箱體類零件的加工工藝

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　　箱體類零件的加工工藝

　　摘 要：本文從工藝路線的擬定、定位基準(zhǔn)的選擇、主要表面的加工三方面重點(diǎn)分析了箱體類零件的加工工藝、提出了先進(jìn)的孔精加工工藝方案并指出：箱體類零件的重要孔系的加工精度成為箱體類零件的加工工藝關(guān)鍵。

　　關(guān)鍵詞：工藝路線擬定;定位基準(zhǔn)選擇;箱體平面加工;內(nèi)應(yīng)力;孔系加工

　　箱體類零件是機(jī)械零件中的典型零件，如車床床頭箱、齒輪傳動(dòng)箱體、變速箱體等，是機(jī)器的基礎(chǔ)零件之一，它將機(jī)器及部件中的軸、軸承、套和齒輪等零件各自保持正確的相互位置，并按照預(yù)先設(shè)計(jì)好的傳動(dòng)關(guān)系使其協(xié)調(diào)地相互運(yùn)動(dòng)，組合成一個(gè)整體。

　　組裝后的箱體部件、用箱體的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)平面安裝在機(jī)器上，因此箱體的加工質(zhì)量不僅影響其裝配精度及運(yùn)動(dòng)精度、而且對(duì)機(jī)器的工作精度、使用性能和壽命有著決定性的影響。

　　一、工藝路線的設(shè)計(jì)

　　箱體要求加工的表面很多，比如車床床頭箱體、齒輪傳動(dòng)箱體等在這些加工表面中，平面加工精度比孔的加工精度容易保證，所以箱體中主軸孔 (主要孔)的加工精度，孔系加工精度就成為工藝關(guān)鍵問題，因此，在工藝路線的安排中我更傾向于注意幾點(diǎn)。

　　(1)先面后孔的加工順序

　　先加工平面，不僅切除掉了毛坯表面的凸凹不平和表面夾砂等陷，更重要的是在加工分布在平面上的孔時(shí)，劃線，找正方便，而且當(dāng)鏜刀開始鏜孔時(shí)，不會(huì)因端面有高低不平而產(chǎn)生沖擊振動(dòng)、損壞刀具，因此，一般最好應(yīng)先加工平面。

　　(2)粗、精加工階段要分開

　　箱體結(jié)構(gòu)復(fù)雜，主要表面的精度要求高，粗加工時(shí)產(chǎn)生的切削力、夾緊力和切削熱對(duì)加工精度有較大影響，如果粗加工立即進(jìn)行精加工，那么粗加工后由于各種原因引起的工件變形的內(nèi)應(yīng)力沒有充分釋放出來，在精加工中就無法將其消除，從而導(dǎo)致加工完卸載時(shí)箱體變形，影響箱體最終的精度，我認(rèn)為在粗加工過程中，最好應(yīng)多次松卸夾具，使內(nèi)應(yīng)力及時(shí)盡可能的釋放出來，更大限度的保證箱體的加工質(zhì)量。

　　(3) 工序集中或分散的決定

　　箱體粗、精加工階段分開符合工序分散的原則，但是在中、小批生產(chǎn)時(shí)，為了減少使用機(jī)床和夾具的數(shù)量，以及減少箱體的搬運(yùn)和安裝次數(shù)，可將粗 、精加工階段相對(duì)集中，盡可能放在同一臺(tái)機(jī)床上進(jìn)行。

　　(4)安排適當(dāng)?shù)臒崽幚砉ば?/p>

　　鑄件箱體結(jié)構(gòu)復(fù)雜、壁厚不均，鑄造時(shí)冷卻速度不一致，容易產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力，且表面較硬，因此，鑄造后應(yīng)合理安排噴砂、調(diào)質(zhì)人工實(shí)效等處理，以改變內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)，消除內(nèi)應(yīng)力減小變形。

　　二 定位基準(zhǔn)的選擇

　　箱體加工定位基準(zhǔn)的選擇，直接關(guān)系到箱體上各個(gè)平面與平面之間、孔與平面之間、孔與孔之間的尺寸精度和位置精度要求是否能夠保證。

　　在選擇基準(zhǔn)時(shí)，首先要遵守“基準(zhǔn)同一”和“基準(zhǔn)重合”的原則，同時(shí)必須考慮生產(chǎn)批量的大小、生產(chǎn)設(shè)備、特別是夾具的選用等因素。

　　(1)粗基準(zhǔn)的選擇

　　粗基準(zhǔn)的選擇影響各加工面的余量分配及不需加工面與 加工面之間的位置精度。

　　根據(jù)粗基準(zhǔn)選擇原則，應(yīng)首先考慮箱體上要求最高的主軸孔的加工余量要均勻，防止加工時(shí)由于余量不均而引起振動(dòng)，影響加工精度和表面質(zhì)量，并要兼顧其余加工表面都有適當(dāng)?shù)挠嗔俊?/p>

　　其次要糾正箱體內(nèi)壁非加工表面與加工表面之間的相對(duì)位置偏差，防止加工出的軸承孔端面與箱體內(nèi)壁之間的距離尺寸相差太大，可能使齒輪安裝時(shí)與箱體內(nèi)壁相碰。

　　從這點(diǎn)考慮，應(yīng)選內(nèi)壁為粗基準(zhǔn)，但是這將使裝夾極為困難，由于各軸孔和內(nèi)腔的砂心是一個(gè)整體，所以實(shí)際生產(chǎn)中選主軸孔和一個(gè)相距較遠(yuǎn)的軸孔作為粗基準(zhǔn) 。

　　(2)精基準(zhǔn)的選擇

　　箱體零件精基準(zhǔn)的選擇有兩種可行的定位方案：一種是以裝配基準(zhǔn)面為精基準(zhǔn)，其優(yōu)點(diǎn)是裝配基準(zhǔn)面是許多孔系和平面的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)，所以能使定位基準(zhǔn)、設(shè)計(jì)基準(zhǔn)和裝配基準(zhǔn)重合，不會(huì)產(chǎn)生基準(zhǔn)不重合誤差，而且箱體開口向上，故調(diào)整刀具，觀察加工和測(cè)量孔徑均方便，缺點(diǎn)是在加工中間壁上的孔時(shí)，只能采用吊架式鏜模，結(jié)構(gòu)剛性差 、安裝誤差大、孔系精度低、裝卸不方便、生產(chǎn)率低、只適于中、小批生產(chǎn);另一種是以頂面和兩個(gè)銷孔作精基準(zhǔn)，其優(yōu)點(diǎn)是箱口向下，中間導(dǎo)向支撐架固定在夾具座體上，剛性好、導(dǎo)向精度高、孔系位置精度也高，且定位、夾緊、裝卸工件均方便，生產(chǎn)率高，適于批量自動(dòng)線生產(chǎn)，缺點(diǎn)是定位基準(zhǔn)與裝配基準(zhǔn)(設(shè)計(jì)基準(zhǔn))不重合，增加了定位誤差。

　　三、主要表面的加工

　　(1)箱體的平面加工

　　箱體平面的粗加工和半精加工常選擇刨削和銑削加工。

　　單件小批量生產(chǎn)中，用劃線找正的方法，采用刨和銑加工平面，在龍門刨床上可以用幾個(gè)刀架在一次安裝工件同時(shí)加工幾個(gè)平面，經(jīng)濟(jì)地保證了這些表面的位置精度;考慮銑削比刨削生產(chǎn)率高，大批大量生產(chǎn)時(shí)，采用專用夾具在組合機(jī)床上多個(gè)表面同時(shí)加工，即保證了平面間的位置精度，又提高了生產(chǎn)率;精加工中，在單件小批生產(chǎn)時(shí)用鏟刮或精刨進(jìn)行加工;大批大量生產(chǎn)時(shí)用磨削方法加工。

　　(2)孔系加工

　　箱體上一系列有相互位置精度要求的孔稱為孔系。

　　這些孔精要求高、加工困難、是箱體加工的關(guān)鍵，其中有平行孔系和同軸孔系。

　　對(duì)于平行孔系，在加工時(shí)主要是保證各平行孔中心線之間以及孔中心線與基準(zhǔn)面之間的尺寸精度和平行度;同軸孔系主要是保證各孔的同軸度精度。

　　(3) 單件小批生產(chǎn)箱體時(shí)，在普通鏜床上，按劃線依次找正孔的位置進(jìn)行加工，此法誤差較大，為提高精度，可采用試鏜法，但此法找正、試切、測(cè)量比較耗時(shí)，生產(chǎn)效率低。

　　箱體粗加工常采用樣板找正法：鏜床鏜桿上裝有千分表，按樣板孔來找正鏜桿的位置，加工完一端上的孔之后，將工作臺(tái)回轉(zhuǎn)180°，在用同樣方法加工另一端面上的孔。

　　(4)成批大量加工箱體孔系都采用鏜模。

　　鏜模兩端有導(dǎo)向套，可引導(dǎo)鏜桿進(jìn)行加工，以保證工件的孔距精度，鏜桿與機(jī)床主軸采用浮動(dòng)連接，孔距精度取決于鏜模精度及鏜桿與導(dǎo)套的配合精度和剛度所以可利用精度不高的機(jī)床加工出精度較高的工件，鏜模能用于組合機(jī)床上作多孔同時(shí)加工、找正方便、生產(chǎn)率高、適用于成批生產(chǎn)，且箱體的同軸孔系的同軸度大部分用鏜模保證，對(duì)于箱壁較近的同軸孔，可采用導(dǎo)向套加工同軸孔，反之，可利用鏜床后立柱的導(dǎo)套支承鏜桿。

　　產(chǎn)生同軸度誤差的原因是當(dāng)主軸進(jìn)給時(shí)鏜桿由于重力產(chǎn)生撓度而引起各孔的同軸度誤差;當(dāng)工作臺(tái)移動(dòng)時(shí)導(dǎo)軌的直線度誤差導(dǎo)致各孔的同軸度誤差。

　　小批生產(chǎn)時(shí)，為了提高精度有時(shí)也用鏜模加工平行孔系。

　　(5) 單件小批生產(chǎn)在許多工廠也廣泛采用坐標(biāo)法加工孔系，孔距精度要求特別高時(shí)，可采用帶有游標(biāo)的精密刻線尺寸和準(zhǔn)確的光學(xué)讀數(shù)裝置的精密坐標(biāo)鏜床。

　　需要強(qiáng)調(diào)的是用坐標(biāo)法加工孔系時(shí)，原始孔以及鏜孔順序的確定是很重要的，在保證原始孔有較高的精度和較小粗糙度的條件下，應(yīng)注意兩點(diǎn)

　　1)兩孔的中心距有精度要求時(shí)，兩孔應(yīng)連在一起加工，否則通過許多坐標(biāo)尺寸的位移誤差積累過大，難以保證孔距精度。

　　2)原始孔應(yīng)位于箱壁的一側(cè)，依次加工各孔時(shí)，刀具可朝一個(gè)方向移動(dòng)，避免了往返移動(dòng)時(shí)由于間隙而造成誤差。

　　參考文獻(xiàn)

　　[1]戴忠鶴等.機(jī)械制造工藝基礎(chǔ).北京：勞動(dòng)人事出版社.

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