CA6140主軸加工工藝規(guī)程設計

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1、CA6140主軸加工工藝規(guī)程設計ca6140主軸加匸工藝規(guī)程設訃1審查零件圖樣的完整性及零件的工藝性2毛坯制造2. 2毛坯尺寸的確定3定位基準（面）的選擇”9,9,9W,”9”2 3. 1 粗基準的選擇 9”, 2 3. 2 精星S 準的 選擇4工件表面加工方法選擇和工藝路線制定,9,9,999,9,9,9,y3 4 1 力 H -I9、99 9, 9、9、99 99 9、99 9, 9、9、99 99 9、99 9, 9、99 34 1 1 力II卜丿 I効J34. 1. 2加工順序的安排和工序的確定4. 1. 3工藝路線的確定5工序具體內容的確定99,9,9,9,9,9,999,9,9,9

2、,9,9,999,9,9,7 0 1 (備 一 1-丿 f9、9、9、99 9、9、99 9, 9、9、9、99 9、9、99 9, 9、9、9、99 9、9、7 5. 2 力 一一1- 備與工藝裝備的選擇，小”80 2 1 IL.bK0- 2 2 )z.5. 2. 4量檢具選擇5. 3切削用量及基本工時的確定0. 3. 1 刀具兒何形確疋 9”, 10o. 3. 2 切 hiU 用屋確 /Xi105. 3. 3切削速度確定5. 3. 4檢驗機床扭矩及功率5. 3. 5基本工時的計算1審查零件圖樣的完整性及零件的工藝性通過對圖樣的仔細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

3、技術要求合理、齊全，各表面加工工藝成熟，沒有特殊要求，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合來看，是車床的一個傳動零件，在使用過程中要承受一定 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，進行正火或調質而成。由于整個零件 尺寸較大，小批量或單件生產時宜采用自山鍛成形方式，但該零件屬于成批生產， 如果仍然釆用自由鍛方式，將不利于生產效率的提高，因此采用模鍛成形方式。另 外，該零件結構簡單，在毛坯制作時，考慮到毛坯形狀與零件尺寸較為接近，制作 成臺階形，其中孔由于軸向尺寸較大，徑向尺寸相對較小

4、，因此可以采用鉆削的方 式形成。2. 2毛坯尺寸的確定通過對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，對支承軸頸應有一定的同軸度要求，否則會引起主軸傳動齒輪嚙合不良。當 主軸轉速很高時，還會產生振動和噪聲，使工件外圓產生振紋，尤其在精車時，這 種影響更為明顯。在本零件中，空套齒輪軸頸對支承軸頸的徑向圓跳動允差為0. 013mm。通過對螺紋的觀察分析，可知主軸上螺紋的精度要求是用于限制壓緊螺母端面 跳動量的，如果壓緊螺母端面跳動量過大，在圧緊滾動軸承的過程中，會造成軸承內環(huán)軸心線的傾斜，引起主軸的徑向跳動（在一定條件下，甚至會使主軸 產生彎曲變形），不但影響加工精度，

5、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允差在50mm半徑上為0. 025mm。通過對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。在采用滾動軸承時，摩擦轉移給軸承環(huán)和滾動體， 軸頸可以不要求很高的耐磨性，但仍然要求適當提高其硬度，以改善其裝配I：藝性 和裝配精度。定心表面（內外錐面、圓柱面、法蘭圓錐等）因相配件（頂尖、卡盤等） 需經常拆卸，易碰傷，拉毛表面，影響

6、接觸精度，所以也必須有一定的耐磨性。當 表面硬度在HRC45以上時，拉毛現(xiàn)象可大大改善。主軸表面的粗糙度Rd值在 0. 0008-0. 0002mm 之間。綜上所述，可將毛坯尺寸確定為零件設計尺寸加上所查取的加工余量。3定位 基準（面）的選擇3. 1粗基準的選擇中心孔在以后的加工中將作為精基準使用，所以先對其進行加工，此時可用主 軸圓柱面作為粗基準。3. 2精基準的選擇該主軸零件為帶深孔的軸類零件，中孔是設計基準，同時也是測量基準和裝配 基準，遵循“基準重合”原則，可避免因基準不重合產生的誤差，因此可以根據(jù)不 同工序的加工內容，選取中心孔及其它基準（面）為精基準。除了中心孔以外，加工 過程中還

7、會涉及到零件兩端面及圓柱面等基準（面），因此可以在中心孔的基礎上以其為精基準車兩端面和圓柱面等，并以此為精基準。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丄過程中的各加丄工序和熱處理工序均會不同程度地產生加工誤差和應 力，因此要劃分加工階段。主軸加工基本上劃分為下列三個階段。(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，銃端面、鉆中心孔和荒車外圓等(2) 、半精加工階段1) 半精加工詢熱處理 對于45鋼一般采用調質處理以達到220, 240HBSo2) 半精加工 車丄藝錐面(定位錐孔)半精車外圓端面和鉆深孔等

8、。(3) 、精加工階段1) 精加工前熱處理局部高頻淬火2) 精加丄前各種加工粗磨定位錐面、粗磨外圓、銃鍵槽和花鍵槽，以及車螺 紋等。3) 精加工 精磨外圓和內外錐面以保證主軸最重要表面的精度。4. 1. 2加工順 序的安排和丄序的確定1. 加工順序方案確定具有空心和內錐特點的軸類零件，在考慮支承軸頸、一般軸頸和內錐等主要表 面的加工順序時，可有以下兒種方案。(1) 外表面粗加丄?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?鉆深孑L?錐孔粗加工?錐孔精加工?外表面精加工；(3) 外表面粗加工?鉆深孑L?錐孔粗加工?外表面精加工?錐孔精加工。針對CA6140車床主軸的加工順

9、序來說，可作這樣的分析比較：笫一方案:在錐孔粗加工時，山于要用已精加工過的外圓表面作精基準面，會 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，還要再插上錐堵，這樣會破壞錐孔精度。另 外，在加工錐孔時不可避免地會有加工誤差(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造成外圓表面和內錐面的不同軸，故此方案也不宜釆 用。第三方案:在錐孔精加工時，雖然也要用已精加工過的外圓表面作為精基準面； 但由于錐面精加工的加工余量已很小，磨削力不大；同時錐孔的精加工已處于軸加 工的最終階段，對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

10、互為基準，交替使用，能逐步提高同軸度。經過上述比較可知，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 與定位基準的轉換有關。當零件加工用的粗、精基準選定后，加工順序就大致可以 確定了。因為各階段開始總是先加工定位基準面，即先行工序必須為后面的工序準 備好所用的定位基準。例如CA6140主軸工藝過程，一開始就銃端面打中心孔。這 是為粗車和半精車外圓準備定位基準;半精車外圓乂為深孔加工準備了定位基準;半 精車外圓也為前后的錐孔加工準備了定位基準。反過來，前后錐孔裝上錐堵后的頂 尖孔，乂為此后的半精加工和精加工外圓準備了定

11、位基準;而最后磨錐孔的定位基 準則乂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行，應當掌握兩個原則：(1) 工序中的定位基準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面，以保證深孔加工 時壁厚均勻。(2) 對各表面的加工要粗、精分開，先粗后精，多次加工，以逐步提高其精度 和粗糙度。主要表面的精加丄應安排在最后。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 安排在機械加工之前。為了提高零件的機械性能和消除內應力而安排的熱處理工序，如調質、時效處 理等，一般應安排在粗加工之后，精加工之前。4.

12、 1.3工藝路線的確定該主軸零件結構較為復雜，其中涉及到了外圓、端面、孑L、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:工序號加工內容備料；(2) 模鍛，使鍛件尺寸大致接近加工尺寸；(3) 采用正火的方式進行熱處理；(4) 以外圓為粗基準銃端面，鉆中心孔；(5) 以端面中心孔為工序基準粗車外圓；(6) 以調質的方式進行熱處理；(7) 以已加工的外圓面和端面為工序基準車主軸大端各部；(8)以已加工的端 面為工序基準仿形車小端各部；(9) 以中心孔為工序基準鉆48深孔；(10) 以中心孔為工序基準配以1:20錐堵車小端內錐孔；(11)以中

13、心孔為工序基準配以莫氏6號錐堵車大端錐孔，同時車外短錐及端面;(12) 以中心孔為工序基準鉆大端端面各孔；(13) 局部高頻淬火；(14) 以中心孔為工序基準(兩端用錐堵定中心)精車各外圓并切槽；(15)以中 心孔為工序基準粗磨外圓；(16)以中心孔為工序基準粗磨莫氏6號內錐孔(重配莫氏6號錐堵);(17)以 中心孔為丄序基準粗銃和精銃花鍵；(18) 以中心孔及鍵槽鄰近端面為工序基準銃鍵槽；(19) 以中心孔及大端端面為工序基準車大端內側面，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精磨各外圓及E、F兩端面；(21)以 中心孔為工序基準粗磨兩處1:12外錐面；(22) 以

14、中心孔為工序基準精磨兩處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精磨莫氏6號錐孔(卸堵);(24) 鉗工，將4個23鉆孔處銳邊倒角；(25) 檢查，按檢驗卡片或圖紙技術要求全部檢查。5工序具體內容的確定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、外圓柱面、端面等使用的工序基 準、定位基準、測量基準與設計基準重合，因此各工序尺寸只與加工余量有關，即 各表面工序尺寸只須在設訃尺寸基礎上累訃加上加工余量即可。具體尺寸參見表2 所示：表2:工序余量工序尺寸及公差表面粗糙度,mm J min加工表粗加半精精加 面工 加工工 粗加工 半精加工 精加工 粗加半精精加

15、工加工工5 195 3 198 0195 103. 8 15.5 2.7 124 108. 5 103. 8 0. 63 0. 4 100h7一 100h6 100h7 1. 25 0. 8 一 90g3 一 一 90g3 一 0. 630.4 80h5 0. 4 80. 4h8 80h5 0. 63 0. 4 一 0. 75 0.5 0 0 75. 75 0.63 0. 4 +0. 1575. 25h8 76. 5 75. 25h8 0O75ho 1. 1 0.4 75. 4h8 75h5 1.25+0. 1576. 5 05. 2加工設備與工藝裝備的選擇5. 2. 1機床選擇從整個主軸零件

16、的加工工藝過程分析可知其加工內容主要是粗車、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C620-1型臥式機床，具體選擇 如下：工序4鉆中心孔可采用中心孔機床；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加工內容是粗磨，所以分別采用外圓磨床、內圓磨床M2120.專用組合磨床;工序20、22、23均為精磨，加

17、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 .nr內容為粗銃和精銃花鍵和鍵槽，所以分別采用半自動花鍵軸 銃床和X25型銃床。5. 2. 2夾具選取由于本零件為長軸類零件，加工工序內容乂主要是車、銃、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，選用硬質合金刀，其中，粗 加丄時采用YT5,半精加工時采用YT15,精加丄時采用YT30o根據(jù)零件材料特點 和兒何形狀特點，鉆削時采用高速鋼鉆頭。5. 2. 4量檢具選擇在本零件的加工過程中，可以采用兩種方法:一是按訃量器具的不確定度進行 選擇;二

18、是按訃量器具極限誤差進行選擇。下面以第一種方法進行舉例說明：+0. 13在工序7車大端各部中，粗車外圓10&該尺寸公差為*0.13,查參 0考文獻2表5. 1-1,計量器具不確定允許值為U二0. 009,有根據(jù)參考文獻2表15. 1-2可知分度值為0. 01的外徑白分尺的不確定允許值為U二0. 006,所以U U, 1故選用分度值為0. 01的外徑白分尺。其它工序尺寸的檢測方法與此類似，在此不再贅述。5. 3切削用量及基本工時的確定5. 3.1刀具兒何形狀確定本說明書以工序9鉆48深孔為例進行說明。鉆頭選擇髙速鋼直柄麻花鉆，do二20mm，夾具為成組夾具。鉆頭兒何形狀:雙錐修磨橫刃，,30:,

19、 2, 118:, 2, 70:, b, 3. 5mm, a, 12:, 1,55：, b, 2mm, 1, 4mmll,3:d0鉆頭子規(guī)格:直徑二20mm,后角；擴孔 d二45 L二359;r0,10:15:錢刀:淬硬鋼50HRC硬質合金剛前角5. 3. 2切削用量確定1、確定進給量f(1)按加工要求參考文獻3決定進給量，當加工要求為H12、H13精度，剛強度 800Mpa,二20mm,時，f=0. 35、0. 43mm/r,由于 d01/d, 870/20, 43. 51, d故應乘孔修正系數(shù)Klf二0. 95,則。f, (0. 350. 43), 0. 5, 0. 1750. 215mm

20、/r,(2)按鉆頭強度決定進給量,根據(jù)參考文獻3表2. &當二640Mpa, b二20mm鉆頭強度允許進給量f=l. llmm/ro d0(3)按機床進給強度決定進給量，根據(jù)參考文獻3表2. 9,當,=640Mpa, d?20. 5mm,機床進給機構允許的軸向力為8330(參見參考文獻3ob表2. 35),進給量為0. 53mm/ro從以上三個進給量比較可以看出，受限制的進給量是丄藝要求，其值為f二0. 175和.215mm/r.根據(jù)Z525鉆床說明書,f=0. 17mm.所以即將鉆穿時候選用手動 進給，從參考文獻3表2. 19可查鉆孔時的軸向力，當f二0. 2mm/r, do21mm時 f=

21、0. 20mm/r, d21mm/r 時,軸向力 F=3580N,軸向力修正系數(shù)為 1. 0,故 F二3580N。oil 根據(jù)Z525鉆床說明書，機床進給機構強度允許的最大軸向力Fmax=8830N, FKFmax, 故f二0. 17mm./r,可用（2）決定鉆頭磨鈍標準及壽命，山參考文獻3表212得，當二20mm時，鉆頭后刀面最大磨損量為0. 6mm,壽命d0T=45mino5. 3. 3切削速度確定由參考文獻3表2. 14可知的40剛加工性屬5類.由參考文獻3,b, 640Mpa 表2. 13,當加工性為第5類,f二0. 17mm/r,雙橫刃磨的鉆頭二20mm時d0=627m/min,切削

22、速度的修正系數(shù)為 KTv=l. 0, Kcv=l. 0, Klv=0. 85, Ktv=l. 0 故VtV, Vt, Kv, 27, 1. 0, 1. 0, 0. 85, 1. Om/min, 22. 95m/minn, 1000V/, d, 1000, 22.95/, 20r/min, 365. 4r/min根據(jù)Z525鉆床說明書，可考慮選擇=380r/min但轉數(shù)較計算轉數(shù)為高,nc 會使刀具壽命下降，故可將進給量降一級，即f二0. 10,也可選較低一級轉速 =380r/min 仍用 f二0. 17i7min。nc第方案,f=0. lmm/r, =380r/min, nc, f, 380,

23、 0. 1, 38r/minnc第二方案 f=0. 7mm/r, =300r/min, nc, f, 300, 0. 7, 51r/minnc因為方案二乘數(shù)較大，基本工時較少，故笫二方案較好，這時Vc, d, n/1000, 3. 14, 20, 300/1000, 18. 84m/min,f, 0. 17mm/r5. 3.4檢驗機床扭矩及功率根據(jù)參考文獻3表 2. 20,當時，f, 0. 33mm/r. d, 21mm/rM=53. 86X. m,扭矩的修 正系數(shù)均為1.0,故根據(jù)參考文獻3表2.23, t當，b, 570680Mpa, d, 20mm, f, 0. 32mm/r, Vc,

24、18. 84m/min, Pc, 1. Okw 根據(jù) Z525 鉆床說明書 P二 2.8, 0.81,2. 26KwE山于McMm, PcPE,故選擇的切削用量可用，最終確定f, 0. 17mm/r. n=n=300r/min, Vc=18. 84m/min c5. 3. 5基本工時的計算根據(jù)文獻2表6. 2-5,鉆深孔48mm的基本時間為：T=L/(fn)=(1+1+1)/(fn) J12o 其中:l=870mm, l=D*cgtk/2+l. 5=20*cgtl3. 5/2=41. 7mm, 1=2. 5, 12f二0. 17mm/r, n=300r/min= (870+41. 7+2. 5)/(0. 17*300)=18s 故 Tj最終，匯總得本零件機械加工工序卡如表3、4、5所示。參考資料1艾興，肖詩綱.切削用量簡明手冊(第三版).北京:機械工業(yè)出版社， 2000, 22李益民.機械制造工藝設計簡明手冊.北京:機械工業(yè)出版社，2002, 6