CA6140车床主轴加工实用工艺设计.doc

word机械制造工艺学课程设计——CA6140机床主轴加工工艺设计一、零件图样分析5二、毛坯确实定51、毛坯的形式52、毛坯的尺寸确定63、主轴的材料的选择64、热处理工艺的制定和安排6三、定位基准确实定61、粗基准的选择62、精基准的选择63、基准的转换7四、划分加工阶段71、粗加工阶段72、半精加工阶段73、精加工阶段7五、确定主要外表的加工方法8六、加工工序的安排和工序确实定81、加工顺序方案确定82、工序确定83、工艺路线9七、确定加工余量和工序尺寸11I、确定工序尺寸11II．确定加工余量11八．计算切削速度15⒈对小端端面有15⒉如此对大端面同理有15⒊．钻中心孔16⒋：粗车外圆16⒌：车大端各部〔大端外圆、短锥、端面、台阶〕18⒍：仿形车小端各部197、钻φ48深孔22⒏车小端锥孔〔配1:20锥堵〕22⒐.车大端面锥孔〔配莫氏6号锥堵〕外短锥与端面23⒑：钻大端各孔2411.钻φ4-H7孔25⒓对φ90g6、短锥与莫氏6号锥孔进展高频淬火25⒔精车，,φ100h6外圆并切槽25⒕磨削外圆28⒖磨削莫氏6锥孔28⒗铣键槽29⒘粗铣、精铣花键29⒙车大端侧面，车三处螺纹〔配螺母〕；3019. 磨削两处1：12外锥面,D面,以与短锥面31⒛磨削莫氏6锥孔33 / 一、零件图样分析由零件简图可知，该主轴呈阶梯状，其上有安装支承轴承、传动件的圆柱、圆锥面，安装滑动齿轮的花键，安装卡盘与顶尖的外圆锥面，联接紧固螺母的螺旋面，通过棒料的深孔等。

下面分别介绍主轴各主要局部的作用与技术要求： ⑴、支承轴颈  主轴二个支承轴颈A、B圆度公差为0.005mm，径向跳动公差为0.005mm；而支承轴颈1∶12锥面的接触率≥70%；外表粗糙度Ra为0.4mm；支承轴颈尺寸精度为IT5因为主轴支承轴颈是用来安装支承轴承，是主轴部件的装配基准面，所以它的制造精度直接影响到主轴部件的回转精度 ⑵、端部锥孔  主轴端部锥孔〔莫氏6号〕对支承轴颈A、B的跳动在轴端面处公差为0.005mm，离轴端面300mm处公差为0.01 mm；锥面接触率≥70%；外表粗糙度Ra为0.4mm；硬度要求45~50HRC该锥孔是用来安装顶尖或工具锥柄的，其轴心线必须与两个支承轴颈的轴心线严格同轴，否如此会使工件〔或工具〕产生同轴度误差 ⑶、端部短锥和端面  头部短锥C和端面D对主轴二个支承轴颈A、B的径向圆跳动公差为0.008mm；外表粗糙度Ra为0.8mm它是安装卡盘的定位面为保证卡盘的定心精度，该圆锥面必须与支承轴颈同轴，而端面必须与主轴的回转中心垂直 ⑷、空套齿轮轴颈  空套齿轮轴颈对支承轴颈A、B的径向圆跳动公差为0.015 mm由于该轴颈是与齿轮孔相配合的外表，对支承轴颈应有一定的同轴度要求，否如此引起主轴传动啮合不良，当主轴转速很高时，还会影响齿轮传动平稳性并产生噪声。

⑸、螺纹 主轴上螺旋面的误差是造成压紧螺母端面跳动的原因之一，所以应控制螺纹的加工精度当主轴上压紧螺母的端面跳动过大时，会使被压紧的滚动轴承环的轴心线产生倾斜，从而引起主轴的径向圆跳动从上述分析可以看出，主轴的主要加工外表是两个支承轴颈、锥孔、前端短锥面与其端面、以与装齿轮的各个轴颈等而保证支承轴颈本身的尺寸精度、几何形状精度、两个支承轴颈之间的同轴度、支承轴颈与其它外表的相互位置精度和外表粗糙度，如此是主轴加工的关键二、毛坯确实定1、毛坯尺寸确实定CA6140主轴零件材料45钢，硬度HBS为127:162生产类型为大批量生产，采用自由锻，设备上使用胎膜锻毛坯，经计算毛坯重量约30Kg.由《机械加工工艺手册》表2.3-22得：直径为80:100的余量与偏差为11直径为101:125的余量与偏差为11直径为101:125的余量与偏差为13对主轴的零件进展分析：φ195-φφ195-φ120相差75mm φ120-φ90相差30mm由于考虑到胎膜锻加工的特征，故由上面分析可得将对坯模进展二次拔长，且第一次拔长时以φ120的毛坯尺寸φ131mm为拔长对象，第2次拔长是以φ90mm的毛坯尺寸φ100mm，毛坯原坯模为φ208，体积约为0.03立方米。

2、热处理工艺的制定和安排选择适宜的材料并在整个加工过程中安排足够和合理的热处理工序，对于保证主轴的力学性能、精度要求和改善其切削加工性能非常重要车床主轴的热处理主要包括：1〕毛坯热处理　车床主轴的毛坯热处理一般采用正火，其目的是消除锻造应力，细化晶粒，并使金属组织均匀，以利于切削加工2〕预备热处理在粗加工之后半精加工之前，安排调质处理，目的是获得均匀细密的回火索氏体组织，提高其综合力学性能，同时，细密的索氏体金相组织有利于零件精加工后获得光洁的外表3〕最终热处理主轴的某些重要外表〔如Φ90g5轴颈、锥孔与外锥等〕需经高频淬火最终热处理一般安排在半精加工之后，精加工之前，局部淬火产生的变形在最终精加工时得以纠正三、定位基准确实定1、粗基准的选择 为取得两中心孔作为精加工的定位基准，所以机械加工的第一道工序是铣两端面中心孔为此可选择前、后支撑轴颈〔或其近处的外圆外表〕作为粗基准这样，当反过来再用中心孔定位，加工支撑轴颈时，可以获得均匀的加工余量，有利于保证这两个高精度轴颈的加工精度2、精基准的选择为了防止基准重合误差，考虑工艺基准与设计基准和各工序基准的统一，以与尽可能在一次装夹中加工较多的工作外表，所以在主轴精加工的全部工序中〔二端锥孔面本身加工时除外〕均采用二中心孔位定位基准。

主轴中心通孔钻出以后，远中心孔消失，需要采用锥堵，借以重新建立定位精度〔二端中心孔〕中心孔在使用过程中的磨损会影响定位精度，故必须经常注意保护并与时保修特别是在关键的精加工工序之前，为了保证和提高定位精度，均需要重新修整中心孔使用锥堵时应注意：当锥堵装入中心孔以后，在使用过程中，不能随意拆卸和更换，都会引起基准的位置变动，从而造成误差3、基准的转换由于主轴的主要轴颈和大端锥孔的位置精度要求很高，所以在加工过程中药采用互换基准的原如此，在基准相互转换的过程中，精度逐步得到提高 1〕、以轴颈位粗基准加工中心孔； 2〕、以中心孔为基准，粗车支承轴颈等外圆各部； 3〕、以支承轴颈为基准，加工大端锥孔； 4〕、以中心孔〔锥堵〕为基准，加工支承轴颈等外圆各部； 5〕、以支撑轴颈位基准，粗磨大端锥孔； 6〕、以中心孔为〔重配锥堵〕为基准，加工支承轴颈等外圆各部； 7〕、以打断支撑轴颈和φ75h6外圆外表为基准，粗磨打断锥孔主轴外圆外表的加工，应该以顶尖孔作为统一的定位基准但在主轴的加工过程中，岁着通孔的加工，作为定位基面的中心孔消失，工艺上常采用带有中心孔的锥堵到主轴的两端孔中，如图5-4所示，让锥堵的顶尖其附加定位基准的作用。

四、划分加工阶段(以下表1为基准)根据图中零件各局部不同的精度要求与主轴加工过程中的加工工序和热处理工序会产生不同程度的加工误差、应力，主轴加工根本上划分为以下三个阶段1、粗加工阶段1)毛坯处理:备料,锻造,热处理(正火)2)粗加工:工序4～6锯除多余局部，铣端面、钻中心孔和荒车外圆等目的:切除大局部余量,接近最终尺寸,只留少量余量,与时发现缺陷2、半精加工阶段1)半精加工前热处理:工序72)半精加工:工序8～13车工艺锥面(定位锥孔) 半精车外圆端面和钻深孔等3)精加工:精磨外圆和外锥面以保证主轴最主要外表的精度3、精加工阶段1〕精加工前热处理：工序142〕工序15～24均为精加工阶段五、确定主要外表的加工方法该主轴主要加工外表是Ø75h5、Ø80h5、Ø90g5、Ø105h5轴颈，两支承轴颈与大头锥孔它们加工的尺寸精度在IT5~IT6之间，外表粗糙度Ra为0.4~ 在机械加工工序中间尚需插入必要的热处理工序，这就决定了主轴加工各主要外表总是循着以下顺序的进展，即粗车→调质〔预备热处理〕→半精车→精车→淬火-回火〔最终热处理〕→粗磨→精磨 那么，主轴主要外表的加工顺序安排如下： 外圆外表粗加工〔以顶尖孔定位〕→外圆外表半精加工〔以顶尖孔定位〕→钻通孔〔以半精加工过的外圆外表定位〕→锥孔粗加工〔以半精加工过的外圆外表定位，加工后配锥堵〕→外圆外表精加工〔以锥堵顶尖孔定位〕→锥孔精加工〔以精加工外圆面定位〕。

当主要外表加工顺序确定后，就要合理地插入非主要外表加工工序对主轴来说非主要外表指的是螺孔、键槽、螺纹等这些外表加工一般不易出现废品，所以尽量安排在后面工序进展，主要外表加工一旦出了废品，非主要外表就不需加工了，这样可以防止浪费工时但这些外表也不能放在主要外表精加工后，以防在加工非主要外表过程中损伤已精加工过的主要外表六、加工工序的安排和工序确实定1、加工顺序方案确定具有空心和锥特点的轴类零件，在考虑支承颈，一般轴颈和锥等主要外表的加工顺序时，可有以下几种方案1)、外外表粗加工→钻深孔→外外表精加工→锥孔粗加工→锥孔精加工2)、外外表粗加工→钻深孔→锥孔粗加工→锥孔精加工→外外表精加工3)、外外表粗加工→钻深孔→锥孔次加工→外外表精加工→锥孔精加工针对CA6140车床主轴的加工顺序来说，可做如下分析比拟：第一方案：在锥孔粗加工时，由于要用已精加工过的外圆外表作基准面，会破坏外圆外表的精度和粗糙度，所以此方案不宜采用第二方案：在精加工外圆外表时，还要再插上锥堵，这样会破坏锥孔精度另外，在加工锥孔时不可防止的会有加工误差〔锥堵本身误差等就会造成外圆外表和锥孔的不同轴，故此方案也不宜采用〕第三方案：在锥孔精加工时，虽然也要用已精加工过的外圆外表作为精基准面；但由于锥面精加工的加工余量已很小，磨削力不大:同时锥孔的精加工已处于轴加工的最终阶段，对外圆外表的精度影响不大；加上这一方案的加工工序，可采用外圆外表和锥孔互为基准，交替使用，能逐步提高同轴度。

经过上述比拟可知像CA6140主轴这类的轴件加工顺序，以第三方案为佳2、工序确定工序确实定要按加工顺序进展，应当掌握两个原如此：1〕工序中的定位基准面要安排在该工序之前加工2〕 对个外表的加工要粗、精分开，先粗后精，屡次加工，已逐步提高其精度和粗糙度主要外表的精加工应安排在最后为了改善金属组织和加工性能而安排的热处理工序，如退火、正火等，一般应安排在机械加工之前为了提高零件的机械性能和消除应力而安排的热处理工序，如调质、时效处理等，一般应安排在粗加工之后，精加工之前3、工艺路线该主轴零件结构较为复杂，其中涉与到外圆、端面、孔、锥孔、花键、键槽等加工，考虑加工的方便与准确度等因素，制定出表1所示加工方法和加工工艺过程卡片：表1序号工序名称工序容定位基准设备1备料2锻造模锻立式精锻机3热处理正火4锯头5铣端面钻中心孔毛坯外圆中心孔机床6粗车外圆顶尖孔多刀半自动车床7热处理调质8车大端各部车大端外圆、短锥、端面与台阶顶尖孔卧式车床9车小端各部仿形车小端各部外圆顶尖孔仿形车床10钻深孔钻Ø48mm通孔两端支承轴颈深孔钻床11车小端锥孔车小端锥孔〔。