箱體零件孔加工工藝規劃

王建宇 葉世良

摘 要： 復雜箱體類零件，其特點是零件內壁不均勻、各個面形狀復雜結構多變、加工精度要求高、含有多種孔類結構、制造困難。箱體作為主要支撐構件，主要是由平面、孔、孔系、凸臺、凹槽等結構組成。其孔的加工精度的好壞直接影響到機器的裝配效果，進而影響生產效率。本文通過對孔加工的工藝設計及加工路徑的研究，得出了箱體零件加工的工藝原則以及箱體孔加工方法及工藝。

關鍵詞： 箱體零件孔加工；復雜箱體零件；加工工藝

1.復雜箱體零件的特點

復雜箱體零件常具有多個孔系，并且孔系分布不均，內部結構呈型腔狀，還有一部分具有空腔結構，它是機器或部件的基礎零件，一般多為鑄件。

箱體結構按不同的作用常分為下列四個部分，支撐部分：支撐部分一般形狀復雜，表面多有安裝用的軸承孔；

潤滑部分：為了保證箱體內構件運行平穩，潤滑是必不可少的，常有儲油池、注油孔、排油孔等；

安裝部分：復雜箱體一般結構尺寸比較大，安裝、運輸等問題需要考慮。一般在底面留有連接孔以便安裝固定等；

加強部分：為了增加箱體某些受力較為薄弱部分的強度，通常采用加強筋，如在安裝軸承時，軸承孔需要額外安裝軸承蓋。對于較長的軸承孔，還要在孔外部放置加強筋增加強度。

箱體零件雖然內外部結構復雜，但不同的零件也會有相似的特點：

（1）形狀復雜、結構多變

箱體類零件基本上是一個內空外方的零件，箱體的外表面具有大量的帶孔平面、階梯孔、螺紋孔等，內部一般具有軸承通孔、安裝孔的特征。

（2）精度要求高

箱體類零件大多數是作為其他零件的載體呈現的。箱體上的各個表面以及各個孔的加工精度將直接影響到箱體內部零件相對運行的穩定性。例如箱體內部安裝具有正確嚙合的齒輪、軸等。在軸上安裝齒輪，孔的精度將會直接影響到齒輪之間的嚙合，如果箱體上這些孔的誤差很大，在齒輪的傳動過程中會有巨大的振動和噪音，情況嚴重時會使機器發生嚴重的故障。

（3）工藝復雜、工序繁多

箱體類零件的加工工序繁多，工藝性較為復雜，任何零件加工的工藝路線在工藝規劃中占有重要的位置。為了提高加工精度，提升加工效率，箱體類零件基本上是在加工中心上進行加工制造的。

整個的加工過程可分為三個步驟：首先，對箱體類零件的毛坯件進行定位基準的加工；其次，把零件放在加工中心上按照各個工序進行加工；最后，在加工中心完成各個工序的加工后，還有可能進行研、磨等工序。

2.箱體零件加工的工藝原則

箱體零件大多是比較復雜的，同時是由很多個特征構成的一個集合。不同的箱體有著不同的加工精度要求，且加工順序等也不相同。加工中心具有鉆、銑、鏜、鉸等集多種加工方法與一體，使其具備多種工藝手段，對于小批量復雜的零件具有很強的加工能力。本文結合加工中心加工箱體零件的具體情況，歸納出下列工藝設計原則：

（1）基面先行、就近原則：先加工平面后加工孔。在機床確定刀具的切入點后，箱體零件的各個加工特征的順序是可以確定的，提高加工效率的一個措施是縮短刀具空行程的時間，因此，加工特征距離對刀點近的先加工，加工特征距離對刀點遠的后加工，采用就近原則，可以減少空走刀時間，提高效率。

（2）先內后外、內外交叉

箱體零件的一個特征是內部呈型腔狀，外觀不規則并且多為封閉或半封閉結構，一般內部型腔和外表面都需要加工。在加工箱體零件時，采用先內后外，即先粗加工型腔內部的特征，再加工外部特征，同時內外交叉，粗加工完畢后，進行精加工內部，后精加工箱體零件外部。以避免先加工的外表面精度受到影響。

（3）先粗后精：粗加工后精加工

一般來說，先粗加工可以保證加工速度，后精加工可以保證加工精度。對于箱體零件，大多結構尺寸大，呈型腔狀，內外均需加工，同時常分布有加強筋、凸耳、凹面等結構。加工此類特征時對零件的定位要求較高，故一般采用先粗加工后精加工的方法。先粗加工可以在精加工前把大量的加工余量去掉，應盡量滿足精加工對余量均勻性要求，精加工時零件的輪廓應由最后一刀連續精加工而成。

（4）工序集中、一次定位

在加工中心上零件過多的定位，勢必會影響加工精度。為保證精度，盡量要讓加工工序集中，減少定位次數。要做到一次定位可以完成多次加工，既可以達到精度要求同時也能提高加工效率，以便發揮加工中心的最大效能。在加工次序多的情況下，盡量安排在一臺加工中心上盡可能的多次加工，減少定位次數。

（5）適當的熱處理

在加工完箱體零件時，由于零件內部結構復雜，常會有內應力等其他不利因素存在，故在加工時應該安排適當的熱處理工序。恰當的熱處理工藝可以消除加工工藝造成的缺陷，如細化晶粒、消除偏析、降低內應力等，使零件材料組織結構發生變化，性能更加均勻，提高強度保證加工精度。

（6）數控加工與普通機床的結合

盡管加工中心功能強大，適應度高，精度高，一次裝夾可完成普通機床60%-95%的工序內容。但是從經濟角度和加工成本考慮，有些復雜零件在由加工中心加工完后，剩余簡單的加工工序可以由傳統的普通機床進行加工，并且需要兼顧各道工序，綜合考慮。

3.箱體孔加工方法及工藝分析

箱體零件加工最重要的部分是孔和平面，任何一個孔特征都具有多種加工方法，但要與箱體零件相結合，分析孔的加工精度、待加工零件的材料、表面粗糙度等因素。在保證零件中孔特征順利加工的前提下，選擇合理的加工方法和排出加工工序。我們熟知的孔加工方法大致有鉆孔、擴孔、粗鉸、精鉸、等等，加工零部件表面時，在加工中心上易于加工實現。在具體加工時，應考慮加工孔的技術要求、結構尺寸、批量等綜合信息。具體歸類如下。

對于復雜的箱體類零件而言，表面多有孔和孔系的加工。具體的加工方案有以下幾種：

（1）先選定一個加工面，對該面上的每一個孔進行徹底加工，使其達到要求的精度和形狀。在徹底完成這個孔的加工后，移動零件，加工該加工面的第二個空，直至完成該加工面上所有孔的位置，進行下一個加工面的加工。

（2）先選定一個加工面，用一把刀具對分布在該面上的一組相同的孔進行第一工步的加工。換刀，對該面上的第二組相同的孔同樣進行第一工步的加工。直至該選定加工面上的所有孔都完成了第一工步的加工后，再依照相同的順序進行第二工步的加工。加工面加工完畢后旋轉工作臺，進行下一個加工面的加工。

（3）用一把刀具先加工選定加工面上的一組相同孔的第一工步，加工完畢后換刀加工第二工步，直至該組相同的孔全部加工完畢后，再進行該加工面上第二組孔的加工。直到完成分布在零件一個面上的所有孔的加工為止。

結論

本文總結了復雜箱體零件的形狀復雜、結構多變、加工精度要求高、工藝復雜工序多等特點和箱體零件加工的基本原則，并提出了箱體零件的加工工藝路線。

參考文獻

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