1、摘要主軸套筒就是鏜床的關鍵零件之一，套筒中間安裝鏜床主軸，它的精度將會直接影響到鏜床的精度以及其加工精度。所以它的精度要求較高，尤其尺寸精度、形位精度和表面粗糙度。為此在加工內孔和外圓表面時能很好保證它的加工質量，在加工的最后安排了研磨工序，在加工齒條時為能保證齒條的齒間距，就要求有很好的分度，為此專為銑齒工序設計了加工所用的專用夾具，此外在鏜床主軸套筒的機械加工工藝過程中，為了改善工件的切削性能、消除工件內應力、改善工件材料的力學性能和提高工件表面性能等，在整個加工過程中先后安排了調質、高溫時效、氮化和定性處理等熱處理工序，并在最后具體安排各項精度的檢測及檢測方法。本論文主要為由三大部分組成

2、，第一部分簡單介紹了機械加工工藝的相關概念、原則、步驟等；第二部分重點針對T6145鏜床主軸套筒加工工藝進行研究，并編制出合理的加工文藝文件；第三部分是對主軸套筒的銑齒加工設計專用夾具。關鍵詞：鏜床；套筒；機械加工；工藝AbstractSpindle sleeve is one of the key components of borer, In the middle of spindle is installed the borer spindle, whose accuracy will directly affect the precision of the whole borer an

3、d the working accuracy of the borer. Therefore, high accuracy is demanded, especially size accuracy, form accuracy ,rough degree.To well ensure the processing quality when processing the inner hole and the surface of outer circle, grinding processes are arranged in the final process. Besides, to ens

4、ure its space width when processing the rack, good graticule is required. So special fixtures used in processing are designed for gear milling. In addition ,in the mechanical process of the borer spindle sleeve, a series of heat treatment processes such as quenching and tempering, high-temperature a

5、ging, nitriding technique are arranged in sequence during the whole working process, including specific arrangements for the accuracy of the final test and inspection methods, which can improve the cutting performance of the workpiece, eliminate internal stress, improve the mechanical properties of

6、workpiece material and enhance surface properties.The thesis consists of three major parts. The first part gives a brief introduction of the concepts, principles and procedures related to machining process. The second part is focused on the processing technique research of T6145 borer spindle sleeve

7、 and figuring out a reasonable literary documentation of processing technique. The third part is to design specific fixtures for gear milling of the spindle sleeve.Key words:，Borer , Sleeve, Machining , Process 目錄第一章緒論1第二章工藝規程及方法簡介2第一節 工藝規程基本概念2一、工藝規程的作用2二、機械加工工藝過程的組成2三、工藝規程的設計原則3四、工藝規程設計所需原始資料3第二節

8、加工工藝規程設計方法3一、機械加工工藝規程設計的內容步驟3二、工藝路線的擬訂4第三章T6145鏜床主軸套筒加工工藝設計9第一節 零件圖分析9一、結構特點9二、技術要求10第二節 生產類型的確定12第三節 毛坯的選擇13第四節 選擇定位基準13一、選擇精基準和確定夾緊方案13二、選擇粗基準和確定夾緊方案15第五節 擬定套筒的工藝路線15一、加工階段的劃分15二、確定各表面的加工方法15三、加工順序安排19四、熱處理工序及表面處理工序的安排19五、其他工序的安排21六、工序過程安排21七、確定套筒程工序加工余量及工序尺寸22第六節 機床設備和工藝裝備的選擇。24一、機床設備的選擇24二、刀具的選擇

9、26三、夾具的選擇27第七節 切削用量的選擇28一、切削用量的選擇原則28二、確定各工序的切削用量29第八節 精度檢驗35第四章夾具設計37第一節概述37三、夾具的基本要求38四、夾具設計的步驟38第二節 套筒銑齒夾具設計過程39一、分析T6145鏜床主軸套筒零件圖39二、夾具結構設計39三、主要零件設計的說明43四、使用說明43第五章T6015 鏜床主軸套筒機械加工工藝規程卡45結論69致謝70參考文獻71第一章 緒論鏜床是主要用鏜刀對工件已有的孔進行鏜削的機床，使用不同的刀具和附件還可進行鉆削、銑削、切削，它的加工精度和表面質量要高于鉆床。鏜床是大型箱體零件加工的主要設備，螺紋及加工外圓和

10、端面等。由于制造武器的需要，在15世紀就已經出現了水力驅動的炮筒鏜床。1769年J.瓦特取得實用蒸汽機專利后，汽缸的加工精度就成了蒸汽機的關鍵問題。1774年英國人J.威爾金森發明炮筒鏜床，次年用于為瓦特蒸汽機加工汽缸體。1776年他又制造了一臺較為精確的汽缸鏜床。1880年前后，在德國開始生產帶前后立柱和工作臺的臥式鏜床。為適應特大、特重工件的加工，20世紀30年代發展了落地鏜床。隨著銑削工作量的增加，50年代出現了落地式鏜銑床。20世紀初，由于鐘表儀器制造業的發展，需要加工孔距誤差較小的設備，在瑞士出現了坐標鏜床。為了提高鏜床的定位精度，已廣泛采用光學讀數頭或數字顯示裝置。有些鏜床還采用數

11、字控制系統實現坐標定位和加工過程自動化。鏜床分為臥式鏜床、落地式鏜銑床、金剛鏜床和坐標鏜床等類型。臥式鏜床：應用最多、性能最廣的一種鏜床，適用于單件小批生產和修理車間。落地鏜床和落地鏜銑床：特點是工件固定在落地平臺上，適宜于加工尺寸和重量較大的工件,用于重型機械制造廠。金剛鏜床:使用金剛石或硬質合金刀具，以很小的進給量和很高的切削速度鏜削精度較高、表面粗糙度較小的孔，主要用于大批量生產中。坐標鏜床：具有精密的坐標定位裝置，適于加工形狀、尺寸和孔距精度要求都很高的孔，還可用以進行劃線、坐標測量和刻度等工作，用于工具車間和中小批量生產中。其他類型的鏜床還有立式轉塔鏜銑床、深孔鏜床和汽車、拖拉機修理

12、用鏜床等。主軸套筒是鏜床的關鍵零件之一，該零件質量直接影響機床的精度和鏜床對工件的加工質量和精度，尤其尺寸精度、形位精度、表面粗糙度等的要求都較高，兩端內孔表面的圓柱度公差、徑向圓跳動公差0.02mm之內；鏜床主軸套筒的主要表面粗糙度Ra數值是0.04和0.02，總之該零件是精密套筒，此外鏜床主軸套筒屬于長型薄壁套筒零件，其最薄處僅有4.5mm，零件的全長為476mm。從零件的實際情況出發，安排好合理正確的加工方法，編制出正確可行的機械加工工藝文件是此次設計的主要任務。第二章 工藝規程及方法簡介一臺相同結構相同要求的機器或一個相同要求的機器零件，可以采用幾種不同的工藝過程完成，但其中總有一種工

13、藝過程在某一具體條件下是最合理的，人們把合理的工藝過程有關內容寫在工藝文件中，用以指導生產，這些工藝文件就是工藝規程。工藝規程是在總結工作及工程技術人員實踐經驗基礎上，依據科學理論和必要的工藝試驗制訂的。經審定批準的工藝規程是指導生產的工藝文件，企業有關人員須嚴格執行，不得有各行其是。當然，工藝規程也不是一成不變的，隨著科學技術的發展，一定會有新的更為合理的工藝規程代替舊的相對不合理的工藝規程。但是，工藝規程的修訂必須經過充分的試驗認證，并須嚴格履行呈報審批手續。第一節 工藝規程基本概念一、工藝規程的作用1工藝規程是工廠進行生產準備工作的主要依據產品在投入生產之前要作大量的生產準備工作，包括材

14、料和毛坯的供應，機床的配備和調理中，專用工藝裝備的設計制造，核算生產成本以及配備人員等，所有這些工作都要根據工藝規程進行。2工藝規程是企業組織生產的指導性文件工廠管理人員根據工藝規程規定的要求，編制生產作業計劃，組織工人進行生產，并按照工藝規程要求驗收產品。3工藝規程是新建和擴建機械制造廠（或車間）的重要文件新建和擴建機械制造廠（或車間）須根據工藝規程確定機床和其他輔助設備的種類、型號規格和數量，廠房面積，設備布置，生產工人的工種、等級及數量等。此外，先進的工藝規程還起著交流和推廣先進制造技術的作用。典型工藝規程可能縮短工廠摸索和試制的過程。二、機械加工工藝過程的組成1工藝過程：改變生產對象的

15、形狀、尺寸、相對位置和性質等，使其成為成品或半成品的過程。工藝過程又可分為鑄造、鍛造、沖壓、焊接、機械加工、熱處理、裝配等工藝過程。 2機械加工工藝過程：用機械加工方法，改變毛坯形狀、尺寸和表面質量，使其成為零件的過程。零件的機械加工工藝過程由許多工序組合而成，每個工序又可分為若干個安裝、工位、工步和走刀。3工序：一個或一組工人，在一個工作地對同一個或同時對幾個工件所連續完成的那一部分工藝過程。4安裝：工件經一次裝夾（定位和夾緊）后所完成的那一部分工序。5工位：為了完成一定的工序部分，一次裝夾工件后，工件與夾具或設備的可動部分一起，相對刀具或設備的固定部分所占據的每一個位置。6工步：當加工表面

16、、加工刀具和切削用量中的轉速和進給量均保持不變的情況下完成的那一部分工序。三、工藝規程的設計原則工藝規程設計必須遵循以下原則：1. 所設計的工藝規程必須保證機器零件的加工質量和機器的裝配質量，達到設計圖樣上規定的各項技術要求；2. 工藝過程應具有較高的生產效率，使產品能盡快投放市場；3. 盡量降低制造成本；4. 注意減輕工人的勞動強度，保證生產安全。四、工藝規程設計所需原始資料設計工藝規程必須具備以下原始資料：1. 產品裝配圖；2. 產品驗收質量標準；3. 產品的年生產綱領；4. 毛坯材料與毛坯生產條件；5. 制造廠的生產條件，包括機床設備和工藝裝備的規格、性能和當前的技術狀態，工人的技術水平

17、，工廠自制工藝裝備的能力以及工廠供電、供氣的能力等有關資料；6. 工藝規程設計所用設計手冊和有關標準；7. 國內外有關制造技術資料等。第二節 加工工藝規程設計方法一、機械加工工藝規程設計的內容步驟1分析零件圖和產品裝配圖設計工藝規程時，首先應分析零件圖和該零件所在部件或總成的裝配圖，了解該零件在部件或總成中的位置和功用以及部件或總成對該零件提出的技術要求，分析其主要技術關鍵和應相應采取的工藝措施，形成工藝規程設計總體構思。2對零件圖和裝配圖進行工藝審查審查圖樣上的視圖、尺寸公差和技術要求是否正確、統一、完整，對零件設計的結構工藝性進行評價，如發現有不合理之處應及時提出，并同有關設計人員商討圖樣

18、修改方案，報主管領導審批。3由產品的年生產綱領研究確定零件生產類型4確定毛坯提高毛坯制造質量，可以減少機械加工勞動量，降低機械加工成本，但同時可能會增加毛坯的制造技術成本，得根據生產類型和毛坯制造的生產條件綜合考慮。應當指出，我國機械制造工廠的材料利用率較低，只要有可能，應提出采用精密鑄造、精密鍛造、冷軋、冷擠壓、粉末冶金等先進制造方法來制造毛坯。材料利用系數是衡量工藝規程是否合理的一個重要參數。5擬訂工藝路線其主要內容包括：選擇定位基準，確定各表面加工方法，劃分加工階段，確定工序集中和分散成度，確定工序順序等。在擬定工藝路線時，需同時提出幾種可能的加工方法方案，然后通過技術、經濟的對比分析，

19、最后確定一種最為合理的工藝方案。6確定各工序所用機床設備和工藝裝備（含刀具、夾具、輔具等），對需要改裝或設計的專用工藝裝備提出設計任務書。7確定各工序的加工余量，計算工序尺寸公差。8確定各工序的技術要求及檢驗方法。9確定各工序的切削用量和工時定額。10編制工藝文件。二、工藝路線的擬訂擬訂工藝路線是設計工藝規程最為關鍵的一步，需順序完成以下幾個方面的工作。（一）選擇定位基準在工藝規程設計中，正確選擇定位基準，對保證零件技術要求、確定加工先后順序有著至關重要的影響。定位基準有精基準與粗基準之分。用毛坯未經加工的表面定位基準稱為粗基準；用加工過的表面作定位基準稱為精基準。在選擇定位基準時一般都是先根

20、據零件的加工要求選擇精基準，然后再考慮用那一組表面作粗基準才能把精基準加工出來 。1精基準的選擇原則選擇精基準一般應遵循以下幾項原則：（1）基準重合原則為了較容易地獲得加工表面對其設計基準的相對位置精度要求，應選擇加工表面的設計基準為其定位基準。這一原則稱為基準重合原則 。如果加工表面的設計基準與定位基準不重合，則會增大定位誤差，如果選擇所加工表面的工序基準為精基準，這樣可以避免由于基準一重合收起的定位誤差。（2）統一基準原則應盡可能選擇用同一組精基準加工工序上盡可能多的表面，以保證所加工的各個表面之間具有正確的相對位置關系。例如，加工軸類零件時，一般都采用兩個頂尖作為駐的精基準來加工軸類零件

21、上的所有外圓表面和端面，這樣可以保證各外圓表面間的同軸度和端面對軸心線的垂直度。采用統一基準進行加工還有減少夾具種類、降低夾具設計制造費用的作用。（3）互為基準原則當工件上兩個加工表面之間的位置精度要比較高時，可以采用兩個表面互為基準的方法進行加工。例如，車床主軸前后支承軸頸與主軸錐孔間有嚴格的同軸度要求，常先以主軸錐孔為定位基準磨主軸前、后支承軸頸表面，然后再以前、后支承軸頸表面為定位基準磨主軸錐孔，最后達到圖樣上規定的同軸度要求。（4）自為基準原則一些表面的精加工工序，要求加工余量小而均勻，常以加工表面自身為精基準進行加工。2粗基準的選擇原則工件加工的第一道工序所用基準都是粗基準，粗基準選

22、擇得正與否，不但與第一道工序的加工有關，而且還將對該工件加工的全過程產生重大影響。選擇精基準，一般應遵循以下幾項原則：（1）保證零件表面相對于不加工表面具有一定位置精度的原則被加工零件上如有不加工表面應選不加工面作粗基準，這樣可以保證不加工不表面相對于加工表面具有一定的相對位置關系。（2）合理分配加工余量的原則從保證重要表面加工余量均勻考慮，應選擇重要表面作為粗基準。（3）便于裝夾的原則為使工件定位穩定，夾緊可靠，要求所選用的粗基準盡可能平整、光潔，不允許有鍛造飛邊、鑄造澆冒、切痕或其他缺陷，并有足夠的支承面積。（4）粗基準不重復使用原則粗基準通常只允許使用一次，這是因為粗基準一般都很粗糙，重

23、復使用同一粗基準所加工的兩組表面之間的位置誤差會相當大，所以，粗基準一般不得重復使用。（二）表面加工方法的選擇機器零件的結構形狀雖然多種多樣，但它們都是由一些最基本的何表面組成的，機器零件的加工過程實際就是獲得這些幾何表面的過程。同一種表面可以選用各種不同的加工方法加工，但每種方法的加工質量、加工時間和花費的費用卻是各不相同的。工程技術人員的任務，就是要根據具體加工條件選用最適當的加工方法，加工出合乎圖樣要求的機器零件。（三）加工階段的劃分當零件的質量要求較高時，一般都要經過粗加工，半精加工和精加工等三個階段；如果零件的加工精度要求特別高、表面粗糙度要求特別小時，還要經過精整和光整加工階段。各

24、個加工階段的主要任務是：1粗加工階段高效地切除加工表面上的大部分余量，使毛坯在形狀和尺寸上接近成品零件。2半精加工階段切除粗加工后留下的誤差，全被加工工件達到一定精度，為精加工做準備，并完成一些次要的加工，例如，鉆孔、攻螺紋、銑鍵槽等。3精加工階段保證主要表面達到零件圖規定的質量要求。4精整和光整加工階段其主要任務是減小表面粗糙度和進一步提高尺寸精度和開狀精度，但一般沒有提高表面間位置精度的作用。（四）工序集中與分散確定加工方法后，就要按零件加工的生產類型和工廠具體條件確定工藝過程的工序數。確定零件加工過程工序數有兩種迥然不同的原則，一種是工序集中原則，另一種是工序分散原則。按工序集中原則組織

25、工藝過程，就是使每個工序包括的加工內容盡量些，組成一個集中工序；按工序分散就是使每個工序所包括的加工內容盡量少些。（五）工序先后順序的安排1機械加工工序的安排機械加工工序先后順序的安排，一般應遵循以下原則：（1）先加工定位基面，再加工其他表面；（2）先加工主要表面，后加工次要表面；（3）先安排粗加工工序，后安排精加工工序；（4）先加工平面，后加工孔。2熱處理工序及表面處理工序的安排為改善工件材料切削性能安排的熱處理工序，例如退火、正火、調質等，應在切削加工前進行。為消除工件內應力安排的熱處理工序，例如人工時效、退火等，最好安排在粗加工階段之后進行。為了改善工件材料力學性能的熱處理工序，例如淬火

26、、滲碳淬火等，一般都安排在半精加工和精加工之間進行，這是因為淬火處理后尤其是滲碳淬火后工件會有加較大的變形產生，為了修正滲碳、淬火處理產生和變形，熱處理后需要安排精加工工序。在淬火處理進行之前，需將銑槽、鉆孔、攻螺紋、去行刺等次要表面的加工進行完畢。當工件需要淬火處理時，由于滲碳過程工件會有較大的變形產生，常將滲碳過程放在次要表面加工之前進行，這樣可以減少次要表面與淬硬表面間的位置誤差。為提高工件表面耐磨性、耐蝕性安排的熱處理工序以及裝飾曠目的而安排的熱處理工序，例如鍍鉻、鍍鋅、發蘭等，一般都安排在工藝過程最后階段進行。3其他工序的安排為保證零件制造質量，防止產生廢品，需在下列場合安排檢驗工序

27、：（1）粗加工全部結束之后；（2）送往外車間加工的前后；（3）工時較長工序和重要工序的前后來；（4）最終加工后。除了安排幾何尺寸檢驗工序外，有的零件還要安排擦傷、密封、穩重、平衡等檢驗工序。零件表層或內腔的毛刺對機器裝配質量影響甚大，切削加工之后，應安排去毛刺工序。零件在進入裝配之前，一般都應安排清洗工序。在用磁力夾緊的工序之后，要安排去磁工序，不讓帶有剩磁的工件進入裝配線。（六）機床設備與工藝裝備的選擇正確選擇機床設備是一件很重要的工作，它不但直接影響工作的質量，而且還影響工件的加工效率和制造成本。所選機床設備的尺寸規格應與工件的加工質量相適應，機床精度等級應與本工序加工要求相適應，電動機功

28、率應與本工序加工所需功率適應，機床設備的自動化程度和生產效率應與工件類型相適應。工藝裝備的選擇將直接影響工件的加工精度、生產效率和制造成本，應根據不同情況適當選擇。在中小批生產條件下，應首先考慮選用通用工藝裝備（包括夾具、夾具、量具和輔具）；在大批量生產中，可根據加工要求設計制造專用工藝裝備。（七）切削用量的選擇切削用量是指在切削過程中，選取的切削速度、進給量和被吃刀量的具體數值。合理選擇切削用量，對于保證質量、提高生產率和降低成本具有重要作用。提高切削速度、加大進給量和被吃刀量，都使得單位時間內金屬的切除增多，因而都有利于生產率的提高。但實際上它們受工作材料、加工要求、刀具耐用度、機床動力、

29、機床和工件的剛性等因素限制，不可能任意選取。合理選擇切削用量，就是在一定條件下選擇的切削用量三要素的最佳組合。其基本原則是：應首先選擇一個盡可能大的切削深度，其次選擇一個較大的進給量，最后，在刀具耐用度和機床功率允許條件下選擇一個合理的切削速度。第三章 T6145鏜床主軸套筒加工工藝設計第一節 零件圖分析一、結構特點主軸套筒是鏜床的關鍵零件之一，它的質量直接影響機床的精度和鏜床對工件的加工質量和精度，所以它的精度要求較高，尤其尺寸精度、形位精度和表面粗糙度等。圖2.1 鏜床主軸套筒圖2.1為鏜床主軸套筒零件圖。其結構特點如下：主軸套筒中間安裝鏜床主軸，在兩端90mm與85mm孔內安裝軸承，軸承

30、內孔與主軸軸頸相配合用來支承主軸并保證主軸的回轉精度；在套筒的圓表面上銑出齒條與主軸箱中的齒輪相嚙合，由齒輪帶動齒條，使主軸套筒與主軸實現進給運動；主軸套筒外圓與抽軸承相配合，要求主軸套筒既能在橫向運動時無阻滯，以要求在主軸旋轉時不產生晃動，以保證主軸的回轉精度。所以90mm與85mm孔和105mm的外圓是該零件的主要加工的表面。此外，該零件全長476mm，兩端內孔的形狀和位置公差是不易掌握的，并且其最薄處僅有4.5mm，工序安排不易會產生變形，將直接影響到零件的加工精度，套筒的主要面的粗糙度Ra數值是0.01和0.02，加工表面全部需要磨削，并在磨削前必須要安排合理的熱處理，總之該零件的主要

31、加工表面必須經過多道加工，才能逐步提高精度以達到要求。二、技術要求鏜床主軸套筒的技術要求見表2.1：表2.1 鏜床主軸套筒的技術要求項目說明90-0.009+0.001mm內孔軸線對105+0.013+0.023mm外圓軸線的同軸度公差為0.01mm。90-0.009+0.001mm內孔表面圓柱度公差0.002mm；90-0.009+0.001mm內孔表面對105+0.013+0.023mm外圓軸線的徑向圓中跳動公差為0.002mm。55±0.1長度的左端面對90-0.009+0.001mm內孔和 85-0.009+0.001mm內孔的公共軸線端面圓跳動公差為0.002mm。 55&

32、#177;0.1長度的左右端面任選基準的平等度公差為0.01mm。項目說明105+0.013+0.023mm外圓表面圓柱度公差為0.002mm。齒條齒形中心平面對105+0.013+0.023mm外圓軸線的垂直度公差為0.02mm。85-0.009+0.001mm內孔表面圓柱度公差為0.002mm；85-0.009+0.001mm內孔表面對105+0.013+0.023mm外圓軸線的徑向圓跳動公差為0.002mm。32長度右端面對90-0.009+0.001mm和85-0.009+0.001mm內孔的公共軸線端面圓跳動公差為0.002mm。氮化深度0.5，HV900熱處理氮化工藝后，工件的氮化

33、層深0.5mm,維氏硬度在900左右。38CrMoAlA含碳為0.38%的中碳優質合金結構鋼1105+0.013+0.023mm外圓表面的軸線是設計基準，其尺寸公差等級很高為IT4級，表面粗糙度為Ra0.04m，這些技術條件都是為了保證與抽軸承的配合精度和運動的平穩。2兩端90-0.009+0.001mm和85-0.009+0.001mm內孔表面對105+0.013+0.023mm外圓軸線的徑向圓跳動公差為0.002mm，圓柱度為0.002mm，其表面粗糙度值為Ra0.32mm，這些技術條件都是為了滿足與軸承配合的要求，以保證主軸的回轉精度；90-0.009+0.001mm和85-0.009+

34、0.001mm孔的內端面對90-0.009+0.001mm和85-0.009+0.001mm內孔的公共軸線端面圓跳動公差為0.002mm，這是因為這兩處端面都是推力軸承的安裝基準，它的精度直接影響軸向竄動。3中間的60倒角是工藝基準，專為精磨105+0.013+0.023mm外圓時用頂尖式心軸而設計的，以保證兩端內孔與外圓有很高的同軸度。4齒條齒形中心平面對105+0.013+0.023mm外圓軸線的垂直度公差為0.02mm，這項技術條件是保證齒輪與齒條嚙合時接觸良好，傳動平穩。第二節 生產類型的確定生產類型是企業生產專業化程度的分類，一般分為大量生產、成批生產和單件生產，其中成批生產又分為小

35、批生產、中批生產和大批生產。由于該T6145鏜床主軸套筒的年產量定為100件/年，查表2.2可知，該生產類型屬于小批生產。表2.2 機械加工各種生產類型生產類型生產綱領單件生產成批生產大量生產小批中批大批產品類型重型機械<551001003003001000>1000中型機械<20202002005005005000>5000輕型機械<1001005005005000500050000>50000小批量生產綱領的工藝特點如下：1 毛坯的制造方法及加工余量：自由鍛、木模手工造型；毛坯精度低余量大。2 機床設備及機床布置：通用機床按機群式排列；部分采用數控機床及

36、柔性制造單元。3 夾具及尺寸保證：通用夾具、標準附件或組合夾具；劃線試切保證尺寸。4 刀具及量具：通用刀具，標準量具。5 零件互換性：配對制造，互換性低，多采用鉗工修配。6 工序集中成度：工序集中，加工工序少，每工序加工內容多。7 工藝文件的要求：編制簡單的工藝過程卡片。8 生產率：用傳統加工方法，生產率低，用數控機床可提高生產率。9 成本：較高。10 對工人的技術要求：需要技術熟練地工人。10發展趨勢：采用成組工藝、數控機床、加工中心及柔性制造系統。 第三節 毛坯的選擇T6145鏜床主軸套筒的材料為38CrMoAlA，所以選擇毛坯類型為圓鋼，成品外形尺寸為105mm×476mm，所

37、以參考表2.3 外圓表面加工余量表， T6145鏜床主軸套筒選擇毛坯尺寸為120mm×497mm。最大尺寸200>200500零件表面粗糙度 Ra/m>6.325>1.66.3>6.325>1.66.3>6.325>1.66.3>6.325>1.66.3零件外徑外徑（材料）單端面加工余量外徑（材料）單端面加工余量1031101101.52.01101102.02.5104105120106120120表2.3 外圓表面加工余量表（單位：mm）第四節 選擇定位基準一、 選擇精基準和確定夾緊方案圖2.2 外圓表面加工時的精基準105+

38、0.013+0.023的軸線是該零件的設計基準，根據精基準的選擇原則，T6145鏜床主軸套筒加工時的精基準具體選擇如下：1以60倒角內錐面作為車削或磨削105+0.013+0.023外圓表面的精基準，如圖2.2；2以105+0.013+0.023作為車削或磨削各內孔的精基準，如圖2.3；3以105+0.013+0.023外圓表面和端面作為銑削或磨削齒條的精基準，如圖2.4。圖2.3 內孔加工時的精基準圖2.4 齒條加工的精基準二、選擇粗基準和確定夾緊方案根據粗基準的選擇原則，T6145鏜床主軸套筒加工時以105+0.013+0.023外圓表面為粗基準，如圖2.5。圖2.5 主軸套筒的粗基準第五

39、節 擬定套筒的工藝路線一、加工階段的劃分T6145鏜床主軸套筒主要表面精度很高（最高精度為IT4），表面粗糙度值很小（最小為0.002），是高精度零件，所以加工階段化分除了一般的粗加工階段、半精加工階段和精加工階段外，還要安排精整和光整加工階段。各階段的主要任務如下：1粗加工階段在該階段高效地切除加工表面的大部分余量，使毛坯形狀和尺寸上接近成品套筒，主要加工完成粗車外圓和各個孔。2半精加工階段切除粗加工后留下的誤差，使被加工工件達到一定精度，為精加工做準備，并完成一些次要表的加工。3精加工階段保證各主要表面達到零件規定的加工質量和要求，主要有粗磨外圓面、內孔和齒條。4精整和光整加工階段對高精度

40、的105+0.013+0.023外圓表面，90-0.009+0.001和85-0.009+0.001的孔表面進行研磨，使其達到圖樣要求。二、確定各表面的加工方法根據加工表面的精度和表面粗糙度要求，查表2.4 外圓表面的加工方案，表2.5 孔加工方案，表2.6 平面加工方案，可得各加工表面的方案，詳見表2.7。表2.4 外圓表面的加工方案序號加工方案經濟加工精度等級（IT）加工表面粗糙度Ra適用范圍1粗車11125012.5適用于淬火鋼以外的各種金屬。2粗車半精車8106.33.23粗車半精車精車671.60.84粗車半精車精車液壓（拋光）560.20.0255粗車半精車磨削670.80.4主要

41、用于淬火鋼，也可用于未淬火鋼，但不宜加工非鐵金屬。6粗車半精車粗磨精磨560.40.17粗車半精車粗磨精磨超中精加工(輪式超精磨)560.10.0128粗車半精車精車金剛石車560.40.025主要用于要求較高的非鐵金屬的加工。9粗車半精車粗磨精磨超精磨（鏡面磨）5級以上<0.025極高精度的鋼或鑄鐵的外圓加工。10粗車半精車粗磨精磨研磨5級以上<0.1表2.5 孔加工方案序號加工方案經濟加工精度（IT）加工表面粗糙度Ra適用范圍1鉆111212.5加工未淬火鋼及鑄鐵的實心毛坯，也可用于加工非鐵金屬（但粗焅度稍高），孔徑小于20mm.2鉆鉸893.21.63鉆粗鉸精鉸781.60.

42、84鉆擴1112.56.3加工未淬火鋼及鑄鐵的實心毛坯，也可用于加工非鐵金屬（但粗焅度稍高），孔徑大于20mm.5鉆擴鉸893.21.66鉆鉸粗鉸精鉸71.60.87鉆擴機鉸手鉸670.40.18鉆（擴）拉（或推）791.60.1大批大量生產中小零件的通孔。9粗鏜（擴孔）111212.56.3除淬火鋼外的各種材料，毛坯有鑄出孔或鍛出孔。10粗鏜（粗擴）半精鏜（精擴）9103.21.611粗鏜（粗擴）半精鏜（精擴）精鏜（鉸）781.60.812粗鏜（粗擴）半精鏜（精擴）精鏜浮動鏜刀塊精鏜670.80.413粗鏜(擴)半精鏜磨孔780.80.2主要用于加工淬火鋼，也可用開不淬火鋼，不宜用于非鐵金屬

43、。14粗鏜(擴)半精鏜粗磨精磨670.20.115粗鏜半精鏜精鏜金剛石鏜670.40.05主要用于精度要求較高的非鐵金屬加工。16鉆（擴）粗鉸精鉸珩磨鉆（擴）拉珩磨粗鏜半精鏜精鏜珩磨670.20.025精度要求很高的孔17以研磨代替上述的珩磨56<0.118鉆（粗鏜）擴（半精鏜）脈滾擠670.1成批大量生產的非鐵金屬零件中的小孔，鑄鐵箱體上的孔。表2.6 平面加工方案序號加工方案經濟加工精度等級（IT）加工表面粗糙度Ra適用范圍1粗車半精車896.33.2端面2粗車半精車精車671.60.83粗車半精車磨削790.80.24粗刨（粗銑）精刨（精銑）796.31.6一般不淬硬的平面（端銑粗

44、糙度可較低）5粗刨（粗銑）精刨（精銑）刮研560.80.1精度要求較高的不淬硬平面，批量較大時宜采用精刨寬刃方案。6粗刨（粗銑）精刨（精銑）寬刃精刨670.80.27粗刨（粗銑）精刨（精銑）磨削670.80.2精度要求較高的淬硬平面或不淬硬平面。8粗刨（粗銑）精刨（精銑）粗磨精磨560.40.259粗銑拉690.80.2大量生產，較小的平面10粗銑精銑磨削研磨5級以上<0.1高精度平面表2.7確定各表面的加工方法加工表面精度要求表面粗糙度Ra加工方案105m4外圓IT40.04粗車半精車粗磨精磨研磨74內孔IT132.5鉆孔鏜孔85F8內孔IT81.25粗車半精車粗磨精磨85K4內孔IT

45、40.32粗車半精車粗磨精磨研磨90K4內孔IT40.32粗車半精車粗磨精磨研磨76H8內孔IT8粗車半精車粗磨精磨96和94越程槽IT132.5粗車96和94內端面IT60.63粗車粗磨精磨60倒角內錐面IT6半精車粗磨精磨齒條1.25粗銑精銑粗磨精磨M4孔螺紋鉆孔攻絲3H7內孔IT7鉆孔鉸孔端面IT71.25粗車半精車精磨三、加工順序安排根據機械加工的安排原則，先安排基準和主要表面的粗加工，然后再安排基準和主要表面的精加工。首先以105mm外圓表面作為粗基準來加工中心孔，然后中心孔為基準來加工外圓表面，再以105mm外圓表面為精基準來粗加工各個孔和60倒角內錐面（精基準），最后以105mm

46、外圓表面和60倒角內錐面互為精基準來完成零件外圓和內孔的加工；以105mm外圓表面和端面為基準完成齒條的加工。四、熱處理工序及表面處理工序的安排在鏜床主軸套筒的機械加工工藝過程中，為了改善工件的切削性能、消除工件內應力、改善工件材料的力學性能和提高工件表面性能等，必須要嚴格安排合理正確的熱處理工序。1為了細化零件晶粒，使鏜床主軸套筒獲得高的韌性和足夠的強度，使其具有良好的綜合機械性能，在粗車工序以后安排調質處理。調質外理的過程是將淬火鋼件加熱到500600再進行高溫回火。表2.8 常用鋼材調質外理規范鋼號淬火回火調質硬度HBS溫度/冷卻介質溫度/冷卻介質60Si2MnA840860油65070

47、0空氣22025035CrMo850870油600660空氣25028038CrMoAlA930950油620690空氣24030045MnB840860油630670600650550600空氣或油200230220250250280根常用鋼材調質處理規范（如表2.8所示）可確定38CrMoAlA的調質時的淬火溫度為930950，冷卻介質為油，回火溫度為620690，冷卻介質為空氣，最后的硬度確定為HBS250280。2鏜床主軸套筒經過調質工序以后，雖然能夠獲得高的韌性和足夠的強度，良好的綜合機械性能，但調質過程中在淬火后組織不太穩定，雖然高溫回火，消除部分的淬火應力，但仍有保留下來的，在這

48、以后還有可能會引起尺寸的微小變形。這對普通零件影響不大，但對高精度的鏜床主軸套筒零件是不允許的。那么只要還存在淬火應力及粗加工切削應力，是無法達到圖紙要求的。而經過高溫時效，可以消除殘余應力，使鏜床主軸套筒的尺寸穩定下來。38CrMoAlA的鏜床主軸套筒零件氮化（是將氮原子滲入鋼件表層的化學熱處理）后；表面硬度可以保證達到技術要求HV900，和較高的疲勞強度、較高的抗蝕性和較高的抗咬合性能。氮化工序中零件的滲氮層薄而脆，其滲氮工件不可能承受太大的接觸壓力和沖擊。滲氮后所允許磨削余量較小，因此氮化工序要安排在精磨工序以前、粗磨工序以后即可。圖2.6 38CrMoAlA鋼二段氮化工藝曲線3為了加快

49、滲氮速度及獲得更深的滲層，可采用二段滲氮的熱處理工藝。如圖2.6所示，其滲氮的過程分兩個階段進行，第一階段先在510520較低溫度進行滲氮1020小時，并采用較低的氨分解率。目的的使零件表面形成顆粒細小，彌散度較高的氮化物。然后在550560及比較高的氨分解率下進行第二階段滲氮。提高溫度的目的在于加速氮原子的擴散，以增加滲氮層深度。由于第一階段形成的氯化物穩定性較高，在第二階段提高溫度時不會顯著聚集長大，因此硬度降低不多，且滲氮層中硬度分布比較平緩。第一階段的滲氮溫度是決定滲氮層硬度的主要因素，若溫度過高，會使硬度顯著下降。二段滲氮所得到的表面硬度稍低，通常為HV8501000，滲氮變形也比等

50、溫滲氮大。第二階段較高的保溫溫度易使表層吸氮較多，從而增加表層脆性。為此，必須從嚴控制第二階段的滲氮溫度，不能高于550560；在第二階段滲氮保溫結束后進行退氮處理（時效處理）。以減少滲氮脆性。二段滲氮可比和等溫滲氮縮短2550%的時間，鏜床主軸套筒的氮化深度0.5，硬度HV900.視其技術要求應采用二段滲氮工藝為好。4.鏜床主軸套筒在氮化后安排定性外理，垂直吊掛，油爐定性工作，并且不許人為較真，從而保證工件表面機械性能良好，消除機械加工累積的應力集中，穩定尺寸精度，從而提高鏜床主軸套筒在實際使用中的壽命。五、其他工序的安排1在完成外圓和內孔的半精加工后、銑齒前，對工件安排磁粉探傷，這能夠及時

51、發現工件的表面與近表面是否有裂紋和夾渣等缺陷，保證工件合格的進入下道工序。磁粉探傷的原理，是對導磁材料制成的工件，進行磁化到飽和程度，若材料內部非常均勻，沒有缺陷，將在其內部將產生均勻分布的磁化線；如果工件表面或近表面區域存在裂紋、夾渣或氣孔等缺陷時，這些缺陷兩側的表面上產生一對N、S極的局部磁場。這時，若在被檢工件的表面上撒放磁鐵粉和磁鐵粉懸液，磁粉就會被漏磁場所吸附，產生磁粉集聚，因而把缺陷的形象清楚地顯示出來。但磁粉探傷完成后要對套筒進行去磁。2為了使鏜床主軸套筒上非滲氮面得到防護，提高零件的使用價值，在工件進行滲氮工序前安排一道鉗工，及取螺釘旋入套筒兩端孔內。六、工序過程安排根據以上的

52、分析，初步擬訂機械加工工藝過程如下（表2.9）：表2.9 T6145鏜床主軸套筒加工工藝過程序號工序名稱工序內容1劃線在毛坯一端劃中心線。2鉗工按線鉆5×60的中心孔。3粗車1粗車外加圓，留余量，調頭加工注意外圓的接平。4粗車2粗車兩端面，留余量；鉆通孔74，擴孔74，粗車孔84、90，、85，均留余量；并在靠85孔的端面打上標號。5熱處理1調質處理，硬度達HBS257。 6半精車1在打標號一端車割6mm的試片，工件相應端再打同樣標號，試片金相組織檢驗合格后轉入下道工序。7半精車2車外圓105+0.013+0.023，調頭加工要保持接刃平整，留余量；車1：10錐面。8半精車3車兩端面

53、，車孔90-0.009+0.001、760+0.046、85，均留余量；切6×96，6×94槽，車倒角60。9粗磨1粗磨外圓105+0.013+0.023，留余量。10探傷磁粉探傷。11銑粗、精銑齒條，中徑留磨量。12熱處理2高溫時效（不準使用工具校正）。13粗磨2粗磨外圓105+0.013+0.023 ，留余量。14粗磨3粗磨孔90-0.009+0.001、760+0.046、85，槽內肩面磨出即可，磨60倒角內錐面。15磨齒1粗磨齒條，中徑留磨量。16鉗工兩端面上鉆孔，攻6×M4-6H深10的螺紋，鉸2×30+0.01深6的孔，銼刀修齒頂棱角倒圓為R0.5，其余棱角倒角0.3×4