1、ca6140主軸加工工藝規(guī)程設(shè)計(jì)目 錄1審查零件圖樣的完整性及零件的工藝性 12毛坯制造 12.1毛坯的選擇及制造方法 12.2毛坯尺寸的確定 13定位基準(zhǔn)（面）的選擇 23.1粗基準(zhǔn)的選擇 23.2精基準(zhǔn)的選擇 24工件表面加工方法選擇和工藝路線制定 34.1加工方法的分析 34.1.1加工階段的劃分34.1.2加工順序的安排和工序的確定 34.1.3工藝路線的確定55工序具體內(nèi)容的確定75.1確定工序尺寸 75.2加工設(shè)備與工藝裝備的選擇 85.2.1機(jī)床選擇 85.2.2夾具選取 95.2.3刀具選擇 95.2.4量檢具選擇 95.3切削用量及基本工時(shí)的確定105.3.1刀具幾何形狀確定

2、 105.3.2切削用量確定 105.3.3切削速度確定 115.3.4檢驗(yàn)機(jī)床扭矩及功率125.3.5基本工時(shí)的計(jì)算 121審查零件圖樣的完整性及零件的工藝性通過(guò)對(duì)圖樣的仔細(xì)審查可知該零件屬于軸類零件，并且視圖完整、正確、尺寸、公差及技術(shù)要求合理、齊全，各表面加工工藝成熟，沒(méi)有特殊要求，不存在加工困難。2毛坯制造2.1毛坯的選擇及制造方法從該零件的使用場(chǎng)合來(lái)看，是車床的一個(gè)傳動(dòng)零件，在使用過(guò)程中要承受一定的沖擊力和傳遞較大的扭矩，因此，要求主軸必須具有一定的強(qiáng)度和沖擊韌性。從零件外廓尺寸分析，該軸所用材料為45鋼，進(jìn)行正火或調(diào)質(zhì)而成。由于整個(gè)零件尺寸較大，小批量或單件生產(chǎn)時(shí)宜采用自由鍛成形方

3、式，但該零件屬于成批生產(chǎn)，如果仍然采用自由鍛方式，將不利于生產(chǎn)效率的提高，因此采用模鍛成形方式。另外，該零件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，在毛坯制作時(shí)，考慮到毛坯形狀與零件尺寸較為接近，制作成臺(tái)階形，其中孔由于軸向尺寸較大，徑向尺寸相對(duì)較小，因此可以采用鉆削的方式形成。2.2毛坯尺寸的確定通過(guò)對(duì)主軸空套齒輪軸頸的觀察分析，可知空套齒輪軸頸是和齒輪孔相配合的表面，對(duì)支承軸頸應(yīng)有一定的同軸度要求，否則會(huì)引起主軸傳動(dòng)齒輪嚙合不良。當(dāng)主軸轉(zhuǎn)速很高時(shí)，還會(huì)產(chǎn)生振動(dòng)和噪聲，使工件外圓產(chǎn)生振紋，尤其在精車時(shí)，這種影響更為明顯。在本零件中，空套齒輪軸頸對(duì)支承軸頸的徑向圓跳動(dòng)允差為0.015mm。通過(guò)對(duì)螺紋的觀察分析，可知主軸上螺

4、紋的精度要求是用于限制壓緊螺母端面跳動(dòng)量的，如果壓緊螺母端面跳動(dòng)量過(guò)大，在壓緊滾動(dòng)軸承的過(guò)程中，會(huì)造成軸承內(nèi)環(huán)軸心線的傾斜，引起主軸的徑向跳動(dòng)（在一定條件下，甚至?xí)怪鬏S產(chǎn)生彎曲變形），不但影響加工精度，而且影響到軸承的使用壽命。因此主軸螺紋的精度一般為6h；其軸心線與支承軸頸軸心線a-b的同軸度允差為0.025mm,檸在主軸螺紋上的螺母支承端面圓跳動(dòng)允差在50mm半徑上為0.025mm。通過(guò)對(duì)主軸各表面的觀察分析，可知該零件支承軸頸表面、工作表面及其它配合表面都受到不同程度的摩擦作用。在滑動(dòng)軸承配合中，軸頸與軸瓦發(fā)生摩擦，要求軸頸表面有較高的耐磨性。在采用滾動(dòng)軸承時(shí)，摩擦轉(zhuǎn)移給軸承環(huán)和 滾動(dòng)

5、體，軸頸可以不要求很高的耐磨性，但仍然要求適當(dāng)提高其硬度，以改善其裝配工藝性和裝配精度。定心表面（內(nèi)外錐面、圓柱面、法蘭圓錐等）因相配件（頂尖、卡盤等）需經(jīng)常拆卸，易碰傷，拉毛表面，影響接觸精度，所以也必須有一定的耐磨性。當(dāng)表面硬度在hrc45以上時(shí)，拉毛現(xiàn)象可大大改善。主軸表面的粗糙度ra值在0.0008-0.0002mm之間。綜上所述，可將毛坯尺寸確定為零件設(shè)計(jì)尺寸加上所查取的加工余量。3定位基準(zhǔn)（面）的選擇3.1粗基準(zhǔn)的選擇中心孔在以后的加工中將作為精基準(zhǔn)使用，所以先對(duì)其進(jìn)行加工，此時(shí)可用主軸圓柱面作為粗基準(zhǔn)。3.2精基準(zhǔn)的選擇該主軸零件為帶深孔的軸類零件，中孔是設(shè)計(jì)基準(zhǔn)，同時(shí)也是測(cè)量基

6、準(zhǔn)和裝配基準(zhǔn)，遵循“基準(zhǔn)重合”原則，可避免因基準(zhǔn)不重合產(chǎn)生的誤差，因此可以根據(jù)不同工序的加工內(nèi)容，選取中心孔及其它基準(zhǔn)（面）為精基準(zhǔn)。除了中心孔以外，加工過(guò)程中還會(huì)涉及到零件兩端面及圓柱面等基準(zhǔn)（面），因此可以在中心孔的基礎(chǔ)上以其為精基準(zhǔn)車兩端面和圓柱面等，并以此為精基準(zhǔn)。4工件表面加工方法選擇和工藝路線制定4.1加工方法的分析4.1.1加工階段的劃分主軸加工過(guò)程中的各加工工序和熱處理工序均會(huì)不同程度地產(chǎn)生加工誤差和應(yīng)力，因此要?jiǎng)澐旨庸るA段。主軸加工基本上劃分為下列三個(gè)階段。（1）、粗加工階段1）毛坯處理 毛坯備料、鍛造和正火2）粗加工 鋸去多余部分，銑端面、鉆中心孔和荒車外圓等（2）、半精加

7、工階段1)半精加工前熱處理 對(duì)于45鋼一般采用調(diào)質(zhì)處理以達(dá)到220240hbs。 2）半精加工 車工藝錐面（定位錐孔） 半精車外圓端面和鉆深孔等。（3）、精加工階段1）精加工前熱處理 局部高頻淬火2）精加工前各種加工 粗磨定位錐面、粗磨外圓、銑鍵槽和花鍵槽，以及車螺紋等。3）精加工 精磨外圓和內(nèi)外錐面以保證主軸最重要表面的精度。4.1.2加工順序的安排和工序的確定 1.加工順序方案確定具有空心和內(nèi)錐特點(diǎn)的軸類零件，在考慮支承軸頸、一般軸頸和內(nèi)錐等主要表面的加工順序時(shí)，可有以下幾種方案。（1）外表面粗加工鉆深孔外表面精加工錐孔粗加工錐孔精加工；（2） 外表面粗加工鉆深孔錐孔粗加工錐孔精加工外表面

8、精加工；（3）外表面粗加工鉆深孔錐孔粗加工外表面精加工錐孔精加工。針對(duì)ca6140車床主軸的加工順序來(lái)說(shuō)，可作這樣的分析比較：第一方案：在錐孔粗加工時(shí)，由于要用已精加工過(guò)的外圓表面作精基準(zhǔn)面，會(huì)破壞外圓表面的精度和粗糙度，所以此方案不宜采用。第二方案：在精加工外圓表面時(shí)，還要再插上錐堵，這樣會(huì)破壞錐孔精度。另外，在加工錐孔時(shí)不可避免地會(huì)有加工誤差（錐孔的磨削條件比外圓磨削條件差人 加上錐堵本身的誤差等就會(huì)造成外圓表面和內(nèi)錐面的不同軸，故此方案也不宜采用。第三方案：在錐孔精加工時(shí)，雖然也要用已精加工過(guò)的外圓表面作為精基準(zhǔn)面；但由于錐面精加工的加工余量已很小，磨削力不大；同時(shí)錐孔的精加工已處于軸加

9、工的最終階段，對(duì)外圓表面的精度影響不大；加上這一方案的加工順序，可以采用外圓表面和錐孔互為基準(zhǔn)，交替使用，能逐步提高同軸度。經(jīng)過(guò)上述比較可知，象ca6140主軸這類的軸件加工順序，以第三方案為佳。通過(guò)方案的分析比較也可看出，軸類零件各表面先后加工順序，在很大程度上與定位基準(zhǔn)的轉(zhuǎn)換有關(guān)。當(dāng)零件加工用的粗、精基準(zhǔn)選定后，加工順序就大致可以確定了。因?yàn)楦麟A段開始總是先加工定位基準(zhǔn)面，即先行工序必須為后面的工序準(zhǔn)備好所用的定位基準(zhǔn)。例如ca6140主軸工藝過(guò)程，一開始就銑端面打中心孔。這是為粗車和半精車外圓準(zhǔn)備定位基準(zhǔn)；半精車外圓又為深孔加工準(zhǔn)備了定位基準(zhǔn)；半精車外圓也為前后的錐孔加工準(zhǔn)備了定位基準(zhǔn)。

10、反過(guò)來(lái)，前后錐孔裝上錐堵后的頂尖孔，又為此后的半精加工和精加工外圓準(zhǔn)備了定位基準(zhǔn)；而最后磨錐孔的定位基準(zhǔn)則又是上工序磨好的軸頸表面。 2.工序確定工序的確定要按加工順序進(jìn)行，應(yīng)當(dāng)掌握兩個(gè)原則：（1） 工序中的定位基準(zhǔn)面要安排在該工序之前加工。例如，深孔加工所以安排在外圓表面粗車之后，是為了要有較精確的軸頸作為定位基準(zhǔn)面，以保證深孔加工時(shí)壁厚均勻。（2）對(duì)各表面的加工要粗、精分開，先粗后精，多次加工，以逐步提高其精度和粗糙度。主要表面的精加工應(yīng)安排在最后。為了改善金屬組織和加工性能而安排的熱處理工序，如退火、正火等，一般應(yīng)安排在機(jī)械加工之前。為了提高零件的機(jī)械性能和消除內(nèi)應(yīng)力而安排的熱處理工序，

11、如調(diào)質(zhì)、時(shí)效處理等，一般應(yīng)安排在粗加工之后，精加工之前。4.1.3工藝路線的確定該主軸零件結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，其中涉及到了外圓、端面、孔、錐孔、花鍵、鍵槽等加工，據(jù)此，考慮加工的方便與精確度等因素，制定出表1所示加工方法和工藝路線：表1：工序號(hào)加工內(nèi)容（1）備料；（2）模鍛，使鍛件尺寸大致接近加工尺寸；（3）采用正火的方式進(jìn)行熱處理；（4）以外圓為粗基準(zhǔn)銑端面，鉆中心孔；（5）以端面中心孔為工序基準(zhǔn)粗車外圓；（6）以調(diào)質(zhì)的方式進(jìn)行熱處理；（7）以已加工的外圓面和端面為工序基準(zhǔn)車主軸大端各部；（8）以已加工的端面為工序基準(zhǔn)仿形車小端各部；（9）以中心孔為工序基準(zhǔn)鉆48深孔；（10）以中心孔為工序基準(zhǔn)配

12、以1：20錐堵車小端內(nèi)錐孔；（11）以中心孔為工序基準(zhǔn)配以莫氏6號(hào)錐堵車大端錐孔，同時(shí)車外短錐及端面；（12）以中心孔為工序基準(zhǔn)鉆大端端面各孔；（13）局部高頻淬火；（14）以中心孔為工序基準(zhǔn)（兩端用錐堵定中心）精車各外圓并切槽；（15）以中心孔為工序基準(zhǔn)粗磨外圓；（16）以中心孔為工序基準(zhǔn)粗磨莫氏6號(hào)內(nèi)錐孔（重配莫氏6號(hào)錐堵）；（17）以中心孔為工序基準(zhǔn)粗銑和精銑花鍵；（18）以中心孔及鍵槽鄰近端面為工序基準(zhǔn)銑鍵槽；（19）以中心孔及大端端面為工序基準(zhǔn)車大端內(nèi)側(cè)面，車三處螺紋（配以螺母）；（20）以中心孔及主軸兩端面為工序基準(zhǔn)精磨各外圓及e、f兩端面；（21）以中心孔為工序基準(zhǔn)粗磨兩處1：1

13、2外錐面；（22）以中心孔為工序基準(zhǔn)精磨兩處1：12外錐面和d端面以及短錐面等；（23）以中心孔為工序基準(zhǔn)精磨莫氏6號(hào)錐孔（卸堵）；（24）鉗工，將4個(gè)23鉆孔處銳邊倒角；（25）檢查，按檢驗(yàn)卡片或圖紙技術(shù)要求全部檢查。5工序具體內(nèi)容的確定5.1確定工序尺寸 由于本主軸零件中多次加工的表面，如各內(nèi)、外圓柱面、端面等使用的工序基準(zhǔn)、定位基準(zhǔn)、測(cè)量基準(zhǔn)與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)重合，因此各工序尺寸只與加工余量有關(guān)，即各表面工序尺寸只須在設(shè)計(jì)尺寸基礎(chǔ)上累計(jì)加上加工余量即可。具體尺寸參見(jiàn)表2所示：表2：加工表面工序余量/mm工序尺寸及公差/mm表面粗糙度粗加工半精加工精加工粗加工半精加工精加工粗加工半精加工精加工19

14、531981955105.815.52.7124108.5105.80.630.4100h7100h6100h71.250.890g590g50.630.480h50.480.4h880h50.630.475.25h80.750.576.50+0.1575.7575.25h80.630.475h51.10.476.50+0.1575.4h875h51.255.2加工設(shè)備與工藝裝備的選擇 5.2.1機(jī)床選擇從整個(gè)主軸零件的加工工藝過(guò)程分析可知其加工內(nèi)容主要是粗車、半精車、精車、粗磨、半精磨及精磨等，各工序加工內(nèi)容不多，零件外廓尺寸不是太大，精度要求除不是很高，因此多數(shù)情況下可以選用常用的c620

15、-1型臥式機(jī)床，具體選擇如下：工序4鉆中心孔可采用中心孔機(jī)床；工序5、7、8、10、11、19由于加工精度要求不是很高，所以采用ca6140型臥式車床；工序14由于是精車，加工精度要求較高，所以采用較為精密的c616a型車床；工序9、12工序內(nèi)容是鉆孔，所以可以采用深孔鉆床和z55型鉆床；工序15、16、21加工內(nèi)容是粗磨，所以分別采用外圓磨床、內(nèi)圓磨床m2120、專用組合磨床；工序20、22、23均為精磨，加工精度要求較高，所以分別采用外圓磨床、專用組合磨床、專用主軸錐孔磨床；工序17、18工序內(nèi)容為粗銑和精銑花鍵和鍵槽，所以分別采用半自動(dòng)花鍵軸銑床和x25型銑床。 5.2.2夾具選取由于本

16、零件為長(zhǎng)軸類零件，加工工序內(nèi)容又主要是車、銑、鉆、磨，因此夾具主要采用三爪自定心卡盤 5.2.3刀具選擇在ca6140型臥式車床和c616a型車床上加工時(shí)，選用硬質(zhì)合金刀，其中，粗加工時(shí)采用yt5，半精加工時(shí)采用yt15，精加工時(shí)采用yt30。根據(jù)零件材料特點(diǎn)和幾何形狀特點(diǎn)，鉆削時(shí)采用高速鋼鉆頭。 5.2.4量檢具選擇 在本零件的加工過(guò)程中，可以采用兩種方法：一是按計(jì)量器具的不確定度進(jìn)行選擇；二是按計(jì)量器具極限誤差進(jìn)行選擇。下面以第一種方法進(jìn)行舉例說(shuō)明： 在工序7 車大端各部中，粗車外圓1080+0.13,該尺寸公差為t=0.13，查參考文獻(xiàn)2表5.1-1，計(jì)量器具不確定允許值為u1=0.00

17、9,有根據(jù)參考文獻(xiàn)2表5.1-2可知分度值為0.01的外徑百分尺的不確定允許值為u=0.006，所以u(píng)1u，故選用分度值為0.01的外徑百分尺。 其它工序尺寸的檢測(cè)方法與此類似，在此不再贅述。5.3切削用量及基本工時(shí)的確定5.3.1刀具幾何形狀確定本說(shuō)明書以工序9鉆48深孔為例進(jìn)行說(shuō)明。鉆頭選擇高速鋼直柄麻花鉆，=20mm，夾具為成組夾具。鉆頭幾何形狀:雙錐修磨橫刃, 鉆頭子規(guī)格:直徑=20mm,后角;擴(kuò)孔d=45 l=359;鉸刀:淬硬鋼50hrc 硬質(zhì)合金剛 前角5.3.2切削用量確定1、確定進(jìn)給量f（1)按加工要求參考文獻(xiàn)3決定進(jìn)給量，,當(dāng)加工要求為h12h13精度,剛強(qiáng)度800mpa,

18、 =20mm,時(shí),f=0.350.43mm/r，由于 故應(yīng)乘孔修正系數(shù)klf=0.95,則。（2)按鉆頭強(qiáng)度決定進(jìn)給量,根據(jù)參考文獻(xiàn)3表2.8,當(dāng)=640mpa, =20mm鉆頭強(qiáng)度允許進(jìn)給量f=1.11mm/r。（3)按機(jī)床進(jìn)給強(qiáng)度決定進(jìn)給量,根據(jù)參考文獻(xiàn)3 表2.9,當(dāng)=640mpa,do20.5mm,機(jī)床進(jìn)給機(jī)構(gòu)允許的軸向力為8330n(參見(jiàn)參考文獻(xiàn)3表2.35),進(jìn)給量為0.53mm/r。從以上三個(gè)進(jìn)給量比較可以看出,受限制的進(jìn)給量是工藝要求,其值為f=0.1750.215mm/r.根據(jù)z525鉆床說(shuō)明書,f=0.17mm.所以即將鉆穿時(shí)候選用手動(dòng)進(jìn)給,從參考文獻(xiàn)3表2.19可查鉆孔時(shí)

19、的軸向力,當(dāng)f=0.2mm/r,do21mm時(shí)f=0.20mm/r,do21mm/r時(shí),軸向力f1=3580n,軸向力修正系數(shù)為1.0,故f1=3580n。根據(jù)z525鉆床說(shuō)明書,機(jī)床進(jìn)給機(jī)構(gòu)強(qiáng)度允許的最大軸向力fmax=8830n,f1fmax,故f=0.17mm/r,可用(2)決定鉆頭磨鈍標(biāo)準(zhǔn)及壽命,由參考文獻(xiàn)3表2.12得,當(dāng)=20mm時(shí),鉆頭后刀面最大磨損量為0.6mm,壽命t=45min。 5.3.3切削速度確定由參考文獻(xiàn)3表2.14可知的40剛加工性屬5類.由參考文獻(xiàn)3表2.13,當(dāng)加工性為第5類,f=0.17mm/r,雙橫刃磨的鉆頭=20mm時(shí)vt=627m/min，切削速度的修正系數(shù)為