典型零件的加工工艺设计正式版.doc

典型轴类零件的加工工艺设计4摘 要能通过运用机械制造工艺学课程中的基本理论以及在生产实习中学到实践知识,正确的解决一个零件在加工过程中的定位.夹紧以及工艺路线安排.工艺尺寸确定等问题,保证零件的加工质量本文选择了轴的加工工艺设计这一课题,主要阐述了对轴类零件的加工工艺过程,主要表现在从毛坯到成品的的过程它分为零件的热处理,大部分采用的是常见的四把火和调制处理.对典型的轴比如机床主轴汽车半轴内燃机曲轴阶梯轴和ca6140主轴的热处理和加工工艺都有很明确的方案及选材对轴的加工工艺流程分为:下料锻造正火机械加工调质粗车半精车精车粗磨精磨光整加工终检对工件的装夹都采取一次性装夹满足基准重合和基准统一或者互为基准对不同的工件采取的加工工艺有所不同以上此法操作简便工效提高节省材料,能保证加工精度对它的工艺性能也有明显的提高和使用寿命长等优点关键词:热处理工艺 轴加工工艺 轴的装夹定位abstractthrough the use of machinery manufacturing technology courses in basic theory and practice in the production of learned practical knowledge, the correct solution to a part in the positioning process. clamping and routing process. process to determine issues such as size, to ensure that the processing of parts qualitythis article has chosen the design process of the axis of the subject, the main shaft of the machining process, mainly in the finished product from rough to divide it into parts of the process of heat treatment, most commonly used is the four - to deal with fire and modulation. for example, a typical machine tool spindle axis, automotive axle, the internal combustion engine crankshaft, stepped shaft and spindle ca6140 process of heat treatment and processing of the program are very clear and material selection.processing process of the axis is divided into: forging cutting machining normalizing rough quenched - semi-refined car - finish - coarse grinding - grinding - finishing - the end of the seizure. clamping of the work piece clamping has been taken to meet the benchmark one-time overlap and complement each other or to benchmark the benchmark reunification. different parts of the process taken to be different. above this method is simple, to improve work efficiency, saving materials, can guarantee the processing precision. the performance of its technology has improved and the advantages of long life.key words: heat treatment process processing shaft axis positioning of the clamping目录第一章 前 言1第二章 轴类零件的分类和技术要求2第一节 轴类零件的功用与结构特点2第二节 主要技术要求3第三节 轴类零件的材料和毛坯3第四节 轴类零件的预加工4第三章 典型主轴类零件加工工艺分析5第一节 轴类零件加工的工艺路线5第二节 轴类零件加工的定位基准和装夹5第四章 轴类零件选材及工艺设计7第一节 机床主轴7第二节 汽车半轴9第三节 内燃机曲轴10第四节 阶梯轴的加工工艺过程10第五节 ca6140主轴加工工艺过程11第五章 检 验17第一节 加工中的检验17第二节 加工后的检验17结束语18谢辞19参考文献201邱宣怀.机械设计m.北京:高等教育出版社,1997.202范文慧 谭建荣.基于图形单元技术的轴类零件的设计j.机械设计2001203西北工业大学机械原理及机械零件教研室.机械原理m.北京:高等教育出版社,1987204机械设计手册编委会.机械设计册m.北京:接写工业出版社 200420第一章 前 言 在机床汽车拖拉机等制造工业中,轴类零件是另一类用量很大,且占有相当重要地位的结构件轴类零件的主要作用是支承传动零件并传递动和动力,它们在工作时受多种应力的作用,因此从选材角度看,材料应有较高的综合机械性能.局部承受摩擦的部位如车床主轴的花键曲轴轴颈等处,要求有一定的硬度,以提高其抗磨损能力要求以综合机械性能为主的一类结构零件的选材,还需根据其应力状态和负荷种类考虑材料的淬透性和抗疲劳性能实践证明,受交变应力的轴类零件连杆螺栓等结构件,其损环形式不少是由于疲劳裂纹引起的轴类零件工艺结构的合理性材料质量的稳定性,往往影响着整台设备的正常运转和使用寿命对那些已经损坏或产生了严重缺陷的轴类零件,不能只是盲目地更换,还应对其破坏的频率原因进行跟踪分析,找出问题所在,从工艺或结构上进行改进,用以提高轴类零件的使用寿命和整台设备的机械性能第二章 轴类零件的分类和技术要求第一节 轴类零件的功用与结构特点 轴类零件主要用于支承传动零件(齿轮带轮等),承受载荷传递专矩及保证在轴上零件的圆转精度根据轴的结构形状,轴的分类如下所示:一 轴的分类轴类零件按其结构形状的特点,可分为光轴阶梯轴空心轴和异形轴(包括曲轴凸轮轴和偏心轴等)四类(图1) 轴的种类a)光轴 b)空心轴 c)半轴 d)阶梯轴 e)花键轴 f)十字轴 g)偏心轴h)曲轴 1) 凸 轮轴若按轴的长度和直径的比例来分,又可分为刚性轴(l/d12)两类二 按承载分:转轴心轴传动轴(一)转轴工作中既承受弯矩又承受转矩的轴(二)心轴工作中承受弯距而不传递转矩的轴(固定心轴转动心轴)(三)传动轴工作中只传递转矩而不承受弯矩或很小弯矩的轴三 按轴线形状分:直轴曲轴钢丝软轴(一)直轴轴心线为直线 (二)曲轴轴心线为曲线 (三)钢丝软轴轴心线柔软可变的曲线 四 按轴的形状分:光轴阶梯轴实轴空心轴 (一)光轴外径相同的轴 (二)阶梯轴不同外径组成有台肩的轴 (三)实心轴轴心有材料 (四)空心轴轴心无材料 五 按刚柔性分:硬轴和软轴 (一)硬轴刚性轴 (二)软轴挠性轴 根据轴的长度l与直径d之比,又可分为刚性轴(l /d12)和挠性轴(l /d12)两种轴类零件通常由内外圆柱锥面端面台阶面螺纹键槽花键横向孔及沟槽等组成六功用为支承传动零件(齿轮皮带轮等)传动扭矩承受载荷,以及保证装在主轴上的工件或刀具具有一定的回转精度第二节 主要技术要求一 尺寸精度轴颈是轴类零件的主要表面,它影响轴的回转精度及工作状态轴颈的直径精度根据其使用要求通常为it69,精密轴颈可达it5二几何形状精度轴颈的几何形状精度(圆度圆柱度),一般应限制在直径公差点范围内对几何形状精度要求较高时,可在零件图上另行规定其允许的公差三位置精度主要是指装配传动件的配合轴颈相对于装配轴承的支承轴颈的同轴度,通常是用配合轴颈对支承轴颈的径向圆跳动来表示的;根据使用要求,规定高精度轴为0.0010.005mm,而一般精度轴为0.010.03mm此外还有内外圆柱面的同轴度和轴向定位端面与轴心线的垂直度要求等四表面粗糙度根据零件的表面工作部位的不同,可有不同的表面粗糙度值,例如普通机床主轴支承轴颈的表面粗糙度为ra0.160.63um,配合轴颈的表面粗糙度为ra0.632.5um,随着机器运转速度的增大和精密程度的提高,轴类零件表面粗糙度值要求也将越来越小第三节 轴类零件的材料和毛坯合理选用材料和规定热处理的技术要求,对提高轴类零件的强度和使用寿命有重要意义,同时,对轴的加工过程有极大的影响一轴类零件的材料一般轴类零件常用45钢,根据不同的工作条件采用不同的热处理规范(如正火调质淬火等),以获得一定的强度韧性和耐磨性对中等精度而转速较高的轴类零件,可选用40cr等合金钢这类钢经调质和表面淬火处理后,具有较高的综合力学件能精度较高的轴,有时还用轴承钢gcrls和弹簧钢65mn等材料,它们通过调质和表面淬火处理后,具有更高耐磨性和耐疲劳性能对于高转速重载荷等条件下工作的轴,可选用20crmnti20mnzb20cr等低碳含金钢或38crmoaia氮化钢低碳合金钢经渗碳淬火处理后,具有很高的表面硬度抗冲击韧性和心部强度,热处理变形却很小二轴类零件的毛坯轴类零件的毛坯最常用的是圆棒料和锻件,只有某些大型的结构复杂的轴才采用铸件第四节 轴类零件的预加工轮类零件在切削加工之前,应对其毛坯进行预加工预加工包括校正切断和切端面和钻中心孔一校正校正棒料毛坯在制造运输和保管过程中产生的弯曲变形,以保证加工余量均匀及送料装夹的可靠校正可在各种压力机上进行二切断当采用棒料毛坯时,应在车削外圆前按所需长度切断切断叮在弓锯床上进行,高硬度棒料的切断可在带有薄片砂轮的切割机上进行三切端面钻中心孔中心孔是轴类零件加工最常用的定位基准面,为保证钻出的中心孔不偏斜,应先切端面后再钻中心孔四荒车 如果轴的毛坯是向由锻件或大型铸件,则需要进行荒车加工,以减少毛坯外国表面的形状误差,使后续工序的加工余景均匀第三章 典型主轴类零件加工工艺分析 第一节 轴类零件加工的工艺路线一 基本加工路线 外圆加工的方法很多,基本加工路线可归纳为四条 粗车半精车精车 对于一般常用材料,这是外圆表面加工采用的最主要的工艺路线 粗车半精车粗磨精磨 对于黑色金属材料,精度要求高和表面粗糙度值要求较小零件需要淬硬时,其后续工序只能用磨削而采用的加工路线 粗车半精车精车金刚石车 对于有色金属,用磨削加工通常不易得到所要求的表面粗糙度,因为有色金属一般比较软,容易堵塞沙粒间的空隙,因此其最终工序多用精车和金刚石车 粗车半精粗磨精磨光整加工 对于黑色金属材料的淬硬零件,精度要求高和表面粗糙度值要求很小,常用此加工路线 二典型加工工艺路线 轴类零件的主要加工表面是外圆表面,也还有常见的特特形表面,因此针对各种精度等级和表面粗糙度要求,按经济精度选择加工方法 对普通精度的轴类零件加工,其典型的工艺路线如下: 毛坯及其热处理预加工车削外圆铣键槽(花键槽沟槽)热处理磨削终检 三 轴类零件的预加工 轴类零件的预加工是指加工的准备工序,即车削外圆之前的工艺 校直 毛坯在制造运输和保管过程中,常会发生弯曲变形,为保证加工余量的均匀及装夹可靠,一般冷态下在各种压力机或校值机上进行校值 第二节 轴类零件加工的定位基准和装夹一以工件的中心孔定位在轴的加工中,零件各外圆表面,锥孔螺纹表面的同轴度,端面对旋转轴线的垂直度是其相互位置精度的主要项目,这些表面的设计基准一般都是轴的中心线,若用两中心孔定位,符合基准重合的原则中心孔不仅是车削时的定为基准,也是其它加工工序的定位基准和检验基准,又符合基准统一原则当采用两中心孔定位时,还能够最大限度地在一次装夹中加工出多个外圆和端面三以外圆和中心孔作为定位基准(一夹一顶)用两中心孔定位虽然定心精度高,但刚性差,尤其是加工较重的工件时不够稳固,切削用量也不能太大粗加工时,为了提高零件的刚度,可采用轴的外圆表面和一中心孔作为定位基准来加工这种定位方法能承受较大的切削力矩,是轴类零件最常见的一种定位方法 四以两外圆表面作为定位基准 在加工空心轴的内孔时,(例如:机床上莫氏锥度的内孔加工),不能采用中心孔作为定位基准,可用轴的两外圆表面作为定位基准当工件是机床主轴时,常以两支撑轴颈(装配基准)为定位基准,可保证锥孔相对支撑轴颈的同轴度要求,消除基准不重合而引起的误差 五以带有中心孔的锥堵作为定位基准 在加工空心轴的外圆表面时,往往还采用代中心孔的锥堵或锥套心轴作为定位基准,见图2所示 锥堵或锥套心轴应具有较高的精度,锥堵和锥套心轴上的中心孔即是其本身制造的定位基准,又是空心轴外圆精加工的基准因此必须保证锥堵或锥套心轴上锥面与中心孔有较高的同轴度在装夹中应尽量减少锥堵的安装此书,减少重复安装误差实际生产中,锥堵安装后,中途加工一般不得拆下和更换,直至加工完毕 (图2) 锥堵和锥套心轴 a)锥堵 b)锥套心轴 第四章 轴类零件选材及工艺设计轴类零件的加工工艺因其用途结构形状技术要求产量大小的不同而有差异而轴的工艺规程编制是生产中最常遇到的工艺工作一轴类零件加工的主要问题轴类零件加工的主要问题是如何保证各加工表面的尺寸精度表面粗糙度和主要表面之间的相互位置精度二轴类零件加工的典型工艺路线如下:毛坯及其热处理预加工车削外圆铣键槽等热处理磨削下面介绍以车床主轴汽车半轴内燃机曲轴 阶梯轴和ca6140主轴等典型零件为例进行分析第一节 机床主轴一在选选用机床主轴的材料和热处理工艺时,必须考虑以下几点(一) 受力的大小不同类型的机床,工作条件有很大差别,如高速机床和精密机床主轴的工作条件与重型机床主轴的工作条件相比,无论在弯曲或扭转疲劳特性方面差别都很大(二) 轴承类型如在滑动轴承上工作时,轴颈需要有高的耐磨性(三)主轴的形状及其可能引起的热处理缺陷结构形状复杂的主轴在热处理时易变形甚至于开裂,因此在选材上应给予重视主轴是机床中主要进零件之一,其质量好坏直接影响机床的精度和寿命因此必须根据主轴的工作条件和性能要求,选择用钢和制定合理的冷热加工工艺二机床主轴的工作条件和性能要求(一)承受交变的弯曲应力与扭转应力,有时受到冲击载荷的作用;(二)主轴大端内锥孔和锥度外圆,经常与卡盘顶针有相对摩擦;(三)花健部分经常有磕或相对滑动总之,该主轴是在滚动轴承中动转,承受中等负荷,转速中等,有装配精度要求,且受到一定的冲击力作用由此确定热处理技术条件如下:(一)整体调质后硬度应为hb200230,金相组织为回火索氏体;(二)内锥孔和外圆锥面处硬度为hrc4550,表面35内金相组织为回火屈氏体和少量回火马氏体;(三)花键部分的硬度为hrc4853,金相组同上三选择用钢 c616车床属于中速中负荷在滚动轴承中工作的机床,因此选用45钢是可以的过去此主轴曾采用45钢经正火处理后使用;后来为了提高其强度和韧性,在粗车后又增加了调质工序而且调质状态的疲劳强度比正火为高,这对提高主轴抗疲劳性能也是很重要的表1为45钢正火和调质后的机械性能比较表1 45钢正火和调质后的机械性能热 处 理b(mn/)s(mn/)-1(mn/)调 质682490338正 火600340260四主轴的工艺路线下料锻造正火粗加工(外圆留余45)调质半精车外圆(留余2.53.5),钻中心孔,精车外圆(留余0.60.7,锥孔留余0.60.7),铣键槽局部淬火(锥孔及外锥体)车定刀槽,粗磨外圆(留余0.40.5),滚铣花键花键淬火精磨五热处理工序的作用 正火处理是为了得到合适和硬度(hb170230),以便于机械加工,同时改善锻造组织,为调质处理作准备调质处理是为了使主轴得到高的综合机械性能和疲劳强度调质后硬度后硬度为hb200230,组织为回火索氏体为了更好的发挥调质效果,将调质安排在粗加工后进行内锥孔和外圆锥面部分经盐浴局部淬火和回火后得到所要求的硬度,以保证装配精度和不易磨损六热处理工艺 调质淬火时由于主轴各部分的直径不同,应注意谈天问题调质后的变形虽然可以通过校直来修正,但校直时的附加应力对主轴精加工后的尺寸稳定性是不利的为减小变形,应注意淬火操作方法可采取预冷淬火和控制水中冷水机却时间来减小变形花键部分可用高频淬火以减小变形和达到硬度要求经淬火后的内锥孔和外圆锥面部分需经260300回火,花键部分需经240260回火,以消除淬火应力并达到规定的硬度值也有用球墨铸铁制造机床主轴的,如某厂用球墨铸铁的主轴淬火后硬度为hrc5258,且变形量比45钢为小.第二节 汽车半轴汽车半轴是驱动车轮转动的直接驱动件半轴材料与其工作条件有关,中型载重汽车目前选用40cr钢,而重型载汽车则选用性能更高的40crmnmo钢一汽车半轴的工作条件和性能一般载重汽车(载重量为2500kg)的半轴为例汽车半轴是传递扭矩的一个重要部件汽车运行时,发动机输出的扭矩,经过多级变速和主动器传递给半轴,再由半轴传动车轮在上坡或启动时,扭矩很大,特别在紧急制动或行驶在不平坦的道路上,工作条件更为繁重因此半轴在工作时承受冲击反复弯曲疲劳和扭转应力的作用,要求材料有足够的抗弯强度和较好的韧性热处理技术条件:硬 度:杆部hrc3744;盘部外圆hrc2434金相组织:回火索氏体或回火屈氏体弯曲度:杆中部1.8,盘都跳动2.00二选择用钢 根据jb529-64汽车半轴技术条件规定,半轴材料可选用40cr40crmo40crmnmo钢同时规定调质后的半轴其金相组织淬透层应呈回火索氏体或回火屈氏体,心部(从中心到花键底半径四分之三范围内)允许有铁素体存在根据上述技术条件,选用40cr钢能满足要求同时应指出,从汽车的整体性能来看,设计半轴时所采取的安全系数是比较小的这是考虑到汽车超载运行而发生事故时,半轴首先破坏对保护后桥内的主动齿轮不受损坏是有利的从这一点出发,半轴又是一个易损件三半轴的工艺路线下料锻造正火机械加工调质盘部钻孔磨花键(一)热处理工艺分析锻造后正火,硬度为hb187241调质处理是使半轴具有高的综合机械性能淬火后的回火温度,根据杆部要求硬度hrc3744,选用42010回火回火后在水中冷却,以防止产生回火脆性同时水冷有利于增加半轴表面的压应力,提高其疲劳强度第三节 内燃机曲轴曲轴是内燃机中形状复杂而又重要的零件之一它在工作时受到内燃机周期性变化着的气体压力曲柄连杆机构的惯性力扭转和弯曲应力以及冲击力等的作用在高速内燃机中曲轴还受到扭转振动的影响,会造成很大的应力因此,对曲轴的性能要求是保证有高的强度,一定的冲击韧性和弯曲扭转疲劳强度,在轴颈处要求有高的硬度和耐度磨性一选择用钢一般以静力强度(sb)和冲击韧性作为曲轴的设计指标,并考疲劳强度内燃机曲轴材料的选择主要决定于内燃机的使用情况功率大小转速高低以及轴瓦材料等第四节 阶梯轴的加工工艺过程图3所示为一蜗杆轴,材料选用 40cr 钢,表 2 所示为蜗杆轴的加工工艺过程,产批量属于小批量生产 (图3) 蜗杆轴 该轴 20j6, 17k5两外圆表面为支撑轴颈;锥体部分是装配离合器的表面;m18 1处装配圆螺母来固定轴承的轴向位置根据外形结构其毛坯选用 50mm的圆钢(棒料),在锯床上按240mm长度下料 表2 蜗杆轴加工工艺过程 序号 工序 名称 工序内容 定位基准 序号 工序 名称 工序内容 定位基准 1 车削 车端面 钻中心孔 粗车左边各外圆,留余量 2-3mm ,长度上留余量 1mm 掉头车右端面到 238mm ,钻中心孔 粗车右边各外圆,留余量 2-3mm 粗车蜗杆螺旋部分,留余量 外圆 外圆及中心孔 外圆及中心孔 外圆及中心孔 外圆及中心孔 3 车削 修研中心孔 精车 22mm 到尺寸, 17mm 留余量 0.2mm 车退刀槽及卡圈槽,倒角 掉头精车左侧各外圆到 26mm 20.2mm 18mm 16mm 及 14mm 车退刀槽,倒角 精车蜗杆螺纹,留磨削余量 0.1mm 精车锥面,留余量 0.2mm 车螺纹 m18 1 m12 两中心孔 两中心孔 两中心孔 2 热处理 调质处理 4 热处理 淬火 5 磨削 修研中心孔,磨 17k5 20j6 外圆及锥面到尺寸,磨蜗杆螺纹到尺寸 两中心孔 第五节 ca6140主轴加工工艺过程一ca6140主轴技术条件的分析(一)支承轴颈的技术要求主轴两支承轴颈的圆度允差 0.005毫米,径向跳动允差 0.005毫米,两支承轴颈的1:12锥面接触率70%,表面粗糙度ra0.4um支承轴颈直径按it5-7级精度制造主轴外圆的圆度要求,对于一般精度的机床,其允差通常不超过尺寸公差的50%,对于提高精度的机床,则不超过25%,对于高精度的机床,则应在 510%之间(二)锥孔的技术要求主轴锥孔对支承轴颈的跳动,近轴端允差 0.005mm,离轴端300mm处允差 0.01毫米,锥面的接触率 70%,表面粗糙度ra0.4um,硬度要求 hrc48(三)短锥的技术要求短锥对主轴支承轴颈的径向跳动允差0.008mm,端面对轴颈的端面跳动允差0.008mm,锥面及端面的粗糙度均为ra0.8um(四)空套齿轮轴颈的技术要求空套齿轮的轴颈对支承轴的径向跳动允差为 0.015毫米(五)螺纹的技术要求这是用于限制与之配合的压紧螺母的端面跳动量所必须的要求因此在加工主轴螺纹时,必须控制螺纹表面轴心线与支承轴颈轴心线的同轴度,一般规定不超过0.025mm从上述分析可以看出,主轴的主要加工表面是两个支承轴颈锥孔前端短锥面及其端面以及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表面的相互位置精度和表面粗糙度,则是主轴加工的关键二ca6140主轴加工工艺 主轴毛坯的制造方法及热处理批量:大批;材料:45钢;毛坯:模锻件(一)材料在单件小批生产中,轴类零件的毛坯往往使用热轧棒料对于直径差较大的阶梯轴,为了节约材料和减少机械加工的劳动量,则往往采用锻件单件小批生产的阶梯轴一般采用自由锻,在大批大量生产时则采用模锻(二)热处理45钢,在调质处理(235hbs)之后,再经局部高频淬火,可以使局部硬度达到hrc6265,再经过适当的回火处理,可以降到需要的硬度(例如 ca6140主轴规定为 hrc52)9mn2v,这是一种含碳0.9%左右的锰钒合金工具钢,淬透性机械强度和硬度均比45钢为优经过适当的热处理之后,适用于高精度机床主轴的尺寸精度稳定性的要求例如,万能外圆磨床 m1432a头架和砂轮主轴就采用这种材料38crmoal,这是一种中碳合金氮化钢,由于氮化温度比一般淬火温度为低540550,变形更小,硬度也很高(hrc65,中心硬度hrc28)并有优良的耐疲劳性能,故高精度半自动外圆磨床mbg1432的头架轴和砂轮轴均采用这种钢材此外,对于中等精度而转速较高的轴类零件,多选用40cr等合金结构钢,这类钢经调质和高频淬火后,具有较高的综合机械性能,能满足使用要求有的轴件也选用滚珠轴承钢如 gcr15和弹簧钢如 66mn等材料.这些钢材经调质和表面淬火后,具有极高的耐磨性和耐疲劳性能当要求在高速和重载条件下工作的轴类零件,可选用18crmnti20mn2b等低碳含金钢,这些钢料经渗碳淬火后具有较高的表面硬度冲击韧性和心部强度,但热处理所引起的变形比38crmoal为大凡要求局部高频淬火的主轴,要在前道工序中安排调质处理(有的钢材则用正火), 当毛坯余量较大时(如锻件),调质放在粗车之后半精车之前,以便因粗车产生的内应力得以在调质时消除;当毛坯余量较小时(如棒料),调质可放在粗车(相当于锻件的半精车)之前进行高频淬火处理一般放在半精车之后,由于主轴只需要局部淬硬,故精度有一定要求而不需淬硬部分的加工,如车螺纹铣键槽等工序,均安排在局部淬火和粗磨之后对于精度较高的主轴在局部淬火及粗磨之后还需低温时效处理,从而使主轴的金相组织和应力状态保持稳定三定位基准的选择对实心的轴类零件,精基准面就是顶尖孔,满足基准重合和基准统一,而对于象ca6140a的空心主轴,除顶尖孔外还有轴颈外圆表面并且两者交替使用,互为基准四加工阶段的划分主轴加工过程中的各加工工序和热处理工序均会不同程度地产生加工误差和应力,因此要划分加工阶段主轴加工基本上划分为下列三个阶段(一)粗加工阶段1)毛坯处理 毛坯备料锻造和正火2)粗加工 锯去多余部分,铣端面钻中心孔和荒车外圆等(二)半精加工阶段1)半精加工前热处理 对于45钢一般采用调质处理以达到220240hbs 2)半精加工 车工艺锥面(定位锥孔) 半精车外圆端面和钻深孔等(三)精加工阶段1)精加工前热处理 局部高频淬火2)精加工前各种加工 粗磨定位锥面粗磨外圆铣键槽和花键槽,以及车螺纹等3)精加工 精磨外圆和内外锥面以保证主轴最重要表面的精度五加工顺序的安排和工序的确定具有空心和内锥特点的轴类零件,在考虑支承轴颈一般轴颈和内锥等主要表面的加工顺序时,可有以下几种方案(一)外表面粗加工钻深孔外表面精加工锥孔粗加工锥孔精加工;(二)外表面粗加工钻深孔锥孔粗加工锥孔精加工外表面精加工;(三)外表面粗加工钻深孔锥孔粗加工外表面精加工锥孔精加工针对ca6140车床主轴的加工顺序来说,可作这样的分析比较:第一方案:在锥孔粗加工时,由于要用已精加工过的外圆表面作精基准面,会破坏外圆表面的精度和粗糙度,所以此方案不宜采用第二方案:在精加工外圆表面时,还要再插上锥堵,这样会破坏锥孔精度另外,在加工锥孔时不可避免地会有加工误差(锥孔的磨削条件比外圆磨削条件差人 加上锥堵本身的误差等就会造成外圆表面和内锥面的不同轴,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表面作为精基准面;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,对外圆表面的精度影响不大;加上这一方案的加工顺序,可以采用外圆表面和锥孔互为基准,交替使用,能逐步提高同轴度经过这一比较可知,象ca6140主轴这类的轴件加工顺序,以第三方案为佳通过方案的分析比较也可看出,轴类零件各表面先后加工顺序,在很大程度上与定位基准的转换有关当零件加工用的粗精基准选定后,加工顺序就大致可以确定了因为各阶段开始总是先加工定位基准面,即先行工序必须为后面的工序准备好所用的定位基准例如ca6140主轴工艺过程,一开始就铣端面打中心孔这是为粗车和半精车外圆准备定位基准;半精车外圆又为深孔加工准备了定位基准;半精车外圆也为前后的锥孔加工准备了定位基准反过来,前后锥孔装上锥堵后的顶尖孔,又为此后的半精加工和精加工外圆准备了定位基准;而最后磨锥孔的定位基准则又是上工序磨好的轴颈表面六工序的确定要按加工顺序进行,应当掌握两个原则(一)工序中的定位基准面要安排在该工序之前加工例如,深孔加工所以安排在外圆表面粗车之后,是为了要有较精确的轴颈作为定位基准面,以保证深孔加工时壁厚均匀(二)对各表面的加工要粗精分开,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内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,精加工之前七大批生产和小批生产工艺过程的比较(一)定位基准的选择表3 不同生产类型下主轴加工定位基准的选择工 序 名 称定 位 基 准 面大 批 生 产小 批 生 产加工顶尖孔毛坯外圆划 线粗车外圆顶尖孔顶尖孔钻深孔粗车后的支承轴颈夹一端,托另一端半精车和精车两端锥堵的顶尖孔夹一端,顶另一端粗精磨外锥两端锥堵的顶尖孔两端锥堵的顶尖孔粗精磨外国两端锥堵的顶尖孔两端锥堵的顶尖孔粗精磨难孔两支承轴颈外表面或靠近两支承轴颈的外圆表面夹小端,托大端(二)轴端两顶尖孔的加工在单件小批生产时,多在车床或钻床上通过划线找正加工在成批生产时,可在中心孔钻床上加工专用机床可在同一工序中铣出两端面并打好顶尖孔(三)外圆表面的加工在单件小批生产时,多在普通车床上进行;而在大批生产时,则广泛采用高生产率的多刀半自动车床或液压仿形车床等设备 (四)深孔加工在单件小批生产时,通常在车床上用麻花钻头进行加工在大批量生产中,可采用锻造的无缝钢管作为毛坯,从根本上免去了深孔加工工序;若是实心毛坯,可用深孔钻头在深孔钻床上进行加工;如果孔径较大,还可采用套料的先进工艺(五)花键轴加工在单件小批生产时,常在卧式铣床上用分度头分度以圆盘铣刀铣削;而在成批生产(甚至小批生产)都广泛采用花键滚刀在专用花键轴铣床上加工(六)前后支承轴颈以及与其有较严格的位置精度要求的表面精加工,在单件小批生产时,多在普通外圆磨床上加工;而在成批大量生产中多采用高效的组合磨床加工八主轴加工中的几个工艺问题(一)锥堵和锥堵心轴的使用 对于空心的轴类零件,若通孔直径较小的轴,可直接在孔口倒出宽度不大于2mm的60度锥面,代替中心孔而当通孔直径较大时,则不宜用倒角锥面代之,一般都采用锥堵或锥堵心轴的顶尖孔作为定位基准使用锥堵或锥堵心轴时应注意事项:1)一般不中途更换或拆装,以免增加安装误差2)锥堵心轴要求两个锥面应同轴,否则拧紧螺母后会使工件变形(二)顶尖孔的研磨因热处理切削力重力等的影响,常常会损坏顶尖孔的精度,因此在热处理工序之后和磨削加工之前,对顶尖孔要进行研磨,以消除误差常用的研磨方法有以下几种1)用铸铁顶尖研磨2)用油石或橡胶轮研磨3)用硬质合金顶尖刮研4)用中心孔磨床磨削(三)深孔加工一般孔的深度与孔径之比 l/d5就算深孔ca6140主轴内孔l/d=18,属深孔加工1加工方式加工深孔时,工件和刀具的相对运动方式有三种:1)工件不动,刀具转动并送进这时如果刀具的回转中心线对工件的中心线有偏移或倾斜加工出的孔轴心线必然是偏移或倾斜的因此,除笨重或外形复杂而不便于转动的大型工件外,一般不采用2)工件转动,刀具作轴向送进运动这种方式钻出的孔轴心线与工件的回转中心线能达到一致如果钻头偏斜,则钻出的孔有锥度;如果钻头中心线与工件回转中心线在空间斜交,则钻出的孔的轴向截面是双曲线,但不论如何,孔的轴心线与工件的回转中心线仍是一致的,故轴的深孔加够采用这种方式3)工件转动,同时刀具转动并送进由于工件与刀具的回转方向相反,所以相对切削速度大,生产率高,加工出来的孔的精度也较高但对机床和刀杆的刚度要求较高,机床的结构也较复杂,因此应用不很广泛2深孔加工的冷却与排屑在单件小批生产中,加工深孔时,常用接长的麻花钻头,以普通的冷却润滑方式,在改装过的普通车床上进行加工为了排屑,每加工一定长度之后,须把钻头退出这种加工方法,不需要特殊的设备和工具由于钻头有横刃,轴向力较大,两边切削刃又不容易磨得对称,因此加工时钻头容易偏斜此法的生产率很低在批量生产中,深孔加工常采用专门的深孔钻床和专用刀具,以保证质量和生产率这些刀具的冷却和切屑的排出,很大程度上决定于刀具结构特点和冷却液的输入方法目前应用的冷却与排屑的方法有两种:1)内冷却外排屑法加工时冷却液从钻头的内部输入,从钻头外部排出高压冷却液直接喷射到切削区,对钻头起冷却润滑作用,并且带着切屑从刀杆和孔壁之间的空间排出2)外冷却内排屑法 冷却液从钻头外部输入,有一定压力的冷却液经刀杆与孔壁之间的通道进入切削区,起冷却润滑作用,然后经钻头和刀杆内孔带着大量切屑排出第五章 检 验第一节 加工中的检验 自动测量装置,作为辅助装置安装在机床上这种检验方式能在不影响加工的情况下,根据测量结果,主动地控制机床的工作过程,如改变进给量,自动补