分离式减速箱箱体机械加工工艺规程设计_减速箱箱体加工的工序

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分离式减速箱箱体机械加工工艺

规程设计

内容提要：本文主要是分析了箱体的结构特点，箱体零件加工工艺等内容，叙述了该箱体毛坯的加工余量与生产批量、毛坯尺寸、结构、精度和铸造方法，主要平面的形状精度和表面粗糙度，孔的尺寸精度、几何形状精度和表面粗糙度等。

关键词：箱体；主要技术要求；工艺分析。

目 录

引 言................................................................1 第一章 箱体类零件的主要技术要求、材料和毛坯...........................2 1.1主要平面的形状精度和表面粗糙度............................................2 1.2孔的尺寸精度、几何形状精度和表面粗糙度....................................2 1.3主要孔和平面相互位置精度..................................................3 1.4箱体的材料及毛坯..........................................................3 第二章

箱体零件加工....................................................4 第三章 箱体孔系加工及常用工艺装备......................................8 结 论................................................................10 致 谢...............................................................11

引 言

箱体要求加工的表面很多。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。本文主要是分析了分离式减速箱的结构特点，叙述了该箱体的毛坯的加工余量与生产批量、毛坯尺寸、结构、精度和铸造方法，主要平面的形状精度和表面粗糙度，孔的尺寸精度、几何形状精度和表面粗糙度等。

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第一章 箱体类零件的主要技术要求、材料和毛坯

箱体类零件中以机床主轴箱的精度要求最高。以某车床主轴箱，如图2-1所示为例，箱体零件的技术要求主要可归纳如下：

图1-1 车床主轴箱

1.1主要平面的形状精度和表面粗糙度

箱体的主要平面是装配基准，并且往往是加工时的定位基准，所以，应有较高的平面度和较小的表面粗糙值，否则，直接影响箱体加工时的定位精度，影响箱体与机座总装时的接触刚度和相互位置精度。

一般箱体主要平面的平面度在0.1-0.03mm，表面粗糙度Ra2.5-0.63um，各主要平面对装配基准面垂直度为0.1/300。

1.2孔的尺寸精度、几何形状精度和表面粗糙度

箱体上的轴承支承孔本身的尺寸精度、形状精度和表面粗糙度都要求较高，否则，将

第 2 页 影响轴承与箱体孔的配合精度，使轴的回转精度下降，也易使传动件（如齿轮）产生振动和噪声。一般机床主轴箱的主轴支承孔精度为IT7-IT6，表面粗糙度值为Ra2.5-0.63um。1.3主要孔和平面相互位置精度

同一轴线的孔应有一定的同轴度要求，各支承孔之间也应有一定的孔距尺寸精度及平行度要求，否则，不仅装配有困难，而且使轴的运转情况恶化，温度升高，轴承磨损加剧，齿轮啮合精度下降，引起振动和噪声，影响齿轮寿命。支承孔之间的孔距公差为0.12-0.05mm，平行度公差应小于孔距公差，一般在全长取0.1-0.04mm。同一轴线上孔的同轴度公差一般为0.04-0.01mm。支承孔与主要平面的平行度公差为0.1-0.05mm。主要平面间及主要平面对支承孔之间垂直度公差为0.1-0.04mm。1.4箱体的材料及毛坯

箱体材料一般选用HT200-400的各种牌号的灰铸铁，而最常用的为HT200。灰铸铁不仅成本低，而且具有较好的耐磨性、可铸性、可切削性和阻尼特性。在单位生产或某些简易机床的箱体，为了缩短生产周期和降低成本，可采用钢材焊接结构。此外，精度要求较高的坐标镗床主轴箱则选用耐磨铸铁。负载大的主轴箱也可以采用铸钢件。

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第二章

箱体零件加工

工艺箱体类零件是机器及其部件的基础件，它将机器及其部件中的轴、轴承、套和齿轮等零件按一定的相互位置关系装配成一个整体，并按预定传动关系协调其运动。因此，箱体的加工质量不仅影响其装配精度及运动精度，而且影响到机器的工作精度、使用性能和寿命。

2.1箱体类零件功用、结构特点和技术要求(一)箱体零件的功用

箱体零件是机器及部件的基础件，它将机器及部件中的轴、轴承和齿轮等零件按一定的相互位置关系装配成一个整体，并按预定传动关系协调其运动。

(二)箱体类零件的结构特点

箱体的种类很多，其尺寸大小和结构形式随着机器的结构和箱体在机器中功用的不同有着较大的差异。但从工艺上分析它们仍有许多共同之处。

(三)箱体类零件的技术要求

1．轴承支承孔的尺寸精度和、形状精度、表面粗糙度要求。

2．位置精度 包括孔系轴线之间的距离尺寸精度和平行度，同一轴线上各孔的同轴度，以及孔端面对孔轴线的垂直度等。

3．此外，为满足箱体加工中的定位需要及箱体与机器总装要求，箱体的装配基准面与加工中的定位基准面应有一定的平面度和表面粗糙度要求；各支承孔与装配基准面之间应有一定距离尺寸精度的要求。

(四)箱体类零件的材料和毛坯

箱体类零件的材料一般用灰口铸铁，常用的牌号有HT100～HT400。

毛坯为铸铁件，其铸造方法视铸件精度和生产批量而定。单件小批生产多用木模手工造型，毛坯精度低，加工余量大。有时也采用钢板焊接方式。大批生产常用金属模机器造型，毛坯精度较高，加工余量可适当减小。

2.2箱体零件加工工艺分析 2.2.1工艺路线的安排

车床主轴箱要求加工的表面很多。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：

第 4 页 1．工件的时效处理

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，提高精度的稳定性。

2．安排加工工艺的顺序时应先面后孔

由于平面面积较大定位稳定可靠，有利与简化夹具结构检少安装变形。从加工难度来看，平面比孔加工容易。先加工批平面，把铸件表面的凹凸不平和夹砂等缺陷切除，在加工分布在平面上的孔时，对便于孔的加工和保证孔的加工精度都是有利的。因此，一般均应先加工平面。

3．粗、精加工阶段要分开

箱体均为铸件，加工余量较大，而在粗加工中切除的金属较多，因而夹紧力、切削力都较大，切削热也较多。加之粗加工后，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，有利于把已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。

2.2.2定位基准的选择

箱体定位基准的选择，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位置精度要求是否能够保证。在选择基准时，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。

工艺过程的拟订

(1)箱体的时效处理 为了消除铸造内应力，防止加工后的变形，使加工精度保持长期稳定，要进行时效处理。粗加工之后，精加工之前应有一段存放时间，以消除加工内应力。对于精密机床的主轴箱体，应为粗加工后甚至半精加工之后再安排一次时效处理。

人工时效处理的工艺规范为加热到530~560℃，保温6~8h，冷却速度≤300℃/h，出炉温度≤200℃。

(2)箱体加工工艺的原则 拟订箱体类零件工艺过程时一般应遵循以下原则： ① “先面后孔”的原则。先加工平面，后加工孔，是箱体零件加工的一般规律。这是因为作为精基面的平面在最初的工序中应该首先加工出来。而且，平面加工出来以后，由于切除了毛坯表面的凸凹不平和表面夹砂等缺陷，使平面上的支承孔的加工更方便，钻孔时可减少钻头的偏斜，扩孔和铰孔时可防止刀具崩刃。

② “粗精分开，先粗后精”的原则。由于箱体结构复杂，主要表面的精度要求高，为

第 5 页 减少或消除粗加工时产生的切削力、夹紧力和切削热对加工精度的影响，一般应尽可能把粗精加工分开，并分别在不同机床上进行。至于要求不高的平面，则可将粗精两次走刀安排在一个工序内完成，以缩短工艺过程，提高工效。

(3)主要表面加工方法的选择 箱体的主要加工表面为平面和轴承支孔。箱体平面的粗加工和半精加工，主要采用刨削和铣削，也可采用车削。铣削的生产率一般比刨削高，在成批和大量生产中，多采用铣削。箱体平面的精加工，在单件小批生产时，除一些高精度的箱体仍需手工刮研以外，一般多以精刨代刮；当生产批量大而精度要求又高时，多采用磨削。为了提高生产效率和平面间的相互位置精度，还可采用专用磨床进行组合磨削。

箱体上精度为IT7的轴承支承孔，一般采用钻—扩—粗铰—精铰或镗—半精镗—精镗的工艺方案进行加工。前者用于加工直径较小的孔，后者用于加工直径较大的孔。当孔的精度超过IT7、表面粗糙度小于0.63μm时，还应增加一道最后的精加工或精密加工工序，如精细镗、珩磨、滚压等。

2.2.3主要表面的加工 1．箱体的平面加工

箱体平面的粗加工和半精加工常选择刨削和铣削加工。

刨削箱体平面的主要特点是：刀具结构简单；机床调整方便；在龙门刨床上可以用几个刀架，在一次安装工件中，同时加工几个表面，于是，经济地保证了这些表面的位置精度。

箱体平面铣削加工的生产率比刨削高。在成批生产中，常采用铣削加工。当批量较大时，常在多轴龙门铣床上用几把铣刀同时加工几个平面，即保证了平面间的位置精度，又提高了生产率。

2．主轴孔的加工

由于主轴孔的精度比其它轴孔精度高，表面粗糙度值比其它轴孔小，故应在其它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，但不能提高孔的位置精度。孔 的位置精度应由前一工序（或工步）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

第 6 页 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

车床箱体的孔系，是有位置精度要求的各轴承孔的总和，其中有平行孔系和同轴孔系两类。

平行孔系主要技术要求是各平行孔中心线之间以及孔中心线与基准面之间的尺寸精度和平行精度根据生产类型的不同，可以在普通镗床上或专用镗床上加工。

坐标法加工孔系，许多工厂在单件小批生产中也广泛采用，特别是在普通镗床上加装较精密的测量装置（如数显等）后，可以较大地提高其坐标位移精度。

第 7 页 第三章 箱体孔系加工及常用工艺装备

箱体上一系列相互位置有精度要求的孔的组合，称为孔系。孔系可分为平行孔系，如图5-1a所示、同轴孔系，如图5-1b所示和交叉孔系，如图5-1c所示。

图4-1 孔系的分类

孔系加工不仅孔本身的精度要求较高，而且孔距精度和相互位置精度的要求也高，因此是箱体加工的关键。

孔系的加工方法根据箱体批量不同和孔系精度要求的不同而不同，现分别予以讨论。平行孔系的加工

平行孔系的主要技术要求是各平行孔中心线之间及中心线与基准面之间的距离尺寸精度和相互位置精度。生产中采用以下几种方法。

1.找正法

2）心轴和块规找正法 3）样板找正法 4）定心套找正法

2.镗模法

镗模法即利用镗模夹具加工孔系。镗孔时，工件装夹在镗模上，镗杆被支承在镗模的导套里，增加了系统刚性。

3.坐标法

坐标法镗孔是在普通卧式镗床、坐标镗床或者数控镗铣床等设备上，借助于测量装置，第 8 页 调整机床主轴与工件间在水平和垂直方向的相对位置，来保证孔距精度的一种镗孔方法。

同轴孔系的加工

成批生产中，一般采用镗模加工孔系，其同轴度由镗模保证。单位小批生产，其同轴度用以下几种方法来保证。

1.利用已加工孔作支承导向

2.利用镗床后立柱上的导向套支承镗杆

这种方法其镗杆系两端支承，刚性好，但此法调整麻烦，镗杆要长，很笨重，故只适于大型箱体的加工。

3.采用调头镗

当箱体箱壁相距较远时，可采用调头镗，如图5-7所示。交叉孔系的加工

交叉孔系的主要技术要求是控制有关孔的垂直度误差。在普通镗床上主要靠机床工作台上的90度对准装置。因为它是挡块装置，结构简单，但对准精度低。

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结 论

此次毕业设计所设计的题目是“分离式减速箱箱体机械加工工艺规程设计”通过这次设计，我对箱体的发展现状有了一个全面地了解，了解了箱体技术在现在以及以后机械工业中所起的作用，为自己今后更好的学习数控技术指明了方向。

通过这次毕业设计，使我对大学期间所学的知识，进行了融会贯通，有了一个全新的认识，对以前许多不太清楚的地方，通过问老师和查资料的方法，已经明白了很多，知道了自己以前学习的不足，并对自己不足的地方进行了复习，所以以后应该更加努力。

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致 谢

时间总是过的很快，转眼间大学生活即将在这次艰辛又充满乐趣的毕业设计中结束。对所有帮助我完成毕业设计的老师和同学表示感谢。

这次设计，不仅使我学到了箱体技术方面的知识，端正了我的学习态度，对我以后工作起到了至关重要的作用。

通过这次设计，我对大学所学的知识进行了一次全面的总结和应用。初步了解了整个机械设计的过程，学会了怎样利用有关资料和手册去获得所需的数据，更重要的是，在这次设计中，我明白了，无论做什么事情都必须严谨，认真，不能有丝毫马虎，要有吃苦耐劳的精神。

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参考文献

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