn)。刀具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,機(jī)床調(diào)整方便,加工大平面時(shí)生產(chǎn)率較低，分為粗刨和精刨。 （2）刨床。如圖5.10所示為牛頭刨床外形。在牛頭刨床上加工時(shí)，工件一般采用平口鉗或螺栓壓板安裝在工作臺(tái)上，刀具裝在滑枕的刀架上。滑枕帶動(dòng)刀具的往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)為主切削運(yùn)動(dòng)，工作臺(tái)帶動(dòng)工件沿垂直于主運(yùn)動(dòng)方向的間歇運(yùn)動(dòng)為進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。刀架后的轉(zhuǎn)盤可繞水平軸線扳轉(zhuǎn)角度。這樣在牛頭刨上不僅可以加工平面，還可

10、以加工各種斜面和溝槽，如圖5.11所示。圖5.12所示為龍門刨外形。在龍門刨床上加工，工件一般用螺栓壓板直接安裝在工作臺(tái)上或用專用夾具安裝，刀具安裝在橫梁上的垂直刀架上或工作臺(tái)兩側(cè)的側(cè)刀架上。工作臺(tái)帶動(dòng)工件的往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)為主切削運(yùn)動(dòng)，刀具沿垂直于主運(yùn)動(dòng)方向的間歇運(yùn)動(dòng)為進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。各刀架也可以繞水平軸線扳轉(zhuǎn)角度，故同樣可以加工平面、斜面及溝槽。 （3）刨刀。刨刀的結(jié)構(gòu)與車刀相似，其幾何角度的選取也與車刀基本相同。但是由于刨削的過(guò)程有沖擊，所以刨刀的前角比車刀要?。ㄒ话阈∮?6），而且刨刀的刃傾角也應(yīng)取較大的負(fù)值，以使刨刀切入工件時(shí)所產(chǎn)生的沖擊力不是作用在刀尖上，而是作用在離刀尖稍遠(yuǎn)的切削刃上。為了

11、避免刨刀扎入工件，影響加工表面質(zhì)量和尺寸精度，在生產(chǎn)中常把刨刀刀桿作成彎頭結(jié)構(gòu)，如圖5.13所示。2.銑削加工銑削是平面加工中最常采用的加工方法，加工精度一般可達(dá)IT6IT10級(jí)，表面粗糙度Ra值可達(dá)0.812.5 m。當(dāng)加工尺寸較大的平面時(shí)，在多軸龍門銑床上，采用多刀銑削，既可保證平面之間的相互位置精度，也可獲得較高的生產(chǎn)率。 圖5.133.磨削加工平面磨削和其他磨削方法一樣，具有切削速度高、進(jìn)給量小、尺寸精度易于控制及能獲得較小的表面度值等特點(diǎn)，加工精度一般可達(dá)IT5IT9級(jí)，表面粗糙度Ra值可達(dá)1.60.2 m。因而多用于零件的半精加工和精加工。 5.2.2箱體零件的孔系加工 1.平行孔

12、系加工 1）找正法：根據(jù)圖樣要求在毛坯或半成品上劃出界限作為加工依據(jù)，然后按線加工。（1）用心軸和塊規(guī)找正法。如圖5.14所示，將精密心軸插入鏜床主軸孔內(nèi)（或直接利用鏜床主軸），然后根據(jù)孔和定位基面的距離用塊規(guī)、塞尺校正主軸位置，加工第一排孔。加工第二排孔時(shí)，分別在加工第一排孔和主軸中插入心軸，然后采用同樣方法確定加工第二排孔時(shí)主軸的位置。 （2）用樣板找正法。如圖5.15所示，按工件孔系孔距尺寸的平均值在1020 mm厚的鋼板樣板上加工出位置精度很高（0.010.03 mm）的相應(yīng)孔系，其孔徑比被加工孔徑大，以便于鏜桿通過(guò)。 圖5.152）鏜模法鏜模法加工孔系是用鏜模板上的孔系來(lái)保證工件上孔

13、系位置精度的一種方法，如圖5.16所示。工件裝在帶有鏜模板的夾具內(nèi)，并通過(guò)定位與夾緊裝置使工件上待加工孔與鏜模板上的孔同軸。鏜桿支承在鏜模板的支架導(dǎo)向套里，鏜刀便通過(guò)模板上的孔將工件上相應(yīng)的孔加工出來(lái)。 3）坐標(biāo)法坐標(biāo)法鏜孔是在普通臥式鏜床、坐標(biāo)鏜床或數(shù)控銑床等設(shè)備上，借助于測(cè)量裝置，調(diào)整機(jī)床主軸與工件之間的相對(duì)位置，來(lái)保證孔距精度的一種鏜孔方法。坐標(biāo)法鏜孔的孔距精度主要取決于坐標(biāo)的移動(dòng)精度。（1）利用塊規(guī)、百分表等測(cè)量工具找正坐標(biāo)尺寸。在普通臥式鏜床上，利用塊規(guī)、量棒及百分表控制工作臺(tái)的橫向位移和主軸箱垂直位移的坐標(biāo)尺寸，進(jìn)行找正加工，如圖5.14所示。（2）在普通機(jī)床上加裝測(cè)量裝置。這種方

14、法主要是提高機(jī)床運(yùn)動(dòng)部件位移的測(cè)量精度。應(yīng)用較多的是在機(jī)床上加裝一套由金屬線紋尺和光學(xué)讀數(shù)頭組成的精密長(zhǎng)度測(cè)量裝置。 2.同軸孔系加工 （1）利用已加工孔作為支承導(dǎo)向。如圖5.17所示，當(dāng)箱體前壁上的孔徑加工好后，在孔內(nèi)裝一導(dǎo)向套，通過(guò)導(dǎo)向套支承鏜桿加工后壁上的孔。 圖5.17（2）利用鏜床后立柱上的導(dǎo)向支承鏜孔。這種方法其鏜桿系兩端支承，剛性好。但是調(diào)整比較麻煩，鏜桿較長(zhǎng)很笨重，只適合用于大型箱體的加工。（3）采用調(diào)頭鏜。當(dāng)箱體箱壁相距較遠(yuǎn)時(shí)，可采用調(diào)頭鏜。工件在一次裝夾下，鏜好一端的孔后，將鏜床工作臺(tái)回轉(zhuǎn)180，鏜另一端的孔。由于普通鏜床工作臺(tái)回轉(zhuǎn)精度較低，所以此法加工精度不高。3.交叉孔

15、系加工箱體上交叉孔系的加工主要是控制有關(guān)孔的垂直度誤差。在多面加工的組合機(jī)床上加工交叉孔系，其垂直度主要由機(jī)床和模板保證；在普通鏜床上，其垂直度主要靠機(jī)床的擋板保證，但其定位精度較低。為了提高其定位精度，可以用心軸和百分表找正，如圖5.19所示，在加工好的孔中插入心軸，然后將工作臺(tái)旋轉(zhuǎn)90，移動(dòng)工作臺(tái)，用百分表找正。 5.2.3 鏜床與鏜刀 1.鏜床 （1）臥式鏜床。 適合加工大型、復(fù)雜的箱體類零件上精度要求較高的孔系及端面。臥式鏜床的外形如圖5.20所示。臥式鏜床的工作運(yùn)動(dòng)如圖5.21所示。（2）坐標(biāo)鏜床。坐標(biāo)鏜床是一種高精度機(jī)床，主要用于加工精密的孔（IT5級(jí)或更高）和位置精度要求很高的孔

16、系，如鉆模、鏜模等精密孔。它具有測(cè)量坐標(biāo)位置的精密測(cè)量裝置，而且這種機(jī)床的主要零部件的制造和裝配精度很高，并有良好的剛性和抗振性。坐標(biāo)鏜床主要有臥式單柱坐標(biāo)鏜床（如圖5.22所示）、立式雙柱坐標(biāo)鏜床（如圖5.23所示）和臥式坐標(biāo)鏜床等幾種類型。 圖5.232.鏜刀（1）單刃鏜刀。單刃鏜刀切削部位與普通車刀相似，刀體較小，適用于孔的粗、精加工。有整體式（圖5.24（a）和機(jī)夾式（圖5.24（b）、圖5.24（c）、圖5.24（d）之分。 （2）微調(diào)鏜刀。機(jī)夾式單刃鏜刀尺寸調(diào)節(jié)費(fèi)時(shí)，調(diào)節(jié)精度不易控制。圖5.25是一種坐標(biāo)鏜床和數(shù)控機(jī)床上常用的微調(diào)鏜刀。它具有調(diào)節(jié)尺寸容易，尺寸精度高的優(yōu)點(diǎn)，主要用于

17、精加工。（3）雙刃鏜刀有兩個(gè)切削刃對(duì)稱的分布在鏜桿軸線的兩側(cè)參與切削，背向力互相抵消，不易引起振動(dòng)。固定式雙刃鏜刀如圖5.26所示 5.2.4 任務(wù)拓展 以小組為單位，自選常用的一種刨床或鏜床，分析其技術(shù)參數(shù)、傳動(dòng)原理及典型結(jié)構(gòu)。 圖5.24圖5.25圖5.26任務(wù)三箱體零件加工質(zhì)量檢測(cè) 【學(xué)習(xí)目標(biāo)】 （1）箱體零件的主要檢驗(yàn)項(xiàng)目；（2）孔距精度及其相互位置精度的檢驗(yàn)。 5.3.1 箱體零件的主要檢驗(yàn)項(xiàng)目 通常箱體零件的主要檢驗(yàn)項(xiàng)目有以下幾個(gè)。（1）各加工表面的表面粗糙度以及外觀；（2）孔與平面的尺寸精度及形狀精度；（3）孔距尺寸精度與孔系的位置精度（孔軸線的同軸度、平行度、垂直度、孔軸線與平面的平行度、垂直度等）。 5.3.2孔距精度及其相互位置精度的檢驗(yàn) 1.孔距測(cè)量孔距精度要求不高時(shí)，可以直接用卡尺測(cè)量；孔距精度要求較高時(shí)，可以檢驗(yàn)心軸與千分尺或檢驗(yàn)心軸與量塊測(cè)量，如圖5.27所示。 2.孔與孔軸心線平行度檢驗(yàn) 圖5.29圖5.29圖5.305.兩孔軸心線的檢驗(yàn)兩孔軸心線垂直度的檢驗(yàn)可用圖5.31所示的方法?；鶞?zhǔn)軸線和被測(cè)軸線均由心軸模擬，圖5.31（a）的方法是：先用直角尺校準(zhǔn)基準(zhǔn)心軸與臺(tái)面垂直，