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第四章《箱体类零件的加工方法》分析

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机械制造技术
第4章 箱体类零件加工工艺 编制及实施
机械工程学院 机械制造系

本章要点

4.1 箱体类零件基础知识。 4.2 箱体类零件加工方法。 4.3 箱体类零件常用加工设备。 4.4 箱体类零件常用加工刀具。 4.5 保证箱体类零件孔系精度的方法。 4.6 箱体类零件的检验。 4.7 箱体类零件的加工工艺分析。

技能目标
1、具有箱体类零件工艺分析能力。 2、掌握箱体类零件毛坯的选择方法。 3、具有编制简单箱体类零件机械加工工艺过程卡的 能力。 4、具有编制简单箱体类零件机械加工工序卡的能力。 5、初步具备较复杂箱体类零件的工艺路线编写能力。

4.1 基 础 知 识
4.1.1箱体类零件的功用和结构特点

图4.1 几种常见的箱体零件简图

图4.2 8E160C-J中间泵壳零件图

功用:箱体类零件是机器或箱体部件的基础件。它
将机器或箱体部件中的轴、轴承、套和齿轮等零件

按一定的相互位置关系装连在一起,按一定的传动
关系协调地运动。因此,箱体类零件的加工质量不

但直接影响箱体的装配精度和运动精度,而且还会
影响机器的工作精度、使用性能和寿命。

结构特点:形状复杂。体积较大。壁薄容易变形 、
有精度要求较高的孔和*面

4.1.2 箱体类零件的技术要求

图4.3 某车床主轴箱简图

4.1.2 箱体类零件的技术要求 以图4-3某车床主轴箱简图为例,箱体类零 件的技术要求可归纳为以下5项精度要求。
(1) (2) (3) (4) (5)

孔径精度 孔与孔的位置精度 孔和*面的位置精度 主要*面的精度 表面粗糙度

4.1.3 箱体类零件的材料、毛坯及热处理
材料:HT200;较精密的箱体零件—耐磨铸铁。

毛坯:铸件;简单或小批量、单件生产—钢板焊接
结构。大负荷—铸钢件毛坯。在特定条件下—铝

镁合金或其他铝合金制作箱体毛坯。
热处理:铸造之后—一次人工时效处理。高精度或

形状特别复杂的箱体零件,在粗加工之后还要安
排一次人工时效处理。

4.2 箱体类零件的加工方法
箱体零件:*面和孔的加工

*面的加工方法:车削、铣削、刨削、拉削、磨削、 刮研、研磨、抛光、超精加工等。
轴孔加工方法:镗、钻、扩、铰、精细镗、珩磨、 研磨等。 当生产批量较大时,可在组合机床上采用多轴、多 面、多工位和复合刀具等方法来提高生产率。

4.2.1 箱体类零件的*面加工
1. *面车削
?

*面车削一般用于加工轴、轮、盘、套等回转体 零件的端面、台阶面等。一般在车床上一次装夹 中加工完成相关的外圆和内孔在。中、小型零件 的*面车削在卧式车床上进行,重型零件的加工 可在立式车床上进行。*面车削的精度可达IT7~ IT6,表面粗糙度Ra<12.5~1.6?m。

4.2.1 箱体类零件的*面加工
2. *面铣削

?

?

铣削是*面加工的主要方法。铣削中、小型零件 的*面—卧式或立式铣床,铣削大型零件的*面 —龙门铣床。 铣削工艺具有工艺范围广、生产效率高、刀齿散 热条件较好等特点。 *面铣削—粗铣和精铣。粗铣的表面粗糙度Ra为 50~12.5?m,精度为ITl4~ITl2;精铣的表面粗 糙度Ra可达3.2~1.6?m,精度可达IT9~lT7。

?

4.2.1 箱体类零件的*面加工
?

按铣刀的切削方式不同可分为周铣与端铣。周铣 和端铣还可同时进行。周铣常用的刀具是圆柱铣 刀,端铣常用的刀具是端铣刀,同时进行端铣和 周铣的铣刀有立铣刀和三面刃铣刀等。

4.2.1 箱体类零件的*面加工
3. *面刨削 ? 中、小型零件的*面加工—牛头刨床;大型零件 的*面加工—龙门刨床。
? ?

刨*面具有机动灵活、适应性好的优点。 刨削可分为粗刨和精刨。粗刨的表面粗糙度Ra为 50~12.5?m,尺寸公差等级为ITl4~ITl2;精刨 的表面粗糙度Ra可达3.2~1.6?m,尺寸公差等级 为IT9~IT7。

4.2.1 箱体类零件的*面加工
4. *面拉削
?

*面拉削—高效率、高质量的加工方法,主要用
于大批量生产中,其工作原理和拉孔相同。

?

*面拉削的精度可达IT7~IT6,表面粗糙度Ra可
达50~12.5?m。

4.2.1 箱体类零件的*面加工
5. *面磨削 1) *面砂轮磨削 ? 对*直度、*面之间相互位 置精度要求较高、表面粗糙度 要求小的*面进行磨削加工的 方法—*面磨削。 ? *面磨削的方法有周磨和端磨两种。 ? 尺寸精度可达IT6~IT5,*行度可达0.01~0.03 mm,直线度可达0.01~0.03 mm/m,表面粗糙度 Ra可达0.8~0.2?m。

4.2.1 箱体类零件的*面加工
2) *面砂带磨削
?

对于有色金属、不锈钢、各种非金属(如石棉)大 型*面、卷带材、板材,采用砂带磨削不仅不堵 塞磨料,能获得极高的生产率,而且一般采用干 式磨削,实施极为方便。目前最大的砂带宽度可 以做到5m,在一次贯穿式的磨削中,可以磨出极 大的加工表面(如电梯内装饰板)。

4.2.1 箱体类零件的*面加工
6. *面的光整加工 1) *面刮研
?

*面刮研是利用刮刀在工件上刮去很薄一层金属 的光整加工方法,常在精刨的基础上进行。刮研 可以获得很高的表面质量。表面粗糙度Ra可达 1.6~0.4?m,*面的直线度可达0.01mm/m,甚 至可以达到0.005~0.0025mm/m。

4.2.1 箱体类零件的*面加工
2) *面研磨 ? *面研磨是*面的光整加工方法之一,一般在磨 削之后进行。研磨后两*面的尺寸精度可达IT5~ IT3,表面粗糙度Ra可达0.1~0.008?m,直线度 可达0.005mm/m。小型*面研磨还可减小*行度 误差。 ? *面研磨主要用来加工小型精密*板、直尺、块 规以及其他精密零件的*面。单件小批量生产中 常采用手工研磨,大批量生产则常用机械研磨。

4.2.2 *面加工方法的选择
?

常用的*面加工方案如表1-9所示。在选择*面的 加工方案时,除了要考虑*面的精度和表面粗糙 度要求外,还应考虑零件的结构和尺寸、热处理 要求及生产规模等因素。

4.3 箱体类零件常用加工设备
?

箱体类零件常用的*面加工设备有铣床、刨床、 *面磨床等;孔加工设备有钻床、镗床等;既能

加工面有能加工孔的组合机床。

4.3.1 铣床
?

铣床的工艺范围

4.3.1 铣床
1.

升降台铣床

卧式升降台铣床 1—床柱;2—悬梁;3—刀杆;4—悬梁支架; 5—工作台;6—床鞍;7—升降台;8—底座

4.3.1 铣床

立式升降台铣床
1—立铣头;2—主轴;3—工作台; 4—床鞍;5—升降台

双轴圆形工作台铣床
1—床身;2—滑座;3—工作台; 4—立柱;5—主轴箱

4.3.1 铣床

龙门铣床
1—工作台;2,4,8,9—铣头;3—横梁; 5,7—立柱;6—顶梁;10—床身

4.3.2 刨床

牛头刨床
1—床身;2—滑枕;3—刀架; 4—工作台;5—横梁

4.3.2 刨床

龙门刨床
1,5,6.8—刀架;2—横梁;3,7—立柱; 4—顶梁;9—工作台;10—床身

4.3.2 刨床

插床
1—床鞍;2—溜板;3—圆工作台; 4—滑枕;5—分度装置

4.3.3 *面磨床

*面磨床类型

4.3.4 钻床

钻床的几种典型加工表面

台式钻床

立式钻床
1—底座;2—工作台;3—主轴箱; 4—立柱;5—方柄

摇臂钻床
1—底座;2—立柱;3—摇臂;4—主轴箱;5—工作台

4.3.5 镗床

卧式铣镗床的工艺范围

卧式铣镗床
1—床身;2—下滑座;3—上滑座;4—后支架;5—后立柱;6—工作台; 7—镗轴;8—*旋盘;9—径向刀架;10—前立柱;11—主轴箱

立式单柱坐标镗床
1—床身;2—工作台;3—主轴箱; 4—立柱;5—床鞍

立式双柱坐标镗床
1—床身;2—工作台;3—横梁 4,7—立柱 5—顶梁;6—主轴箱

4.3.6 组合机床

双面夏合单工位组合机床的组成
1—立柱底座;2—立柱;3—动力箱;4—多轴箱;5—夹具

4.4 箱体类零件常用加工刀具
4.4.1 铣刀
铣刀是刀齿分布在圆周表面或端面上的多刃回

转刀具,可以用来加工*面(水*、垂直或倾斜的)、
台阶、沟槽和各种成形表面等。

4.4.1 铣刀
铣刀的几何角度 1) 圆柱铣刀的几何角度
1.

圆柱铣刀的几何角度

4.4.1 铣刀
(1) 前角。根据:工件材料;—钢件,取γn=10°~ 20°;—铸铁件,取γn=5°~15°;加工软材料 时,为了减小变形,可取较大值;加工硬而脆的 材料时,为了保护刀刃则应取较小值。 (2) 后角。一般后角较大。通常粗加工时α0=12°, 精加工时α0 =16°。 (3) 螺旋角。增大β角,可增大实际切削前角,使切 削轻快,排屑较容易。一般粗齿铣刀β=40°~ 60°,细齿铣刀β=40°~60°。

4.4.1 铣刀
1) 端铣刀的几何角度

端铣刀的几何角度

4.4.1 铣刀
由于硬质合金端铣刀是断续切削,刀齿经受较、 大的冲击,在选择几何角度时,应保证刀齿具有足 够的强度。一般铣削钢件时,取γ0=-10°~15°, 铣削铸铁件时,取γ0=-5°~5°;粗铣时,取 α0=6°~8°,精铣时,取α0=12°~15°;主偏 角κr=45°~75°,副偏角κr‘?= 2°~5°,刃倾 角λs=-15°~5°。

4.4.1 铣刀
2. 硬质合金端铣刀

焊接一夹固式端铣刀

可转位端铣刀

4.4.1 铣刀
3. 铣削方式及合理选用 1) 圆周铣削法(周铣法)

逆铣与顺铣

4.4.1 铣刀
3. 铣削方式及合理选用 1)圆周铣削法(周铣法)

一般情况下,尤其是粗加工或是加工有硬皮的
毛坯时,多采用逆铣。精加工时,加工余量小,铣

削力小,不易引起工作台窜动,可采用顺铣。

4.4.1 铣刀
2) 端面铣削法(端铣法)

端面铣削方式

4.4.2 刨刀

刨刀的类型

4.4.2 刨刀
刨刀的结构基本上与车刀类似,但刨刀工作时

为断续切削,受冲击载荷。因此,在同样的切削截
面下,刀杆断面尺寸较车刀大1.25~1.5倍,并采用 较大的负刃倾角(-10°~ -20°),以提高切削刃抗 冲击载荷的性能;通常使用弯头刨刀;重型机器制 造中常采用焊接—机械夹固式刨刀;在刨削大*面

时,可采用滚切刨刀,其切削部分为碗形刀头。

4.4.3 镗刀

模块式镗刀

4.5 保证箱体类零件孔系精度的方法
箱体类零件上一般均有一系列有位置精度要求 的孔的组合,称为孔系。孔系可分为*行孔系、同 轴孔系和交叉孔系 。

孔系分类

4.5 保证箱体类零件孔系精度的方法
1、*行孔系的加工 所谓*行孔系是指既要求孔的轴线互相*行, 又要求保证孔距精度的一些孔。 保证*行孔系孔距精度的方法: 1) 找正法 找正法是工人在通用机床(铣镗床、铣床)上利用 辅助工具来找正要加工孔的正确位置的加工方法。 (1)划线找正法

4.5 保证箱体类零件孔系精度的方法

主轴箱的划线

4.5 保证箱体类零件孔系精度的方法
(2) 心轴和量规找正法。

用心轴和量规找正
1—心轴;2—镗床主轴;3—量规;4—塞尺;5—镗床工作台

4.5 保证箱体类零件孔系精度的方法
2) 镗模法

用镗模加工孔系
1—镗模;2—活动连接头;3—镗刀;4—镗杆;5—工件;6—镗杆导套

4.5 保证箱体类零件孔系精度的方法
3) 坐标法

在卧式铣镗床上用坐标法加工孔系
1—百分表;2—量规

4.5 保证箱体类零件孔系精度的方法
2. 同轴孔系的加工 成批生产中,箱体同轴孔系的同轴度几乎都由

镗模保证;而在单件小批生产中,其同轴度可用下
面几种方法来保证: (1) 利用已加工孔作支承导向; (2) 利用铣镗床后立柱上的导向套支承导向; (3) 采用调头镗。

4.5 保证箱体类零件孔系精度的方法
2. 同轴孔系的加工

利用已加工孔导向

调头镗时工件的校正

4.5 保证箱体类零件孔系精度的方法
3. 交叉孔系的加工 ? 交叉孔系的主要技术要求是控制有关孔的垂直度, 在卧式铣镗床上主要靠机床工作台上的90°对准 装置。目前国内有些铣镗床,如TM617,采用了 端面齿定位装置,90°定位精度达5″,还有的用 了光学瞄准器。 ? 当有些铣镗床工作台90°分度定位精度很低时, 可用心棒与百分表找正来帮助提高其定位精度, 即在加工好的孔中插入心棒,工作台转位90°, 用百分表找正(转动工作台)。

4.5 保证箱体类零件孔系精度的方法
3. 交叉孔系的加工

找正法加工交叉孔系

4.6 箱体类零件的检验
1、箱体类零件的主要检验项目 各加工表面的表面粗糙度以及外观、孔距精度、 孔与*面的尺寸精度及形状精度、孔系的位置精度 (孔轴线的同轴度、*行度、垂直度,孔轴线与*面 的*行度、垂直度等)。

4.6 箱体类零件的检验
表面粗糙度值,一般采用与标准样块比较或目
测评定,还可用专用测量仪检测。外观检查只需根 据工艺规程检查完工情况及加工表面有无缺陷即可。 孔的尺寸精度一般采用塞规检验,也可用内径千分 尺和内径千分表等进行检验;若精度要求很高时,

也可用气动量仪检验。*面的直线度可用*尺和塞
尺检验,也可用水*仪与桥板检验;*面的*面度

可用水*仪与桥板检验或标准*板涂色检验。

4.6 箱体类零件的检验
2、箱体零件孔系位置精度及孔距精度的检验

用检验棒与检验套检验同轴度

用检验棒及百分表检验同轴度偏差

4.6 箱体类零件的检验
2、箱体零件孔系位置精度及孔距精度的检验

孔距的检验

4.6 箱体类零件的检验
2、箱体零件孔系位置精度及孔距精度的检验

孔*行度的检验

4.6 箱体类零件的检验
2、箱体零件孔系位置精度及孔距精度的检验

孔轴线与端面垂直度的检验

4.7 简单箱体类零件工艺分析
加工如图所示的某减速箱。生产类型:小批生 产,材料牌号:HT200。毛坯种类:铸件。

4.7 简单箱体类零件工艺分析
1、零件特点 减速箱体的主要加工表面可归纳为以下3类。 (1) 主要*面。箱盖的对合面和顶部方孔端面、底座 的底面和对合面、轴承孔的端面等。 (2) 主要孔。轴承孔(?150H7mm、?90H7mm)及孔 内环槽等。 (3) 其他加工部分。连接孔、螺孔、销孔、斜油标孔 以及孔的凸台面等。

4.7 简单箱体类零件工艺分析
2. 加工工艺分析
1 ) 剖分式减速箱体加工定位基准的选择 (1) 粗基准的选择。一般箱体零件的粗基准都用它 上面的重要孔和另一个相距较远的孔作为粗基 准,以保证孔加工时余量均匀,剖分式减速箱 体最先加工的是箱盖或底座的对合面。 (2) 精基准的选择。常以箱体零件的装配基准或专 门加工的一面两孔定位,使得基准统一。

4.7 简单箱体类零件工艺分析
2) 加工顺序
?

整个加工过程可分为两大阶段,即先对箱盖和底 座分别进行加工,然后再对装合好的整个箱体进 行加工——合件加工。 安排箱体的加工工艺,应遵循先面后孔的工艺原 则,对剖分式减速箱体还应遵循组装后镗孔的原 则;镗轴承孔时,必须以底座的底面为定位基准, 所以底座的底面也必须先加工好。

?

4.7 简单箱体类零件工艺分析
2) 加工顺序
?

由于轴承孔及各主要*面都要求与对合面保持较 高的位置精度,所以在*面加工方面,应先加工 对合面,再加工其他*面,体现先主后次原则。 此外,箱体类零件在安排加工顺序时,还应考虑 箱体加工中的运输和装夹。

?

4.7 简单箱体类零件工艺分析
3) 热处理安排
?

一般在毛坯铸造之后安排一次人工时效即可。对 一些高精度或形状特别复杂的箱体,应在粗加工 之后再安排一次人工时效,以消除粗加工产生的 内应力,保证箱体加工精度的稳定性。

4.7 简单箱体类零件工艺分析
序 号 10 20 30 工序名称 铸造 热处理 油漆 铸造毛坯 人工时效 喷涂底漆 箱盖。根据凸缘面A划对合面加工线,划顶部C面加工线,划轴承孔两端面加工线 底座:根据凸缘面B划对合面加工线,划底面D加工线,划轴承孔两端面加工线 箱盖:粗、精刨对合面,粗、精刨顶部C面 底座:粗、精刨对合面,粗、精刨底面D 箱盖:划中心十字线,划各连接孔、销钉孔、螺孔、吊装孔加工线 底座:划中心十字线;底面各宫接孔、油塞孔、油标孔加工线 工序内容 — — — 加工设备

表4-2 减速箱体机械加工工艺过程

40

划线

划线*台

50

刨削

牛头刨床或 龙门刨床

60

划线

划线*台

70

钻削

箱盖:按划线钻各连接孔,并锪*;钻各螺孔的底孔、吊装孔 底座:按划线钻底面上各连接孔、油塞底孔、油标孔,各孔端锪*; 将箱盖与底座合在一起,按箱盖对合面上已钻的孔,钻底座对合面上的连接孔,并锪*

摇臂钻床

80

钳工

对箱盖、底座各螺孔攻螺纹;铲刮箱盖及底座对合面;箱盖与底座合箱;按箱盖上划线配钻,铰二销孔,打入 定位销 粗、精铣轴承孔端面 粗、精镗轴承孔;切轴承孔内环槽 去毛刺、清洗、打标记 各不加工外表面 按图样要求检验



90 100 110 120 130

铣削 镗削 钳工 油漆 检验

端面铣床 卧式镗床 — — —




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