ca主軸的加工工藝分析

1、最新 精品 Word 歡迎下載 可修改繼續(xù)教育學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）題目：CA6140主軸的加工工藝的分析院、系（站）：西安機(jī)電信息技術(shù)學(xué)院機(jī)電工程系 學(xué)科專業(yè)： 數(shù)控加工與維護(hù) 學(xué) 生： 劉黨路 學(xué) 號： 指導(dǎo)教師： 楊雙 2022年10月 繼續(xù)教育學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）題目：CA6140主軸的加工工藝的分析院、系（站）：西安機(jī)電信息技術(shù)學(xué)院機(jī)電工程系 學(xué)科專業(yè)： 數(shù)控加工與維護(hù) 學(xué) 生： 劉黨路 學(xué) 號： 指導(dǎo)教師： 楊雙 2022年10月 主軸的加工工藝的分析摘要主軸是車床的關(guān)鍵零件之一,其性能好壞直接影響到車床的性能和加工精度.軸支持車床卡盤的轉(zhuǎn)動，是轉(zhuǎn)動零件具有確定的工作位置，同時傳遞運(yùn)

2、動和扭矩，因此要求軸材質(zhì)具有較高的剛性、疲勞強(qiáng)度和良好的耐磨性能。車床主軸的作用是將活塞的往復(fù)直線運(yùn)動通過連桿轉(zhuǎn)化為旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，從而實(shí)現(xiàn)發(fā)動機(jī)由化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能的輸出。 本課題僅CA6140型車床主軸的加工工藝的分析。工藝路線的擬定是工藝規(guī)程制訂中的關(guān)鍵階段，是工藝規(guī)程制訂的總體設(shè)計。所撰寫的工藝路線合理與否，不但影響加工質(zhì)量和生產(chǎn)率，而且影響到工人、設(shè)備、工藝裝備及生產(chǎn)場地等的合理利用，從而影響生產(chǎn)成本。 關(guān)鍵詞：機(jī)械加工；精度；誤差；工藝分析；目 錄1 緒論（1)1.1軸類零件的簡單介紹（1)1.2主軸圖樣（1)2 零件加工工藝分析（3)2.1零件圖的分析（3)零件圖的工藝分析（3)零件的

3、組成（4)主軸各主要部分的作用及技術(shù)要求（4)主軸加工的要點(diǎn)與措施（5)2.2劃分加工階段的理由（6)2.3工序劃分的原則(7)車床主軸主要加工表面加工工序安排(7)車床主軸加工工藝過程(9)2.4軸類零件的材料、毛壞及熱處理的選擇(11)軸類零件的材料(11)零件的毛壞(12)類零件的熱處理(12)3 工件的裝夾(14)3.1 定位基準(zhǔn)的選擇(14) CA6140車床主軸加工定位基準(zhǔn)的選擇 (14)3.2零件的定位裝夾(15)改進(jìn)工件的裝夾方法(15)本題采用的裝夾方法(16)4 零件的加工順序及切削用量 (17)4.1加工順序及刀具選擇(17)4.2刀具的選擇(17)4.3切削用量的確定(

4、17)4.4加工精度(20)結(jié)論 (21)致謝詞(22)參考文獻(xiàn)(23)1 緒論畢業(yè)設(shè)計在我們學(xué)完大學(xué)的全部基礎(chǔ)課、技術(shù)基礎(chǔ)課之后進(jìn)行的，這是我們在進(jìn)行畢業(yè)設(shè)計對所學(xué)各課程的深入綜合性的總復(fù)習(xí)，也是一次理論聯(lián)系實(shí)際的訓(xùn)練，因此，它在我們的大學(xué)生活中占有重要的地位。另外在做完這次畢業(yè)設(shè)計之后，我得到一次在畢業(yè)工作前的綜合性訓(xùn)練，我在想我能在下面幾方面得到鍛煉： （1）運(yùn)用機(jī)械制造工藝學(xué)課程中的基本理論以及在生產(chǎn)實(shí)習(xí)中學(xué)到的實(shí)踐知識，正確地解決一個零件在加工中的定位，夾緊以及工藝路線安排，工藝尺寸確定等問題，保證零件的加工質(zhì)量。（2）提高結(jié)構(gòu)設(shè)計能力。通過設(shè)計夾具的訓(xùn)練，獲得根據(jù)被加工零件的加工要

5、求，設(shè)計出高效，省力，經(jīng)濟(jì)合理而能保證加工質(zhì)量的夾具的能力。（3）學(xué)會使用手冊以及圖表資料。掌握與本設(shè)計有關(guān)的各種資料的名稱，出處，能夠做到熟練的運(yùn)用。 就我個人而言，我希望通過這次畢業(yè)設(shè)計對自己未來將從事的工作進(jìn)行一次適應(yīng)性訓(xùn)練，從中鍛煉自己發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決問題的能力。因此，提高機(jī)械加工零件的質(zhì)量和精度是很重要的，機(jī)械車削加工質(zhì)量和精度的提高有利于加工行業(yè)的整體水平、地位的發(fā)展和提升。1.1軸類零件的簡單介紹 實(shí)際中，零件的結(jié)構(gòu)千差萬別，但其基本幾何構(gòu)成不外是外圓、內(nèi)孔、平面、螺紋、齒面、曲面等。很少有零件是由單一典型表面所構(gòu)成，往往是由一些典型表面復(fù)合而成，其加工方法較單一典型表面

6、加工復(fù)雜，是典型表面加工方法的綜合應(yīng)用。軸是機(jī)械加工中常見的典型零件之一。它在機(jī)械中主要用于支承齒輪、帶輪、凸輪以及連桿等傳動件，以傳遞扭矩。按結(jié)構(gòu)形式不同，軸可以分為階梯軸、錐度心軸、光軸、空心軸、曲軸、凸輪軸、偏心軸、各種絲杠等其中階梯傳動軸應(yīng)用較廣，其加工工藝能較全面地反映軸類零件的加工規(guī)律和共性。本課題是圍繞常見的CA6140主軸，來簡述軸類零件的加工工藝以及加工方法。1.2主軸圖樣圖1.1 CA6140主軸圖樣2 零件加工工藝分析2.1零件圖的分析零件圖分析是制定數(shù)控車削工藝的首要任務(wù)。主要進(jìn)行尺寸標(biāo)注方法分析、輪廓幾何要素分析以及精度和技術(shù)要求分析。此外還應(yīng)分析零件結(jié)構(gòu)和加工要求的

7、合理性，選擇工藝基準(zhǔn)。 典型軸類零件如圖1-1所示，零件材料為40Cr，經(jīng)過鍛造和正火處理，對該零件進(jìn)行車削工藝分析。2.1.1零件圖的工藝分析a 尺寸標(biāo)注方法分析零件圖上的尺寸標(biāo)注方法應(yīng)適應(yīng)車床的加工特點(diǎn)，以同一基準(zhǔn)標(biāo)注尺寸或直接給出坐標(biāo)尺寸。這種標(biāo)注方法有利于設(shè)計基準(zhǔn)、工藝基準(zhǔn)、測量基準(zhǔn)。如果零件圖上各方向的尺寸沒有統(tǒng)一的設(shè)計基準(zhǔn)，可考慮在不影響零件精度的前提下選擇統(tǒng)一的工藝基準(zhǔn)。計算轉(zhuǎn)化各尺寸，以利于安排加工工藝。 b 輪廓幾何要素分析該零件輪廓沒有大的浮動變化，有利于一次裝夾定位加工，且測量比較方便簡潔，在加工中要多次進(jìn)行熱處理，制定相應(yīng)的夾具有利于在不影響精度的條件下進(jìn)行有序的加工。

8、c 精度和技術(shù)要求分析對被加工零件的精度和技術(shù)進(jìn)行分析，是零件工藝性分析的重要內(nèi)容，只有在分析零件尺寸精度和表面粗糙度的基礎(chǔ)上，才能正確合理地選擇加工方法、裝夾方式、刀具及切削用量等。其主要內(nèi)容包括：分析精度及各項(xiàng)技術(shù)要求是否齊全、是否合理；分析本工序的車削加工精度能否達(dá)到圖紙要求，若達(dá)不到，允許采取其他加工方式彌補(bǔ)時，應(yīng)給后續(xù)工序留有余量；對圖紙上有位置精度要求的表面，應(yīng)保證在一次裝夾下完成；對表面粗糙度要求較高的表面，應(yīng)采用恒線速度切削（注意：在車削端面時，應(yīng)限制主軸最高轉(zhuǎn)速)。2.1.2零件的組成圖1.1CA6140零件簡圖。由零件簡圖可知，該主軸呈階梯狀，其上有安裝支承軸承、傳動件的圓

9、柱、圓錐面，安裝滑動齒輪的花鍵，安裝卡盤及頂尖的內(nèi)外圓錐面，聯(lián)接緊固螺母的螺旋面，通過棒料的深孔等零件材料為40Cr鋼，有熱處理和硬度要求。通過上述分析，可采用以下幾點(diǎn)工藝措施：a對圖樣上給定的幾個精度要求較高的尺寸，因其公差數(shù)值較大，在加工時需，而全部取其基本尺寸即可。b在輪廓曲線上，有三處為圓弧，其中兩處為既過象限又改變進(jìn)給方向的輪廓曲線，因此在加工時應(yīng)進(jìn)行機(jī)械間隙補(bǔ)償，以保證輪廓曲線的準(zhǔn)確性。c為便于裝夾，坯件左端應(yīng)預(yù)先車出夾持部分（雙點(diǎn)畫線部分），右端面也應(yīng)先粗車出并鉆好中心孔。毛坯選120棒料。 支承軸頸 主軸二個支承軸頸A、B圓度公差為0.005mm，徑向跳動公差為0.005mm；

10、而支承軸頸112錐面的接觸率70%；表面粗糙度Ra為0.4mm；支承軸頸尺寸精度為IT5。因?yàn)橹鬏S支承軸頸是用來安裝支承軸承，是主軸部件的裝配基準(zhǔn)面，所以它的制造精度直接影響到主軸部件的回轉(zhuǎn)精度。 端部錐孔 主軸端部內(nèi)錐孔（莫氏6號）對支承軸頸A、B的跳動在軸端面處公差為0.005mm，離軸端面300mm處公差為0.01 mm；錐面接觸率70%；表面粗糙度Ra為0.4mm；硬度要求4550HRC。該錐孔是用來安裝頂尖或工具錐柄的，其軸心線必須與兩個支承軸頸的軸心線嚴(yán)格同軸，否則會使工件（或工具）產(chǎn)生同軸度誤差。 端部短錐和端面 頭部短錐C和端面D對主軸二個支承軸頸A、B的徑向圓跳動公差為0.0

11、08mm；表面粗糙度Ra為0.8mm。它是安裝卡盤的定位面。為保證卡盤的定心精度，該圓錐面必須與支承軸頸同軸，而端面必須與主軸的回轉(zhuǎn)中心垂直。 空套齒輪軸頸 空套齒輪軸頸對支承軸頸A、B的徑向圓跳動公差為0.015 mm。由于該軸頸是與齒輪孔相配合的表面，對支承軸頸應(yīng)有一定的同軸度要求，否則引起主軸傳動嚙合不良，當(dāng)主軸轉(zhuǎn)速很高時，還會影響齒輪傳動平穩(wěn)性并產(chǎn)生噪聲。 螺紋 主軸上螺旋面的誤差是造成壓緊螺母端面跳動的原因之一，所以應(yīng)控制螺紋的加工精度。當(dāng)主軸上壓緊螺母的端面跳動過大時，會使被壓緊的滾動軸承內(nèi)環(huán)的軸心線產(chǎn)生傾斜，從而引起主軸的徑向圓跳動。主軸加工的要點(diǎn)與措施主軸加工的主要問題是如何保

12、證主軸支承軸頸的尺寸、形狀、位置精度和表面粗糙度，主軸前端內(nèi)、外錐面的形狀精度、表面粗糙度以及它們對支承軸頸的位置精度。 主軸支承軸頸的尺寸精度、形狀精度以及表面粗糙度要求，可以采用精密磨削方法保證。磨削前應(yīng)提高精基準(zhǔn)的精度。 保證主軸前端內(nèi)、外錐面的形狀精度、表面粗糙度同樣應(yīng)采用精密磨削的方法。為了保證外錐面相對支承軸頸的位置精度，以及支承軸頸之間的位置精度，通常采用組合磨削法，在一次裝夾中加工這些表面，如圖2-1所示。機(jī)床上有兩個獨(dú)立的砂輪架，精磨在兩個工位上進(jìn)行，工位精磨前、后軸頸錐面，工位用角度成形砂輪，磨削主軸前端支承面和短錐面。圖2.1 組合磨削主軸錐孔相對于支承軸頸的位置精度是靠

13、采用支承軸頸A、B作為定位基準(zhǔn)，而讓被加工主軸裝夾在磨床工作臺上加工來保證。以支承軸頸作為定位基準(zhǔn)加工內(nèi)錐面，符合基準(zhǔn)重合原則。在精磨前端錐孔之前，應(yīng)使作為定位基準(zhǔn)的支承軸頸A、B達(dá)到一定的精度。主軸錐孔的磨削一般采用專用夾具，如圖3所示。夾具由底座1、支架2及浮動夾頭3三部分組成，兩個支架固定在底座上，作為工件定位基準(zhǔn)面的兩段軸頸放在支架的兩個V形塊上，V形塊鑲有硬質(zhì)合金，以提高耐磨性，并減少對工件軸頸的劃痕，工件的中心高應(yīng)正好等于磨頭砂輪軸的中心高，否則將會使錐孔母線呈雙曲線，影響內(nèi)錐孔的接觸精度。后端的浮動卡頭用錐柄裝在磨床主軸的錐孔內(nèi)，工件尾端插于彈性套內(nèi)，用彈簧將浮動卡頭外殼連同工件

14、向左拉，通過鋼球壓向鑲有硬質(zhì)合金的錐柄端面，限制工件的軸向竄動。采用這種聯(lián)接方式，可以保證工件支承軸頸的定位精度不受內(nèi)圓磨床主軸回轉(zhuǎn)誤差的影響，也可減少機(jī)床本身振動對加工質(zhì)量的影響。2.2劃分加工階段的理由（1）粗加工時切削余量大，切削力大，切削熱及功率消耗都較大，因而工藝系統(tǒng)存在嚴(yán)重的受力變形、熱變形及共建內(nèi)應(yīng)力變形，要由后續(xù)階段逐步修正；（2）劃分加工階段可合理使用機(jī)床設(shè)備。粗加工可采用功率大精度一般的機(jī)床設(shè)備，精加工用相應(yīng)精度機(jī)床，既能發(fā)揮機(jī)床各自的性能特點(diǎn)，也延長了精密機(jī)床的使用壽命；（3）零件工藝過程中插入必要的熱處理工序，這樣工藝過程以熱處理工序?yàn)榻缱匀环譃樯鲜龈麟A段，各具不同的特

15、點(diǎn)和目的。如精密主軸加工中，在粗加工后進(jìn)行時效處理去除應(yīng)力，半精加工后進(jìn)行淬火，精加工后進(jìn)行冰冷處理及低溫回火，最后再進(jìn)行光整加工。此外劃分加工階段還有兩個好處：（1）粗加工后可及早發(fā)現(xiàn)毛坯缺陷，及時報廢或修補(bǔ)，以免繼續(xù)加工而造成浪費(fèi)；（2）表面加工要安排在最后，可防止或減少碰壞損傷，只有在自動機(jī)床上加工的零件，往往不分階段，棒料一次安裝完成全部粗、精加工2.3工序劃分的原則在車床上加工零件，常用的工序的劃分原則有兩種。 a 保持精度原則 工序一般要求盡可能地集中，粗、精加工通常會在一次裝夾中全部完成。為減少熱變形和切削力變形對工件的形狀、位置精度、尺寸精 度和表面粗糙度的影響，則應(yīng)將粗、精加

16、工分開進(jìn)行。 b 提高生產(chǎn)效率原則 為減少換刀次數(shù)，節(jié)省換刀時間，提高生產(chǎn)效率應(yīng)將需要用同一把刀加工的加工部位都完成后，再換另一把刀來加工其他部位同時應(yīng)盡量減少空行程。制定加工順序一般遵循下列原則：（1）先粗后精 各表面的加工工序按前述從粗到精的加工交叉進(jìn)行； （2）先主后次 首先著重考慮主要表面的加工順序，次要表面加工可適當(dāng)穿插在主要表面加工工序之間；（3）基面先行 零件加工一般在精基準(zhǔn)的加工開始，然后加工其它表面和次要表面；（4）先面后孔 一般機(jī)器零件，平面所占輪廓尺寸較大，用平面定位比較穩(wěn)定可靠，因此工藝過程總是先加工平面，在加工孔；車床主軸主要加工表面加工工序安排 CA6140車床主軸

17、主要加工表面是75h5、80h5、90g5、105h5軸頸，兩支承軸頸及大頭錐孔。它們加工的尺寸精度在IT5IT6之間，表面粗糙度Ra為0.40.8mm。 主軸加工工藝過程可劃分為三個加工階段，即粗加工階段（包括銑端面、加工頂尖孔、粗車外圓等）；半精加工階段（半精車外圓，鉆通孔，車錐面、錐孔，鉆大頭端面各孔，精車外圓等）；精加工階段（包括精銑鍵槽，粗、精磨外圓、錐面、錐孔等）。 在機(jī)械加工工序中間尚需插入必要的熱處理工序，這就決定了主軸加工各主要表面總是循著以下順序的進(jìn)行，即粗車調(diào)質(zhì)（預(yù)備熱處理）半精車精車淬火-回火（最終熱處理）粗磨精磨。 綜上所述，主軸主要表面的加工順序安排如下： 外圓表面

18、粗加工（以頂尖孔定位）外圓表面半精加工（以頂尖孔定位）鉆通孔（以半精加工過的外圓表面定位）錐孔粗加工（以半精加工過的外圓表面定位，加工后配錐堵）外圓表面精加工（以錐堵頂尖孔定位）錐孔精加工（以精加工外圓面定位）。 當(dāng)主要表面加工順序確定后，就要合理地插入非主要表面加工工序。對主軸來說非主要表面指的是螺孔、鍵槽、螺紋等。這些表面加工一般不易出現(xiàn)廢品，所以盡量安排在后面工序進(jìn)行，主要表面加工一旦出了廢品，非主要表面就不需加工了，這樣可以避免浪費(fèi)工時。但這些表面也不能放在主要表面精加工后，以防在加工非主要表面過程中損傷已精加工過的主要表面。 圖2.2磨主軸錐孔夾具1彈簧 2鋼球 3浮動夾頭 4彈性套

19、內(nèi) 5支架 6底座圖2.2 磨主軸錐孔夾具對凡是需要在淬硬表面上加工的螺孔、鍵槽等，都應(yīng)安排在淬火前加工。非淬硬表面上螺孔、鍵槽等一般在外圓精車之后，精磨之前進(jìn)行加工。主軸螺紋，因它與主軸支承軸頸之間有一定的同軸度要求，所以螺紋安排在以非淬火-回火為最終熱處理工序之后的精加工階段進(jìn)行，這樣半精加工后殘余應(yīng)力所引起的變形和熱處理后的變形，就不會影響螺紋的加工精度。 CA6140車床主軸加工工藝過程下表列出了CA6140車床主軸的加工工藝過程。 生產(chǎn)類型：大批生產(chǎn)；材料牌號：40Cr號鋼；毛坯種類：模鍛件 表大批生產(chǎn)CA6140車床主軸工藝過程大批生產(chǎn)CA6140車床主軸工藝過程序號工序名稱工序內(nèi)

20、容定位基準(zhǔn)設(shè)備1備料2鍛造模鍛立式精鍛機(jī)3熱處理正火4鋸頭5銑端面鉆中心孔毛坯外圓中心孔機(jī)床6粗車外圓頂尖孔多刀半自動車床7熱處理調(diào)質(zhì)8車大端各部車大端外圓、短錐、端面及臺階頂尖孔臥式車床9車小端各部仿形車小端各部外圓頂尖孔仿形車床10鉆深孔鉆48mm通孔兩端支承軸頸深孔鉆床11車小端錐孔車小端錐孔（配120錐堵，涂色法檢查接觸率50%）兩端支承軸頸臥式車床12車大端錐孔車大端錐孔（配莫氏6號錐堵，涂色法檢查接觸率30%）、外短錐及端面兩端支承軸頸臥式車床13鉆孔鉆大頭端面各孔大端內(nèi)錐孔搖臂鉆床14熱處理局部高頻淬火（90g5、短錐及莫氏6號錐孔）高頻淬火設(shè)備15精車外圓精車各外圓并切槽、倒角

21、錐堵頂尖孔數(shù)控車床16粗磨外圓粗磨75h5、90g5、105h5外圓錐堵頂尖孔組合外圓磨床17粗磨大端錐孔粗磨大端內(nèi)錐孔（重配莫氏6號錐堵，涂色法檢查接觸率40%）前支承軸頸及75h5外圓內(nèi)圓磨床18銑花鍵銑89f6花鍵錐堵頂尖孔花鍵銑床19銑鍵槽銑12f9鍵槽80h5及M115mm外圓立式銑床20車螺紋車三處螺紋（與螺母配車）錐堵頂尖孔臥式車床21精磨外圓精磨各外圓及E、F兩端面錐堵頂尖孔外圓磨床22粗磨外錐面粗磨兩處112外錐面錐堵頂尖孔專用組合磨床23精磨外錐面精磨兩處兩處112外錐面、D端面及短錐面錐堵頂尖孔專用組合磨床24精磨大端錐孔精磨大端莫氏6號內(nèi)錐孔（卸堵，涂色法檢查接觸率70

22、%）前支承軸頸及75h5外圓專用主軸錐孔磨床25鉗工端面孔去銳邊倒角，去毛刺26檢驗(yàn)按圖樣要求全部檢驗(yàn)前支承軸頸及75h5外圓專用檢具表大批生產(chǎn)CA6140車床主軸工藝過程2.4軸類零件的材料、毛壞及熱處理的選擇 軸類零件的材料軸類零件材料的選取，主要根據(jù)軸的強(qiáng)度、剛度、耐磨性以及制造工藝性而決定，力求經(jīng)濟(jì)合理。常用的軸類零件材料有 35、45、50優(yōu)質(zhì)碳素鋼，以45鋼應(yīng)用最為廣泛。對于受載荷較小或不太重要的軸也可用Q235、Q255等普通碳素鋼。對于受力較大，軸向尺寸、重量受限制或者某些有特殊要求的可采用合金鋼。如40Cr合金鋼可用于中等精度，轉(zhuǎn)速較高的工作場合，該材料經(jīng)調(diào)質(zhì)處理后具有較好的

23、綜合力學(xué)性能；選用Cr15、65Mn等合金鋼可用于精度較高，工作條件較差的情況，這些材料經(jīng)調(diào)質(zhì)和表面淬火后其耐磨性、耐疲勞強(qiáng)度性能都較好；若是在高速、重載條件下工作的軸類零件，選用20Cr、20CrMnTi、20Mn2B等低碳鋼或38CrMoA1A滲碳鋼，這些港經(jīng)滲碳淬火或滲氮處理后，不僅有很高的表面硬度，而且其心部強(qiáng)度也大大提高，因此具有良好的耐磨性、抗沖擊韌性和耐疲勞強(qiáng)度的性能。a 球墨鑄鐵、高強(qiáng)度鑄鐵由于鑄造性能好，且具有減振性能，常在制造外形結(jié)構(gòu)復(fù)雜的軸中采用。特別是我國研制的稀土鎂球墨鑄鐵，抗沖擊韌性好，同時還具有減摩、吸振，對應(yīng)力集中敏感性小等優(yōu)點(diǎn)，已被應(yīng)用于制造汽車、拖拉機(jī)、機(jī)床

24、上的重要軸類零件。軸類零件應(yīng)根據(jù)不同的工作條件和使用要求選用不同的材料并采用不同的熱處理規(guī)范（如調(diào)質(zhì)、正火、淬火等），以獲得一定的強(qiáng)度、韌性和耐磨性。 b 40Cr鋼是軸類零件的常用材料，它價格便宜經(jīng)過調(diào)質(zhì)（或正火）后，可得到較好的切削性能，而且能獲得較高的強(qiáng)度和韌性等綜合機(jī)械性能，淬火后表面硬度可達(dá)4552HRC。 c 40Cr等合金結(jié)構(gòu)鋼適用于中等精度而轉(zhuǎn)速較高的軸類零件，這類鋼經(jīng)調(diào)質(zhì)和淬火后，具有較好的綜合機(jī)械性能。 d 軸承鋼GCr15和彈簧鋼65Mn，經(jīng)調(diào)質(zhì)和表面高頻淬火后，表面硬度可達(dá)5058HRC，并具有較高的耐疲勞性能和較好的耐磨性能，可制造較高精度的軸。 精密機(jī)床的主軸（例如

25、磨床砂輪軸、坐標(biāo)鏜床主軸）可選用38CrMoAIA氮化鋼。這種鋼經(jīng)調(diào)質(zhì)和表面氮化后，不僅能獲得很高的表面硬度，而且能保持較軟的芯部，因此耐沖擊韌性好。與滲碳淬火鋼比較，它有熱處理變形很小，硬度更高的特性。壞軸類零件的毛坯常見的有型材（圓棒料）和鍛件。大型的，外形結(jié)構(gòu)復(fù)雜的軸也可采用鑄件。內(nèi)燃機(jī)中的曲軸一般均采用鑄件毛坯。 型材毛坯分熱軋或冷拉棒料，均適合于光滑軸或直徑相差不大的階梯軸。 鍛件毛坯經(jīng)加熱鍛打后，金屬內(nèi)部纖維組織沿表面分布，因而有較高的抗拉、抗彎及抗扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度，一般用于重要的軸。類零件的熱處理 機(jī)械零件常用的熱處理工藝有：退火正火、調(diào)質(zhì)、時效、淬火、回火、滲碳及氮化等。下面簡單介紹一

26、下本課題涉及到的一些熱處理及其作用。 （1）退火和正火：目的是改善切削加工性能和消除毛坯內(nèi)應(yīng)力。含碳量大于0.7%的碳鋼和合金鋼，為降低硬度便于切削常采用退火；含碳量低于0.3%的低碳鋼和低合金鋼，為避免硬度過低切削時粘刀而采用正火以提高硬度。退火和正火尚能細(xì)化晶粒，均勻組織，為以后的熱處理做好組織準(zhǔn)備。退火和正火常安排在毛坯制造之后粗加工之前。 （2）調(diào)質(zhì)：調(diào)質(zhì)能獲得均勻細(xì)致的索氏體組織，為以后表面淬火和氮化時減少變形作好組織準(zhǔn)備，因此調(diào)質(zhì)可作好預(yù)備熱處理工序。但由于調(diào)質(zhì)后零件的綜合力學(xué)性能較好，對某些硬度和耐磨性要求不高的零件，也可作為最終的熱處理工序。調(diào)質(zhì)處理常置于粗加工之后和半精加工之

27、前。 （3）淬火：淬火分為整體淬火和表面淬火兩種，其中表面淬火因變形、氮化及脫碳較小而應(yīng)用較多。為提高表面淬火零件的心部性能和獲得馬氏體的表層淬火組織，常需預(yù)先進(jìn)行調(diào)制及正火處理。淬火一般安排在半精加工后精加工之前。3 工件的裝夾3.1 定位基準(zhǔn)的選擇 CA6140車床主軸加工定位基準(zhǔn)的選擇 主軸加工中，為了保證各主要表面的相互位置精度，選擇定位基準(zhǔn)時，應(yīng)遵循基準(zhǔn)重合、基準(zhǔn)統(tǒng)一和互為基準(zhǔn)等重要原則，并能在一次裝夾中盡可能加工出較多的表面。 由于主軸外圓表面的設(shè)計基準(zhǔn)是主軸軸心線，根據(jù)基準(zhǔn)重合的原則考慮應(yīng)選擇主軸兩端的頂尖孔作為精基準(zhǔn)面。用頂尖孔定位，還能在一次裝夾中將許多外圓表面及其端面加工出

28、來，有利于保證加工面間的位置精度。所以主軸在粗車之前應(yīng)先加工頂尖孔。 為了保證支承軸頸與主軸內(nèi)錐面的同軸度要求，宜按互為基準(zhǔn)的原則選擇基準(zhǔn)面。如車小端120錐孔和大端莫氏6號內(nèi)錐孔時， 以與前支承軸頸相鄰而它們又是用同一基準(zhǔn)加工出來的外圓柱面為定位基準(zhǔn)面（因支承軸頸系外錐面不便裝夾）；在精車各外圓（包括兩個支承軸頸）時，以前、后錐孔內(nèi)所配錐堵的頂尖孔為定位基面；在粗磨莫氏6號內(nèi)錐孔時，又以兩圓柱面為定位基準(zhǔn)面；粗、精磨兩個支承軸頸的112錐面時，再次用錐堵頂尖孔定位；最后精磨莫氏6號錐孔時，直接以精磨后的前支承軸頸和另一圓柱面定位。定位基準(zhǔn)每轉(zhuǎn)換一次，都使主軸的加工精度提高一步。 工序名稱劃線

29、加工中心孔中心孔粗車外圓夾一端，托另一端鉆深孔兩端錐堵中心孔半精車和精車兩端錐堵中心孔粗、精磨外錐兩端錐堵中心孔粗、精磨外圓兩端錐堵中心孔粗、精磨錐孔兩支撐軸頸外表面或靠近兩支撐軸頸的外園表面表3.1 不同加工階段基準(zhǔn)面的選擇3.2零件的定位裝夾裝夾方法:兩端錐堵中心孔。改進(jìn)工件的裝夾方法粗加工時，由于切削余量大，工件受的切削力也大，采用卡頂法，尾座頂尖采用彈性頂尖，可以使工件在軸向自由伸長。但是，由于頂尖彈性的限制，軸向伸長量也受到限制，因而頂緊力不是很大。在高速、大用量切削時，有使工件脫離頂尖的危險。采用卡拉法可避免這種現(xiàn)象的產(chǎn)生。精車時，采用雙頂尖法（此時尾座應(yīng)采用彈性頂尖）有利于提高精

30、度，其關(guān)鍵是提高中心孔精度。a采用跟刀架跟刀架是車削細(xì)長軸極其重要的附件。采用跟刀架能抵消加工時徑向切削分力的影響，從而減少切削振動和工件變形，但必須注意仔細(xì)調(diào)整，使跟刀架的中心與機(jī)床頂尖中心保持一致。b采用反向進(jìn)給車削細(xì)長軸時，常使車刀向尾座方向作進(jìn)給運(yùn)動（此時應(yīng)安裝卡拉工具），這樣刀具施加于工件上的進(jìn)給力方向朝向尾座，因而有使工件產(chǎn)生軸向伸長的趨勢，而卡拉工具大大減少了由于工件伸長造成的彎曲變形。c采用車削細(xì)長軸的車刀車削細(xì)長軸的車刀一般前角和主偏角較大，以使切削輕快，減小徑向振動和彎曲變形。粗加工用車刀在前刀面上開有斷屑槽，使斷屑容易。精車用刀常有一定的負(fù)刃傾角，使切屑流向待加工面。圖3

31、.1 錐堵與錐套心軸 a) 錐堵 b) 錐套心軸圖3.1 錐堵與錐套心軸主軸外圓表面的加工，應(yīng)該以頂尖孔作為統(tǒng)一的定位基準(zhǔn)。但在主軸的加工過程中，隨著通孔的加工，作為定位基準(zhǔn)面的中心孔消失，工藝上常采用帶有中心孔的錐堵塞到主軸兩端孔中，如圖3.1所示，讓錐堵的頂尖孔起附加定位基準(zhǔn)的作用。 4 零件的加工順序及切削用量4.1加工順序及刀具選擇a 加工順序按由粗到精、由近到遠(yuǎn)（由右到左）的原則確定。即先粗車（留0.25精車余量），然后從右到左進(jìn)行精車，最后車削螺紋.從右到左進(jìn)行。 b 刀具的使用壽命除與刀具材料相關(guān)外，還與刀具的直徑有很大的關(guān)系。刀具直徑越大，能承受的切削用量也越大。所以在零件形狀

32、允許的情況下，采用盡可能大的刀具直徑是延長刀具壽命，提高生產(chǎn)率的有效措施。數(shù)控車削常用的刀具一般分為3類。即尖形車刀、圓弧形車刀和成型車刀。 (1)尖形車刀 以直線形切削刃為特征的車刀一般稱為尖形車刀。其刀尖由直線性的主、副切削刃構(gòu)成，如外圓偏刀、端面車刀等。這類車刀加工零件時，零件的輪廓形狀主要由一個獨(dú)立的刀尖或一條直線形主切削刃位移后得到。 (2)圓弧形車刀 除可車削內(nèi)外圓表面外，特別適宜于車削各種光滑連接的成型面。其特征為：構(gòu)成主切削刃的刀刃形狀為一圓度誤差或線輪廓誤差很小的圓弧，該圓弧刃的每一點(diǎn)都是圓弧形車刀的刀尖，因此刀位點(diǎn)不在圓弧上，而在該圓弧的圓心上。 (3)成型車刀 即所加工零

33、件的輪廓形狀完全由車刀刀刃的形狀和尺寸決定。數(shù)控車削加工中，常用的成型車刀有小半徑圓弧車刀、車槽刀和螺紋車刀等。為了減少換刀時間和方便對刀，便于實(shí)現(xiàn)機(jī)械加工的標(biāo)準(zhǔn)化。數(shù)控車削加工中，應(yīng)盡量采用機(jī)夾可轉(zhuǎn)位式車刀。4.2刀具的選擇 選用5中心鉆鉆削中心孔。粗車及平端面選用900硬質(zhì)合金右偏刀，為防止副后刀面與工件輪廓干涉（可用作圖法檢驗(yàn)），副偏角不宜太小，選=35 0。精車選用900硬質(zhì)合金右偏刀，車螺紋選用硬質(zhì)合金600外螺紋車刀，刀尖圓弧半徑應(yīng)小于輪廓最小圓角半徑，取r=0.150.2。4.3切削用量的確定切削用量的選擇原則是：保證零件加工精度和表面粗糙度，充分發(fā)揮刀具切削性能，保證合理的刀具

34、耐用度；并充分發(fā)揮機(jī)床的性能，最大限度提高生產(chǎn)率，降低成本。主軸轉(zhuǎn)速的確定 主軸轉(zhuǎn)速應(yīng)根據(jù)允許的切削速度和工件（或刀具）直徑來選擇。根據(jù)本例中零件的加工要求，考慮工件材料為鋁件，刀具材料為高建工具鋼，粗加工選擇轉(zhuǎn)速600r/min,精加工選擇800r/min車削外圓，考慮細(xì)牙螺紋切削力不大，采用400r/min來車螺紋，而內(nèi)孔由于剛性較差，采用粗車400 r/min，比較容易達(dá)到加工要求，切槽的切削刀較大，采用200 r/min更穩(wěn)妥。背吃刀量確定背吃刀量根據(jù)機(jī)床、工件和刀具的剛度來決定，在剛度允許的條件下，應(yīng)盡可能使背吃刀量等于工件的加工余量(除去精車量)，這樣可以減少走刀次數(shù)，提高生產(chǎn)效率

35、。為了保證加工表面質(zhì)量，可留少量精加工余量，一般0.2-0.4mm。本例中，背吃刀量的選擇大致為下表4.1： 粗 精 外圓 1.5-2(mm)0.2-0.4(mm)內(nèi)孔 1-1.5(mm)0.1-0.3(mm)螺紋 隨進(jìn)刀次數(shù)依次減少 槽 根據(jù)刀寬，分兩次進(jìn)行 表4.1 背吃刀量的選擇總之，切削用量的具體數(shù)值應(yīng)根據(jù)機(jī)床性能、相關(guān)的手冊并結(jié)合實(shí)際經(jīng)驗(yàn)用類比方法確定。同時，使主軸轉(zhuǎn)速、切削深度及進(jìn)給速度三者能相互適應(yīng)，以形成最佳切削用量。 切削用量的選擇原則，合理選用切削用量對提高車床的加工質(zhì)量至關(guān)重要。確定車床的切削用量時一定要根據(jù)機(jī)床說明書中規(guī)定的要求，以及刀具的耐用度去選擇，也可結(jié)合實(shí)際經(jīng)驗(yàn)

36、采用類比法來確定。一般的選擇原則是：粗車時，首先考慮在機(jī)床剛度允許的情況下選擇盡可能大的背吃刀量ap；其次選擇較大的進(jìn)給量f；最后再根據(jù)刀具允許的壽命確定一個合適的切削速度。增大背吃刀量可減少走刀次數(shù)，提高加工效率，增大進(jìn)給量有利于斷屑。精車時，應(yīng)著重考慮如何保證加工質(zhì)量，并在此基礎(chǔ)上盡量提高加工效率，因此宜選用較小的背吃刀量和進(jìn)給量，盡可能地提高加工速度。主軸轉(zhuǎn)速S(r/min)可根據(jù)切削速度(mm/min)由公式S=1000D(D為工件或刀具直徑mm)計算得出，也可以查表或根據(jù)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)確定。 背吃刀量的選擇 輪廓粗車循環(huán)時選ap=3 ，精車ap=0.25；螺紋粗車時選ap= 0.4 ，逐刀

37、減少，精車ap=0.1。 主軸轉(zhuǎn)速的選擇 車直線和圓弧時，選粗車切削速度vc=90m/min、精車切削速度vc=120m/min，然后利用公式vc=dn/1000計算主軸轉(zhuǎn)速n（粗車直徑D=60 ，精車工件直徑取平均值）：粗車500r/min、精車1200 r/min。車螺紋時，參照式（5-1）計算主軸轉(zhuǎn)速n =320 r/min。 進(jìn)給速度的選擇 選擇粗車、精車每轉(zhuǎn)進(jìn)給量，再根據(jù)加工的實(shí)際情況確定粗車每轉(zhuǎn)進(jìn)給量為0.4/r，精車每轉(zhuǎn)進(jìn)給量為0.15/r，最后根據(jù)公式vf = nf計算粗車、精車進(jìn)給速度分別為200 /min和180 /min。4.4加工精度（1）尺寸精度 軸類零件的尺寸精度主

38、要指軸的直徑尺寸精度和軸長尺寸精度。按使用要求，主要軸頸直徑尺寸精度通常為IT6-IT9級，精密的軸頸也可達(dá)IT5級。軸長尺寸通常規(guī)定為公稱尺寸，對于階梯軸的各臺階長度按使用要求可相應(yīng)給定公差。 （2）幾何精度 軸類零件一般是用兩個軸頸支撐在軸承上，這兩個軸頸稱為支撐軸頸，也是軸的裝配基準(zhǔn)。除了尺寸精度外，一般還對支撐軸頸的幾何精度（圓度、圓柱度）提出要求。對于一般精度的軸頸，幾何形狀誤差應(yīng)限制在直徑公差范圍內(nèi)，要求高時，應(yīng)在零件圖樣上另行規(guī)定其允許的公差值。起支承作用的軸頸為了確定軸的位置，通常對其尺寸精度要求較高（IT5IT7）。裝配傳動件的軸頸尺寸精度一般要求較低（IT6IT9）。（3）相互位置精度 軸類零件中的配合軸頸（裝配傳動件的軸頸）相對于支撐軸頸間的同軸度是其相互位置精度的普遍要求。通常普通精度的軸，配合精度對支撐軸頸的徑向圓跳動一般為0.01-0.03mm，高