数控技术在组合式箱体类零件的加工应用

对于小批量生产、形状不规则的箱体类零件而言，由于加工工序较为复杂，当采用普通机床进行加工时，难以保证其加工精度和要求。而如果采用专用的工装来进行加工，不但经济性不能保证，同时还存在着生产周期较长、精度难以保证等问题。这时，采取柔性高、精度高的数控机床以及对应的数控加工工艺能够完美的契合这种小批量的箱体类零件的加工，在保证加工精度以及加工经济性的基础上，确保加工效率。

1 组合式箱体零件特点

箱体类零件是机器及部件的基础性零件，它将机器及部件中的轴、轴套、轴承端盖以及齿轮等按照一定的关系装配成一体，按照预定的传动关系协调运动。因此箱体的加工质量直接影响着机器的性能、精度和寿命。箱体的结构形式虽然多种多样，但他们也有一些共同的主要特点，如：

1)形状结构复杂，很少有形状规则和单一的箱体，还包括各种类型的孔洞等，需要加工的部位较多；

2)壁薄不均匀，内部呈型腔，这就使得我们在装夹和加工时要充分考虑到零件的变形，要做好预防措施，确保箱体的整体刚度得以保证；

3)加工的部位较多，如箱体底面，组合式箱体的接合面，装轴承的支承孔，油孔，吊装孔，视孔盖安装位置孔等，这给加工精度以及可加工性的提升带来了一定的挑战；

4)加工难度较大，既有精度要求较高的平面和孔系，又有许多精度要求较低的紧固螺栓孔，在加工的过程中需要保证各种定位精度、加工精度全部实现。

2 总加工工艺路线

针对小批量的复杂箱体类零件的主要特点，在进行加工时，主要包括项目这样两个阶段：第一阶段先对箱盖和底座分别进行加工，为后续的箱体组装等做好配合面的加工准备工作；第二阶段在合装好的箱体上加工孔和端面。在两个阶段之间应该根据需要而安排钳工工序，这样将能够保证整个箱盖与底座可以良好的合装成一个完整的箱体，并通过两销定位，使其能够保证形成对应的位置关系，以保证轴承孔的加工精度和拆装后的重复精度。这是复杂箱体类零件加工工艺的整体思想，而在实际的加工过程中，可以根据加工具体需要，诸如设备情况、加工方便性等来进行综合考虑，对加工过程中的加工工艺作适当的调整。

3 圆柱齿轮减速机箱体的数控加工过程分析

3.1 零件图纸分析

此箱体为组合式，材质HT300硬度HB230左右，可用普通材质刀具加工。其尺寸、形状和位置精度要求较高的可以安排在合箱后进行。

3.2 加工设备选择

根据箱体的外形及加工部位尺寸，采用3轴联动的卧式加工中心，工作台能自动回转，刀库容量为60把刀，根据箱体零件的外形尺寸，选用工作台面积为630ram×630mm工作台×向行程为910mm，2向行程为635mm，主轴垂向行程为710mm。

3.4 加工工艺制定

3.4.1 加工上箱盖

选箱盖上三处为定位基准装夹，各处均垫垫铁(垫铁位置不能妨碍刀具加工对合面及其他位置)，粗找凸缘上端面，找水平和竖直两个方向，使其组合处凸缘厚度保持均匀，上方用压板压紧。由于箱体类零件的可加工孔较多，导致整伞零件的壁厚较小、整体强度较低，因此在加工装夹的过程中应该对装夹预紧力进行严格控制，这样才能确保零件夹紧的同时可以保证零件不变形。同时，为了保证整个加工工序的连续性，在加工的过程中不能对刀具加工其他部位而产生个干涉作用，因此在装夹时应该尽量保证通过一次装夹来完成所有的加工。加工上箱盖的工艺步骤如下：

1)铣箱盖和底座结合面，保证凸缘厚度尺寸，粗糙度小于Ra1.6，平面度小于0．03；2)钻把合处的螺栓孔。工作台回转180度，加工其他部位的螺栓底孔。在加工的过程中，首先要保证结合面的光洁程度，这样可以有效保证箱盖与底座的配合精度。而在加工螺栓孔的过程中，应该保证加工螺栓孔的定位精度，确保后续的组装过程中螺栓与螺栓孔可以对应的组合起来。

3.4.2 加工下底座

为了保证箱体后续的装配，在加工下底座的过程中，一个重要的控制工艺就是要保证箱体的定位精度。因此，装夹时应该选择箱体底座上四处作为定位基准装夹，同时在下方垫上垫铁。而垫铁的高度要控制适宜，压板位置也要适宜。压板压紧前先粗找凸缘下端面，找水平和竖直两个方向，使其组合处凸缘厚度保持均匀。

1)铣对合面，保证凸缘厚度尺寸，粗糙度小于Ra1.6，平面度小于0．03；

2)钻把合处的螺栓孔；工作台回转1800；

3)铣底面，保证下底座高度及其和对合面的平行度误差要小于0.311000；

4)钻底座下底面螺栓孔。

3.4.3 合箱装配

钳工将箱盖和底座合装，配钻两销钉孔，装配销钉并拧紧螺栓；

3.4.4 加工合箱体

将合装后的箱体放于工作台面上，以底座下底面为定位基准，底面垫等高垫铁，打表找正下底面，使其跳动不超过0.03，压板压紧工件。

镗削2处轴承支承孔，铣削对应的轴承孔端面和钻端面上的螺纹底孔，保证轴承孔中心高、表面粗糙度及其两孔间距；孔圆柱度及平行度误差均不能超过0.015。工作台回转180度。同样的方式加工另一端的两个轴承孔，保证孔表面粗糙度及各自的尺寸及形位公差。

其中四个轴承孔的形位公差是靠数控机床本身的性能来保证的。

4 结论

本文以一级圆柱齿轮减速机箱体为例，对小批量生产的组合式箱体零件作了数控加工工艺分析，采用数控机床来加工，一方面装夹定位方便，能快速加工该种零件，并能保证其尺寸及位置精度，另一方面，不用制作专用工装夹具，大大节省了其加工费用。总之利用数控机床采用合理的加工工艺来加工这类组合式箱体零件，它不仅能保证产品的性能和使用寿命，同时还能降低其加工成本、节约生产时间，缩短生产周期。

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