典型箱體類(lèi)零件的加工工藝分析

徐國(guó)林

摘 要：箱體類(lèi)零件具有一定的特殊性，在加工過(guò)程中需要有較高的加工精度要求，由于加工的工藝難度比較大，在加工時(shí)為了提高生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本，因此需要制定一個(gè)科學(xué)完善的箱體機(jī)械加工工藝是必不可少的，工藝的制定和分析不僅能夠提高產(chǎn)品的質(zhì)量，還能夠大大改善工人的勞動(dòng)強(qiáng)度。本文簡(jiǎn)單闡述了箱體類(lèi)零件加工工藝中的有關(guān)內(nèi)容。

關(guān)鍵詞：箱體類(lèi)零件；加工工藝

1 箱體類(lèi)零件的功用及其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

1.1 箱體類(lèi)零件的功用

箱體類(lèi)零件是指在長(zhǎng)、寬、高方向上具有一定比例的一種零件（如圖1），由箱座箱蓋組成，它是機(jī)器中最基礎(chǔ)的部件，由機(jī)器部件中的軸、軸承套和齒輪等有關(guān)零件按一定的裝配位置關(guān)系及預(yù)定的傳動(dòng)協(xié)調(diào)關(guān)系組合而成的一個(gè)整體，在箱體部件裝配時(shí)也作為基準(zhǔn)零件，因此，箱體零件的加工質(zhì)量好壞對(duì)機(jī)器的工作精度工作性能及其使用壽命都有直接必然的影響。

1.2 箱體類(lèi)零件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

箱體類(lèi)零件結(jié)構(gòu)多種多樣形體較為復(fù)雜大多數(shù)為鑄造件，但從工藝分析上它們也有共同之處：

（1）外形上有通常有4個(gè)或4個(gè)以上的平面組成的封閉式多面體，常見(jiàn)箱體可分為整體式和分離式兩大類(lèi)。

（2）箱體類(lèi)零件的壁比較薄并且不均勻，以空型腔為主。

（3）在加工部位上既有較高精度的孔系和多個(gè)基準(zhǔn)平面的加工，也有精度要求不高的緊固孔和用于鏈接螺紋的孔加工，因此加工難度比較大。

圖1

（4）由于加工時(shí)需要的工序和刀具比較多，同時(shí)也為了節(jié)省工時(shí)費(fèi)用和減少大量工裝，因此，可在加工中心上可完成加工，在汽車(chē)、飛機(jī)、摩托車(chē)、船舶等運(yùn)輸工具領(lǐng)域上使用箱體類(lèi)零件也較為廣泛。

2 箱體類(lèi)零件的材料與毛坯的確定

2.1 材料的選擇

由于機(jī)器的種類(lèi)很多，在機(jī)器中箱體類(lèi)零件的材料要求也各有不同，大多數(shù)的常用材料是普通灰鑄鐵，灰鑄鐵不僅價(jià)格低廉，而且有較好的耐磨性、切削性和吸振性，能夠滿足裝配后的剛度和強(qiáng)度要求，在需要減輕箱體質(zhì)量場(chǎng)合時(shí)通常采用有色金屬合金，如汽車(chē)、摩托車(chē)的曲軸材料則選用鋁合金。

2.2 毛坯的選擇

對(duì)于箱體的生產(chǎn)量上也有單件小批量和批量生產(chǎn)之分，單件小批量生產(chǎn)，需要的毛坯精度低，加工余量大，有時(shí)為了減少毛坯的加工余量和縮短加工時(shí)間，可將毛坯材料上直徑大于φ30mm的孔預(yù)先鑄出，工廠中為了縮短生產(chǎn)周期簡(jiǎn)化工藝和降低成產(chǎn)成本，故有時(shí)這些箱體采用鋼板焊接，大批量生產(chǎn)，需要的毛坯精度高，加工余量小，為了便于機(jī)械的加工，故有時(shí)這些箱體多用金屬模機(jī)器型鑄造，由于毛坯鑄造時(shí)會(huì)產(chǎn)生殘余應(yīng)力，為了避免變形防止砂眼和氣孔的產(chǎn)生和保證加工的穩(wěn)定性，應(yīng)在實(shí)際加工中使箱體壁厚度盡量均勻，毛坯鑄造后和箱體粗加工后可安排一定的人工時(shí)效處理。

3 箱體類(lèi)零件的主要技術(shù)要求

3.1 主要平面精度和表面粗糙度

箱體零件中對(duì)基面的平面度要求比較高，因?yàn)榛嫱ǔＴ谘b配過(guò)程中作為裝配基準(zhǔn)使用，它的平面度影響著主軸箱與床身連接的接觸剛度，同時(shí)也是作為加工主要孔的定位基準(zhǔn)，因此必須保證底面和導(dǎo)向面平直，有時(shí)還為了防止工作油的瀉出，還規(guī)定了頂面的平面度要求，總的來(lái)說(shuō)基面的平面度、表面粗糙度和裝配垂直度都對(duì)箱體零件的加工有著重要的影響，因此合理的平面度值為0.03～0.1mm，表面粗糙度Ra為25～63um，表面垂直度為0.05/300mm。

3.2 孔徑精度和幾何形狀精度

箱體上軸承孔本身的尺寸誤差和形狀誤差都會(huì)造成軸承與箱體孔的配合精度，孔徑過(guò)大，配合就會(huì)過(guò)松則主軸的回轉(zhuǎn)精度和支承剛度就會(huì)降低，隨之帶來(lái)的傳動(dòng)振動(dòng)和噪聲就會(huì)越大，孔徑過(guò)小，配合就會(huì)過(guò)緊則軸承外形變形而縮短軸承使用壽命，裝軸承的孔不圓，也會(huì)引起軸的徑向圓跳動(dòng)，所以，一般機(jī)床的主軸箱的主軸支承孔的孔徑公差為IT6，其余孔徑公差為IT8～I(xiàn)T7。

3.3 主要孔和平面的相互位置精度

為了方便裝配，提高主軸的運(yùn)轉(zhuǎn)情況和使用壽命，降低軸運(yùn)轉(zhuǎn)中的溫度，減小噪音和振動(dòng)，所以就主要孔對(duì)主軸箱安裝基面的平行度提出更高的要求，有的孔在同一軸線上，那么就需要有同軸度的要求，同軸度公差為0.005～0.01mm，重要的支撐孔也要有孔距和平行度精度要求，否則影響齒輪嚙合精度，一般孔距公差大于平行度公差，合理孔距公差為0.012～0.05mm，平行度公差為0.01～0.04mm。

3.4 孔與孔的位置精度

為了避免箱體中軸與軸承裝配時(shí)出現(xiàn)的傾斜，那么就對(duì)孔的同軸度誤差和孔端面垂直度誤差提出了加工要求，否則就會(huì)造成主軸徑向圓跳動(dòng)和軸向跳動(dòng)，就會(huì)加劇軸承磨損，對(duì)于孔系之間的平行度也要求了一定的加工要求，合理的孔距允許誤差為0.025～0.06mm，而孔徑公差約為最大同一軸線的支承孔的同軸度之半。

4 選擇合理的加工路線

擬定箱體類(lèi)零件加工工藝規(guī)程時(shí)，應(yīng)遵循一些共同的基本原則主要要求如下：

4.1 加工順序先面后孔原則

箱體主要是由孔和平面組成，在加工中先加工平面后加工孔是箱體加工中一般規(guī)律，箱體加工中對(duì)孔的加工精度要求較為嚴(yán)格，孔的加工難度也比較大，由于孔分布在箱體的各個(gè)平面上，同時(shí)平面的面積比較大，用來(lái)定位穩(wěn)定可靠，有的主要平面在機(jī)器上也起著裝配基準(zhǔn)的作用，因此先以孔為粗基準(zhǔn)加工平面，在以平面為精基準(zhǔn)加工孔，使定位基準(zhǔn)、設(shè)計(jì)基準(zhǔn)和裝配基準(zhǔn)重合，從而避免基準(zhǔn)不重合所帶來(lái)的誤差也避免了加工支承孔時(shí)鉆頭的引偏和擴(kuò)孔鉸孔時(shí)刀具的崩刃。

4.2 加工階段粗、精分開(kāi)原則

箱體結(jié)構(gòu)復(fù)雜、壁厚不均、剛性差、生產(chǎn)批量較大、主要平面和孔系加工要求精度又高，故重要的表面加工要粗、精分開(kāi)進(jìn)行，例如：主要平面和各支承孔粗加工之后再進(jìn)行多次走刀進(jìn)行精加工，這樣可以避免粗加工時(shí)所造成的切削力、切削熱、夾緊力對(duì)加工精度的影響，粗、精加工分開(kāi)也可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)毛坯的缺陷情況，在實(shí)際加工中大大減小了材料的浪費(fèi)，并且有利于合理地選用設(shè)備等。

4.3 工序集中、先主后次原則

箱體上為了保證孔和平面的位置精度和減少裝夾次數(shù)，一般在加工時(shí)盡量選擇在同一工序中進(jìn)行。緊固螺紋孔、油孔的工序安排應(yīng)在平面、支承孔和主要平面精加工之后再進(jìn)行加工。

4.4 合理安排熱處理

箱體類(lèi)零件結(jié)構(gòu)形狀復(fù)雜，壁厚不均勻，因此在鑄造中會(huì)產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力，為了消除鑄造后鑄件的內(nèi)應(yīng)力，在毛坯鑄造后安排人工時(shí)效處理，箱體人工時(shí)效方法，除了加熱保溫外，還有振動(dòng)時(shí)效方法，但振動(dòng)時(shí)效方法使用較少，一般合理的人工時(shí)效規(guī)范為：加熱到500～550℃，保溫4～6h，出爐溫度不大于200℃，有時(shí)對(duì)精度要求高、剛性差的箱體，在粗加工之后甚至在半精加工要之后還各要進(jìn)行一次人工時(shí)效處理，從而來(lái)消除切削加工時(shí)產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力，對(duì)于精密要求更高的箱體，在加工過(guò)程中應(yīng)安排較長(zhǎng)時(shí)間的自然時(shí)效（如坐標(biāo)鏜床主軸箱箱體）。

5 結(jié)束語(yǔ)

加工箱體類(lèi)零件雖然難度較大，工藝較繁瑣，一些外形要求的加工精度較高，但如果從它的功用及其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、材料和毛坯的確定、要求的主要技術(shù)、最后到加工工藝規(guī)程原則的確定，都有所了解的話，就能對(duì)加工箱體類(lèi)零件迎刃而解了。

參考文獻(xiàn)

[1]湯習(xí)成主編.《機(jī)械制造工藝學(xué)》.中國(guó)勞動(dòng)社會(huì)保障出版社，2004.2

[2]徐國(guó)權(quán)主編.《數(shù)控加工工藝與技能訓(xùn)練》. 江蘇省鹽城技師學(xué)院，2006.3