箱體加工工藝及箱體類零件的加工工藝

學(xué)習(xí)情境4：箱體類零件機(jī)械加工工藝文件的制訂一、零件的工藝分析汽車變速箱箱體，它是汽車的基礎(chǔ)零件之一，它把變速箱中的軸和齒輪等零件和機(jī)構(gòu)聯(lián)結(jié)為一個(gè)整體，使這些零件和機(jī)構(gòu)保持正確的相對(duì)位置，以便使其上的各個(gè)機(jī)構(gòu)和零件能正確，協(xié)調(diào)一致的工作。變速箱箱體的加工質(zhì)量直接影響變速器的裝配質(zhì)量，進(jìn)而影響汽車的使用性能和壽命。本零件生產(chǎn)類型為中批生產(chǎn)。下面對(duì)該零件進(jìn)行精度分析。對(duì)于形狀和尺寸（包括形狀公差、位置公差）較復(fù)雜的零件，一般采取化整體為部分的分析方法，即把一個(gè)零件看作由若干組表面及相應(yīng)的若干組尺寸組成的，然后分別分析每組表面的結(jié)構(gòu)及其尺寸、精度要求，最后再分析這幾組表面之間的位置關(guān)系。由零件圖樣，具體技術(shù)要求分析如下：平面的加工：①上蓋結(jié)合面的加工：其表面粗糙度為Ra3.2μm，平面度為0.15mm；②前后端面的加工：其表面粗糙度為Ra3.2μm，前端面T1對(duì)O1軸線的端面全跳動(dòng)為0.08mm。后端面T2對(duì)O1軸線的端面圓跳動(dòng)為0.1mm，前后端面尺寸為371±0.02mm；③兩側(cè)窗口面及凸臺(tái)面的加工：取力窗口面粗糙度為Ra3.2μm，對(duì)O2軸的平行度為0.08mm，其公差等級(jí)為IT7~IT9,平面度為0.1mm。右側(cè)窗口面的粗糙度值為Ra3.2μm，平面度為0.15mm對(duì)O2軸的平行度為150：0.03；④倒檔軸孔內(nèi)端面的加工：其表面粗糙度值為Ra6.3μm，保證尺寸為102.5mm，20mm。其中上蓋結(jié)合面，前后端面，兩側(cè)窗口面為主要加工表面。上蓋結(jié)合面作為后面工序的主要定位面，最后還要用于裝配箱蓋；前面T1為變速箱的安裝基面；后端面T2為安裝軸承端蓋用；兩側(cè)窗口面用于安裝窗口蓋。孔的加工：①小孔：⑴上蓋結(jié)合面：8個(gè)M10-6H的螺紋孔：分布于上蓋接合面上，兩側(cè)中間兩組螺紋孔中心線的距離為180mm，另外兩組中心線距離為204±0.05vmm,兩側(cè)相鄰螺紋孔中心線距離為170mm。2個(gè)φ12mm的工藝孔：分布于上蓋接合面上，一、工藝孔倒前端面的距離為60mm，兩工藝孔中心線前后相距250mm，左右相距240mm，粗糙度為Ra1.6μm，對(duì)G..A.H位置度公差為0.15mm。⑵前后端面：8個(gè)M10-6H的螺紋孔：φ110mm孔周圍的四個(gè)螺紋孔均勻分布在φ130mm的圓上，一螺紋孔的中心線于對(duì)稱線夾角為45o，對(duì)F.A的位置度公差為φ0.15mm。另外四個(gè)分布在φ82mm的圓上，螺紋孔的中心線與對(duì)稱線夾角為26o、25o、50o、50o，對(duì)F.B的位置度公差為φ0.15mm。1個(gè)8mm的孔：位于豎直對(duì)稱線的下部，其中心線距O1軸65mm。4個(gè)φ17mm的孔：對(duì)F.A的位置度公差為φ0.15mm，水平線上兩孔中心線距離270mm，其中一個(gè)孔中心線與O1軸水平距離135mm，豎直線上兩孔中心距離為100mm。⑶后端面：11個(gè)M10-6H的螺紋孔：四個(gè)螺紋孔均布在φ90mm的圓周圍，其中一螺紋孔的中心線與對(duì)稱線夾角為45o,對(duì)H.B位置度公差為φ0.15mm.六個(gè)螺紋孔分布在φ130mm的圓上，左上孔與豎直對(duì)稱線夾角為60o.54o.56o.70o，對(duì)H.A的位置度公差為φ0.15mm。另外一個(gè)螺紋孔中心距軸線O330mm。豎直距離為16mm。1個(gè)的孔：位于φ100mm的孔中心線的右下方16o。1個(gè)M30-6H的螺紋孔：其中心線與O2的水平距離為6mm，豎直距離為82mm。2個(gè)φ30mm的孔：粗糙度為Ra1.6μm,對(duì)B的位置度公差為150：0.03，其中孔中心線O3距O1.O2軸分別為138.125±0.05和78.084±0.05。⑷取力窗口面6個(gè)M10-6H的螺紋孔：對(duì)D、B、F的位置度公差為φ0.15mm，對(duì)稱分布于取力窗口面上左右中心距離為105±0.04mm，上下對(duì)稱的兩組孔中心距分別為155mm、70mm，豎直對(duì)稱線距T1端面142.5±0.25mm。2個(gè)φ10mm的孔：粗糙度為Ra1.6μm，對(duì)稱分布于取力窗口面上，其中一個(gè)孔中心線位于右側(cè)兩螺紋孔中心線平面上，與一螺紋孔相距30mm，2個(gè)φ10mm孔中心線豎直距離為130±0.04mm。1個(gè)M30的加油螺紋孔：螺紋孔上平面Z1與上蓋接合面交30o，上平面Z1螺紋孔中心線交點(diǎn)與O1軸線水平相距105mm，與O2軸豎直相距35mm。⑸右側(cè)窗口面及凸臺(tái)面右側(cè)窗口面6個(gè)M14-6H的螺紋孔：對(duì)稱分布對(duì)D、C、H的位置度公差為φ0.15mm，中間對(duì)稱兩組的中心線水平距離為125mm，豎直相距80mm，另外一組位于豎直對(duì)稱線上，相距140mm，一組的中心線距端面T2為10mm。2個(gè)M10-6H和1個(gè)M14-6H位于凸臺(tái)面上，位置度公差為φ0.15mm，其中以個(gè)距前端面T1137mm，兩個(gè)M10-6H螺紋孔中心距為102mm，M14-6H螺紋孔中心線距后端面54mm。②大孔⑴后端面φ100mm的孔：孔徑尺寸為φ100φ90mm的孔：孔徑尺寸為φ90mm，孔表面粗糙度Ra1.6μm，以O(shè)1軸為設(shè)計(jì)基準(zhǔn),其相關(guān)尺寸為18mm.R121.1250.05mm。⑵前端面φ110mm的孔：孔徑尺寸為φ110mm，孔表面粗糙度Ra1.6μmφ62mm的孔：孔徑尺寸為φ62mm，孔表面粗糙度Ra1.6μm與O2同軸。.通過以上分析可知，這四組加工表面應(yīng)采用“先面后孔”的加工原則，即先加工平面再加工孔，并保證它們之間的位置度要求。二、毛坯的選擇由于灰鑄鐵具有較好的耐磨性、減振性和良好的鑄造性、尺寸穩(wěn)定性。工藝性能好和可加工性，線膨脹系數(shù)小，而且價(jià)格低廉，是箱體類零件廣泛應(yīng)用的材料。因此選擇綜合性好的HT150作為汽車變速箱的制造材料。又因?yàn)橄潴w零件的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，故常采用砂型鑄造。為了盡量減少鑄件內(nèi)應(yīng)力對(duì)加工質(zhì)量的影響，零件在澆鑄后均需安排熱處理工序，然后按有關(guān)鑄件的技術(shù)要求進(jìn)行驗(yàn)收。這樣即保證成批量生產(chǎn)的需要，又大大降低了成本，提高了工作效率。三、定位基準(zhǔn)的選擇基面的選擇是工藝規(guī)程設(shè)計(jì)中的重要工作之一。基面選擇的正確合理，可以使加工質(zhì)量得到保證，生產(chǎn)效率得到提高。否則加工工藝規(guī)程中會(huì)問題百出，跟有甚者還會(huì)造成零件大批報(bào)廢。1、粗基準(zhǔn)的選擇在本零件中，七個(gè)表面均為加工表面。因?yàn)樵诩庸すこ讨校只鶞?zhǔn)要選擇重要面，因此，對(duì)于本工件來說，上蓋接合面為平面，且作為裝配面，使重要面，故在加工時(shí)可以充當(dāng)以后各工序的基準(zhǔn)面，但是不能選擇它作為第一次加工的粗基準(zhǔn)。因?yàn)榱慵樯靶丸T造，上蓋接合面的毛坯面存在一定的誤差，不能保證加工精度。按照有關(guān)粗基準(zhǔn)的選擇原則（保證相互的位置精度要求原則。當(dāng)零件有不加工表面時(shí)，則應(yīng)以這些不加工表面作為粗基準(zhǔn)；當(dāng)零件有若干個(gè)不加工表面時(shí)，則應(yīng)與加工表面相對(duì)位置要求高的不加工表面作為粗基準(zhǔn)。）現(xiàn)在選擇工件的前后端面三個(gè)孔作為粗基準(zhǔn)，可消除X、Y、Z方向的移動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)6個(gè)自由度，屬于完全定位，重要選擇粗基準(zhǔn)不僅能滿足加工要求，保證加工精度，便于安裝，比較穩(wěn)定。2、精基準(zhǔn)的選擇根據(jù)精基準(zhǔn)的選擇原則（基準(zhǔn)重合原則，統(tǒng)一基準(zhǔn)原則，互為基準(zhǔn)原則，自為基準(zhǔn)原則，便于安裝原則），上蓋接合面可以滿足大多數(shù)原則，因此可以選擇上蓋接合面作為精加工基準(zhǔn)。另外指出，統(tǒng)一基準(zhǔn)原則常常帶來基準(zhǔn)不重合問題，在這種情況下，要針對(duì)具體問題具體分析，在滿足設(shè)計(jì)要求的前提下，決定最終選擇的精基準(zhǔn)。四、工藝路線的擬定制定工藝路線的出發(fā)點(diǎn)，應(yīng)當(dāng)是使零件的幾何形狀、尺寸精度及位置精度等技術(shù)要求能得到合理的保證。在生產(chǎn)綱領(lǐng)已確定為大量生產(chǎn)的條件下，可以考慮才用組合（專用）機(jī)床及配以專用夾具，并盡量使工序集中來提高生產(chǎn)率。除此之外，還應(yīng)考慮經(jīng)濟(jì)效果，以使生產(chǎn)成本下降。工序安排原則：⑴先加工基準(zhǔn)面，在加工其它面；⑵一般情況下，先面后孔；⑶先加工主要表面后加工次要表面；⑷先安排粗加工工序在安排精加工工序；依照上述原則，制定工藝路線如下：工序Ⅰ：砂型鑄造工序Ⅱ：熱處理去應(yīng)力工序Ⅲ：粗、精銑上蓋接合面工序Ⅳ：在上蓋接合面鉆鉸孔及攻螺紋孔工序Ⅴ：粗銑前、后端面工序Ⅵ：粗銑兩側(cè)窗口面及凸臺(tái)面工序Ⅶ：鉆前后端面孔工序Ⅷ：工件在回轉(zhuǎn)臺(tái)上回轉(zhuǎn)90o工序Ⅸ：鉆兩側(cè)窗口面螺紋底孔工序Ⅹ：粗銑倒檔孔內(nèi)端面、鉆加油孔工序Ⅺ：粗镋前后端面軸承孔、擴(kuò)倒檔軸孔工序ⅩⅡ：在取力窗口面上鉸孔工序ⅩⅢ：精镋前后端面軸承孔、鉸倒檔軸孔工序ⅩⅣ：精銑兩側(cè)窗口面工序ⅩⅤ：在前后端面上攻螺紋孔工序ⅩⅥ：精銑倒檔孔內(nèi)端面、取力窗口面、攻加油孔螺紋工序ⅩⅦ：在兩側(cè)窗口面上攻螺紋工序ⅩⅧ：精銑前后端面工序ⅪⅩ：取毛刺工序ⅩⅩ：清洗工序ⅩⅩⅠ：終檢五、切削用量選擇例舉1：粗銑確定切削深度根據(jù)《金屬機(jī)械加工工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)》P374表5-72，查出精銑時(shí)切削深度為2mm，公差為0.7mm，由于總加工余量為4.5mm，故粗銑的加工余量為可選3mm，即切削深度ap＝3mm。確定進(jìn)給量根據(jù)《金屬機(jī)械加工工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)》P844表10-108，查得進(jìn)給量fz＝0.65~0.80mm/齒確定切削速度根據(jù)《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)》P92表3-30，查得切削速度V=60~120m/min，則ns＝ = =47.77~95.54根據(jù)《金屬機(jī)械加工工藝人員手冊(cè)》P418表6-40選用nw＝64r/min所以實(shí)際切削速度v＝ ＝ ＝80.5m/minnw＝64r/min時(shí)，工作臺(tái)的每分鐘進(jìn)給量fm應(yīng)為fm=fz×z×nw=(0.65~0.80)×14×16=573.3~705.6mm/min根據(jù)《金屬機(jī)械加工工藝人員手冊(cè)》P418表6-40選用fm＝660mm/min六、填寫工藝文件填寫該零件的“機(jī)械加工工序卡片”。箱體類典型零件的數(shù)控加工工藝分析摘要論文首先介紹了數(shù)控機(jī)床的趨勢(shì)：工序集中、高速化、高效、高精度、多功能等。從數(shù)控加工工藝基礎(chǔ)講起，由淺入深的分析了數(shù)控加工工藝的特點(diǎn)及技術(shù)要求。對(duì)典型箱體類零件的數(shù)控加工工藝分析及舉例分析。數(shù)控加工工藝是采用數(shù)控機(jī)床加工零件時(shí)所運(yùn)用各種方法和技術(shù)手段的總和，應(yīng)用于整個(gè)數(shù)控加工工藝過程。數(shù)控加工工藝是伴隨著數(shù)控機(jī)床的產(chǎn)生和發(fā)展而逐步完善起來的一種應(yīng)用技術(shù)，它是人們大量數(shù)控加工實(shí)踐的總結(jié)。數(shù)控加工工藝是數(shù)控編程的前提和依據(jù)，沒有符合實(shí)際的、科學(xué)合理的數(shù)控加工工藝，就不可能有真正可行的數(shù)控加工程序。數(shù)控編程就是將制定的數(shù)控加工工藝內(nèi)容程序化。箱體類零件的加工精度高，工藝難度較大。除了一般零件的共性外有其銑平面，銑孔，熱處理特殊特點(diǎn)。因此對(duì)箱體類零件的加工工藝分析對(duì)數(shù)控加工工藝方面的一個(gè)豐富的積累。關(guān)鍵詞：數(shù)控機(jī)床；箱體類零件；加工工藝。Box-typepartsofatypicalCNCmachiningprocessanalysisAbstractPaperintroducesthetrendofCNCmachinetools:processfocus,high-speed,highefficiency,highprecision,multi-function,suchas.Fromtalkingaboutthebasisofnumericalcontrolprocessing,easy-to-digestanalysisofthecharacteristicsofCNCmachiningtechnologyandtechnicalrequirements.Thetypicalbox-typepartsontheCNCmachiningprocessanalysisandexampleanalysis.CNCmachiningprocessistheuseofCNCmachiningpartsbyusingvariousmethodsandtechniquesofthesumofthemeansappliedtotheentireCNCmachiningprocess.CNCmachiningprocessisaccompaniedbytheemergenceofCNCmachinetoolsanddevelopmentwithagradualimprovementofapplicationtechnology,itisthepracticeofalargenumberofCNCmachiningsummary.CNCMachiningNCprogrammingprocessistheprerequisiteandbasisfor,notinlinewiththepractical,scientificandrationalCNCmachiningprocess,therecanbenorealNCmachiningprocesspossible.NCprogrammingistoformulatethecontentsoftheNCprocessingprogram.Box-typehigh-precisionmachining,processmoredifficult.Inadditiontothegeneralcommonpartsoutsidetheplaneofitsmilling,holemilling,heattreatmentofspecialfeatures.Box-typepartsontheprocessofanalysisoftheaspectsofCNCmachiningprocesstoarichaccumulation.Keywords:CNCmachinetools;boxcomponents;processingtechnology.目錄第1章概述 41.1數(shù)控加工技術(shù)的發(fā)展和趨勢(shì) 41.2數(shù)控加工的定義 51.3數(shù)控加工工藝的定義 61.4數(shù)控加工工藝的特點(diǎn) 6第2章數(shù)控加工工藝基礎(chǔ) 72.1數(shù)控加工工藝分析 72.2零件圖的分析審查 82.3零件機(jī)械加工工藝規(guī)程的制定 9第3章數(shù)控機(jī)床加工箱體類零件的工藝分析 143.1箱體類零件的結(jié)構(gòu)及特點(diǎn) 143.2箱體類零件的材料及毛胚 153.3箱體類零件的主要技術(shù)要求 153.4箱體零件的加工工藝分析 16第4章分離式齒輪箱體加工工藝過程及其分析 224.1分離式箱體的主要技術(shù)要求 224.2分離式箱體的工藝特點(diǎn) 22第5章總結(jié) 26參考文獻(xiàn) 27答謝詞 28第1章概述1.1數(shù)控加工技術(shù)的發(fā)展和趨勢(shì)1.1.1數(shù)控機(jī)床的發(fā)展美國麻省理工學(xué)院于1952年成功地研制出世界上第一臺(tái)的數(shù)控銑床。我國數(shù)控機(jī)床的研究始于1958年，由清華大學(xué)研制出了最早的樣機(jī)。1966年我國誕生了第一臺(tái)用直線-圓弧插補(bǔ)的晶體管控制系統(tǒng)。1970年初研制成功集成電路控制系統(tǒng)。1980年以來，通過研究和引進(jìn)技術(shù)，我國數(shù)控機(jī)床發(fā)展很快，現(xiàn)已掌握了5~6軸聯(lián)動(dòng)、螺距誤差補(bǔ)償、圖形顯示和高精度司法系統(tǒng)等多項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)。目前已有幾十個(gè)單位在從事不同層次的數(shù)控機(jī)床的生產(chǎn)和開發(fā)，形成了具有小批量生產(chǎn)能力的生產(chǎn)基地。數(shù)控機(jī)床的品種已超過500種，其中金屬切削機(jī)床品種的數(shù)控化率達(dá)20%以上。1.1.2數(shù)控機(jī)床的趨勢(shì)數(shù)控機(jī)床總的發(fā)展趨勢(shì)是工序集中、高速、高效、高精度、高可靠性以及方便使用。1．工序集中加工中心使工序集中在一臺(tái)機(jī)床上完成，減少了由于工序分散、工件多次裝夾引起的定位誤差，提高了加工精度，減少了工序間的輔助時(shí)間，同時(shí)也減少了機(jī)床的臺(tái)數(shù)和占地面積，有效提高了數(shù)控機(jī)床的生產(chǎn)效率和數(shù)控加工的經(jīng)濟(jì)效益。2．高速化由于數(shù)控裝置及伺候系統(tǒng)功能的改進(jìn)，其主軸轉(zhuǎn)速和進(jìn)給速度大大提高，減少了切削時(shí)間。加工中心的主軸轉(zhuǎn)速現(xiàn)已達(dá)到8000~12000r/min，最高的可達(dá)100000r/min以上，磨床的砂輪線速度提高到100~200m/s。正在開發(fā)的采用64位CPU的新型數(shù)控系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)快速進(jìn)給、高速加工、多軸控制功能，指控軸數(shù)最多可達(dá)到24個(gè)，同時(shí)聯(lián)動(dòng)軸數(shù)可達(dá)3~6軸，進(jìn)給速度為20~24m/min，最快可達(dá)603．高效數(shù)控機(jī)床的自動(dòng)換刀和自動(dòng)交換工作臺(tái)時(shí)間大大縮短，現(xiàn)在數(shù)控車床刀架的轉(zhuǎn)位時(shí)間可達(dá)0.4~0.6s，加工中心自動(dòng)交換刀具時(shí)間可達(dá)3s，最快能達(dá)到1s以內(nèi)，交換工作臺(tái)時(shí)間也可達(dá)到6~10s，個(gè)別可達(dá)到2.5s，提高了機(jī)床的加工效益。4．高精度化用戶對(duì)產(chǎn)品精度要求的日益提高，促使數(shù)控機(jī)床的精度不斷提高。工件的加工精度主要取決于：機(jī)床精度、編程精度、插補(bǔ)精度和伺服精度。目前，數(shù)控機(jī)床配置了新型、高速、多功能的數(shù)控系統(tǒng)，其分辨率可達(dá)到0.1ｕｍ，有的可達(dá)到0.01um，實(shí)現(xiàn)了高精度加工。伺服系統(tǒng)采用前饋控制技術(shù)高分辨率的位置檢測(cè)元件、計(jì)算機(jī)數(shù)控的補(bǔ)償功能等，保證了數(shù)控機(jī)床的高加工精度。5．多功能化CNC裝置功能的不斷擴(kuò)大，促進(jìn)了數(shù)控機(jī)床的高度自動(dòng)化及多功能化。數(shù)控機(jī)床的數(shù)控系統(tǒng)大多采用CRT顯示，可實(shí)現(xiàn)二維圖形的軌跡顯示，有的還可以實(shí)現(xiàn)三維彩色動(dòng)態(tài)圖形顯示，有的系統(tǒng)具有自適應(yīng)控制系統(tǒng)，能在在加工條件下改變機(jī)床的切削用量，以適應(yīng)任一瞬間實(shí)際發(fā)生的加工情況，實(shí)現(xiàn)無人化管理。6．結(jié)構(gòu)新型化一種完全不同于原來數(shù)控機(jī)床結(jié)構(gòu)的新興數(shù)控機(jī)床，近幾年被開發(fā)成功，這種被稱為“6條腿的加工中心”或虛軸機(jī)床的數(shù)控機(jī)床，沒有任何導(dǎo)軌和滑臺(tái)，采用能夠伸縮的“6條腿”支撐并聯(lián)，并與安裝主軸頭的上平臺(tái)和安裝工件的下平臺(tái)相連。它可以實(shí)現(xiàn)多坐標(biāo)聯(lián)動(dòng)加工，其控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，加工精度、加工效率較普通加工中心提高2~10倍。7．編程技術(shù)自動(dòng)化隨著數(shù)控加工技術(shù)的迅速發(fā)展，設(shè)備類型的增多，零件品種的增加以及形狀的日益復(fù)雜，迫切需求速度快、精度高的編程，以便于直觀檢查。為彌補(bǔ)手工編程和NC語言編程的不足，近幾年開發(fā)出多種自動(dòng)編程系統(tǒng)，如圖形交互化編程系統(tǒng)、數(shù)字化自動(dòng)編程系統(tǒng)、語言數(shù)控編程系統(tǒng)等，其中圖形交互式編程系統(tǒng)的應(yīng)用越來越廣泛。“圖形交互自動(dòng)編程”是一種計(jì)算機(jī)輔助編程技術(shù)，以計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（CAD）軟件為基礎(chǔ)。其特點(diǎn)是速度快、精度高、直觀性好、使用簡(jiǎn)便，已成為國內(nèi)外先進(jìn)的CAD/CAM軟件所采用的編程方法。目前常用的圖形交互式自動(dòng)編程軟件有GU、Pro/E、MasterCAM等。1.2數(shù)控加工的定義隨著社會(huì)生產(chǎn)和科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，機(jī)械產(chǎn)品日趨精密、復(fù)雜，人們對(duì)機(jī)械產(chǎn)品的質(zhì)量和生產(chǎn)效率也提出了越來越高的要求。尤其是航空航天、軍事、造船等領(lǐng)域所需要的零件，精度要求越來越高，形狀也越來越復(fù)雜，這些零件用普通機(jī)床是難以加工的。數(shù)控機(jī)床是用數(shù)字化信號(hào)對(duì)機(jī)床的運(yùn)動(dòng)及其加工過程進(jìn)行控制的機(jī)床，或者說是裝備了數(shù)控系統(tǒng)的機(jī)床。它是一種技術(shù)密集度及自動(dòng)化程度很高的機(jī)電一體化加工設(shè)備，是數(shù)控技術(shù)與機(jī)床所結(jié)合的產(chǎn)物。數(shù)控加工則是根據(jù)被加工零件的圖樣和工藝要求，編制出以數(shù)碼表示的程序，輸入到機(jī)床的數(shù)控裝置或控制計(jì)算機(jī)中，以控制工件和工具的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，使之加工出合格的零件的方法。在數(shù)控加工過程中，如果數(shù)控機(jī)床是硬件的話，數(shù)控工藝和數(shù)控程序就相對(duì)于軟件，兩者缺一不可。數(shù)控加工工藝是伴隨著數(shù)控機(jī)床的產(chǎn)生、發(fā)展而逐步完善的一種應(yīng)用技術(shù)。實(shí)現(xiàn)數(shù)控加工，編程是關(guān)鍵。編程前必須要做好準(zhǔn)備工作，編程后還要進(jìn)行不要的善后處理工作。嚴(yán)格來說，數(shù)控編程也是屬于數(shù)控加工工藝的范疇。1.3數(shù)控加工工藝的定義數(shù)控加工工藝是采用數(shù)控機(jī)床加工零件時(shí)所運(yùn)用各種方法和技術(shù)手段的總和，應(yīng)用于整個(gè)數(shù)控加工工藝過程。數(shù)控加工工藝是伴隨著數(shù)控機(jī)床的產(chǎn)生和發(fā)展而逐步完善起來的一種應(yīng)用技術(shù)，它是人們大量數(shù)控加工實(shí)踐的總結(jié)。數(shù)控加工工藝是數(shù)控編程的前提和依據(jù)，沒有符合實(shí)際的、科學(xué)合理的數(shù)控加工工藝，就不可能有真正可行的數(shù)控加工程序。數(shù)控編程就是將制定的數(shù)控加工工藝內(nèi)容程序化。1.4數(shù)控加工工藝的特點(diǎn)1．?dāng)?shù)控加工的工藝內(nèi)容十分明確而且具體，進(jìn)行數(shù)控加工時(shí)，數(shù)控機(jī)床接受數(shù)控系統(tǒng)的指令，完成各種運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)加工要求。因此，在編制加工程序之前，需要對(duì)影響加工過程的各種工藝因素，如切削用量、進(jìn)給路線、刀具的幾何形狀，甚至工步的劃分與安排等一一作出定量描述，對(duì)每一個(gè)問題都要給出確切的答案和選擇，而不能像用通用機(jī)床加工那樣，在大多數(shù)情況下，許多具體的工藝問題是由操作工人依據(jù)自己的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和習(xí)慣自行考慮和決定的。也就是說，本來由操作工人在加工中靈活掌握并可通過適時(shí)調(diào)整來處理的許多工藝問題，在數(shù)控加工時(shí)就轉(zhuǎn)變?yōu)榫幊倘藛T必須事先具體設(shè)計(jì)和明確安排的內(nèi)容。2．?dāng)?shù)控加工的工藝要求相當(dāng)準(zhǔn)確而且嚴(yán)密。數(shù)控加工不能像通用機(jī)床加工那樣，可以對(duì)加工過程中初相的問題由操作者根據(jù)自己的靖安自由地進(jìn)行調(diào)整。比如加工內(nèi)螺紋，在普通機(jī)床上操作時(shí)可以隨時(shí)根據(jù)孔中是否擠滿了切屑而決定是否需要退一下刀或先清理一下切屑；而數(shù)控機(jī)床并不知道孔中是否擠滿了切屑以及何時(shí)需要退一次刀以待清除切屑后再進(jìn)行加工。因此，在數(shù)控機(jī)床的工藝設(shè)計(jì)中必須注意加工過程中的每一個(gè)細(xì)節(jié)，做到萬無一失。在實(shí)際工作中，一個(gè)字符、一個(gè)小數(shù)點(diǎn)或一個(gè)逗號(hào)的差錯(cuò)都有可能釀成重大機(jī)床事故和質(zhì)量事故。因?yàn)閿?shù)控機(jī)床比同類普通機(jī)床價(jià)格高很多，其加工的也往往是一些形狀比較復(fù)雜、價(jià)值也較高的工作，所以萬一損壞機(jī)床或工件報(bào)廢都會(huì)造成較大損失。根據(jù)大量加工實(shí)力分析，數(shù)控工藝考慮不周和計(jì)算與編程時(shí)粗心大意是造成數(shù)控加工失誤的主要原因。因此，要求編程人員除必須具備較扎實(shí)的工藝基本知識(shí)和較豐富的實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)外，還必須具有耐心和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ髯黠L(fēng)。3．?dāng)?shù)控加工的工序相對(duì)集中。一般來說，在普通機(jī)床上是根據(jù)機(jī)床的種類進(jìn)行單工序加工，而在數(shù)控機(jī)床上往往是在工件的一次裝夾中完成鉆、擴(kuò)、鉸、銑、鏜、攻螺紋等多工序的加工。這種“多序合一”的現(xiàn)象也屬于“工序集中”的范疇，極端情況下，在一臺(tái)加工中心上可以完成工件的全部加工內(nèi)容。第2章數(shù)控加工工藝基礎(chǔ)2.1數(shù)控加工工藝分析2.1.1生產(chǎn)過程和工藝過程1．生產(chǎn)過程機(jī)械產(chǎn)品制造時(shí)，由原材料到該機(jī)械產(chǎn)品出廠的全部勞動(dòng)過程稱為機(jī)械產(chǎn)品的生產(chǎn)過程。其過程包拈以下部分：（1）準(zhǔn)備工作。如產(chǎn)品的開發(fā)設(shè)計(jì)和工藝設(shè)計(jì)，專用裝備的設(shè)計(jì)與制造。（2)原材料及半成品的運(yùn)輸和保管。（3)毛壞的制造過程。如鑄造、鍛造和沖壓等。（4)零件的各種加丁過程。如機(jī)械加工、焊接、熱處理和表面處理等。（5)部件和產(chǎn)品的裝配過程。包括組裝和部裝等。（6)產(chǎn)品的檢驗(yàn)、調(diào)試、油漆和包裝等。需指出的是：上述的“原材料”和“產(chǎn)品”的概念是相對(duì)的。一個(gè)工廠的“產(chǎn)品”可能是另一個(gè)工廠的“原材料”，因?yàn)樵诂F(xiàn)代制造業(yè)中，專業(yè)化生產(chǎn)的程度越來越高，如汽車上的輪胎、儀表、電器元什、標(biāo)準(zhǔn)件及其他許多零件都是由其他專業(yè)廠生產(chǎn)的。2．工藝過程在機(jī)械產(chǎn)品的生產(chǎn)過程中，與原材料變?yōu)槌善分苯佑嘘P(guān)的過程稱為工藝過程，如毛坯的制造、機(jī)械加工、熱處理和裝配等。而在工藝過程中，用機(jī)械加工的方法直接改變毛坯形狀、尺寸和表面質(zhì)量，使之成為合格零件的那部分工藝過程稱為機(jī)械加工工藝過程。2.1.2機(jī)械加工工藝過程的組成機(jī)械加工工藝過程一般由一個(gè)或若干個(gè)工序組成。而工序又可分為安裝、工位、工步和進(jìn)給，它們按一定順序排列，逐步改變毛坯的形狀、尺寸和材料的性能，使之成為合格的零件。1．工序工序是指一個(gè)(或一組)工人，在一個(gè)工作地點(diǎn)(如一臺(tái)設(shè)備)對(duì)一個(gè)(或同時(shí)對(duì)幾個(gè))工件所連續(xù)完成的那一部分工藝過程。工序是工藝過程的基本單元，劃分工序的主要依據(jù)是零件加工過程中工作地點(diǎn)(設(shè)備)是否變動(dòng)，以及該工序的工藝過程是否連續(xù)。2．安裝機(jī)械加工中，使工件在機(jī)床或夾具中占據(jù)某一正確位置并被夾緊的過程，稱為裝夾。工件經(jīng)一次裝夾后所完成的那一部分工序稱為安裝。3．工位為了減少工件的安裝次數(shù)，在大批量生產(chǎn)時(shí)，常采用各種回轉(zhuǎn)工作臺(tái)、回轉(zhuǎn)夾具或移位夾具，使工件在一次安裝中先后處于幾個(gè)不同位置進(jìn)行加工。工件在一次安裝下相對(duì)于機(jī)床或刀具每占據(jù)一個(gè)加工位置所完成的那部分工藝過程稱為工位。圖2．1所示為一種用回轉(zhuǎn)工作臺(tái)在—次安裝中順次完成裝卸工件、鉆孔、擴(kuò)孔和鉸孔4個(gè)工位加工的實(shí)例。4．工步工步是指加工表面、加工工具和切削用量中切削速度和進(jìn)給量不變的情況下所完成的那部分工序內(nèi)容。一道丁序可以包括幾個(gè)工步，也可以只包括一個(gè)工步。構(gòu)成工步的任一因素改變后，一般即為另一工步。但對(duì)于那些在一次安裝中連續(xù)進(jìn)行的若干相同工步，可看成一個(gè)下步。有時(shí)為了提高生產(chǎn)率，用幾把不同的刀具同時(shí)加上幾個(gè)不同表面，此類工步稱為復(fù)合工步如圖2．2所示。在工藝文件上，復(fù)合工步應(yīng)視為一個(gè)工步。5．進(jìn)給在一個(gè)工步內(nèi)，若被加工表面要切除的金屬層很厚，需要分幾次切削，則每進(jìn)行一次切削就是一次進(jìn)給。2.2零件圖的分析審查在制訂零件的機(jī)械加工工藝規(guī)程之前，對(duì)零件進(jìn)行工藝性分析，以及對(duì)產(chǎn)品零件圖提出

修改意見，是制訂工藝規(guī)程的一項(xiàng)重要工作。首先應(yīng)熟悉零件在產(chǎn)品中的作用、位置、裝配關(guān)系和工作條件，搞清楚各項(xiàng)技術(shù)要求對(duì)零件裝配質(zhì)量和使用性能的影響，找出主要的和關(guān)鍵的技術(shù)要求，然后對(duì)零件圖樣進(jìn)行分析。1．檢查零件圖的完整性和正確性在了解零件形狀和結(jié)構(gòu)之后，應(yīng)檢查零件視圖是否正確、足夠，表達(dá)是否直觀、清楚，繪制是否符合國家標(biāo)準(zhǔn)，尺寸、公差以及技術(shù)要求的標(biāo)注是否齊全、合理等。2．零件的技術(shù)要求分析零件的技術(shù)要求包括下列幾個(gè)方面：加工表面的尺寸精度；主要加工表面的形狀精度；主要加工表面之間的相互位置精度；加工表面的粗糙度以及表面質(zhì)量方面的其它要求；熱處理要求；其它要求(如動(dòng)平衡、未注圓角或倒角、去毛刺、毛坯要求等)。要注意分析這些要求在保證使用性能的前提下是否經(jīng)濟(jì)合理，在現(xiàn)有生產(chǎn)條件下能否實(shí)現(xiàn)。特別要分析主要表面的技術(shù)要求，因?yàn)橹饕砻娴募庸ご_定了零件工藝過程的大致輪廓。3．零件的材料分析即分析所提供的毛坯材質(zhì)本身的機(jī)械性能和熱處理狀態(tài)，毛坯的鑄造品質(zhì)和被加工部位的材料硬度，是否有白口、夾砂、疏松等。判斷其加工的難易程度，為選擇刀具材料和切削用量提供依據(jù)。所選的零件材料應(yīng)經(jīng)濟(jì)合理，切削性能好，滿足使用性能的要求。4．合理的標(biāo)注尺寸（1）零件圖上的重要尺寸應(yīng)直接標(biāo)注，而且在加工時(shí)應(yīng)盡量使工藝基準(zhǔn)與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)重合，

并符合尺寸鏈最短的原則。（2）零件圖上標(biāo)注的尺寸應(yīng)便于測(cè)量，不要從軸線、中心線、假想平面等難以測(cè)量的基準(zhǔn)

標(biāo)注尺寸。（3）零件圖上的尺寸不應(yīng)標(biāo)注成封閉式，以免產(chǎn)生矛盾。（4）零件上非配合的自由尺寸，應(yīng)按加工順序盡量從工藝基準(zhǔn)注出。零件上各非加工表面的位置尺寸應(yīng)直接標(biāo)注，而非加工面與加工面之間只能有一個(gè)聯(lián)系尺寸。2.3零件機(jī)械加工工藝規(guī)程的制定零件機(jī)械加工工藝規(guī)程是規(guī)定零件機(jī)械加工工藝過程和方法等的工藝文件。它是在具體的生產(chǎn)條件下，將最合理或較合理的工藝過程，用圖表（或文字）的形式制成文本，用來指導(dǎo)生產(chǎn)、管理生產(chǎn)的文件。2.3.1機(jī)械加工工藝規(guī)程的內(nèi)容及作用工藝規(guī)程的內(nèi)容，一般有零件的加工工藝路線、各工序基本加工內(nèi)容、切削用量、工時(shí)定額及采用的機(jī)床和工藝裝備（刀具、夾具、量具、模具）等。工藝規(guī)程的主要作用如下：1．工藝規(guī)程是指導(dǎo)生產(chǎn)的主要技術(shù)文件。合理的工藝規(guī)程是建立在正確的工藝原理和實(shí)踐基礎(chǔ)上的，是科學(xué)技術(shù)和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的結(jié)晶。因此，它是獲得合格產(chǎn)品的技術(shù)保證，一切生產(chǎn)和管理人員必須嚴(yán)格遵守。2．工藝規(guī)程是生產(chǎn)組織管理工作、計(jì)劃工作的依據(jù)。原材料的準(zhǔn)備、毛坯的制造、設(shè)備和工具的購置、專用工藝裝備的設(shè)計(jì)制造、勞動(dòng)力的組織、生產(chǎn)進(jìn)度計(jì)劃的安排等工作都是依據(jù)工藝規(guī)程來進(jìn)行的。3．工藝規(guī)程是新建或擴(kuò)建工廠或車間的基本資料。在新建擴(kuò)建或改造工廠或車間時(shí)，需依據(jù)產(chǎn)品的生產(chǎn)類型及工藝規(guī)程來確定機(jī)床和設(shè)備的數(shù)量及種類，工人工種、數(shù)量及技術(shù)等級(jí)，車間面積及機(jī)床的布置等。2.3.2制定工藝規(guī)程的原則、原始資料1．制定工藝規(guī)程的原則制定工藝規(guī)程的原則是：在保證產(chǎn)品質(zhì)量的前提下，以最快的速度、最少的勞動(dòng)消耗和最低的費(fèi)用，可靠加工出符合設(shè)計(jì)圖紙要求的零件。同時(shí)，還應(yīng)在充分利用本企業(yè)現(xiàn)有生產(chǎn)條件的基礎(chǔ)上，盡可能保證技術(shù)上先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)上合理、并且有良好的勞動(dòng)條件。2．制定工藝規(guī)程的原始資料(1）產(chǎn)品零件圖樣及裝配圖樣。零件圖樣標(biāo)明了零件的尺寸和形位精度以及其他技術(shù)要求，產(chǎn)品的裝配圖有助于了解零件在產(chǎn)品中的位置、作用，所以，它們是制定工藝規(guī)程的基礎(chǔ)。（2）產(chǎn)品的生產(chǎn)綱領(lǐng)。（3）產(chǎn)品驗(yàn)收的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。（4）本廠現(xiàn)有生產(chǎn)條件，如機(jī)床設(shè)備、工藝裝備、工人技術(shù)水平及毛坯的制造生產(chǎn)能力等。(5)國內(nèi)、外同類產(chǎn)品的生產(chǎn)工藝資料。2.3.3制定工藝規(guī)程的步驟1．零件圖樣分析零件圖樣分析的目的在于：（1）分析零件的技術(shù)要求，主要了解各加工表面的精度要求、熱處理要求，找出主要表面并分析它與次要表面的位置關(guān)系，明確加工的難點(diǎn)及保證零件加工質(zhì)量的關(guān)鍵，以便在加工時(shí)重點(diǎn)加以關(guān)注。（2）審查零件的結(jié)構(gòu)工藝性是否合理，分析零件材料的選取是否合理。2．毛坯選擇毛坯的選擇主要依據(jù)以下幾方面的因素：（1）零件的材料及機(jī)械性能零件的材料一旦確定，毛坯的種類就大致確定了。例如材料為鑄鐵，就應(yīng)選鑄造毛坯；鋼質(zhì)材料的零件，一般可用型材；當(dāng)零件的機(jī)械性能要求較高時(shí)要用鍛造；有色金屬常用型材或鑄造毛坯。（2）零件的結(jié)構(gòu)形狀及尺寸例如，直徑相差不大的階梯軸零件可選用棒料作毛坯，直徑相差較大時(shí)，為節(jié)省材料，減少機(jī)械加工量，可采用鍛造毛坯；尺寸較大的零件可采用自由鍛，形狀復(fù)雜的鋼質(zhì)零件則不宜用自由鍛。對(duì)于箱體、支架等零件一般采用鑄造毛坯，大型設(shè)備的支架可采用焊接結(jié)構(gòu)。（3）生產(chǎn)類型大量生產(chǎn)時(shí)，應(yīng)采用精度高、生產(chǎn)率高的毛坯制造方法，如機(jī)器造型、熔模鑄造、冷軋、冷拔、沖壓加工等。單件小批生產(chǎn)則采用木模手工造型、焊接、自由鍛等。（4）毛坯車間現(xiàn)有生產(chǎn)條件及技術(shù)水平以及通過外協(xié)獲得各種毛坯的可能性。3．?dāng)M訂工藝路線（1）定位基準(zhǔn)的選擇正確選擇定位基準(zhǔn)，特別是主要的精基準(zhǔn)，對(duì)保證零件加工精度、合理安排加工順序起決定性的作用。所以，在擬定工藝路線時(shí)首先應(yīng)考慮選擇合適的定位基準(zhǔn)。基準(zhǔn)的選擇方法見第一章。（2）零件表面加工工藝方案的選擇由于表面的要求（尺寸、形狀、表面質(zhì)量、機(jī)械性能等）不同，往往同一表面的加工需采用多種加工方法完成。某種表面采用各種加工方法所組成的加工順序稱為表面加工工藝方案。（3）加工階段的劃分對(duì)于那些加工質(zhì)量要求高或比較復(fù)雜的零件，通常將整個(gè)工藝路線劃分為以下幾個(gè)階段：1）粗加工階段主要任務(wù)是切除毛坯的大部分余量，并制出精基準(zhǔn)。該階段的關(guān)鍵問題是如何提高生產(chǎn)率。2）半精加工階段任務(wù)是減小粗加工留下的誤差，為主要表面的精加工做好準(zhǔn)備，同時(shí)完成零件上各次要表面的加工。3）精加工階段任務(wù)是保證各主要表面達(dá)到圖樣規(guī)定要求。這一階段的主要問題是如何保證加工質(zhì)量。4）光整加工階段主要任務(wù)是減小表面粗糙度值和進(jìn)一步提高精度。劃分加工階段的好處是按先粗后精的順序進(jìn)行機(jī)械加工，可以合理的分配加工余量以及合理的選擇切削用量，充分發(fā)揮粗加工機(jī)床的效率，長(zhǎng)期保持精加工機(jī)床的精度，并減少工件在加工過程中的變形，避免精加工表面受到損傷；粗精加工分開，還便于及時(shí)發(fā)現(xiàn)毛坯缺陷，同時(shí)有利于安排熱處理工序。（4）加工順序的安排加工順序的安排對(duì)保證加工質(zhì)量，提高生產(chǎn)率和降低成本都有重要作用，是擬定工藝路線的關(guān)鍵之一?？砂聪铝性瓌t進(jìn)行。1）切削加工順序的安排①先粗后精先安排粗加工，中間安排半精加工，最后安排精加工。②先主后次先安排零件的裝配基面和工作表面等主要表面的加工，后安排如鍵槽、緊固用的光孔和螺紋孔等次要表面的加工。③先面后孔對(duì)于箱體、支架、連桿、底座等零件，其主要表面的加工順序是先加工用作定位的平面和孔的端面的加工，然后再加工孔。④先基準(zhǔn)后其它即選作精基準(zhǔn)的表面應(yīng)在一開始的工序中就加工出來，以便為后續(xù)工序的加工提供定位精基準(zhǔn)。2）熱處理工序的安排零件加工過程中的熱處理按應(yīng)用目的，大致可分為預(yù)備熱處理和最終熱處理。預(yù)備熱處理預(yù)備熱處理的目的是改善機(jī)械性能、消除內(nèi)應(yīng)力、為最終熱處理作準(zhǔn)備，它包括退火、正火、調(diào)質(zhì)和時(shí)效處理。鑄件和鍛件，為了消除毛坯制造過程中產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力，改善機(jī)械加工性能，在機(jī)械加工前應(yīng)進(jìn)行退火或正火處理；對(duì)大而復(fù)雜的鑄造毛坯件（如機(jī)架、床身等）及剛度較差的精密零件（如精密絲杠），需在粗加工之前及粗加工與半精加工之間安排多次時(shí)效處理；調(diào)質(zhì)處理的目的是獲得均勻細(xì)致的索氏體組織，為零件的最終熱處理作好組織準(zhǔn)備，同時(shí)它也可以作為最終熱處理，使零件獲得良好的綜合機(jī)械性能，一般安排在粗加工之后進(jìn)行。最終熱處理最終熱處理的目的主要是為了提高零件材料的硬度及耐磨性，它包括淬火、滲碳及氮化等。淬火及滲碳淬火通常安排在半精加工之后、精加工之前進(jìn)行；氮化處理由于變形較小，通常安排在精加工之后。3）輔助工序的安排輔助工序包括：檢驗(yàn)、清洗、去毛刺、防銹、去磁及平衡去重等。其中檢驗(yàn)是最主要的、也是必不可少的輔助工序，零件加工過程中除了安排工序自檢之外，還應(yīng)在下列場(chǎng)合安排檢驗(yàn)工序：①粗加工全部結(jié)束之后、精加工之前；②工件轉(zhuǎn)入、轉(zhuǎn)出車間前后；③重要工序加工前后；④全部加工工序完成后。2.3.4工藝文件的編制零件的機(jī)械加工工藝過程確定之后，應(yīng)將有關(guān)內(nèi)容填寫在工藝卡片上，這些工藝卡片總稱為工藝文件。生產(chǎn)中常用的工藝文件有下列三種形式：1．機(jī)械加工工藝過程卡片是以工序?yàn)閱挝?，?jiǎn)要說明零件整個(gè)加工工藝過程的一種工藝文件，其內(nèi)容包括工序號(hào)、工序名稱、工序內(nèi)容、加工車間、設(shè)備及工藝裝備、各工序時(shí)間定額等，其格式見表2-3。在單件小批生產(chǎn)中，常以這種卡片直接指導(dǎo)生產(chǎn)。表2-1機(jī)械加工工藝過程卡片表2-12．機(jī)械加工工序卡片是針對(duì)每道工序所編制的、用來具體指導(dǎo)工人進(jìn)行生產(chǎn)的工藝文件。它通過工序簡(jiǎn)圖詳細(xì)說明了該工序的加工內(nèi)容、尺寸及公差、定位基準(zhǔn)、裝夾方式、刀具的形狀及其位置等，并注明切削用量、工步內(nèi)容及工時(shí)等。工序卡片多用于大批大量生產(chǎn)中，每個(gè)工序都要有工序卡片。成批生產(chǎn)中的主要零件，或一般零件的關(guān)鍵工序，有時(shí)也要有工序卡片。3．機(jī)械加工工藝（綜合）卡片是以工序?yàn)閱挝?，比較詳細(xì)的說明零件加工工藝過程的一種工藝文件，簡(jiǎn)稱工藝卡。它不但包含了工藝過程卡片的內(nèi)容，而且詳細(xì)說明了每一工序的工位及工步的工作內(nèi)容，對(duì)于復(fù)雜工序，還要繪出工序簡(jiǎn)圖，標(biāo)注工序尺寸及公差等。機(jī)械加工工藝卡片是用來指導(dǎo)工人生產(chǎn)和幫助技術(shù)管理人員掌握整個(gè)加工過程的主要技術(shù)文件，常用于成批生產(chǎn)和小批生產(chǎn)中比較重要的零件。各工廠所用的工藝文件的格式有多種多樣，可視具體情況和參照相關(guān)規(guī)定來編制。第3章數(shù)控機(jī)床加工箱體類零件的工藝分析3.1箱體類零件的結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)箱體類零件是機(jī)器及其部件的基礎(chǔ)零件。它將機(jī)器及其部件中的軸、軸承套和齒輪等零件按一定的相互關(guān)系裝配成一整體，并按預(yù)定的傳動(dòng)關(guān)系協(xié)調(diào)運(yùn)動(dòng)。因此，箱體的加工質(zhì)量，直接影響著機(jī)器的性能，精度和壽命箱體的結(jié)構(gòu)形式雖然多種多樣，但仍有共同的主要特點(diǎn)：形狀復(fù)雜、壁薄且不均勻，內(nèi)部呈腔形，加工部位多，加工難度大，既有精度要求較高的孔系和平面，也有許多精度要求較低的緊固孔。因此，一般中型機(jī)床制造廠用于箱體類零件的機(jī)械加工勞動(dòng)量約占整個(gè)產(chǎn)品加工量的15%~20%。因此，箱體類零件的加工不僅加工部位多，而且加工難度也大。圖3-1所示是幾種常見的箱體類零件簡(jiǎn)圖；圖3-1幾種箱體結(jié)構(gòu)3.2箱體類零件的材料及毛胚盡量均勻，箱體材料一般選用HT200~400的各種牌號(hào)的灰鑄鐵，而最常用的為HT200。灰鑄鐵不僅成本低，而且具有較好的耐磨性、可鑄性、可切削性和阻尼特性（減震性）。在單件生產(chǎn)或某些簡(jiǎn)易機(jī)床的箱體，為了縮短生產(chǎn)周期和降低成本，可采用鋼材焊接結(jié)構(gòu)。此外，精度要求較高的坐標(biāo)鏜床主軸箱則選用耐磨鑄鐵。負(fù)荷大的主軸箱也可采用鑄鋼件。毛坯的加工余量與生產(chǎn)批量、毛坯尺寸、結(jié)構(gòu)、精度和鑄造方法等因素有關(guān)。有關(guān)數(shù)據(jù)可查有關(guān)資料及根據(jù)具體情況決定。毛坯鑄造時(shí)，應(yīng)防止砂眼和氣孔的產(chǎn)生。為了減少毛坯制造時(shí)產(chǎn)生殘余應(yīng)力，應(yīng)使箱體壁厚箱體澆鑄后應(yīng)安排時(shí)效或退火工序。3.3箱體類零件的主要技術(shù)要求零件的主要技術(shù)要求是為了保證箱體的裝配精度，達(dá)到機(jī)器設(shè)備對(duì)它提出的要求，箱體零件的主要技術(shù)要求有以下幾個(gè)方面。1、孔的尺寸精度、幾何形狀精度和表面粗糙度軸承支撐孔應(yīng)有較高的尺寸精度、幾何形狀精度和較小的表面粗糙度要求，否則將影響軸承外圈與箱體上孔的配合精度，使軸的旋轉(zhuǎn)精度降低；若是主軸支撐孔，還會(huì)進(jìn)一步影響機(jī)床的加工精度。一般機(jī)床床頭箱，主軸支撐孔精度為IT6級(jí)，表面粗糙度為Ra0.8~1.6μm，其他支撐孔精度為IT6~IT7級(jí)，表面粗糙度為Ra1.6~3.2μm.幾何形狀精度一般應(yīng)在孔的公差范圍內(nèi)，要求高的應(yīng)不超過孔公差的1/2~1/3。2、支撐孔之間的孔距尺寸精度及相互位置精度在箱體上有齒輪嚙合關(guān)系的相鄰孔之間，應(yīng)有一定的孔距尺寸精度及平行度要求，否則會(huì)影響齒輪的嚙合精度，工作時(shí)會(huì)產(chǎn)生噪音和振動(dòng)，并影響齒輪壽命。這項(xiàng)精度主要取決于傳動(dòng)齒輪副的中心距和齒輪嚙合精度。一般機(jī)床的中心距公差為0.02~0.08mm,軸心線平行度0.03~0.1mm。箱體上同軸線孔應(yīng)有一定的同軸度要求。同軸線孔的同軸度超差，不僅會(huì)給箱體中軸的裝配帶來困難，且使軸的運(yùn)轉(zhuǎn)情況惡化，軸承磨損情況加劇，溫度升高。影響機(jī)器的精度和正常運(yùn)轉(zhuǎn)。同軸度為0.03~3、主平面的形狀精度、相互位置精度和表面粗糙度箱體的主平面就是裝配基面或加工中的定位基面，它們直接影響箱體與機(jī)器總裝時(shí)的相對(duì)位置及接觸剛性，影響箱體加工中的定位精度，因而有較高的平面度和平面粗糙度。如一般機(jī)床箱體裝配基面和定位基面的平面度為0.03~0.1mm表面粗糙度為Ra1.6~3.2μm。其他平面對(duì)裝配基面也有一定的尺寸精度和平面度要求，如一般平面的平行度為0.05~0.2mm,平面間的垂直度為4、支撐孔與主平面的尺寸精度及相互位置精度箱體上個(gè)支持孔對(duì)裝配基面有一定的尺寸精度和平面度要求；對(duì)斷面有一定的垂直度要求。如車床主軸孔軸心線對(duì)裝配基面在水平平面內(nèi)有偏斜，則加工時(shí)會(huì)產(chǎn)生錐度；主軸孔軸心線對(duì)端面的垂直度超差，裝配會(huì)將引起機(jī)床主軸的端面跳動(dòng)等。3.4箱體零件的加工工藝分析1.主要表面加工方法的選擇箱體的主要表面有平面和軸承支承孔。主要平面的加工，對(duì)于中、小件，一般在牛頭刨床或普通銑床上進(jìn)行。對(duì)于大件，一般在龍門刨床或龍門銑床上進(jìn)行。刨削的刀具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，機(jī)床成本低，調(diào)整方便，但生產(chǎn)率低；在大批、大量生產(chǎn)時(shí)，多采用銑削；當(dāng)生產(chǎn)批量大且精度又較高時(shí)可采用磨削。單件小批生產(chǎn)精度較高的平面時(shí)，除一些高精度的箱體仍需手工刮研外，一般采用寬刃精刨。當(dāng)生產(chǎn)批量較大或?yàn)楸ＷC平面間的相互位置精度，可采用組合銑削和組合磨削，如圖3-2所示。圖3-2組合銑削和組合磨削箱體支承孔的加工，對(duì)于直徑小于50mm2.擬定工藝過程的原則(1)先面后孔的加工順序箱體主要是由平面和孔組成，這也是它的主要表面。先加工平面，后加工孔，是箱體加工的一般規(guī)律。因?yàn)橹饕矫媸窍潴w往機(jī)器上的裝配基準(zhǔn)，先加工主要平面后加工支承孔，使定位基準(zhǔn)與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)和裝配基準(zhǔn)重合，從而消除因基準(zhǔn)不重合而引起的誤差。另外，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，可為孔的加工提供穩(wěn)定可靠的定位基準(zhǔn)，并且加工平面時(shí)切去了鑄件的硬皮和凹凸不平，對(duì)后序孔的加工有利，可減少鉆頭引偏和崩刃現(xiàn)象，對(duì)刀調(diào)整也比較方便。(2)粗精加工分階段進(jìn)行粗、精加工分開的原則：對(duì)于剛性差、批量較大、要求精度較高的箱體，一般要粗、精加工分開進(jìn)行，即在主要平面和各支承孔的粗加工之后再進(jìn)行主要平面和各支承孔的精加工。這樣，可以消除由粗加工所造成的內(nèi)應(yīng)力、切削力、切削熱、夾緊力對(duì)加工精度的影響，并且有利于合理地選用設(shè)備等。粗、精加工分開進(jìn)行，會(huì)使機(jī)床，夾具的數(shù)量及工件安裝次數(shù)增加，而使成本提高，所以對(duì)單件、小批生產(chǎn)、精度要求不高的箱體，常常將粗、精加工合并在一道工序進(jìn)行，但必須采取相應(yīng)措施，以減少加工過程中的變形。例如粗加工后松開工件，讓工件充分冷卻，然后用較小的夾緊力、以較小的切削用量，多次走刀進(jìn)行精加工。(3)合理地安排熱處理工序?yàn)榱讼T造后鑄件中的內(nèi)應(yīng)力，在毛坯鑄造后安排一次人工時(shí)效處理，有時(shí)甚至在半精加工之后還要安排一次時(shí)效處理，以便消除殘留的鑄造內(nèi)應(yīng)力和切削加工時(shí)產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力。對(duì)于特別精密的箱體，在機(jī)械加工過程中還應(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）。箱體人工時(shí)效的方法，除加熱保溫外，也可采用振動(dòng)時(shí)效。3.定位基準(zhǔn)的選擇(1)粗基準(zhǔn)的選擇在選擇粗基準(zhǔn)時(shí)，通常應(yīng)滿足以下幾點(diǎn)要求：第一，在保證加工面均有余量的前提下，應(yīng)使重要孔的加工余量均勻,孔壁的厚薄盡量均勻，其余部位均有適當(dāng)?shù)谋诤?；第二，裝入箱體內(nèi)的回轉(zhuǎn)零件(如齒輪、軸套等)應(yīng)與箱壁有足夠的間隙；第三，注意保持箱體必要的外形尺寸。此外，還應(yīng)保證定位穩(wěn)定，夾緊可靠。為了滿足上述要求，通常選用箱體重要孔的毛坯孔作粗基準(zhǔn)。例表3-2大批生產(chǎn)加工規(guī)程中，以I孔和Ⅱ孔作為粗基準(zhǔn)。由于鑄造箱體毛坯時(shí)，形成主軸孔、其它支承孔及箱體內(nèi)壁的型芯是裝成一整體放入的，它們之間有較高的相互位置精度，因此不僅可以較好地保證軸孔和其它支承孔的加工余量均勻，而且還能較好地保證各孔的軸線與箱體不加工內(nèi)壁的相互位置，避免裝入箱體內(nèi)的齒輪、軸套等旋轉(zhuǎn)零件在運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)與箱體內(nèi)壁相碰。根據(jù)生產(chǎn)類型不同，實(shí)現(xiàn)以主軸孔為粗基準(zhǔn)的工件安裝方式也不一樣。大批大量生產(chǎn)時(shí)，由于毛坯精度高,可以直接用箱體上的重要孔在專用夾具上定位，工件安裝迅速，生產(chǎn)率高。在單件、小批及中批生產(chǎn)時(shí)，一般毛坯精度較低，按上述辦法選擇粗基準(zhǔn)，往往會(huì)造成箱體外形偏斜，甚至局部加工余量不夠，因此通常采用劃線找正的辦法進(jìn)行第一道工序的加工，即以主軸孔及其中心線為粗基準(zhǔn)對(duì)毛坯進(jìn)行劃線和檢查，必要時(shí)予以糾正，糾正后孔的余量應(yīng)足夠，但不一定均勻。如表3-2大批生產(chǎn)工藝規(guī)程中，銑頂面以I孔和Ⅱ孔直接在專用夾具上定位。在單件小批生產(chǎn)時(shí)，由于毛坯精度低，一般以劃線找正法安裝。表3-1小批生產(chǎn)工藝規(guī)程中的序號(hào)40規(guī)定的劃線，劃線時(shí)先找正主軸孔中心，然后以主軸孔為基準(zhǔn)找出其它需加工平面的位置。加工箱體時(shí)，按所劃的線找正安裝工件，則體現(xiàn)了以主軸孔作粗基準(zhǔn)。(2)精基準(zhǔn)的選擇為了保證箱體零件孔與孔、孔與平面、平面與平面之間的相互位置和距離尺寸精度，箱體類零件精基準(zhǔn)選擇常用兩種原則：基準(zhǔn)統(tǒng)一原則、基準(zhǔn)重合原則。①一面兩孔(基準(zhǔn)統(tǒng)一原則)在多數(shù)工序中，箱體利用底面(或頂面)及其上的兩孔作定位基準(zhǔn)，加工其它的平面和孔系，以避免由于基準(zhǔn)轉(zhuǎn)換而帶來的累積誤差。如表3-5所示的大批生產(chǎn)工藝過程中，以頂面及其上兩孔2-?8H7為定位基準(zhǔn)，采用基準(zhǔn)統(tǒng)一原則。②三面定位(基準(zhǔn)重合原則)箱體上的裝配基準(zhǔn)一般為平面，而它們又往往是箱體上其它要素的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)，因此以這些裝配基準(zhǔn)平面作為定位基準(zhǔn)，避免了基準(zhǔn)不重合誤差，有利于提高箱體各主要表面的相互位置精度。表3-1小批生產(chǎn)過程中即采用基準(zhǔn)重合原則。圖3-3為某車床主軸箱簡(jiǎn)圖，表3-1為該主軸箱小批量生產(chǎn)的工藝過程。表3-2為該主軸箱大批量生產(chǎn)的工藝過程。圖3-3為某車床主軸箱簡(jiǎn)圖 表3－1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)10鑄造

20時(shí)效

30油漆

40劃線：考慮主軸孔有加工余量，并盡量均勻。劃C、A及E、D面加工線

50粗、精加工頂面A按線找正60粗、精加工B、C面及側(cè)面DB、C面70粗、精加工兩端面E、FB、C面80粗、半精加工各縱向孔B、C面90精加工各縱向孔B、C面100粗、精加工橫向孔B、C面110加工螺孔各次要孔

120清洗去毛刺

130檢驗(yàn)

表3－2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)10鑄造

20時(shí)效

30油漆

40銑頂面AI孔與Ⅱ孔50鉆、擴(kuò)、鉸2-?8H7工藝孔頂面A及外形60銑兩端面E、F及前面D頂面A及兩工藝孔70銑導(dǎo)軌面B、C頂面A及兩工藝孔80磨頂面A導(dǎo)軌面B、C90粗鏜各縱向孔頂面A及兩工藝孔100精鏜各縱向孔頂面A及兩工藝孔110精鏜主軸孔I頂面A及兩工藝孔120加工橫向孔及各面上的次要孔

130磨B、C導(dǎo)軌面及前面D頂面A及兩工藝孔140將2-?8H7及4-?7.8mm均擴(kuò)鉆至?8.5mm，攻6-M10

150清洗、去毛刺、倒角

160檢驗(yàn)由分析可知，這兩種定位方式各有優(yōu)缺點(diǎn)，應(yīng)根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)條件合理確定。在中、小批量生產(chǎn)時(shí)，盡可能使定位基準(zhǔn)與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)重合，以設(shè)計(jì)基準(zhǔn)作為統(tǒng)一的定位基準(zhǔn)。而大批量生產(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，由此而產(chǎn)生的基準(zhǔn)不重合誤差通過工藝措施解決，如提高工件定位面精度和夾具精度等。另外，箱體中間孔壁上有精度要求較高的孔需要加工時(shí)，需要在箱體內(nèi)部相應(yīng)的地方設(shè)置鏜桿導(dǎo)向支承架，以提高鏜桿剛度。因此可根據(jù)工藝上的需要，在箱體底面開一矩形窗口，讓中間導(dǎo)向支承架伸入箱體。產(chǎn)品裝配時(shí)窗口上加密封墊片和蓋板用螺釘緊固。這種結(jié)構(gòu)形式已被廣泛認(rèn)可和采納。若箱體結(jié)構(gòu)不允許在底面開窗口，而又必需在箱體內(nèi)設(shè)置導(dǎo)向支承架，中間導(dǎo)向支承需用吊架裝置懸掛在箱體上方，如圖3-4所示。由于吊架剛度差，安裝誤差大，影響孔系精度；且吊裝困難，影響生產(chǎn)率。 圖3-4吊架式鏜模夾具第4章分離式齒輪箱體加工工藝過程及其分析一般減速箱，為了制造與裝配的方便，常做成可分離的，如圖4-1所示。4.1分離式箱體的主要技術(shù)要求1．對(duì)合面對(duì)底座的平行度誤差不超過0.5/1000；2．對(duì)合面的表面粗糙度值小于Ral.6μm，兩對(duì)合面的接合間隙不超過0.03mm3．軸承支承孔必須在對(duì)合面上，誤差不超過±0.2mm4．軸承支承孔的尺寸公差為H7，表面粗糙度值小于Ral.6μm，圓柱度誤差不超過孔徑公差之半，孔距精度誤差為±0.05~0.08 圖4-1分離式箱體4.2分離式箱體的工藝特點(diǎn)分離式箱體的工藝過程如表4-1、表4-2、表4-3所示。表4-1箱蓋的工藝過程序號(hào)工序內(nèi)容定位基準(zhǔn)10鑄造

20時(shí)效

30涂底漆

40粗刨對(duì)合面凸緣A面50刨頂面對(duì)合面60磨對(duì)合面頂面70鉆結(jié)合面聯(lián)接孔對(duì)合面、凸緣輪廓80鉆頂面螺紋底孔、攻螺紋對(duì)合面二孔90檢驗(yàn)

表4-2底座的工藝過程序號(hào)工序內(nèi)容定位基準(zhǔn)10鑄造

20時(shí)效

30涂底漆

40粗刨對(duì)合面凸緣B面50刨底面對(duì)合面60鉆底面4孔、锪沉孔、鉸2個(gè)工藝孔對(duì)合面、端面、側(cè)面70鉆側(cè)面測(cè)油孔、放油孔、螺紋底孔、锪沉孔、攻螺紋底面、二孔80磨對(duì)合面底面90檢驗(yàn)

表4-3箱體合裝后的工藝過程序號(hào)工序內(nèi)容定位基準(zhǔn)10將蓋與底座對(duì)準(zhǔn)合籠夾緊、配鉆、鉸二定位銷孔，打入錐銷，根據(jù)蓋配鉆底座，結(jié)合面的連接孔，锪沉孔

20拆開蓋與底座，修毛刺、重新裝配箱體，打人錐銷，擰緊螺栓。

30銑兩端面底面及兩孔40粗鏜軸承支承孔，割孔內(nèi)槽底面及兩孔50精鏜軸承支承孔，割孔內(nèi)槽底面及兩孔60去毛刺、清洗、打標(biāo)記

70檢驗(yàn)

由表可見，分離式箱體雖然遵循一般箱體的加工原則，但是由于結(jié)構(gòu)上的可分離性，因而在工藝路線的擬訂和定位基準(zhǔn)的選擇方面均有一些特點(diǎn)。1.加工路線分離式