1、ca6140主軸加工工藝規程設計目 錄1審查零件圖樣的完整性及零件的工藝性 12毛坯制造 12.1毛坯的選擇及制造方法 12.2毛坯尺寸的確定 13定位基準（面）的選擇 23.1粗基準的選擇 23.2精基準的選擇 24工件表面加工方法選擇和工藝路線制定 34.1加工方法的分析 34.1.1加工階段的劃分34.1.2加工順序的安排和工序的確定 34.1.3工藝路線的確定55工序具體內容的確定75.1確定工序尺寸 75.2加工設備與工藝裝備的選擇 85.2.1機床選擇 85.2.2夾具選取 95.2.3刀具選擇 95.2.4量檢具選擇 95.3切削用量及基本工時的確定105.3.1刀具幾何形狀確定

2、 105.3.2切削用量確定 105.3.3切削速度確定 115.3.4檢驗機床扭矩及功率125.3.5基本工時的計算 121審查零件圖樣的完整性及零件的工藝性通過對圖樣的仔細審查可知該零件屬于軸類零件，并且視圖完整、正確、尺寸、公差及技術要求合理、齊全，各表面加工工藝成熟，沒有特殊要求，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合來看，是車床的一個傳動零件，在使用過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，進行正火或調質而成。由于整個零件尺寸較大，小批量或單件生產時宜采用自由鍛成形方

3、式，但該零件屬于成批生產，如果仍然采用自由鍛方式，將不利于生產效率的提高，因此采用模鍛成形方式。另外，該零件結構簡單，在毛坯制作時，考慮到毛坯形狀與零件尺寸較為接近，制作成臺階形，其中孔由于軸向尺寸較大，徑向尺寸相對較小，因此可以采用鉆削的方式形成。2.2毛坯尺寸的確定通過對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，對支承軸頸應有一定的同軸度要求，否則會引起主軸傳動齒輪嚙合不良。當主軸轉速很高時，還會產生振動和噪聲，使工件外圓產生振紋，尤其在精車時，這種影響更為明顯。在本零件中，空套齒輪軸頸對支承軸頸的徑向圓跳動允差為0.015mm。通過對螺紋的觀察分析，可知主軸上螺

4、紋的精度要求是用于限制壓緊螺母端面跳動量的，如果壓緊螺母端面跳動量過大，在壓緊滾動軸承的過程中，會造成軸承內環軸心線的傾斜，引起主軸的徑向跳動（在一定條件下，甚至會使主軸產生彎曲變形），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允差在50mm半徑上為0.025mm。通過對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。在滑動軸承配合中，軸頸與軸瓦發生摩擦，要求軸頸表面有較高的耐磨性。在采用滾動軸承時，摩擦轉移給軸承環和 滾動

5、體，軸頸可以不要求很高的耐磨性，但仍然要求適當提高其硬度，以改善其裝配工藝性和裝配精度。定心表面（內外錐面、圓柱面、法蘭圓錐等）因相配件（頂尖、卡盤等）需經常拆卸，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。當表面硬度在hrc45以上時，拉毛現象可大大改善。主軸表面的粗糙度ra值在0.0008-0.0002mm之間。綜上所述，可將毛坯尺寸確定為零件設計尺寸加上所查取的加工余量。3定位基準（面）的選擇3.1粗基準的選擇中心孔在以后的加工中將作為精基準使用，所以先對其進行加工，此時可用主軸圓柱面作為粗基準。3.2精基準的選擇該主軸零件為帶深孔的軸類零件，中孔是設計基準，同時也是測量基

6、準和裝配基準，遵循“基準重合”原則，可避免因基準不重合產生的誤差，因此可以根據不同工序的加工內容，選取中心孔及其它基準（面）為精基準。除了中心孔以外，加工過程中還會涉及到零件兩端面及圓柱面等基準（面），因此可以在中心孔的基礎上以其為精基準車兩端面和圓柱面等，并以此為精基準。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工過程中的各加工工序和熱處理工序均會不同程度地產生加工誤差和應力，因此要劃分加工階段。主軸加工基本上劃分為下列三個階段。（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，銑端面、鉆中心孔和荒車外圓等（2）、半精加

7、工階段1)半精加工前熱處理 對于45鋼一般采用調質處理以達到220240hbs。 2）半精加工 車工藝錐面（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）精加工前各種加工 粗磨定位錐面、粗磨外圓、銑鍵槽和花鍵槽，以及車螺紋等。3）精加工 精磨外圓和內外錐面以保證主軸最重要表面的精度。4.1.2加工順序的安排和工序的確定 1.加工順序方案確定具有空心和內錐特點的軸類零件，在考慮支承軸頸、一般軸頸和內錐等主要表面的加工順序時，可有以下幾種方案。（1）外表面粗加工鉆深孔外表面精加工錐孔粗加工錐孔精加工；（2） 外表面粗加工鉆深孔錐孔粗加工錐孔精加工外表面

8、精加工；（3）外表面粗加工鉆深孔錐孔粗加工外表面精加工錐孔精加工。針對ca6140車床主軸的加工順序來說，可作這樣的分析比較：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精基準面，會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，還要再插上錐堵，這樣會破壞錐孔精度。另外，在加工錐孔時不可避免地會有加工誤差（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造成外圓表面和內錐面的不同軸，故此方案也不宜采用。第三方案：在錐孔精加工時，雖然也要用已精加工過的外圓表面作為精基準面；但由于錐面精加工的加工余量已很小，磨削力不大；同時錐孔的精加工已處于軸加

9、工的最終階段，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。經過上述比較可知，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換有關。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工定位基準面，即先行工序必須為后面的工序準備好所用的定位基準。例如ca6140主軸工藝過程，一開始就銑端面打中心孔。這是為粗車和半精車外圓準備定位基準；半精車外圓又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。

10、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則又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行，應當掌握兩個原則：（1） 工序中的定位基準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面，以保證深孔加工時壁厚均勻。（2）對各表面的加工要粗、精分開，先粗后精，多次加工，以逐步提高其精度和粗糙度。主要表面的精加工應安排在最后。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，一般應安排在機械加工之前。為了提高零件的機械性能和消除內應力而安排的熱處理工序，

11、如調質、時效處理等，一般應安排在粗加工之后，精加工之前。4.1.3工藝路線的確定該主軸零件結構較為復雜，其中涉及到了外圓、端面、孔、錐孔、花鍵、鍵槽等加工，據此，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：工序號加工內容（1）備料；（2）模鍛，使鍛件尺寸大致接近加工尺寸；（3）采用正火的方式進行熱處理；（4）以外圓為粗基準銑端面，鉆中心孔；（5）以端面中心孔為工序基準粗車外圓；（6）以調質的方式進行熱處理；（7）以已加工的外圓面和端面為工序基準車主軸大端各部；（8）以已加工的端面為工序基準仿形車小端各部；（9）以中心孔為工序基準鉆48深孔；（10）以中心孔為工序基準配

12、以1：20錐堵車小端內錐孔；（11）以中心孔為工序基準配以莫氏6號錐堵車大端錐孔，同時車外短錐及端面；（12）以中心孔為工序基準鉆大端端面各孔；（13）局部高頻淬火；（14）以中心孔為工序基準（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粗磨外圓；（16）以中心孔為工序基準粗磨莫氏6號內錐孔（重配莫氏6號錐堵）；（17）以中心孔為工序基準粗銑和精銑花鍵；（18）以中心孔及鍵槽鄰近端面為工序基準銑鍵槽；（19）以中心孔及大端端面為工序基準車大端內側面，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精磨各外圓及e、f兩端面；（21）以中心孔為工序基準粗磨兩處1：1

13、2外錐面；（22）以中心孔為工序基準精磨兩處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精磨莫氏6號錐孔（卸堵）；（24）鉗工，將4個23鉆孔處銳邊倒角；（25）檢查，按檢驗卡片或圖紙技術要求全部檢查。5工序具體內容的確定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、外圓柱面、端面等使用的工序基準、定位基準、測量基準與設計基準重合，因此各工序尺寸只與加工余量有關，即各表面工序尺寸只須在設計尺寸基礎上累計加上加工余量即可。具體尺寸參見表2所示：表2：加工表面工序余量/mm工序尺寸及公差/mm表面粗糙度粗加工半精加工精加工粗加工半精加工精加工粗加工半精加工精加工19

14、531981955105.815.52.7124108.5105.80.630.4100h7100h6100h71.250.890g590g50.630.480h50.480.4h880h50.630.475.25h80.750.576.50+0.1575.7575.25h80.630.475h51.10.476.50+0.1575.4h875h51.255.2加工設備與工藝裝備的選擇 5.2.1機床選擇從整個主軸零件的加工工藝過程分析可知其加工內容主要是粗車、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，因此多數情況下可以選用常用的c620

15、-1型臥式機床，具體選擇如下：工序4鉆中心孔可采用中心孔機床；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加工內容是粗磨，所以分別采用外圓磨床、內圓磨床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工序內容為粗銑和精銑花鍵和鍵槽，所以分別采用半自動花鍵軸銑床和x25型銑床。 5.2.2夾具選取由于本

16、零件為長軸類零件，加工工序內容又主要是車、銑、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，選用硬質合金刀，其中，粗加工時采用yt5，半精加工時采用yt15，精加工時采用yt30。根據零件材料特點和幾何形狀特點，鉆削時采用高速鋼鉆頭。 5.2.4量檢具選擇 在本零件的加工過程中，可以采用兩種方法：一是按計量器具的不確定度進行選擇；二是按計量器具極限誤差進行選擇。下面以第一種方法進行舉例說明： 在工序7 車大端各部中，粗車外圓1080+0.13,該尺寸公差為t=0.13，查參考文獻2表5.1-1，計量器具不確定允許值為u1=0.00

17、9,有根據參考文獻2表5.1-2可知分度值為0.01的外徑百分尺的不確定允許值為u=0.006，所以u1u，故選用分度值為0.01的外徑百分尺。 其它工序尺寸的檢測方法與此類似，在此不再贅述。5.3切削用量及基本工時的確定5.3.1刀具幾何形狀確定本說明書以工序9鉆48深孔為例進行說明。鉆頭選擇高速鋼直柄麻花鉆，=20mm，夾具為成組夾具。鉆頭幾何形狀:雙錐修磨橫刃, 鉆頭子規格:直徑=20mm,后角;擴孔d=45 l=359;鉸刀:淬硬鋼50hrc 硬質合金剛 前角5.3.2切削用量確定1、確定進給量f（1)按加工要求參考文獻3決定進給量，,當加工要求為h12h13精度,剛強度800mpa,

18、 =20mm,時,f=0.350.43mm/r，由于 故應乘孔修正系數klf=0.95,則。（2)按鉆頭強度決定進給量,根據參考文獻3表2.8,當=640mpa, =20mm鉆頭強度允許進給量f=1.11mm/r。（3)按機床進給強度決定進給量,根據參考文獻3 表2.9,當=640mpa,do20.5mm,機床進給機構允許的軸向力為8330n(參見參考文獻3表2.35),進給量為0.53mm/r。從以上三個進給量比較可以看出,受限制的進給量是工藝要求,其值為f=0.1750.215mm/r.根據z525鉆床說明書,f=0.17mm.所以即將鉆穿時候選用手動進給,從參考文獻3表2.19可查鉆孔時

19、的軸向力,當f=0.2mm/r,do21mm時f=0.20mm/r,do21mm/r時,軸向力f1=3580n,軸向力修正系數為1.0,故f1=3580n。根據z525鉆床說明書,機床進給機構強度允許的最大軸向力fmax=8830n,f1fmax,故f=0.17mm/r,可用(2)決定鉆頭磨鈍標準及壽命,由參考文獻3表2.12得,當=20mm時,鉆頭后刀面最大磨損量為0.6mm,壽命t=45min。 5.3.3切削速度確定由參考文獻3表2.14可知的40剛加工性屬5類.由參考文獻3表2.13,當加工性為第5類,f=0.17mm/r,雙橫刃磨的鉆頭=20mm時vt=627m/min，切削速度的修正系數為