制造工艺论文

箱体类零件的加工分析

班级 2011级车辆3班

学号 20111529

作者 刘琳娜

摘要:研究复杂箱体类零件加工工艺, 进一步明确编制合理的加工工艺流程、选择合适的定位装夹方案、有效利用各种数控设备和加工刀具、设定最佳切削用量是保证复杂箱体类零件加工质量、提高生产效率的重要途径。

关键词: 箱体零件 定位基准 工艺流程 高速切削 夹具

前言：箱体零件是机器或部件的基础零件，具有相当的复杂性和多样性。它承载着轴、轴承、齿轮等有关零件，连接成部件或机器，因此箱体零件的加工质量至关重要，它影响着机器的装配精度、工作精度、使用性能和寿命。减少装夹次数，可有效避免多次装夹造成的累积误差和装夹误差，提高零件加工精度和生产效率。

一、定位基准的选择

箱体定位基准的选择，直接关系到箱体上各个平面与平面之间、孔与平面之间、孔与孔之间的尺寸精度和位置精度要求是否能够保证，以及对零件各表面的加工顺序安排都有很大影响，当用夹具安装工件时，定为基准的选择还会影响到夹具结构的复杂程度。在选择基准时，首先要遵守“基准同一”和“基准重合”的原则，同时必须考虑生产批量的大小、生产设备、特别是夹具的选用等因素。 因此，定为基准的选择是一个很重要的工艺问题。

（一）粗基准的选择

粗基准的选择影响各加工面的余量分配及不需加工面与加工面之间的位置精度。根据粗基准选择原则，应首先考虑箱体上要求最高的主轴孔的加工余量要均匀，防止加工时因余量不均而引起振动，影响加工精度和表面质量，并要兼顾其余加工表面都有适当的余量。其次要纠正箱体内壁加工表面与非加工表面之间的相对位置偏差，防止加工出的轴承孔端面与箱体内壁之间的距离尺寸相差太大，可能是齿轮安装时与箱体内壁相碰。从这点考虑，选内壁为粗基准，但这将使装夹极为困难，由于各轴孔和内腔的砂芯是一个整体，所以实际生产中选主轴孔和一个相距较远的轴孔作为粗基准。

（二）精基准的选择

精基准的选择为了保证箱体零件孔与孔、孔与平面、平面与平面之间的相互位置和距离尺寸精度以及工件安装方便可靠，箱体类零件精基准选择常用两种原则：基准统一原则、基准重合原则。

1. 一面两孔 (基准统一原则) 在多数工序中，箱体利用底面(或顶面) 及其上的两孔作定位基准，加工其它的平面和孔系，以避免由于基准转换而带来的累积误差。

2. 三面定位(基准重合原则) 箱体上的装配基准一般为平面，而它们又往往是箱体上其它要素的设计基准，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。

由分析可知，这两种定位方式各有优缺点，应根据实际生产条件合理确定。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。而大批量生产时，优先考虑的是如何稳定加工质量和提高生产率，由此而产生的基准不重合误差通过工艺措施解决，如提高工件定位面精度和夹具精度等。

另外，箱体中间孔壁上有精度要求较高的孔需要加工时，需要在箱体内部相应的地方设置镗杆导向支承架，以提高镗杆刚度。因此可根据工艺上的需要，在箱体底面开一矩形窗口，让中间导向支承架伸入箱体。产品装配时窗口上加密封垫片和盖板用螺钉紧固。这种结构形式已被广泛认可和采纳。

若箱体结构不允许在底面开窗口，而又必需在箱体内设置导向支承架，中间导向支承需用吊架装置悬挂在箱体上方，如图8-69所示。由于吊架刚度差，安装误差大，影响孔系精度；且吊装困难，影响生产率。

二、工艺路线的拟定

(一) 先面后孔的加工顺序

箱体主要是由平面和孔组成，这也是它的主要表面。先加工平面，后加工孔，是箱体加工的一般规律。因为主要平面是箱体往机器上的装配基准，先加工主要平面后加工支承孔，使定位基准与设计基准和装配基准重合，从而消除因基准不重合而引起的误差。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，并且加工平面时切去了铸件的硬皮和凹凸不平，对后序孔的加工有利，可减少钻头引偏和崩刃现象，对刀调整也比较方便。

(二) 粗精加工分阶段进行

粗、精加工分开的原则：对于刚性差、批量较大、要求精度较高的箱体，一般要粗、精加工分开进行，即在主要平面和各支承孔的粗加工之后再进行主要平面和各支承孔的精加工。这样，可以消除由粗加工所造成的内应力、切削力、切削热、夹紧力对加工精度的影响，并且有利于合理地选用设备等。

粗、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，而使成本提高，所以对单件、小批生产、精度要求不高的箱体，常常将粗、精加工合并在一道工序进行，但必须采取相应措施，以减少加工过程中的变形。例如粗加工后松开工件，让工件充分冷却，然后用较小的夹紧力、以较小的切削用量，多次走刀进行精加工。

（三）工序集中或分散的决定

箱体粗精加工阶段分开符合工序分散的原则，但在中、小批生产时，为了减少使用机床和夹具的数量，以及减少箱体的搬运和安装次数，可将粗、精加工阶段相对集中，尽可能放在同一机床上进行，但要采用相应的工艺措施来保证加工精度。

（四）合理地安排热处理工序

为了消除铸造后铸件中的内应力，在毛坯铸造后安排一次人工时效处理，有时甚至在半精加工之后还要安排一次时效处理，以便消除残留的铸造内应力和切削加工时产生的内应力。对于特别精密的箱体，在机械加工过程中还应安排较长时间的自然时效（如坐标镗床主轴箱箱体）。箱体人工时效的方法，除加热保温外，也可采用振动时效。

三、主要表面的加工

箱体的主要表面有平面和轴承支承孔。

（一）箱体的平面加工

箱体平面的粗加工和半精加工经常采用刨削和铣削加工。

单件小批量生产中，用划线找正的方法，采用刨和铣加工平面，在龙门刨床上可以用几个刀架在一次安装工件同时加工几个平面，经济的保证了这些平面的位置精度。铣削比刨削生产率高，大批量生产时，采用专用夹具在组合机床上多个表面同时加工，既保证了平面间的位置精度又提高了生产率。精加工中，单件小批量生产时可用铲刮或精刨进行加工，大批量生产时用磨削加工。

（二）主轴支承孔的加工

主轴支承孔精度要求高，表面粗糙度小，故主轴支承孔的精加工在其他轴孔加工后再单独进行。

（三）孔系加工

箱体上一系列有相对位置精度要求的孔称为孔系。这些孔精度要求高、加工困难，是箱体加工的关键，其中有平行孔系和同轴孔系。

对于同轴孔系，主要是保证各孔的同轴度精度；平行孔系在加工时主要是保证各平行孔中心线之间以及孔中心线与基准面之间的尺寸精度和平行度。

四、加工分析

机械加工的工艺设计涉及加工机床、刀具、夹具和工件，工艺系统的稳定对于保证零件的正常加工有着重要作用。在机床、工件固定的前提下，刀具和夹具以及选择的切削方式决定了工艺系统的整体性能。

（一）夹具

由于箱体类零件的外形不规则，在铣大面和镗孔需要用专用夹具。夹具要既能保证工件装夹可靠、定位精确，又能保证加工安全。

减少切削力F 的值有两种途径。传统方法是减少切削深度，降低主轴转速，但会引起刀具磨损加剧、切削温度上升、表面粗糙度降低。先进的方法是采用高速切削加工。

（二）高速切削

根据高速切削理论，高速切削应为切削温度不再随切削速度的加快而上升，且以高切削速度、高切削精度、高进给速度为主要特征的切削加工。高速切削加工和常规切削加工相比具有切削力低、减少热变形、加工表面质量高、增加机床结构的稳定性等显著的特点。

（三）刀具

刀具的选择主要取决于工序所采用的加工方法，加工表面的尺寸、工件的材料、加工精度和表面粗糙度要求，生产率和经济性等，一般应尽可能采用标准刀具，必要时采用高生产率的复合刀具及其他专用刀具。

箱体零件的材料有铸铁和铝合金两种，经过对多种刀具材料的加工试验和综合比较，硬质合金涂层刀具加工铸铁箱体、金属陶瓷刀具加工铝合金箱体体现出较高的性价比。

箱体类零件在卧式加工中心上加工提高了产品精度及加工效率，大大降低了成本。

五、新技术的出现

加工中心(Machining Center)简称MC ，是由机械设备与数控系统组成的适用于加工复杂零件的高效率自动化机床。加工程序的编制，是决定加工质量的重要因素。加工中心所配置的数控系统各有不同，各种数控系统程序编制的内容和格式也不尽相同，但是程序编制方法和使用过程是基本相同的。加工中心是一种工艺范围较广的数控加工机床，能进行铣削、镗削、钻削和螺纹加工等多项工作。加工中心特别适合于箱体类零件和孔系的加工。

六、前景展望

通过本篇论文写作，让我进一步学习箱体类零件加工工艺及箱体使用新技术的知识。 机械制造是国民经济各部门发展的重要基础，世界上工业发达国家无不把发展机械制造放在优先地位。采用加工中心的工艺代替传统的切削加工工艺，可以提高生产效率，保证零件质量，节约材料，降低生产成本，从而取得很高的经济效益。利用加工中心加工零件的方法已经成为工业上进行成批或大批生产的主要技术手段，它对保证制品质量，缩短试用周期，进而争先占领市场，以及产品更新换代和新产品开发都具有决定性的意义。

这次论文写作让我认识到自身有许多不足之处，在以后的学习中我也会继续努力提高自己。

参考文献：

[1]戴忠鹤，等. 机械制造工艺基础. 北京:劳动人事出版社.

[2]陈海魁, 等. 机械制造工艺基础. 四版. 北京:中国劳动社会保障出版社.

[3]郑品深. 机械制造工艺学. 中央广播电视大学出版社.

[4]袁慧娟. 机械制造工艺学. 上海:上海科学技术文献出版社.

[5]王启平. 机械制造工艺学. 哈尔滨工业大学出版社.