机械制造技术5-2任务二-车床主轴箱体的加工课件

任务二车床主轴箱体的加工学习目标:

通过分析车床主轴箱的结构，掌握箱体类零件的结构特点，常用材料和毛坯的类型，常用加工方法等。项目五典型零件的加工工艺任务二车床主轴箱体的加工任务提出：图示为C6140车床主轴箱简图,依据制订加工工艺过程的步骤，请分析主轴箱的结构工艺性，编写加工工艺过程。主轴箱是典型的箱体类零件，我们从箱体的结构特点、工艺要求、材料选用。毛坯的制造、机械加工等方面分析其加工工艺过程。任务二车床主轴箱体的加工车床主轴箱简图基本问题：1．箱体零件的主要技术要求有哪些？2．箱体零件选择什么材料和毛坯？3．箱体零件结构工艺性有哪些要求？4.箱体零件的加工工艺过程拟定需要遵循哪些原则？任务二车床主轴箱体的加工任务二车床主轴箱体的加工一、车床主轴箱结构与技术要求

1．车床主轴箱的功能和结构特点箱体是机器的基础零件，它将机器和部件中的轴、齿轮等有关零件连接成一个整体，并保持正确的相互位置，以传递转矩或改变转速来完成规定的运动。因此箱体的加工质量直接影响机器的工作精度、使用性能和寿命。由图5-2-1可知，箱体类零件结构复杂，壁薄且不均匀，加工部位多，加工难度大。具统计，一般中型机床制造厂花在箱体零件的机械加工劳动量约占整个产品加工量的15%～20%。任务二车床主轴箱体的加工一、车床主轴箱结构与技术要求

2．车床主轴箱技术条件的分析⑴孔径精度孔径的尺寸误差和几何形状误差会使轴承与孔配合不良。孔径过大，易产生振动和噪音；孔径过小使配合过紧，轴承将因外界变形而不能正常运转，寿命缩短。装轴承的孔不圆，也使轴承外环变形而引起主轴的径向跳动。⑵孔与孔的位置精度同一轴线上各孔的同轴度误差和孔端面对轴线垂直度误差，会使轴和轴承装配到箱体上后产生歪斜，致使主轴产生径向跳动和轴向窜动，同时也使温度升高，加剧轴承磨损。孔系之间的平行度误差会影响齿轮的啮合质量。⑶孔和平面的位置精度一般都要规定主要孔和主轴箱安装基面的平行度要求，他们决定了主轴与床身导轨的相互位置关系。⑷主要平面的精度因此规定底面和导向面必须平直和相互垂直。⑸表面粗糙度重要孔和主要表面的表面粗糙度会影响连接面的配合性质或接触刚度，其具体要求一般用Ra值来评价。任务二车床主轴箱体的加工二、主轴箱的材料及毛坯选择

1．箱体选材与热处理箱体类零件的材料一般选用HT200～HT400的各种牌号的灰铸铁。在单件生产或某些简易机床的箱体，可采用钢材焊接结构。精度要求较高的坐标镗床主轴箱可选用耐磨铸铁。负荷大的主轴箱也可采用铸钢件。2．毛坯的制造方法箱体为铸件，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，有关数据可查有关资料及数据具体情况决定。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，箱体铸造后应安排退火或时效处理工序。任务二车床主轴箱体的加工三、箱体零件结构工艺性分析箱体的基本孔可分为通孔、阶梯孔、盲孔、交叉孔等几类：通孔工艺性最好，通孔内又以孔长L与孔径D之比L/D≤1～1.5的短圆柱孔工艺性为最好；L/D>5的孔，称为深孔，若深度精度要求较高、表面粗糙度值较小时，加工就很困难。阶梯孔的工艺性与“孔径比”有关。孔径相差越小则工艺性越好；孔径相差越大，且其中最小的孔径又很小，则工艺性越差。相贯通的交叉孔的工艺性也较差，在加工主轴孔时，刀具走到贯通部分时，由于刀具径向受力不均，孔的轴线就会偏移。盲孔的工艺性最差，因为在精铰或精镗盲孔时，刀具送进难以控制，加工情况不便于观察。此外，盲孔的内端面的加工也特别困难，故应尽量避免。同一轴线上孔径大小向一个方向递减，便于镗孔时镗杆从一端伸入，逐个加工或同时加工同轴线上几个孔，以保证较高的同轴度和生产率。同轴线上的孔的直径的分布形式，应尽量避免中间壁上的孔径大于外壁的孔径。任务二车床主轴箱体的加工四、箱体机械加工工艺过程分析1．箱体零件机械加工工艺过程序号工序内容定位基准序号工序内容定位基准1铸造9粗镗各纵向孔顶面A及两个工艺孔2时效10精镋各纵向孔顶面A及两工艺孔3油漆11精镋主轴孔Ⅰ顶面A及两工艺孔4铣顶面AⅠ孔与Ⅱ孔12加工横向孔及各面上的次要孔5钻、扩、铰2-Ø8H7工艺孔顶面积A及外形13磨B、C导轨面及前面D顶面A及两工艺孔6铣两端面E、F及前面D顶面A及两个工艺孔14将2-Ø8H7及4-Ø7.8mm均扩钻至Ø8.5mm,攻6-M107铣导轨面B、C顶面A及两个工艺孔15清洗、去毛刺、倒角8磨顶面A导轨面B、C16检验任务二车床主轴箱体的加工四、箱体机械加工工艺过程分析2．箱体类零件机械加工工艺过程分析⑴拟定箱体类零件机械加工工艺过程的基本原则为：①先面后孔的加工顺序因为箱体孔的精度要求高，加工难度大，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、精分开减小或避免粗加工产生的内应力和切削热对加工精度的影响，以保证加工质量；可合理选择加工设备，便于低精度、高功率设备充分发挥其功能，提高了经济效益；粗、精加工分开也可以及时发现毛坯缺陷，避免浪费。③工序间安排时效处理箱体毛坯结构复杂，铸造内应力较大。要安排人工时效处理。④选择箱体上的重要基准孔作粗基准箱体零件的粗基准一般都采用它上面的重要孔作粗基准，如主轴箱都用主轴孔作粗基准。任务二车床主轴箱体的加工四、箱体机械加工工艺过程分析⑵箱体零件加工的具体工艺问题①粗基准的选择虽然箱体类零件一般都采用重要孔为粗基准，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。中小批生产时，一般采用划线装夹，按线找正装夹工件。大批大量生产时，毛坯精度较高，可采用夹具装夹。②精基准的选择箱体加工精基准的选择与生产批量大小有关。大批量生产是采用一面双孔坐定位基准。③所用设备因批量不同而异单件小批生产一般都在通用机床上加工，各工序原则上靠工人技术熟练程度和机床工作精度来保证。任务二车床主轴箱体的加工四、箱体机械加工工艺过程分析一面两孔定位的镗模任务二车床主轴箱体的加工四、箱体机械加工工艺过程分析6．箱体零件平面加工的方法有哪些？7．箱体平行孔系如何保证孔系精度？8．箱体同轴孔系如何保证同轴度？9．箱体交叉孔系如何保证垂直度？深度问题：任务二车床主轴箱体的加工五、箱体平面及孔系的加工方法1．箱体的平面加工箱体平面加工的常用方法有刨、铣和磨三种。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。刨削加工的特点是：刀具结构简单，机床调整方便，通用性好。在龙门刨床上可以利用几个刀架，在工件的一次安装中完成几个表面的加工，能比较经济地保证这些表面间的相互位置精度要求。精刨还可以代替刮研来精加工箱体平面。铣削生产率高于刨销，在中批量以上生产中多用铣削加工平面。当加工尺寸较大的箱体平面时，常在多轴龙门铣床上，用几把铣刀同时加工各有关平面，以保证平面间的相互位置精度并提高生产率。平面磨削的加工质量比刨和铣都高，而且还可以加工淬硬零件。磨削平面的粗糙度Ra可达0.32~1.25µm。生产批量较大时，箱体的平面常用磨削来精加工。任务二车床主轴箱体的加工五、箱体平面及孔系的加工方法2．箱体孔系的加工方法箱体上一系列有相互位置精度要求的的孔的组合，称为孔系。孔系可分为平行孔系、同轴孔系和交叉孔系。⑴平行孔系的加工平行孔系加工的主要技术要求是保证孔的加工精度，保证各平行孔轴心线之间以及轴心线与基面之间的尺寸精度和相互位置精度。①找正法找正法是工人在通用机床上利用辅助工具来找正要加工孔的正确位置的加工方法——效率低，一般只适用于单件小批量生产。Ⅰ划线找正法加工前按照零件图纸要求在毛坯上划出各孔的加工位置线，然后按划线进行找正和加工。划线和找正时间长，生产率低，加工的孔距精度低。任务二车床主轴箱体的加工五、箱体平面及孔系的加工方法Ⅱ心轴和块规找正法（a）第一工位（b）第二工位用心轴和块规找正1-心轴；2-镗床主轴；3-块规；4-塞尺；5-镗床工作台任务二车床主轴箱体的加工五、箱体平面及孔系的加工方法Ⅲ样板找正法样板找正法1-样板2-千分表任务二车床主轴箱体的加工五、箱体平面及孔系的加工方法②坐标法坐标法镗孔是加工前先将图纸上被加工孔系间的孔距尺寸及其公差换算为以机床主轴中心为原点的相互垂直的坐标尺寸及公差，加工时借助于机床设备上的测量装置，调整机床主轴与工件在水平与垂直方向的相对位置，从而保证孔距精度的一种镗孔方法。一类如坐标镗床、数控镗铣床或加工中心，自身具有精确的坐标测量系统，可进行高精度的坐标位移、定位及测量等坐标控制；孔距精度主要由机床本身的坐标控制精度决定。另一类没有精密坐标位移及测量装置，如普通镗床等孔距精度主要。Ⅰ利用百分表与块规测量装置该法调整难度大且效率低，仅用于单件小批量生产。Ⅱ加装精密测量装置该方法是在普通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。该装置操作方便，精度较高，应用广泛。任务二车床主轴箱体的加工五、箱体平面及孔系的加工方法③镗模法镗模法加工孔系是利用镗模板上的孔系保证工件上孔系位置精度的一种方法，在中批量生产和大批大量生产中被广泛采用。镗孔时，工件装夹在镗模上，镗杆被支撑在镗模的导套里，由导套引导镗杆在工件的正确位置上镗孔。用镗模法加工孔系时，工艺系统的刚度大大提高，有利于多刀同时切削，定位加紧迅速，节省了找正、调整等辅助时间，生产效率高。另外，镗模精度高、制造成本高、周期长，所以镗模法主要适合于批量生产的中小型箱体任务二车床主轴箱体的加工五、箱体平面及孔系的加工方法⑵同轴孔系的加工同轴孔系的加工主要是保证各孔的同轴度精度。成批生产中，一般采用镗模法，所以同轴度精度由镗模保证。单件小批量生产中，同轴度精度的保证可采取如下的工艺方法：①利用已加工孔作支承导向如图示，当加工箱壁相距较近的同轴孔时，箱体前壁上的孔加工完毕后，在孔内装一导向套，支承和引导镗杆加工后壁上的孔，以保证两孔的同轴度要求。利用已加工孔作支承导向任务二车床主轴箱体的加工五、箱体平面及孔系的加工方法②利用镗床后立柱上的导向套支承导向这种方法镗杆两端支承，刚性好，但调整麻烦，镗杆较长，往往用于大型箱体的加工。③采用调头镗当箱体箱壁上的同轴孔相距较远时，采用调头镗较为合适。调头镗对工件的校正任务二车床主轴箱体的加工五、箱体平面及孔系的加工方法⑶交叉孔系的加工交叉孔系的加工主要技术要求是控制相关孔的垂直度误差。成批生产中多采用镗模法，垂直度误差主要由镗模保证。单件小批量生产时，一般靠普通镗床工作台上的90o对准装置，该装置是挡块结构，对准精度低（T68的出厂精度为0.04mm/900mm，相当于8〞），所以还要借助找正来加工。找正法加工交叉孔系任务二车床主轴箱体的加工六、箱体零件的数控加工箱体零件大量生产时，多采用由组合机床与输送装置组成的自动线进行加工。现代机械制造业中，多品种、小批量的生产已逐步占据主导地位。现代机械制造企业大多利用功率大、功能多的精密“加工中心”机床组织生产。“加工中心”，就是带有自动换刀装置的数控镗铣床。可对工件各个表面连续完成钻、扩、镗、铣、锪、铰、攻螺纹等多种工序，而且各工序理论上可以按任意顺序安排。（a)立式加工中心