13662机械制造技术-第10章

第10章

箱体类零件加工工艺及常用工艺装备10.1

概述10.1.1箱体类零件的功用及结构特点箱体类零件是机械或机器部件的基础零件。箱体的种类很多，其尺寸大小和结构形式按其用途不同也有很大差异。根据箱体零件的结构形式不同，可分为整体式箱体，如图10-2a、b、d所示；分离式箱体，如图10-1所示两大类。箱体的结构形式虽然多种多样，但仍有共同的特点：

呈腔形，形状复杂、壁薄且壁厚不均匀，加工部位多；有一对或数对加工要求高、加工难度大的轴承支承孔，有一个或数个基准面和一些支承面；既有精度要求较高的孔系和平面，也有许多精度要求较低的紧固孔。因此，一般中型机床制造厂用于箱体类零件的机械加工劳动量约占整个产品加工量的15%~20%。图10-1

分离式箱体图10-2几种箱体的结构简图10.1.2箱体类零件的主要技术要求、材料和毛坯箱体零件的主要技术要求1)

主要平面的形状精度和表面粗糙度孔的尺寸精度、几何形状精度和表面粗糙度主要孔和平面相互位置精度箱体的材料及毛坯箱体材料一般选用HT200~400的各种牌号的灰铸铁，而最常用的HT200。毛坯的加工余量与生产批量、毛坯尺寸、结构、精度和铸造方法等因素有关。毛坯铸造时，应防止砂眼和气孔的产生。为了减少毛坯制造时产生残余应力，应使箱体壁厚尽量均匀，箱体浇铸后应安排时效或退

序。10.2

平面加工方法和平面加工方案平面加工方法有刨、铣、拉、磨等，刨削和铣削常用作平面的粗加工和半精加工，而磨削则用作平面的精加工。此外还有刮研、研磨、超精加工、抛光等光整加工方法。10.2.1

刨削刨削是单件小批量生产的平面加工最常用的加工方法，加工精度一般可达IT9~IT7级，表面粗糙值为Ra12.5~1.6μm。刨削可以在牛头刨床或龙门刨 进行，如图10-4所示。图10-4刨削10.2.2

铣削图10-6

铣削加工方式与方法铣削是平面加工

中应用最普遍的一种

方法，利用各种铣床、铣刀和附件，可以铣

削平面、沟槽、弧形

面、螺旋槽、齿轮、

凸轮和特形面，如图

10-6所示。一般经粗

铣、精铣后，尺寸精

度可达lT9～1T7，表面粗糙度可达

Ra12.5～0.63μm。1.铣削的工艺特征及应用范围在中批以上生产中多用铣削加工平面。铣削工艺特点生产效率高但不稳定，由于铣削属于多刃切削，且可选用较大的切削速度，所以铣削效率较高。但由于

易导致刀齿负荷不均匀，磨损不一致，从而引起机床的振动，造成切削不稳，直接影响工件的表面粗糙度。断续切削4．半封闭切削10.2.3

铣削用量四要素如图10-8所示，铣削用量四要素如下：l．铣削速度铣刀旋转时的切削速度。vc

d0n

/1000式中

vc——铣削速度

(m/min)；d0——铣刀直径(mm)；n——铣刀转速(r/min)图10-8

铣削用量进给量指工件相对铣刀移动的距离，分别用三种方法表示：f、fz、vf

。每转进给量f

指铣刀每转动一周，工件与铣刀的相对位移量，单位为mm/r；每齿进给量fz

指铣刀每转过一个刀齿，工件与铣刀沿进给方向的相对位移量，单位为mm/z；进给速度vf

指单位时间内工件与铣刀沿进给方向的相对位移量，单位为mm/min通常情况下，铣床加工时的进给量均指进给速度vf

。铣削深度ap铣削宽度ac指平行于铣刀轴线方向测量的切削层尺寸。指垂直于铣刀轴线并垂直于进给方向度量的切削层尺寸。10.2.4

铣削方式及其合理选用铣削方式的选用（圆周铣削方式）铣削工件时有两种方式，即逆铣与顺铣。图10-9顺铣与逆铣（1）逆铣如图10-9a所示2）顺铣如图10-9b所示2)端铣削方式端铣有对称端铣、不对称逆铣和不对称顺铣三种方式。图10-10端铣（1）对称铣削如图10-10a所示，铣刀轴线始终位于工件的对称面内，它切入、切出时切削厚度相同，有较大的平均切削厚度。一般端铣多用此种铣削方式，尤其适用于铣削淬硬钢。不对称逆铣如图10-10b所示，铣刀偏置于工件对称面的一侧，它切入时切削厚度最小，切出时切削厚度最大。这种加工方法，切入冲击较小，切削力变化小，切削过程平稳，适用于铣削普通碳钢和高强度低合金钢，并且加工表面粗糙度值小，刀具耐用度较高。不对称顺铣如图10-10c所示，铣刀偏置于工件对称面的一侧，它切出时切削厚度最小，这种铣削方法适用于加工不锈钢等中等强度和高塑性的材料。2．铣削用量的选择铣削用量的选择原则是：“在保证加工质量的前提下，充分发挥机床

工作效能和刀具切削性能”。在工艺系统刚性所允许的条件下，首先应尽可能选择较大的铣削深度ap和铣削宽度ac；其次选择较大的每齿进给量fz；最后根据所选定的耐用度计算铣削速度vc1）铣削深度ap和铣削宽度ac的选择2）进给量的选择3）铣削速度vc的确定3．铣刀的选择1)

铣刀直径的选择铣刀直径通常据铣削用量选择，一些常用铣刀的选择方法见表10-1、表10-2。10.2.5

磨削1．平面磨削平面磨削与其它表面磨削一样，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粗糙度值等特点，加工精度一般可达IT7~IT5级，表面粗糙度值可达Ra1.6~0.2μm。平面磨削方式有平磨和端磨两种。平磨如图10-11a所示端磨如图10-11b所示10.2.6

平面的光整加工对于尺寸精度和表面粗糙度要求很高的零件，一般都要进行光整加工。平面的光整加工方法很多，一般有研磨、刮研、超精加工、抛光。研磨加工后精度可达IT5级，表面粗糙度可达Ra0.1~0.006μm。既可加工金属材料，也可以加工非金属材料。干研磨研磨时只需在研具表面涂以少量的润滑附加剂。如图10-13a所示。湿研磨在研磨过程中将研磨图10-13干式研磨与湿式研磨剂涂在研具上，用分散的砂粒进行研磨。如图10-13b所示。3）软磨粒研磨在研磨过程中，用氧化铬作磨料的研磨剂涂在研具的工作表面，由于磨料比研具和工件软，因此研磨过程中磨料悬浮于工件与研具之间，主要利用研磨剂与工件表面的化学作用，产生很软的一层氧化膜，凸点处的薄膜很容易被磨料磨去。此种方法能得到极细的表面粗糙度(Ra0.02～0.01μm)。2．刮研刮研平面用于未淬火的工件，它可使两个平面之间达到紧密接触，能获得较高的形状和位置精度，加工精度可达IT7级以上，表面粗糙度值Ra0.8～0.1μm。10.3

铣削加工工艺装备铣削刀具按齿背形式分铣刀可分为尖齿铣刀和铲齿铣刀两大类加工平面用铣刀圆柱形铣刀圆柱形铣刀一般用于在卧式铣

用周铣方式加工较窄的平面。面铣刀高速钢面铣刀一般用于加工中等宽度的平面。三面刃铣刀三面刃铣刀除圆周表面具有主切削刃外，两侧面也有副切削刃，从而改善了切削条件，提高了切削效率和减小表面粗糙度。4）锯片铣刀用于切削或切断。加工凹槽、阶台面，也可以利用靠模加工5）立铣刀立铣刀主要用在立式铣成形表面。波形刃立铣刀鍵槽铣刀成形铣刀模具铣刀10.3.2铣床夹具铣削加工常用的装夹方法在铣

加工平面、键槽、齿轮以及各种成形面工件时，一般采用以下几种装夹方法：工作台直接装夹机用平口虎钳装夹分度头装夹工件V形架装夹工件夹具装夹工件2．铣床夹具的主要类型根据工件的进给方式，一般可将铣床夹具分为下列二种类型：1）直线进给式铣夹具2）圆周进给式夹具10.4

箱体孔系加工及常用工艺装备10.4.1箱体零件孔系加工孔系的加工方法根据箱体批量不同和孔系精度要求的不同而不同1.平行孔系的加工生产中常采用以下几种方法:找(l)划线找心轴和块规找样板找定心套找2)镗模法镗模法即利用镗模夹具加工孔系。3)坐标法坐标法镗孔是在普通卧式镗床、坐标镗床或数控镗铣床等设备上，借助于测量装置，调整机床主轴与工件间在水平和垂直方向的相对位置，来保证孔距精度的一种镗孔方法。同轴孔系的加工成批生产中，一般采用镗模加工孔系，其同轴度由镗模保证。单件小批生产，其同轴度用以下几种方法来保证。利用已加工孔作支承导向利用镗床后立柱上的导向套支承镗杆3)

采用调头镗3.

交叉孔系的加工10.4.2

箱体孔系加工精度分析镗杆受力变形的影响镗杆受力变形是影响镗孔加工质量的主要原因之一。1)

由切削力Fr所产生的挠曲变形镗杆自重G所产生的挠曲变形镗杆在自重G和切削力Fr共同作用下的挠曲变形2.

镗杆与导向套的精度及配合间隙的影响3.

机床进给运动方式的影响10.5典型箱体零件加工工艺分析箱体类零件加工工艺分析主要表面加工方法的选择箱体的主要表面有平面和轴承支承孔。对于中、小件，一般在牛头刨床或普通铣

进行。对于大件，一般在龙门刨床或龙门铣

进行。拟定工艺过程的原则先面后孔的加工顺序粗精加工分阶段进行合理地安排热处理工序定位基准的选择粗基准的选择在保证各加工面均有余量的前提下，应使重要孔的加工余量均匀,孔壁的厚薄尽量均匀，其余部位均有适当的壁厚；装入箱体内的回转零件(如齿轮、轴套等)应与箱壁有足够的间隙；注意保持箱体必要的外形尺寸。此外，还应保证定位稳定，夹紧可靠10.5.2分离式 箱体加工工艺过程及其分析一般 箱，为了制造与装配的方便，常做成可分离的，如图10-46所示。图10-46分离式箱体结构简图1.分离式箱体的主要技术要求2.

分离式箱体的工艺特点加工路线定位基准粗基准的选择精基准的选择箱体的种类很多，其尺寸大小和结构形式按其用途不同也有很大差异，如轮船、内燃机车的内燃