圖1 CA6140車床主軸箱體零件簡圖

1、圖1所示為CA6140車床主軸箱箱體的零件簡圖。其加工工藝過程如表1、2所示。

 

 

表1 主軸箱小批生產工藝過程

序 號	工 序 內 容	定 位 基 準
1	鑄造
2	時效
3	漆底漆
4	劃線：考慮主軸孔有加工余量，并盡量均勻。劃 C、A及E、D加工線
5	粗、精加工頂面 A	按線找正
6	粗、精加工 B、C面及側面D	頂面 A并校正主軸線
7	粗、精加工兩端面 E、F	B、C面
8	粗、半精加工各縱向孔	B、C面
9	精加工各縱向孔	B、C面
10	粗、精加工橫向孔	B、C面
11	加工螺孔及各次要孔
12	清洗、去毛刺倒角
13	檢驗

 

表2 主軸箱大批生產工藝過程

序 號	工 序 內 容	定 位 基 準
1	鑄造
2	時效
3	漆底漆
4	銑頂面 A	I孔與II孔
5	鉆、擴、絞 2-Ф8H7工藝孔（將6-M10mm先鉆至Ф7.8mm,絞2-Ф8H7）	頂面 A及外形
6	銑兩端面 E、F及前面D	頂面 A及兩工藝孔
7	銑導軌面 B、C	頂面 A及兩工藝孔
8	磨頂面 A	導軌面 B、C
9	粗鏜各縱向孔	頂面 A及兩工藝孔
10	精鏜各縱向孔	頂面 A及兩工藝孔
11	精鏜主軸孔 I	頂面 A及兩工藝孔
12	加工橫向孔及各面上的次要孔
13	磨 B、C導軌面及前面D	頂面 A及兩工藝孔
14	將 2-Ф8H7及4-Ф7.8mm均擴鉆至Ф8.5mm，攻6-M10mm
15	清洗、去毛刺倒角
16	檢驗

 

2、制訂箱體工藝過程的共同性原則

1）加工順序為先面后孔 箱體類零件的加工順序均為先加工面，以加工好的平面定位，再來加工孔。因為箱體孔的精度要求高，加工難度大，先以孔為粗基準加工平面，再以平面為精基準加工孔，這樣不僅為孔的加工提供了穩定可靠的精基準，同時還可以使孔的加工余量較為均勻。由于箱體上的孔分布在箱體各平面上，先加工好平面，鉆孔時，鉆頭不易引偏，擴孔或絞孔時，刀具也不易崩刃。

 

2）加工階段粗、精分開 箱體的結構復雜，壁厚不均，剛性不好，而加工精度要求又高，故箱體重要加工表面都要劃分粗、精加工兩個階段，這樣可以避免粗加工造成的內應力、切削力、夾緊力和切削熱對加工精度的影響，有利于保證箱體的加工精度。粗、精分開也可及時發現毛坯缺陷，避免更大的浪費；同時還能根據粗、精加工的不同要求來合理選擇設備，有利于提高生產率。

 

3）工序間合理按排熱處理 箱體零件的結構復雜，壁厚也不均勻，因此，在鑄造時會產生較大的殘余應力。為了消除殘余應力，減少加工后的變形和保證精度的穩定，所以，在鑄造之后必須安排人工時效處理。人工時效的工藝規范為：加熱到500oC～550oC ，保溫4h～6h ，冷卻速度小于或等于30oC/h ，出爐溫度小于或等于200oC 。

 

普通精度的箱體零件，一般在鑄造之后安排 1次人工時效出理。對一些高精度或形狀特別復雜的箱體零件，在粗加工之后還要安排1次人工時效處理，以消除粗加工所造成的殘余應力。有些精度要求不高的箱體零件毛坯，有時不安排時效處理，而是利用粗、精加工工序間的停放和運輸時間，使之得到自然時效。箱體零件人工時效的方法，除了加熱保溫法外，也可采用振動時效來達到消除殘余應力的目的。

 

4）用箱體上的重要孔作粗基準 箱體類零件的粗基準一般都用它上面的重要孔作粗基準，這樣不僅可以較好地保證重要孔及其它各軸孔的加工余量均勻，還能較好地保證各軸孔軸心線與箱體不加工表面的相互位置。

 

定位基準的選擇

 

1）粗基準的選擇 雖然箱體類零件一般都選擇重要孔（如主軸孔）為粗基準，但隨著生產類型不同，實現以主軸孔為粗基準的工件裝夾方式是不同的。

①中小批生產時，由于毛坯精度較低，一般采用劃線裝夾，其方法如下：

 

首先將箱體用千斤頂安放在平臺上（圖2a），調整千斤頂，使主軸孔I和A面與臺面基本平行，D面與臺面基本垂直，根據毛坯的主軸孔劃出主軸孔的水平線I-I，在4個面上均要劃出，作為第1校正線。劃此線時，應根據圖樣要求，檢查所有加工部位在水平方向是否均有加工余量，若有的加工部位無加工余量，則需要重新調整I-I線的位置，作必要的借正，直到所有的加工部位均有加工余量，才將I-I線zui終確定下來。I-I線確定之后，即畫出A面和C面的加工線。然后將箱體翻轉90o，D面一端置于3個千斤頂上，，調整千斤頂，使I-I線與臺面垂直（用大角尺在兩個方向上校正），根據毛坯的主軸孔并考慮各加工部位在垂直方向的加工余量，按照上述同樣的方法劃出主軸孔的垂直軸線II-II作為第2校正線（圖2b），也在4個面上均畫出。依據II-II線畫出D面加工線。再將箱體翻轉90o（圖2c），將E面一端至于3個千斤頂上，使I-I線和II-II線與臺面垂直。根據凸臺高度尺寸，先畫出F面，然后再畫出E面加工線。

 

 

 

圖2 主軸箱的劃線

 

加工箱體平面時，按線找正裝夾工件，這樣，就體現了以主軸孔為粗基準。

 

② 大批大量生產時，毛坯精度較高，可直接以主軸孔在夾具上定位，采用圖3的夾具裝夾。

1、3、5—支承 2—輔助支承 4—支架 6—擋銷 7—短軸
8—活動支柱 9、10—操縱手柄 11—螺桿 12—可調支承 13—夾緊塊
圖3 以主軸孔為粗基準銑頂面的夾具

 

先將工件放在1、3、5預支承上，并使箱體側面緊靠支架4，端面緊靠擋銷6，進行工件預定位。然后操縱手柄9，將液壓控制的兩個短軸7伸人主軸孔中。每個短軸上有3個活動支柱8，分別頂住主軸孔的毛面，將工件抬起，離開1、3、5各支承面。這時，主軸孔軸心線與兩短軸軸心線重合，實現了以主軸孔為粗基準定位。為了限制工件繞兩短軸的回轉自由度，在工件抬起后，調節兩可調支承12，輔以簡單找正，使頂面基本成水平，再用螺桿11調整輔助支承2，使其與箱體底面接觸。zui后操縱手柄10，將液壓控制的兩個夾緊塊13插入箱體兩端相應的孔內夾緊，即可加工。

 

① 單件小批生產用裝配基面做定位基準。圖1車床床頭箱單件小批加工孔系時，選擇箱體底面導軌B、C面做定位基準，B、C面既是床頭箱的裝配基準，又是主軸孔的設計基準，并與箱體的兩端面、側面及各主要縱向軸承孔在相互位置上有直接，故選擇B、C面作定位基準，不僅消除了主軸孔加工時的基準不重合誤差，而且用導軌面B、C定位穩定可靠，裝夾誤差較小，加工各孔時，由于箱口朝上，所以更換導向套、安裝調整刀具、測量孔徑尺寸、觀察加工情況等都很方便。

 

2）精基準的選擇 箱體加工精基準的選擇也與生產批量大小有關。

 

 

 

這種定位方式也有它的不足之處。加工箱體中間壁上的孔時，為了提高刀具系統的剛度，應當在箱體內部相應的部位設置刀桿的導向支承。由于箱體底部是封閉的，中間支承只能用如圖4所示的吊架從箱體頂面的開口處伸人箱體內，每加工一件需裝卸一次，吊架與鏜模之間雖有定位銷定位，但吊架剛性差，制造安裝精度較低，經常裝卸也容易產生誤差，且使加工的輔助時間增加，因此這種定位方式只適用于單件小批生產。

 

 

 

 圖4 吊架式鏜模夾具

 

 

 

② 量大時采用一面兩孔作定位基準。大批量生產的主軸箱常以頂面和兩定位銷孔為精基準，如圖5所示。

 

圖5 箱體以一面兩孔定位

 

這種定位方式是加工時箱體口朝下，中間導向支架可固定在夾具上。由于簡化了夾具結構，提高了夾具的剛度，同時工件的裝卸也比較方便，因而提高了孔系的加工質量和勞動生產率。

 

這種定位方式的不足之處在于定位基準與設計基準不重合，產生了基準不重合誤差。為了保證箱體的加工精度，必須提高作為定位基準的箱體頂面和兩定位銷孔的加工精度。另外，由于箱口朝下，加工時不便于觀察各表面的加工情況，因此，不能及時發現毛坯是否有砂眼、氣孔等缺陷，而且加工中不便于測量和調刀。所以，用箱體頂面和兩定位銷孔作精基準加工時，必須采用定徑刀具（擴孔鉆和絞刀等）。

 

上述兩種方案的對比分析，僅僅是針對類似床頭箱而言，許多其它形式的箱體，采用一面兩孔的定位方式，上面所提及的問題也不一定存在。實際生產中，一面兩孔的定位方式在各種箱體加工中應用十分廣泛。因為這種定位方式很簡便地限制了工件6個自由度，定位穩定可靠；在一次安裝下，可以加工除定位以外的所有5個面上的孔或平面，也可以作為從粗加工到精加工的大部分工序的定位基準，實現“基準統一”；此外，這種定位方式夾緊方便，工件的夾緊變形小；易于實現自動定位和自動夾緊。因此，在組合機床與自動線上加工箱體時，多采用這種定位方式。

 

以上分析可知：箱體精基準的選擇有兩種方案：一是以3平面為精基準（主要定位基面為裝配基面）；另一是以一面兩孔為精基準。這兩種定位方式各有優缺點，實際生產中的選用與生產類型有很大的關系。通常從“基準統一”，中小批生產時，盡可能使定位基準與設計基準重合，即一般選擇設計基準作為統一的定位基準；大批大量生產時，優先考慮的是如何穩定加工質量和提高生產率，不過分地強調基準重合問題，一般多用典型的一面兩孔作為統一的定位基準，由此而引起的基準不重合誤差，可采用適當的工藝措施去解決。