1.定位基准的选择

1）粗基准的选择

在选择箱体的粗基准时，箱体的粗基准通常应满足以下几点要求。

（1）在保证各加工面均有加工余量的前提下，应使重要孔的加工余量尽量均匀。

（2）装入箱体内旋转零件应与箱体内壁有足够的间隙。

（3）保证箱体必要的外形尺寸及定位夹紧可靠。

箱体类零件一般选择重要孔（主轴孔）为粗基准，这是因为主轴孔自身的精度要求最高；铸造的主轴孔、其他支承孔及箱体内壁的泥芯是装成一个整体放入的，孔的相互位置精度较高。选择主轴孔为粗基准，不仅可以较好地保证箱体上孔的加工余量均匀，还可以较好地保证各孔轴线与箱体不加工表面的相互位置。但随着生产类型的不同，实现以主轴孔为粗基准的工件装夹方式则有所不同。

（1）中、小批量生产。中、小批量生产时，由于毛坯精度较低，一般采用划线装夹，加工箱体平面时，按划线找正加工即可。

（2）大批量生产。此时由于毛坯精度较高，可以直接在夹具上以主轴孔定位、装夹，如图5-19所示。其过程：先将工件放在1、3、5各支承上，并使箱体侧面紧靠支架4，箱体一端靠住端面挡销6，从而实现预定位。此时将液压控制的两短轴7伸入主轴孔中。短轴上的三个活动支柱8分别顶住主轴孔内的毛面，将工件抬起，离开1、3、5支承面，使主轴孔轴线与夹具的两短轴轴线重合。这时主轴孔即为箱体的定位基准。为了限制工件绕短轴7轴线的转动自由度，在工件抬起后，调节两可调支承10，使箱体顶面成水平。再调节辅助支承2，使其与箱体底面接触，增加工艺系统刚度。最后将液压控制的两夹紧块伸入箱体两端孔内压紧工件，即可进行加工。

图5-19　以主轴孔为粗基准铣顶面的夹具

1，3，5—支承；2—辅助支承；4—支架；6—挡销；7—短轴；8—活动支柱；9—操纵手柄；10—可调支承；11—夹紧块

2）精基准的选择

箱体上孔与孔、孔与平面及平面与平面之间都有较高的尺寸精度和相互位置精度要求，这些要求的保证与精基准的选择有很大关系。为此，通常优先考虑“基准统一”原则，使具有相互位置精度要求的大部分加工表面的大部分工序尽可能用同一组基准定位，以避免因基准转换过多而带来的累积误差，有利于保证箱体各主要表面的相互位置精度；并且由于多道工序采用同一基准，使所用的夹具具有相似的结构形式，可减少夹具设计与制造工作量，对加速生产准备工作、降低成本也是有益的。究竟应选择箱体哪些面作统一的定位基准，下面以床头箱为例进行比较分析。

（1）以装配基面为精基准。图5-20为某车床在主轴箱单件、小批加工孔系时，选择箱体底面导轨B、C面作为定位基准。B、C面既是主轴箱的装配基准，又是主轴孔的设计基准，并与箱体的两端面、侧面以及各纵向孔在相互位置上有直接联系，故选择B、C面作为定位基准，可以消除主轴孔加工时的基准不重合误差。此外，用B、C面定位稳定可靠，装夹误差少，加工各孔时，由于箱口朝上，更换导向套，安装调整刀具，观察，测量等都很方便。这种定位方式也有不足之处，加工箱体中间壁上孔时，为提高刀具系统的刚度，应设置刀杆的支承和导套。由于箱体底部是封闭的，中间支承只能用如图5-21所示的吊架从箱体顶面的开口处伸入箱体内，每加工一件需装卸一次，容易产生误差且使辅助时间增加，因此这种定位方式只适用于单件小批生产。

（2）以一面两孔作精基准。由于用架式镗模存在以上问题，大批、大量生产的床头箱通常以顶面和两定位销孔为精基准，如图5-22所示。此时，箱口朝下，中间导向支架可固定在夹具体上。由于简化了夹具结构，提高了夹具的刚度，同时工件的装卸也比较方便，因而提高了孔系的加工质量和劳动生产率。

图5-20　某车床主轴箱简图

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图5-21　吊架式镗模夹具

图5-22　以顶面和两销孔定位镗模示意图

1—导向支架；2—工件；3—定位销

这里也应指出：床头箱的这一定位方式也存在一定的问题，由于定位基准与设计基准不重合，产生了基准不重合误差。为了保证箱体的加工精度，必须提高作为定位基准的箱体顶面和两定位销孔的加工精度。因此，在大批、大量生产的床头箱工艺过程中，安排了磨R面工序，要求严格控制顶面R的平面度和R面至底面、R面至主轴孔轴心线的尺寸精度与平行度，并将两定位销孔（设计上为主轴孔的油孔）通过钻、扩、铰等工序使其直径精度提高到H7，增加了箱体加工的工作量。此外，这种定位方式的箱口朝下，还不便在加工中直接观察加工情况，也无法在加工中测量尺寸和调整刀具。但在大批、大量生产中，广泛采用自动循环的组合机床、定径刀具，加工情况比较稳定，问题也就不十分突出了。

从以上分析可知，箱体精基准的选择有两种不同的方案：一种是以三平面为精基准（主要定位面为装配基面）；另一种是以一面两孔为精基准。这两种定位方式各有优缺点，实际生产中的选用与生产类型有很大关系。通常从“基准统一”原则出发，中、小批生产时，尽可能使定位基准与设计基准重合，即一般选择设计基准作为统一的定位基准；大批、大量生产时，优先考虑的是如何稳定加工质量和提高生产效率，不过分地强调“基准重合”问题，一般多用典型的一面两孔作为统一的定位基准，由此而引起基准不重合误差，可采取适当的工艺措施去解决。

2.主要表面加工方法的选择

箱体的主要加工表面有平面和轴承支承孔。

箱体平面的粗加工和半精加工，主要采用刨削和铣削，也可采用车削。刨削的刀具结构简单，机床调整方便，但在加工较大的平面时，生产效率低，适用于单件、小批生产。铣削的生产效率一般比刨削高，在成批和大量生产中多采用铣削。当生产批量较大时，还可采用各种专用的组合铣床对箱体各平面进行多刀、多面同时铣削；尺寸较大的箱体，也可在多轴龙门铣床上进行组合铣削，如图5-23（a）所示，有效地提高了箱体平面加工的生产效率。箱体平面的精加工，单件、小批生产时，除一些高精度的箱体仍需采用手工刮研外，一般多以精刨代替传统的手工刮研。当生产批量大而精度又较高时，多采用磨削。为了提高生产效率和平面间的相互位置精度，可采用专用磨床进行组合磨削，如图5-23（b）所示。

图5-23　箱体平面的组合铣削与磨削

箱体上精度IT7的轴承支承孔，一般需要经过3～4次加工。可采用镗（扩）→粗铰→精铰或镗（扩）→半精镗→精镗的工艺方案进行加工（若未铸出预孔应先钻孔）。以上两种工艺方案都能使孔的加工精度达到IT7，表面粗糙度Ra为2.5～0.63μm。前者用于加工直径较小的孔，后者用于加工直径较大的孔。当孔的精度超过IT6时，表面粗糙度Ra小于0.63μm时，还应增加一道最后的精加工或精密加工工序，常用的方法有精细镗、滚压、珩磨等。单件、小批生产时，也可采用浮动铰孔。

3.拟定箱体工艺过程的原则

床头箱是一般整体式箱体中结构较为复杂、要求又高的一种箱体，其加工的难度较大，拟定箱体的工艺过程应遵循以下几个原则。

（1）先面后孔的加工顺序。床头箱的加工是按照平面→孔→平面的顺序进行的。先加工平面，后加工孔，这也是箱体加工的一般规律。因为箱体的孔比平面加工要困难得多，先以孔为粗基准加工平面，再以平面为精基准加工孔，不仅为孔的加工提供了稳定可靠的精基准，同时也可以使孔的加工余量较为均匀。并且，由于箱体上的孔大部分分布在箱体的平面上，先加工平面，切除了铸件表面的凹凸不平和夹砂等缺陷，对孔的加工也比较有利，钻孔时，可减少钻头引偏；扩或铰孔时，可防止刀具崩刃；对刀调整也比较方便。

（2）粗、精加工分开。床头箱主要表面的加工明显地将粗、精加工分阶段进行，这也是一般箱体加工的规律之一。因为箱体的结构形状复杂，主要表面的精度高，粗、精加工分开进行，可以消除由粗加工所造成的内应力、切削力、夹紧力和切削热对加工精度的影响，有利于保证箱体的加工精度；同时还能根据粗、精加工的不同要求来合理地选用设备，有利于提高生产效率。

应当注意的是由于粗、精加工的分开进行，机床与夹具的需要数量及工件的安装次数相应增加，对单件、小批生产来说，往往会使制造成本增加。在这种情况下，常常又将粗、精加工合并在一道工序进行，但应采取相应的工艺措施来保证加工精度。例如，粗加工后松开工件，然后再用较小的夹紧力将工件夹紧，使工件因夹紧力而产生的弹性变形在精加工之前得以恢复；粗加工后待充分冷却再进行精加工；减少切削用量，增加走刀次数，以减少切削力和切削热的影响。

（3）合理安排热处理。床头箱的结构比较复杂，壁厚不匀，铸造时形成了较大的内应力。为了保证其加工后精度的稳定性，在毛坯铸造之后安排了一次人工时效，以消除其内应力。床头箱人工时效的工艺规范：加热到530℃～560℃，保温6～8h，冷却速度小于或等于30℃/h，出炉温度小于或等于200℃。在拟定一般箱体的工艺过程时，也应考虑如何消除内应力问题。对普通精度的箱体，一般在毛坯铸造之后安排一次人工时效即可，而对一些高精度的箱体或形状特别复杂的箱体，应在粗加工之后再安排一次人工时效处理，以消除粗加工所造成的内应力，进一步提高箱体加工精度的稳定性。箱体人工时效的方法，除用加热保温的方法外，也可采用振动时效。