机械制造及工艺——箱体孔系加工.docx

箱体孔系加工和常用工艺装备一、箱体零件孔系加工箱体上一系列相互位置有精度要求的孔的组合，称为孔系孔系可分为平 行孔系「图8-35 (a)〕、同轴孔系［图8-35 (b)」和交叉孔系［图8-35 (c)］ 孔系加工不仅孔本身的精度要求较高，而且孔距精度和相互位置精度的要求也 高，因此是箱体加工的关键孔系的加工方法根据箱体批量不同和孔系精度要 求的不同而不同，现分别予以讨论a)平行孔系 (b)同轴孔系 阎交艮孔系图8-笳孔系的分类(一)平行孔系的加工平行孔系的主要技术要求是各平行孔中心线之间及中心线与基准面之间 的距离尺寸精度和相互位置精度生产中常采用以下几种方法1．找正法找正法是在通用机床上借助辅助工具来找正要加工孔的正确位置的加工 方法这种方法加工效率低，一般只适用于单件小批生产根据找正方法的不 同，找正法又可分为以下几种：(1)划线找正法加工前按照零件图在毛坯上划出各孔的位置轮廓线， 然后按划线一一进行加工划线和找正时间较长，生产率低，而且加工出来的 孔距精度也低，一般在±0.5 mm 左右为提高划线找正的精度，往往结合试 切法进行即先按划线找正镗出一孔再按线将主轴调至第二孔中心，试镗出一 个比图样要小的孔，若不符合图样要求，则根据测量结果更新调整主轴的位置， 再进行试镗、测量、调整，如此反复几次，直至达到要求的孔距尺寸。

此法虽 比单纯的按线找正所得到的孔距精度高，但孔距精度仍然较低且操作的难度较 大，生产效率低，适用于单件小批生产 2)心轴和块规找正法镗第一排孔时将心轴插人主轴孔内(或直接利 用镗床主轴)，然后根据孔和定位基准的距离组合一定尺寸的块规来校正主轴 位置，如图 8-36 所示校正时用塞尺测定块规与心轴之间的间隙，以避免块 规与心轴直接接触而损伤块规镗第二排孔时，分别在机床主轴和加工孔中插 入心轴，采用同样的方法来校正主轴线的位置，以保证孔心距的精度这种找正法的孔心距精度可达 ±0.3mm ⑷ （b）图碁36心轴和块规找正法（3）样板找正法用10 ~ 20mm厚的钢板制造样板，装在垂直于各孔的端面上（或固定 于机床工作台上），如图8-37所 示样板上的孔距精度较箱体孔系 的孔距精度高（一般为土 0.1mm 〜 ±0.3mm ），样板上的 孔径较工件孔径大，以便于镗杆通 过样板上孔 径尺寸精度要求不高，但要有较高的形状精度和较细的表面粗糙 准确地装到工件上后，在机床主轴上装一千分表，按样板找正机床主轴，找 正后，即换上镗刀加工此法加工孔系不易出差错，找正方便■飞距精度可 达±0.05mm，这种样板成本低，仅为镗模成本的 1/霁〜掏正单件小批的 大型箱体加工常用此法。

4）定心套找正法如图 8-38 所示，先在工件上划线，再按线攻螺钉孔、 然后装上形状精度高而光洁的定心套，定心套与螺钉间有较大间隙，然后按图 样要求的孔心距公差的 1/3 ~ 1/5 调整全部定心套的位置，并拧紧螺钉复 查后即可上机床，按定心套找正镗床主轴位置，卸下定心套，镗出一孔每加 工一个孔，找正一次，直至孔系加工完毕此法工装简单，可重复使用，特别 适宜于单件生产下的大型箱体和缺乏坐标镗床条件下加工钻模板上的孔系8-38宦心套找正法2．镗模法1\ iT-镗模法即利用 镗模夹具加工孔系 镗孔时，工件装夹在 镗模上，镗杆被支承 在镗模的导套里，增 加了系统刚性这 样，镗刀便通过模板上的孔将工件上相应的孔加工出来机床精度对孔系加工精 影响很小，孔距精度主要取决于镗模的制造精度厂因而可以在精度较低的机床 上加工出精度较高的孔系当用两个或两个以上的支承来引导镗杆吋，镗杆与 机床主轴必须浮动连接 圉g 39 磴榄產镗模法加工孔系时，镗杆刚度大大提高，定位夹紧迅惫节省了调整、找 正的辅助吋间，生产效率高，是中批生产、大批大量生产中广泛采用的加工方 法但由于镗模自身存在的制造误差，导套与镗杆之间存在间隙与磨损，所以 孔距的精度一般仅为±0.05 mm，同轴度和平行度从一端加工时为0.02〜 0.03mm，当分别从两端加工时为0.04〜0.05mm。

此外，镗摸的制造要求 高、周期长、成本高，对于大型箱体较少采用镗模法用镗模法加工孔系，既可在通用机床上加工，也可在专用机床或组合机床 上加工图 8-39 所示为组合机床上用镗模加工孔系的示意3．坐标法坐标法镗孔是在普通卧式镗床、坐标镗床或数控镗铣床等设备上，借助于 测量装置，调整机床主轴与工件间在水平和垂直方向的相对位置，来保证孔距 精度的一种镗孔方法在箱体的设计图样上，因孔与孔间有齿轮啮合关系，对孔距尺寸有严格的 公差要求，采用坐标法镗孔之前，必须把各孔距尺寸及公差借助三角几何关系 及工艺尺寸链规律，换算成以主轴孔中心为原点的相互垂直的坐标尺寸及公 差目前许多工厂编制了主轴箱传动轴坐标计算程序，用微机很快即可完成该 项工作图8-40 (a)所示为二轴孔的坐标尺寸及公差计算的示意两孔中心 距 LOb = t66*5：mm , YOB = 54 mm加工时，先镗孔 O 后，调整可见度在 X 方向移动 XOB 、在 Y 方向移动 YOB ，再加工孔 B 由此 可见中心距 LOB ，是由 XoB 和 YoB 间接保证的图&40两轴孔的坐标尺寸及公差计算下面着重分析XOB和yob的公差分配计算。

注意，在计算过程中应把中 心距公差化为对称偏差，即：Loe = 166・5：&hnm =( 166.75 土 0.05) mmsina = 16【75 = 0'3238a = 18"53'43"Xqb= Lobcosa? = 157.764mm在确定两坐标尺寸公差时，要利用平面尺寸链的解算方法现介绍一种简 便的计算方法如图8-40 (b)所示：i-0B= ^OB 十 Vob采用等公差法并以公差值代替增量，即匸OB△匸DB匡 = 令^xOb=ayOb= —贝V： Xc® 十 Yqb上式是如图8-40 (b)所示尺寸链公差计算的一般式将本例数据代人， 可得 £ = 0.041mm即 XOB=( 154.764 土 0.041) mm, YOB= (54±0.041) mm由以上计算可知：在加工孔 O 以后，只要调整机床在 x 方向移动 xOB =(154.764 土 0.041) mm,在 y 方向移动 YOB = (54±0.041) mm,再加工孔B ,就可以间接保证两孔中心距^ob= 1&6.5；o：2Himo在箱体类零件上还有三根轴之间保持一定的相互位置要求的情况如图8-41 所示，其中 LOA = 129.49lg：n^叫 lab = 125：&码mm, Lob = 166.5畀:鹉mm, yob = 54mm。

加工时，镗完孔0以后，调整 机床在X方向移动XOA，在Y方向移动Yoa，再加工孔A ；然后用同 样的方法调整机床再加工孔 B 由此可见孔 A 和孔 B 的中心距是由两次加 工间接保证的在加工过程中应先确定两组坐标.即(XOA，丫八)和(XOB，YOB)及其 公差由图 8-41 通过数学计算可得:XOA = 50.918mm ； YOA= 119.298mm ;XOB = 157.76mm , YOB = 54mm在确定坐标公差时，为计算方便，可分解为几个简单的尺寸链来研究，如图8-42所示，首先由图8*42 (a)求出为满足中心距LAB公差而确定的XAB« - v - ±0・036mm和yab的公差由式(8 — 1)得： X屈十rABXAB = XOB 一 XOA = ( 106.846 士 0.036 ) mm，YAB = YOB —YOA = ( 65.298 士 0.036) mm，但XAB和YAB是间接得到保证的，由图8-42 (b)和图8-42 (c)所示, 两尺寸链采用等公差法，即可求出孔 A 和孔 B 的坐标尺寸及公差：XOA=(50.918±0.018) mm，YOA=(129.298±0.018) mm。

XOB = (54 土0.018) mm，YOB=( 157.76±0.018) mm何 佝 ©图&42 三轴坐标尺寸議的分解为保证按坐标法加工孔系时的孔距精度，在选择原始孔和考虑镗孔顺序 时，要把有孔距精度要求的两孔的加工顺序紧紧地连在一起，以减少坐标尺寸 累积误差对孔距精度的影响，同时应尽量避免因主轴箱和工作台的多次往返移 动而由间隙造成对定位精度的影响此外，选择的原始孔应有较高的加工精度 和较低的表面粗糙度，以保证加工过程中检验镗床主轴相对于坐标原点位置的准确性坐标法镗孔的孔距精度取决于坐标的移动精度，实际上就是坐标测量装置 的精度坐标测量装置的主要形式介绍如下① 普通刻线尺与游标尺加放大镜测量装置其位置精度为土 0.1〜土 0.3mm ② 百分表与块规测量装置一般与普通刻线尺测量配合使用，在普通镗 床用百分表和块规来调整主轴垂直和水平位置，百分表装在镗床头架和横向工 作台上位置精度可达土 0.02 〜 0.04mm ，这种装置调整费时，效率低③ 经济刻度尺与光学读数头测量装置这是用得最多的一种测量装置， 该装置操作方便，精度较高，经济刻度尺任意两划线间误差不超过5 m , 光学读数头的读数精度为 0.01mm 。

④ 光栅数字显示装置和感应同步器测量装置其读数 精度高，为0.0025 〜 0.01mm 二）同轴孔系的加工成批生产中，一般采用镗模加工孔系，其同轴度由镗模保证单件小批生产其同轴度用以下几种方法来保证口很1.利用已加工孔作支承导向2利用镗床后立枉上的导向套支承镗杆如图8-43所示，当箱体前壁上的孔 加工好后，在孔内装一导向套支承和引导 镗杆加工后壁上的孔，以保证两孔的同轴 度要求此法适于加工箱壁较近的孔这种方法其镗杆系两端支承刚性好，但此法调整镗杆麻烦，镗杆要 笨重，故只适于大型箱体的加工图&占已加工孔件支祇3.采用调头镗当箱壁相距较远时，可采用调头镗，如图8-44所示，工件在一次装夹下, 镗好一端孔后将镗床工作台回转 180O ，调整工作台位置，使已加工孔与镗床 主轴同轴，然后再加工另一端孔当箱体上有一较长并与所镗孔轴线有平行度要求的平面时，镗孔前应先用 装在镗杆上的百分表对此平面进行校正，使其与镗杆轴线平行，如图 8-44（a） 所示，校正后加工孔 A ，孔 A 加工后，再将工作台回转 180O ，并用装在 镗杆上的百分表沿此平面重新校正.如图8-44 （b）所示，然后再加工B孑L, 就可保证 A 孔和 B 孔同轴。

若箱体上无长的加工好的工艺基面，也可用平 行长铁置于工作台上，使其表面与要加工的孔轴线平行后固定调整方法同上， 也可达到两孔同轴的目的a) (b)图8-44调头螳对工件的校正悬臂镗杆在镗孔 过程中，受到切削力 矩 M 、切削力 F 及 镗 杆自 重 G 的作 用，如图 8-46 和图 8-47 所示切削力矩M 使镗杆产生弹性扭曲，主要影响工件的表面粗糙度和刀具的寿命；切削力 Fr ，和自重 G 使镗杆产生弹性弯曲(挠曲变形)，对孔系加工精度的影响严 重下面主要分析 Fr 和 G 的影响1.由切削力F所产生的挠曲变形图&4&切削力对螳杆挠曲变形的影响图 8-47作用在镗杆上的切削力 Fr ,随着镗杆的旋转不断地改 变方向由此而引起的镗杆的挠 曲变形也不断地改变方向，如图 8-46所示，使镗杆的中心偏离了 原来的理想中心由图可见，当 切削力大小不变时，刀尖的运动 轨迹仍。