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箱体类零件的钳工加工工艺分析

箱体类零件是机械零件中的典型零件，如车床床头箱、齿轮传动箱体、变速箱体等，是机器的基础零件之一，它将机器及部件中的轴、轴承、套和齿轮等零件各自保持正确的相互位置，并按照预先设计好的传动关系使其协调地相互运动，组合成一个整体。组装后的箱体部件、用箱体的设计基准平面安装在机器上，因此箱体的加工质量不仅影响其装配精度及运动精度、而且对机器的工作精度、使用性能和寿命有着决定性的影响。

一、工艺路线的设计
箱体要求加工的表面很多，比如车床床头箱体、齿轮传动箱体等在这些加工表面中，平面加工精度比孔的加工精度容易保证，所以箱体中主轴孔(主要孔)的加工精度，孔系加工精度就成为工艺关键问题，因此，在工艺路线的安排中我更倾向于注意几点。
(1)先面后孔的加工顺序
先加工平面，不仅切除掉了毛坯表面的凸凹不平和表面夹砂等缺陷，更重要的是加工分布在平面上的孔时，划线平台划线，找正方便，而且当钻刀开始钻孔时，不会因端面有高低不平而产生冲击振动、损坏刀具，因此，一般最好应先加工平面。
(2)粗、精加工阶段要分开
箱体结构复杂，主要表面的精度要求高，粗加工时产生的切削力、夹紧力和切削热对加工精度有较大影响，如果粗加工后立即进行精加工，那么粗加工后由于各种原因引起的工件变形的内应力没有充分释放出来，在精加工中就无法将其消除，从而导致加工完卸载时箱体变形，影响箱体最终的精度，在粗加工过程中，最好应多次松卸夹具，使内应力及时尽可能地释放出来，更大限度地保证箱体的加工质量。
(3)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，但是在中、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，尽可能放在同一台机床上进行。
(4)安排适当的热处理工序
铸件箱体结构复杂、壁厚不均，铸造时冷却速度不一致，容易产生内应力，且表面较硬，因此，铸造后应合理安排喷砂、调质人工实效等处理，以改变内部组织结构，消除内应力减小变形。
二、定位基准的选择
箱体加工定位基准的选择，直接关系到箱体上平面与平面之间、孔与平面之间、孔与孔之间的尺寸精度和位置精度要求。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、特别是检验平板、夹具的选用等因素。
(1)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，防止加工时由于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非加工表面与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，可能使齿轮安装时与箱体内壁相碰。从这点考虑，应选内壁为粗基准，但是这将使装夹极为困难，由于各轴孔和内腔的砂心是一个整体，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。
(2)精基准的选择
箱体零件精基准的选择有两种可行的定位方案：一种是以铸铁平板装配基准面为精基准，其优点是装配基准面是许多孔系和平面的设计基准，所以能使定位基准、设计基准和装配基准重合，不会产生基准不重合误差，而且箱体开口向上，故调整刀具，观察加工和测量孔径均方便，缺点是在加工中间壁上的孔时，只能采用吊架式镇模，结构刚性差、安装误差大、孔系精度低、装卸不方便、生产率低、只适于中、小批生产；另一种是以顶面和两个销孔作精基准，其优点是箱口向下，中间导向支撑架固定在夹具座体上，刚性好、导向精度高、孔系位置精度也高，且定位、夹紧、装卸工件均方便，生产率高，适于批量自动线生产，缺点是定位基准与装配基准(设计基准)不重合，增加了定位误差。
三、主要表面的加工
(1)箱体的平面加工：箱体平面的粗加工和半精加工常选择刨削和铣削加工。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，经济地保证了这些表面的位置精度；考虑铣削比刨削生产率高，大批大量生产时，采用专用夹具在组合机床上多个表面同时加工，即保证了平面间的位置精度，又提高了生产率；精加工中，在单件小批生产时用铲刮或精刨进行加工；大批大量生产时用磨削方法加工。
(2)孔系加工：箱体上一系列有相互位置精度要求的孔称为孔系。这些孔精要求高、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；同轴孔系主要是保证各孔的同轴度精度。
(3)单件小批生产箱体时，在普通镇床上，按划线依次找正孔的位置进行加工，此法误差较大，为提高精度，可采用试镇法，但此法找正、试切、测量比较耗时，生产效率低。箱体粗加工常采用样板找-：镇床镇杆上装有千分表，按样板孔来找正镇杆的位置，加工完一端上的孔之后，将工作台回转180°，在用同样方法加工另一端面上的孔。
(4)成批大量加工箱体孔系都采用镇模。镇模两端有导向套，可引导镇杆进行加工，以保证工件的孔距精度，镇杆与机床主轴采用浮动连接，孔距精度取决于镇模精度及镇杆与导套的配合精度和刚度所以可利用精度不高的机床加工出精度较高的工件，镇模能用于组合机床上作多孔同时加工、找正方便、生产率高、适用于成批生产，且箱体的同轴孔系的同轴度大部分用镇模保证，对于箱壁较近的同轴孔，可采用导向套加工同轴孔，反之，可利用镇床后立柱的导套支承镇杆。产生同轴度误差的原因是当主轴进给时镇杆由于重力产生挠度而引起各孔的同轴度误差；当工作台移动时导轨的直线度误差导致各孔的同轴度误差。小批生产时，为了提高精度有时也用镇模加工平行孔系。
(5)单件小批生产在许多工厂也广泛采用坐标法加工孔系，孔距精度要求特别高时，可采用带有游标的精密刻线尺寸和准确的光学读数装置的精密坐标镇床。需要强调的是用坐标法加工孔系时，原始孔以及镇孔顺序的确定是很重要的，在保证原始孔有较高的精度和较小粗糙度的条件下，应注意两点：两孔的中心距有精度要求时，两孔应连在一起加工，否则通过许多坐标尺寸的位移误差积累过大，难以保证孔距精度。原始孔应位于箱壁的一侧，依次加工各孔时，刀具可朝一个方向移动，避免了往返移动时由于间隙而造成误差。
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