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c6132
车床
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C6132车床丝杠的加工工艺设计,c6132,车床,加工,工艺,设计
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1 无锡职业技术学院（论文） 开 题 报 告 （ 2013 届） 题 目 C6132 车床丝杠 的加工工艺 设计 指导教师 薛锦忠 院 系 机 械 班 级 数控设备 11033 学 号 1060103324 姓 名 王菁菁 二一三 年 三 月 四 日 nts 2 一、 毕业设计的内容和意义 （一）论文的研究意义 通过本人的论述，通过对本文的论述， 了解 细长轴的加工工艺 （二）论文的主要内容 掌握细长轴的车削过程中所遇到的问题，从而了解及掌握细长轴的车削加工工艺 二、 研究的主要内容，拟解决的主要问题 1. C6132 车床丝杠 的简介 2. C6132 车床 丝杠 的工艺特点 3 C6132 车床丝杠 加工过程中所遇到的问题 4 如何解决加工过程中的问题 三、 文献综述 C6132 车床丝杠是典型的 细长轴 ，高精度细长轴 在精密机械设备和仪器仪表中使用很多。针对现有加工手段存在工序复杂 、 精度不易保证 、 加工效率低下等特点，提出了甚于自适应控制思想的高精度细长轴高效数控加工系统的解决方案。零件的工艺生成是从零件到毛坯的逆向推理，创成各个表面要素的加工链，通过对加工链的分析与重构，生成零件的机械加工工艺。对组合夹具在柔性制造系统中的应用现状做了简要介绍，重点讨论模具设计的 发展方向和趋势，具体分析以及相关信息的处理等步骤的阐述其中，工艺文件的创成这一环节涉及很多方面：加工方法的确定、加工顺序的确定、工艺尺寸链的计算、刀具和量具的选择、机床的选择、夹具的确定以及毛坯的设计。采用该系统可以很方便高效地加工出各种高精度细长轴。在控制好数控随动支架的位移精度和检测系统的精度的前提下，还可以实现超高精度 .超长细长轴的高效自动加工。如能实现检测元件测杆的自动开合状态，则可以方便地实现高精度细长阶梯轴的自动加工。 通常轴的长度与之直径比大于 20 25(即 L/d 20 25)的轴称之为细长 轴。这类零件一般在车床上进行加工。在车削过程中，由于其刚性差，在切削力和切削热的作用下，细长轴很容易产生弯曲变形，这样就破坏了刀具和零件相对运动的准确性，使加工出来的细长轴产生中间粗、两头细的形状，严重影响零件的加工精度 ， 同时细长轴产生弯曲变形后，还会引起工艺系统振动，影响零件的粗糙度。 nts 3 参考文献： 王绍林 .机械制造工艺与装备 .北京：中国劳动社会保障出版社 . 葛中民 .机械设计基础 .北京：中央广播电视大学出版社 . 车路 .车工技术丛书 .北京出版社， 1993.05 任信华 .车工工艺学 .科学普及出版社， 1985.01 赵志修 .机械制造工艺学 .机械工业出版社， 1985.03 顾崇衔 .机械制造力学分析 .机械设计与制造 ,2004.10 中国机械工程学会第 一 机械工业部 .机修手册 北京机械工业出版社， ， 1981.4 徐振宇 .机械零件 .北京：高等教育出版社， 1983 雷红 .机械工程基础 .哈尔滨：黑龙江出版社， 2002 唐宗军 . 机械制造基础 .大连：机械工业出版社， 1997 吴祖育，秦鹏飞 .数控机床 .上海：上海科技技术出版社 ， 2003 张树森 .机械工程学 .辽宁：东北大学出版社， 2001 徐宏涛 .数控加工工艺 .北京：中央广播电视大学出版社， 2007 张超英 . 数控编程技术 .北京：中央广播电视大学出版社， 2007 李华 .机械制造技术北京：高等教育出版社 ,2006 四、 研究计划 课题研究的实施周期： 2013 年 2 月 2013 年 4 月 1.课题研究设计计算： 2013 年 3 月 成立课题组，准备开展课题研究的相关软硬件设备，收集相应资料，选用并学习使用远程网络交流工具，讨论课题研究的方案和计划，对课题进行初步设计。详细讨论方 案可行性，操作性，经济性。 2. 整理资料 阶段： 2013 年 1 月 2013 年 3 月 分两个阶段进行： 第一阶段： 2013 年 1 月 2013 年 3 月 nts 4 用所查找到的资料编写论文，然后交于指导老师予以检查修改，建立电子档案，和打印文本档案。 第二阶段： 2013 年 3 月 2013 年 4 月 准备答辩 指导教师意见： 签名： 年 月 日 系毕业设计（论文）工作指导小组意见： 签名： 年 月 日 二级学院 (直属系 )毕业设计（论文）工作领导小组意见： 签名： 年 月 日 nts机 械 技 术 学 院 毕 业 设 计 任 务 书 课题名称 C6132 车床丝杠 的加工工艺 设计 指导教师（学院） 薛锦忠 职称 高级工程师 指导教师（企业） 无锡职业技术学院 专业名称 数控设备应用与维护 班级 数控设备 11033 学生姓名 王菁菁 学号 1060103324 课题需要完成的任务 ： 1 查找有关 C6132 车床丝杠 的资料 2 查找工艺手册所需的 结构等技术要求 4 编写设计论文 5 整理毕业设计资料，完成答辩 课题计划 ： 2 月 18 日 3 月 2 日 查看相关资料，进行 C6132 车床丝杠 加工工艺的设计方案 3 月 5 日 3 月 16 日 翻译相关英文资料 3 月 19 日 3 月 30 日 完成 C6132 车床丝杠 加工工艺的设计 4 月 2 日 4 月 6 日 完成部分零件的图纸 4 月 7 日 4 月 10 日 完善论文 4 月 11 日 4 月 20 日 整理资料， 准备答辩 计划答辩时间 ： 4 月 15 日 技 术 系 2013 年 3 月 11 日 nts 机 械 技 术 学 院 毕 业 设 计 论 文 C6132 车床丝杠的加工工艺设计 学生姓名： 王菁菁 指导教师姓名： 薛锦忠 高级工程师 所在班级 数控设备 11033 所在专业 数控设备应用与维护 论文提交日期 2013年 4月 10 日 论文答辩日期 2013年 4月 20 日 答辩委员会主任 主答辩人 机 械 技 术 系 2013 年 4 月 10 日 nts 无锡职业技术学院 毕业设计说明书 课题名称： C6132 车床丝杠 的加工工艺设计 系部名称 机械学院 专业班级 数控设备 11033 学 号 1060103324 学生姓名 王菁菁 指导教师 薛锦忠 完成日期 2013 年 3 月 21 日 nts机 械 技 术 学 院 2013届 数设 11033 班学生毕业设计指导记录 学生姓名 王菁菁 学号 1060103324 指导教师 薛锦忠 毕业设计课题： C6132 车床丝杠 的加工工艺 设计 指导日期 指导方式地点 指导内容记录 备注 2012 年12月 1日 当面指导 /J9-102 讲解毕业实践意义，布置毕业设计任务和安排，指导本学期所需要做的工作，分成二个毕业实践小组并选出组长。 2013 年 1月 6 日 当面指导 /工业中心 S305 发放回执一 ,二，布置寒假 期内任务 (开学第一周交回执一 ,二 ,完成 外文资料翻译作业 ,考虑选择 毕业设计课题 )。 2月 25日 当面指导 /工业中心 S305 收回执一、二、 外文资料翻译电子档 ，初报毕业设计课题。指导如何 查阅技术资料，选择课题，确定每周一、二晚上 8 点在 QQ 毕业实践群进行网络视频指导。 第一周 3 月 4 日 QQ 毕业实践群网络视频指导 了解上一周课题进展情况，即 确定 C6132 车床丝杠 的加工工艺 设计 ， 重点是 查阅技术资料 。 第二周 3月 11 日 QQ 毕业实践群网络视频指导 了解上一周课题进展情况， 重点指导 、 C6132 车床丝杠 车削的工艺特点 ， 安排本周任务。 第三周 3月 18日 QQ 毕业实践群网络视频指导 了解上一周课题进展情况， 重点 指导 丝杠 加工过程中所出现的问题 ,安排本周任务 。 第四周 3月 15日 QQ 毕业实践群网络视频指导 了解上一周课题进展情况， 重点 指导 C6132 车床丝杠加工工艺设计 ,安排本周任务 。 第五周 4 月 1 日 QQ 毕业实践群网络视频指导 了解上一周课题进展情况， 重点 指导论文修改。 第六周 4 月 8 日 QQ 毕业实践群网络视频指导 了解上一周课题进展情况， 重点 指导论文修改。 第七周 4月 15日 QQ 毕业实践群网 络视频指导 进一步修改论文，准备答辩。 第八周 注：毕业设计指导老师每周至少与学生联系指导一次，并作好相应指导记录及毕业设计或论文修改意见记录（可填在第八周）。 nts无锡职业技术学院机械学院毕业设计论文（说明书） 1 摘 要 C6132 车床丝杠是比较典型的丝杠类型，属于细长轴，本文从作用、结构简介及工艺特点等方面进行零件的分析。对加工前的准备工作进行说明，比如毛坯的预备工序、机械加工工序、材料的选择。对于加工过程中会出现的问题进行分析及如何避免问题的出现、如何去解决问题。同时也对细长轴的工件安装进行说明、最后对切削用量问题也进行了探讨。 通常轴的长度与之直径比大于 20 25(即 L/d 20 25)的轴称之为细长轴。 细长轴在精密机械设备和仪器仪表中使用很多。针对现有加工手段存在工序复杂、精度不易保证、加工效率低下等特点， 提出了甚于自适应控制思想的高精度细长轴高效数控加工系统的解决方案。零件的工艺生成是从零件到毛坯的逆向推理，创成各个表面要素的加工链，通过对加工链的分析与重构，生成零件的机械加工工艺。对组合夹具在柔性制造系统中的应用现状做了简要介绍，重点讨论模具设计的发展方向和趋势，具体分析以及相关信息的处理等步骤的阐述其中，工艺文件的创成这一环节涉及很多方面：加工方法的确定、加工顺序的确定、工艺尺寸链的计算、刀具和量具的选择、机床的选择、夹具的确定以及毛坯的设计。采用该系统可以很方便高效地加工出各种高精度细长轴。在控制好数 控随动支架的位移精度和检测系统的精度的前提下，还可以实现超高精度 .超长细长轴的高效自动加工。 关键词 ： C6132 车床丝杠 细长轴 数控 精度 C6132 车床丝杠 nts无锡职业技术学院机械学院毕业设计论文（说明书） 2 Summary C6132 lathe screw is more typical screw type, belonging to the elongate shaft parts of the analysis in this article from the role, structure Introduction and process characteristics. Preparatory work before the processing instructions, such as the the rough preliminary step, the machining process, the choice of materials. Analysis of the problems that would arise in the process and how to avoid problems, how to solve the problem. But also on the slender shaft of the workpiece installation instructions, the last cutting issues are also discussed. Usually shaft length therewith diameter ratio of greater than 20 to 25 (i.e. L / d 20 25) of the shaft is called the elongate shaft. The slender shaft used in precision machinery and equipment and instrumentation lot. Solution of the existing processing means there is a complex process, easy to ensure accuracy, inefficient processing, precision slender shaft efficient CNC machining system rather than adaptive control thought. Part of the process generated from the part to the blank reverse reasoning, Creation of the surface elements of the processing chain, generated by the analysis and reconstruction of the processing chain, part of the machining process. Made a brief presentation of modular fixture in the flexible manufacturing system application status, focusing on mold design development direction and trends, specific analysis and information processing steps exposition which process file record into this part involves a lot of aspects : the determination of the processing methods, processing to determine the order of the calculation of the process dimension chain, tool and gauge choice, the choice of machine tools, the determination of the fixture and rough design. The system can be convenient and efficient processing of a variety of high-precision slender shaft. Under the premise of control CNC servo bracket displacement accuracy and precision of the detection system, can achieve ultra-high precision long slender shaft efficient automatic processing. Keywords: C6132 lathe screw the slender axis CNC precision nts无锡职业技术学院机械学院毕业设计论文（说明书） 3 目录 摘 要 . 1 Summary . 2 前言 . 6 第一章 细长轴车削的工艺特点 . 8 1.1 引起细长轴产生弯曲变形的原因 . 8 1.1.1 切削力导致变形 . 9 1.1.2 切削热产生的影响 . 9 第二章 加工前的准备工作 . 10 2.1 机床的选择与调整 . 10 2.2 跟刀架调整 . 10 2.3 原材料的选择 . 10 2.3.1 毛坯和材料 . 10 2.3.2 40Cr . 11 2.3.3 棒料的校直 . 12 2.4 刀具的选择 . 12 第三章 C6132 车床丝杠加工工艺路线设计 . 13 3.1 零件分析 . 25 3.3.1 零件的作用 . 27 3.3.1 零件的结构简介 . 27 3.2 丝杠的结构特点及技术要求 . 27 3.3 丝杠材料的选择 . 25 3.4 拟定加工路线 . 27 第四章 C6132车床丝杠加工工艺设计 . 20 4.1C6132 车床丝杠的加工工艺 . 20 4.1.1 零件的结构工艺分析 . 20 4.2 毛坯的预备工序 . 20 nts无锡职业技术学院机械学院毕业设计论文（说明书） 4 4.3 机械加工工序 . 20 4.4C6132 车床丝杠加工中的问题 . 20 4.4.1 丝杠的校直 . 20 4.4.2 工艺基面的加工 . 21 4.4.3 螺纹的粗精加工 . 21 4.5 细长轴的工件安装 . 22 4.5.1 在双顶尖间或一夹一顶安装工件 . 22 4.5.2 用中心架加工工件时装夹和找正 . 22 4.5.3 机床、刀具、夹具的选择 . 22 4.6 切削用量的选择 . 23 第五章提高丝杠加工工精度的措施 . 25 5.1 丝 杠加工中的常见问题 . 25 5.2 提高细长轴加工精度的方法 . 25 5.2.1 选择合适的装夹方式 . 26 5.3 减少细长轴受力变形的方式 . 27 5.3.1 采用中心架和跟刀架 . 27 5.3.2 选择合理的刀具角度 . 28 5.3.3 垫块 . 29 5.4 采用反向切削法车削细长轴 . 29 5.5 合理的切削量 . 30 5.5.1 切削深度 . 30 5.5.2 进给量 . 30 5.5.3 切削速度 . 31 5.6 选择合理的刀具角度 . 31 第六章 结论 . 33 致谢 . 35 参考文献 . 36 附件： . 37 nts无锡职业技术学院机械学院毕业设计论文（说明书） 5 附图一： C6132 零件图 . 37 附图二： C6132 半精加工：车两端 . 38 附图三： C6132 半精加工：切螺纹退刀槽 . 39 附图四： C6132 半精加工：粗车螺纹 . 40 附图五： C6132 半精加工：粗磨两端 . 41 附表 1：机械加工工艺过程卡 . 42 附表 2：机械加工工艺卡 . 44 附表 3：机械加工工序卡 . 47 外文翻译 . 53 nts无锡职业技术学院机械学院毕业设计论文（说明书） 6 前言 C6132 车床主要 主要用于各种回转体零件的外圆、内孔、端面、 锥度、切槽及公制螺纹、模数螺纹、径节螺纹等的车削加工，此外还可以用来进 行钻孔、铰孔、套料、扩孔、滚花、拉油槽等加工 。 C6132 车床刚性强，适合于使用硬质合金刀具对各种黑色金属和有色金属进 行强力切削和高速切削。 丝杠是一种精度很高的零件，它能精确地确定工作台坐标位置，将旋转运动转换成直线运动，面且还要传递一定的动力，所以在精度、强度及耐磨性等方面都有很高的要求 ， 而 C6132 车床丝杠是比较典型的细长轴类型。 通常轴的长度与之直径比大于 20 25(即 L/d 20 25)的轴称之为细长轴。细长轴刚性较差，在加工过程中因床及刀具事业者多因素等影响，工件易产生，弯曲腰鼓形，多角形，糖糊芦形等等缺陷，特别是磨削加工中一般尺寸占差， 表面粗糙度又要求较高，又因磨削时工件一般要求淬火式调质等热处理要求，磨削时的切削热更容易引起工件变形等等，因此如何解决好上述的问题，便成了加工超细长轴关键问题。 这类零件一般在车床上进行加工。在车削过程中，由于其刚性差，在切削力和切削热的作用下，细长轴很容易产生弯曲变形，这样就破坏了刀具和零件相对运动的准确性，使加工出来的细长轴产生中间粗、两头细的形状，严重影响零件的加工精度。同时细长轴产生弯曲变形后，还会引起工艺系统振动，影响零件的粗糙度。 细长轴的主要技术参数 图 1 为细长轴零件图，尺寸及精度（ mm）： 20 0.05， 25 0.05；形状精度要求： 25 外圆的圆柱度公差为 0.05mm；位置精度要求：两 20 0.05 外圆的同轴度公差为 0.03mm。 nts无锡职业技术学院机械学院毕业设计论文（说明书） 7 细长轴加工时的考虑： 1材料，在条件允许的情况下，应选择刚性好，易切削的材料，或经过热处理在改变材料的组织性能。 2.刀具，选择刀尖圆弧小的刀具，以增加刀具的锋利度。 3.改变切削用量，适当的切削用量是加工的关键。让过积销瘤区和刀具的磨损区。4.分开粗精车，在半精车的最后一刀和精车的量尽量保持一致。 5.选择合适的切削。 1、细长轴的高精度主要是轴外 径和圆度指标，以往多依靠机床自身加工定位精度和辅助装置来保证，加工时机床数控系统所显示的加工数值仅仅是机床自身的运动精度而已，根本就不好似零件。图 2 系统组成框图。 图 2 系统组成框图 2、由此为数控机床增加一套在先测量装置。针对细长轴的精度指标特点，利用检测元件对细长轴直径作自动电气接触式测量，并且测头可与刀具作随动保持。零件适时加工的尺寸被检测元件检测到后，通过信号采集和处理单元后传给数控系统，数控系统经处理后生成外径度数据，经与要求的轴加工数据进行比较后自动调整刀具的进给参数，以减小加工误差，适应加 工精度要求。 图 3 测量装置 nts无锡职业技术学院机械学院毕业设计论文（说明书） 8 第一章 细长轴车削的工艺特点 C6132 车床丝杠是比较典型的细长轴类型，现以细长轴的加工难度来进行分析。 工艺特点： (一 )、 细长轴刚性很差，车削时装夹不当，很容易因切削力及重力的作用而发生弯曲变形，产生振动，从而影响加工精度和表面粗糙度。 (二 )、 细长轴的热扩散性能差，在切削热作用下，会产生相当大的线膨胀。如果轴的两端为固定支承，则工件会因伸长而顶弯。 (三 )、 由于轴较长，一次走刀时间长，刀具磨损大，从而影响零件的几何形状精度。 (四 )、 车细长轴时由于使用跟刀架，若支承工 件的两个支承块对零件压力不适当，会影响加工精度。若压力过小或不接触，就不起作用，不能提高零件的刚度：若压力过大，零件被压向车刀，切削深度增加，车出的直径就小，当跟刀架继续移动后，支承块支承在小直径外圆处，支承块与工件脱离，切削力使工件向外让开，切削深度减小，车出的直径变大，以后跟刀架又跟到大直径圆上，又把工件压向车刀，使车出的直径变小，这样连续有规律的变化，就会把细长的工件车成“竹节”形。造成机床、工件、刀具工艺系统的刚性不良给切削加工带来困难，不易获得良好的表面粗糙度和几何精度。 1.1 引起细长轴产生弯曲 变形的原因 在车床上车削细长轴采用的传统装夹方式主要有两种：一种方式是细长轴的一端用卡盘夹紧，另一端用车床尾架顶尖支承 (一夹一顶 )；另一种方式是细长轴的两端均由顶尖支撑 (双顶尖 )。主要分析一夹一顶的装夹方式。如图 4： 通过分析研究，车削引起细长轴弯曲变形的原因主要有： nts无锡职业技术学院机械学院毕业设计论文（说明书） 9 1.1.1 切削力导致变形 在车削过程中，产生的切削力可以分解为轴向切削力 PX、径向切削力 PZ。不同的切削力对车削细长轴时产生弯曲变形的影响是不同的。 径向切削力 PZ 的影响 径向切削力是垂直作用在通过细长轴轴线水平平面内的，由于细长轴的 刚性较差，径向力将会把细长轴顶弯，使其在水平面内发生弯曲变形 .径向切削力对细长轴弯曲变形的影响。 轴向切削力 PX 的影响 轴向切削力是平行作用在细长轴轴线方向上的，它对工件形成一个弯矩。对于一般的车削加工，轴向切削力对工件弯曲变形的影响并不大，可以忽略。但是由于细长轴的刚性较差，其稳定性也较差，当轴向切削力超过一定数值时，将会把细长轴压弯而发生纵向弯曲变形。如图 5所示。 1.1.2 切削热产生的影响 车削加工产生的切削热，会引起工件热伸长。由于在车削过程中，卡盘和尾架顶尖都是固定不动的，因此两者之间的距离 也是固定不变的。这样细长轴受热后的轴向伸长量受到限制，导致细长轴受到轴向挤压而产生弯曲变形。 因此可以看出，提高细长轴的加工精度问题，实质上就是控制工艺系统的受力及受热变形的问题。 nts无锡职业技术学院机械学院毕业设计论文（说明书） 10 第二章 .加工前的准备工作 2.1 机床的选择与调整 数控车床相比普通车床优点具有主轴旋转稳定，刀架稳定，进给速度平稳，锥度可调，轨道精度高，加工效率高等特点。用数控车床加工细长轴毋庸置疑要好。至于说中心架是用于加工超细长工件的当然普通细长轴不需要加中心架的，数控车的中心架附件和普通车床的很不同，行程短些的数控车床安不了没有扩展位置 。 1）机床的主要规格尺寸应与加工零件的外廓尺寸相适应。 2）机床的精度应与工序要求的加工精度相适应。 3）机床的生产率与加工零件的生产类型相适应。 4）机床选择应结合现场的实际情况 细长轴的加工过程需要使用床身导轨的全部或大部分，因此机床本身的精度对加工效率、质量有着相当重要的影响。由于机床导轨面磨损程度不同，因此首先要对机床做适当的调整。使主轴中心和尾座顶尖中心线与导轨全长平行。 2.2 跟刀架调整 跟刀架是加工细长轴及其重要的附件。跟刀架的形式很多，但不管是哪种，其中心都必须与卡盘、尾座顶尖处于同一中心 上。必要时可将圆柱铰刀或圆柱铣刀支持在三爪卡盘上，对跟刀架支撑头进行修正。加工细长轴时最好采用三支柱的跟刀架，支柱的材料为普通铸铁，因为这种材料的磨损较小能保证加工精度，而且不会研伤工件表面，能提高工件表面的光洁度。跟刀架爪与工件表面要接触良好，其压力大小是由操作者手感控制，不得过紧或过松。过紧，工件随着走刀，会产生竹节形误差，表面粗糙度加大；过松，工件容易跳动产生椭圆形、三菱形、竹节形等误差，表面粗糙度也会增大。 2.3 原材料的选择 2.3.1 毛坯和材料 (一 )轴类零件的毛坯 轴类零件可根据使用要求、生产 类型、设备条件及结构，选用棒料、锻件等毛坯形式。对于外圆直径相差不大的轴，一般以棒料为主；而对于外圆nts无锡职业技术学院机械学院毕业设计论文（说明书） 11 直径相差大的阶梯轴或重要的轴，常选用锻件，这样既节约材料又减少机械加工的工作量，还可改善机械性能。 根据生产规模的不同，毛坯的锻造方式有自由锻和模锻两种。中小批生产多采用自由锻，大批大量生产时采用模锻。 (二 )轴类零件的材料 轴类零件应根据不同的工作条件和使用要求选用不同的材料并采用不同的热处理规范（如调质、正火、淬火等），以获得一定的强度、韧性和耐磨性。 2.3.2 40Cr 40Cr 是轴类零件的常用 材料，它价格便宜经过调质（或正火）后，可得到较好的切削性能，而且能获得较高的强度和韧性等综合机械性能，淬火后表面硬度可达 4552HRC。 40Cr 等合金结构钢适用于中等精度而转速较高的轴类零件，这类钢经调质和淬火后，具有较好的综合机械性能。 轴承钢 GCr15 和弹簧钢 65Mn，经调质和表面高频淬火后，表面硬度可达 50 58HRC，并具有较高的耐疲劳性能和较好的耐磨性能，可制造较高精度的轴。 精密机床的主轴（例如磨床砂轮轴、坐标镗床主轴）可选用 38CrMoAIA 氮化钢。这种钢经调质和表面氮化后，不仅能获 得很高的表面硬度，而且能保持较软的芯部，因此耐冲击韧性好。与渗碳淬火钢比较，它有热处理变形很小，硬度更高的特性。 40Cr 广泛用于机械制造，这种钢的机械性能很好。但是这是一种中碳钢，淬火性能并不好， 40Cr 可以淬硬至 HRC42 46。所以如果需要表面硬度，又希望发挥 40Cr 优越的机械性能，常将 40Cr 表面渗碳淬火，这样就能得到需要的表面硬度。 40Cr 弹性模数 :弹性模量 E(20 ) /MPa 200000 211700 ，切变模量 G(20 ) 80800。 1. 细长轴的材料一般采用 40Cr 2. 热处理之后，必须 有液压校直的工序 3. 半精车之后，煮油定性 4. 上外圆磨之前，必须研磨中心孔 5. 精加工合格之后，必须悬吊存放于阴暗处 nts无锡职业技术学院机械学院毕业设计论文（说明书） 12 2.3.3 棒料的校直 校直机的工作原理：辊子的位置与被校直制品运动方向成某种角度，两个或三个大的是主动压力辊，由电动机带动作同方向旋转，另一边的若干个小辊是从动的压力辊，它们是靠着旋转着的圆棒或管材摩擦力使之旋转的。为了达到辊子对制品所要求的压缩，这些小辊可以同时或分别向前或向后调整位置，一般辊子的数目越多，校直后制品精度越高。制品被辊子咬入之后，不断地作直线或旋转运动，因而使制品承受各方面的压缩、 弯曲、压扁等变形，最后达到校直的目的。 2.4 刀具的选择 刀具的主要参数 1.为减少径向抗力，朱偏角选为 90至 88之间为宜。 2.为减少切削阻力和摩擦力，卷屑效果好，刀具前面应磨出 4 5mm 的卷屑槽。 3.为排屑好，避免损伤已加工表面，主刀刃采用负刃倾角 -3至 -4。 4.为降低表面粗糙度，使切削平稳，无振动，主刀刃应磨出 0.15mm 至 0.2mm 和 -20的倒棱。为提高刀尖强度，刀尖要有 0.15mm 至 0.2mm 的圆弧。见图 6： 图 6 刀具参数与被加工的工件图 nts无锡职业技术学院机械学院毕业设计论文（说明书） 13 第三章 C6132 车床丝杠加工工艺路线设计 3.1 零件分析 3.3.1 零件的作用 丝杠是一种精度很高的零件，它能精确地确定工作台坐标位置，将旋转运动转换成直线运动，面且还要传递一定的动力，所以在精度、强度及耐磨性等方面都有很高的要求。所以，丝杠的加工从毛坯到成品的每道 工序都要周密考虑，以提高其加工精度。 3.3.2 零件的结构简介 丝杠的分类机床丝杠按其摩擦特性可分为三类 :即滑动丝杠、滚动丝杠及静压丝杠。由于滑动丝杠结构简单，制造方便，所以在机床上应用比较广泛。滑动丝杠的牙型多为梯形。这种牙型比三角形牙酬具有效果高，传动性能好，精度高，加工方便等优点。滚动丝杠义分为滚珠丝杠和滚柱丝杠两大类。滚珠丝杠与滚柱丝杠相比而言摩擦力小，传动效率高，精度也高，因而比较常用，但是其制造工艺比较复杂。静压丝杠有许多的优点，常被用于精密机床和数控机床的进给机构中。其纹牙与标准梯形 螺纹牙形相同。但牙形高于同规格标准螺纹 1.5 2 倍，目的在于获得好油封及提高承载能力。但是调整比较麻烦，而且需要一套液压系统，工艺复杂，成本较高。 3.2 丝杠的结构特点及技术要求 （ 1）丝杠结构的工艺特点 丝杠是细长柔性轴，它的长度 L 与直径 d的比值很大，一般为 20 50，刚性较差。结构形状复杂，有很高的螺纹表面要求，还有阶梯、沟槽等，所以，在加工过程中易出现变形。 （ 2）精度等级 在国家标准 GB785 65中，对普通梯形螺纹精度是按中径公差划分的。共有五项基本参数：即外径 d、内径 d1、中径 d2、螺距 t及牙形 半角 /2 。由于丝杠要传递准确nts无锡职业技术学院机械学院毕业设计论文（说明书） 14 运动，因此，按 JB2886 81规定，丝杠及螺距的精度，根据使用要求分为 6 个等级： 4、5、 6、 7、 8、 9（精度依次降低 )。 各级精度丝杠应用范围如下： 4 级为目前最高级，一般很少应用； 5 级用于精密仪器及机密机床，如坐标镗床、螺纹磨床等； 6 级用于精密仪器、精密机床和数控机床； 7级用于精密螺纹车床、齿轮加工机床及数控机床； 8 级用于一般机床，如卧式车床、铣床； 9 级用于刨床、钻床及一般机床的进给机构。 一般所说的精密丝杠是指 5、 6、 7级丝杠。精密丝杠有淬硬丝杠和不淬硬丝杠两种。前者的耐磨 性较好，能较长时间保持加工精度，但加工工艺复杂，必须有高精度的螺纹磨床和专门的热处理设备，而后者只需要精密丝杠车床。滚珠丝杠副和滚珠丝杠的精度等级也分为六个等级。 （ 3）技术要求 对于丝杠的技术要求可分为如下几项： 精度等级； 表面粗糙度； 单个螺距允差和定长上的累积允差； 中径圆度允差； 外径相等性允差； 外径圆跳动允差； 牙形半角允差； 中、外、内径允差等项。 对照实际零件图的尺寸公差，我们会发现有的取值比较大，也有的取值小。如丝杠的外径跳动允差就取得比较小，为 0.10mm；丝杠的外径 公差取得更小，为 -0.020 -0.040mm。而半角误差就取得比较大。 此外，因为支承轴颈是丝杠的装配基准，它们的精度会直接影响到丝杠旋转的径向跳动及轴向窜动量。所以，零件图上对支承轴颈的尺寸精度、径向跳动和它们对端面的垂直度等，都规定了一定的要求。 图 12： C6132 零件图 nts无锡职业技术学院机械学院毕业设计论文（说明书） 15 图 12 C6132 零件图 3.3 丝杠材料的选择 根据使用要求，丝杠材料选择应注意以下几个方面： （ 1） 丝杠材料要有足够的强度。普通丝杠材料的抗拉强度应不低于 60公斤力 /mm2,以保证能传递一定的动力。 （ 2） 丝杠材料的金相组织，要有较高的稳定 性。这是保证丝杠加工精度，预防弯曲变形的关键。 （ 3） 丝杠材料要有良好的耐磨性。这是保证丝杠使用寿命的重要条件。 （ 4） 丝杠材料要有良好的加工性，适当的硬度与韧性，以保证切削过程中不会因粘刀或啃刀而影响加工精度与表面光洁度。 满足以上各条件的不淬火丝杠材料有： 45 钢、 Y40Mn 易切削钢、 T10（ T10A）或 T12（ T12A）等碳素钢，其中 45 钢为普遍丝杠的常用材料， C6132 的材料为 45 钢。 3.4 拟定加工路线 第一阶段：毛坯 1. 下料 图 13 下料 nts无锡职业技术学院机械学院毕业设计论文（说明书） 16 2. 校直 全长弯度 1.5mm 3. 正火 HB170-210 外 圆跳动 1.5mm 第二阶段：粗加工 1.车端面，打中心孔（“ B”型） 2.粗车外圆，齐总长 图 14 粗车外圆 3.校直 压高点，外圆跳动 0.6mm 4.高温回火 外圆跳动 1mm 第三阶段：半精加工 1.精车外圆 图 15 精车外圆 2.车两端 20，留磨 图 16 车两端 nts无锡职业技术学院机械学院毕业设计论文（说明书） 17 3.切螺纹退刀槽 图 17 切螺纹退刀槽 4.粗车螺纹 图 18 粗车螺纹 5.校直 压高点或砸凹点，外圆跳动 0.1mm 6.油炉，低温人工时效 消除应力，外圆跳动 0.15mm 7.粗磨体形螺纹外圆放磨 0.10-0.15mm 粗磨二端 20，分别按图纸放磨 0.15-0.25mm nts无锡职业技术学院机械学院毕业设计论文（说明书） 18 图 19 粗磨 8.半精车梯形螺纹，二侧放余量至 M 螺纹收尾 三线 d=3.177mm， M=31.8-32mm 螺纹牙底车到尺寸，外圆跳动 0.15mm 9.校直 砸凹点，外圆跳动 0.08mm 10.低温时效 外圆跳动 0.10mm 第四阶段 ：精加工 1.修研中心孔 2.精磨梯形螺纹外圆至尺寸 3.精磨两端 20 至尺寸 nts无锡职业技术学院机械学院毕业设计论文（说明书） 19 图 20 精磨两端 4.精车螺纹至图纸尺寸 图 21 精车螺纹 详见 机械加工工艺过程卡和机械加工工艺卡（附 表 1、 2） nts无锡职业技术学院机械学院毕业设计论文（说明书） 20 第四章 C6132 车床丝杠加工工艺设计 4.1C6132 车床丝杠的 加工工艺 4.1.1 零件的结构工艺性分析 零件的结构工艺性除了要满足使用性能之外，还应满足一下一些要求。 （ 1） 在装配方面：要使零件装配周期最短，劳动量最小，且容易保证装配质量。 （ 2） 在毛坯制造方面：铸造毛坯应便于造型，不应有尖角、尖边，锻造毛坯的形状应尽量简单。 （ 3） 在加工方面：应便于加工和减少工时，即尽量简化零件结构形状，尽量减少加工面数量和减少加工面面积，有时还要考虑有便于安装的工作表面。 4.2 毛坯的预备工序 C6132 车床丝杠材料是 45 热轧钢，毛坯直径及长度为 35 1405mm。 为了保证机械加工的切削性能，丝杠毛坯在下料以后，要经过一道校直及正火的热处理；它的硬度按图纸要求在 HB170-211 以内，弯度要求不大于 1.5mm。 4.3 机械加工工序 零件机械加工工序，都是根据被加工零件的结构、材料、技术要求、生产批量以及工厂的具体条件来决定的。本例 C6132 车床丝杠的加工工艺也是这样。根据上述的工艺过程可以看出， C6132 丝杠的基本工序为：车端面、打中心孔、加工外圆粗精加工螺纹。 C6132 车床丝杠加工，可分为粗加 工、半精加工及精加工三个阶段。它以作为基准的中心孔加工开始，以螺纹的精加工结束。详见机械加工工序卡（附表 3） 4.4C6132 车床丝杠加工中的问题 4.4.1 丝杠的校直 C6132 丝杠工艺除毛坯工序外，在粗加工及半精加工阶段，都安排了校直及热处理工序，前后共有三次：一次是校直及高温回火，它安排在粗车外圆以后；还有二次是校nts无锡职业技术学院机械学院毕业设计论文（说明书） 21 直及低温时效，它们分别安排在螺纹的粗加工及半精加工以后。 丝杠校直方法： 开始时，由于工件弯曲较大，该工艺采用了压高点打方法；但在螺纹半精加工以后，工件的弯曲度已比较小，所以该工艺又规定了砸 凹点的方法，如图 23所示。它是将工件放在硬木或黄铜垫上，使弯曲部分的凸点向下，凹点向上，并用锤敲击丝杠凹点螺纹底颈，使其锤击面凹下处金属向两边伸展，以达到校直的目的。见图 23： 图 23 校直 4.4.2 工艺基面的加工 丝杠两端的中心孔是工艺基准，在安排工艺路线时，应首先将它加工出来。中心孔的精度对加工质量很有影响，丝杠中心孔多选带有 120保护锥的“ B”型。此外，在热处理后，最后精车螺纹以前，还应适当修理中心孔以保持
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