主轴箱箱体加工工艺过程详解

通常平面的加工精度高容易达到，而箱体上一系列孔的精度较难保证。所以，在制定箱体加工工艺过程时，应以如何保证孔系的精度作为重点，同时也要注意批量的大小和工厂的条件。表3-6与表3-7所示为不同生产批量的主轴箱箱体的两个工艺过程。表中M、N、O、P及Q各面与图3-6中相符。

1.不同批量箱体工艺

表3-6　中小批生产的主轴箱箱体工艺过程

表3-7　大批量生产的主轴箱箱体工艺过程

（1）先面后孔的工艺顺序。先加工平面，后加工轴孔，符合一般的加工规律。在加工轴孔时，往往采用平面作为精基准，所以作为精基准的平面需要先加工。

（2）粗、精加工分开。主轴箱体的主要加工表面通常都明确地划分为粗、精加工两个阶段，按先粗后精原则，总是把粗、精加工分别安排在两道工序及两台机床上进行。特别是精度和表面质量要求最高的主轴孔，其精加工工序应放在后面。

（3）热处理的安排。箱体毛坯铸造后，需进行时效处理，以改善金相组织、降低铸造内应力、改善工件材料的可切削性，从而有利于保持加工精度的稳定。

对于精密机床或壁薄而结构复杂的主轴箱体，有时在粗加工后再进行一次人工时效处理。

2.不同批量箱体工艺的特殊性

由于生产批量的不同，加工箱体所用的机床设备和工艺装备也不同，加工工艺中选用的定位基准也有区别。

（1）精基准的确定。选择合适的定位基准，对保证箱体的加工质量尤为重要，应尽可能选择设计基准作为精基准，以使基准重合，且还可作为箱体其他各表面加工的定位基准，做到基准统一。精基准还要注意到应保证主轴孔的加工余量均匀。一般有下列两种方案：

第一种，以箱体底面M和导向面N作为精基准。M及N面是主轴箱的装配基准，也是主轴孔的设计基准，并且与各主要纵向轴承孔及大端面、侧面等均有直接的相互位置关系。此方案的优点有：①符合基准重合原则；②有利于各工序的基准统一，简化了夹具设计；③定位稳定可靠，安装误差较小；④由于箱口朝上，在加工各孔时更换导向套、安装调整刀具、测量尺寸、观察加工情况均非常方便；⑤有利于清除切屑。

然而，箱体内中间壁上往往还有支承孔需要镗削，为了保证这些孔的相互位置精度，必须在箱内相应位置设置导向支承模板，以支承镗杆，提高刀具系统刚度。由于箱口朝上，中间导向支承模板只能悬吊在夹具上。如图3-12所示，每加工一个工件，吊架需装卸一次，使工序辅助时间增加。中间吊架有定位销定位。但其制造安装精度较低，且架本身刚性较差，影响了加工孔的位置精度。因此，这种方案适用于中小批量生产。

图3-12　吊架式镗模

第二种，以箱体顶面R及两销孔作定位精基准，如图3-13所示。其特点如下：

（1）箱体口朝下，中间导向支承模板可以紧固在夹具上，固定支架刚性强，对保证各支承孔的加工位置精度有利。工件装卸方便，辅助时间少。(www.xing528.com)

（2）各工序定位基准也符合基准统一的原则；但与设计基准或装配基准不重合，应进行尺寸链的换算。

（3）由于箱口朝下，加工过程中不便于观察、调整刀具及测量等。为此，可采用定尺寸刀具控制孔径误差。

（4）原箱体零件上本无须要销孔，但因工艺定位需要，在前几道工序中必须增加钻—扩—铰两工艺销孔的工序。尽管如此，因为此方案生产率高，精度也好，因此，这种方案用于大批大量生产。

图3-13　顶面及两销定位镗模

（2）粗基准的选择。选择主轴箱体粗基准时应注意：

（1）保证最重要的主轴孔有足够而均匀的加工余量。

（2）装入箱内的回转零件如齿轮等距内壁有足够的空隙。通常应选择主轴孔和距主轴孔较远的一个轴承孔作为粗基准。一般铸造时各轴孔和内腔的泥芯是整体的，毛坯精度较高，则上述要求不难满足。大批大量生产时，所采用的粗铣顶面R的专用铣夹具如图3-14所示。箱体工件先放在预定位支承1、2、3、4上，侧面紧靠于支承5，端面紧靠支承9；操纵手柄后由压力油推动两短轴6插入两端主轴孔内，两短轴6上各有三个活动支承柱7伸出并撑住两端主轴孔，工件将被略微抬起，调整两辅助支承10并用样板校正另一轴孔位置，然后操纵手柄8，使两只压板11插入两端孔中完成夹紧动作。

图3-14　主轴孔为粗基准的铣夹具

1，2，3，4，5—支架；6—短轴；7—活动支承柱；8—可调支承；9—操纵手柄；10—夹紧块；11—压板

小批量生产时，则采用划线工序，先划出主轴毛坯孔的中心位置，然后校核箱体上各表面与箱壁间的尺寸，适当照顾到其他各轴孔和平面有足够的余量。加工时，按划的线找正，先加工出顶面R，再以R面为基准加工M、N面。

（3）加工方式与机床设备的选用。对于中小批量生产的主轴箱体，加工设备均采用通用机床，各工序原则上依赖于工人技术熟练程度和机床的工作精度，除孔系加工工序外，一般不采用专用夹具。而大批大量生产中则广泛采用组合加工方式。例如，平面加工采用多轴龙门铣床、组合磨床；各主要轴承孔采用多工位组合机床、专用镗床等。生产率得到了较大的提高。