《机械制造基础》课件6.1箱体类零件的工艺特点.pptx

1、6.1箱体类零件的工艺特点 01箱体类零件的结构02箱体类零件的主要技术要求03箱体类零件的材料及毛坯04箱体类零件的加工工艺过程 箱体类零件是机器及其部件的基础件之一，它将轴、轴承、套和齿轮等零件装配在一起，使其保持正确的相互位置关系，并按规定的运动关系协调动作，使其完成某种运动。组装后的箱体部件，用箱体的基准平面安装在机器上。因此，箱体类零件的加工质量对由箱体部件装配后的机器的精度、性能和寿命都有直接的影响。由于机器的不同结构特点和箱体在机器中的不同功用，箱体零件具有多种不同的结构形式，图6-1所示为几种常见的箱体结构。图6-1 几种箱体工件的结构简图a）组合机床主轴箱 b）剖分式减速器箱

2、体 c）汽车后桥差速器箱体 d）车床主轴箱6.1.1箱体类零件的结构 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。据统计资料表明，一般中型机床制造厂花在箱体类零件的机械加工工时约占整个产品加工工时的15%-20%。箱体零件由于功用不同，其结构形状往往有较大差别。但各种箱体零件在结构上仍有一 些共同特点，例如，其外表面主要由平面构成，结构形状都比较复杂，内部有型腔，箱壁较薄；在箱壁上既有许多精度较高的轴承孔和基准平面需要加工，也有许多精度较低的紧固孔和一些次要平面需要加工。一般说来，箱体零件需要加工的部位较多，且加工难度也较大，因此，精度要求较高的孔、孔系和基准平面构成了箱体类零件

3、的主要加工表面。1.平面 平面是箱体、机座、机床床身和工作台类零件的主要表面。根据其作用不同平面可分为以下几种：(1)非接合平面 这种平面不与任何零件相配合，一般无加工精度要求，只有当表面为了增加耐蚀性和美观时才进行加工，属于低精度平面。(2)接合平面 这种平面多数用于零部件的连接面，如车床的主轴箱、进给箱与床身的连接平面，一般对精度和表面质量的要求均较高。(3)导向平面 这种平面的精度和表面质量要求极高，如各类机床的导轨面。(4)精密工具和量具的工作表面 这种平面包括钳工的平台、平尺的测量面和计量用量块的测量平面等，其几何公差和表面质量要求均很高。2孔系 孔和孔系由轴承支承孔和许多相关孔组成

4、。由于它们的加工精度要求高、加工难度大，是机械加工中的关键。6.1.2 箱体类零件的主要技术要求 1.轴承孔的尺寸与形状精度 箱体工件上轴承孔的尺寸精度、形状精度和表面粗糙度直接影响与轴承的配合精度和轴的回转精度。特别是机床主轴的轴承孔，对机床的工作精度影响很大。普通机床的主轴箱，主轴轴承孔的尺寸精度为IT6，形状误差应小于孔径公差的1/2，表面粗糙度值为Ra l.6一Ra0.8m;主轴箱的其他轴承孔，尺寸精度为IT7，形状误差应小于孔径公差，表面粗糙度值为Ra3.2一 Ra l.6 m。2.各轴承孔的中心距和轴线间的平行度 箱体上有齿轮啮合关系的相邻轴承孔之间，有一定的孔距尺寸精度与轴线平行

5、度要求，以保证齿轮副的啮合精度，减小工作中的噪声与振动，并可减小齿轮的磨损。一般机床箱体轴承孔的中心距偏差为土(0.06一0025)mm，轴线的平行度公差为0.03 mm/300 mm。3.同轴线轴承孔的同轴度 安装同一轴的前、后轴承孔之间有同轴度要求，以保证轴的顺利装配和正常回转。机床主轴轴承孔的同轴度误差一般小于0.008 mm，其他轴承孔的同轴度误差应不超过最小孔的孔径公差的1/2。4.轴承孔轴线对装配基准面的平行度和对端面的垂直度 机床主轴轴线对装配基准面的平行度误差会影响机床的工作精度，对端面的垂直度误差会引起机床主轴端面圆跳动。一般机床主轴轴线对装配基准面的平行度公差为0.03mm

6、/650 mm；对端面的垂直度公差为0.02一0.015 mm。5.箱体主要平面的精度 箱体的主要平面是指装配基准面（如主轴箱箱体的底面和导向面）和加工中的定位基准面，它们直接影响箱体在加工中的定位精度，影响箱体部件与机器总装后的相对位置与接触刚度，因此，具有较高的形状精度（如平面度）和较小的表面粗糙度值要求。般机床箱体的装配基准面和定位基准面的平面度公差为0.06一0.03 mm，表面粗糙度值为Ra3.2一 Ra l.6 m。箱体上其他平面对装配基准面的平行度公差，一船在全长范围内为0.200.05 mm，垂直度公差为(0.010.06)mm/300 mm。箱体类零件的材料及毛坯箱体类零件的

7、材料及毛坯6.1.3 箱体类零件的材料及毛坯 1.材料 因铸铁容易成形，切削性能好，价格低廉，且吸振性和耐磨性较好，因此，箱体零件常选用铸铁材料。根据需要可选用HT150-HT350，用得较多的是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；精度要求较高的坐标镗床主轴箱则选用耐磨铸铁；在特定条件下，可采用铝镁合金或其他铝合金材料，比如：轿车发动机箱体常用铝合金等有色金属制造。2.毛坯 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。单件小批量生产的铸铁箱体，常用木模手工砂型铸造，毛坯精度低，加工余量大；大批量生产中大

8、多用金属模机器造型铸造，毛坯精度高，加工余量小。铸铁箱体毛坯上直径大于30 mm的孔大都预先铸出，以减小孔的加工余量。毛坯铸造时，应防止砂眼和气孔的产生。为了减小毛坯制造时产生的残余应力，应尽量使箱体壁厚均匀，并在箱体浇铸后安排时效或退火工序。6.1.4 箱体类零件的加工工艺过程 1.选择定位基准 粗基准的作用是保证各个加工面和孔的加工余量均匀，而精基准的作用则是保证尺寸精度和相互位置精度。（1）粗基准的选择 大多数箱体上都有一个或一组主要孔，为保证主要孔的加工余量均匀，应该以主要孔作为粗基准，限制四个自由度，辅以内壁或其他毛坯孔为辅助基准，以达到完全定位的目的。根据生产类型不同，箱体类零件的

9、粗基准选择与安装方式也不一样。大批量生产时，由于毛坯精度较高，可以直接用箱体上的重要孔在专用夹具上定位，工件安装迅速，生产率高。在单件、小批量及中批量生产时，一般毛坯精度较低，按上述方法选择粗基准往往会造成箱体外形偏斜，甚至局部加工余量不够，因此，通常采用划线找正的方法进行第一道工序的加工，如加工机床主轴箱时，即以主轴孔为粗基准对毛坯划线和检查，对偏斜予以纠正，纠正后孔的余量应足够，但不一定均匀。1.选择定位基准（2）精基准的选择 为了保证箱体类零件的孔与孔、孔与平面、平面与平面之间距离的尺寸精度和相互位置精度，箱体类零件精基准选择时应遵循基准统一原则和基准重合原则。1）基准统一原则（一面双孔

10、）在大多数工序中，箱体利用底面（或顶面）及两孔作为定位基准加工其他平面和孔系，以避免由于基准转换而带来累积误差。在中、小批量生产时，尽可能使定位基准与设计基准重合，以设计基准作为统一的定位基准。2）基准重合原则（三面定位）箱体上的装配基准一般为平面，而它们又往往是箱体上其他要素的设计基准，因此，以这些装配基准平面作为定位基准，避免了基准不重合误差，有利于提高箱体各主要表面的相互位置精度。例如，机床主轴箱小批量生产过程中即采用基准重合原则。在大批量生产时，优先考虑的是如何稳定加工质量和提高生产率，而由此产生的基准不重合误差则通过工艺措施解决，如提高工件定位精度和夹具精度等。2加工顺序的安排(1)

11、先面后孔的原则 由于箱体的加工和装配大多以平面为基准，先加工平面，不仅为加工精度较高的支撑孔提供了稳定可靠的精基准，而且还符合基准重合原则，有利于提高加工精度。另外，先以孔为粗基准加工平面，再以平面为精基准加工孔，这样可为孔的加工提供稳定可靠的定位基准，而且加工平面时切去了铸件上的硬皮和凹凸不平的粗糙面，有利于后续加工，可减少钻孔时钻头引偏和刀具崩刃等现象，对刀和调整也比较方便。(2)先主后次的原则 加工平面或孔系时，应贯彻先主后次原则，即先加工主要平面或主要孔。这是因为加工其他平面或孔时，以先加工好的主要平面或主要孔作为精基准，装夹可靠，调整各表面的加工余量比较方便，有利于提高各表面的加工精

12、度。同时，由于主要平面或主要孔精度要求高，加工难度大，先加工时如果出现废品，不至于浪费其他表面的加工工时。2加工顺序的安排(3)粗加工、精加工分开的原则 对于刚度差、批量较大、要求精度较高的箱体，一般要将粗加工、精加工分开进行，即在主要平面和各支撑孔的粗加工之后再进行精加工。这样，可以消除由粗加工所造成的内应力、切削力、切削热、夹紧力等对加工精度的影响，并且有利于合理地选用设备。粗加工、精加工分开进行，会使机床、夹具的数量及工件安装次数增加，成本提高，所以对于单件、小批量生产、精度要求不高的箱体，常常将粗加工、精加工合并在一道工序进行，但必须采用相应措施以减小加工过程中的变形。例如。粗加工后松

13、开工件，让工件充分冷却，然后用较小的夹紧力、较小的切削用量、多次进给进行精加工。3.热处理工序的安排 箱体类零件结构一般较复杂，壁厚不均匀，铸造残留内应力大。为消除内应力，减小箱体在使用过程中的变形，保持精度稳定，铸造后一般均需进行时效处理。自然时效的效果较好，但生产周期长，目前仅用于精密机床的箱体铸件。对普通机床和设备的箱体，一般都采用人工时效。箱体经粗加工后，应存放一段时间再精加工，以消除粗加工积聚的内应力。精密机床的箱体或形状特别复杂的箱体，应在粗加工后再进行一次人工时效，以促进铸造和粗加工造成的内应力释放。4.箱体类零件的加工工艺过程 箱体类零件的加工工艺过程一般分单件小批量生产和大批

14、量生产两种。单件小批量生产时，箱体类零件的基本工艺过程：铸造毛坯一时效一划线一粗加工主要平面及其他平面一划线一粗加工支撑孔一二次时效一精加工主要平面和其他平面一精加工支撑孔一划线一钻各小孔一攻螺纹、去毛刺。大批量生产时，箱体类零件的基本工艺过程：铸造毛坯一时效一加工主要平面和工艺定位孔一二次时效一粗加工各平面上的孔一攻螺纹、去毛刺一精加工各平面上的孔。课后练习 1.箱体零件右什么结构特点？有哪些技术要求？2.根据箱体零件的特点，举例说明安排其加工顺序的原则。3.箱体类零件的粗基准的选择与生产批量有关，中、小批量生产和大批量生产粗基准的选择有什么不同？4.箱体加工如何安排热处理工序？目的是什么？5.箱体加工为什么粗精加工要分阶段进行？6.为什么箱体的加工按先面后孔的顺序进行？7.加工箱体时，如何保证端面相对主轴轴线的垂直度公差要求？8.举例说明孔系加工的特点。