零件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及其材料

1、車(chē)床主軸是車(chē)床的主要零件，它的頭端裝有夾具、工件或刀具，工作時(shí)要承受扭曲和彎矩，所以要求有足夠的剛性、耐磨性和抗振性，并要求很高的回轉(zhuǎn)精度。所以主軸的加工質(zhì)量對(duì)機(jī)床的工作精度和使用壽命有很大的影響。一、 零件材料： 45鋼技術(shù)要求：1、莫氏錐度及1：12錐面用涂色法檢查，接觸率為大于等于70% 。2、莫氏6號(hào)錐孔對(duì)主軸端面的位移為+2 。3、用環(huán)規(guī)緊貼C面，環(huán)規(guī)端面與D端面的間隙為0.050.1 。4、花鍵不等分積累誤差和鍵對(duì)定心直徑中心的偏移為0.02 。零件數(shù)據(jù)： （見(jiàn)零件圖）根據(jù)軸類(lèi)零件的功用和工作條件，其技術(shù)要求主要在以下方面： 尺寸精度 軸類(lèi)零件的主要表面常為兩類(lèi)：一類(lèi)是與軸承的內(nèi)圈

2、配合的外圓軸頸，即支承軸頸，用于確定軸的位置并支承軸，尺寸精度要求較高，通常為IT 5IT7；另一類(lèi)為與各類(lèi)傳動(dòng)件配合的軸頸，即配合軸頸，其精度稍低，常為IT6IT9。 幾何形狀精度 主要指軸頸表面、外圓錐面、錐孔等重要表面的圓度、圓柱度。其誤差一般應(yīng)限制在尺寸公差范圍內(nèi)，對(duì)于精密軸，需在零件圖上另行規(guī)定其幾何形狀精度。 相互位置精度 包括內(nèi)、外表面、重要軸面的同軸度、圓的徑向跳動(dòng)、重要端面對(duì)軸心線的垂直度、端面間的平行度等。 表面粗糙度 軸的加工表面都有粗糙度的要求，一般根據(jù)加工的可能性和經(jīng)濟(jì)性來(lái)確定。支承軸頸常為0.21.6m，傳動(dòng)件配合軸頸為0.43.2m。

3、 其他 熱處理及外觀修飾等要求。二、零件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)圖1所示零件是車(chē)床的主軸，它屬于臺(tái)階型軸類(lèi)零件，由圓柱面、軸肩、螺紋、退刀槽和鍵槽等組成。軸肩一般用來(lái)確定安裝在軸上零件的軸向位置；鍵槽是便于安裝鍵，以傳遞轉(zhuǎn)矩；螺紋用于安裝各種鎖緊螺母和調(diào)整螺母。從圖1所示的車(chē)床主軸零件的支撐軸頸A、B是裝配基準(zhǔn)，故對(duì)A、B兩段軸頸的加工提出了很高的要求。主軸的支撐軸頸、配合軸頸、錐孔、前端圓錐面及端面、鎖緊螺紋等表面是軸的主要加工表面。其中支撐軸頸本身的尺寸精度、幾何形狀精度、相互位置精度和表面粗糙度尤為重要。加工工藝性次零件的技術(shù)要求不高，用車(chē)床、銑床和鉆床就可以加工出來(lái)，精度要求一般是7到8級(jí)

4、，而且表面粗糙度要求也不太高，是一個(gè)較好加工的零件。確定零件毛胚考慮到零件的經(jīng)濟(jì)性和綜合性能要求，零件材料為45鋼。1、粗基準(zhǔn)的選用原則1、保證不加工表面與加工表面相互位置要求原則。當(dāng)有些不加工表面與加工表面之間有相互位置要求時(shí)，一般不選擇加工表面作為粗基準(zhǔn)。2、保證各加工表面的加工余量合理分配的原則。應(yīng)選擇重要加工表面為粗基準(zhǔn)。3、粗基準(zhǔn)不重復(fù)使用的原則。粗基準(zhǔn)的精度低，粗糙度數(shù)值大，重復(fù)使用會(huì)造成較大的定位誤差，因此，同一尺寸方向的粗基準(zhǔn)，通常只允許使用一次。2、精基準(zhǔn)的選用原則1、基準(zhǔn)重合原則。盡可能使設(shè)計(jì)基準(zhǔn)和定位基準(zhǔn)重合，以減少定位誤差。2、基準(zhǔn)統(tǒng)一原則。盡可能使用同一定位基準(zhǔn)加工個(gè)

5、表面，以保證各表面的位置精度。如軸類(lèi)零件常用兩端頂尖孔作為統(tǒng)一的定位基準(zhǔn)。3、互為基準(zhǔn)原則。當(dāng)兩個(gè)加工表面間的位置精度要求比較高的時(shí)候，可用互為基準(zhǔn)的原則反復(fù)加工。4、自為基準(zhǔn)的原則。當(dāng)要求加工余量小而均勻時(shí)，可選擇加工表面作為自身的定位基準(zhǔn)。確定零件的定位基準(zhǔn)主軸加工中，為了保證各主要表面的相互位置精度，選擇定位基準(zhǔn)時(shí)，應(yīng)遵循基準(zhǔn)重合、基準(zhǔn)統(tǒng)一和互為基準(zhǔn)等重要原則，并能在一次裝夾中盡可能加工出較多的表面。由于主軸外圓表面的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)是主軸軸心線，根據(jù)基準(zhǔn)重合的原則考慮應(yīng)選擇主軸兩端的頂尖孔作為精基準(zhǔn)面。用頂尖孔定位，還能在一次裝夾中將許多外圓表面及其端面加工出來(lái)，有利于保證加工面間的位置精度。

6、所以主軸在粗車(chē)之前應(yīng)先加工頂尖孔。為了保證支承軸頸與主軸內(nèi)錐面的同軸度要求，宜按互為基準(zhǔn)的原則選擇基準(zhǔn)面。如車(chē)小端120錐孔和大端莫氏6號(hào)內(nèi)錐孔時(shí)，以與前支承軸頸相鄰而它們又是用同一基準(zhǔn)加工出來(lái)的外圓柱面為定位基準(zhǔn)面（因支承軸頸系外錐面不便裝夾）；在精車(chē)各外圓（包括兩個(gè)支承軸頸）時(shí)，以前、后錐孔內(nèi)所配錐堵的頂尖孔為定位基面；在粗磨莫氏6號(hào)內(nèi)錐孔時(shí)，又以?xún)蓤A柱面為定位基準(zhǔn)面；粗、精磨兩個(gè)支承軸頸的112錐面時(shí)，再次用錐堵頂尖孔定位；最后精磨莫氏6號(hào)錐孔時(shí)，直接以精磨后的前支承軸頸和另一圓柱面定位。定位基準(zhǔn)每轉(zhuǎn)換一次，都使主軸的加工精度提高一步。軸類(lèi)零件的材料常用45鋼，精度較高的軸可選用40Cr

7、、軸承鋼GCr15、彈簧鋼65Mn，也可選用球墨鑄鐵；對(duì)高速、重載的軸，選用20CrMnTi、20Mn2B、20Cr等低碳合金鋼或38CrMoAl氮化鋼。軸類(lèi)毛坯  常用圓棒料和鍛件；大型軸或結(jié)構(gòu)復(fù)雜的軸采用鑄件。毛坯經(jīng)過(guò)加熱鍛造后，可使金屬內(nèi)部纖維組織沿表面均勻分布，獲得較高的抗拉、抗彎及抗扭強(qiáng)度。軸類(lèi)零件的熱處理鍛造毛坯在加工前，均需安排正火或退火處理，使鋼材內(nèi)部晶粒細(xì)化，消除鍛造應(yīng)力，降低材料硬度，改善切削加工性能。調(diào)質(zhì)一般安排在粗車(chē)之后、半精車(chē)之前，以獲得良好的物理力學(xué)性能。表面淬火一般安排在精加工之前，這樣可以糾正因淬火引起的局部變形。精度要求高的軸，在局部淬火或

8、粗磨之后，還需進(jìn)行低溫時(shí)效處理。擬訂零件的加工路線是制定工藝規(guī)程的總體布局，主要任務(wù)是選擇各表面的加工方法，及定位基準(zhǔn)，確定加工順序，各工序采用的機(jī)床設(shè)備和工藝裝備等。主軸加工工藝過(guò)程分析主軸加工工藝過(guò)程可劃分為三個(gè)加工階段，即粗加工階段（包括銑端面、加工頂尖孔、粗車(chē)外圓等）；半精加工階段（半精車(chē)外圓，鉆通孔，車(chē)錐面、錐孔，鉆大頭端面各孔，精車(chē)外圓等）；精加工階段（包括精銑鍵槽，粗、精磨外圓、錐面、錐孔等）。在機(jī)械加工工序中間尚需插入必要的熱處理工序，這就決定了主軸加工各主要表面總是循著以下順序的進(jìn)行，即粗車(chē)調(diào)質(zhì)（預(yù)備熱處理）半精車(chē)精車(chē)淬火-回火（最終熱處理）粗磨精磨。綜上所述，主軸主要表面的

9、加工順序安排如下：外圓表面粗加工（以頂尖孔定位）外圓表面半精加工（以頂尖孔定位）鉆通孔（以半精加工過(guò)的外圓表面定位）錐孔粗加工（以半精加工過(guò)的外圓表面定位，加工后配錐堵）外圓表面精加工（以錐堵頂尖孔定位）錐孔精加工（以精加工外圓面定位）。當(dāng)主要表面加工順序確定后，就要合理地插入非主要表面加工工序。對(duì)主軸來(lái)說(shuō)非主要表面指的是螺孔、鍵槽、螺紋等。這些表面加工一般不易出現(xiàn)廢品，所以盡量安排在后面工序進(jìn)行，主要表面加工一旦出了廢品，非主要表面就不需加工了，這樣可以避免浪費(fèi)工時(shí)。但這些表面也不能放在主要表面精加工后，以防在加工非主要表面過(guò)程中損傷已精加工過(guò)的對(duì)凡是需要在淬硬表面上加工的螺孔、鍵槽等，都應(yīng)

10、安排在淬火前加工。非淬硬表面上螺孔、鍵槽等一般在外圓精車(chē)之后，精磨之前進(jìn)行加工。主軸螺紋，因它與主軸支承軸頸之間有一定的同軸度要求，所以螺紋安排在以非淬火-回火為最終熱處理工序之后的精加工階段進(jìn)行，這樣半精加工后殘余應(yīng)力所引起的變形和熱處理后的變形，就不會(huì)影響螺紋的加工精度。工藝路線的擬定為保證幾何形狀、尺寸精度、位置精度及各項(xiàng)技術(shù)要求，必須判定合理的工藝路線。工藝路線方案一序號(hào)工序名稱(chēng)工 序 內(nèi) 容定位基準(zhǔn)設(shè) 備5備 料10鍛 造磨 鍛立式精鍛機(jī)15熱處理正 火回火爐20鋸 鋸小端，保持總長(zhǎng)為890+2.5 mm鋸 床25銑端面打中心孔車(chē)端面鉆=5mm的中心孔小端外形銑床、鉆床30車(chē)粗車(chē)各段

11、外徑，均放余量為2.53mm 大端外形及斷面、小端中心孔車(chē) 床35車(chē)粗車(chē)D、E面及165mm外圓，均放余量為2.53mm小端外形，115mm表面車(chē) 床40車(chē)粗車(chē)大端后斷面及115mm外圓與上邊工序接平大端外形，小端中心孔車(chē) 床45鉆鉆45mm的導(dǎo)向孔小端外形，115mm表面鉆 床50鉆鉆45mm的通孔小端外形，115mm表面深孔鉆床55熱處理調(diào)質(zhì)220240HB60車(chē)車(chē)小端面，內(nèi)孔光出即可，長(zhǎng)度不少于10mm大端外形，89表面車(chē) 床65車(chē)半精車(chē)各檔外圓及1：12錐面，均留0.50.6mm，螺紋外徑留磨量0.20.3mm大端外形，小端孔口仿形車(chē)床70車(chē)1、 半精車(chē)大端D、E面及莫氏錐孔2、 半精

12、車(chē)大端后斷面，切割各槽大端外形，小端孔口車(chē) 床75鉆擴(kuò)48mm通孔大端外形，89表面深孔鉆床80熱處理按圖要求對(duì)各部位進(jìn)行熱處理85車(chē)1、 半精車(chē)大端D、E面2、 車(chē)6號(hào)莫氏錐孔，精車(chē)端面小端外形車(chē) 床90磨半精磨各檔外圓，1：12錐面，螺紋外圓，大端外圓及端面用錐套心軸夾持找正89mm、115mm外圓，徑向圓跳動(dòng)不大于0.005mm外圓磨床95銑銑鍵槽12H980外圓3#萬(wàn)能銑床100鉆大端面上各孔D、E面專(zhuān)用鉆床105車(chē)精車(chē)M74X1.5、M100X1.5、M115X1.5mm螺紋及大端面后端面大端外圓，小端孔口找正89mm、115mm外圓，徑向圓跳動(dòng)小于0.005mm車(chē) 床110磨精磨各

13、檔外圓，D、E面及錐面錐套找正89mm、115mm外圓，徑向圓跳動(dòng)小于0.005mm外圓磨床115磨精磨大端錐孔89mm、115mm外圓軸肩找正，徑向跳動(dòng)小于0.005mm專(zhuān)用磨床120清 除清洗去毛刺125檢 查按圖樣技術(shù)要求項(xiàng)目檢查工藝路線方案二序號(hào)工序名稱(chēng)工 序 內(nèi) 容定位基準(zhǔn)設(shè) 備5備 料10鍛 造磨 鍛立式精鍛機(jī)15熱處理正 火回火爐20鋸 鋸小端，保持總長(zhǎng)為890+2.5 mm鋸 床25銑端面打中心孔車(chē)端面鉆=5mm的中心孔小端外形銑床、鉆床30車(chē)粗車(chē)各段外徑，均放余量為2.53mm 大端外形及斷面、小端中心孔車(chē) 床35車(chē)粗車(chē)D、E面及165mm外圓，均放余量為2.53mm小端外形

14、，115mm表面車(chē) 床40車(chē)粗車(chē)大端后斷面及115mm外圓與上邊工序接平大端外形，小端中心孔車(chē) 床45車(chē)車(chē)小端面，內(nèi)孔光出即可，長(zhǎng)度不少于10mm大端外形，89表面車(chē) 床50車(chē)半精車(chē)各檔外圓及1：12錐面，均留0.50.6mm，螺紋外徑留磨量0.20.3mm大端外形，小端孔口仿形車(chē)床55車(chē)1、 半精車(chē)大端D、E面及莫氏錐孔2、 半精車(chē)大端后斷面，切割各槽大端外形，小端孔口車(chē) 床60車(chē)1、 半精車(chē)大端D、E面2、車(chē)6號(hào)莫氏錐孔，精車(chē)端面小端外形車(chē) 床65鉆鉆45mm的導(dǎo)向孔小端外形，115mm表面鉆 床70鉆鉆45mm的通孔小端外形，115mm表面深孔鉆床75熱處理調(diào)質(zhì)220240HB80鉆擴(kuò)4

15、8mm通孔大端外形，89表面深孔鉆床85熱處理按圖要求對(duì)各部位進(jìn)行熱處理90磨半精磨各檔外圓，1：12錐面，螺紋外圓，大端外圓及端面用錐套心軸夾持找正89mm、115mm外圓，徑向圓跳動(dòng)不大于0.005mm外圓磨床95銑銑鍵槽12H980外圓3#萬(wàn)能銑床100鉆大端面上各孔D、E面專(zhuān)用鉆床105車(chē)精車(chē)M74X1.5、M100X1.5、M115X1.5mm螺紋及大端面后端面大端外圓，小端孔口找正89mm、115mm外圓，徑向圓跳動(dòng)小于0.005mm車(chē) 床110磨精磨各檔外圓，D、E面及錐面錐套找正89mm、115mm外圓，徑向圓跳動(dòng)小于0.005mm外圓磨床115磨精磨大端錐孔89mm、115m

16、m外圓軸肩找正，徑向跳動(dòng)小于0.005mm專(zhuān)用磨床120清 除清洗去毛刺125檢 查按圖樣技術(shù)要求項(xiàng)目檢查兩個(gè)工藝路線的分析：相比工藝路線方案一，工藝路線方案二采用先銑面，后鉆孔的思路，符合工序集中和先面后孔的原則，但在加工右邊圓柱上平面和左邊圓柱下平面時(shí)不便于定位和裝夾，且不符合基準(zhǔn)先行的原則；而加工方案一不僅符合先面后孔的原則和基準(zhǔn)先行原則，而且便于定位和裝夾。另外，選擇方案時(shí)還應(yīng)考慮工廠的具體條件等要素，如：設(shè)備能否借用工、夾、量具等。本次設(shè)計(jì)采用工藝路線一.車(chē)床主軸機(jī)械加工工藝過(guò)程卡序號(hào)工序名稱(chēng)工 序 內(nèi) 容定位基準(zhǔn)設(shè) 備5備 料10鍛 造磨 鍛立式精鍛機(jī)15熱處理正 火回火爐20鋸

17、鋸小端，保持總長(zhǎng)為890+2.5 mm鋸 床25銑端面打中心孔車(chē)端面鉆=5mm的中心孔小端外形銑床、鉆床30車(chē)粗車(chē)各段外徑，均放余量為2.53mm 大端外形及斷面、小端中心孔車(chē) 床35車(chē)粗車(chē)D、E面及165mm外圓，均放余量為2.53mm小端外形，115mm表面車(chē) 床40車(chē)粗車(chē)大端后斷面及115mm外圓與上邊工序接平大端外形，小端中心孔車(chē) 床45鉆鉆45mm的導(dǎo)向孔小端外形，115mm表面鉆 床50鉆鉆45mm的通孔小端外形，115mm表面深孔鉆床55熱處理調(diào)質(zhì)220240HB60車(chē)車(chē)小端面，內(nèi)孔光出即可，長(zhǎng)度不少于10mm大端外形，89表面車(chē) 床65車(chē)半精車(chē)各檔外圓及1：12錐面，均留0.5

18、0.6mm，螺紋外徑留磨量0.20.3mm大端外形，小端孔口仿形車(chē)床70車(chē)1、 半精車(chē)大端D、E面及莫氏錐孔2、 半精車(chē)大端后斷面，切割各槽大端外形，小端孔口車(chē) 床75鉆擴(kuò)48mm通孔大端外形，89表面深孔鉆床80熱處理按圖要求對(duì)各部位進(jìn)行熱處理85車(chē)1、 半精車(chē)大端D、E面2、 車(chē)6號(hào)莫氏錐孔，精車(chē)端面小端外形車(chē) 床90磨半精磨各檔外圓，1：12錐面，螺紋外圓，大端外圓及端面用錐套心軸夾持找正89mm、115mm外圓，徑向圓跳動(dòng)不大于0.005mm外圓磨床95銑銑鍵槽12H980外圓3#萬(wàn)能銑床100鉆鉆大端面上各孔D、E面專(zhuān)用鉆床105車(chē)精車(chē)M74X1.5、M100X1.5、M115X1.5mm螺紋及大端面后端面大端外圓，小端孔口找正89mm、115mm外圓，徑向圓跳動(dòng)小于0.005mm車(chē) 床110磨精磨各檔外圓，D、E面及錐面錐套找正89mm、115mm外圓，徑向圓跳動(dòng)小于0.005mm外圓磨床115磨精磨大端錐孔89mm、115mm外圓軸肩找正，徑向跳動(dòng)小于0.005mm專(zhuān)用磨床120清 除清洗去毛刺125