機(jī)械制造工藝學(xué)（第3版）課件：箱體零件基礎(chǔ)知識(shí)及平面加工方法

機(jī)械制造工藝學(xué)箱體零件基礎(chǔ)知識(shí)及平面加工方法車床主軸箱加工工藝如圖3-1所示為某車窗主軸箱簡(jiǎn)圖，材料為HT200，中小批生產(chǎn)，制定其機(jī)械加工工藝過程卡。箱體類零件典型特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)復(fù)雜，壁薄且壁厚不均勻；孔和面的尺寸精度、表面粗糙度及形位精度要求多，如何保證孔系之間的尺寸精度、形位精度，孔面之間的位置精度往往是加工的重點(diǎn)；加工中要特別注意定位精準(zhǔn)的選擇，以保證各形位精度的實(shí)現(xiàn)，毛坯多采用鑄件，需進(jìn)行時(shí)效處理，保證零件加工后的性能穩(wěn)定性。1.掌握箱體零件結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、功用、加工技術(shù)要求等基礎(chǔ)知識(shí)。2.掌握銑削、磨削等平面常用加工方法。3.掌握箱體零件孔系常用加工方法4.掌握數(shù)控銑削加工工藝特點(diǎn)。1.具有根據(jù)箱體類零件用途、結(jié)構(gòu)、技術(shù)要求等確定其毛坯、材料、熱處理、加工方法等的能力。2.具有對(duì)箱體類零件進(jìn)行機(jī)械加工工藝分析的能力。3.具有制訂箱體類零件機(jī)械加工工藝文件的能力。培養(yǎng)學(xué)生自力更生、堅(jiān)持不懈的職業(yè)精神。箱體零件基礎(chǔ)知識(shí)一、箱體類零件的功用和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)箱體類零件是機(jī)器及其部件的基礎(chǔ)件。它將一些軸、套、軸承和齒輪等零件裝配起來，使其保持正確的相互位置關(guān)系，按規(guī)定的傳動(dòng)關(guān)系協(xié)調(diào)運(yùn)動(dòng)。箱體的結(jié)構(gòu)形狀一般都比較復(fù)雜，壁薄且壁厚不均勻，內(nèi)部呈腔形；在箱壁上既有許多精度要求較高的軸承支承孔和平面，也有許多精度要求較低的緊固孔。一般來說，箱體不僅需要加工的表面較多，且加工的難度也較大。圖3-2幾種常見箱體的結(jié)構(gòu)形式a)組合機(jī)床主軸箱b)車床進(jìn)給箱c)分離式減速箱d)泵殼二、箱體類零件的主要技術(shù)要求（1）孔和平面的精度及表面粗糙度要求箱體零件支承孔的尺寸公差一般為IT6~IT7，形狀公差不超過其孔徑尺寸公差的一半，表面粗糙度值Ra為1.6~0.4μm；同軸線上支承孔的同軸度公差為?0.01~?0.03mm，各支承孔之間的平行度公差為0.03~0.06mm，中心距公差為±0.02~0.08mm。（2）箱體裝配基面、定位基面的平面精度與表面粗糙度其平面度公差一般為0.02~0.1mm，表面粗糙度值Ra為3.2~0.8μm。主要平面間的平行度、垂直度公差為300∶(0.02~0.1)。（3）各支承孔與裝配基面間的距離尺寸及相互位置精度(平行度、垂直度)一般支承孔與裝配基面間的平行度公差為0.03~0.1mm。三、箱體類零件的材料及毛坯箱體類零件的材料常用鑄鐵，根據(jù)需要可選用HT150~350，常用HT200。在單件小批生產(chǎn)情況下，為了縮短生產(chǎn)周期，可采用鋼板焊接結(jié)構(gòu)。某些大負(fù)荷的箱體有時(shí)采用鑄鋼件。在特定條件下，可采用鋁鎂合金或其他鋁合金材料。鑄鐵毛坯在單件小批生產(chǎn)時(shí)，一般采用木模手工造型，毛坯精度較低，余量大；在大批量生產(chǎn)時(shí)，通常采用金屬模機(jī)器造型，毛坯精度較高，加工余量可適當(dāng)減小。單件小批生產(chǎn)直徑大于50mm的孔，成批生產(chǎn)大于30mm的孔，一般都鑄出預(yù)孔，以減少加工余量。鋁合金箱體常用壓鑄制造，毛坯精度很高，余量很小，一些表面不必經(jīng)切削加工即可使用。四、箱體類零件的結(jié)構(gòu)工藝性箱體的基本孔可分為通孔、階梯孔、不通孔、交叉孔等幾類。通孔的工藝性最好，特別是孔的長(zhǎng)度L與孔徑D之比L/D≤1~1.5的短圓柱孔工藝性最好。深孔(L/D>5)的加工就較困難。階梯孔的工藝性較差，尤其當(dāng)孔徑相差很大且小孔又小時(shí)，工藝性就更差。交叉孔的工藝性很差。圖3-3交叉孔的結(jié)構(gòu)工藝性箱體同一軸線上各孔的孔徑排列方式如圖3-4所示。圖a對(duì)于單件小批生產(chǎn)，這種結(jié)構(gòu)加工最為方便。圖b大批量生產(chǎn)的箱體，常采用此種孔徑分布。圖c工藝性差，應(yīng)避免。箱體平面的粗加工和半精加工，常用的方法有刨削和銑削，也可采用車削。當(dāng)生產(chǎn)批量較大時(shí)可采用拉銷，或者專用組合銑床對(duì)箱體各平面進(jìn)行多刀、多面同時(shí)銑削，尺寸較大的箱體，也可在多軸龍門銑床上進(jìn)行組合銑削（圖3-5a），提高加工效率。箱體平面的精加工，多采用磨削和精刨，為提高生產(chǎn)率和平面間的位置精度，可采用專用磨床進(jìn)行組合磨削（圖3-5b）。圖3-5箱體平面的組合銑削與磨削對(duì)于一些高精度的箱體則仍需采用研磨、手工刮研等光整加工方法。箱體類零件的平面加工方法一、刨削刨削是單件小批生產(chǎn)中平面加工最常采用的加工方法，加工精度一般可達(dá)IT6~IT10，表面粗糙度值Ra為12.5~1.6μm。刨削加工的機(jī)床、刀具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，調(diào)整方便，通用性好。但刨削切削速度較低，有空行程損失，常常為單刀單刃加工，故生產(chǎn)率較低。圖3-6寬刃精刨刀目前，采用精刨代替刮研的方法較為普通，能收到良好的效果。采用寬刃精刨時(shí)，切削速度較低(2~12m/min)，加工余量較小(預(yù)刨余量0.08~0.12mm，終刨余量0.03~0.05mm)，工件發(fā)熱變形小，可獲得較小的表面粗糙度值(Ra為1.6~0.8μm)和較高的加工精度(直線度為0.02/1000)，且生產(chǎn)率也較高。二、銑削（milling）銑削是平面加工中最常采用的加工方法，粗銑：兩平行平面間的尺寸公差等級(jí)IT12~IT11,表面粗糙度Ra為25~12.5μm;半精銑：IT10~IT9,Ra=6.3~3.2μm；精銑：IT8~IT7,Ra=3.2~1.6μm，直線度0.08~0.12mm/m.銑削加工效率高，其加工范圍廣泛，可銑平面、臺(tái)階面、溝槽、曲面、型腔、鍵槽、T型槽、V形槽、燕尾槽、螺旋面等。銑削特點(diǎn)：銑削加工生產(chǎn)效率高；多刀齒加工斷續(xù)切削：沖擊和振動(dòng)，熱沖擊，刀具耐用度低；容屑和排屑困難。銑削平面有端銑和周銑兩種方法圖3-7面銑削的方法a)端銑b)周銑周銑利用銑刀圓周上的切削刃完成工件表面的切削加工，加工中銑刀回轉(zhuǎn)軸線平行于被加工表面，其加工范圍廣，適用于中、小批量生產(chǎn)中銑削較狹長(zhǎng)的平面、鍵槽、臺(tái)階面、成形面等，但其加工質(zhì)量和效率比端銑低。依據(jù)銑刀旋轉(zhuǎn)方向與工件進(jìn)給方向是否相同可分為順銑和逆銑順銑：銑刀與工件接觸部位的旋轉(zhuǎn)方向與工件進(jìn)給方向相同。逆銑：銑刀與工件接觸部位的旋轉(zhuǎn)方向與工件進(jìn)給方向相反。端銑利用銑刀端面上的刀齒完成工件表面切削加工，加工中同時(shí)參加切削的刀齒數(shù)較多，切削較平穩(wěn)，銑刀盤端面上一般裝有修光齒，加工精度較高，表面粗糙度值較小且銑刀刀桿剛性好用硬質(zhì)合金刀片可進(jìn)行高速?gòu)?qiáng)力切削，故生產(chǎn)效率高，特別適合于大批量生產(chǎn)中銑削寬大平面。依據(jù)銑刀與工件相對(duì)位置的不同分為對(duì)稱銑削和不對(duì)稱銑削對(duì)稱銑削

不對(duì)稱逆銑

不對(duì)稱順銑三、磨削平面磨削和其他磨削方法一樣，具有切削速度高、進(jìn)給量小、尺寸精度易于控制及能獲得較小的表面粗糙度值等特點(diǎn)，加工精度一般可達(dá)IT5~IT9，表面粗糙度值Ra為1.6~0.2μm，因而多用于零件的半精加工和精加工。平面磨削的方法有周磨和端磨兩種，如圖3-8所示。圖3-8平面磨削的方法1—砂輪2—工件a)周磨b)端磨(1)周磨

砂輪的工作面是圓周表面。磨削時(shí)砂輪與工件的接觸面積小，發(fā)熱小，散熱快，排屑與冷卻條件好，因此可獲得較高的加工精度和表面質(zhì)量，通常適用于加工精度要求較高的零件。但由于周磨采用間斷的橫向進(jìn)給，因而生產(chǎn)率較低。(2)端磨

砂輪的工作面是端面。磨削時(shí)磨頭軸伸出長(zhǎng)度短，剛性好，磨頭又主要承受軸向力，彎曲變形小，因而可采用較大的磨削用量。砂輪與工件接觸面積大，同時(shí)參加磨削的磨粒多，故生產(chǎn)率較高。但散熱和冷卻條件差，且砂輪端面沿徑向各點(diǎn)圓周速度不等而產(chǎn)生磨損不均勻，故磨削精度較低。一般適用于大批生產(chǎn)中精度要求不太高的零件表面加工，或直接對(duì)毛坯進(jìn)行粗磨。為減小砂輪與工件的接觸面積，將砂輪端面修成內(nèi)錐形，或使磨頭傾斜微小的角度，可改善散熱條件，提高加工效率，雖磨出的平面中間略呈凹形，但由于傾角很小，下凹量極微(圖2-54b)。四、刮研刮研平面用于未淬火的工件，可使兩個(gè)平面之間達(dá)到很好的接觸及緊密吻合，能獲得較高的形狀精度和相互位置精度，加工精度一般可達(dá)5級(jí)以上，表面粗糙度值Ra為1.6~0.1μm。刮研后的平面能形成具有潤(rùn)滑油膜的滑動(dòng)面，因