车床主轴箱箱体设计工艺.docx
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车床主轴箱箱体设计工艺
目录
第一章分析零件图
1.1检查零件图的完整性和正确性
1.2零件的技术要求
1.3零件的材料分析
1.4零件图的标注尺寸
第二章零件的结构工艺性分析
2.1有利于达到所要求的加工质量
2.1.2保证位置精度的可能性
第三章零件的毛坯的种类和选择
3.1毛坯的种类
第四章定位基准的选择
4.1粗基准的选择
4.2精基准的选择
第五章加工工艺路线的拟定
5.1路线拟定
5.2加工顺序的安排
5.3热处理工序
第六章设备及工艺装备的选择
6.1设备的选择
6.2工艺装备的选择
6.2.1刀具的选择
第1章分析零件图
图1车床主轴箱图
1.1检查零件图的完整性和正确性
对图纸进行具体的分析，发现图纸的尺寸残缺，诸如一些孔的定位尺寸等。
经过仔细计算与查阅，已基本修正。
1.2零件的技术要求
通过图纸获知，此图为箱体类零件，而且主要的加工方向为孔的形位公差以及表面粗糙度的保证。
内腔为此零件主要加工部位。
1.3零件的材料分析
图纸要求材料为HT200，应该对毛坯进行适当的热处理，来满足加工的要求。
同时要选好毛坯，不能有白口、夹砂、疏松等。
1.4零件图的标注尺寸
对图纸经过分析，相关重要的尺寸已直接标出，而且符合尺寸链的要求。
零件图的尺寸也便于测量，图上没有不应标注的尺寸且不封闭。
需要的参考尺寸也基本标出。
第二章零件的结构工艺性分析
零件的工艺性是指在满足使用性能的前提下，是否能够以较高的生产率和最低的成本方便地加工出来的特性。
2.1有利于达到所要求的加工质量
因为加工精度的高低直接影响到加工成本和零件的使用性能。
故必须根据零件在整个机器中的作用和工作确定，尽可能使零件加工方便制造成本低。
2.2保证位置精度的可能性
为了保证零件的位置精度，最好使零件能在一次安装中加工出所有相关表面，这样就能依靠机床本身的精度来达到所要求的位置精度。
孔Ф42与Ф40的轴心线与孔Ф95与Ф120的轴心线具有平行度的要求。
Ф120的孔所在面的内腔面与Ф120的孔的轴心线有垂直度的要求等。
这些位置度的要求都需要在加工中保证的，所以通过一次装夹加工出所有相关面的方法是最好的选择之一。
孔径的尺寸误差和几何形状误差会造成轴承与孔的配合不良。
所以箱体类零件对孔的要求较高。
主轴孔的尺寸公关等级为IT6，其余孔为IT8--IT7。
孔的几何开关精度未做规定的，一般控制在尺寸传送的1/2范围内即可。
孔的位置精度，同一轴线上各孔的同轴度误差和孔端面对轴线的垂直度误差，会使轴和轴承配到箱体内出现歪斜，从而造成主轴径向圆跳动和轴向窜动，一般孔距允许误差为±0.025--±0.060mm，而同一中心线上支承孔的同轴度约为最小孔尺寸公差之半。
孔与平面的位置精度，主要孔对主轴箱安装平行度，决定了主轴与床身导轨的相互位置关系，这项精度是在总装时通刮研来达到的，为了减少刮研工作量，一般规定在垂直和水平两个方向上，只允许主轴前端向上和向前偏。
主要平面的精度，装配基面的平面度影响主轴箱与床身连接时的接触刚度，加工过程中作为定位基面则会影响主要孔的加工精度。
因此规定了底面和导向面必须平直，为了保证箱盖的密封性，还规定了顶面的平面度要求，当大批量生产将其顶面用做定位基面时，对其平面度要求还要提高。
表面粗糙度，一般主轴孔的表面粗糙度为Ra0.4μm，其他各纵向孔的表面粗糙度为Ra1.6μm,孔的内端面表面粗糙度为Ra3.2μm,装配基准面和定位基准面的表面粗糙度为Ra2.5--0.63μm,其他平面的表面粗糙度为Ra10--2.5μm.
2.3有利于减少加工劳动量
尽量简化或避免内表面的加工，减少不必要的加工表面。
2.4有利于提高劳动生产率
零件的有关尺寸应力求一致，并能用标准的刀具加工。
减少零件的安装次数，每一次加工的时候就尽量把分布在同一个方向上能够加工的部位都尽量加工完。
。
第三章零件的毛坯的种类和选择
3.1毛坯的种类
该零件体积较大，且为小批量生产，而且外形复杂。
此零件为主轴箱的箱体，箱体是基础类整体它将机器中有关部件的轴、套、齿轮等相关零件连接成一个整体，并使这保持正确的相互位置，以传递转矩或改变转速来完成规定的运动，因此箱体的加工质量直接影响到机器的性能、精度和寿命。
且该箱体结构复杂，壁薄且不均匀，加工部位多，加工难度大。
机床主轴箱的精度要求也比较高。
力学性能要求不是太高。
箱体零件的材料常选用各种牌号的灰铸铁，因为灰铸铁具有较好的耐磨性、铸造性和要切削性，而且吸振性好，成本又低。
综上我们可以选择HT200的砂型铸造件为毛坯。
第四章定位基准的选择
4.1粗基准的选择
在选择粗基准前，通常需要满足以下条件：
在保证各加工面均有余量的前提下，应使重要孔的加工余量均匀，孔壁的厚薄尽量均匀，其余部位均有适当的壁厚；
装入箱体内的回转零件应与箱壁有足够的间隙；
注意保持箱体必的外形尺寸，此外，还应该保证定位稳定，夹紧可靠。
为了满足上述，通常选用箱体重要孔的毛坯作为粗基准。
因为是小批量的加工生产，可以采用划线找正的方法进行第一道工序的加工，即以主轴孔及其中心线为粗基准对毛坯进行划线和检查时予以纠正，，但是纠正后的孔的余量应足够，但是不一定均匀。
例如工艺规程卡中序号40的规定的划线，划线时先找正主思孔中心，然后以主轴孔为基准找出其他需加工平面的位置。
加工箱体时，按所划的线找正安装工件，则体现了以主轴孔作为且基准。
4.2精基准的选择
为了保证箱体零件孔与孔、孔与平面、平面与平面之间的相互位置和距离尺寸精度，箱体类零件的精基准选择常使用基准统一的原则和基准重合的原则。
一面两孔，即在多数工序中，箱体利用底面及其上的两孔作为定位基准，加工其他的平面和孔系，以避免由于基准转换而带来的累积误差。
三面定位，箱体上装配基准一般为平面，而它们又往往是箱体上其他要素的设计基准，加些以这些装配基准平面作为定位基准，避免了基准不重合误差，有利于提高箱体各主要表面的相互位置精度。
因为该主轴箱是小批量生产，所以我们尽可能使定位基准与设计基准重合，以设计基准作为统一的定位基准。
另外，当箱体中间孔壁上有精度要求较高的也需要加工时，需要在箱体内部的相应地方设置镗杆导向支承架，以提高镗杆刚度。
第5章加工工艺路线的拟定
表面加工方法的选择，就是为零件上每一个有质量要求的表面选择一套合理的加工方法，在选择时，一般先根据表面的精度和粗糙度要求选定最终加工方法，然后再确定精加工前准备工序加工方法，即确定加工方案。
主轴箱的材料为HT200，生产类型为小批量生产。
查《机械加工工艺手册》表2-4、2-5可得，该零件的毛坯为砂型铸造，加工余量如下：
箱体内上的孔加工：
Ф95的孔加工路线（表面粗糙度值Ra为:
0.8，上偏差为+0.004，下偏差为-0.018，公差等级：
IT6）：
粗镗--半精镗--精镗--浮动镗刀精镗
Ф90的孔加工路线（表面粗糙度值Ra为:
0.8，上偏差为+0.004，下偏差为-0.018，公差等级：
IT6）：
粗镗--半精镗--精镗--浮动镗刀精镗
Ф52的孔加工路线（表面粗糙度值Ra为:
1.6，上偏差为+0.018，下偏差为-0.012，公差等级：
IT7）：
粗镗--半精镗--精镗
Ф64的孔加工路线（表面粗糙度值Ra为:
6.3）:
粗镗--半精镗
Ф62的孔加工路线（表面粗糙度值Ra为:
1.6,上偏差为+0.018，下偏差为-0.012，公差等级：
IT7）：
粗镗--半精镗--精镗
Ф120的孔加工路线（上偏差为+0.004，下偏差为-0.018，公差等级：
IT6）：
粗镗--半精镗--精镗--浮动镗刀精镗
Ф42的孔加工路线（表面粗糙度值Ra为：
1.6,上偏差为+0.025，下偏差为0，公差等级：
IT7）：
粗镗--半精镗--精镗
Ф40的孔加工路线（上偏差为+0.014，下偏差为-0.011，公差等级：
IT7）：
粗镗--半精镗--精镗
Ф28的孔加工路线（表面粗糙度值Ra为：
1.6,上偏差为+0.021，下偏差为0，公差等级：
IT7）：
粗镗--半精镗--精镗
Ф25的孔加工路线（表面粗糙度值Ra为：
1.6,上偏差为+0.021，下偏差为0，公差等级：
IT7）：
粗镗--扩孔--粗铰--精铰
加工余量控制：
孔径/mm
扩孔/mm
粗镗/mm
精镗/mm
Ф25
1.7
0.15
0.06
Ф28
1.7
0.15
0.06
Ф40
1.7
0.2
0.08
Ф42
1.7
0.2
0.08
Ф52
1.7
0.4
0.09
Ф64
1.7
0.4
0.09
Ф62
1.7
0.4
0.09
Ф95
1.7
0.6
0.12
Ф120
2
0.6
0.2
Ф90
1.7
0.6
0.12
其余的孔技术要求低，直接钻削就可以了。
各面毛坯余量：
4.3经济精度：
±1
各表面的加工路线:
加工底面C（表面粗糙度值Ra为：
3.2）：
粗铣--精铣
加工端面F（表面粗糙度值Ra为：
6.3）：
粗铣
加工端面E（表面粗糙度值Ra为：
3.2）：
粗铣--精铣
加工端面D（表面粗糙度值Ra为：
3.2）：
粗铣--精铣
加工顶面A（表面粗糙度值Ra为：
3.2）：
粗铣--精铣
加工面B（表面粗糙度值Ra为：
0.8）：
粗铣--精铣--精磨
各面加式余量控制：
面
毛坯/mm
粗铣/mm
精铣/mm
C
4.3
3.5
0.8
F
4.3
3.5
E
4.3
3.5
0.8
D
4.3
3.5
0.8
A
3.6
2.7
0.9
加工其余表面只需要经过粗加工即可。
5.2加工顺序的安排
先按照基面先行的原则进行加工，加工底面；再先主后次的原则进行加工，先将重要的表面，然后按照先面后孔的原则进行加工，把所有面加工完成，最后加工孔。
5.3热处理工序
先对铸件进行时效处理，然后进行退火或者正火，来改善金属的加工性能，精加工完成后进行淬火，最后对表面进处理，防腐等。
第6章设备及工艺装备的选择
6.1设备的选择
先用普通铣床对铸件的外轮廓进行粗加工，以及底面的加工。
现在数控铣床上对A、B、C、D、E面进行半精加工，以及螺纹孔的加工。
再在数控车上面进行孔的加工。
6.2工艺装备的选择
夹具，可以采用组合夹具和机床附件。
6.3刀具的选择：
根据《切削用量简明手册》中表1.2，确定刀具为YG643硬质合金刀片。
查表3.1得，根据最大切削宽度，选择铣刀直径为250mm，由于选用的是硬质合金铣刀，确定齿数为20.
又HT200的δb≦800，故选刀具的几何角度为Κr=60º,副偏角为5º，后角为8º，刃倾角为-20º，前角为5º.
刀具号
刀具规格/mm
数量
加工表面
备注
T01
Ф20硬质合金铣刀
1
粗铣A、C、E、F、H面
实测
T02
Ф20硬质合金铣刀
1
精铣A、C、E、F、H面
实测
T03
Ф20--60º槽铣刀
1
铣导轨槽
实测
T04
Ф60扩孔钻
1
扩内孔
实测
T05
Ф40套式铰刀
1
粗铰内孔
实测
T06
Ф40套式铰刀
1
精铰内孔
实测
T07
双刃镗刀
1
粗镗内孔
实测
T08
双刃镗刀
1
精镗内孔
实测
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