第四章-箱体零件的加工课件

第一节概述一、箱体零件的功用及结构特点箱体零件是机器重要的基础件.它将轴、套、传动轮等许多零件连接组合成一体,并确定它们之间的相互位置及相对运动关系。箱体的结构一般比较复杂,可分剖分式,整体式两种。上面有许多有较高精度的支承孔、孔系和平面,还有精度较低的紧固孔、油孔、油(水)槽等。箱体不仅加工表面多,而且加工难度较大.如图6-1（a）、（b）、（c）所示：第四章箱体零件的加工二、支架,箱体零件的主要技术要求(一)支承孔的尺寸精度及几何形状精度1、支承孔的尺寸精度支承孔是支架箱体零件的重要表面,一般用来安装轴承,为保证具有良好的配合,支承孔的尺寸精度对一般减速箱为IT9-IT7,对机床主轴箱的支承孔其尺寸精度为IT7—IT5。2、支承孔的几何形状精度有圆度,圆柱度的要求,几何形状允差一般为尺寸公差的1/2—1/3。(二)支承孔之间的位置精度及距离尺寸精度1、孔间同轴度安装轴部件的两端同轴孔,要有同轴度的要求,以保证轴部件的运转灵活,同轴度一般规定在9-4级。2、各孔轴线间平行度对有齿轮啮合关系的平行孔系,各孔轴线间平行度是保证各传动齿轮正常啮合的条件,一般平行度为8-5级,机床主轴箱为6-5级,通用减速箱为8-7级。3、各孔轴线间垂直度垂直孔应有垂直度的要求,一般为8-6级。4、孔中心距尺寸精度对平行孔系间,孔间距离应有孔距精度要求,这项精度值在齿轮设计时确定。(三)平面的形状精度和平面间的位置精度1、平面的形状精度:对于安装,定位基面及结合面,为保证面与面间良好的贴合,以提高接触刚度,防止泄漏等。根据使用条件应在8—5级间选定平面的形状精度。2、平面间的位置精度:平面间的平行度、垂直度,应按加工和装配时作为基准面的需要确定。(四)平面与孔之间的位置精度为保证装配精度,平面与孔之间应有平行度、垂直度两项位置精度要求,平行度一般为7-4级,垂直度可选8级。(五)表面粗糙度对支承孔、定位面、装配基面、结合面等主要表面,粗糙度值,一般为Ra3.2–0.4µm。(六)其它要求对铸件应有消除内应力、防锈、涂漆、做水压试验等方面的要求。第二节保证箱体零件孔系精度的方法一、保证平行孔系孔距精度的方法(一)找正法1、划线找正如图6-4所示:根据图纸要求,进行划线,然后依据所划的线进行加工，由于存在划线,找线误差,获得的孔距精度不高，一般为±0.5mm。图6-4生产率也较低.但可结合试切法提高孔距精度.由于仍存在测量找正误差,对工人技术水平要求较高,操作困难,生产率仍较低,多用于孔距精度要求不高,生产批量较小的箱体零件平行孔系的加工。2、心轴块规找正如图6-5所示:在镗出的第一孔内穿入心轴,然后按设计孔距由块规,厚薄规找正第二孔的位置,此法孔距精度可达±0.03但效率低,多用于单件小批生产。图6-53、定位套找正法如图6-6所示:将定心套筒用螺钉压板装在所需镗孔的位置上,利用精密测量工具,精心调整定心套筒轴心线间距离,使孔距精度达到要求.然后用安装在镗杆上的千分表找正套筒外圆,找正后卸下套筒进行镗孔。这种方法能达到的孔距精度为0.02mm，但效率低,操作困难,因此,常用于孔距精度要求高,要求用坐标镗床,而又无坐标镗床的场合。图6-64、样板法找正如图6-7所示:将厚度为10-20mm的钢板制成找正样板,在其面上加工出与工件孔数相等,孔位一致的孔系,孔距公差为±0.01-±0.03mm,孔径稍大,有较高的形状精度,较低的表面粗糙度,对尺寸精度要求不高。加工时,用百分表找正器,找正各孔的位置,然后逐一加工，此法达到的孔距精度为0.05mm,适用于加工大型工件采用镗模不经济的场合。图6-7(二)坐标法1、单件小批生产在普通镗床上,用测量工具及仪器,确定孔的坐标尺寸以获得并保证孔距尺寸，可达到的孔距精度范围为0.3-0.01mm。2、大批量生产使用坐标镗床,它具有精密的测量系统,其直线定位精度可达0.002-0.005mm.回转定位精度可达0.2-10"。如图6-8所示:图6-8(三)镗模法大批量生产,采用专用夹具即镗模加工箱体,孔距精度由镗模本身的精度保证,如图6-9所示此法孔距精度可达±0.05mm。二、保证同轴孔同轴度的方法(一)大批量生产采用组合机床或镗模加工，同轴度可达:0.02-0.03mm，如图6-10所示。图6-9图6-10(二)单件小批生产1、前孔导向如图6-11所示:在已镗出的前孔,用导向套导向,来保证同轴孔的同轴度。2、镗床后立柱支承套导向3、调头镗三、保证垂直孔垂直度的方法(一)大批量生产采用组合机床或镗模来保证垂直孔的垂直度。垂直孔的结构如图6-12所示。图6-11

图6-12(二)单件小批生产1、心轴百分表找正在镗好的孔内装上配合很紧的心轴，用百分表找正至两端指针一致，然后在使镗床工作台回转90º，在用百分表找正，重复以上找正过程，这将说明工作台准确回转了90º，便可镗相垂直的孔。图6-132、回转限位镗在镗床回转台上增设准确地回转限位装置，即可实现工作台准确回转90º，再镗相垂直的孔。3、采用精密的对准装置如:多齿分度装置、光学瞄准器。以实现工作台准确回转90º。二、整体式箱体的工艺过程(一)整体式箱体的主要技术要求如图6-15所示,为车床床头箱的零件图。1、主轴孔的尺寸精度为IT6,形状公差,圆度允差0.05,其它支承孔的尺寸精度为IT7；2、主轴孔,其它支承孔轴线对顶面A、底面C有跳动、平行度、位置公差的要求；3、主轴孔的Ra0.8,其它支承孔Ra6.3-1.6μm、4、安装基面即导轨面B-C面,Ra0.8µm.顶面A,Ra3.2µm,其它面Ra6.3-3.2µm,图6-155、顶面A的平面度允差0.05mm,6、毛坯材料:灰口铸铁；7、毛坯铸造后退火处理。图6-15(二)箱体零件工艺过程特点1、定位基准的选择1)粗基准的选择单件小批生产:一般采用划线装夹加工,各加工表面的加工线均是以主轴孔为粗基准进行划线的。大批量生产毛坯的精度高,可直接以主轴孔为粗基准在夹具上安装进行加工的。2)精基准的选择单件小批生产以装配基面B-C为精基准。这符合基准重合原则,并且定位稳定可靠,便于加工、测量和观察。不足之处是加工箱体内部各表面,有时需加导向支承,并通过顶部吊架安装,每加工一件需拆装一次,生产率较低,多用于单件小批生产。大批量生产则以顶面A及两个工艺孔作为精基准这种定位方式,加工时箱体口朝下,中间导向支承架可紧固在夹具体上,提高了夹具刚度；有利于保证各支承孔的位置精度,工件装卸方便,减少了辅助时间,提高了生产率.不足之处是定位基准与设计基准,装配基准不重合,增加了定位误差,需进行尺寸链换算。同时也不便于加工过程中的观察,测量和调刀,因此须采用定尺寸刀具加工。2、加工顺序的按排先面后孔,先基准后其它,主次分开,划分加工阶段。为减少运输安装的困难,保证加工精度,提高生产率多采用工序集中的原则按排加工顺序。(三)箱体零件工艺过程举例单件小批生产序号工序内容定位基准01铸造02时效03涂底漆04划线05粗,精加工顶面A按线找正06粗,精加工B-C面及侧面D顶面A07粗,精加工两端面E,FB-C面08粗,半精加工各纵向孔B-C面09精加工各纵向孔B-C面10粗,精加工横向孔B-C面11加工螺纹孔及各次要孔12清洗,去毛刺13终检大批大量生产序号工序内容定位基准01铸造02时效03涂底漆04铣顶面AI-II孔05钻-扩-铰2-Φ8H7工艺孔顶面A及一侧面06铣两端面E,F及前面D顶面A及工艺孔07铣导轨面B,C顶面A及工艺孔08磨顶面A导轨面B,C09粗镗各纵向孔顶面A及工艺孔10精镗各纵向孔顶面A及工艺孔11精镗主轴孔顶面A及工艺孔12加工横向孔及各面上的次要孔13磨导轨面B,C及前面D顶面A及工艺孔14将2-Φ8H7工艺孔及4-Φ7.8孔均扩钻至Φ8.5,攻6-M1015清洗,去毛刺,倒角16终检第五节平面的加工一端平面的车削在车床上,可以利用各种夹具装夹各种工件，以车削其端面,端台阶面。加工精度IT8,Ra12.5–1.6µm。平面度0.005—0.008mm/100mm。二平面的刨削(一)平面的刨削概述刨削是平面加工的主要方法之一。刨削类机床有牛头刨床、龙门刨床。刨削又可分为粗刨和精刨；精刨所能达到的精度为IT9—IT7,Ra3.2—1.6µm,直线度为0.04—0.12mm/m。采用宽刀细刨可进一步提高精度和降低表面粗糙度。(二)平面刨削方法如图6-16所示：(三)平面刨削的工艺特点1:生产率低，因为刨削采用中低速切削，且有空回程，所以刨削的生产率低；2:加工成本低，刨削使用通用机床，刨刀结构简单、刃磨、安装和调整方便，使用费用低，因此加工成本低；3:由于刨削生产率低和加工成本低因此多用于单件小批生产或修配作业三平面铣削(一)概述平面铣削也平面常用的加工方法之一。铣削类机床有普通铣床、龙门铣床和组合铣床等。图6-16铣床的附件和刀具种类较多,因而铣削方法较多,应用也较为广泛灵活。平面铣削又可分为粗铣和精铣,精铣后所能达到的尺寸公差等级为IT9—IT7,Ra3.2—1.6µm,直线度0.08—0.12mm/m。(二)平面的铣削方法1:镶齿端铣刀铣大平面铣削速度100--150mm/min.如图6-17所示：图6-172:圆柱铣刀铣中小型平面圆柱铣刀为整体高速钢制造,铣削速度不高为:30--40mm/min.生产率较低.如图6-18所示：3:其它铣刀的铣削方法.如图6-19所示：图6-18图6-19(三):工件在铣床上的装夹方法如图6-20所示：图6-19图6-20(四):平面的铣削方式对称铣逆铣端铣周铣不对称铣顺铣1端铣与周铣1)概念:周铣：用铣刀圆周面上的刀齿进行铣削的方式端铣：用铣刀端面上的刀齿进行铣削的方式2)端铣与周铣的比较(1)端铣比周铣表面粗糙度低.端铣时，同时参加铣削的刀齿多，铣削过程平稳。(2)周铣每次只有1—2个刀齿参加切削、切削厚度及切削力变化较大,铣削过程中的振动也较大，铣削过程不平稳。周铣为刀齿的间断切削,加工表面实际上是由许多波浪式的小圆弧组成的.如图6-21所示：图6-21(3):端铣的生产率高于周铣端铣的刀杆刚性好，刀齿为镶硬质合金，可用较大的铣削用量，铣削速度高达100--150m/min，因此端铣的生产率高。铣周刀具为高速钢制造，铣削速度仅为30--40m/min。2逆铣与顺铣1:概念：逆铣：铣刀和工件接触处的旋向与工件进给方向相反的为逆铣。顺铣：铣刀和工件接触处的旋向与工件进给方向相同的为顺铣。逆铣与顺铣示意图如图6-22所示：2):逆铣与顺铣的比较(1)逆铣刀齿切入工件前有一小段滑移距离，从而增加了刀具的磨损,增加了工件表面层的硬化程度,并加大了表面粗糙度。铣刀作用在工件上的垂直分力向上，不利于工件的夹紧。水平分力方向与进给运动方向相反，工作台的运动平稳性较好。图6-22(2):顺铣刀齿切入工件前没有一小段滑移距离。铣刀作用在工件上的垂直分力向下，有利于工件的夹紧。水平分力方向与进给运动方向相同,工作台的运动平稳性不好.3对称铣与不对称铣对称铣:工件相对铣刀的回转中心处于对称位置。不对称铣：工件偏于铣刀的回转中心一侧的为不对称铣。不对称铣又可分为不对称逆铣和不对称顺铣。(四)平面铣削的工艺特点1:铣削属于多刀齿的不连续切削，每个刀齿的切削厚度，切削力时刻变化，容易引起振动，影响加工质量的进一步提高。2:铣削加工范围广，适应性强。可以加工支架、箱体、机座及板块状零件上的大平面、凸台面、内凹面、台阶面、V型槽、T型槽、燕尾槽；还可以加工轴、盘、套类零件上的小平面、小沟槽及有分度要求的平面。3:生产准备工作时间长。因更换铣削内容，往往需更换铣刀及安装调整附件，使辅助时间加长。4:广泛用于各种生产批量。(五)平面铣削与刨削的比较1加工质量平面铣削与刨削的加工质量大致相当。加工大平面时刨削运动可不停的进行，刀痕均匀。而铣削，当加工的平面大于铣刀直径或宽度时，需多次走刀，有明显的接刀痕。2加工范围铣削比刨削加工范围广泛，许多加工是刨削无法完成的，如：内凹面、封闭型沟槽、有分度要求的表面等。3生产率一般来说铣削的生产率高于刨削，铣削为多刀齿的高速切削；而刨削则为单刃低速切削。但有时则不同，如加工导轨面，刨削则由于表面变窄而减少走刀次数，而铣削并没有因表面变窄而减少走刀长度。4加工成本铣削高于刨削，因刨床及刨刀较简单,安装调整简单省时。5实际应用铣削广泛用于各种生产批量，而刨削多用于单件小批生产或修配作业。四平面插削插削在插床上进行，插削可以看成立式的牛头刨床刨削。由于插削的生产率比刨削还低，因此主要用于在单件小批生产中插削孔内键槽。五平面磨削是平面的精加工方法，也可以代替铣削或刨削。(一)平面的普通磨削方法1周磨1)用砂轮的圆周进行磨削的方式.如图6-23所示：2):特点(1):砂轮与工件的接触面积小，磨削力小，磨削热少，冷却散热排屑条件好，砂轮的磨损均匀。（2）：磨削精度高.IT6~IT5,Ra0.8–0.2µm,直线度0.01~0.03mm/m,两平面间平行度0.01~0.03mm。（3）：用于在各种生产批量中磨削精度较高零件上的平面，特别适用于磨削两平面均具有较高平行度图6-23要求的平面，小型平面可磨削多个以提高生产效率。2端磨1):以砂轮的端面进行磨削的方式.如图6-24所示：2):特点（1）砂轮轴的刚性好，可用较大的磨削用量，生产率高（2）砂轮与工件的接触面积大，磨削力、磨削热多，冷却散热、排屑条件差，工件易产生热变形及烧伤现象（3）砂轮各点的圆周线速度不相同，砂轮磨损不均匀，因此端磨精度低、表面粗糙图6-24在大批大量生产中，对支架、箱体、机座及板块状零件上的平面以粗磨代替铣削和刨削.(二)缓进深切磨削为一种高效率磨削.磨削深度达10mm以上,工作台进给速度低于20--300mm/min.使用专门的磨床和高压强制冷却及必要的安全防护.磨削效率比普通磨削高3—5倍,Ra0.8–0.4µm.如图6-25所示：(三)工件在磨床上的安装方式电磁吸盘真空吸盘六平面拉削用平面拉刀在拉床上加工平面的一种高效率加工方法图6-25加工精度IT8—IT7,Ra0.8–0.4µm,用于大批大量生产.七平面刮削1概述，刮削是手工操作的一中光整加工方法,在精铣(刨)的基础上进行.如图6-26所示：刮削后:直线度0.01mm/m,甚至达0.005–0.0025mm/m.Ra0.8–0.4µm.在某些情况下,还可以修正表面间的平行度和垂直度.2平面刮削方法刮削时,在工件表面上涂上红丹油,用标准平尺(台)贴紧推磨,然后用刮刀将显出的高(亮)点,逐图6-26一刮去,重复多次,即使工件加工表面与标准平尺推磨面接触点增多,并分布均匀,从而获得较高的表面形状精度和较低的表面粗糙度.平面刮削又可分为粗刮,细刮和精刮.1）粗刮:除去铁绣,加工痕迹,以免在推磨时,损伤标准平(台)尺,每25×25mm²面积上显示4—5个高点.2）细刮:刮去粗刮的高点.每25×25mm²面积上显示12—15个高点.3）精刮:要求每25×25mm²面积上显示20—2