机械制造工艺--箱体类零件加工工艺编制及实施范例

机械制造工艺第4章箱体类零件加工工艺编制及实施箱体类零件基础知识。箱体类零件加工方法。箱体类零件常用加工设备。箱体类零件常用加工刀具。保证箱体类零件孔系精度的方法。箱体类零件的检验。箱体类零件的加工工艺分析。本章要点技能目标具有箱体类零件工艺分析能力。掌握箱体类零件毛坯的选择方法。具有编制简单箱体类零件机械加工工艺过程卡的能力。具有编制简单箱体类零件机械加工工序卡的能力。初步具备较复杂箱体类零件的工艺路线编写能力。4.1工作场景导入如图4-1所示为8E160C-J中间泵壳零件图,现为中小批量生产。任务要求：编制中间泵壳零件的机械加工工艺过程卡、机械加工工序卡。图4.18E160C-J中间泵壳零件图4.2基础知识4.2.1箱体类零件的功用和结构特点图4.2几种常见的箱体零件简图功用：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平面4.2.2箱体类零件的技术要求图4.3某车床主轴箱简图以图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)孔径精度(2)孔与孔的位置精度(3)孔和平面的位置精度(4)主要平面的精度(5)表面粗糙度4.2.2箱体类零件的技术要求材料：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。4.2.3箱体类零件的材料、毛坯及热处理箱体零件：平面和孔的加工平面的加工方法：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。4.3箱体类零件的加工方法1.平面车削平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、小型零件的平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。平面车削的精度可达IT7～IT6，表面粗糙度Ra12.5～1.6µm。4.3.1箱体类零件的平面加工2.平面铣削铣削是平面加工的主要方法。铣削中、小型零件的平面—卧式或立式铣床，铣削大型零件的平面—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。平面铣削—粗铣和精铣。粗铣的表面粗糙度Ra为50～12.5µm，精度为ITl4～ITl2；精铣的表面粗糙度Ra可达3.2～1.6µm，精度可达IT9～lT7。4.3.1箱体类零件的平面加工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。4.3.1箱体类零件的平面加工3.平面刨削中、小型零件的平面加工—牛头刨床；大型零件的平面加工—龙门刨床。刨平面具有机动灵活、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50～12.5µm，尺寸公差等级为ITl4～ITl2；精刨的表面粗糙度Ra可达3.2～1.6µm，尺寸公差等级为IT9～IT7。4.3.1箱体类零件的平面加工4.平面拉削平面拉削—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。平面拉削的精度可达IT7～IT6，表面粗糙度Ra可达50～12.5µm。4.3.1箱体类零件的平面加工5.平面磨削1)平面砂轮磨削对平直度、平面之间相互位置精度要求较高、表面粗糙度要求小的平面进行磨削加工的方法—平面磨削。平面磨削的方法有周磨和端磨两种。尺寸精度可达IT6～IT5，平行度可达0.01～0.03mm，直线度可达0.01～0.03mm/m，表面粗糙度Ra可达0.8～0.2µm。4.3.1箱体类零件的平面加工2)平面砂带磨削对于有色金属、不锈钢、各种非金属(如石棉)大型平面、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)。4.3.1箱体类零件的平面加工6.平面的光整加工1)平面刮研平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1.6～0.4µm，平面的直线度可达0.01mm/m，甚至可以达到0.005～0.0025mm/m。4.3.1箱体类零件的平面加工2)平面研磨平面研磨是平面的光整加工方法之一，一般在磨削之后进行。研磨后两平面的尺寸精度可达IT5～IT3，表面粗糙度Ra可达0.1～0.008µm，直线度可达0.005mm/m。小型平面研磨还可减小平行度误差。平面研磨主要用来加工小型精密平板、直尺、块规以及其他精密零件的平面。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。4.3.1箱体类零件的平面加工常用的平面加工方案如表1-9所示。在选择平面的加工方案时，除了要考虑平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。4.3.2平面加工方法的选择箱体类零件常用的平面加工设备有铣床、刨床、平面磨床等；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。4.4箱体类零件常用加工设备铣床的工艺范围4.4.1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4.4.1铣床4.4.1铣床立式升降台铣床双轴圆形工作台铣床1—立铣头；2—主轴；3—工作台；1—床身；2—滑座；3—工作台；4—床鞍；5—升降台4—立柱；5—主轴箱4.4.1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4.4.2刨床牛头刨床1—床身；2—滑枕；3—刀架；4—工作台；5—横梁4.4.2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4.4.2刨床插床1—床鞍；2—溜板；3—圆工作台；4—滑枕；5—分度装置4.4.3平面磨床平面磨床类型4.4.4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4.4.5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—平旋盘；9—径向刀架；10—前立柱；11—主轴箱立式单柱坐标镗床立式双柱坐标镗床1—床身；2—工作台；3—主轴箱；1—床身；2—工作台；3—横梁4，7—立柱4—立柱；5—床鞍5—顶梁；6—主轴箱4.4.6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4.5.1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，可以用来加工平面(水平、垂直或倾斜的)、台阶、沟槽和各种成形表面等。4.5箱体类零件常用加工刀具1.铣刀的几何角度1)圆柱铣刀的几何角度4.5.1铣刀圆柱铣刀的几何角度(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°。4.5.1铣刀1)端铣刀的几何角度4.5.1铣刀端铣刀的几何角度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°。4.5.1铣刀2.硬质合金端铣刀4.5.1铣刀焊接一夹固式端铣刀可转位端铣刀3.铣削方式及合理选用1)圆周铣削法(周铣法)4.5.1铣刀逆铣与顺铣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。4.5.1铣刀2)端面铣削法(端铣法)4.5.1铣刀端面铣削方式4.5.2刨刀刨刀的类型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；在刨削大平面时，可采用滚切刨刀，其切削部分为碗形刀头。4.5.2刨刀4.5.3镗刀模块式镗刀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。孔系可分为平行孔系、同轴孔系和交叉孔系。4.6保证箱体类零件孔系精度的方法孔系分类1、平行孔系的加工所谓平行孔系是指既要求孔的轴线互相平行，又要求保证孔距精度的一些孔。保证平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4.6保证箱体类零件孔系精度的方法4.6保证箱体类零件孔系精度的方法主轴箱的划线(2)心轴和量规找正法。4.6保证箱体类零件孔系精度的方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2)镗模法4.6保证箱体类零件孔系精度的方法用镗模加工孔系1—镗模；2—活动连接头；3—镗刀；4—镗杆；5—工件；6—镗杆导套3)坐标法4.6保证箱体类零件孔系精度的方法在卧式铣镗床上用坐标法加工孔系1—百分表；2—量规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。4.6保证箱体类零件孔系精度的方法4.6保证箱体类零件孔系精度的方法利用已加工孔导向调头镗时工件的校正2.同轴孔系的加工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)。4.6保证箱体类零件孔系精度的方法4.6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、孔与平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、平行度、垂直度，孔轴线与平面的平行度、垂直度等)。4.7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。平面的直线度可用平尺和塞尺检验，也可用水平仪与桥板检验；平面的平面度可用水平仪与桥板检验或标准平板涂色