箱体类零件加工工艺

基于箱体类零件的复杂结构和精度要求，从工件特征、加工设备、工装设计、刀具选择和装夹方式等方面进行工艺分析，通过加工技巧和实践经验的应用，制定合理可行的工艺方案。

1  序言

箱体是工程机械传动系统的核心零件，主要加工内容为平面和孔系，工件加工质量决定了机器的装配精度和工作性能。下面从加工设备、工装装夹和刀具选择等方面介绍箱体类零件的加工技巧和实践经验，为其他类似件的加工提供借鉴。

2  工件特征

箱体为多面体结构，具有内部空腔，壁薄且壁厚分布不均匀，由灰铸铁HT250材料浇注而成。灰铸铁具有良好的切削性、耐磨性和吸振性[1]，能够满足整机的强度和刚度要求。

箱体类零件结构复杂且不规则，图1为后壳体结构，一次装夹不能完成底部大平面的铣面和钻孔，两次装夹影响平面加工精度。图2为后箱体结构，工件定位后加工位置底部悬空面积大时，由于壁薄工件易变形，因此造成大平面平面度和销孔位置度超差。同时，加工此类工件时，还应保证各孔位置度和同轴度精度要求。

铸造毛坯一般留出单边5mm的加工余量，考虑到后期加工工序压装工件，确定是否需要浇注出工艺凸台，待所有工序加工完毕，根据装配情况确定是否铣掉工艺凸台。加工工艺按照粗精分开，先粗后精、先面后孔、科学集中的原则[2]，加工工序分为粗加工、半精加工和精加工，均衡各端余量。粗加工前后分两次划线，粗划线是粗加工参照线，精划线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。

为减少或消除工件的内应力影响、提升加工精度的稳定性，毛坯铸造、粗加工工序之后均需要进行时效处理。具体加工工序为：粗划线→粗车各端→精划线→半精加工、精加工两端→加工侧面。钻孔时应避免半壁切削，保证重要孔加工精度，合理安排加工顺序。阀芯孔如图3所示，应先加工φ18H7孔，后加工侧面2个φ18mm孔。

3  加工设备

在编制加工工艺时，工艺人员应对车间设备性能充分了解，根据工件的外形尺寸和设备的加工能力选择合适的加工设备。粗加工选用立式车床；半精加工、精加工选用数控立式车床，加工两端选用立式加工中心，加工侧面选用卧式加工中心或卧式铣镗床。对于加工中心，应按照周期校验主轴的跳动。对于卧式加工中心，还应考虑工作台的最小旋转刻度单位，有些径向孔中心线与工件中心线夹角角度是半度数，最小旋转刻度单位是整数度的加工设备是不能满足此类孔的加工精度的。在编制加工工艺时，工作台按顺时针或逆时针一个方向旋转一周应完成工件所有周圈面的加工内容，这样有助于保持卧式加工中心的旋转精度，提高设备的使用寿命。各加工中心参数见表1。

4  工装设计

考虑到工装制造费用，专用工装适用于批量化生产，一次找正工装，工件按线找正即可加工，节省每个工件的找正时间，提高生产效率。确定加工设备后，根据设备工作台T形槽间距确定工装压装位置。工装底胎选用不易变形的HT250材料，时效处理消除内应力再进行加工。后壳体装夹如图4所示，底胎要铣出工装拉正面（图4中黄色面）和工件找正面（图4中绿色面，φ20mm铣刀铣槽）。定位元件（定位销、定位轴和定位环等）选用45钢，热处理后提高硬度和耐磨性能；压板和垫块选用材料Q235或Q355。工装底胎与工作台接触面积不易过大，设计成底面空心底胎；工装与工件采用垫块减少接触面积，有利于保证工装及工件平面度[3]。此外，工装结构设计应避免与刀具或主轴干涉。当立式加工中心和卧式加工中心共用一套定位工装时，由于卧式加工中心主轴与工作台有一定距离，再结合工件加工范围至工作台的距离，因此需适当调整底胎高度。

5  刀具选择

为提高加工效率，箱体大平面切削应选用切削效率高的面铣刀，带有密封斜面的端面孔切削应设计复合刀具来取代小孔径铣刀插补铣。销孔直径≥30mm则用镗刀加工，销孔直径＜30mm则用铰刀加工。

刀具方面主要考虑一些不常用的加工刀具，工件是否需要加工一些细长孔、大径孔以及一些美英制螺纹孔等。零件设计图样签收后，根据工件结构及加工内容，工艺人员应列出所有加工工序需要的刀具明细，根据刀具管理中心的刀具台账，排查出欠缺的刀具，除了采购一批标准刀具外，还应考虑是否需要加长杆或者是定制特殊刀具（例如加长刀具、大直径镗刀等）。加长杆是根据刀方的大小和使用长度确定的，由于加长杆太长容易振刀，因此加长杆的选用不是优先考虑的。特殊刀具的制作周期较长，一般是1～2个月，要提前报刀具计划，以免耽误使用，影响产品交付。

6  装夹方式

装夹分为定位和夹紧，具体如下所述。

1）箱体定位方式一般分为止口定位、止口+定位销定位、双销或双心轴定位。止口定位即所谓的孔轴间隙配合。为保证快速定位，工件与定位销或心轴定位长度不易过长，一般定位长度设为8～12mm。另外，常采用一圆柱销加一菱形销的组合形式，圆柱销和菱形销的布置形式应掌握以下要点：菱形销的尖角指向圆柱销的中心，双心轴定位亦是如此。对于有高度差的双心轴定位，在每批产品开始试加工时，通常把定位面用铣刀铣平一刀来保证高度差，消除工装磨损带来的加工误差。双心轴（双销）布置。

2）箱体装配面背面5mm以上的边缘宽度即可满足普通压板压装。当工件定位面与工装定位面定位后发生翘曲时，可采用塞铜皮、纸屑等将翘曲消除后再进行压装。当定位面与工装底胎接触面较大时，应采用垫块减少接触面积，压装位置应为实点（压板压装位置与垫块统一），避免悬空压装导致工件变形。后箱体装夹如图6所示，为提高工件装配面平面度和销孔位置度，在工件薄弱、悬空位置处增设辅助支撑。

3）工件大平面需要铣削、钻孔加工，两次装夹才能满足加工要求。为提升大平面的平面度，采用过渡螺纹孔的方法即可一次装夹完成加工。工装3处窗口处红色螺栓通过工件上预先加工出的M14-6H螺纹孔向下拉紧工件，待面、孔加工完成后，松开拉紧螺栓，再通过压板压紧加工面，将3处M14-6H螺纹孔扩至图样最终要求的φ16mm。

7  结束语

综上所述，基于箱体类零件的结构和精度要求，得出以下经验和技巧。

1）铸造毛坯留有足够的加工余量并且粗、精加工分开。箱体类零件在粗加工、半精加工过程中，当重要加工面出现砂眼等铸造缺陷时，两相对面还有余量互借的余地。

2）首件试加工时，对于位置度要求严格的孔通常不采用极坐标编程方法，当三坐标检验出孔位置度超差时，可以采用更改坐标值的方法进行修正。

3）根据箱体类零件的结构复杂程度和加工内容，选择合适的刀具和加工设备，设计最优的定位和夹紧工装，具体问题具体分析，一定能加工出合格的产品，大幅度提高生产效率。