箱體零件孔加工工藝規(guī)劃

王建宇 葉世良

摘 要： 復雜箱體類零件，其特點是零件內(nèi)壁不均勻、各個面形狀復雜結(jié)構(gòu)多變、加工精度要求高、含有多種孔類結(jié)構(gòu)、制造困難。箱體作為主要支撐構(gòu)件，主要是由平面、孔、孔系、凸臺、凹槽等結(jié)構(gòu)組成。其孔的加工精度的好壞直接影響到機器的裝配效果，進而影響生產(chǎn)效率。本文通過對孔加工的工藝設(shè)計及加工路徑的研究，得出了箱體零件加工的工藝原則以及箱體孔加工方法及工藝。

關(guān)鍵詞： 箱體零件孔加工；復雜箱體零件；加工工藝

1.復雜箱體零件的特點

復雜箱體零件常具有多個孔系，并且孔系分布不均，內(nèi)部結(jié)構(gòu)呈型腔狀，還有一部分具有空腔結(jié)構(gòu)，它是機器或部件的基礎(chǔ)零件，一般多為鑄件。

箱體結(jié)構(gòu)按不同的作用常分為下列四個部分，支撐部分：支撐部分一般形狀復雜，表面多有安裝用的軸承孔；

潤滑部分：為了保證箱體內(nèi)構(gòu)件運行平穩(wěn)，潤滑是必不可少的，常有儲油池、注油孔、排油孔等；

安裝部分：復雜箱體一般結(jié)構(gòu)尺寸比較大，安裝、運輸?shù)葐栴}需要考慮。一般在底面留有連接孔以便安裝固定等；

加強部分：為了增加箱體某些受力較為薄弱部分的強度，通常采用加強筋，如在安裝軸承時，軸承孔需要額外安裝軸承蓋。對于較長的軸承孔，還要在孔外部放置加強筋增加強度。

箱體零件雖然內(nèi)外部結(jié)構(gòu)復雜，但不同的零件也會有相似的特點：

（1）形狀復雜、結(jié)構(gòu)多變

箱體類零件基本上是一個內(nèi)空外方的零件，箱體的外表面具有大量的帶孔平面、階梯孔、螺紋孔等，內(nèi)部一般具有軸承通孔、安裝孔的特征。

（2）精度要求高

箱體類零件大多數(shù)是作為其他零件的載體呈現(xiàn)的。箱體上的各個表面以及各個孔的加工精度將直接影響到箱體內(nèi)部零件相對運行的穩(wěn)定性。例如箱體內(nèi)部安裝具有正確嚙合的齒輪、軸等。在軸上安裝齒輪，孔的精度將會直接影響到齒輪之間的嚙合，如果箱體上這些孔的誤差很大，在齒輪的傳動過程中會有巨大的振動和噪音，情況嚴重時會使機器發(fā)生嚴重的故障。

（3）工藝復雜、工序繁多

箱體類零件的加工工序繁多，工藝性較為復雜，任何零件加工的工藝路線在工藝規(guī)劃中占有重要的位置。為了提高加工精度，提升加工效率，箱體類零件基本上是在加工中心上進行加工制造的。

整個的加工過程可分為三個步驟：首先，對箱體類零件的毛坯件進行定位基準的加工；其次，把零件放在加工中心上按照各個工序進行加工；最后，在加工中心完成各個工序的加工后，還有可能進行研、磨等工序。

2.箱體零件加工的工藝原則

箱體零件大多是比較復雜的，同時是由很多個特征構(gòu)成的一個集合。不同的箱體有著不同的加工精度要求，且加工順序等也不相同。加工中心具有鉆、銑、鏜、鉸等集多種加工方法與一體，使其具備多種工藝手段，對于小批量復雜的零件具有很強的加工能力。本文結(jié)合加工中心加工箱體零件的具體情況，歸納出下列工藝設(shè)計原則：

（1）基面先行、就近原則：先加工平面后加工孔。在機床確定刀具的切入點后，箱體零件的各個加工特征的順序是可以確定的，提高加工效率的一個措施是縮短刀具空行程的時間，因此，加工特征距離對刀點近的先加工，加工特征距離對刀點遠的后加工，采用就近原則，可以減少空走刀時間，提高效率。

（2）先內(nèi)后外、內(nèi)外交叉

箱體零件的一個特征是內(nèi)部呈型腔狀，外觀不規(guī)則并且多為封閉或半封閉結(jié)構(gòu)，一般內(nèi)部型腔和外表面都需要加工。在加工箱體零件時，采用先內(nèi)后外，即先粗加工型腔內(nèi)部的特征，再加工外部特征，同時內(nèi)外交叉，粗加工完畢后，進行精加工內(nèi)部，后精加工箱體零件外部。以避免先加工的外表面精度受到影響。

（3）先粗后精：粗加工后精加工

一般來說，先粗加工可以保證加工速度，后精加工可以保證加工精度。對于箱體零件，大多結(jié)構(gòu)尺寸大，呈型腔狀，內(nèi)外均需加工，同時常分布有加強筋、凸耳、凹面等結(jié)構(gòu)。加工此類特征時對零件的定位要求較高，故一般采用先粗加工后精加工的方法。先粗加工可以在精加工前把大量的加工余量去掉，應(yīng)盡量滿足精加工對余量均勻性要求，精加工時零件的輪廓應(yīng)由最后一刀連續(xù)精加工而成。

（4）工序集中、一次定位

在加工中心上零件過多的定位，勢必會影響加工精度。為保證精度，盡量要讓加工工序集中，減少定位次數(shù)。要做到一次定位可以完成多次加工，既可以達到精度要求同時也能提高加工效率，以便發(fā)揮加工中心的最大效能。在加工次序多的情況下，盡量安排在一臺加工中心上盡可能的多次加工，減少定位次數(shù)。

（5）適當?shù)臒崽幚?/p>

在加工完箱體零件時，由于零件內(nèi)部結(jié)構(gòu)復雜，常會有內(nèi)應(yīng)力等其他不利因素存在，故在加工時應(yīng)該安排適當?shù)臒崽幚砉ば?。恰當?shù)臒崽幚砉に嚳梢韵庸すに囋斐傻娜毕荩缂毣Я?、消除偏析、降低?nèi)應(yīng)力等，使零件材料組織結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，性能更加均勻，提高強度保證加工精度。

（6）數(shù)控加工與普通機床的結(jié)合

盡管加工中心功能強大，適應(yīng)度高，精度高，一次裝夾可完成普通機床60%-95%的工序內(nèi)容。但是從經(jīng)濟角度和加工成本考慮，有些復雜零件在由加工中心加工完后，剩余簡單的加工工序可以由傳統(tǒng)的普通機床進行加工，并且需要兼顧各道工序，綜合考慮。

3.箱體孔加工方法及工藝分析

箱體零件加工最重要的部分是孔和平面，任何一個孔特征都具有多種加工方法，但要與箱體零件相結(jié)合，分析孔的加工精度、待加工零件的材料、表面粗糙度等因素。在保證零件中孔特征順利加工的前提下，選擇合理的加工方法和排出加工工序。我們熟知的孔加工方法大致有鉆孔、擴孔、粗鉸、精鉸、等等，加工零部件表面時，在加工中心上易于加工實現(xiàn)。在具體加工時，應(yīng)考慮加工孔的技術(shù)要求、結(jié)構(gòu)尺寸、批量等綜合信息。具體歸類如下。

對于復雜的箱體類零件而言，表面多有孔和孔系的加工。具體的加工方案有以下幾種：

（1）先選定一個加工面，對該面上的每一個孔進行徹底加工，使其達到要求的精度和形狀。在徹底完成這個孔的加工后，移動零件，加工該加工面的第二個空，直至完成該加工面上所有孔的位置，進行下一個加工面的加工。

（2）先選定一個加工面，用一把刀具對分布在該面上的一組相同的孔進行第一工步的加工。換刀，對該面上的第二組相同的孔同樣進行第一工步的加工。直至該選定加工面上的所有孔都完成了第一工步的加工后，再依照相同的順序進行第二工步的加工。加工面加工完畢后旋轉(zhuǎn)工作臺，進行下一個加工面的加工。

（3）用一把刀具先加工選定加工面上的一組相同孔的第一工步，加工完畢后換刀加工第二工步，直至該組相同的孔全部加工完畢后，再進行該加工面上第二組孔的加工。直到完成分布在零件一個面上的所有孔的加工為止。

結(jié)論

本文總結(jié)了復雜箱體零件的形狀復雜、結(jié)構(gòu)多變、加工精度要求高、工藝復雜工序多等特點和箱體零件加工的基本原則，并提出了箱體零件的加工工藝路線。

參考文獻

[1]高峰.在鉆鏜類加工中心上零件加工工藝優(yōu)化的研究和實現(xiàn)[D].西安：西安交通大學.2000.

[2]張琳燕.箱體類零件的技術(shù)要求與加工工藝[J].廣東科技.2009，208（3）.