CA6140主轴箱体加工工艺分析

1.安排工艺路线

CA6140主轴箱体零件加工的表面很多。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，于是，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应注意三个问题。

（1）工件时效处理 箱体结构复杂且壁厚不均匀，铸造内应力较大。由于内应力会引起变形，因此铸造后应安排人工时效处理，以消除内应力减少变形。一般精度要求的箱体，可利用粗、精加工工序之间的自然停放和运输时间得到自然时效的效果。但自然时效需要的时间较长，否则会影响箱体精度的稳定性。对于特别精密的箱体，在粗加工和精加工工序间还应安排一次人工时效，迅速充分地消除内应力，提高箱体精度的稳定性。

（2）加工顺序应先面后孔 从加工难度来看，平面比孔加工容易。因此先加工平面，把铸件表面的凹凸不平和夹砂等缺陷切除，再加工分布在平面上的孔，有利于对孔的加工和保证孔的加工精度。

（3）粗、精加工要分开 箱体的加工余量较大，特别是在粗加工中切除的金属较多，因而产生的夹紧力、切削力都较大，切削热也较多。尤其是粗加工后，工件内应力重新分布也会引起工件变形，因此对加工精度影响较大。为此，把粗、精加工分开进行，有利于把粗加工后由于各种原因引起的工件变形充分暴露出来，然后在精加工中将其消除。

2.选择定位基准

选择箱体定位基准，直接关系到箱体上各个平面与平面之间，孔与平面之间，孔与孔之间的尺寸精度和几何精度要求是否能够保证。在选择定位基准时，首先要遵守“基准重合和基准统一”的原则，同时必须考虑生产批量的大小、生产设备、特别是夹具的选用等因素。

（1）粗基准的选择 粗基准的作用主要是决定不加工面与加工表面的位置关系，以及保证加工表面余量的均匀。箱体零件上一般有一个（或几个）主要的大孔，为了保证孔加工余量的均匀，应以该毛坯孔为粗基准（如主轴箱上的主轴孔）。箱体零件上的不加工面多为内腔表面，它与加工表面之间的距离尺寸有一定的要求，因为箱体中往往装有齿轮等传动件，它们与不加工的内壁之间的间隙较小，如果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，就有可能使齿轮安装时与箱体内壁相碰。从这一要求出发，应选内壁为粗基准。但这将使夹具结构十分复杂，甚至不能实现。考虑到铸造时内壁与主要孔都是同一个泥心浇注的，因此实际生产中常以孔为主要粗基准，限制四个自由度，而辅之以内腔或其他毛坯孔为次要基准面，以达到完全定位的目的。

（2）精基准的选择 箱体零件精基准的选择一般有两种方案。

1）以装配面为精基准。选择装配面为精基准的优点是相对于孔与底面的距离和平行度要求，基准是重合的，没有基准不重合误差；而且箱口向上，便于观察和测量、调刀。因此，此方案十分适用于采用数控镗床、坐标镗床和数显镗床单件小批量生产方式。本例中采用此方案。

2）以主轴箱顶面为精基准。采用主轴顶面向下的安装方式，以箱体顶面和顶面上工艺孔为精基准，实现“一面两孔定位”，可使基准统一。镗孔时，由于中间导向支承直接固定在夹具上，使夹具的刚度提高，有利于保证各支承孔的尺寸和几何精度。同时方便工件装卸，减少了辅助时间，有利于提高生产率。但是这种定位方式也有不足之处，如箱口向下无法观察和测量中间壁上孔的加工情况；以顶面和两个工艺孔作为定位基准，要提高顶面和孔的加工精度；加工基准与装配基准不重合需要进行尺寸链的计算或采用装配时用修刮尾座底板的办法来保证装配精度。由于用一面两孔定位需要专门的夹具，因此这种加工工艺适用于大批大量生产。(www.xing528.com)

3.主要表面的加工

1）箱体的平面加工。箱体的平面加工由定位基准的选择决定。因底面C和底侧面D（图9-5）是箱体的主要定位面，因此按照“先基面，后其他”的加工原则，首先对其进行加工。其他的侧面与孔系没有更高的精度要求，可以之后加工。加工箱体底面C和D时，其粗基准要充分考虑箱体上的不加工面（主要是箱内腔表面），同时要考虑给各孔的加工余量是否足够。当底面C和D作精基准使用时，除了要精刨（或铣）外，还要经过磨削加工，以提高定位精度。

2）主轴孔的加工。由于主轴孔的精度比其他轴孔精度高，表面粗糙度值比其他轴孔小，故应在其他轴孔加工后再单独进行主轴孔的精加工（或光整加工）。目前机床主轴箱主轴孔的精加工方案有：精镗—浮动镗；金刚镗—珩磨；金刚镗—滚压。

上述主轴孔精加工方案中的最终工序所使用的刀具都具有径向“浮动”性质，这对于提高孔的尺寸精度、减小表面粗糙度值是有利的，但不能提高孔的几何精度。孔的几何精度应由前一工序，即精镗来予以保证。从工艺要求上，精镗和半精镗应在不同的设备上进行。若设备条件不足，也应在半精镗之后把被夹紧的工件松开，以便使夹紧压力或内应力造成的工件变形在精镗工序中得以纠正。

3）孔系加工。CA6140车床主轴箱的孔系，有平行孔系和同轴孔系两类。小批量生产箱体时，为保证孔距精度，主要采用划线法。为了提高划线找正的精度，可采用试切法。虽然采用试切法的精度有所提高，但由于划线、试切、测量都要消耗较多的时间，所以生产率仍很低。目前，许多企业在单件小批量生产中已广泛采用在普通镗床上加装较精密的测量装置（如数显等）的镗削方法，可大大提高其坐标位移精度。当采用坐标法加工孔系时，原始孔和加工顺序的选定是很重要的。因为，各排孔的孔距是靠坐标尺寸保证的。坐标尺寸的积累误差会影响孔距精度。如果原始孔和孔的假定顺序选择得合理，就可以减少累积误差。

在单件小批量生产中，箱体的镗削加工常用以下两种方法。

1）从箱体一端进行加工。当主轴进给时，镗杆在重力作用下，使主轴产生挠度而引起孔的同轴度误差；当工作台进给时，导轨的直线度误差会影响各孔的同轴度精度。对于箱壁较近的同轴孔，可采用导向套加工同轴孔。对于大型箱体，可利用镗床后立柱导套支承镗杆。

2）从箱体两端进行镗孔（调头镗）。一般是采用调头镗使工件在一次装夹下，镗完一端的孔后，将镗床工作台回转180°，再镗另一端的孔。具体办法是：加工好一端孔后，将工件退出主轴，使工作台回转180°，用百（千）分表找正已加工孔壁与主轴同轴，即可加工另一孔。

“调头镗”的优点是不用夹具和长刀杆，镗杆悬伸长度短，刚性好，适用于箱体壁相距较远的同轴孔加工。