ca6140主轴的加工工艺分析解析

经典word整理文档，仅参考，转Word此处可删除页眉页脚。本资料属于网络整理，如有侵权，请联系删除，谢谢！数控加工与维护刘党路1数控加工与维护刘党路23主轴是车床的关键零件之一,其性能好坏直接影响到车床的性能和加工精度.轴支持车床卡盘的转动，是转动零件具有确定的工作位置，同时传递运动和学能转变为机械能的输出。本课题仅CA6140制订中的关键阶段，是工艺规程制订的总体设计。所撰写的工艺路线合理与否，合理利用，从而影响生产成本。关键词：机械加工；精度；误差；工艺分析；4目录1绪论·······················（1)1.1轴类零件的简单介绍···················（1)1.2主轴图样························（1)2零件加工工艺分析··················（3)2.1零件图的分析······················（3)2.1.1零件图的工艺分析·················（3)2.1.2零件的组成····················（4)2.1.3主轴各主要部分的作用及技术要求··········（4)2.1.4主轴加工的要点与措施···············（5)2.2划分加工阶段的理由···················（6)2.3工序划分的原则······················(7)2.3.1CA6140车床主轴主要加工表面加工工序安排·······(7)2.3.2CA6140车床主轴加工工艺过程·············(9)2.4轴类零件的材料、毛坏及热处理的选择···········(11)2.4.1轴类零件的材料··················(11)2.4.2零件的毛坏····················(12)2.4.3类零件的热处理··················(12)3工件的装夹·····················14()3.1定位基准的选择····················(14)3.1.1CA6140车床主轴加工定位基准的选择······(14)3.2零件的定位装夹···················(15)3.2.1改进工件的装夹方法················(15)3.2.2本题采用的装夹方法················(16)4零件的加工顺序及切削用量·············(17)4.1加工顺序及刀具选择···················(17)54.2刀具的选择·······················(17)4.3切削用量的确定·····················(17)4.4加工精度························(20)结论························致谢词························22(21)()参考文献·······················23()61绪论炼：定等问题，保证零件的加工质量。要求，设计出高效，省力，经济合理而能保证加工质量的夹具的能力。处，能够做到熟练的运用。适应性训练，从中锻炼自己发现问题、分析问题和解决问题的能力。因此，提高加工行业的整体水平、地位的发展和提升。1.1轴类零件的简单介绍螺纹、齿面、曲面等。很少有零件是由单一典型表面所构成，往往是由一些典型合应用。凸轮以及连杆等传动件，以传递扭矩。按结构形式不同，轴可以分为阶梯轴、锥度心轴、光轴、空心轴、曲轴、凸轮轴、偏心轴、各种丝杠等其中阶梯传动轴应常见的CA6140主轴，来简述轴类零件的加工工艺以及加工方法。1.2主轴图样1图222.1零件图的分析的合理性，选择工艺基准。典型轴类零件如图1-1所示，零件材料为40Cr，经过锻造和正火处理，对该零件进行车削工艺分析。2.1.1零件图的工艺分析a尺寸标注方法分析接给出坐标尺寸。这种标注方法有利于设计基准、工艺基准、测量基准。如果零择统一的工艺基准。计算转化各尺寸，以利于安排加工工艺。b轮廓几何要素分析下进行有序的加工。c精度和技术要求分析全、是否合理；分析本工序的车削加工精度能否达到图纸要求，若达不到，允许度切削（注意：在车削端面时，应限制主轴最高转速)。32.1.2零件的组成图1.1CA6140零件简图。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，安装卡盘及顶尖的内外圆锥面，联接紧固螺母的螺旋面，通过棒料的深孔等零件材料为40Cr钢，有热处理和硬度要求。通过上述分析，可采用以下几点工艺措施：a对图样上给定的几个精度要求较高的尺寸，因其公差数值较大，在加工时需，而全部取其基本尺寸即可。b在轮廓曲线上，有三处为圆弧，其中两处为既过象限又改变进给方向的轮廓曲线，因此在加工时应进行机械间隙补偿，以保证轮廓曲线的准确性。c应先粗车出并钻好中心孔。毛坯选φ120㎜棒料。2.1.3主轴各主要部分的作用及技术要求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1∶12Ra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端部锥孔主轴端部内锥孔（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0.01mm；锥面接触率≥70%；表面粗糙度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Ra为中心垂直。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0.015mm。由于该轴颈是与齿轮孔相配合的表面，对支承轴颈应有一定的同轴度4图5夹具由底座1、支架2及浮动夹头3三部分组成，两个支架固定在底座上，作为工件定位基准面的两段轴颈放在支架的两个V形块镶有硬质合金，回转误差的影响，也可减少机床本身振动对加工质量的影响。2.2划分加工阶段的理由（1）粗加工时切削余量大，切削力大，切削热及功率消耗都较大，因而工密机床的使用寿命；温回火，最后再进行光整加工。此外划分加工阶段还有两个好处：成浪费；加工的零件，往往不分阶段，棒料一次安装完成全部粗、精加工62.3工序划分的原则在车床上加工零件，常用的工序的划分原则有两种。a保持精度原则装夹中全部完成。精度和表面粗糙度的影响，则应将粗、精加工分开进行。b提高生产效率原则为减少换刀次数，节省换刀时间，提高生产效率应将需要用同一把刀加工的加工部位都完成后，再换另一把刀来加工其他部位同时应尽量减少空行程。制定加工顺序一般遵循下列原则：（1）先粗后精各表面的加工工序按前述从粗到精的加工交叉进行；（2）先主后次首先着重考虑主要表面的加工顺序，次要表面加工可适当穿插在主要表面加工工序之间；（3）基面先行零件加工一般在精基准的加工开始，然后加工其它表面和次要表面；（4）先面后孔一般机器零件，平面所占轮廓尺寸较大，用平面定位比较稳定可靠，因此工艺过程总是先加工平面，在加工孔；2.3.1CA6140车床主轴主要加工表面加工工序安排CA6140车床主轴主要加工表面是Ø75h5、Ø80h5、Ø90g5、Ø105h5轴颈，两支承轴颈及大头锥孔。它们加工的尺寸精度在IT5~IT6之间，表面粗糙度Ra为0.4~0.8mm。→淬火-回火（最终热处理）→粗磨→精磨。综上所述，主轴主要表面的加工顺序安排如下：外圆表面粗加工（以顶尖孔定位）→外圆表面半精加工（以顶尖孔定位）→782.3.2CA6140车床主轴加工工艺过程下表列出了CA6140车床主轴的加工工艺过程。生产类型：大批生产；材料牌号：40Cr号钢；毛坯种类：模锻件表2.3.2大批生产CA6140车床主轴工艺过程大批生产CA6140车床主轴工艺过程9立式精锻机毛坯外圆中心孔机床多刀半自动车床8车大端各部车大端外圆、短锥、端面及台阶卧式车床仿形车床深孔钻床卧式车床卧式车床摇臂钻床堵，涂色法检查接触率≥50%）锥堵，涂色法检查接触率≥30%）、外短锥及端面钻大头端面各孔局部高频淬火（90g5、短锥及莫氏6号锥孔）高频淬火设备精车各外圆并切槽、倒角锥堵顶尖孔数控车床粗磨75h5、90g5、105h5外圆锥堵顶尖组合外圆磨孔床内圆磨床氏6号锥堵，涂色法检查接触率≥40%）锥堵顶尖孔花键铣床立式铣床20车螺纹锥堵顶尖卧式车床10精磨各外圆及两端面锥堵顶尖外圆磨床孔锥堵顶尖专用组合磨23精磨外锥面精磨两处两处1∶12外锥锥堵顶尖专用组合磨面、D端面及短锥面24精磨大端锥精磨大端莫氏6号内锥孔前支承轴专用主轴锥端面孔去锐边倒角，去毛刺颈及75h5外圆表2.4轴类零件的材料、毛坏及热处理的选择2.4.1轴类零件的材料轴类零件材料的选取，主要根据轴的强度、刚度、耐磨性以及制造工艺性而决定，力求经济合理。常用的轴类零件材料有35、45、50优质碳素钢，以45钢应用最为广泛。对于受载荷较小或不太重要的轴也可用Q235Q255大，轴向尺寸、重量受限制或者某些有特殊要求的可采用合金钢。如40Cr合金力学性能；选用Cr15、65Mn等合金钢可用于精度较高，工作条件较差的情况，这些材料经调质和表面淬火后其耐磨性、耐疲劳强度性能都较好；若是在高速、重载条件下工作的轴类零件，选用20Cr、20CrMnTi、20Mn2B等低碳钢或38CrMoA1A的性能。11a结构复杂的轴中采用。特别是我国研制的稀土——镁球墨铸铁，抗冲击韧性好，同时还具有减摩、吸振，对应力集中敏感性小等优点，已被应用于制造汽车、拖拉机、机床上的重要轴类零件。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。b40Cr钢是轴类零件的常用材料，它价格便宜经过调质（或正火）后，可面硬度可达45~52HRC。c40Cr质和淬火后，具有较好的综合机械性能。d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。2.4.2零件的毛坏轴类零件的毛坯常见的有型材（圆棒料）和锻件。大型的，外形结构复杂的轴也可采用铸件。内燃机中的曲轴一般均采用铸件毛坯。型材毛坯分热轧或冷拉棒料，均适合于光滑轴或直径相差不大的阶梯轴。抗弯及抗扭转强度，一般用于重要的轴。2.4.3轴类零件的热处理机械零件常用的热处理工艺有：退火‘正火、调质、时效、淬火、回火、渗碳及氮化等。下面简单介绍一下本课题涉及到的一些热处理及其作用。12（1）退火和正火：目的是改善切削加工性能和消除毛坯内应力。含碳量大于0.7%的碳钢和合金钢，为降低硬度便于切削常采用退火；含碳量低于0.3%的排在毛坯制造之后粗加工之前。理工序。调质处理常置于粗加工之后和半精加工之前。（3）淬火：淬火分为整体淬火和表面淬火两种，其中表面淬火因变形、氮化1333.1定位基准的选择3.1.1CA6140车床主轴加工定位基准的选择较多的表面。前应先加工顶尖孔。准面。如车小端1∶20锥孔和大端莫氏6号内锥孔时，以与前支承轴颈相邻而6精磨两个支承轴颈的1∶12锥面时，再次用锥堵顶尖孔定位；最后精磨莫氏6都使主轴的加工精度提高一步。14工序名称加工中心孔粗车外圆划线中心孔夹一端，托另一端两端锥堵中心孔两端锥堵中心孔两端锥堵中心孔半精车和精车粗、精磨外锥粗、精磨外圆粗、精磨锥孔两端锥堵中心孔两支撑轴颈外表面或靠近两支撑轴颈的外园表面表3.2零件的定位装夹装夹方法:两端锥堵中心孔。3.2.1改进工件的装夹方法粗加工时，由于切削余量大，工件受的切削力也大，采用卡顶法，尾座顶尖采用弹性顶尖，可以使工件在轴向自由伸长。但是，由于顶尖弹性的限制，轴向伸长量也受到限制，因而顶紧力不是很大。在高速、大用量切削时，有使工件脱离顶尖的危险。采用卡拉法可避免这种现象的产生。精车时，采用双顶尖法（此时尾座应采用弹性顶尖）有利于提高精度，其关键是提高中心孔精度。a采用跟刀架心与机床顶尖中心保持一致。b采用反向进给153.2.2本题采用的装夹方法图a)锥堵图3.1锥堵与锥套心轴44.1加工顺序及刀具选择a加工顺序按由粗到精、由近到远（由右到左）的原则确定。即先粗车（留0.25㎜精车余量），然后从右到左进行精车，最后车削螺纹.从右到左进行。b具一般分为3类。即尖形车刀、圆弧形车刀和成型车刀。(1)尖形车刀以直线形切削刃为特征的车刀一般称为尖形车刀。其刀尖零件的轮廓形状主要由一个独立的刀尖或一条直线形主切削刃位移后得到。(2)圆弧形车刀圆度误差或线轮廓误差很小的该圆弧的圆心上。(3)成型车刀即所加工零件的轮廓形状完全由车刀刀刃的形状和尺寸决定。尽量采用机夹可转位式车刀。4.2刀具的选择①选用φ5㎜中心钻钻削中心孔。②粗车及平端面选用900（可用作图法检验），副偏角不宜太小，选κ=350。③精车选用900600尖圆弧半径应小于轮廓最小圆角半径，取rε=0.15～0.2㎜。4.3切削用量的确定17降低成本。ａ主轴转速的确定主轴转速应根据允许的切削速度和工件（或刀具）直径来选择。根据本例中速600r/min,精加工选择800r/min车削外圆，考虑细牙螺纹切削力不大，采用400r/min来车螺纹，而内孔由于刚性较差，采用粗车400r/min，比较容易达到加工要求，切槽的切削刀较大，采用200r/min更稳妥。ｃ背吃刀量确定背吃刀量根据机床、工件和刀具的刚度来决定，在刚度允许的条件下，应尽高生产效率。为了保证加工表面质量，可留少量精加工余量，一般0.2-0.4mm。本例中，背吃刀量的选择大致为下表4.1：18外圆内孔螺纹槽随进刀次数依次减少根据刀宽，分两次进行表类比方法确定。同时，使主轴转速、切削深度及进给速度三者能相互适应，以形成最佳切削用量。切削用量的选择原则，合理选用切削用量对提高车床的加工质量至关重要。去选择，也可结合实际经验采用类比法来确定。一般的选择原则是：粗车时，首先考虑在机床刚度允许的情况下选择尽可能大的背吃刀量ap；其次选择较大的进给量量可减少走刀次数，提高加工效率，增大进给量有利于断屑。精车时，应着重考刀量和进给量，尽可能地提高加工速度。主轴转速S(r/min)可根据切削速度υ(mm/min)由公式S=υ1000／πD(D为工件或刀／具直径mm)计算得出，也可以查表或根据实践经验确定。①背吃刀量的选择轮廓粗车循环时选ap=3㎜，精车ap=0.25㎜；螺纹粗车时选ap=0.4㎜，逐刀减少，精车ap=0.1㎜。②主轴转速的选择车直线和圆弧时，选粗车切削速度vc=90m/min、精车切削速度vc=πdn/1000计算主轴转速D=60㎜，精车工件直径取平均值）：粗车500r/min、精车1200r/min。车螺纹时，参照式（5-1）计算主轴转速n=320r/min。19③进给速度的选择选择粗车、精车每转进给量，再根据加工的实际情况确定粗车每转进给量为0.4㎜/r，精车每转进给量为0.15㎜/r，最后根据公式vf=nf计算粗车、精车进给速度分别为200㎜/min和180㎜/min。4.4加工精度（1）尺寸精度轴类零件的尺寸精度主要指轴的直径尺寸精度和轴长尺寸精IT6-IT9IT5级。轴长尺寸通常规定为公称尺寸，对于阶梯轴的各台阶长度按使用要求可相应给定公差。（2）几何精度轴类零件一般是用两个轴颈支撑在轴承上，这两个轴颈称为（圆度、圆柱度）提出要求。对于一般