1、精品文檔 “絲桿”零件的加工工藝規程 目錄 一、 零 件 的 分 析 . 1.1 零 件 的 作 用 . . 1 1.2 零 件 的 工 藝 分 析 . 二、 工 藝 規 程 設 計 . 2 2.1 確 定 毛 坯 的 制 造 形 式 . 2 2.2 基 面 的 選 擇 . 2 2.3 制 定 工 藝 路 線 . . 2 2.4 機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確 定 . 4 2.5 確 定 切 削 用 量 及 基 本 工 時 . 5 參 考 文 獻 . 7精品文檔 、零件的分析 1.1零件的作用 絲桿：由細長的金屬棒制造，表面光潔度很高，是用來將旋轉運動轉化為直線運動；或 將直線運動轉化為

2、旋轉運動的執行元件，并具有傳動效率高，定位準確等特點。滑動絲 杠螺母材料的選用原則可以基于溫度條件，運行 PV （壓力-速度）值，抗磨壽命要求，使 用環境，以及成本等因素，例如，可供選用的材料特性包括：從 -50C到+150C的溫度允 許范圍，高達60,000psi-fpm的可用PV值，可提供5千萬英寸累計工作行程的反向間隙 消除能力，免維護運行，以及可用于污染和惡劣環境等 1.2零件的工藝分析 圖1-1 proe導出的絲桿零件圖 1、絲桿的分類 機床絲桿按其摩擦特性可分為三類：即滑動絲杠、滾動絲杠及靜壓絲杠。由于滑動絲 杠結構簡單，制造方便，所以在機床上應用比較廣泛。滑動絲杠的牙型多為梯形。

3、這種牙 型比三角形牙型具有效果高，傳動性能好，精度高，加工方便等優點。滾動絲杠可分為滾 珠絲杠和滾珠絲杠兩大類。滾珠絲杠和滾珠絲杠相比而言摩擦力小，傳動效率高，精度也 高，因而比較常用，但是其制造工藝比較復雜。靜壓絲杠有許多的優點，常被用于精密機 床和數控機床的進給機構中。其紋牙與規范梯形螺紋牙型相同。但牙型高于同規格規范螺 紋1.5-2倍，目的在于獲得好油封及提高承載能力。但是調整比較麻煩，而且需要一套液 壓系統，工藝復雜，成本高。 2 、絲桿的結構特點及技術要求 絲桿是細而長的柔性軸，它的長徑比往往很大，一般都在 20-50左右，剛度很差。 加上其結構形狀比較復雜，有要求很高的螺紋表面，又

4、有階梯及溝槽，因此，在加工過程 中，很容易產生變形。這是絲桿加工中影響精度的一個主要矛盾。主要技術要求： （1）尺 寸精度軸頸是軸類零件的主要表面，他影響軸的回轉精度及工作狀態。軸頸的直徑精度 根據其使用要求通常為IT6-IT9，精密軸頸可達IT5。（2）幾何形狀精度 軸頸的幾何形 狀精度（圓度、精品文檔 圓柱度），一般應限制在直徑公差點范圍內。對幾何形狀精度要求較高時， 可在零件圖上另行規定其允許的公差。（3）位置精度主要是指裝配傳動件的配合軸頸相 對于裝配軸承的支承軸頸的同軸度，通常是用配合軸頸對支承軸頸的徑向圓跳動來表示 的；根據使用要求，規定高度軸為 0.001-0.005mm,而一般

5、精度軸為0.01-0.03mm。此夕卜 還有內外圓柱面的同軸度和軸向定位端面與軸心線的垂直度要求等。 （4）表面粗糙度 根 據零件的表面工作部位的不同。可有不同的表面粗糙度值，例如普通機床主軸支承軸頸的 表面粗糙度為Ra0.16-0.63um，配合軸頸的表面粗糙度為 Ra0.63-2.5um，隨著機器運轉速 度的增大和精密程度的提高，軸類零件表面粗糙度值要求也將越來越小。軸類零件的加工 工藝因其用途、結構形狀、技術要求、產量大小的不同而有差異。而軸的工藝規程編制時 生產中最常遇到的工藝工作。軸類零件加工的主要問題：軸類零件加工的主要問題是如何 保證各加工表面的尺寸精度、表面粗糙度和主要表面之間

6、的相互位置精度。具體指標有： a、單個螺距允差；b、中經圓度允差；c、外徑相等性允差；d、外徑跳動允差；e、牙 型半角允差；f、中經尺寸公差；g、外徑尺寸公差；h、內徑尺寸公差。 二、工藝規程設計 2.1確定毛坯的制造形式 2.1.1確定零件材料 絲桿材料的選擇是保證絲桿質量的關鍵，一般要求是： （1）具有優良的加工性能，磨削 時不易產生裂紋，能得到良好的表面光潔度和較小的殘余內應力，對刀具磨損作用較小。 （2）抗拉極限強度一般不低于 588MPa （3）有良好的熱處理工藝性，淬透性好，不易淬 裂，組織均勻，熱處理變形小，能獲得較高的硬度，從而保證絲桿的耐磨性和尺寸的穩定 性。（4）材料硬度均

7、勻，金相組織符合規范。常用的材料有：不淬硬絲桿常用 T10A T12A 及45等；淬硬絲桿常選用9Mn2v CrWMi等。其中9Mn2v有較好的工藝性和穩定性，但淬 透性差，常用于直徑=50mm勺精密絲桿；CrWM剛的優點是熱處理后變形小，適用于制作 高精度零件，但其容易開裂，磨削工藝性差。絲桿的硬度越高越耐磨，但制造時不易磨削。 絲桿材料要有足夠的強度，一保證傳遞一定的動力；應具有良好的熱處理工藝性（淬透性 好、熱處理變形小、不易產生裂紋），并能獲得較高的硬度、良好的耐磨性。絲桿螺母材 料一般采用GCrl5、CrWM、9CrSi、9MMn2y熱處理硬度為60-62HRC整體淬火在熱處理 和磨

8、削過程中變形較大，工藝性差，應盡可能采用表面硬化處理。上述絲桿材料為 9MN2v 熱軋圓鋼，調質硬度為250HRS除螺紋外，其余高頻淬硬60HRC材料加工前須經過球化 處理，并進行切試樣檢查。為了消除由于金相組織不穩定而引起的殘余應力，安排了冰冷 處理工序，使淬火后的殘余奧氏體轉變為馬氏體。為了保證質量，毛坯熱處理后進行磁性 探傷，檢查零件是否有微觀裂紋。 2.1.2確定毛坯的制造方法 1、軸類零件的材料一般軸類零件常用 45鋼，根據不同的工作條件采用不同的熱處理規 范（如正火、調質、淬火等），以獲得一定的強度、韌性和耐磨性。對中等精度而轉速較 高的軸類零件，可選用40Cr等合金鋼。這類鋼經調

9、質和表面淬火處理后，具有較高的綜 合力學件能。精度較高的精品文檔 軸，有時還用軸承鋼 GCrls和彈簧鋼65Mn等材料，它們通過調 質和表面淬火處理后，具有更高耐磨性和耐疲勞性能。對于高轉速、重載荷等條件下工作 的軸，可選用20CrMnTi、20MnZB 20Cr等低碳含金鋼或38CrMoAIA氮化鋼。低碳合金鋼 經滲碳淬火處理后，具有很高的表面硬度、抗沖擊韌性和心部強度，熱處理變形卻很小。 2、軸類零件的毛坯軸類零件的毛坯最常用的是圓棒料和鍛件，只有某些大型的、結構復 雜的軸才采用鑄件。因而結合題目給定車床絲杠零件的作用及工作要求，材料可選用 45 鋼，也可用題中所給的Y40Mn（高硫中碳切

10、削鋼），毛坯應采用鍛件，以保證機械性能。 2.2基面的選擇 2.2.1粗基準的選擇 因為9軸上的螺紋精度要求較高，所以先以 9軸作為粗基準加工 15 軸及端面。 利用三角卡盤加緊9軸頸作為定位面以消除、z、z四個自由度，再用一 對頂尖壓緊毛坯用以消除x、x兩個自由度，達到完全定位。 2.2.2精基準的選擇 軸頸：雙頂尖孔 選擇已加工的 15軸作為精基準加工9軸和9軸上的螺紋及 15軸上 的2孔和 1.5孑L。 2.3制定工藝路線1 工藝路線方案一 毛坯（熱處理）一校直一車端面打中心孔一外圓粗加工一校直熱處理一重打中心孔 （修正）一外圓半精加工一加工螺紋一校直、低溫時效一修正中心孔一外圓、螺紋精

11、加 工。 工序1毛坯（熱處理） 工序2校直 工序3車端面打中心孔 工序4外圓粗加工 工序5校直熱處理 工序6重打中心孔（修正） 工序7外圓半精加工 工序8加工螺紋 工序9校直、低溫時效 工序10修正中心孔 工序11鉆 15軸頸螺紋孔 工序12 外圓、螺紋精加工 2工藝路線方案二 工序1 鍛造（彎曲度不超過5mm 工序2 球面退火 工序3 車端面打中心孔 工序4 車外圓 工序5粗車梯形螺紋槽 工序6半精車外圓 工序7粗磨外圓 精品文檔 工序8車梯形螺紋 工序9半精磨外圓 工序10半精車螺紋 工序11研磨外圓5 工序12終磨外圓 工序13 打 15軸頸的孔 3. 工藝方案的比較與分析 1、 絲杠的

12、校直及熱處理：絲杠工藝除毛坯工序外，在粗加工及半精加工階段，都 安排了校直及熱處理工序。校直的目的是為了減少工件的彎曲度，使機械加工余量均勻。 時效熱處理以消除工件的殘余應力，保證工件加工精度的穩定性。一般情況下，需安排 三次。一次是校直及高溫時效，它安排在粗車外圓以后，還有兩次是校直及低溫時效， 它們分別安排在螺紋的粗加工及半精加工以后。 2、 定位基準面的加工：絲杠兩端的中心孔是定位基準面，在安排工藝路線時，應 一首先將它加工出來，中心孔的精度對加工質量有很大影響， 絲杠多選用帶有120。保護 錐的中心孔。此外，在熱處理后，最后精車螺紋以前，還應適當修整中心孔以保持其精 度。絲杠加工的定位

13、基準面除中心孔外，還要用絲杠外圓表面作為輔助基準面，以便在 加工中采用跟刀架，增加剛度。 3、 螺紋的粗、精加工粗車螺紋工序一般安排在精車外圓以后，半精車及精車螺紋 工序則分別安排在粗磨及精磨外圓以后。不淬硬絲杜一般采用車削工藝，經多次加工， 逐漸減少切削力和內應力；對于淬硬絲杠，則采用“先車后磨”或“全磨”兩種不同的 工藝。后者是從淬硬后的光杜上直接用單線或多線砂輪粗磨出螺紋，然后用單線砂輪精 磨螺紋。 4、 重鉆中心孔：工件熱處理后，會產生變形。其外圓面需要增加的加工余量，為 減少其加工余量，而采用重鉆中心孔的方法。在重鉆中心孔之前，先找出工件上徑向圓 跳動為最大值的一半的兩點，以這兩點后

14、作為定位基準面，用個端面的方法切去原來的 中心孔，重新鉆中心孔。當使用新的中心孔定位時，工件所必須切會的額外的加工余量 將減少到原有值。由于該絲杠為單件生產，要求較高，故加工工藝過程嚴格按照工序劃 分階段的原則，將整個工藝過程分為五個階段：準備和預先熱處理階段 （工序1 6），粗 加工階段（工序713），半精加工階段（工序1423），精加工階段（工序2425），終加 工階段（工序2628）。為了消除殘余應力，整個工藝過程安排了四次消除殘余應力的熱 處理，并嚴格規定機械加工和熱處理后不準冷校直，以防止產生殘余應力。為了消除加 工過程中的變形，每次加工后工件應垂直吊放，并采用留加工余量分層加工的方

15、法，經 過多道工序逐步消除加工過程中引起的變形。所以選擇方案一為最佳方案。 2.4機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定 2.5確定切削用量及基本工時 1、粗車外圓（1）確定背吃刀量粗車外圓，加工余量為 2mm次走刀。 Asp=2/2=1mm（2）確定進給量 刀桿尺寸16 25，as3,工件直徑為15mm則 f=0.5-0.7.由簡明手冊 表4.2-3查取f=0.56mmo根據 切削用量簡明手冊 表 1.11 查取：VC=1.33 （由 182-199HBS asp=2.5、f=0.56mm/r、車刀為 YG硬 質合金），由于實際車削過程使用條件的改變，查取切削速度修正系數： K=1.0, K

16、=0.73，K=（ 190/HBS）1.25=1.0，KSV=0.85, Kkv=1.0.則 VC=VC60V=VC K K K KSV K=1.33 60 1.0 1.0 0.73 1.0 0.85 1.0=49.5 n=157.6r/min ，按 CA6140 車床轉速（機械制造工藝設計簡明手冊表 4.2-2 ）選擇與157.5r/min相近似 的車床轉速精品文檔 n=183r/min，則實際切削速度 V=n/1000=3.14100183/1000=57.5m/min。綜上，次工步的切削用量為：a=2.5mm f=0.56,n=183r/min , V=57.5m/min。2、 精車外圓

17、 （1） 確定背吃刀量 粗車外圓， 加工余量為1.1mmm 一次走刀。Asp1.1/2=0.55mm。（2）確定進給量 刀桿尺寸 16 25，as1.1，工件直徑為15mm則f0.2-0.4.由 簡明手冊 表4.2-3查取 f=0.26mm。根據 切削用量簡明手冊 表 1.11查取：VC=1.33 （由 182-199HBS asp=2.5、f=0.26mm/r、車刀為YG硬合金），由于實際車削過程使用條件的改變， 查取切削速度修正系數： K=1.0，K=0.73，K=（ 190/HBS） 1.25=1.0，KSV=0.85, Kkv=1.0.貝U VC=V0 V=VCK K K K KSVK

18、=1.33 60 1.0 1.0 0.73 1.0 0.85 1.0=49.5 n=157.6r/minCA6140車床轉速（機械制造工藝設計簡明手冊表 4.2-2 ）選擇 與157.5r/min相近似的車床轉速n=183r/min，則實際切削速度 V=n/1000=3.14100183/1000=57.5m/min。綜上，次工步的切削用量為：a=2.5mm f=0.56,n=183r/min , V=57.5m/min。按CA6140車床轉速 （ 機械制造工藝設計簡 明手冊 表4.2-2 ）選擇與157.5r/min相近似的車床轉速n=183r/min，則實際 切削速度 V=n/1000=3.14100183/1000=57.5m/min。綜上，次工步的切削用量為： a=1.1mm f=0.26,n=183r/min , V=57.5m/min。3.倒角切削用量：背吃刀量 asp=0.5，手動進給，一次走刀。 2.5.1工序3:粗車四軸頸并倒角 2.5.2.3計算切削工時 機動工時為其中，進給路程，停頓時間，快速移動時間 則機動時間為 輔助時間為 數控機床來加工絲桿的部分程序