圖1 CA6140車(chē)床主軸箱體零件簡(jiǎn)圖

1、圖1所示為CA6140車(chē)床主軸箱箱體的零件簡(jiǎn)圖。其加工工藝過(guò)程如表1、2所示。

 

 

表1 主軸箱小批生產(chǎn)工藝過(guò)程

序 號(hào)	工 序 內(nèi) 容	定 位 基 準(zhǔn)
1	鑄造
2	時(shí)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(cè)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(yàn)

 

表2 主軸箱大批生產(chǎn)工藝過(guò)程

序 號(hào)	工 序 內(nèi) 容	定 位 基 準(zhǔn)
1	鑄造
2	時(shí)效
3	漆底漆
4	銑頂面 A	I孔與II孔
5	鉆、擴(kuò)、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(dǎo)軌面 B、C	頂面 A及兩工藝孔
8	磨頂面 A	導(dǎo)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(dǎo)軌面及前面D	頂面 A及兩工藝孔
14	將 2-Ф8H7及4-Ф7.8mm均擴(kuò)鉆至Ф8.5mm，攻6-M10mm
15	清洗、去毛刺倒角
16	檢驗(yàn)

 

2、制訂箱體工藝過(guò)程的共同性原則

1）加工順序?yàn)橄让婧罂?箱體類(lèi)零件的加工順序均為先加工面，以加工好的平面定位，再來(lái)加工孔。因?yàn)橄潴w孔的精度要求高，加工難度大，先以孔為粗基準(zhǔn)加工平面，再以平面為精基準(zhǔn)加工孔，這樣不僅為孔的加工提供了穩(wěn)定可靠的精基準(zhǔn)，同時(shí)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(shí)，鉆頭不易引偏，擴(kuò)孔或絞孔時(shí)，刀具也不易崩刃。

 

2）加工階段粗、精分開(kāi) 箱體的結(jié)構(gòu)復(fù)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?jiǎng)澐执帧⒕庸蓚€(gè)階段，這樣可以避免粗加工造成的內(nèi)應(yīng)力、切削力、夾緊力和切削熱對(duì)加工精度的影響，有利于保證箱體的加工精度。粗、精分開(kāi)也可及時(shí)發(fā)現(xiàn)毛坯缺陷，避免更大的浪費(fèi)；同時(shí)還能根據(jù)粗、精加工的不同要求來(lái)合理選擇設(shè)備，有利于提高生產(chǎn)率。

 

3）工序間合理按排熱處理 箱體零件的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，壁厚也不均勻，因此，在鑄造時(shí)會(huì)產(chǎn)生較大的殘余應(yīng)力。為了消除殘余應(yīng)力，減少加工后的變形和保證精度的穩(wěn)定，所以，在鑄造之后必須安排人工時(shí)效處理。人工時(shí)效的工藝規(guī)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(shí)效出理。對(duì)一些高精度或形狀特別復(fù)雜的箱體零件，在粗加工之后還要安排1次人工時(shí)效處理，以消除粗加工所造成的殘余應(yīng)力。有些精度要求不高的箱體零件毛坯，有時(shí)不安排時(shí)效處理，而是利用粗、精加工工序間的停放和運(yùn)輸時(shí)間，使之得到自然時(shí)效。箱體零件人工時(shí)效的方法，除了加熱保溫法外，也可采用振動(dòng)時(shí)效來(lái)達(dá)到消除殘余應(yīng)力的目的。

 

4）用箱體上的重要孔作粗基準(zhǔn) 箱體類(lèi)零件的粗基準(zhǔn)一般都用它上面的重要孔作粗基準(zhǔn)，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(zhǔn)的選擇

 

1）粗基準(zhǔn)的選擇 雖然箱體類(lèi)零件一般都選擇重要孔（如主軸孔）為粗基準(zhǔn)，但隨著生產(chǎn)類(lèi)型不同，實(shí)現(xiàn)以主軸孔為粗基準(zhǔn)的工件裝夾方式是不同的。

①中小批生產(chǎn)時(shí)，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(tái)上（圖2a），調(diào)整千斤頂，使主軸孔I和A面與臺(tái)面基本平行，D面與臺(tái)面基本垂直，根據(jù)毛坯的主軸孔劃出主軸孔的水平線I-I，在4個(gè)面上均要?jiǎng)澇觯鳛榈?校正線。劃此線時(shí)，應(yīng)根據(jù)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(wú)加工余量，則需要重新調(diào)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(lái)。I-I線確定之后，即畫(huà)出A面和C面的加工線。然后將箱體翻轉(zhuǎn)90o，D面一端置于3個(gè)千斤頂上，，調(diào)整千斤頂，使I-I線與臺(tái)面垂直（用大角尺在兩個(gè)方向上校正），根據(jù)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(gè)面上均畫(huà)出。依據(jù)II-II線畫(huà)出D面加工線。再將箱體翻轉(zhuǎn)90o（圖2c），將E面一端至于3個(gè)千斤頂上，使I-I線和II-II線與臺(tái)面垂直。根據(jù)凸臺(tái)高度尺寸，先畫(huà)出F面，然后再畫(huà)出E面加工線。

 

 

 

圖2 主軸箱的劃線

 

加工箱體平面時(shí)，按線找正裝夾工件，這樣，就體現(xiàn)了以主軸孔為粗基準(zhǔn)。

 

② 大批大量生產(chǎn)時(shí)，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(xiāo) 7—短軸
8—活動(dòng)支柱 9、10—操縱手柄 11—螺桿 12—可調(diào)支承 13—夾緊塊
圖3 以主軸孔為粗基準(zhǔn)銑頂面的夾具

 

先將工件放在1、3、5預(yù)支承上，并使箱體側(cè)面緊靠支架4，端面緊靠擋銷(xiāo)6，進(jìn)行工件預(yù)定位。然后操縱手柄9，將液壓控制的兩個(gè)短軸7伸人主軸孔中。每個(gè)短軸上有3個(gè)活動(dòng)支柱8，分別頂住主軸孔的毛面，將工件抬起，離開(kāi)1、3、5各支承面。這時(shí)，主軸孔軸心線與兩短軸軸心線重合，實(shí)現(xiàn)了以主軸孔為粗基準(zhǔn)定位。為了限制工件繞兩短軸的回轉(zhuǎn)自由度，在工件抬起后，調(diào)節(jié)兩可調(diào)支承12，輔以簡(jiǎn)單找正，使頂面基本成水平，再用螺桿11調(diào)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(gè)夾緊塊13插入箱體兩端相應(yīng)的孔內(nèi)夾緊，即可加工。

 

① 單件小批生產(chǎn)用裝配基面做定位基準(zhǔn)。圖1車(chē)床床頭箱單件小批加工孔系時(shí)，選擇箱體底面導(dǎo)軌B、C面做定位基準(zhǔn)，B、C面既是床頭箱的裝配基準(zhǔn)，又是主軸孔的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)，并與箱體的兩端面、側(cè)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(zhǔn)，不僅消除了主軸孔加工時(shí)的基準(zhǔn)不重合誤差，而且用導(dǎo)軌面B、C定位穩(wěn)定可靠，裝夾誤差較小，加工各孔時(shí)，由于箱口朝上，所以更換導(dǎo)向套、安裝調(diào)整刀具、測(cè)量孔徑尺寸、觀察加工情況等都很方便。

 

2）精基準(zhǔn)的選擇 箱體加工精基準(zhǔn)的選擇也與生產(chǎn)批量大小有關(guān)。

 

 

 

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(shí)，為了提高刀具系統(tǒng)的剛度，應(yīng)當(dāng)在箱體內(nèi)部相應(yīng)的部位設(shè)置刀桿的導(dǎo)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(kāi)口處伸人箱體內(nèi)，每加工一件需裝卸一次，吊架與鏜模之間雖有定位銷(xiāo)定位，但吊架剛性差，制造安裝精度較低，經(jīng)常裝卸也容易產(chǎn)生誤差，且使加工的輔助時(shí)間增加，因此這種定位方式只適用于單件小批生產(chǎn)。

 

 

 

 圖4 吊架式鏜模夾具

 

 

 

② 量大時(shí)采用一面兩孔作定位基準(zhǔn)。大批量生產(chǎn)的主軸箱常以頂面和兩定位銷(xiāo)孔為精基準(zhǔn)，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(shí)箱體口朝下，中間導(dǎo)向支架可固定在夾具上。由于簡(jiǎn)化了夾具結(jié)構(gòu)，提高了夾具的剛度，同時(shí)工件的裝卸也比較方便，因而提高了孔系的加工質(zhì)量和勞動(dòng)生產(chǎn)率。

 

這種定位方式的不足之處在于定位基準(zhǔn)與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)不重合，產(chǎn)生了基準(zhǔn)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(zhǔn)的箱體頂面和兩定位銷(xiāo)孔的加工精度。另外，由于箱口朝下，加工時(shí)不便于觀察各表面的加工情況，因此，不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)毛坯是否有砂眼、氣孔等缺陷，而且加工中不便于測(cè)量和調(diào)刀。所以，用箱體頂面和兩定位銷(xiāo)孔作精基準(zhǔn)加工時(shí)，必須采用定徑刀具（擴(kuò)孔鉆和絞刀等）。

 

上述兩種方案的對(duì)比分析，僅僅是針對(duì)類(lèi)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(wèn)題也不一定存在。實(shí)際生產(chǎn)中，一面兩孔的定位方式在各種箱體加工中應(yīng)用十分廣泛。因?yàn)檫@種定位方式很簡(jiǎn)便地限制了工件6個(gè)自由度，定位穩(wěn)定可靠；在一次安裝下，可以加工除定位以外的所有5個(gè)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(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)“基準(zhǔn)統(tǒng)一”；此外，這種定位方式夾緊方便，工件的夾緊變形小；易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)定位和自動(dòng)夾緊。因此，在組合機(jī)床與自動(dòng)線上加工箱體時(shí)，多采用這種定位方式。

 

以上分析可知：箱體精基準(zhǔn)的選擇有兩種方案：一是以3平面為精基準(zhǔn)（主要定位基面為裝配基面）；另一是以一面兩孔為精基準(zhǔn)。這兩種定位方式各有優(yōu)缺點(diǎn)，實(shí)際生產(chǎn)中的選用與生產(chǎn)類(lèi)型有很大的關(guān)系。通常從“基準(zhǔn)統(tǒng)一”，中小批生產(chǎn)時(shí)，盡可能使定位基準(zhǔn)與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)重合，即一般選擇設(shè)計(jì)基準(zhǔn)作為統(tǒng)一的定位基準(zhǔn)；大批大量生產(chǎn)時(shí)，優(yōu)先考慮的是如何穩(wěn)定加工質(zhì)量和提高生產(chǎn)率，不過(guò)分地強(qiáng)調(diào)基準(zhǔn)重合問(wèn)題，一般多用典型的一面兩孔作為統(tǒng)一的定位基準(zhǔn)，由此而引起的基準(zhǔn)不重合誤差，可采用適當(dāng)?shù)墓に嚧胧┤ソ鉀Q。