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车床主轴箱箱体设计工艺



第一章 分析零件图 1.1 检查零件图的完整性和正确性 1.2 零件的技术要求 1.3 零件的材料分析 1.4 零件图的标注尺寸 第二章 零件的结构工艺性分析 2.1 有利于达到所要求的加工质量 2.1.2 保证位置精度的可能性 第三章 零件的毛坯的种类和选择 3.1 毛坯的种类 第四章 定位基准的选择 4.1 粗基准的选择 4.2 精基准的选择 第五章 加工工艺路

线的拟定 5.1 路线拟定 5.2 加工顺序的安排 5.3 热处理工序 第六章 设备及工艺装备的选择 6.1 设备的选择 6.2 工艺装备的选择 6.2.1 刀具的选择



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第一章 分析零件图

图 1 车床主轴箱图
1.1 检查零件图的完整性和正确性
对图纸进行具体的分析, 发现图纸的尺寸残缺, 诸如一些孔的定位尺寸等。 经过仔细计算与查阅,已基本修正。

1.2 零件的技术要求
通过图纸获知,此图为箱体类零件,而且主要的加工方向为孔的形位公差 以及表面粗糙度的保证。内腔为此零件主要加工部位。

1.3 零件的材料分析
图纸要求材料为 HT200,应该对毛坯进行适当的热处理,来满足加工的要 求。同时要选好毛坯,不能有白口、夹砂、疏松等。

1.4 零件图的标注尺寸

对图纸经过分析, 相关重要的尺寸已直接标出, 而且符合尺寸链的要求。 零件图的尺寸也便于测量,图上没有不应标注的尺寸且不封闭。需要的参 考尺寸也基本标出。

第二章 零件的结构工艺性分析
零件的工艺性是指在满足使用性能的前提下,是否能够以较高的生产率 和最低的成本方便地加工出来的特性。

2.1 有利于达到所要求的加工质量
因为加工精度的高低直接影响到加工成本和零件的使用性能。故必须根 据零件在整个机器中的作用和工作确定,尽可能使零件加工方便制造成本 低。

2.2 保证位置精度的可能性
为了保证零件的位置精度,最好使零件能在一次安装中加工出所有相关 表面,这样就能依靠机床本身的精度来达到所要求的位置精度。孔Ф 42 与 Ф 40 的轴心线与孔Ф 95 与Ф 120 的轴心线具有平行度的要求。Ф 120 的孔 所在面的内腔面与Ф 120 的孔的轴心线有垂直度的要求等。这些位置度的 要求都需要在加工中保证的,所以通过一次装夹加工出所有相关面的方法 是最好的选择之一。 孔径的尺寸误差和几何形状误差会造成轴承与孔的配合不良。所以箱体 类零件对孔的要求较高。 主轴孔的尺寸公关等级为 IT6, 其余孔为 IT8--IT7。 孔的几何开关精度未做规定的,一般控制在尺寸传送的 1/2 范围内即可。 孔的位置精度,同一轴线上各孔的同轴度误差和孔端面对轴线的垂直度 误差,会使轴和轴承配到箱体内出现歪斜,从而造成主轴径向圆跳动和轴

向窜动,一般孔距允许误差为±0.025--±0.060mm,而同一中心线上支承 孔的同轴度约为最小孔尺寸公差之半。 孔与平面的位置精度,主要孔对主轴箱安装平行度,决定了主轴与床身 导轨的相互位置关系,这项精度是在总装时通刮研来达到的,为了减少刮 研工作量,一般规定在垂直和水平两个方向上,只允许主轴前端向上和向 前偏。 主要平面的精度,装配基面的平面度影响主轴箱与床身连接时的接触刚 度,加工过程中作为定位基面则会影响主要孔的加工精度。因此规定了底 面和导向面必须平直,为了保证箱盖的密封性,还规定了顶面的平面度要 求,当大批量生产将其顶面用做定位基面时,对其平面度要求还要提高。 表面粗糙度,一般主轴孔的表面粗糙度为 Ra0.4μ m,其他各纵向孔的表 面粗糙度为 Ra1.6μ m,孔的内端面表面粗糙度为 Ra3.2μ m,装配基准面和 定位基准面的表面粗糙度为 Ra2.5--0.63μ m,其他平面的表面粗糙度为 Ra10--2.5μ m.

2.3 有利于减少加工劳动量
尽量简化或避免内表面的加工,减少不必要的加工表面。

2.4 有利于提高劳动生产率
零件的有关尺寸应力求一致,并能用标准的刀具加工。减少零件的安装 次数,每一次加工的时候就尽量把分布在同一个方向上能够加工的部位都 尽量加工完。 。

第三章 零件的毛坯的种类和选择
3.1 毛坯的种类

该零件体积较大,且为小批量生产,而且外形复杂。 此零件为主轴箱的箱体, 箱体是基础类整体它将机器中有关部件的轴、 套、 齿轮等相关零件连接成一个整体,并使这保持正确的相互位置,以传递转 矩或改变转速来完成规定的运动, 因此箱体的加工质量直接影响到机器 的 性能、精度和寿命。且该箱体结构复杂,壁薄且不均匀,加工部位多,加 工难度大。机床主轴箱的精度要求也比较高。力学性能要求不是太高。 箱体零件的材料常选用各种牌号的灰铸铁, 因为灰铸铁具有较好的耐磨性、 铸造性和要切削性,而且吸振性好,成本又低。 综上我们可以选择 HT200 的砂型铸造件为毛坯。

第四章 定位基准的选择
4.1 粗基准的选择
在选择粗基准前,通常需要满足以下条件: ⑴ 在保证各加工面均有余量的前提下,应使重要孔的加 工余量均匀,孔壁的厚薄尽量均匀,其余部位均有适当的壁 厚; ⑵ 装入箱体内的回转零件应与箱壁有足够的间隙; ⑶ 注意保持箱体必的外形尺寸,此外,还应该保证定位稳定,夹紧可靠。 为了满足上述,通常选用箱体重要孔的毛坯作为粗基准。因为是小批量的 加工生产,可以采用划线找正的方法进行第一道工序的加工,即以主轴孔 及其中心线为粗基准对毛坯进行划线和检查时予以纠正, 但是纠正后的孔 , 的余量应足够 ,但是不一定均匀。例如工艺规程卡中序号 40 的规定的划 线,划线时先找正主思孔中心,然后以主轴孔为基准找出其他需加工平面 的位置。加工箱体时,按所划的线找正安装工件,则体现了以主轴孔作为

且基准。 4.2 精基准的选择 为了保证箱体零件孔与孔、孔与平面、平面与平面之间的相互位置和距 离尺寸精度,箱体类零件的精基准选择常使用基准统一的原则和基准重合 的原则。 一面两孔, 即在多数工序中, 箱体利用底面及其上的两孔作为定位基准, 加工其他的平面和孔系,以避免由于基准转换而带来的累积误差。 三面定位,箱体上装配基准一般为平面,而它们又往往是箱体上其他要 素的设计基准,加些以这些装配基准平面作为定位基准,避免了基准不重 合误差,有利于提高箱体各主要表面的相互位置精度。 因为该主轴箱是小批量生产, 所以我们尽可能使定位基准与设计基准重 合,以设计基准作为统一的定位基准。另外,当箱体中间孔壁上有精度要 求较高的也需要加工时, 需要在箱体内部的相应地方设置镗杆导向支承架, 以提高镗杆刚度。

第五章 加工工艺路线的拟定
表面加工方法的选择, 就是为零件上每一个有质量要求的表面选择一套 合理的加工方法,在选择时,一般先根据表面的精度和粗糙度要求选定最 终加工方法,然后再确定精加工前准备工序加工方法,即确定加工方案。 主轴箱的材料为 HT200,生产类型为小批量生产。查《机械加工工艺手 册》表 2-4、2-5 可得,该零件的毛坯为砂型铸造,加工余量如下: 箱体内上的孔加工: Ф 95 的孔加工路线(表面粗糙度值 Ra 为:0.8,上偏差为+0.004,下偏差为

-0.018,公差等级:IT6) :粗镗--半精镗--精镗--浮动镗刀精镗 Ф 90 的孔加工路线(表面粗糙度值 Ra 为:0.8,上偏差为+0.004,下偏差为 -0.018,公差等级:IT6) :粗镗--半精镗--精镗--浮动镗刀精镗 Ф 52 的孔加工路线(表面粗糙度值 Ra 为:1.6,上偏差为+0.018,下偏差为 -0.012,公差等级:IT7) :粗镗--半精镗--精镗 Ф 64 的孔加工路线(表面粗糙度值 Ra 为:6.3):粗镗--半精镗 Ф 62 的孔加工路线(表面粗糙度值 Ra 为:1.6,上偏差为+0.018,下偏差为 -0.012,公差等级:IT7) :粗镗--半精镗--精镗 Ф 120 的孔加工路线(上偏差为+0.004, 下偏差为-0.018, 公差等级: IT6) : 粗镗--半精镗--精镗--浮动镗刀精镗 Ф 42 的孔加工路线(表面粗糙度值 Ra 为:1.6,上偏差为+0.025,下偏差为 0,公差等级:IT7) :粗镗--半精镗--精镗 Ф 40 的孔加工路线(上偏差为+0.014,下偏差为-0.011,公差等级:IT7) : 粗镗--半精镗--精镗 Ф 28 的孔加工路线(表面粗糙度值 Ra 为:1.6,上偏差为+0.021,下偏差为 0,公差等级:IT7) :粗镗--半精镗--精镗 Ф 25 的孔加工路线(表面粗糙度值 Ra 为:1.6,上偏差为+0.021,下偏差为 0,公差等级:IT7) :粗镗--扩孔--粗铰--精铰 加工余量控制: 孔径/mm Ф 25 Ф 28 扩孔/mm 1.7 1.7 粗镗/mm 0.15 0.15 精镗/mm 0.06 0.06

Ф 40 Ф 42 Ф 52 Ф 64 Ф 62 Ф 95 Ф 120 Ф 90

1.7 1.7 1.7 1.7 1.7 1.7 2 1.7

0.2 0.2 0.4 0.4 0.4 0.6 0.6 0.6

0.08 0.08 0.09 0.09 0.09 0.12 0.2 0.12

其余的孔技术要求低,直接钻削就可以了。 各面毛坯余量:4.3 经济精度:±1 各表面的加工路线: 加工底面 C(表面粗糙度值 Ra 为:3.2) :粗铣--精铣 加工端面 F(表面粗糙度值 Ra 为:6.3) :粗铣 加工端面 E(表面粗糙度值 Ra 为:3.2) :粗铣--精铣 加工端面 D(表面粗糙度值 Ra 为:3.2) :粗铣--精铣 加工顶面 A(表面粗糙度值 Ra 为:3.2) :粗铣--精铣 加工面 B(表面粗糙度值 Ra 为:0.8) :粗铣--精铣--精磨 各面加式余量控制: 面 C F 毛坯/mm 4.3 4.3 粗铣/mm 3.5 3.5 精铣/mm 0.8

E D A

4.3 4.3 3.6

3.5 3.5 2.7

0.8 0.8 0.9

加工其余表面只需要经过粗加工即可。 5.2 加工顺序的安排 先按照基面先行的原则进行加工,加工底面;再先主后次的原则进行加 工,先将重要的表面,然后按照先面后孔的原则进行加工,把所有面加工 完成,最后加工孔。 5.3 热处理工序 先对铸件进行时效处理,然后进行退火或者正火,来改善金属的加工 性能,精加工完成后进行淬火,最后对表面进处理,防腐等。

第六章 设备及工艺装备的选择
6.1 设备的选择 先用普通铣床对铸件的外轮廓进行粗加工,以及底面的加工。现在数 控铣床上对 A、B、C、D、E 面进行半精加工,以及螺纹孔的加工。再在数 控车上面进行孔的加工。 6.2 工艺装备的选择 夹具,可以采用组合夹具和机床附件。 6.3 刀具的选择: 《切削用量简明手册》 根据 中表 1.2, 确定刀具为 YG643 硬质合金刀片。 查表 3.1 得,根据最大切削宽度,选择铣刀直径为 250mm,由于选用的是

硬质合金铣刀,确定齿数为 20. 又 HT200 的δ b≦800,故选刀具的几何角度为Κ r=60?,副偏角为 5?,后角 为 8?,刃倾角为-20?,前角为 5?.
刀具号 T01 T02 T03 T04 T05 T06 T07 T08 刀具规格/mm Ф 20 硬质合金铣刀 Ф 20 硬质合金铣刀 Ф 20--60?槽铣刀 Ф 60 扩孔钻 Ф 40 套式铰刀 Ф 40 套式铰刀 双刃镗刀 双刃镗刀 数量 1 1 1 1 1 1 1 1 加工表面 粗铣 A、C、E、F、H 面 精铣 A、C、E、F、H 面 铣导轨槽 扩内孔 粗铰内孔 精铰内孔 粗镗内孔 精镗内孔 备注 实测 实测 实测 实测 实测 实测 实测 实测


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