第三十二講 箱體類零件加工

1、第三十二講 箱體類零件加工箱體零件加工工藝分析各種箱體的工藝過程雖然隨著箱體的機(jī)構(gòu)、精度要求和生產(chǎn)批量的不同而有較大差異，但亦有共同特點(diǎn)。下面結(jié)合實(shí)例來(lái)分析一般箱體加工中的共性問題。主軸箱是整體式箱體中結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜、要求又高的一種箱體，其加工的難度較大，現(xiàn)以此為例來(lái)分析箱體的工藝過程。下面表A為上圖所示某車床主軸箱小批生產(chǎn)的工藝過程；下面表B為該車床主軸箱大批生產(chǎn)的工藝過程。從這二個(gè)表所列的箱體加工工藝過程可以看出，不同批量箱體加工的工藝過程，既有共性，又有各自的特性。表A某主軸箱小批生產(chǎn)工藝過程序號(hào)工序內(nèi)容定位基準(zhǔn)1鑄造2時(shí)效3漆底漆4劃線：考慮主軸孔有加工余量，并盡量均勻。劃C、A及E、D

2、加工線5粗、精加工頂面A按線找正6粗、精加工B、C面及側(cè)面D頂面A并校正主軸線7粗、精加工兩端面E、FB、C面8粗、半精加工各縱向孔B、C面9精加工各縱向孔B、C面10粗、精加工橫向孔B、C面11加工螺孔及各次要孔12清洗、去毛刺倒角13檢驗(yàn)表B某主軸箱大批生產(chǎn)工藝過程序號(hào)工序內(nèi)容定位基準(zhǔn)1鑄造2時(shí)效3漆底漆4銑頂面AI孔與II孔5鉆、擴(kuò)、絞2-8H7工藝孔（將6-M10mm先鉆至7.8mm,絞2-8H7）頂面A及外形6銑兩端面E、F及前面D頂面A及兩工藝孔7銑導(dǎo)軌面B、C頂面A及兩工藝孔8磨頂面A導(dǎo)軌面B、C9粗鏜各縱向孔頂面A及兩工藝孔10精鏜各縱向孔頂面A及兩工藝孔11精鏜主軸孔I頂面A

3、及兩工藝孔12加工橫向孔及各面上的次要孔13磨B、C導(dǎo)軌面及前面D頂面A及兩工藝孔14將2-8H7及4-7.8mm均擴(kuò)鉆至8.5mm，攻6-M10mm15清洗、去毛刺倒角16檢驗(yàn)一、制訂箱體工藝過程的共同性原則1）加工順序?yàn)橄让婧罂紫潴w類零件的加工順序均為先加工面，以加工好的平面定位，再來(lái)加工孔。因?yàn)橄潴w孔的精度要求高，加工難度大，先以孔為粗基準(zhǔn)加工平面，再以平面為精基準(zhǔn)加工孔，這樣不僅為孔的加工提供了穩(wěn)定可靠的精基準(zhǔn)，同時(shí)還可以使孔的加工余量較為均勻。由于箱體上的孔分布在箱體各平面上，先加工好平面，鉆孔時(shí)，鉆頭不易引偏，擴(kuò)孔或絞孔時(shí)，刀具也不易崩刃。2）加工階段粗、精分開箱體的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，壁厚

4、不均，剛性不好，而加工精度要求又高，故箱體重要加工表面都要?jiǎng)澐执?、精加工兩個(gè)階段，這樣可以避免粗加工造成的內(nèi)應(yīng)力、切削力、夾緊力和切削熱對(duì)加工精度的影響，有利于保證箱體的加工精度。粗、精分開也可及時(shí)發(fā)現(xiàn)毛坯缺陷，避免更大的浪費(fèi)；同時(shí)還能根據(jù)粗、精加工的不同要求來(lái)合理選擇設(shè)備，有利于提高生產(chǎn)率。3）工序間合理按排熱處理箱體零件的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，壁厚也不均勻，因此，在鑄造時(shí)會(huì)產(chǎn)生較大的殘余應(yīng)力。為了消除殘余應(yīng)力，減少加工后的變形和保證精度的穩(wěn)定，所以，在鑄造之后必須安排人工時(shí)效處理。人工時(shí)效的工藝規(guī)范為：加熱到500550，保溫4h6h，冷卻速度小于或等于30/h，出爐溫度小于或等于200。普通精度的箱

5、體零件，一般在鑄造之后安排1次人工時(shí)效出理。對(duì)一些高精度或形狀特別復(fù)雜的箱體零件，在粗加工之后還要安排1次人工時(shí)效處理，以消除粗加工所造成的殘余應(yīng)力。有些精度要求不高的箱體零件毛坯，有時(shí)不安排時(shí)效處理，而是利用粗、精加工工序間的停放和運(yùn)輸時(shí)間，使之得到自然時(shí)效。箱體零件人工時(shí)效的方法，除了加熱保溫法外，也可采用振動(dòng)時(shí)效來(lái)達(dá)到消除殘余應(yīng)力的目的。4）用箱體上的重要孔作粗基準(zhǔn)箱體類零件的粗基準(zhǔn)一般都用它上面的重要孔作粗基準(zhǔn)，這樣不僅可以較好地保證重要孔及其它各軸孔的加工余量均勻，還能較好地保證各軸孔軸心線與箱體不加工表面的相互位置。二、定位基準(zhǔn)的選擇1）粗基準(zhǔn)的選擇雖然箱體類零件一般都選擇重要孔（

6、如主軸孔）為粗基準(zhǔn)，但隨著生產(chǎn)類型不同，實(shí)現(xiàn)以主軸孔為粗基準(zhǔn)的工件裝夾方式是不同的。中小批生產(chǎn)時(shí)，由于毛坯精度較低，一般采用劃線裝夾，其方法如下：圖C 主軸箱的劃線首先將箱體用千斤頂安放在平臺(tái)上（圖C-a），調(diào)整千斤頂，使主軸孔I和A面與臺(tái)面基本平行，D面與臺(tái)面基本垂直，根據(jù)毛坯的主軸孔劃出主軸孔的水平線I-I，在4個(gè)面上均要?jiǎng)澇?，作為?校正線。劃此線時(shí)，應(yīng)根據(jù)圖樣要求，檢查所有加工部位在水平方向是否均有加工余量，若有的加工部位無(wú)加工余量，則需要重新調(diào)整I-I線的位置，作必要的借正，直到所有的加工部位均有加工余量，才將I-I線最終確定下來(lái)。I-I線確定之后，即畫出A面和C面的加工線。然后將箱

7、體翻轉(zhuǎn)90，D面一端置于3個(gè)千斤頂上，調(diào)整千斤頂，使I-I線與臺(tái)面垂直（用大角尺在兩個(gè)方向上校正），根據(jù)毛坯的主軸孔并考慮各加工部位在垂直方向的加工余量，按照上述同樣的方法劃出主軸孔的垂直軸線II-II作為第2校正線（圖C-b），也在4個(gè)面上均畫出。依據(jù)II-II線畫出D面加工線。再將箱體翻轉(zhuǎn)90（圖C-c），將E面一端至于3個(gè)千斤頂上，使I-I線和II-II線與臺(tái)面垂直。根據(jù)凸臺(tái)高度尺寸，先畫出F面，然后再畫出E面加工線。加工箱體平面時(shí)，按線找正裝夾工件，這樣，就體現(xiàn)了以主軸孔為粗基準(zhǔn)。大批大量生產(chǎn)時(shí)，毛坯精度較高，可直接以主軸孔在夾具上定位，采用圖D的夾具裝夾。圖D 以主軸孔為粗基準(zhǔn)銑頂面

8、的夾具1、3、5支承2輔助支承4支架6擋銷7短軸8活動(dòng)支柱9、10操縱手柄11螺桿12可調(diào)支承13夾緊塊先將工件放在1、3、5預(yù)支承上，并使箱體側(cè)面緊靠支架4，端面緊靠擋銷6，進(jìn)行工件預(yù)定位。然后操縱手柄9，將液壓控制的兩個(gè)短軸7伸人主軸孔中。每個(gè)短軸上有3個(gè)活動(dòng)支柱8，分別頂住主軸孔的毛面，將工件抬起，離開1、3、5各支承面。這時(shí)，主軸孔軸心線與兩短軸軸心線重合，實(shí)現(xiàn)了以主軸孔為粗基準(zhǔn)定位。為了限制工件繞兩短軸的回轉(zhuǎn)自由度，在工件抬起后，調(diào)節(jié)兩可調(diào)支承12，輔以簡(jiǎn)單找正，使頂面基本成水平，再用螺桿11調(diào)整輔助支承2，使其與箱體底面接觸。最后操縱手柄10，將液壓控制的兩個(gè)夾緊塊13插入箱體兩端

9、相應(yīng)的孔內(nèi)夾緊，即可加工。2）精基準(zhǔn)的選擇箱體加工精基準(zhǔn)的選擇也與生產(chǎn)批量大小有關(guān)單件小批生產(chǎn)用裝配基面做定位基準(zhǔn)。圖A車床床頭箱單件小批加工孔系時(shí)，選擇箱體底面導(dǎo)軌B、C面做定位基準(zhǔn)，B、C面既是床頭箱的裝配基準(zhǔn)，又是主軸孔的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)，并與箱體的兩端面、側(cè)面及各主要縱向軸承孔在相互位置上有直接聯(lián)系，故選擇B、C面作定位基準(zhǔn)，不僅消除了主軸孔加工時(shí)的基準(zhǔn)不重合誤差，而且用導(dǎo)軌面B、C定位穩(wěn)定可靠，裝夾誤差較小，加工各孔時(shí)，由于箱口朝上，所以更換導(dǎo)向套、安裝調(diào)整刀具、測(cè)量孔徑尺寸、觀察加工情況等都很方便。這種定位方式也有它的不足之處。加工箱體中間壁上的孔時(shí)，為了提高刀具系統(tǒng)的剛度，應(yīng)當(dāng)在箱體內(nèi)部

10、相應(yīng)的部位設(shè)置刀桿的導(dǎo)向支承。由于箱體底部是封閉的，中間支承只能用如圖E所示的吊架從箱體頂面的開口處伸人箱體內(nèi)，每加工一件需裝卸一次，吊架與鏜模之間雖有定位銷定位，但吊架剛性差，制造安裝精度較低，經(jīng)常裝卸也容易產(chǎn)生誤差，且使加工的輔助時(shí)間增加，因此這種定位方式只適用于單件小批生產(chǎn)。圖E吊架式鏜模夾具圖F箱體以一面兩孔定位量大時(shí)采用一面兩孔作定位基準(zhǔn)。大批量生產(chǎn)的主軸箱常以頂面和兩定位銷孔為精基準(zhǔn)，如圖F所示。這種定位方式是加工時(shí)箱體口朝下，中間導(dǎo)向支架可固定在夾具上。由于簡(jiǎn)化了夾具結(jié)構(gòu)，提高了夾具的剛度，同時(shí)工件的裝卸也比較方便，因而提高了孔系的加工質(zhì)量和勞動(dòng)生產(chǎn)率。這種定位方式的不足之處在于

11、定位基準(zhǔn)與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)不重合，產(chǎn)生了基準(zhǔn)不重合誤差。為了保證箱體的加工精度，必須提高作為定位基準(zhǔn)的箱體頂面和兩定位銷孔的加工精度。另外，由于箱口朝下，加工時(shí)不便于觀察各表面的加工情況，因此，不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)毛坯是否有砂眼、氣孔等缺陷，而且加工中不便于測(cè)量和調(diào)刀。所以，用箱體頂面和兩定位銷孔作精基準(zhǔn)加工時(shí)，必須采用定徑刀具（擴(kuò)孔鉆和絞刀等）。上述兩種方案的對(duì)比分析，僅僅是針對(duì)類似床頭箱而言，許多其它形式的箱體，采用一面兩孔的定位方式，上面所提及的問題也不一定存在。實(shí)際生產(chǎn)中，一面兩孔的定位方式在各種箱體加工中應(yīng)用十分廣泛。因?yàn)檫@種定位方式很簡(jiǎn)便地限制了工件6個(gè)自由度，定位穩(wěn)定可靠；在一次安裝下，可以加工

12、除定位以外的所有5個(gè)面上的孔或平面，也可以作為從粗加工到精加工的大部分工序的定位基準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)“基準(zhǔn)統(tǒng)一”；此外，這種定位方式夾緊方便，工件的夾緊變形小；易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)定位和自動(dòng)夾緊。因此，在組合機(jī)床與自動(dòng)線上加工箱體時(shí)，多采用這種定位方式。由以上分析可知：箱體精基準(zhǔn)的選擇有兩種方案：一是以3平面為精基準(zhǔn)（主要定位基面為裝配基面）；另一是以一面兩孔為精基準(zhǔn)。這兩種定位方式各有優(yōu)缺點(diǎn)，實(shí)際生產(chǎn)中的選用與生產(chǎn)類型有很大的關(guān)系。通常從“基準(zhǔn)統(tǒng)一”，中小批生產(chǎn)時(shí)，盡可能使定位基準(zhǔn)與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)重合，即一般選擇設(shè)計(jì)基準(zhǔn)作為統(tǒng)一的定位基準(zhǔn)；大批大量生產(chǎn)時(shí)，優(yōu)先考慮的是如何穩(wěn)定加工質(zhì)量和提高生產(chǎn)率，不過分地強(qiáng)調(diào)基準(zhǔn)重

13、合問題，一般多用典型的一面兩孔作為統(tǒng)一的定位基準(zhǔn)，由此而引起的基準(zhǔn)不重合誤差，可采用適當(dāng)?shù)墓に嚧胧┤ソ鉀Q。*在現(xiàn)代高標(biāo)準(zhǔn)的生產(chǎn)條件下，如何選擇合適的加工設(shè)備，實(shí)現(xiàn)低成本、高品質(zhì)的變速器箱體加工，對(duì)于提高變速器的整體制造質(zhì)量是至關(guān)重要的。一汽伊頓變速箱有限公司的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)表明，選擇加工中心是合理的。變速器箱體的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和技術(shù)要求變速器箱體形狀復(fù)雜，壁薄、呈箱形（圖1），其表面具有多處加工部位，如箱體上的軸承孔、叉軸孔、定位削孔、螺釘連接孔以及各種安裝平面直接影響著變速器的裝配質(zhì)量和使用性能。因此，變速器箱體加工具有嚴(yán)格的技術(shù)規(guī)格要求，如：軸承孔的尺寸精度一般為IT6IT7，表面粗糙度Ra1.60.

14、8m，圓度、圓柱度為0.0130.025mm，軸承孔之間的平行度為0.030.04mm，箱體連接面的平面度要求為0.050.08mm。箱體加工的工藝分析箱體屬于薄壁類零件，在裝夾時(shí)容易變形，因此在加工時(shí)，不僅要選擇合理的夾緊、定位點(diǎn)，而且還要控制切削力的大小。由于箱體上孔系的位置度要求較高，連接孔、連接面較多，故在加工時(shí)需要采用工序相對(duì)集中的方法。這種結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和技術(shù)要求決定箱體加工中，加工中心是最優(yōu)化的選擇。以前后合箱變速器前殼體加工采用加工中心生產(chǎn)線為例，分析其加工的工藝流程： 由專用銑床粗銑前端面； 采用專用銑床粗銑與中殼體連接面； 如圖2所示，在立式加工中心上，完成半精銑、精銑前端面，鉆

15、、攻前端面與離合器殼體各連接孔，鉆、鉸叉軸孔和各種油孔； 如圖3所示，在臥式加工中心上，完成與中殼連接面及連接孔、叉軸孔的加工，粗、精鏜軸承孔、叉軸孔； 如圖4所示，采用臥式加工中心粗精銑頂蓋連接面、標(biāo)牌平面、側(cè)取力面及各面連接螺紋孔； 采用搖臂鉆床鉆斜油孔。上述工藝過程的安排，具有如下特點(diǎn)：1、粗加工與精加工分開進(jìn)行，可以消除零件加工時(shí)的內(nèi)應(yīng)力變形、提高加工效率。2、用作精基準(zhǔn)的部位（前端面及兩個(gè)工藝孔）優(yōu)先加工，這樣使后序部位的加工具有了一個(gè)統(tǒng)一的工藝基準(zhǔn)，簡(jiǎn)化了后序的設(shè)備工裝，減少了工件的定位誤差。3、與傳統(tǒng)的組合機(jī)床加工線比較，工藝路線大幅縮減，由原來(lái)的30多道工序縮減為6道工序，減少

16、了機(jī)床的占地面積，減少了零件搬運(yùn)過程中的磕碰傷。4、柔性化程度更高，可以在一條生產(chǎn)線上加工多個(gè)品種，滿足市場(chǎng)多樣化的需求。5、高剛性、高切削速度硬質(zhì)合金刀具的廣泛使用，提高機(jī)床的加工效率。鉆削加工的切削速度可達(dá)120m/min，銑削加工的每齒進(jìn)給可達(dá)到0.3mm、切削深度可達(dá)68mm。表1所示為，加工中心（使用硬質(zhì)合金刀具）和普通組合機(jī)床（使用高速鋼刀具）在效率、精度以及刀具成本等方面的對(duì)比?？梢钥闯?，加工中心剛性好、各主軸電機(jī)功率大，采用硬質(zhì)合金刀具替代組合機(jī)床上常用的高速鋼刀具，可以提高加工效率35倍，并能大幅提高加工精度。在大批量生產(chǎn)時(shí)，可以完全滿足產(chǎn)品和工藝的要求，雖然單件刀具成本略有

17、提高，但是從人工成本、設(shè)備折舊和產(chǎn)品的性能價(jià)格比等多方面考慮，其總的費(fèi)用大幅度降低。6、機(jī)床具備自動(dòng)測(cè)量和刀具磨損補(bǔ)償功能，使其在精鏜軸承孔等精加工工序中，批量加工精度等級(jí)穩(wěn)定在IT6級(jí)以上。加工中心的選擇每臺(tái)加工中心都有一定的規(guī)格、一定的功能和最佳的使用范圍。加工中心分為臥式和立式兩種，臥式加工中心適于加工箱型零件，如泵體和箱體等；立式加工中心適合加工板類零件，如上蓋、蓋板、突緣等。相同規(guī)格的加工中心臥式比立式價(jià)格上便宜約一半，使用效率也稍差，因此，完成相同的工藝內(nèi)容，采用立式加工中心比臥式加工中心更經(jīng)濟(jì)，但是臥式加工中心的工藝性比較廣泛。因此，綜合考慮價(jià)格和加工工藝的需要，通常在生產(chǎn)線中的

18、加工中心臥式和立式的數(shù)量比約為2：1，基本上實(shí)現(xiàn)比較平衡的生產(chǎn)節(jié)拍。1、機(jī)床規(guī)格的選擇機(jī)床最主要的規(guī)格有工作臺(tái)尺寸、運(yùn)動(dòng)軸數(shù)量、運(yùn)動(dòng)軸行程、主軸的功率和轉(zhuǎn)矩、刀庫(kù)容量以及工作臺(tái)的額定負(fù)載等。以伊頓變速器廠生產(chǎn)的最大箱體為例，該箱體基本尺寸為520mm320mm430mm，為了安裝夾具留出足夠的空間，選取工作臺(tái)尺寸為630mm630mm的臥式加工中心，X、Y、Z軸行程分別為1000mm、800mm、810mm，主軸輸出功率不小于20kW，最大轉(zhuǎn)矩466Nm，較高的功率和轉(zhuǎn)矩是機(jī)床提高切削效率的一個(gè)重要指標(biāo)。由于箱體上加工孔系較為分散，所以機(jī)床工作臺(tái)具備360分度功能，另外，采用雙交換托盤可以有效

19、提高工作效率。 通常在立式加工中心中，刀庫(kù)容量不低于20把；臥式加工中心中，刀庫(kù)容量不低于40把。刀庫(kù)容量不宜太大，因?yàn)榇笕萘康牡稁?kù)成本高，機(jī)構(gòu)復(fù)雜，刀具管理復(fù)雜，每更換一種新的產(chǎn)品，機(jī)床調(diào)整人員就要根據(jù)工藝要求對(duì)刀具進(jìn)行整理。2、機(jī)床精度的選擇根據(jù)箱體類零件關(guān)鍵部位的加工精度選擇機(jī)床的精度。機(jī)床的定位精度和重復(fù)定位精度反映了各運(yùn)動(dòng)部件的綜合精度，尤其是重復(fù)定位精度，它反映了該軸向在有效行程內(nèi)任意定位點(diǎn)的定位穩(wěn)定性，這是衡量數(shù)控軸能否穩(wěn)定可靠工作的基本指標(biāo)。加工中心數(shù)控系統(tǒng)的軟件可以對(duì)控制軸的螺距誤差和反向差值進(jìn)行補(bǔ)償，也可對(duì)進(jìn)行傳動(dòng)鏈上各環(huán)節(jié)的系統(tǒng)誤差進(jìn)行穩(wěn)定性補(bǔ)償。進(jìn)給傳動(dòng)鏈中反向失動(dòng)量也

20、可以用反向間隙補(bǔ)償功能來(lái)補(bǔ)償，例如，一個(gè)數(shù)控軸正向給予的運(yùn)動(dòng)指令為40mm，實(shí)測(cè)移動(dòng)距離為39.985mm，可稱反向失動(dòng)量為0.015mm，由數(shù)控系統(tǒng)補(bǔ)償0.015mm的運(yùn)動(dòng)量，便可使坐標(biāo)移到原點(diǎn)。對(duì)于由于各軸機(jī)械傳動(dòng)鏈、驅(qū)動(dòng)伺服元器件工作特性差造成的重復(fù)性誤差，無(wú)法用插補(bǔ)方法得到全部補(bǔ)償。3、機(jī)床的使用效率在加工過程中，主軸轉(zhuǎn)速是由被加工件材料所決定的，如加工有色金屬，必須選擇較高的轉(zhuǎn)速。影響加工效率的最主要因素是換刀時(shí)間，因?yàn)閷?duì)于類似箱體類的復(fù)雜零件，每加工一個(gè)制件，大約需要更換4050把刀具。采用帶機(jī)械臂的滾子凸輪式換刀機(jī)構(gòu)（圖5）相比斗笠式換刀機(jī)構(gòu)（圖6），換刀時(shí)間大為縮短，約為5.5

21、s左右。加工中心常用的刀具和夾具1、夾具的選用夾具是完成零件加工的重要保證，夾具設(shè)計(jì)合理，才能保證零件安裝方便和滿足加工精度要求。因此，設(shè)計(jì)夾具時(shí)，需考慮下列因素：（1）工件的定位基準(zhǔn)和對(duì)夾緊的要求：加工中心是多工序集中加工，零件在一次裝夾中，既要粗銑、粗鏜，又要精銑、精鏜，要求夾具既要能承受大切削力，又要滿足定位精度的要求。（2）夾具、工件與機(jī)床工作臺(tái)面的連接方式：加工中心工作臺(tái)面上要有基準(zhǔn)T型槽、轉(zhuǎn)臺(tái)中心定位孔、工作臺(tái)面?zhèn)让婊鶞?zhǔn)等。（3）夾具設(shè)計(jì)時(shí)，必須考慮刀具運(yùn)動(dòng)軌跡：夾具不能和各工序刀具軌跡發(fā)生干涉。例如使用端銑刀加工零件時(shí)，在進(jìn)刀軌跡和出刀軌跡處不能和夾具的壓緊螺栓和壓板發(fā)生干涉；由

22、于鉆頭及鏜刀桿等容易與夾具干涉，因此，箱體加工時(shí)，可以考慮利用其內(nèi)部空間來(lái)安排夾緊裝置（圖7）。（4）夾具在設(shè)計(jì)時(shí)必須考慮夾緊變形：零件在粗加工時(shí)，切削力大，需要夾緊力大，但要防止將工件夾壓變形，因此，必須慎重選擇夾具的支撐點(diǎn)、定位點(diǎn)和夾緊點(diǎn)，壓板的夾緊點(diǎn)要盡可能接近支撐點(diǎn)，避免把夾緊力加在零件無(wú)支撐的區(qū)域。（5）夾具必須拆裝方便：夾具的夾緊方式有液壓夾緊、氣動(dòng)夾緊和手動(dòng)夾緊。在所加工零件毛坯尺寸合格的情況下，采用液壓加緊和氣動(dòng)夾緊夾具可以提高拆裝零件的效率。（6）對(duì)批量不大，又經(jīng)常變換品種的零件，應(yīng)優(yōu)先考慮使用成組夾具或組合夾具，以節(jié)省夾具的費(fèi)用和準(zhǔn)備時(shí)間。2、刀具的選用加工中心使用的刀具分

23、為刀柄部分和刃具部分。刃具部分和通用刃具一樣，如鉆頭、絲錐、鏜刀、鉸刀等。但是必須考慮刀具的直徑、長(zhǎng)度以及自重。（1）刀柄的種類：不同的機(jī)床規(guī)格和不同的生產(chǎn)商，所選用的刀柄規(guī)格和系列各有不同。常見的刀柄分為BT系列（常用）、CAT系列、DIN系列（德國(guó)常用）。刀柄的規(guī)格又根據(jù)機(jī)床規(guī)格的不同分為30、40、50等多個(gè)品種。（2）選擇刀柄及刀具的注意事項(xiàng)：首先必須考慮刀柄的通用化，例如，伊頓變速器廠擁有30臺(tái)加工中心，雖然生產(chǎn)廠家不同，但選擇的刀柄僅有兩種，臥式加工中心選用BT50刀柄，立式加工中心選用BT40刀柄，不僅增加了刀柄的使用率，還降低了刀具管理成本；其次，首選標(biāo)準(zhǔn)刀具，盡量減少特殊刀具

24、的使用。特殊刀具適用于大批量加工生產(chǎn)中，如復(fù)合刀具可以有效節(jié)省加工時(shí)間，但在目前汽車零部件多品種、小批量的生產(chǎn)條件下，采用特殊刀具并不是經(jīng)濟(jì)的選擇。3、加工中心附件的選擇對(duì)機(jī)床的冷卻、防護(hù)、排屑、主軸油溫控制、冷卻液溫供控制等附件，要求可靠性高。加工中心機(jī)床上冷卻防護(hù)裝置設(shè)計(jì)的合理性是衡量機(jī)床綜合水平的重要標(biāo)志。圖8所示臥式加工中心的冷卻液噴射采用多頭、多管淋浴式冷卻、沖洗，并且具有主軸內(nèi)冷裝置，使刀具具備內(nèi)冷功能。小結(jié)與傳統(tǒng)組合機(jī)床相比，采用加工中心加工箱體類零件，無(wú)論從提高加工質(zhì)量、提高生產(chǎn)效率，還是降低生產(chǎn)成本方面，效果都是顯著的。選用加工中心，必須考慮其加工經(jīng)濟(jì)性，也就是必須從機(jī)床規(guī)格

25、、切削參數(shù)、工裝夾具、工件材料、生產(chǎn)批量等多方面考慮。另外，人員的素質(zhì)培訓(xùn)也是必不可少的。 *箱體的數(shù)控加工工藝分析圖6-33所示為銑床變速箱體圖。零件材料為HT200，中批量生產(chǎn)，其加工工藝分析如下： 圖6-33 銑床變速箱體1零件圖工藝分析該零件由平面、型腔以及孔系組成。零件結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，尺寸精度較高。零件上需要加工的孔較多，雖然絕大部分配合孔的尺寸精度最高僅為7級(jí)，但孔系內(nèi)各孔之間的相互位置精度要求較高，除一處垂直度允差為0.03外，其余各處同軸度、平行度允差為0.02。2設(shè)備的選擇 為確保這些孔加工精度的實(shí)現(xiàn)，提高生產(chǎn)率，本例選擇日本一家公司生產(chǎn)的臥式加工中心加工該件。機(jī)床配有MAZAT

26、AL CAM2數(shù)控系統(tǒng)，具有3坐標(biāo)聯(lián)動(dòng)，雙工作臺(tái)自動(dòng)交換，由機(jī)械手自動(dòng)換刀，傳感器自動(dòng)測(cè)量工件坐標(biāo)系和自動(dòng)測(cè)量刀具長(zhǎng)度等功能。刀庫(kù)容量為60把。工作臺(tái)面積630630，工作臺(tái)橫向(X軸)行程910，縱向行程(Z向)行程635，主軸垂向行程710，編程可用人機(jī)會(huì)話式，一次裝夾可完成不同工位的鉆、擴(kuò)、鉸、鏜、銑、攻絲等工序。對(duì)于加工變速箱體這類多工位，工序密集工件與普通機(jī)床相比，有其獨(dú)特的優(yōu)越性。3確定零件的定位基準(zhǔn)和裝夾方式 (1) 定位基準(zhǔn)的選擇選擇零件上的M、N和S面作為精定位基準(zhǔn)，分別限制3個(gè)、1個(gè)和2個(gè)自由度，在加工中心上一次安裝完成。除精基準(zhǔn)以外的所有表面，由粗至精的全部加工，保證了該

27、零件相互位置精度的全部項(xiàng)目。這三個(gè)平面組成的精基準(zhǔn)可在通用機(jī)床上先加工好。（2）確定裝夾方案l 裝組合夾具，將夾具各定位面找正在0.01以內(nèi)，將夾具擦凈，夾好。l 將工件980.1，Ra6.3m面向下放在夾具水平定位面上，S面靠在豎直定位面上，320.2，Ra6.3m面靠在X向定位面上夾緊，保證工件與夾具定位面之間0.01塞尺不入。當(dāng)然，各定位面已在前面工序中用普通機(jī)床加工完成。4加工階段的劃分為了使切削過程中切削力和加工變形不過大，以及前次加工所產(chǎn)生的變形（誤差）能在后續(xù)加工中完全切除，可把加工階段分得細(xì)一些，全部配合孔均經(jīng)過粗半精精三個(gè)加工階段。5工藝設(shè)計(jì)說明（1）對(duì)同軸孔系采用“調(diào)頭鏜”

28、的加工方法，先在B0和B180工位上先后對(duì)兩個(gè)側(cè)面上的全部平面和孔進(jìn)行粗加工；然后再在B0和B180工位上，先后對(duì)兩個(gè)側(cè)面的全部平面和孔進(jìn)行半精加工和精加工。（2）為了保證孔的正確位置，在加工中心上對(duì)實(shí)心材料鉆孔前，均先锪孔口平面、鉆中心孔，然后再鉆孔擴(kuò)孔鏜孔或鉸孔。 （3）因125H8孔為半圓孔，為了保證125H8孔與52J7孔同軸度0.02的要求，在加工過程中，先用立銑刀以圓弧插補(bǔ)方式粗銑至124.85，然后再精鏜。（4）為保證62J7孔的精度，在加工該孔時(shí)，先加工2-65H12卡簧槽，再精鏜62J7孔成。6刀具選擇（見表6-9）表6-9 數(shù)控加工刀具卡片產(chǎn)品名稱或代號(hào)零件名稱銑床變速箱體

29、零件圖號(hào)序號(hào)刀具號(hào)刀具規(guī)格名稱/數(shù)量加工表面（尺寸單位）備注1T01粗齒立銑刀451銑孔中125H8孔，粗銑孔中131臺(tái)，精銑131孔2T02鏜刀94.21粗鏜95H7孔3T03鏜刀61.21粗鏜62J7孔4T05鏜刀51.21粗鏜52J7孔至51.25T07專用銑刀24-241锪平4-16孔端面，锪平4-20H7孔端面6T09中心鉆34-41鉆4-16孔，鉆4-20H7孔，2-M8孔的中心孔7T10專用鏜刀15.851鏜4-16H8孔至15.858T11錐柄麻花鉆151鉆4-16孔9T13鏜刀79.21粗鏜80J7孔10T16鏜刀94.851半精鏜95H7孔至94.8511T18鏜刀95H7

30、1精鏜95H7孔12T20鏜刀61.851半精鏜62J7孔13T22鏜刀62J71精鏜62J7孔成14T24鏜刀51.851半精鏜52J7孔15T26鉸刀52AJ71鉸52J7孔16T32鉸刀16H81鉸4-16H8孔成17T34鏜刀79.851半精鏜80J7孔18T36倒角刀89180J7孔端倒角19T38鏜刀80J71精鏜80J7孔成20T40倒角鏜刀69162J7孔端倒角21T42專用切槽刀22-281圓弧插補(bǔ)方式切二卡簧槽22T45面銑刀1201銑40尺寸左面23T50專用鏜刀19.851半精鏜4-20H7孔24T52鉸刀20H71鉸4-20H7孔25T57錐柄麻花鉆18.51鉆4-20H7孔底孔18.526T60鏜刀125H81精鏜125H8孔編制審核批準(zhǔn)共 頁(yè)第 頁(yè)7確定切削用量（略）8數(shù)控加工工藝卡片擬訂（見表6-10）表6-10 銑床變速箱體數(shù)控加工工藝卡片單位名稱產(chǎn)品名稱或代號(hào)零件名稱零件圖號(hào)銑床變速箱體工序號(hào)程序編號(hào)夾具名稱使用設(shè)備車間組合夾具臥式加工中心數(shù)控中心工步號(hào)工步內(nèi)容（尺寸單位）刀具號(hào)刀具規(guī)格/ mm主軸轉(zhuǎn)速/r.min進(jìn)給速度/mm.min背吃刀量/