项目3.2箱体类零件机械加工工艺编制

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1、任务3.2箱体类零件的工艺路线拟定,3.2-1 概述 （一） 箱体零件的功用及结构： 1、 功用：箱体是用来支承或安置其它零件或部件的基础零件。它将机器和部件中的轴、套、齿轮等有关零件连接成一个整体，并使之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动作。,（一） 箱体零件的功用及结构,2、 箱体的结构特点：箱体的壁厚较薄约1030mm且壁厚不均匀，形状比其它零件复杂。尽管箱体零件的结构形状随其在机器中的功用不同而有很大差别，但也有其共同的特点其内部呈腔形，在箱体壁上有多种形状的凸起平面及较多的轴承交承孔和紧固孔。这些平面和轴承孔的精度要求较高、粗糙度要求较低，且有较高的相互位置精度要

2、求。箱体零件不但加工部位较多，而且加工的难度也较大。箱体的加工表面主要是平面和孔系。,（一） 箱体零件的功用及结构,3、 分类：箱体零件从结构功能上看可分为两大类： 整体式、分体式,（二） 箱体零件的主要技术要求：,1、孔的尺寸精度、几何形状精度和表面粗糙度。 一般情况下，主轴孔的尺寸精度为IT6，表面粗糙度Ra为1。60。4um，其他支承孔的尺寸精度一般应在孔的公差范围内，要求高的孔的形状公差不超过孔公差的1/21/3。,（二） 箱体零件的主要技术要求：,2、支承孔之间的相互位置精度和孔距尺寸精度。 同轴孔之间应有一定的同轴度要求。否则，轴的装配困难，轴承的运转情况恶化，磨损加剧及温度升高，

3、从而影响机器的精度和正常运转。 一般，各支承孔轴心线的平行度为（0.010.02）/100mm，主轴孔的同轴度为0.012mm，其他支承孔的同轴度为0.02mm。,（二） 箱体零件的主要技术要求：,3、主要平面的加工精度和表面粗糙度。 平面加工精度包括平面的形状精度和相互位置精度。因为箱体的主要平面往往是装配基面或是加工中的定位基面，故其加工精度直接影响机器的总装精度和加工时的定位精度。 一般，主要平面的平面度为0.030.06mm；表面粗糙度 Ra为1.60.4um；平面间的平行度在全长范围内约为0.050.2mm；垂直度为0.1/300mm。,（二） 箱体零件的主要技术要求：,4、支承孔与

4、主要平面间的尺寸精度及相互位置精度。 箱体上各支承孔对装配基面有一定的距离尺寸精度和平行度要求，对端面有一定的垂直度要求。这些精度要求都将影响箱体部件装配后的精度。,(三)、零件的材料与毛坯,一般箱体零件的材料多采用灰铸铁。常用牌号为HT150和HT200。,(三)、零件的材料与毛坯,铸造毛坯的造型方式一般与生产批量有关。当单件小批生产时，采用木模手工造型，其缺点是毛坯铸造精度低，加工余量较大；当大批大量生产且毛坯尺寸不太大时，常采用金属模机器造型。这种毛坯的精度较高，加工余量可适当减小。根据工厂的生产经验，下列数据可供参考：一般平面的加工总余量为 612mm；孔半径方向的总余量为 515mm

5、，对手工木模造型应取大值。成批生产直径小于30mm的孔，或单件小批生产直径小于50mm的孔，均不预先铸出。零件铸造后应进行时效处理，以便消除铸件内应力，保证其加工后精度的稳定性。,(三)、零件的材料与毛坯,在单件小批生产条件下，形状简单的箱体也可采用钢板焊接。对其些特定场合，也可采用其它材料。如飞机发动机箱体，为减轻重量，常用镁铝合金。,3.2-2、箱体零件的结构工艺性,箱体零件的结构形状比较复杂，不同的结构形状和使用要求有其不同的结构工艺性。下面仅从机械加工的角度，分析箱体零件结构工艺性的共性问题。,1、基本孔 箱体上的孔通常有通孔、阶梯孔、盲孔和相交孔等。通孔最为常见，其中以短圆柱孔为多。

6、 在通孔内又以孔长L与孔径 D之比 L/D1.5的短圆柱孔工艺性为最好（箱体外壁上多为这种孔）。 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，且其中最小孔径又很小，则工艺性越差。阶梯孔的孔径相差越小，其工艺性越好，若孔径相差较大，即存在较大的内端面时，则一般情况下，锪镗内端面比较困难，难以达到精度和表面粗糙度的要求。,相贯通的交叉孔的工艺性也较差，如图所示,为改善工艺性，可将其中直径小的孔不铸通，先加工主轴大孔，再加工小孔。,盲孔的工艺性最差，不易加工，在精镗或精铰盲孔时，要用手动送进，其内端面更难加工，故盲孔的工艺性差，设计时应量避免。若结构上允许，可将盲孔钻通而

7、改成阶梯孔，以改善其工艺性。,2、同轴线上的孔,同一轴线上孔径的大小向一个方向递减，可使镗孔时，镗杆从一端伸入，逐个加工或同时加工同轴线上的几个孔，以保证较高的同轴度和生产率。 为使同轴线的各孔能同时加工，必须使相邻两孔的直径差大于加工余量，否则刀具无法通过前孔到达后孔的加工位置（如图所示）此外，在设有中间导向时如图所示，除导套直径 D2应小于前孔尺寸D1减去余量外，后孔尺寸D3也应小于导套尺寸D2，以免刀具刮中间导套。,同轴线上的孔的直径大小从两边向中间递减，可使刀杆从两边进入箱体加工同轴线上各孔，这样，不仅缩短了镗杆的长度，提高了镗杆的刚性，而且为双面同时加工创造了条件，所以大批大量生产的

8、床头箱，常采用此种孔径分布形式。,同轴线上孔的直径的分布形式，应尽量避免中间隔壁上的孔径大于外壁上的孔径。因为加工这种孔时，要将刀杆伸进箱体后装刀、对刀，结构工艺性差。,3、工艺孔,为加工或装配的需要，可增设必要的工艺孔。,4、装配基面,为便于加工和检验，箱体的装配基面尺寸应尽量大，形状应尽量简单。,5、凸台,箱体外壁上的凸台应尽可能在一个平面上，以便可以在一次走刀中加工出来，而无须调整刀具的位置，使加工简单方便。,6、紧固孔与螺孔,箱体上的紧固孔和螺孔的尺寸规格应尽量一致，以减少刀具数量和换刀次数。此外，为保证箱体有足够的动刚度与抗振性，应酌情合理使用筋板、筋条，加大圆角半径，收小箱口，加厚

9、主轴前轴承口厚度。,3.2-3工艺路线的拟定,一、加工经济精度与加工方法的选择 加工经济精度 ：指在正常的加工条件下（采用符合质量标准的设备和工艺装备，使用标准技术等级的工人、不延长加工时间），一种加工方法所能保证的加工精度和表面粗糙度。,3.2-3工艺路线的拟定,加工精度与成本关系：任何一种加工方法的加工精度与加工成本之间有如图3.2-7所示关系。图中为加工误差，表示加工精度，C表示加工成本。由图中曲线可知，两者关系的总趋势是加工成本随着加工误差的下降而上升，但在不同的误差范围内成本上升的比率不同。,3.2-3工艺路线的拟定,3.2-3工艺路线的拟定,图3.2-8 加工精度与年代的关系,3.

10、2-3工艺路线的拟定,表3-1,表3-2,分别给出了外圆表面，内孔及平面加工中各种加工方法所对应的经济加工精度和表面粗糙度。可供选择时参考。 p66 p75,外圆表面的加工路线 图3.2-9给出了外圆表面的典型加工路线，以及路线中各工序所能达到的精度和粗糙度。这些路线有可概括成四条基本路线：,1. 粗车-半精车-精车 这是应用最广泛的一条工艺路线。只要工件材料可以进行切削加工，精度要求不高于IT7、粗糙度Ra 0.8m的零件表面，均可采用此加工路线。如果精度要求较低，可只取到半精车，甚至只取到粗车。 2. 粗车-半精车-粗磨-精磨 此工艺路线主要用于黑色金属材料，特别是结构钢零件和半精车后有淬

11、火要求的零件。表面精度要求不高于IT6、粗糙度Ra 值不小于0.16m的外圆表面，均可安排此工艺路线。 ,3粗车-半精车-粗磨-精磨-光整加工 若采用第二条工艺路线仍不能满足精度、尤其是粗糙度的要求，可采用此工艺路线，即在精磨以后增加一道光整加工工序。常用的光整加工方法有研磨、砂带磨削、低粗糙度磨削、超精加工以及抛光等。 4. 粗车-半精车-精车-金刚石车 此加工路线主要适用于工件材料不宜采用磨削加工的高精度外圆表面，如铜、铝等有色金属及其合金以及非金属材料的零件表面。 ,图3.2-10是典型的孔的加工路线框图。可把它归纳为以下四条基本的加工路线： 1) 钻（粗镗）-粗拉-精拉 此加工路线多用

12、于大批量生产中加工盘套类零件的圆孔、单键孔和花键孔。加工出的孔的尺寸精度可达IT7，且加工质量稳定，生产效率高。当工件上无铸出或锻出的毛坯孔时，第一道工序安排钻孔；若有毛坯孔，则安排粗镗孔；如毛坯孔的精度好，也可直接拉孔。,2) 钻-扩-铰 此工艺路线主要用于直径D50mm的中小孔加工，是一条应用最为广泛的加工路线，在各种生产类型中都有应用。加工后孔的尺寸精度通常达IT68，表面粗糙度Ra 0.83.2m。若尺寸形状精度和粗糙度要求还要高，可在铰后安排一次手铰。由于铰削加工对孔的位置误差的纠正能力差，因此孔的位置精度主要由钻-扩来保证；位置精度要求高的孔不宜采用此加工方案。,3) 钻（粗镗）-

13、半精镗-精镗-浮动镗（或金刚镗） 这也是一条应用非常广泛的加工路线，在各种生产类型中都有应用。用于加工未经淬火的黑色金属及有色金属等材料的高精度孔和孔系（IT57级，Ra0.161.25m）。与钻-扩-铰工艺路线不同的是： 1.所能加工的孔径范围大，一般孔径D18mm即可采用装夹式镗刀镗孔； 2.加工出孔的位置精度高，如金刚镗多轴镗孔，孔距公差可控制在0.0050.01mm，常用于加工位置精度要求高的孔或孔系，如连杆大小头孔，机床主轴箱孔系等。 ,4) 钻（粗镗）-半精镗-粗磨-精磨-研磨（或珩磨） 这条工艺路线用于黑色金属特别是淬硬零件的高精度的孔加工。其中研磨孔的原理和工艺与前述外圆研磨相

14、同，只是此时研具是一圆棒。,图3.2-11为常见平面加工路线框图，可概括为五条基本工艺路线： 1) 粗铣-半精铣-精铣-高速精铣 铣削是平面加工中用得最多的方法。若采用高速精铣作为终加工，不但可达到较高的精度，而且可获得较高的生产效率。高速精铣的工艺特点是：高速（V = 200300m/min），小进给（f = 0.030.10 mm / Z）,小吃深（ap2 mm，其精度和效率，主要取决于铣床的精度和铣刀的材料结构和精度，以及工艺系统的刚度。,2) 粗刨-半精刨-精刨-宽刀精刨或刮研 此工艺路线以刨削加工为主。通常，刨削的生产率较铣削低，但机床运动精度易于保证刨刀的刃磨和调整也较方便，故在单

15、件小批生产特别在重型机械生产中还应用较多。 宽刀精刨可以达到较高的精度和较低的表面粗糙度，在大平面精加工中用以代替刮研。 刮研是获得精密平面的传统加工方法，由于其生产率低，劳动强度大，已逐渐被其它机械加工方法代替，但在单件小批生产中仍普遍采用。,3) 粗铣（刨）-半精铣（刨）-粗磨-精磨-研磨精密磨砂带磨或抛光 此工艺路线主要用于淬硬表面或高精度表面的加工，淬火工序可安排在半精铣（刨）之后。,4) 粗拉-精拉 这是一条适合于大批量生产的加工路线，主要特点是生产率高，特别是对台阶面或有沟槽的表面，优点更为突出。如发动机缸体的底平面曲轴轴瓦的半圆孔及分界面，都是一次拉削完成的。由于拉削设备和拉刀价

16、格昂贵，因此只有在大批量生产中使用才经济。,5) 粗车-半精车-精车-金刚石车 此加工路线主要用于有色金属零件的平面加工，这些零件有时就是外圆或内孔的端面。如果是黑色金属，则在精车以后安排精磨砂带磨等工序。,二、 加工阶段的划分,为了保证零件的加工质量生产效率和经济性，通常在安排工艺路线时，将其划分成几个阶段。对于一般精度零件，可划分成粗加工半精加工和精加工三个阶段。对精度要求高和特别高的零件，还需安排精密加工（含光整加工）和超精密加工阶段。,二、 加工阶段的划分,1）粗加工阶段 主要去除各加工表面的大部分余量，并加工出精基准。 2）半精加工阶段 减少粗加工阶段留下的误差，使加工面达到一定的精度，为精加工做好准备，并完成一些精度要求不高表面的加工。,二、 加工阶段的划分,3）精加工阶段 主要是保证零件的尺寸形状位置精度及表面粗糙度，这是相当关键的加工阶段。大多数表面至此加工完毕，也为少数需要进行精密加工或光整加工的表面做好准备。,