XZ305銑床主軸工藝編制及工裝設計畢業(yè)設計

1、畢業(yè)設計論文xz305銑床主軸工藝編制及工裝設計 摘要 論述銑床主軸零件的工藝編制，研究零件機械加工工藝規(guī)程的設計問題，介紹工藝規(guī)程的組成、制定程序等。說明零件的機械加工工藝結(jié)構(gòu)性，結(jié)合生產(chǎn)主要從零件分析、毛坯的選擇、工藝路線的擬定、工序內(nèi)容的確定等幾個方面詳細的講述了銑床主軸零件工藝過程設計以及工藝編制中應注意的問題，以及如何才能達到最理想的表面質(zhì)量和經(jīng)濟效益。關鍵詞 工藝路線 工藝編制 工裝設計xz-305 machine spindle process equipment design and preparationfeng hou（grade03,class05,major mecha

2、nical design and manufacturing automation，mechanical engineering dept. ，shaanxi university of technology，hanzhong723003，shaanxi）tutor: zhou chong jiabstract：elaboration milling machine main axle components craft establishment,research components machine-finishing technological process designquestion

3、, introduction technological process composition, formulationprocedure and so on. explained the components the machine-finishingcraft constitutive property, in coor with progress of productionmainly from the components analysis, the semifinished materialschoice, the craft route drew up, the working

4、procedure content indeedgrades in several aspects detailed narrations the question whichmilling machine main axle components technological process design aswell as the craft establishment should pay attention, as well as howcould achieve the most ideal surface quality and the economicefficiency.key

5、word：craft route craft establishment work clothes design目 錄引言11. 零件分析21.1零件作用：21.2零件技術要求：22.毛坯的選擇32.1選擇毛坯的原則：32.2主軸毛坯的選擇及制造方法32.3毛坯的熱處理33.擬定工藝路線53.1定位基準的選擇53.1.1粗基準的選擇原則53.1.2.精基準的選擇原則53.2表面加工方法的選擇63.3加工順序的安排和工序的確定73.3.1機械加工工序73.3.2主要工序的加工方法83.3.3熱處理工序93.3.4輔助工序93.4.工序的集中與分散103.4.1工序集中的特點103.4.2工序分散

6、的特點103.5.加工階段的劃分103.5.1加工階段的劃分103.5.2劃分加工階段的目的123.6主軸加工工藝過程分析143.6.1主軸毛坯的選擇及制造方法143.6.2毛坯的熱處理153.6.3定位基準的選擇154. 工序內(nèi)容的擬定174.1 機床與工藝裝備的選用174.1.1機床的選擇174.1.2工藝裝備的選擇184.2加工余量和工序尺寸的確定194.2.1加工余量的確定194.2.2 工序尺寸及其公差的確定204.3切削用量的選擇354.3.1切削用量的選擇原則354.3.2時間定額的制定364.4工藝過程的技術經(jīng)濟分析444.4.1提高勞動生產(chǎn)率的途徑444.4.2工藝成本及其組

7、成445.夾具設計部分455.1機床夾具的功用455.2機床夾具的分類455.3機床夾具的組成465.4工件在夾具中的定位及定位誤差465.4.1定位方案的設計465.4.2定位誤差分析475.5對刀裝置的確定485.6加緊裝置的確定485.6.1.夾緊裝置的組成485.6.2.夾緊裝置的基本要求495.6.3.確定夾緊力49致謝：51參考文獻52引言機械工業(yè)是為國民經(jīng)濟提供裝備和為人民生活提供耐用消耗品的產(chǎn)業(yè)，國民經(jīng)濟各部門生產(chǎn)技術的進步和經(jīng)濟效益的高低在很大程度上取決于它所采用裝備的性能和質(zhì)量。所以機械工業(yè)的技術水平和規(guī)模是衡量一個國家科技水平和經(jīng)濟實力的重要標志。經(jīng)過建國40多年的發(fā)展，

8、機械工業(yè)已成為我國工業(yè)中產(chǎn)品門類比較齊全，具有相當規(guī)模和一定技術基礎的支柱產(chǎn)業(yè)之一。改革開放以來，機械工業(yè)引進了大量的國外先進技術，目前這些技術已大批量投入生產(chǎn)，加上國內(nèi)自行研究開發(fā)的結(jié)果，使機械產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)正向著合理化方向發(fā)展，對市場的適應能力也明顯增強。通過對引進技術的消化吸收，又計劃的推進了企業(yè)的技術改造，引導企業(yè)走依靠科技進步的道路，使制造技術機械產(chǎn)品的性能及企業(yè)的經(jīng)濟效益都發(fā)生了顯著的變化，我國機械工業(yè)綜合技術水平有了較大幅度的提高，一批先進的生產(chǎn)技術在生產(chǎn)中得到應用和普及，約有近10%的企業(yè)進入了高技術企業(yè)的行列，60%以上的企業(yè)建立了專門的技術開發(fā)機構(gòu)，此外科技體制改革不斷深化，絕

9、大多數(shù)研究院、所已進入經(jīng)濟建設主戰(zhàn)場，正發(fā)揮越來越大的作用。按照傳統(tǒng)的專業(yè)劃分，機械制造工藝學的研究范疇是零件的機械加工和裝配的工藝過程。很長時間以來，機械加工工藝最廣泛采用的方法是切削加工和磨削加工，即按照一定的順序，采用硬度比工件高的切削刀具實現(xiàn)機械加工。改革開放以來，機械工業(yè)充分利用國內(nèi)外的技術資源，進行技術改造，依靠科技進步，已經(jīng)取得了長足的發(fā)展。但與世界先進水平相比，我國的機械制造業(yè)的產(chǎn)品在功能、質(zhì)量等方面還有較大的差距，產(chǎn)品構(gòu)成落后，精度保持性差、科研開發(fā)能力較薄弱、人員技術素質(zhì)還跟不上現(xiàn)代機械制造業(yè)飛速發(fā)展的需要。因此，我國機械制造業(yè)必須不斷增強技術力量，培養(yǎng)高水平的人才和提高現(xiàn)

10、有人員的素質(zhì)，學習和引進國外先進科學技術，使我國的機械制造工業(yè)早日趕上世界先進水平。1. 零件分析1.1零件作用： 該零件為銑床主軸，屬于精密機床主軸零件。它主要起支撐和傳動轉(zhuǎn)矩的作用，是旋轉(zhuǎn)體零件。其主要由內(nèi)外圓柱面、內(nèi)錐面、螺紋、鍵槽及橫向深孔等組成，是空心類機床主軸。所以它的主要表面的精度和表面質(zhì)量要求很高，而且精度也要求穩(wěn)定。1.2零件技術要求：（1）支撐主軸頸65和60，表面的同軸度分別是0.003和0.005；（2）安裝銑刀的7：24內(nèi)錐孔相對支撐軸頸的徑向圓跳動為0.003，錐孔用涂色檢查時，接觸面積不小于85%，而且靠近大端；（3）大端的端面跳動為0.005；（4）軸頸65與前

11、軸承過盈-0.005；（5）材料為38crmoala,滲氮處理后的硬度：65hrc。2.毛坯的選擇機械加工常用的毛坯有鍛件、鑄件、型材件、焊接件等。選用時應考慮很多因素。2.1選擇毛坯的原則：（1）零件的材料和其力學性能： 當零件材料為鑄鐵和青銅時采用鑄件；零件材料為鋼材時、形狀不復雜而力學性能要求較高時采用鍛件；力學性能要求不高時采用幫料。（2）零件的結(jié)構(gòu)形狀和尺寸： 大型零件一般用自由鍛或砂型鑄造件，中型零件可用模鍛件或特種鑄件；階梯軸零件各個臺階直徑相差不大時用幫料，相差較大時用鍛件。（3）生產(chǎn)類型： 在大批量生產(chǎn)時應采用較多專用的設備和工具制造毛坯，如金屬模機器造型的鑄件、模鍛或精密鍛

12、造的毛坯；在單件小批生產(chǎn)中一般采用通用設備和工具制造毛坯，如自由鍛件、木模砂型鑄件，也可以使用焊接的方法制作大件毛坯。（4）車間的生產(chǎn)能力： 應結(jié)合車間的生產(chǎn)能力合理的選擇毛坯。（5）充分注意應用新工藝、新技術、新材料： 目前，少無切屑加工如精密鑄造、精密鍛造、冷軋、冷擠壓、粉末冶金、異型鋼材、工程塑料等都在迅速推廣。采用這些方法制造的毛坯，只要經(jīng)過少量的機械加工，甚至不需要加工，即可使用。由該零件的工作環(huán)境，生產(chǎn)批量及材料等各個方面考慮，選擇鍛造毛坯（模鍛）。2.2主軸毛坯的選擇及制造方法毛坯的制造方法主要和使用要求和生產(chǎn)類型有關.毛坯形式有棒料與鍛件兩種.銑床主軸零件的材料為38氮化鋼,該

13、零件為大批生產(chǎn),故毛坯選為鍛件.通過加熱鍛造后,可使金屬內(nèi)部纖維組織沿表面均勻分布,從而獲得較高的抗拉、抗彎及抗扭強度.單件小批生產(chǎn)的階梯軸一般采用自由鍛,在大批大量生產(chǎn)中則采用模段自.自由鍛造時所使用的設備比較簡單,但毛坯精度較差,余量較大,特別是貫穿于通孔的軸件,既浪費材料,生產(chǎn)率又低.采用模鍛毛坯,不但毛坯精度高、加工余量小、而且生產(chǎn)率也高.材料經(jīng)模鍛后,纖維組織的在分布有利于提高零件的強度.2.3毛坯的熱處理軸是傳遞動力的零件,它應有良好的機械強度和剛度,而其工作表面又應有良好的耐磨性,因此軸件要選用適當?shù)匿摬?為了使軸件加工后有良好的尺寸精度穩(wěn)定性,因而又要求有適當?shù)臒崽幚磉^程. 3

14、.擬定工藝路線工藝路線的擬定是制定工藝規(guī)程的總體布局，包括：選擇定位基準、確定加工方法、劃分加工階段、決定工序的集中與分散、加工順序的安排，以及熱處理、檢驗、其它輔助工序（去毛刺、倒角等）。它不但影響加工的質(zhì)量和效率，而且影響到工人的勞動強度、設備投資、車間面積、生產(chǎn)成本等。3.1定位基準的選擇 定位基準分粗基準和精基準兩種：3.1.1粗基準的選擇原則在選擇粗基準時，考慮的重點是如何保證加工表面有足夠的加工余量，以及保證不加工表面與加工表面間的尺寸、位置符合零件圖樣的設計要求，其選擇原則有：（1）重要表面余量均勻原則 必須首先保證工件重要表面具有較小而均勻的加工余量，應該選擇該表面作為粗基準。

15、（2）工件表面間相互位置要求原則 必須保證工件上不加工表面與加工表面的相互位置要求，應該以不加工表面作為粗基準。（3）余量足夠原則 如果零件上各個表面均需加工，則以加工余量最小的表面作為粗基準。（4）定位可靠原則 作為粗基準的表面，應該選用比較可靠、平整光潔的表面，以確保定位準確，夾緊可靠。（5）不重復使用原則 粗基準的定位精度低，在同一尺寸方向上只允許使用一次，不能重復使用，否則定位誤差太大。3.1.2.精基準的選擇原則在選擇精基準時，考慮的重點是如何減少誤差，保證加工精度和安裝方便。精基準的選擇原則有：a. 基準重合原則：應該盡可能選用零件的設計基準作為定位基準，以免產(chǎn)生基準不重合誤差。

16、b. 基準統(tǒng)一原則：應該盡可能選用統(tǒng)一的精基準定位加工各個表面，以保證各個表面之間的相互位置精度。c. 自為基準原則：有些精加工或光整加工工序要求加工余量小而且均勻，應該選擇加工表面本身作為精基準。d. 互為基準原則：有些相互位置精度要求較高的表面，可采用互為基準反復加工的方法來保證。3.2表面加工方法的選擇機械零件一般都是由一些簡單的幾何表面組合而成的，而每一個表面達到同樣質(zhì)量要求的加工方法可以由很多種，因此，在選擇各個表面的加工方法時，要綜合考慮各方面工藝因素的影響。(1)加工表面本身的要求根據(jù)每個加工表面的技術要求和各種加工方法及其組合后能達到的加工經(jīng)濟精度和表面粗糙度，確定加工方法及加

17、工方案。所謂加工經(jīng)濟精度和表面粗糙度是在正常的加工條件下（采用符合質(zhì)量標準的設備、工藝裝備和標準技術等級的工人，不延長加工時間）所能保證的加工精度和表面粗糙度。(2)被加工材料的性能被加工材料性能不同，加工方法也不同，如有色金屬磨削困難，一般采用金剛鏜或高速精密車削的方法進行加工；淬火鋼則采用磨削加工。1)生產(chǎn)類型在大批量生產(chǎn)中，可采用專用的高效設備和專用工藝裝備，如平面和內(nèi)孔可采用拉削加工；軸類零件可采用半自動液壓仿形車床加工等。在單件小批生產(chǎn)中，可采用通用設備、通用工藝裝備及一般的加工方法。2)本廠的現(xiàn)有設備情況和技術條件應該充分利用現(xiàn)有設備，發(fā)掘企業(yè)潛力，發(fā)揮工人的積極性和創(chuàng)造性。同時也

18、應該考慮不斷的改進現(xiàn)有的加工方法和設備，推廣新技術，提高工藝水平，以及設備負荷的平衡。各種外圓的加工方法如表3.1所示。表3.1 外圓表面的加工方法序號加工路線經(jīng)濟精度（it）表面粗糙度ra/um1粗車11135012.52粗車半精車896.33.23粗車半精車精車673.21.64粗車半精車精車滾壓（或拋光）670.20.0255粗車半精車磨削670.80.46粗車半精車粗磨精磨570.40.17粗車半精車粗磨精磨超精加工（或輪式超精磨）50.10.0128粗車半精車精車金剛車560.40.0259粗車半精車粗磨精磨超精磨（或鏡面磨）5級以上0.0250.01010粗車半精車精車精磨研磨5級

19、以上0.100.013.3加工順序的安排和工序的確定3.3.1機械加工工序具有空心和內(nèi)錐特點的軸類零件，在考慮支撐軸頸、一般軸頸和內(nèi)錐等主要表面的加工順序時，可以有以下幾種方案：（1）外圓表面粗加工鉆身孔外圓表面精加工錐空粗加工錐孔精加工；（2）外圓表面粗加工鉆深孔錐空粗加工錐空精加工外圓表面精加工（3）外圓表面粗加工鉆深孔錐孔粗加工外圓表面精加工錐孔精加工針對xz305主軸的加工順序來說，可作這樣的比較分析：第一方案：在錐孔粗加工時，由于要用已精加工過的外圓表面作為精基準面，會破壞外圓表面的精度和光潔度，故此方案不宜采用。第二方案：在精加工外圓表面時，還要在插上錐堵，這樣會破壞錐孔精度。另外

20、，在加工錐空時不可避免的有加工誤差（錐孔的磨削條件比外援磨削條件差），加上錐堵本身的誤差就會造成外圓表面和內(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，雖然也要用已用精加工過的外圓表面作為精基準面，但由于錐面精加工的余量已很小，磨削力不大，同時錐孔的精加工已處于最終階段，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互為基準，交替使用，能逐步提高同軸度。因此，主軸采用第三種加工方案。 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(zhuǎn)化有關。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

21、工定為基準面，即先行工序必須為后續(xù)的工序準備好所用的定為基準。如xz305主軸工藝過程，一開始就銑端面打中心孔，這就是為粗車和半精車外圓準備定位基準，半精車外圓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，又為此后的半精加工和精加工外圓準備了定位基準；而最后磨錐孔的定位基準又是上工序磨好的軸頸表面。安排主軸加工順序要注意以下幾點：（1）基準先行 機械加工工藝安排時，總是先加工好定位基準面，即基準先行。主軸加工總是先安排銑端面打中心孔，以便為后續(xù)的工序準備好定位基準。（2）深孔加工的安排 為了使中心孔能夠在多道工序中使用，希望深孔加工安

22、排在最后。但是，深孔加工屬于粗加工，余量大，發(fā)熱多，變形也大，會使得加工精度難以保持，故不能放到最后。一般，深孔加工安排在外圓粗車之后，以便有一個較為精確的軸頸作為定位基準用來搭中心架，這樣加工出的孔容易保證主軸壁厚均勻。（3）先外后內(nèi)先大后小 先加工外圓，在以外圓定位加工內(nèi)孔。如錐孔安排在軸頸精磨之后再進行精磨；加工階梯外圓時，先加工直徑較大的，后加工直徑較小的，這樣可避免過早的削弱工件的剛度。加工階梯深孔時，先加工直徑較大的，后加工直徑較小的，這樣便于剛度較大的孔加工工具。（4）次要表面加工的安排 主軸上的鍵槽、螺紋等次要表面加工,通常均安排在外圓精車或粗磨之后、精磨外圓之前進行.如果精車

23、前銑出鍵槽,精車時因斷續(xù)切削而易產(chǎn)生振動,即影響加工質(zhì)量，又容易損壞刀具，也難控制鍵槽的深度。這些加工也不能放到主要表面精磨之后，否則會破壞表面已獲得的精度。3.3.2主要工序的加工方法（1）中心孔的加工成批生產(chǎn)均用銑端面鉆中心孔機床來加工中心孔，精密主軸的中心孔加工尤為重要，而且要分多次修研，其修研方法有：用油石或橡膠砂輪修研；用鑄鐵頂尖修研；用硬質(zhì)合金頂尖修研；用中心孔磨床磨削中心孔。（2）外圓的加工外圓車削是粗加工和半精加工外圓表面應用最廣泛的加工方法。成批生產(chǎn)時采用轉(zhuǎn)塔車床、數(shù)控車床；大批生產(chǎn)時，多采用多刀半自動車床、液壓仿形半自動車床等。磨削是外圓表面主要精加工方法，適用于加工精度高

24、、表面粗糙度值較小的外圓表面。特別適用于淬火鋼等高硬度材料。當生產(chǎn)批量較大時，采用組合磨削、成形砂輪磨削及無心磨削等高效磨削方法。（3）精磨錐孔 主軸錐孔對主軸支撐軸頸的徑向跳動，是一項重要的精度指標，因此錐孔加工是關鍵工序。主軸錐孔磨削通常采用專用夾具。3.3.3熱處理工序熱處理工序是用來改善材料的性能及消除內(nèi)應力的。熱處理工序在工藝路線中的安排，主要取決于零件的材料和熱處理的要求。（1）預備熱處理 預備熱處理安排在機械加工之前，以改善切削性能、消除毛坯制造時的內(nèi)應力為主要目的。預備熱處理常用的方法有正火、退火、調(diào)質(zhì)等。（2）最終熱處理 最終熱處理安排在半精加工以后和磨削加工之前，主要用于提

25、高材料的強度和硬度，如淬火-回火。由于淬火后材料的塑性和韌性很差，有很大的內(nèi)應力，易于開裂，組織不穩(wěn)定，材料的性能和尺寸要發(fā)生變化等原因，所以淬火后必須進行回火。調(diào)質(zhì)也作最終熱處理。（3）去除應力處理 最好安排在粗加工之后，精加工以前，如人工時效、退火等。為了避免過多的運輸量，對于精度要求不太高的零件，一般把去除應力的人工時效和退火放在毛坯進入機械加工車間之前進行。3.3.4輔助工序輔助工序包括工件的檢驗、去毛刺、去磁、清洗和涂防銹漆等。其中檢驗工序是主要的輔助工序，它是監(jiān)控產(chǎn)品質(zhì)量的主要措施，除了各工序工人自行檢驗外，還必須在下列情況下安排單獨的檢驗工序：a. 粗加工階段結(jié)束之后；b. 重要

26、工序之后；c. 送往外車間加工的前后，特別是熱處理前后；d. 特種性能檢驗之前。3.4.工序的集中與分散工序集中與分散是擬定工藝路線的兩個不同原則。工序分散是將零件各個表面的加工分得很細，工序多，工藝路線長，而每道工序所包含的內(nèi)容卻很少。工序集中則相反，零件的加工只集中在少數(shù)幾道工序里完成，而每道工序所包含的加工內(nèi)容卻很多。3.4.1工序集中的特點（1）便于采用高效專用設備和工藝裝備，來大大提高生產(chǎn)率；（2）減少了設備數(shù)量，相應的減少了操作工人的數(shù)量和生產(chǎn)面積；（3）減少了工序數(shù)目，減少了運輸工作量，簡化了生產(chǎn)計劃工作，縮短了生產(chǎn)周期；（4） 減少了工件安裝次數(shù)，不僅有利于提高勞動生產(chǎn)率，而且

27、有利于保證各加工表面之間的相互位置精度；（5）因為采用了專用的設備和專用工藝裝備數(shù)量多而復雜，所以機床和工藝裝備的調(diào)整、維修費事，生產(chǎn)準備工作量很大。3.4.2工序分散的特點（1）采用比較簡單的機床和工藝裝備，調(diào)整容易；（2）由于工序內(nèi)容簡單，有利于選擇合理的切削用量，也有利于平衡工序時間，組織流水線生產(chǎn)；（3）生產(chǎn)準備工作量小，容易適應產(chǎn)品更換；（4）對操作工人的技術要求低，或只需要經(jīng)過較短時間的訓練；（5）設備數(shù)量多，操作工人多，生產(chǎn)面積大。在一般情況下，單件小批生產(chǎn)中為簡化生產(chǎn)計劃工作，只能采用工序集中原則，但多應用臥式機床，在大批大量生產(chǎn)中工序則可以集中也可以分散。3.5.加工階段的劃

28、分3.5.1加工階段的劃分由于主軸的精度要求高,并且在加工過程中要切除大量金屬,因此,必須將主軸的加工過程劃分為幾個階段,將粗加工和精加工分別安排在不同的階段中.xz-305主軸加工過程大致可分為三個階段:（1）粗加工階段a.毛坯處理:毛坯備料、鍛造和正火b.粗加工:鋸掉多余部分、銑端面打中心孔和粗車外圓等這階段的主要目的是:用大的切削用量切除大部分余量,把毛坯加工至接近工件的最終形狀和尺寸,只留下少量的加工余量.通過這階段還可以及時發(fā)現(xiàn)鍛件裂紋等缺陷,作出相應措施.(2)半精加工階段a.半精加工前熱處理 對于38一般采用調(diào)質(zhì)處理達到hb345b.半精加工 車工藝錐面(定位錐孔)、半精車外圓端

29、面和鉆深孔等這階段的主要目的是:為精加工作好準備,尤其是為精加工作好基面準備.對于一些要求不高的表面,在這階段達到圖紙規(guī)定的要求.(3)精加工階段a.精加工前的熱處理 局部淬火b.精加工前各種加工 粗磨工藝錐面(定位錐孔)、粗磨外圓、銑鍵槽等(3)精加工 精磨外圓和內(nèi)錐面及孔、磨螺紋等以保證主軸最重要表面的精度這階段的主要目的是:把各表面加工到圖紙規(guī)定的要求.根據(jù)粗、精加工分開原則來劃分階段,極為必要.這是由于加工過程中熱處理、切削力、切削熱、夾緊力等對工件產(chǎn)生較大的加工誤差和應力,為了消除前一道工序的加工誤差和應力,需要進行另一次新加工,不過這一次加工所帶來的誤差和應力總是要比前一次小.因此

30、,加工次數(shù)增多以后,精度便逐漸提高.精度要求越高加工次數(shù)越多.熱處理后出現(xiàn)變形是顯而易見的，象正火、調(diào)質(zhì)和淬火等工序往往使工件彎曲或扭曲，而且調(diào)質(zhì)和淬火后，往往伴隨著產(chǎn)生內(nèi)應力，因此，熱處理之后，經(jīng)常需要安排一次機械加工（如車削或磨削），以糾正零件的變形和消除一部份內(nèi)應力。但機械加工之后，由于工件的內(nèi)應力重新平衡，又會留下新的變形和新的加工應力，雖其數(shù)值比未加工之前大為減少，但必須用新的機械加工方法加以消除，故在粗磨之后又需進行半精磨、精磨等工序。對于精度要求高的主軸，又需在在粗磨或精車之后進行低溫時效處理，以提高軸件的尺寸精度穩(wěn)定性。由于粗加工之前，毛坯余量較大，而且余量往往不均，因而在粗加

31、工中需用大的切削力，并常常因此產(chǎn)生大量切削熱，使軸件在加工中產(chǎn)生熱變形和受力變形，而出現(xiàn)形狀誤差（如鼓形和鞍形）；由于外圓余量不均又將出現(xiàn)不圓度、錐度等，同時也出現(xiàn)大量的加工應力。故粗加工之后要進行半精加工（如半精車、精車等），這也是鍛件毛坯比幫料毛坯多車一次的原因。此后即使不插入熱處理工序，也往往在半精車加工之后進行淬火處理，因而又需進一步進行一系列的精加工。后一次加工所帶來的切削力和惹來熱量，均比前一次?。ㄒ蚱溆嗔恐饾u減小），因而出現(xiàn)的誤差和應力也隨之減小，這就是進行多次加工能提高精度的原因。因此，粗、精加工不能在同一次安裝中完成，而應當把粗、精加工分為兩個工序或者在不同的機床上進行，最后

32、粗、精加工間隔，讓上道工序加工的內(nèi)應力逐步消失（自然時效）。還需指出，粗加工機床要求功率達和剛度好，要能承受大的切削力，而精加工則要求機床精度高。若以精加工機床進行粗加工，易于喪失精度和降低機床壽命，從機床保養(yǎng)角度來看，粗、精加工也應分開。3.5.2劃分加工階段的目的（1）利于保證加工質(zhì)量。粗加工階段中切除較多的加工余量，生產(chǎn)的切削力和切削熱都比較大，因而工藝系統(tǒng)受力變形、受熱變形及工件內(nèi)應力變形較大，不可能達到高的加工精度和表面粗糙度及表面質(zhì)量。因此，需要在后續(xù)階段逐步減少加工余量，來逐步修正工件的變形。同時，各加工階段之間的時間間隔相當于自然時效，有利于消除零件的內(nèi)應力，使工件有變形的時間

33、，以便于在后續(xù)工序中加以修正，從而保證零件的加工質(zhì)量。（2）便于合理使用機床 粗加工時可采用功率大、精度低的高效機床；精加工時可采用相應的精加工機床，這樣，不但發(fā)揮了機床各自的性能特點，也延長了高精度機床的使用壽命。（3）便于安排熱處理工序 為了在機械加工工序中插入必要的熱處理工序，同時使熱處理發(fā)揮充分的效果，這就自然而然地把機械加工工藝規(guī)程劃分為幾個加工階段，并且每個階段各有其特點及應該達到的目的。 此外，劃分了加工階段，可帶來下列兩個有利條件：a粗加工各表面后可及早發(fā)現(xiàn)毛坯的缺陷，及時報廢或修補，以免繼續(xù)進行精加工而浪費工時和制造費用。b精加工工序安排在最后，可保護精加工后的表面少受損傷或

34、不受損傷?；谝陨瞎に囈蛩氐目紤]，初步擬定工藝路線如表3.2所示：表3.2 工藝路線表工序號工序內(nèi)容定位基準設備1鍛造毛坯2毛坯退火處理3粗車齊兩端總長508mm,兩端各鉆 4mm頂尖孔，粗車各外圓面，均放余量2.8mm中心孔ca61404調(diào)質(zhì)外圓徑向跳動小于1mm,吊掛進行，t2505車試片在m55×1.5處割取，試樣厚度為8mm,銳邊倒角0.5×45°，在零件端面和試樣外圓作同樣的編號ca61406磨試樣平磨試樣兩面至粗糙度為0.8umm71327金相檢驗將試樣在淬火車間進行檢驗，檢驗合格后方可轉(zhuǎn)入下道工序進行生產(chǎn)，試樣由淬火車間檢驗員妥存8精車兩端面車至粗糙

35、度為1.6 um支撐主軸頸w4909.鉆頂尖孔兩端各鉆4mm的頂尖孔支撐主軸頸w49010.精車精車各外圓及各槽支撐主軸頸w49011.鉆孔、.擴孔鉆27的深孔（深度大于272mm）擴28的孔支撐主軸頸z3512.鉆、擴35的孔z3513.車孔車右端面38h7至支撐主軸頸w49014車7：24的錐孔及內(nèi)孔滲氮處理硬度，hrc6468，深度0.5mm,各外圓徑向跳動不大于0.03mm,鍵槽應加以保護，不使?jié)B氮w49015.內(nèi)磨磨右端面38h7至m143216.粗磨各外圓頂尖孔m143217劃劃線切割用線中心線18.線切割切大端面16k7槽至kx250a19.銑鍵槽銑鍵槽12n9外圓表面x5120

36、.鉆孔、攻螺紋鉆大端面各孔，并攻螺紋z5221.熱處理消除應力（550600），吊掛進行22.內(nèi)磨磨7：24的錐孔外圓表面m143223.熱處理局部氮化處理24.鉗工清理兩端內(nèi)孔25.修磨中心孔磨兩端頂尖孔粗糙度至0.2um zsm15026.精磨各外圓中心孔m131w27.磨螺紋28.內(nèi)磨內(nèi)磨各要求的孔至尺寸m145029精磨精磨7：24的錐孔外圓表面m714230.磨端面槽磨16k7至尺寸31.終檢從上面的工藝路線可以看出精密主軸有以下特點：（1）從主要表面的加工工序分得很細。如支撐主軸頸65的外圓表面經(jīng)過粗車、精撤、粗磨、精磨、終磨多道加工工序，其中還穿插一些熱處理工序，以減少軸內(nèi)應力所

37、引起的變形。（2）頂尖孔要多次修研，使頂尖孔的表面粗糙度值減小，以提高接觸精度。（3）合理安排熱處理工序。為保證滲氮處理的質(zhì)量和主軸精度的穩(wěn)定，滲氮處理前要安排調(diào)制和消除應力兩道熱處理工序。調(diào)質(zhì)處理對滲氮軸非常重要，因為對滲氮主軸，不僅要求調(diào)質(zhì)后獲得均勻細致的索氏體組織，而且要求離表面810的表面層內(nèi)的鐵素體含量不得超過5%。表層鐵素體的存在，會造成滲氮脆性，引起滲氮質(zhì)量下降。故滲氮主軸在調(diào)質(zhì)后，必須每件割試樣進行金相組織檢查，不合格者不得轉(zhuǎn)入下道工序。滲氮主軸由于滲氮很薄，滲氮前如果主軸內(nèi)應力消除不好，滲氮后出現(xiàn)較大的彎曲變形，以致滲氮層的厚度不夠抵消磨削加工時糾正彎曲變形的余量，所以精密主

38、軸滲氮處理前，都要安排除應力工序。對于非滲氮主軸，雖然表面淬火前不必安排除應力處理，但是在淬火及粗磨后，為了穩(wěn)定淬硬鋼的殘余奧氏體組織，使工件尺寸穩(wěn)定和消除加工應力，需要安排低溫人工時效。時效的次數(shù)視零件的精度和結(jié)構(gòu)特點而定。（4）精密主軸上的螺紋在螺紋磨床上直接磨出。為了避免裝卸砂輪和帶輪時將螺紋碰傷，一般要求對螺紋部分進行淬火處理。但若對已車好的螺紋進行淬火，則會因為應力集中而產(chǎn)生裂紋，故精密主軸上的螺紋多不采用車削、而在淬火、粗磨外圓后用螺紋磨床直接磨出。3.6主軸加工工藝過程分析從上面介紹的主軸加工工藝過程中,可以看出,主軸加工常分粗車、半精車、粗精磨三個階段,而且每階段之間常插入熱處

39、理工序;又在磨削之前常需修研頂尖孔.精度要求越高的主軸,磨的次數(shù)越多,修研頂尖孔的次數(shù)越多.這些特點,貫穿于軸類零件整個加工過程之中,其主要原因在于軸件本身尺寸和幾何形狀精度以及這些表面的同軸度或徑向跳動等要求較高.這些精度指標,不但取決于軸件的加工精度,而且也取決選用材料及熱處理方法有關.從以上分析可以總結(jié)出軸類加工的一些共同問題.3.6.1主軸毛坯的選擇及制造方法毛坯的制造方法主要和使用要求和生產(chǎn)類型有關.毛坯形式有棒料與鍛件兩種.銑床主軸零件的材料為38grmoala氮化鋼,該零件為大批生產(chǎn),故毛坯選為鍛件.通過加熱鍛造后,可使金屬內(nèi)部纖維組織沿表面均勻分布,從而獲得較高的抗拉、抗彎及抗

40、扭強度.單件小批生產(chǎn)的階梯軸一般采用自由鍛,在大批大量生產(chǎn)中則采用模段自.自由鍛造時所使用的設備比較簡單,但毛坯精度較差,余量較大,特別是貫穿于通孔的軸件,既浪費材料,生產(chǎn)率又低.采用模鍛毛坯,不但毛坯精度高、加工余量小、而且生產(chǎn)率也高.材料經(jīng)模鍛后,纖維組織的在分布有利于提高零件的強度.3.6.2毛坯的熱處理軸是傳遞動力的零件,它應有良好的機械強度和剛度,而其工作表面又應有良好的耐磨性,因此軸件要選用適當?shù)匿摬?為了使軸件加工后有良好的尺寸精度穩(wěn)定性,因而又要求有適當?shù)臒崽幚磉^程. 對于該零件氮化鋼()需在氮化之前進行調(diào)質(zhì)和低溫時效處理.調(diào)質(zhì)放在粗車之后,低溫時效放在精車之后,氮化放在粗磨之

41、后,并且其它切削加工一般均要放在氮化之前進行完畢.在氮化之后,只進行半精磨、精磨等工序.3.6.3定位基準的選擇軸件加工中,為了保證個主要表面的相互位置精度,選擇定位基準時應盡可能使其與裝配基準重合和使各工序的基準統(tǒng)一,并且考慮在一次安裝中盡可能加工出較多的表面.軸類零件加工的精度指標是各段外圓的同軸度以及錐孔和外圓的同軸度.xz-305主軸的裝配基準主要是前后兩個支撐軸頸面,為了保證卡盤定位面以及前錐孔與支撐軸頸面有較高的同軸度,應以加工好的支撐軸頸為定位基準來終磨錐孔和卡盤定位面,這就能符合基準重合的原則.由于外圓表面的設計基準為軸的中心線,在加工軸時,若能以軸心線作為定位基準就能符合基準

42、統(tǒng)一的原則,就可以避免誤差的產(chǎn)生,所以軸類零件加工都用軸兩端的頂尖孔作為精基準面.頂尖孔的精度越高,加工精度就有可能越高.用頂尖孔作為定位基準,能在一次安裝中加工出各段外圓表面及其端面等,既符合基準統(tǒng)一原則,又保證了各外圓的同軸度以及各外圓表面的垂直度要求.所以對實心軸(鍛件或棒料毛坯)在粗車之前,均先打頂尖孔,然后粗車外圓.對于空心軸則以外圓定位,加工空心孔并在兩端孔口倒角或車兩端內(nèi)錐孔,以作為以后的加工基準.在此之后,實心軸始終以頂尖孔定位進行以后的加工,空心軸則以兩端孔口倒角或者兩端錐孔定位進行以后的加工.兩端頂尖孔的質(zhì)量好壞,對加工精度影響很大,應盡量做到兩端頂尖孔軸線相互重合,孔的錐

43、角60°要準確，它與頂尖的接觸面積要大，光潔度要好，否則裝卡于兩頂尖間的軸在加工過程中將因接觸剛度的變化而出現(xiàn)不圓度.因此,經(jīng)常注意兩頂尖孔的質(zhì)量,是軸件加工中的關鍵問題.xz-305主軸的毛坯是實心的,但最后要加工成空心軸,從選擇定位基準面的角度來考慮,希望采用頂尖孔來定位,而把深孔加工工序安排在最后;但深孔加工是粗加工工序,要切除大量金屬,會引起主軸變形而影響加工質(zhì)量,所以只好在粗車外圓之后就把深孔加工出來.在成批生產(chǎn)中深孔加工之后,為了還能用頂尖孔作定位基準面,可考慮在軸的通孔兩端加工出工藝錐面,插上兩個帶頂尖孔的錐堵或帶錐堵的心軸來安裝工件.為了保證支撐軸頸與主軸內(nèi)錐孔面的同

44、軸度要求,在選擇精基準時,要根據(jù)互為基準的原則.例如xz-305主軸在車大端7:24錐孔時,用的是與前支撐軸頸與后支撐軸頸的外圓柱面為定位基準面,這樣定位誤差就有所減小 .根據(jù)上述分析可知,對實心的軸類零件,精基準面就是頂尖孔;而對于象xz-305的空心主軸,除頂尖孔外還有軸頸外圓表面并且兩者交替使用,互為基準.4. 工序內(nèi)容的擬定零件的加工工藝路線擬定以后，下一步該進行的就是工序內(nèi)容的設計。工序內(nèi)容包括為每一道工序選擇機床和工藝裝備，劃分工步，確定加工余量、工序尺寸和公差，確定切削用量和工時定額，確定工序要求的檢測方法等。4.1 機床與工藝裝備的選用機床與工藝裝備是零件加工的物質(zhì)基礎，是加工

45、質(zhì)量和生產(chǎn)率的重要保證。機床與工藝裝備包括機械加工過程中所需要的機床、夾具、量具、刀具等。機床和工藝裝備的選擇是制定工藝規(guī)程的一個重要環(huán)節(jié)，對零件加工的經(jīng)濟性也有重要影響。4.1.1機床的選擇在工件的加工方法確定后，加工工件所需的機床就已基本確定，由于同一類型的機床中有多種規(guī)格，其性能也并不完全相同，所以加工范圍和質(zhì)量各不相同，只有合理地選擇機床，才能加工出合理理想的產(chǎn)品。在對機床進行選擇時，除對機床的基本性能有充分了解，還要考慮以下幾點：（1）機床的技術規(guī)格要與被加工的工件尺寸相適應；（2）機床的精度要與被加工的工件要求精度相匹配。機床的精度過低，不能加工出設計的質(zhì)量；機床的精度過高，又不經(jīng)

46、濟。對于由于機床的局限，理論上達不到應有加工精度的，可通過工藝改進的辦法達到目的。（3）機床的生產(chǎn)率應與被加工工件的生產(chǎn)綱領相匹配；（4）機床的選用應與自身的經(jīng)濟實力相匹配。既要考慮機床的先進性和生產(chǎn)的發(fā)展需要，又要實事求是，減少投資。要立足于國內(nèi)，就近取材。（5）機床的使用應與現(xiàn)有的生產(chǎn)條件相匹配。應充分利用現(xiàn)有機床，如果需要改造機床或設計專用機床，則應提出與加工參數(shù)和生產(chǎn)率有關的技術資料，確保零件加工質(zhì)量的技術要求等。綜合以上因素考慮，對該零件的加工中所用的機床選擇如下：表4.1 車床型號加工范圍（直徑×長度）(mm)最大加工直徑(mm)最大加工長度(mm)刀架行程(mm)主軸轉(zhuǎn)

47、速圓度(mm)圓柱度表面粗糙度(um)床身上刀架上縱向橫向級數(shù)范圍(r/min)w490490×1500490280150015003002411.2-22400.0070.02/3001.6表4.2 臥式車床的型號與技術參數(shù)（單位：mm）名稱型號最大工件d×l最大加工直徑最大加工長度刀架行程主軸轉(zhuǎn)速(r/min)工作精度電動機功率（kw）臥式車床c6140360×1000床身上360刀架上200棒料49900小刀架縱向125橫向220級數(shù)14范圍101400圓度0.008圓柱度0.014/180平面度0.009/180 ra1.6主電動機3/4總?cè)萘?.84 表

48、4.3 磨床型號最大磨削范圍（直徑×長度）（mm）最小磨削直徑（mm）中心高×中心距（mm）工件最大重量（kg）回轉(zhuǎn)角度(°)砂輪最大外徑×厚度（mm）圓度（mm）表面粗糙度（um）主電機功率（kw）工作臺頭架砂輪架m1432320-0008180×1000150+3-7+90-90+30-30400×500.0050.165.5表4.4 螺紋磨床型號最大安裝直徑×最大安裝長度（mm）加工螺紋螺紋頭數(shù)工作精度等級螺距誤差(mm)主電機功率（kw）直徑（mm）長度（mm）s7520a200×7502020050013

49、26級+0.003-0.00344.1.2工藝裝備的選擇（1）夾具的選擇單件小批量生產(chǎn)應盡量選用通用夾具和機床自帶的卡盤、虎鉗和轉(zhuǎn)臺。大批量生產(chǎn)時，應采用高生產(chǎn)率的專用夾具，在推行計算機輔助制造、成組技術等新工業(yè)或為提高生產(chǎn)率時，應采用成組夾具、組合夾具。夾具的精度應與工件的加工精度相適應。（2）刀具的選擇刀具的選擇主要取決于工序所采用的加工方法、加工表面的尺寸、工件材料、加工精度、生產(chǎn)率和經(jīng)濟性。一般情況下，選用標準刀具，必要時可選用高生產(chǎn)率的復合刀具和其他一些專用刀具。（3）量具的選擇量具的選擇主要取決于生產(chǎn)類型和所檢驗的精度。在單件小批生產(chǎn)中應盡量選用通用量具；在大批大量生產(chǎn)中應選用各種

50、規(guī)格和高生產(chǎn)率的專用檢具。（4）輔具的選擇工藝裝備中也要注意輔具的選擇，如吊裝用的吊車、運輸用的叉車和運輸小車、各種機床附件、刀架、平臺和刀庫等，以便于生產(chǎn)的組織管理，提高工作效率。綜合上述原則，選擇該主軸加工過程中所用的工藝裝備：刀具：車刀：硬質(zhì)合金車刀，yt15鉆頭：莫氏椎柄麻花鉆 gb/t1438.11996 莫氏椎柄擴孔鉆 gb/t 11411984銑刀：直柄鍵槽銑刀8e8 gb/t 1112.1-1997 直柄鍵槽銑刀6e8 gb/t 1112.1-1997砂輪：粗磨時 磨料：棕剛玉 粒度：46#-56# 結(jié)合劑：陶瓷 1-400×50×25a50m5-v 精磨時

51、 磨料：棕剛玉 粒度：75#-80# 結(jié)合劑：陶瓷 1-400×50×25a75q5v夾具選擇：外圓加工時選擇三爪、頂尖等通用夾具，銑鍵槽時須設計專用的夾具，詳見夾具設計部分量具的選擇：選擇通用的標準量具，如游標卡尺、千分尺等4.2加工余量和工序尺寸的確定4.2.1加工余量的確定在切削加工時，為了保證零件的加工質(zhì)量，從某加工表面上所必須切除的一層金屬層厚度成為加工余量。加工余量分為總余量和工序余量兩種。在由毛坯加工成成品的過程中，毛坯尺寸與成品零件圖的設計尺寸之差，成為加工總余量，即某加工表面上切除的金屬層總厚度。完成一道工序時，從某一表面上所必須切除的金屬層厚度，稱為該工

52、序的工序余量，即上道工序的工序尺寸與本道工序的工序尺寸之差。對于外圓和孔等旋轉(zhuǎn)表面而言，加工余量是從直徑上考慮的，故稱為雙邊余量，但實際上所切除的金屬層厚度是直徑上的加工余量的一半。加工平面時，加工余量是非對稱的單邊余量，它等于實際所切除的金屬層厚度。各工序的工序余量之和等于這一表面的加工總余量。任何加工方法加工之后的尺寸都有一定的誤差，因而毛坯和各個工序尺寸都有公差，所以加工余量也就是變化的，因此加工余量可分為公稱余量、最小余量和最大余量。工序尺寸的公差按各種加工方法的經(jīng)濟精度等級選定，并按“入體原則”標主。即對于被包容面（如軸，鍵寬等），工序尺寸的公差帶都取上偏差為零，即加工后的基本尺寸與最大極限尺寸相等；對于包容面（如孔，鍵槽寬等），工序尺寸公差帶都取下偏差為零，即加工后的基本尺寸與最小極限尺寸相等?？拙喙ば虺叽绻睿话惆磳ΨQ偏差標住，毛坯尺寸公差可取對稱偏差，也可取非對稱偏差。加工余量大小對制定工藝過程有一定的影響?？傆嗔坎粔?，不能保證加工質(zhì)量；總余量過大，不但增加機械加工的勞動量，而且也增加了材料、刀具、電力等的成本消耗。加工總余量的數(shù)值，一般與毛坯的制造精度有關。同樣的毛坯制造方法，總余量的大小又與生產(chǎn)類型有關，批量大，總余量就可以小些。由于粗加工的工序余量的變化范圍很大，半精加工和精加工的加工余量