箱体加工工艺流程详解

箱体的结构复杂，形式多样，其主要加工面为孔和平面。因此，应主要围绕这些加工面和具体结构的特点来制定工艺过程。下面就车床主轴箱的加工过程分析其工艺特点。

1.主轴箱的加工工艺过程

图5-16所示为某车床主轴箱简图，材料为HT200，大批生产时的工艺过程见表5-4。

图5-16　车床主轴箱箱体简图

（a）外形图

图5-16　车床主轴箱箱体简图（续）

（b）纵向孔系展开图

2.主轴箱加工的工艺特点

（1）加工阶段的划分

箱体零件的结构复杂，壁厚不均匀，并存有铸造内应力。箱体零件不仅有较高的精度要求，还要求加工精度的稳定性好。因此，拟订箱体加工工艺时，要划分加工阶段，以减少内应力和热变形对加工精度的影响。划分阶段后还能及时发现毛坯缺陷，采取措施，以避免更大浪费。

表5-4　车床主轴箱箱体大批生产工艺过程

续表

在表5-4中，工序4～8为粗加工阶段，通过时效消除内应力后，再进行主要表面的半精加工和精加工，加工余量较小的次要表面安排在外表面精加工之前进行。

箱体零件一般装夹比较费时，粗、精加工分开后，必然要分几次装夹，这对于小批量生产或用加工中心机床的加工来说显得很不经济。这时，也可以把粗、精加工安排在一个工序内，将粗、精加工工步分开，同时采取相应的工艺措施，如在粗加工后将工件松开一点，然后再用较小的夹紧力夹紧工件，使工件因夹紧力而产生的弹性变形在精加工之前得以恢复；减少切削用量、增加走刀次数、减少切削力和切削热的影响等。

（2）加工顺序为“先面后孔”

安排箱体零件的加工顺序时，要遵循“先面后孔”的原则，以较精确的平面定位来加工孔。其理由为：一是孔比平面难加工，先加工面就为加工孔提供了稳定可靠的基准，还能使孔的加工余量均匀；二是加工平面时切除了孔端面上的不平和夹砂等缺陷，减少了刀具的引偏和崩刃。

（3）箱体加工定位基准的选择

箱体的加工工艺随生产批量的不同有很大差异，定位基准的选择也不相同。

图5-17　以主轴孔为粗基准铣顶面的夹具

1，4—预定位支撑；2—辅助支撑；3—可调支撑；5—压块；6—短轴；7—侧支撑；8—活动支柱

①粗基准的选择。当批量较大时，应先以箱体毛坯的主要支撑孔作为粗基准，直接在夹具上定位。采用的夹具如图5-17所示。工件先放在预定位支撑1、4上，箱体侧面紧靠侧支撑7，操纵液压手柄控制两短轴6插入主轴孔两端，两短轴6上各有3个活动短柱8，分别顶在主轴孔的毛面上，实现了主轴孔的预定位，同时工件被抬起，脱离了预定位支撑。为了限制工件绕两短轴转动的自由度，需调节两可调支撑3（位于前部），并用校正板校正Ⅰ轴孔的位置，将辅助支撑2（位于后部）调整到与箱体底面接触，再将液压控制的两压块5伸入两端孔内压紧工件，完成工件的装夹。(www.xing528.com)

如果箱体零件是单件小批生产，由于毛坯的精度较低，不宜直接用夹具定位装夹，而常采用划线找正装夹。

②精基准的选择。大批量生产时，在大多数工序中，以顶面及两个工艺孔作为定位基准，符合“基准统一”的原则，这时箱体口朝下（如图5-18所示），其优点是采用了统一的定位基准，各工序夹具结构类似，夹具设计简单；当工件两壁的孔跨距大，需要增加中间导向支撑时，支撑架可以很方便地固定在夹具体上。这种定位方式的缺点是基准不重合，由于箱体顶面不是设计基准，存在基准不重合误差，精度不易保证；另外，由于箱口朝下，加工时无法观察加工情况和测量加工尺寸，也不便调整刀具。

图5-18　用箱体顶面及两销定位的镗模

单件、小批生产时一般用装配基准即箱体底面作定位基准，装夹时箱口朝上，其优点是基准重合，定位精度高，装夹可靠，加工过程中便于观察、测量和调整。其缺点是当需要增加中间导向支撑时，就带来很大麻烦。由于箱底是封闭的，中间支撑只能用图5-19所示的吊架从箱体顶面的开口处伸入箱体内。因每加工一个零件吊架需装卸一次，所需辅助时间多，且吊架的刚性差，制造和安装精度也不可能很高，影响了箱体的加工质量和生产率。

图5-19　吊架式夹具

（4）箱体的孔系加工

箱体上一系列有相互位置精度要求的孔称为孔系。孔系可分为平行孔系、同轴孔系和交叉孔系。保证孔系的位置精度是箱体加工的关键。由于箱体的结构特点，孔系的加工方法大多采用镗孔。

①对于平行孔系，主要保证各孔轴线的平行度和孔距精度。根据箱体的生产批量和精度要求的不同，有以下几种加工方法。

a.找正法。这是靠工人在通用机床（镗床、铣床）上利用辅助工具来找正要加工孔的正确位置的加工方法。加工前按照图纸要求在箱体毛坯上划出各孔的加工位置线，然后按划好的线调整加工。此法划线和找正时间较长，生产率低，加工出来的孔距精度也一般在0.5～1mm左右。若再结合试切法，经过几次测量、调整，可达到较高的孔距精度，但加工时间较长。

用样板或块规找正有可能获得较高的孔距精度，但对操作者的技术要求很高，所需的辅助时间也较多。找正法所需设备简单，适于单件、小批生产。

b.镗模法。镗模法是用镗床夹具来加工的方法。使用镗模来加工孔系，孔的位置精度完全由镗模决定，与机床的精度无关，加工时的刚性好，生产率高。在大批量生产时，还可在组合机床上进行多轴、多刀以及多方向加工。用镗模法加工的孔距精度在0.1 mm左右，加工质量比较稳定。因为镗模成本高，故一般用于成批生产。

c.坐标法。在坐标镗床上加工孔系的方法。此法先将箱体加工孔的孔距尺寸换算成为两个互相垂直的坐标尺寸，然后按此坐标尺寸精确地调整机床主轴与工件的相对位置，加工出平行孔系。根据坐标镗床上坐标读数精度不同，坐标法能达到的孔距精度在0.05～0.005 mm，精度较高，但生产率低，适用于单件、小批生产。

d.数控法。数控法的加工原理源于坐标法。将加工要求编成指令程序，由数控系统按指令完成加工，精度和生产率大大提高，当加工对象改变时，只要改变程序，即可令机床按新的程序工作，适合各种生产类型。数控法加工一般在数控铣镗床或铣镗加工中心上进行，能保证孔距精度为±0.01 mm。

②对于同轴孔系，主要保证各同轴孔的同轴度 成批生产时，同轴度几乎都是由镗模来保证，单件、小批生产时，其同轴度可用下面几种方法保证。

a.利用已加工孔作支撑导向 如图5-20所示，当箱体前壁上的孔加工好后，在孔内装一导向套，支撑和导引镗杆加工后壁上的孔。此法适于加工箱壁较近的同轴孔。

b.利用镗床后立柱上的导向套支撑导向镗杆在主轴箱和后立柱之间两端支撑，刚性提高，但镗杆要长，调整麻烦，只适用于大型箱体加工。

c.采用调头镗。当箱体壁相距较远时，可采用调头镗。工件在一次装夹，镗好一端后，将工作台回转180°，调整工作台位置，使已加工孔与镗床主轴同轴然后再加工孔。

③对于交叉孔系，主要保证各孔轴线的交叉角度（多为90°）。成批生产时，交叉角都是由镗模来保证，单件、小批生产时，用镗床回转工作台的转角来保证。

图5-20　利用已加工孔导向示意图