CA6140主軸加工工藝規(guī)程設(shè)計(jì)

CA6140主軸加工工藝規(guī)程設(shè)計(jì)ca6140主軸加匸工藝規(guī)程設(shè)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(zhǔn)（面）的選擇”9,9,9W,”9”2 3. 1 粗基準(zhǔn)的選擇 9”"”"”, 2 3. 2 精星S 準(zhǔn)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(nèi)容的確定99,9,9,9,9,9,999,9,9,9,9,9,999,9,9,7 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(shí)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(yàn)機(jī)床扭矩及功率5. 3. 5基本工時(shí)的計(jì)算1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)宜采用自山鍛成形方式，但該零件屬于成批生產(chǎn)， 如果仍然釆用自由鍛方式，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. 013mm。通過(guò)對(duì)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(dòng)量的，如果壓緊螺母端面跳動(dòng)量過(guò)大，在圧緊滾動(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)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I：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(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丄過(guò)程中的各加丄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，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(duì)于45鋼一般采用調(diào)質(zhì)處理以達(dá)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。(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(nèi)外錐面以保證主軸最重要表面的精度。4. 1. 2加工順 序的安排和丄序的確定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(duì)CA6140車床主軸的加工順序來(lái)說(shuō)，可作這樣的分析比較：笫一方案:在錐孔粗加工時(shí)，山于要用已精加工過(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，故此方案也不宜釆 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 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(kāi)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(kāi)始就銃端面打中心孔。這 是為粗車和半精車外圓準(zhǔn)備定位基準(zhǔn);半精車外圓乂為深孔加工準(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)。反過(guò)來(lái)，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(zhǔn)備了定位基準(zhǔn);而最后磨錐孔的定位基 準(zhǔn)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(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(kāi)，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(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，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、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(hào)加工內(nèi)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(jìn)行熱處理；(4) 以外圓為粗基準(zhǔn)銃端面，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 中心孔為丄序基準(zhǔn)粗銃和精銃花鍵；(18) 以中心孔及鍵槽鄰近端面為工序基準(zhǔn)銃鍵槽；(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1:12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)訃尺寸基礎(chǔ)上累訃加上加工余量即可。具體尺寸參見(jiàn)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 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(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C620-1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 .nr內(nèi)容為粗銃和精銃花鍵和鍵槽，所以分別采用半自動(dòng)花鍵軸 銃床和X25型銃床。5. 2. 2夾具選取由于本零件為長(zhǎng)軸類零件，加工工序內(nèi)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(shí)，選用硬質(zhì)合金刀，其中，粗 加丄時(shí)采用YT5,半精加工時(shí)采用YT15,精加丄時(shí)采用YT30o根據(jù)零件材料特點(diǎn) 和兒何形狀特點(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:一是按訃量器具的不確定度進(jìn)行 選擇;二是按訃量器具極限誤差進(jìn)行選擇。下面以第一種方法進(jìn)行舉例說(shuō)明：+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(xiàn)2表5. 1-1,計(jì)量器具不確定允許值為U二0. 009,有根據(jù)參考文獻(xiàn)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(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刀具兒何形狀確定本說(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:, 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(kuò)孔 d二45 L二359;r0,10:15:錢刀: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H12、H13精度，剛強(qiáng)度 <800Mpa,二20mm,時(shí)，f=0. 35、0. 43mm/r,由于 d01/d, 870/20, 43. 51, d故應(yīng)乘孔修正系數(shù)Klf二0. 95,則。f, (0. 35"0. 43), 0. 5, 0. 1750. 215mm/r,(2)按鉆頭強(qiáng)度決定進(jìn)給量,根據(jù)參考文獻(xiàn)3表2. &當(dāng)二640Mpa, b二20mm鉆頭強(qiáng)度允許進(jìn)給量f=l. llmm/ro d0(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, d?20. 5mm,機(jī)床進(jìn)給機(jī)構(gòu)允許的軸向力為8330(參見(jiàn)參考文獻(xiàn)3ob表2. 35),進(jìn)給量為0. 53mm/ro從以上三個(gè)進(jìn)給量比較可以看出，受限制的進(jìn)給量是丄藝要求，其值為f二0. 175和.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)的軸向力，當(dāng)f二0. 2mm/r, do<21mm時(shí) f=0. 20mm/r, d<21mm/r 時(shí),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(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, FKFmax, 故f二0. 17mm./r,可用（2）決定鉆頭磨鈍標(biāo)準(zhǔn)及壽命，山參考文獻(xiàn)3表212得，當(dāng)二20mm時(shí)，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(xiàn)3表2. 14可知的40剛加工性屬5類.由參考文獻(xiàn)3,b, 640Mpa 表2. 13,當(dāng)加工性為第5類,f二0. 17mm/r,雙橫刃磨的鉆頭二20mm時(shí)d0=627m/min,切削速度的修正系數(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(shuō)明書，可考慮選擇=380r/min但轉(zhuǎn)數(shù)較計(jì)算轉(zhuǎn)數(shù)為高,nc 會(huì)使刀具壽命下降，故可將進(jìn)給量降一級(jí)，即f二0. 10,也可選較低一級(jí)轉(zhuǎn)速 =380r/min 仍用 f二0. 17i7min。nc第方案,f=0. lmm/r, =380r/min, nc, f, 380, 0. 1, 38r/minnc第二方案 f=0. 7mm/r, =300r/min, nc, f, 300, 0. 7, 51r/minnc因?yàn)榉桨付藬?shù)較大，基本工時(shí)較少，故笫二方案較好，這時(shí)Vc, d, n/1000, 3. 14, 20, 300/1000, 18. 84m/min,f, 0. 17mm/r5. 3.4檢驗(yàn)機(jī)床扭矩及功率根據(jù)參考文獻(xiàn)3表 2. 20,當(dāng)時(shí)，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(xiàn)3表2.23, t當(dāng)，b, 570680Mpa, d, 20mm, f, 0. 32mm/r, Vc, 18. 84m/min, Pc, 1. Okw 根據(jù) Z525 鉆床說(shuō)明書 P二 2.8, 0.81,2. 26KwE山于Mc<Mm, Pc<PE,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(shí)的計(jì)算根據(jù)文獻(xiàn)2表6. 2-5,鉆深孔48mm的基本時(shí)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(jī)械加工工序卡如表3、4、5所示。參考資料1艾興，肖詩(shī)綱.切削用量簡(jiǎn)明手冊(cè)(第三版).北京:機(jī)械工業(yè)出版社， 2000, 22李益民.機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè).北京:機(jī)械工業(yè)出版社，2002, 6