C6140主轴箱体加工工艺及夹具设计附电子版图纸(2)

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箱体通常是机器中最大的零件之一,它是其他零件的母体,如大型减速箱体长达5~6m,宽3~4m,重50~60吨,正因为它是一个母体,所以它是机器整体的最大零件. 2.形状复杂

其复杂程度取决于安装在箱体上的零件的数量及在空间的相互位置,为确保零件的载荷与作用力,尽量缩小体积.有时为了减少机械加工量或减轻零件的重量,而又要保证足够的刚度,常在铸造时减小壁的厚度,再在必要的地方加筋板.凸台.凸边等结构来满足工艺与力的要求. 3.精度要求

有若干个尺寸精度和相互位置精度要求很高的平面和孔，这些平面和孔的加工质量将直接影响机器的装配精度，使用性能和使用寿命。 4．有许多紧固螺钉定位箱孔。

这些孔虽然没有什么特殊要求。但由于分分布在大型零件上，有时给加工带来很大的困难。

由于箱体有以上共特点，故机械加工劳动量相当大，困难也相当大，例如减速箱体在镗孔时，要如何保证位置度问题，都是加工过程较困难的问题。 二．箱体的材料、毛坯及热处理 1、 毛坯种类的确定。

常用毛坯种类有：铸件、锻件、焊件、冲压件。各种型材和工程塑料件等。在确定毛坯时，一般要综合考虑以下几个因素：

（1）依据零件的材料及机械性能要求确定毛坯。例如，零件材料为铸铁，须用铸造毛坯；强度要求高而形状不太复杂的钢制品零件一般采用锻件。

（2） 依据零件的结构形状和外形尺寸确定毛坯，例如结构比较的零件采用铸件比锻件合理；结构简单的零件宜选用型材，锻件；大型轴类零件一般都采用锻件。

（3） 依据生产类型确定毛坯。大批大量生产中，应选用制造精度与生产率都比较高的毛坯制造方法。例如模锻、压力铸造等。单件小批生产则采用设备简单甚至用手工的毛坯制造方法，例如手工木模砂型铸造。

（4）确定毛坯时既要考虑毛坯车间现有生产能力又要充分注意采用新工艺、新技术、新材料的可能性。

本主轴箱体是大批量的生产，材料为HT20~40用铸造成型。

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2．毛坯的形状及尺寸的确定：

毛坯的尺寸等于零件的尺寸加上（对于外型尺寸）或减去（对内腔尺寸）加工余量。毛坯的形状尽可能与零件相适应。在确定，毛坯的形状时，为了方便加工，有时还要考虑下列问题：

（1）为了装夹稳定、加工方便，对于形状不易装夹稳固或不易加工的零件要考虑增加工艺搭子。

（2）为了提高机械加工的生产率，有些小零件可以作成一坯多件。 （3）有些形状比较特殊，单纯加工比较困难的零件可以考虑将两个甚至数个合制成一个毛坯。例如连杆与连杆盖在一起模锻，待加工到一定程度再切割分开。

在确定毛坯时，要考虑经济性。虽然毛坯的形状尺寸与零件接近，可以减少加工余量，提高材料的利用率，降低加工成本，但这样可能导致毛坯制造困难，需要采用昂贵的毛坯制造设备，增加毛坯的制造成本。因此，毛坯的种类形状及尺寸的确定一定要考虑零件成本的问题但要保证零件的使用性能。 在毛坯的种类形状及尺寸确定后，必要时可据此绘出毛坯图。 3．毛坯的材料热处理

长期使用经验证明，由于灰口铸铁有一系列的技术上（如耐磨性好，有一定程度的吸震能力、良好的铸造性能等）和经济上的优点，通常箱体材料采用灰口铸铁。最常用的是HT20~40，HT25~47，当载荷较大时，采用HT30~54，HT35~61高强铸铁。

箱体的毛坯大部分采用整体铸铁件或铸钢件。当零件尺寸和重量很大无法采用整体铸件（受铸造能力的限制）时，可以采用焊接结构件，它是由多块金属经粗加工后用焊接的方法连成一整体毛坯。焊接结构有铸—焊、铸—煅—焊、煅—焊等。采用焊接结构可以用小的铸造设备制造出大型毛坯，解决铸造生产能力不足的问题。焊前对各种组合件进行粗加工，可以部分地减轻大型机床的负荷。

毛坯未进入机械加工车间之前，为不消除毛坯的内应力，对毛坯应进行人工实效处理，对某些大型的毛坯和易变形的零件粗加工后要再进行时效处理。

毛坯铸造时，应防止沙眼、气孔、缩孔、非金属夹杂物等缺陷出现。特别是主要加工面要求更高。重要的箱体毛坯还应该达到规定的化学成分和机械性能要求。

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2.2.1确定毛坯的制造形式

零件的材料HT200。由于年产量为4000件，达到大批生产的水平，而且零件的轮廓尺寸较大，铸造表面质量的要求高，故可采用铸造质量稳定的，适合大批生产的金属模铸造。便于铸造和加工工艺过程，而且还可以提高生产率。

2.2.2基面的选择

（1）粗基准的选择 对于本零件而言，按照互为基准的选择原则，选择本零件的下表面作为加工的粗基准，可用装夹对肩台进行加紧，利用底面定位块支承和底面作为主要定位基准，以限制z、z、y、y、五个自由度。再以一面定位消除x、向自由度，达到定位,目的。

（2）精基准的选择 主要考虑到基准重合的问题，和便于装夹，采用已加工结束的上、下平面作为精基准。

2.2.3确定工艺路线

表2.1工艺路线方案一 工序1 工序2 工序3 工序4 工序5 工序6 工序7 工序8 工序9 工序10 工序11 工序12 钻箱体直径18孔 钻前端面各孔 镗左平面各孔 镗右平面各孔 粗,精铣上平面至尺寸 粗,精铣下平面 粗,精铣左端平面 粗,精铣右端平面 粗,精铣前端平面 粗,精铣后端平面 钳工,去除锐边毛剌 检验

表2.2工艺路线方案二

工序1 工序2 工序3 工序4 工序5 粗,精铣上平面至尺寸 粗,精铣下平面 粗,精铣左端平面 粗,精铣右端平面 粗,精铣前端平面

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工序6 工序7 工序8 工序9 工序10 工序11 工序12

粗,精铣后端平面 钻箱体直径18孔 钻前端面各孔 镗左平面各孔 镗右平面各孔 钳工,去除锐边毛剌 检验 工艺路线的比较与分析：

第二条工艺路线不同于第一条是将铣各平面工序放到前面。加工完上下平面再加工各孔与,其它的先后顺序均没变化。通过分析发现这样的变动提高了生产效率。而且对于零的尺寸精度和位置精度都有太大程度的帮助。

采用互为基准的原则，先加工上、下两平面，然后以下、下平面为精基准再加工两平面上的各孔，这样便保证了，上、下两平面的平行度要求同时为加两平面上各孔保证了垂直度要求。符合先加工面再钻孔的原则。若选第一条工艺路线， 加工不便于装夹，并且毛坯的端面与轴的轴线是否垂直决定了钻出来的孔的轴线与轴的轴线是非平行这个问题。所以发现第一条工艺路线并不可行。如果选取第二条工艺方案，先加工上、下平面，然后以这些已加工的面为精基准，加工其它各孔便能保证孔的形位公差要求

从提高效率和保证精度这两个前提下，发现第二个方案比较合理。所以我决定以第二个方案进行生产。具体的工艺过程见工艺卡片所示。

2.2.4机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定

主轴箱体的材料是HT200，生产类型为大批生产。由于毛坯用采用金属模铸造, 毛坯尺寸的确定如下：

由于毛坯及以后各道工序或工步的加工都有加工公差，因此所规定的加工余量其实只是名义上的加工余量，实际上加工余量有最大加工余量及最小加工余量之分。

由于本设计规定零件为大批量生产，应该采用调整法加工，因此计算最大与

最小余量时应按调整法加工方式予以确定。

1）加工箱体的上下平面，根据参考文献[8]表4-35和表4-37考虑3mm，粗加工2mm到金属模铸造的质量和表面的粗糙度要求，精加工1mm，

2）加工的侧面时，用铣削的方法加工两侧面。由于侧面的加工表面有粗糙度的要求Ra?1.6?m，而铣削的精度可以满足，故采取分二次的铣削的方式，粗铣削的深度是2mm，精铣削的深度是1mm

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3）镗上、下平面各孔时，由于粗糙度要求Ra?1.6?m，因此考虑加工余量2.5mm。可一次粗加工2mm，一次精加工0.5就可达到要求。

6）加工6－φ10孔，根据参考文献[8]表4-23考虑加工余量1.2mm。可一次钻削加工余量5mm，就可达到要求。

7）加工2－φ30底孔时，根据参考文献[8]表4-23考虑加工余量15mm。可一次钻削加工余量5mm，第二次扩孔就可达到要求。

8）加工上平面2-φ18孔，粗加工10mm到金属模铸造的质量和表面粗糙度要求，精加工4mm，可达到要求。

2.2.5确定切削用量

工序1：粗、精铣传动箱体下平面 （1）粗铣下平面 加工条件：

工件材料： HT200，铸造。 机床：X52K立式铣床。 查参考文献[7]表30—34

刀具：硬质合金三面刃圆盘铣刀（面铣刀），材料：YT15，D?100mm ，齿数Z?8，此为粗齿铣刀。 因其单边余量：Z=2mm 所以铣削深度ap：ap?2mm

每齿进给量af：根据参考文献[3]表2.4-75，取af?0.12mm/Z铣削速度V：参照参考文献[7]表30—34，取V?1.33m/s。

1000V机床主轴转速n：n? 式（2.1）

?d式中 V—铣削速度； d—刀具直径。

由式2.1机床主轴转速n：

1000V1000?1.33?60n???254r/min

?d3.14?100r/m in按照参考文献[3]表3.1-74 n?300实际铣削速度v：v??dn1000?3.14?100?300?1.57m/s

1000?60进给量Vf：Vf?afZn?0.12?8?300/60?4.8mm/s 工作台每分进给量fm：fm?Vf?4.8mm/s?288mm/min

a?：根据参考文献[7]表2.4-81,a??40mm

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