【文章內(nèi)容簡介】 又會(huì)受到箱體在包裝機(jī)械系統(tǒng)中所占用的空間位置和要求其占用的幾何尺寸等因素的影響。常見的箱體內(nèi)軸線布置形式有平面式布置、三角形布置和軸線互相重合等。 平面式布置 軸線的平面式布置是指把變速箱內(nèi)各軸的中心布置在一個(gè)平面上，在實(shí)際應(yīng)用中 多將各軸的中心布置在一個(gè)豎直的平面上。平面式布置的主要特點(diǎn)是：安排簡單，繪圖容易，反映直觀，便于操縱機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)。但沿軸線方向占用的空間尺寸大，主要適合于利用尺寸較大的機(jī)身、立柱等支承件作為變速箱體，或沿輸出軸（或輸入軸）徑向一個(gè)方向尺寸要求較小，而另一個(gè)方向尺寸不受限制的情況。 三角形布置 三角形布置是指把變速箱內(nèi)傳動(dòng)關(guān)系相鄰三根軸的中心設(shè)計(jì)成為三角形布置，這是一種最常用的布置形式，三角形布置主要特點(diǎn)是：每相鄰三根軸呈三角形分布，可以有效利用箱體內(nèi)的空間，傳動(dòng)件所占用的空間比較少，有 利于減小變速箱的尺寸，但在工程圖中不易直觀反映完整結(jié)構(gòu)，容易發(fā)生結(jié)構(gòu)干涉，如軸（或軸套）與齒頂之間的碰撞、軸承外環(huán)之間的碰撞等。在進(jìn)行三角形布置時(shí)，往往先確定輸出軸的位置，再按傳動(dòng)關(guān)由后向前安排其他傳動(dòng)軸。 第 7 頁 共 24 頁 軸線互相重合 如果能使某些較短的傳動(dòng)軸（或控制用導(dǎo)向軸）的中心線相互重合，則可以減小傳動(dòng)軸占用的徑向空間，有利于減小變速箱的尺寸，且有利于改善箱體加工和變速箱裝配的工藝性。軸線互相重合也是一種常用的傳動(dòng)軸布置形式。 圖 所示為軸 I 與軸 III 布置在同一條軸線上，要求軸 I 與軸 II、軸 II與軸 III 的中心距相等，當(dāng)兩個(gè)傳動(dòng)組的齒輪模數(shù)相同時(shí)，則有兩傳動(dòng)組的齒數(shù)和 Z 相等。采用軸線互相重合，減少了箱體上孔的排 數(shù)，改善了鏜孔工藝性。 圖 軸線互相重合 因此，綜上所述，我們還是采用軸線 互相重合的軸線布置方法。 箱體零件的結(jié)構(gòu)工藝性 箱體零件結(jié)構(gòu)復(fù)雜，加工精度要求高、加工面數(shù)量多、加工費(fèi)時(shí)費(fèi)力。因此，討論箱體的結(jié)構(gòu)工藝性的機(jī)械加工實(shí)現(xiàn)優(yōu)質(zhì)、高效、低消耗十分必要。 箱體上的孔分為通孔、階梯孔、盲孔、交叉孔等。其中以通孔的工藝性最好，通孔內(nèi)又以孔長 L 與孔徑 D 之比 L/D≤ 1~ 另外，箱體零件是一種典型零件，其加工工 藝規(guī)程和工裝設(shè)計(jì)具有典型性。該箱體零件結(jié)構(gòu)復(fù)雜，零件毛坯采用鑄造成形。在加工過程中，采用先面后孔的加工路線，以保證工件的定位基準(zhǔn)統(tǒng)一、準(zhǔn)確。為了消除切削力、夾緊力、切削熱和因粗加工所造成的內(nèi)應(yīng)力對加工精度的影響，整個(gè)工藝過程分為粗、精兩個(gè)階段。通過被加工零件的分析完成機(jī)械加工工藝的設(shè)計(jì)及各加工工序機(jī)動(dòng)時(shí)間的計(jì)算 ,并根據(jù)箱體零件的結(jié)構(gòu)及其功能，運(yùn)用定位夾緊的知識完成夾具設(shè)計(jì)。 第 2 章 箱體的加工工藝規(guī)程 箱體的工藝分析 通過對 箱體零件的工藝分析，我們可以按下述 步驟制定 箱體、箱蓋及底座零件的工藝過程卡，具體步驟如下： 零件圖紙分析 第 8 頁 共 24 頁 箱體、箱蓋及底座零件設(shè)計(jì)圖紙視圖準(zhǔn)確，符合國家標(biāo)準(zhǔn)，材料選用合理，零件結(jié)構(gòu)工藝性較好。 箱體材料的選擇 箱體毛坯制造方法有兩種，一種是采用鑄造，另一種是采用焊接。對于金屬切削機(jī)床的箱體來說，由于其結(jié)構(gòu)形狀復(fù)雜，而鑄鐵具有容易成形、可加工性好、成本低等優(yōu)點(diǎn)，所以一般都采用鑄鐵。箱體鑄鐵材料采用最多的各種牌號的灰鑄鐵：如 HT200、 HT250、 HT300 等。箱體零件一般選用具有良好鑄造性、切削加工性，同時(shí)吸振性、耐磨性較好價(jià)格低廉的灰鑄鐵，在這里，選用 箱體材料為 HT200，毛坯選用鑄件比較合理。 箱體毛坯的選擇 常用毛坯種類有：鑄件、鍛件、焊件、沖壓件。各種型材和工程塑料件等。鑄鐵容易成型，鑄件毛坯的精度和加工余量是根據(jù)生產(chǎn)批量而定的。對于單件小批量生產(chǎn)，一般采用木模手工造型。這種毛坯的精度低，加工余量大，平面余量一般取 7— 12mm,孔在半徑上的余量一般取 8— 14mm。大批大量生產(chǎn)時(shí)，通常采用金屬模機(jī)器 造型，此時(shí)毛坯的精度較高，加工余量可適當(dāng)減小，此時(shí)平面余量一般取 5— 10mm，孔在半徑上的余量一般取 ,7— 12mm。為減少加工余量，毛坯均需在三對軸承孔位置鑄出預(yù)孔。表 31 所示是小批量手工砂型鑄造時(shí) 箱體的毛坯尺寸公差及機(jī)械加工余量。 表 21 箱體毛坯尺寸公差及機(jī)械加工余量 項(xiàng)目 機(jī)械加工余量（ mm） 尺寸公差（ mm） 毛坯尺寸及公差 箱蓋頂面 3 6 2（177。 1） 10177。 1 箱蓋對合面 12 6 3（177。 ） 177。 底座對合面 12 6 3（177。 ） 177。 底座底面 160 6 10（177。 5） 171177。 5 寬度 230 6 11（177。 ） 177。 Ф 150 6 10（177。 5） Ф 133177。 5 Ф 90 6 9（177。 ） Ф 177。 在毛坯鑄造時(shí)，為防止砂眼和氣孔的產(chǎn)生，應(yīng)使 箱體的壁厚盡量均勻，以減少毛坯制造時(shí)生產(chǎn)的殘余應(yīng)力。由于零件的結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，存在壁厚不均，因此在鑄造時(shí)會(huì)產(chǎn)生較大的殘余應(yīng)力。為消除這種殘余應(yīng)力，減少加工后的變形和保證精度的穩(wěn)定，鑄造之后必須安排人工時(shí)效處理。如圖 31 所示為 箱體零件的毛坯圖。 第 9 頁 共 24 頁 圖 31 所示為 箱體零件的毛坯圖 選定定位基準(zhǔn) 箱體加工定位基準(zhǔn)的選擇，通常先確定精基準(zhǔn)，然后再確定粗精準(zhǔn)。精基準(zhǔn)的選擇主要為了保證相互位置和尺寸的精度，而粗精準(zhǔn)則是為了保證各個(gè)加工面和孔的加工余量均勻。 精基準(zhǔn)的選擇 一般箱體零件以裝配基準(zhǔn)或?qū)ｉT加工的一面兩孔定位，做到基準(zhǔn)統(tǒng)一。剖分式箱體的對合面和底面（裝配基面）有一定得尺寸精度和相互位置精度要求；軸承孔軸線應(yīng)在對合面上，與底面也有一定的尺寸精度和相互 位置精度要求。為保證以上幾項(xiàng)要求，加工底座的對合面時(shí)，應(yīng)以底面為精基準(zhǔn)，使對合面加工時(shí)的定位基準(zhǔn)與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)重合；箱體裝合后配做加工軸承孔時(shí)，仍以底面為主要定位基準(zhǔn)，并與底面上的兩定位孔組成典型的一面兩孔定位方式。這樣，軸承孔加工時(shí)，其基準(zhǔn)既符合“基準(zhǔn)統(tǒng)一”的原則，也符合“基準(zhǔn)重合”的原則，有利于保證軸承孔軸線與對合面的重合度及與裝配基準(zhǔn)面間的尺寸精度和平行度的技術(shù)要求。 第 10 頁 共 24 頁 粗基準(zhǔn)的選擇 一般箱體零件的粗基準(zhǔn)都用它上面的重要孔和另一個(gè)相距較遠(yuǎn)的孔作為粗基準(zhǔn)，以保證孔加工時(shí)余量均勻，剖分式箱體最先 加工的是箱蓋或底座的對合面，由于剖分式箱體軸承孔的毛坯孔分布在箱蓋和底座兩個(gè)不同部分上，因而在加工箱蓋或底座的對合面時(shí)，無法以軸承孔的毛坯面做粗基準(zhǔn)，而是以軸承孔凸緣端面為粗基準(zhǔn)，這樣可以保證對合面加工時(shí)凸緣的厚度較為均勻，以減少箱體裝合時(shí)對合面的變形。 擬定零件的機(jī)械加工工藝路線 確定表面加工方法 箱體包括箱蓋和底座，主要加工表面有： 平面：箱蓋的對合面和頂部窺視孔端面，底座的底面和對合面、軸承孔的端面等； 孔 :軸承孔（Ф 150HФ 90H7）及孔內(nèi)環(huán)槽等； 其他：聯(lián)接 孔、螺孔、銷孔、斜油標(biāo)孔及孔的凸臺面等。 根據(jù) ，確定各表面零件的加工方法，如表 32 所示 制定工藝路線 (1)加工階段的劃分 箱體的整個(gè)加工過程分為兩個(gè)階段，即先對箱蓋和底座分別進(jìn)行加工，然后再對裝合好的整個(gè)箱體進(jìn)行加工。加工時(shí)，粗、精加工兩個(gè)階段要分開。 箱體的毛坯為鑄件，加工余量較大，而在粗加工中切除的金屬較多，因而夾緊力、切削力都較大，切削熱也較多。另外粗加工后，工件內(nèi)應(yīng)力重新分布也會(huì)引起工件變形，因此 對加工精度影響較大。為此，要把粗精加工分開進(jìn)行，這樣有利于把粗加工引起的工件變形充分暴露出來，然后再精加工時(shí)將其消除。 表 32 箱體各表面加工方案 加工表面 尺寸精度等級 表面粗糙度 加工方案 箱 蓋 對合面 IT13 粗刨 — 半精刨 — 磨削 窺視孔端面 IT13 25 粗刨 10179。Ф 14mm 孔 IT13 25 鉆 10179。Ф 28mm 沉孔 IT13 25 锪 第 11 頁 共 24 頁 底 座 對合面 IT12 粗刨 — 半精刨 — 磨削 底面 IT13 粗刨 10179。Ф 14mm 孔 IT13 25 鉆 10179。Ф 28mm 沉孔 IT13 25 锪 Ф 12 孔 IT8 鉆 — 鉸 Ф 20 沉孔 IT13 锪 4179。Ф 17mm 孔 IT13 25 鉆 4179。Ф 35mm 沉孔 IT13 25 锪 配做箱體 前軸承孔端面 IT12 粗銑 前軸承孔端面 IT12 粗銑 2179。Ф 150 軸承孔 IT7 粗鏜 — 半精鏜 — 精鏜 中 2179。Ф 90 軸承孔 IT7 粗鏜 — 半精鏜 — 精鏜 邊 2179。Ф 90 軸承孔 IT7 粗鏜 — 半精鏜 — 精鏜 6 處軸承孔內(nèi)環(huán)槽 IT11 精鏜 2179。Ф 10 錐孔 IT13 鉆 — 鉸 (2)工序的集中與分散 箱體的體積、質(zhì)量均較大，因此應(yīng)盡量減少工件的運(yùn)輸和裝夾次數(shù)。為便于保證各加工表面的位置精度，應(yīng)在一次裝夾中盡量多加工一些表面，這樣工序安排相對集中。箱體零件上相互位置要求較高的孔系和平面，一般盡量集中在同一個(gè)工序中加工，以減少裝夾次數(shù)，從而減少裝夾誤差的影響，有利于保證其相互位置精度要求，實(shí)際加工中采用的兩Ф 工藝孔就是工序集中的典型應(yīng)用。 (3)加工順序安排 在 安排箱體加工工藝時(shí)，應(yīng)從以下幾個(gè)方面考慮： 基準(zhǔn)先行：首先加工精基準(zhǔn)對合面； 先粗后精：先安排粗加工工序，后安排精加工工序； 先主后次：由于軸承孔及各主要平面都要求與對合面保持較高的位置 精度，因此在平面加工方面，應(yīng)當(dāng)先加工對合面，然后再 加工其他平面 先面后孔：由于軸承座孔必須配做，所以先將箱體的對合面加工好， 同時(shí)，鏜軸承座孔時(shí)，以底座的底面為定位基準(zhǔn)，所以底 座的底面也必須先加工好 熱處理工序：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。為消除這種殘余應(yīng)力，減少加工后的變形和保證精度的穩(wěn)定，在鑄造之后必須安排人工進(jìn)行時(shí)效處理。 第 12 頁 共 24 頁 人工時(shí)效處理的工藝方法為：加熱到 500℃ ~550℃，保溫 4~6h,冷卻速度小于或等于 30℃ /h,出爐溫度小于或等于 200℃。 普通精度的箱體零件，一般在鑄造之后安排一次人工時(shí)效出理即可。對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