机械制造工艺学（第3版）课件：箱体零件基础知识及平面加工方法

机械制造工艺学箱体零件基础知识及平面加工方法车床主轴箱加工工艺如图3-1所示为某车窗主轴箱简图，材料为HT200，中小批生产，制定其机械加工工艺过程卡。箱体类零件典型特点是结构复杂，壁薄且壁厚不均匀；孔和面的尺寸精度、表面粗糙度及形位精度要求多，如何保证孔系之间的尺寸精度、形位精度，孔面之间的位置精度往往是加工的重点；加工中要特别注意定位精准的选择，以保证各形位精度的实现，毛坯多采用铸件，需进行时效处理，保证零件加工后的性能稳定性。1.掌握箱体零件结构特点、功用、加工技术要求等基础知识。2.掌握铣削、磨削等平面常用加工方法。3.掌握箱体零件孔系常用加工方法4.掌握数控铣削加工工艺特点。1.具有根据箱体类零件用途、结构、技术要求等确定其毛坯、材料、热处理、加工方法等的能力。2.具有对箱体类零件进行机械加工工艺分析的能力。3.具有制订箱体类零件机械加工工艺文件的能力。培养学生自力更生、坚持不懈的职业精神。箱体零件基础知识一、箱体类零件的功用和结构特点箱体类零件是机器及其部件的基础件。它将一些轴、套、轴承和齿轮等零件装配起来，使其保持正确的相互位置关系，按规定的传动关系协调运动。箱体的结构形状一般都比较复杂，壁薄且壁厚不均匀，内部呈腔形；在箱壁上既有许多精度要求较高的轴承支承孔和平面，也有许多精度要求较低的紧固孔。一般来说，箱体不仅需要加工的表面较多，且加工的难度也较大。图3-2几种常见箱体的结构形式a)组合机床主轴箱b)车床进给箱c)分离式减速箱d)泵壳二、箱体类零件的主要技术要求（1）孔和平面的精度及表面粗糙度要求箱体零件支承孔的尺寸公差一般为IT6~IT7，形状公差不超过其孔径尺寸公差的一半，表面粗糙度值Ra为1.6~0.4μm；同轴线上支承孔的同轴度公差为ϕ0.01~ϕ0.03mm，各支承孔之间的平行度公差为0.03~0.06mm，中心距公差为±0.02~0.08mm。（2）箱体装配基面、定位基面的平面精度与表面粗糙度其平面度公差一般为0.02~0.1mm，表面粗糙度值Ra为3.2~0.8μm。主要平面间的平行度、垂直度公差为300∶(0.02~0.1)。（3）各支承孔与装配基面间的距离尺寸及相互位置精度(平行度、垂直度)一般支承孔与装配基面间的平行度公差为0.03~0.1mm。三、箱体类零件的材料及毛坯箱体类零件的材料常用铸铁，根据需要可选用HT150~350，常用HT200。在单件小批生产情况下，为了缩短生产周期，可采用钢板焊接结构。某些大负荷的箱体有时采用铸钢件。在特定条件下，可采用铝镁合金或其他铝合金材料。铸铁毛坯在单件小批生产时，一般采用木模手工造型，毛坯精度较低，余量大；在大批量生产时，通常采用金属模机器造型，毛坯精度较高，加工余量可适当减小。单件小批生产直径大于50mm的孔，成批生产大于30mm的孔，一般都铸出预孔，以减少加工余量。铝合金箱体常用压铸制造，毛坯精度很高，余量很小，一些表面不必经切削加工即可使用。四、箱体类零件的结构工艺性箱体的基本孔可分为通孔、阶梯孔、不通孔、交叉孔等几类。通孔的工艺性最好，特别是孔的长度L与孔径D之比L/D≤1~1.5的短圆柱孔工艺性最好。深孔(L/D>5)的加工就较困难。阶梯孔的工艺性较差，尤其当孔径相差很大且小孔又小时，工艺性就更差。交叉孔的工艺性很差。图3-3交叉孔的结构工艺性箱体同一轴线上各孔的孔径排列方式如图3-4所示。图a对于单件小批生产，这种结构加工最为方便。图b大批量生产的箱体，常采用此种孔径分布。图c工艺性差，应避免。箱体平面的粗加工和半精加工，常用的方法有刨削和铣削，也可采用车削。当生产批量较大时可采用拉销，或者专用组合铣床对箱体各平面进行多刀、多面同时铣削，尺寸较大的箱体，也可在多轴龙门铣床上进行组合铣削（图3-5a），提高加工效率。箱体平面的精加工，多采用磨削和精刨，为提高生产率和平面间的位置精度，可采用专用磨床进行组合磨削（图3-5b）。图3-5箱体平面的组合铣削与磨削对于一些高精度的箱体则仍需采用研磨、手工刮研等光整加工方法。箱体类零件的平面加工方法一、刨削刨削是单件小批生产中平面加工最常采用的加工方法，加工精度一般可达IT6~IT10，表面粗糙度值Ra为12.5~1.6μm。刨削加工的机床、刀具结构简单，调整方便，通用性好。但刨削切削速度较低，有空行程损失，常常为单刀单刃加工，故生产率较低。图3-6宽刃精刨刀目前，采用精刨代替刮研的方法较为普通，能收到良好的效果。采用宽刃精刨时，切削速度较低(2~12m/min)，加工余量较小(预刨余量0.08~0.12mm，终刨余量0.03~0.05mm)，工件发热变形小，可获得较小的表面粗糙度值(Ra为1.6~0.8μm)和较高的加工精度(直线度为0.02/1000)，且生产率也较高。二、铣削（milling）铣削是平面加工中最常采用的加工方法，粗铣：两平行平面间的尺寸公差等级IT12~IT11,表面粗糙度Ra为25~12.5μm;半精铣：IT10~IT9,Ra=6.3~3.2μm；精铣：IT8~IT7,Ra=3.2~1.6μm，直线度0.08~0.12mm/m.铣削加工效率高，其加工范围广泛，可铣平面、台阶面、沟槽、曲面、型腔、键槽、T型槽、V形槽、燕尾槽、螺旋面等。铣削特点：铣削加工生产效率高；多刀齿加工断续切削：冲击和振动，热冲击，刀具耐用度低；容屑和排屑困难。铣削平面有端铣和周铣两种方法图3-7面铣削的方法a)端铣b)周铣周铣利用铣刀圆周上的切削刃完成工件表面的切削加工，加工中铣刀回转轴线平行于被加工表面，其加工范围广，适用于中、小批量生产中铣削较狭长的平面、键槽、台阶面、成形面等，但其加工质量和效率比端铣低。依据铣刀旋转方向与工件进给方向是否相同可分为顺铣和逆铣顺铣：铣刀与工件接触部位的旋转方向与工件进给方向相同。逆铣：铣刀与工件接触部位的旋转方向与工件进给方向相反。端铣利用铣刀端面上的刀齿完成工件表面切削加工，加工中同时参加切削的刀齿数较多，切削较平稳，铣刀盘端面上一般装有修光齿，加工精度较高，表面粗糙度值较小且铣刀刀杆刚性好用硬质合金刀片可进行高速强力切削，故生产效率高，特别适合于大批量生产中铣削宽大平面。依据铣刀与工件相对位置的不同分为对称铣削和不对称铣削对称铣削

不对称逆铣

不对称顺铣三、磨削平面磨削和其他磨削方法一样，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IT5~IT9，表面粗糙度值Ra为1.6~0.2μm，因而多用于零件的半精加工和精加工。平面磨削的方法有周磨和端磨两种，如图3-8所示。图3-8平面磨削的方法1—砂轮2—工件a)周磨b)端磨(1)周磨

砂轮的工作面是圆周表面。磨削时砂轮与工件的接触面积小，发热小，散热快，排屑与冷却条件好，因此可获得较高的加工精度和表面质量，通常适用于加工精度要求较高的零件。但由于周磨采用间断的横向进给，因而生产率较低。(2)端磨

砂轮的工作面是端面。磨削时磨头轴伸出长度短，刚性好，磨头又主要承受轴向力，弯曲变形小，因而可采用较大的磨削用量。砂轮与工件接触面积大，同时参加磨削的磨粒多，故生产率较高。但散热和冷却条件差，且砂轮端面沿径向各点圆周速度不等而产生磨损不均匀，故磨削精度较低。一般适用于大批生产中精度要求不太高的零件表面加工，或直接对毛坯进行粗磨。为减小砂轮与工件的接触面积，将砂轮端面修成内锥形，或使磨头倾斜微小的角度，可改善散热条件，提高加工效率，虽磨出的平面中间略呈凹形，但由于倾角很小，下凹量极微(图2-54b)。四、刮研刮研平面用于未淬火的工件，可使两个平面之间达到很好的接触及紧密吻合，能获得较高的形状精度和相互位置精度，加工精度一般可达5级以上，表面粗糙度值Ra为1.6~0.1μm。刮研后的平面能形成具有润滑油膜的滑动面，因