機械制造工藝學 第3版 課件 模塊二 典型零件機械加工工藝文件的制訂+項目二任務二CA6140臥式車床主軸機械加工工藝分析

機械制造工藝學機械制造工藝課程組圖2-5所示為CA6140型臥式車床主軸簡圖，單件小批生產(chǎn)，材料為45鋼鍛件，要求零件具有良好的綜合力學性能，局部軸頸和孔做淬火處理，淬硬程度見圖示要求，試制定其機械加工工藝過程卡。項目二模塊一任務二(一)CA6140型臥式車床主軸的結構分析該主軸零件的結構具有如下特點:1）該零件為多階梯結構的空心軸、剛性主軸2）外圓表面有圓柱面、外錐(錐度為1∶12)的支承軸頸A、B兩處和端部用于安裝卡盤的短錐、花鍵、螺紋，內(nèi)孔表面有兩頭內(nèi)錐(大頭為莫氏6號、小頭為錐度1∶20的工藝錐)和中部?48mm的通孔。(二)CA6140型臥式車床主軸的技術分析(1)支承軸頸主軸的兩支承軸頸A、B與相應軸承的內(nèi)孔配合，是主軸的裝配基準，尺寸精度按IT5級制造，兩支承軸頸的圓度公差為0.004mm，徑向圓跳動公差為0.005mm，表面粗糙度Ra值為0.4μm。(2)裝夾表面主軸前端錐孔中心線與支承軸頸中心線嚴格同軸，錐孔對支承軸頸A、B的徑向圓跳動公差:近軸端處為0.005mm，距軸端300mm處為0.01mm;表面粗糙度Ra值為0.4μm。短圓錐面與支承軸頸同軸，端面與主軸回轉(zhuǎn)中心垂直。短圓錐面對支承軸頸A、B的徑向圓跳動公差為0.008mm，端面對支承軸頸A、B的端面圓跳動公差為0.008mm，表面粗糙度Ra值為0.8μm。(3)當螺紋表面中心線與支承軸頸中心線同軸。(4)軸向定位面主軸軸向定位面與主軸回轉(zhuǎn)軸線垂直。(5)材料選用、熱處理等要求。從以上分析可知，CA6140型臥式車床主軸的主要加工表面是兩個支承軸頸A、B;端部莫氏6號錐孔;端部短錐面C及其端面D;裝齒輪的各個配合軸頸等。其中，保證兩支承軸頸本身的尺寸精度、幾何形狀精度、兩支承軸頸之間的同軸度是主軸加工的技術關鍵。(三)CA6140型臥式車床主軸加工工藝過程及分析1.CA6140型臥式車床主軸加工工藝過程2.CA6140型臥式車床主軸加工工藝過程分析(1)定位基準的選擇軸類零件一般多以外圓為粗基準，以軸兩端的中心孔為精基準。具體選擇時還要注意以下幾點：1)當各加工表面間相互位置精度要求較高時，最好在一次裝夾中完成各個表面的加工。2)粗加工或不能用兩端中心孔(如加工主軸錐孔)定位時，可只用外圓表面定位或用外圓表面和一端中心孔作為定位基準。在加工過程中，應交替使用軸的外圓和一端中心孔作為定位基準，以滿足相互位置精度要求。序號工序內(nèi)容定位基準設備1自由鍛

2正火

3劃兩端面加工線(總長870mm)

4銑兩端面(按劃線找正)外圓端面銑床5劃兩端中心孔的位置

6鉆兩端中心孔(按劃線找正中心)外圓鉆床或臥式車床7車外圓中心孔臥式車床8調(diào)質(zhì)

9車大頭外圓、端面及臺階，調(diào)頭車小頭各部中心孔頂一端，夾另一端臥式車床10鉆φ48mm通孔(用加長麻花鉆加工)夾一端，托另一端支承軸頸臥式車床11車大頭錐孔、外短錐及端面(配莫氏6號錐堵)，調(diào)頭車小頭錐孔(配1∶20錐堵)夾一端，托另一端支承軸頸臥式車床12劃大頭端面孔

13鉆大頭端面孔(按劃線找正)

鉆床14表面淬火

15精車外圓并車槽中心孔頂一端，夾另一端臥式車床16精磨φ75h5、φ90g5兩錐堵中心孔外圓磨床17磨小頭錐孔(重配1∶20錐堵)，調(diào)頭粗磨大頭錐孔(重配莫氏6號錐堵)夾一端，托另一端支承軸頸內(nèi)圓磨床18粗、精銑花鍵兩錐堵中心孔臥式銑床19銑12f9鍵槽φ80h5處外圓萬能銑床20車大頭內(nèi)側(cè)、車三處螺紋(配螺母)兩錐堵中心孔臥式車床21精磨各外圓及兩端面兩錐堵中心孔外圓磨床22粗磨兩處1∶12外錐面兩錐堵中心孔外圓磨床23精磨兩處1∶12外錐面、D端面及短錐面C兩錐堵中心孔外圓磨床24精磨莫氏6號錐孔夾小頭，托大頭支承軸頸錐孔磨床25按圖樣要求全部檢驗

3)在通孔鉆出后一般均采用帶有中心孔的錐堵或錐套心軸，如圖2-22所示。當主軸孔的錐度較大(如銑床主軸)時，可用錐套心軸。圖2-22錐堵與錐套心軸a)錐堵b)錐套心軸案例中主軸加工工藝過程中定位基準安排如下：粗基準：在工藝過程一開始以外圓作為粗基準銑端面鉆中心孔；粗車：外圓為定位基準;半精加工、精加工外圓：采用錐堵上的兩中心孔作為定位基準;終磨錐孔：以支承軸頸作為定位基準。上述定位基準選擇各工序兼顧，也體現(xiàn)了互為基準原則。(2)加工階段的劃分主軸加工通常以主要表面加工為主線，劃分為三個階段:粗加工階段:包括粗車各外圓、鉆中心孔等;半精加工階段:包括半精車各外圓及兩端錐孔等;精加工階段:包括粗、精磨各外圓及兩端錐孔等。其他次要表面適當穿插在各個階段進行。各階段的劃分大致以熱處理為界，將整個加工過程按粗、精加工劃分為不同的階段，這是制訂工藝規(guī)程的一個原則，目的是為了保證加工質(zhì)量和降低生產(chǎn)費用。一般精度的主軸，精磨為最終工序。對于精密主軸，還應有光整加工階段。(3)熱處理工序的安排一般在主軸毛坯鍛造后，首先安排正火處理，目的：消除鍛造內(nèi)應力，細化晶粒，改善機加工時的切削性能。粗加工后應安排調(diào)質(zhì)處理，目的：消除內(nèi)應力，代替時效處理，提高韌性。半精加工后對支承軸頸、配合軸頸、錐孔等安排淬火處理，目的：達到設計的硬度保證表面的耐磨性。(4)加工順序的安排依據(jù)“基面先行，先粗后精，先主后次”的原則進行。對主軸零件一般是準備好中心孔后，先加工外圓，再加工內(nèi)孔，并注意粗精加工分開進行。本案例中，以熱處理為標志，調(diào)質(zhì)處理前為粗加工，淬火處理前為半精加工，淬火后為精加工。在安排主軸工序時，還應注意以下幾點。1)深孔加工應安排在調(diào)質(zhì)以后進行，在半精加工階段進行。2)外圓表面的加工順序應先加工大直徑外圓，然后加工小直徑外圓，以免一開始就降低了工件的剛度。3)主軸上的花鍵、鍵槽等次要表面的加工一般應安排在外圓精車或粗磨之后，精磨外圓之前進行。4)主軸上螺紋表面加工宜安排在主軸局部淬