基于箱體類零件的復(fù)雜結(jié)構(gòu)和精度要求，從工件特征、加工設(shè)備、工裝設(shè)計(jì)、刀具選擇和裝夾方式等方面進(jìn)行工藝分析，通過(guò)加工技巧和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的應(yīng)用，制定合理可行的工藝方案。

1  序言

箱體是工程機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)的核心零件，主要加工內(nèi)容為平面和孔系，工件加工質(zhì)量決定了機(jī)器的裝配精度和工作性能。下面從加工設(shè)備、工裝裝夾和刀具選擇等方面介紹箱體類零件的加工技巧和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，為其他類似件的加工提供借鑒。

2  工件特征

箱體為多面體結(jié)構(gòu)，具有內(nèi)部空腔，壁薄且壁厚分布不均勻，由灰鑄鐵HT250材料澆注而成?；诣T鐵具有良好的切削性、耐磨性和吸振性[1]，能夠滿足整機(jī)的強(qiáng)度和剛度要求。

箱體類零件結(jié)構(gòu)復(fù)雜且不規(guī)則，圖1為后殼體結(jié)構(gòu)，一次裝夾不能完成底部大平面的銑面和鉆孔，兩次裝夾影響平面加工精度。圖2為后箱體結(jié)構(gòu)，工件定位后加工位置底部懸空面積大時(shí)，由于壁薄工件易變形，因此造成大平面平面度和銷孔位置度超差。同時(shí)，加工此類工件時(shí)，還應(yīng)保證各孔位置度和同軸度精度要求。

鑄造毛坯一般留出單邊5mm的加工余量，考慮到后期加工工序壓裝工件，確定是否需要澆注出工藝凸臺(tái)，待所有工序加工完畢，根據(jù)裝配情況確定是否銑掉工藝凸臺(tái)。加工工藝按照粗精分開，先粗后精、先面后孔、科學(xué)集中的原則[2]，加工工序分為粗加工、半精加工和精加工，均衡各端余量。粗加工前后分兩次劃線，粗劃線是粗加工參照線，精劃線用于精加工找正工件。粗加工留出2mm的精加工余量，半精加工留出0.2～0.5mm的精加工余量。

為減少或消除工件的內(nèi)應(yīng)力影響、提升加工精度的穩(wěn)定性，毛坯鑄造、粗加工工序之后均需要進(jìn)行時(shí)效處理。具體加工工序?yàn)椋捍謩澗€→粗車各端→精劃線→半精加工、精加工兩端→加工側(cè)面。鉆孔時(shí)應(yīng)避免半壁切削，保證重要孔加工精度，合理安排加工順序。閥芯孔如圖3所示，應(yīng)先加工φ18H7孔，后加工側(cè)面2個(gè)φ18mm孔。

3  加工設(shè)備

在編制加工工藝時(shí)，工藝人員應(yīng)對(duì)車間設(shè)備性能充分了解，根據(jù)工件的外形尺寸和設(shè)備的加工能力選擇合適的加工設(shè)備。粗加工選用立式車床；半精加工、精加工選用數(shù)控立式車床，加工兩端選用立式加工中心，加工側(cè)面選用臥式加工中心或臥式銑鏜床。對(duì)于加工中心，應(yīng)按照周期校驗(yàn)主軸的跳動(dòng)。對(duì)于臥式加工中心，還應(yīng)考慮工作臺(tái)的最小旋轉(zhuǎn)刻度單位，有些徑向孔中心線與工件中心線夾角角度是半度數(shù)，最小旋轉(zhuǎn)刻度單位是整數(shù)度的加工設(shè)備是不能滿足此類孔的加工精度的。在編制加工工藝時(shí)，工作臺(tái)按順時(shí)針或逆時(shí)針一個(gè)方向旋轉(zhuǎn)一周應(yīng)完成工件所有周圈面的加工內(nèi)容，這樣有助于保持臥式加工中心的旋轉(zhuǎn)精度，提高設(shè)備的使用壽命。各加工中心參數(shù)見表1。

4  工裝設(shè)計(jì)

考慮到工裝制造費(fèi)用，專用工裝適用于批量化生產(chǎn)，一次找正工裝，工件按線找正即可加工，節(jié)省每個(gè)工件的找正時(shí)間，提高生產(chǎn)效率。確定加工設(shè)備后，根據(jù)設(shè)備工作臺(tái)T形槽間距確定工裝壓裝位置。工裝底胎選用不易變形的HT250材料，時(shí)效處理消除內(nèi)應(yīng)力再進(jìn)行加工。后殼體裝夾如圖4所示，底胎要銑出工裝拉正面（圖4中黃色面）和工件找正面（圖4中綠色面，φ20mm銑刀銑槽）。定位元件（定位銷、定位軸和定位環(huán)等）選用45鋼，熱處理后提高硬度和耐磨性能；壓板和墊塊選用材料Q235或Q355。工裝底胎與工作臺(tái)接觸面積不易過(guò)大，設(shè)計(jì)成底面空心底胎；工裝與工件采用墊塊減少接觸面積，有利于保證工裝及工件平面度[3]。此外，工裝結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)避免與刀具或主軸干涉。當(dāng)立式加工中心和臥式加工中心共用一套定位工裝時(shí)，由于臥式加工中心主軸與工作臺(tái)有一定距離，再結(jié)合工件加工范圍至工作臺(tái)的距離，因此需適當(dāng)調(diào)整底胎高度。

5  刀具選擇

為提高加工效率，箱體大平面切削應(yīng)選用切削效率高的面銑刀，帶有密封斜面的端面孔切削應(yīng)設(shè)計(jì)復(fù)合刀具來(lái)取代小孔徑銑刀插補(bǔ)銑。銷孔直徑≥30mm則用鏜刀加工，銷孔直徑＜30mm則用鉸刀加工。

刀具方面主要考慮一些不常用的加工刀具，工件是否需要加工一些細(xì)長(zhǎng)孔、大徑孔以及一些美英制螺紋孔等。零件設(shè)計(jì)圖樣簽收后，根據(jù)工件結(jié)構(gòu)及加工內(nèi)容，工藝人員應(yīng)列出所有加工工序需要的刀具明細(xì)，根據(jù)刀具管理中心的刀具臺(tái)賬，排查出欠缺的刀具，除了采購(gòu)一批標(biāo)準(zhǔn)刀具外，還應(yīng)考慮是否需要加長(zhǎng)桿或者是定制特殊刀具（例如加長(zhǎng)刀具、大直徑鏜刀等）。加長(zhǎng)桿是根據(jù)刀方的大小和使用長(zhǎng)度確定的，由于加長(zhǎng)桿太長(zhǎng)容易振刀，因此加長(zhǎng)桿的選用不是優(yōu)先考慮的。特殊刀具的制作周期較長(zhǎng)，一般是1～2個(gè)月，要提前報(bào)刀具計(jì)劃，以免耽誤使用，影響產(chǎn)品交付。

6  裝夾方式

裝夾分為定位和夾緊，具體如下所述。

1）箱體定位方式一般分為止口定位、止口+定位銷定位、雙銷或雙心軸定位。止口定位即所謂的孔軸間隙配合。為保證快速定位，工件與定位銷或心軸定位長(zhǎng)度不易過(guò)長(zhǎng)，一般定位長(zhǎng)度設(shè)為8～12mm。另外，常采用一圓柱銷加一菱形銷的組合形式，圓柱銷和菱形銷的布置形式應(yīng)掌握以下要點(diǎn)：菱形銷的尖角指向圓柱銷的中心，雙心軸定位亦是如此。對(duì)于有高度差的雙心軸定位，在每批產(chǎn)品開始試加工時(shí)，通常把定位面用銑刀銑平一刀來(lái)保證高度差，消除工裝磨損帶來(lái)的加工誤差。雙心軸（雙銷）布置。

2）箱體裝配面背面5mm以上的邊緣寬度即可滿足普通壓板壓裝。當(dāng)工件定位面與工裝定位面定位后發(fā)生翹曲時(shí)，可采用塞銅皮、紙屑等將翹曲消除后再進(jìn)行壓裝。當(dāng)定位面與工裝底胎接觸面較大時(shí)，應(yīng)采用墊塊減少接觸面積，壓裝位置應(yīng)為實(shí)點(diǎn)（壓板壓裝位置與墊塊統(tǒng)一），避免懸空壓裝導(dǎo)致工件變形。后箱體裝夾如圖6所示，為提高工件裝配面平面度和銷孔位置度，在工件薄弱、懸空位置處增設(shè)輔助支撐。

3）工件大平面需要銑削、鉆孔加工，兩次裝夾才能滿足加工要求。為提升大平面的平面度，采用過(guò)渡螺紋孔的方法即可一次裝夾完成加工。工裝3處窗口處紅色螺栓通過(guò)工件上預(yù)先加工出的M14-6H螺紋孔向下拉緊工件，待面、孔加工完成后，松開拉緊螺栓，再通過(guò)壓板壓緊加工面，將3處M14-6H螺紋孔擴(kuò)至圖樣最終要求的φ16mm。

7  結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，基于箱體類零件的結(jié)構(gòu)和精度要求，得出以下經(jīng)驗(yàn)和技巧。

1）鑄造毛坯留有足夠的加工余量并且粗、精加工分開。箱體類零件在粗加工、半精加工過(guò)程中，當(dāng)重要加工面出現(xiàn)砂眼等鑄造缺陷時(shí)，兩相對(duì)面還有余量互借的余地。

2）首件試加工時(shí)，對(duì)于位置度要求嚴(yán)格的孔通常不采用極坐標(biāo)編程方法，當(dāng)三坐標(biāo)檢驗(yàn)出孔位置度超差時(shí)，可以采用更改坐標(biāo)值的方法進(jìn)行修正。

3）根據(jù)箱體類零件的結(jié)構(gòu)復(fù)雜程度和加工內(nèi)容，選擇合適的刀具和加工設(shè)備，設(shè)計(jì)最優(yōu)的定位和夾緊工裝，具體問(wèn)題具體分析，一定能加工出合格的產(chǎn)品，大幅度提高生產(chǎn)效率。