王建宇 叶世良

摘 要： 复杂箱体类零件，其特点是零件内壁不均匀、各个面形状复杂结构多变、加工精度要求高、含有多种孔类结构、制造困难。箱体作为主要支撑构件，主要是由平面、孔、孔系、凸台、凹槽等结构组成。其孔的加工精度的好坏直接影响到机器的装配效果，进而影响生产效率。本文通过对孔加工的工艺设计及加工路径的研究，得出了箱体零件加工的工艺原则以及箱体孔加工方法及工艺。

关键词： 箱体零件孔加工；复杂箱体零件；加工工艺

1.复杂箱体零件的特点

复杂箱体零件常具有多个孔系，并且孔系分布不均，内部结构呈型腔状，还有一部分具有空腔结构，它是机器或部件的基础零件，一般多为铸件。

箱体结构按不同的作用常分为下列四个部分，支撑部分：支撑部分一般形状复杂，表面多有安装用的轴承孔；

润滑部分：为了保证箱体内构件运行平稳，润滑是必不可少的，常有储油池、注油孔、排油孔等；

安装部分：复杂箱体一般结构尺寸比较大，安装、运输等问题需要考虑。一般在底面留有连接孔以便安装固定等；

加强部分：为了增加箱体某些受力较为薄弱部分的强度，通常采用加强筋，如在安装轴承时，轴承孔需要额外安装轴承盖。对于较长的轴承孔，还要在孔外部放置加强筋增加强度。

箱体零件虽然内外部结构复杂，但不同的零件也会有相似的特点：

（1）形状复杂、结构多变

箱体类零件基本上是一个内空外方的零件，箱体的外表面具有大量的带孔平面、阶梯孔、螺纹孔等，内部一般具有轴承通孔、安装孔的特征。

（2）精度要求高

箱体类零件大多数是作为其他零件的载体呈现的。箱体上的各个表面以及各个孔的加工精度将直接影响到箱体内部零件相对运行的稳定性。例如箱体内部安装具有正确啮合的齿轮、轴等。在轴上安装齿轮，孔的精度将会直接影响到齿轮之间的啮合，如果箱体上这些孔的误差很大，在齿轮的传动过程中会有巨大的振动和噪音，情况严重时会使机器发生严重的故障。

（3）工艺复杂、工序繁多

箱体类零件的加工工序繁多，工艺性较为复杂，任何零件加工的工艺路线在工艺规划中占有重要的位置。为了提高加工精度，提升加工效率，箱体类零件基本上是在加工中心上进行加工制造的。

整个的加工过程可分为三个步骤：首先，对箱体类零件的毛坯件进行定位基准的加工；其次，把零件放在加工中心上按照各个工序进行加工；最后，在加工中心完成各个工序的加工后，还有可能进行研、磨等工序。

2.箱体零件加工的工艺原则

箱体零件大多是比较复杂的，同时是由很多个特征构成的一个集合。不同的箱体有着不同的加工精度要求，且加工顺序等也不相同。加工中心具有钻、铣、镗、铰等集多种加工方法与一体，使其具备多种工艺手段，对于小批量复杂的零件具有很强的加工能力。本文结合加工中心加工箱体零件的具体情况，归纳出下列工艺设计原则：

（1）基面先行、就近原則：先加工平面后加工孔。在机床确定刀具的切入点后，箱体零件的各个加工特征的顺序是可以确定的，提高加工效率的一个措施是缩短刀具空行程的时间，因此，加工特征距离对刀点近的先加工，加工特征距离对刀点远的后加工，采用就近原则，可以减少空走刀时间，提高效率。

（2）先内后外、内外交叉

箱体零件的一个特征是内部呈型腔状，外观不规则并且多为封闭或半封闭结构，一般内部型腔和外表面都需要加工。在加工箱体零件时，采用先内后外，即先粗加工型腔内部的特征，再加工外部特征，同时内外交叉，粗加工完毕后，进行精加工内部，后精加工箱体零件外部。以避免先加工的外表面精度受到影响。

（3）先粗后精：粗加工后精加工

一般来说，先粗加工可以保证加工速度，后精加工可以保证加工精度。对于箱体零件，大多结构尺寸大，呈型腔状，内外均需加工，同时常分布有加强筋、凸耳、凹面等结构。加工此类特征时对零件的定位要求较高，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，应尽量满足精加工对余量均匀性要求，精加工时零件的轮廓应由最后一刀连续精加工而成。

（4）工序集中、一次定位

在加工中心上零件过多的定位，势必会影响加工精度。为保证精度，尽量要让加工工序集中，减少定位次数。要做到一次定位可以完成多次加工，既可以达到精度要求同时也能提高加工效率，以便发挥加工中心的最大效能。在加工次序多的情况下，尽量安排在一台加工中心上尽可能的多次加工，减少定位次数。

（5）适当的热处理

在加工完箱体零件时，由于零件内部结构复杂，常会有内应力等其他不利因素存在，故在加工时应该安排适当的热处理工序。恰当的热处理工艺可以消除加工工艺造成的缺陷，如细化晶粒、消除偏析、降低内应力等，使零件材料组织结构发生变化，性能更加均匀，提高强度保证加工精度。

（6）数控加工与普通机床的结合

尽管加工中心功能强大，适应度高，精度高，一次装夹可完成普通机床60%-95%的工序内容。但是从经济角度和加工成本考虑，有些复杂零件在由加工中心加工完后，剩余简单的加工工序可以由传统的普通机床进行加工，并且需要兼顾各道工序，综合考虑。

3.箱体孔加工方法及工艺分析

箱体零件加工最重要的部分是孔和平面，任何一个孔特征都具有多种加工方法，但要与箱体零件相结合，分析孔的加工精度、待加工零件的材料、表面粗糙度等因素。在保证零件中孔特征顺利加工的前提下，选择合理的加工方法和排出加工工序。我们熟知的孔加工方法大致有钻孔、扩孔、粗铰、精铰、等等，加工零部件表面时，在加工中心上易于加工实现。在具体加工时，应考虑加工孔的技术要求、结构尺寸、批量等综合信息。具体归类如下。

对于复杂的箱体类零件而言，表面多有孔和孔系的加工。具体的加工方案有以下几种：

（1）先选定一个加工面，对该面上的每一个孔进行彻底加工，使其达到要求的精度和形状。在彻底完成这个孔的加工后，移动零件，加工该加工面的第二个空，直至完成该加工面上所有孔的位置，进行下一个加工面的加工。

（2）先选定一个加工面，用一把刀具对分布在该面上的一组相同的孔进行第一工步的加工。换刀，对该面上的第二组相同的孔同样进行第一工步的加工。直至该选定加工面上的所有孔都完成了第一工步的加工后，再依照相同的顺序进行第二工步的加工。加工面加工完毕后旋转工作台，进行下一个加工面的加工。

（3）用一把刀具先加工选定加工面上的一组相同孔的第一工步，加工完毕后换刀加工第二工步，直至该组相同的孔全部加工完毕后，再进行该加工面上第二组孔的加工。直到完成分布在零件一个面上的所有孔的加工为止。

结论

本文总结了复杂箱体零件的形状复杂、结构多变、加工精度要求高、工艺复杂工序多等特点和箱体零件加工的基本原则，并提出了箱体零件的加工工艺路线。

参考文献

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