畢業(yè)設(shè)計(jì)論文CA6140主軸工藝與夾具設(shè)計(jì)含全套CAD圖紙

1、 摘 要在機(jī)械領(lǐng)域中，車床是應(yīng)用最為廣泛、使用最為頻繁的一種機(jī)床，特別是ca6140車床，它的應(yīng)用非常的普遍。所以它的加工精度就極其的重要，工件能否達(dá)到加工要求就取決于車床本身的精度，而決定ca6140車床加工質(zhì)量的就是它的主軸。ca6140車床主軸是把旋轉(zhuǎn)運(yùn)動及扭矩通過主軸端部的夾具傳遞給工件和刀具，要求有很高的強(qiáng)度及回轉(zhuǎn)精度。我在本設(shè)計(jì)中將主軸設(shè)計(jì)為空心階梯軸，外圓表面設(shè)有花鍵、墊鍵等功能槽及螺紋。本文設(shè)計(jì)詳細(xì)計(jì)算了加工余量、切削用量、尺寸公差并闡述了ca6140主軸的加工工藝過程以及生產(chǎn)中所涉及的重要夾具設(shè)計(jì)方法。經(jīng)設(shè)計(jì)的ca6140主軸較其傳統(tǒng)的車床主軸有更高的強(qiáng)度和回轉(zhuǎn)精度。全套完整

2、版cad圖紙，聯(lián)系 153893706關(guān)鍵詞: 車床；主軸；旋轉(zhuǎn)運(yùn)動；公差；夾具abstractin machinery field, the lather is the most extensively and frequently used machine. easpecially the ca6140 lather, its application is very widespread. so its processing accuracy is very important. whether the work piece can reach the accuracy required

3、is decided by the lather. while, the part deciding the processing quality of ca6140 lather is its mainshaft. the mainshaft of the ca6140 lather is to transmit the rovolve motion and the torque to the workpiece and cutting-tool through the fixture on the end of mainshaft, in which high strengh and ro

4、tating accuracy are required .in this design, my job contains the things as below. mainshaft is a hollow stepped shaft. there are functional slots and thread, such as spline, pad key and so on. in the paper, allowance, cutting consumption and tolerance are calculated. also elaborates the craft proce

5、sses of the mainshaft of ca6140 lather, and the design of important fixture. after being designed, compared with traditional lather, the strength and rotating accuracy are enhanced.key words: lather; mainshaft; rotating movement; tolerance; fixture 目 錄摘要iabstractii第 1 章 緒論11.1 概述11.2車床的發(fā)展史11.3本課題研究的

6、內(nèi)容和設(shè)計(jì)思想1第 2章 零件的分析42.1零件的作用42.1.1支承軸頸42.1.2頭部錐孔42.1.3頭部短錐42.1.4裝配軸頸42.1.5軸向鎖緊52.2零件的工藝分析52.2.1加工階段的劃分52.1.3工序順序安排52.1.4主軸錐孔的磨削62.3 本章小結(jié)5第 3 章 工藝規(guī)程的設(shè)計(jì)73.1主軸的材料、毛坯與熱處理73.1.1主軸的毛坯73.1.2主軸的材料和熱處理73.2主軸加工工藝過程83.2.1主軸加工的主要問題和工藝過程設(shè)計(jì)所應(yīng)采取的相應(yīng)措施83.2.2主軸加工定位基準(zhǔn)的選擇93.2.3主軸主要加工表面加工工序的安排93.2.4各工序工步的排序113.3 本章小結(jié)11第

7、4 章 機(jī)械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定124.1各工序工步的加工余量的計(jì)算124.2各工序工步的切削用量的計(jì)算194.3本章小結(jié)49第 5 章 專用夾具的設(shè)計(jì)505.1 鉆床夾具的設(shè)計(jì)505.2 磨床夾具的設(shè)計(jì)505.3 本章小結(jié)51結(jié)論52參考文獻(xiàn)53致謝54第 1 章 緒 論 1.1 概述精密機(jī)床的關(guān)鍵部件是進(jìn)給系統(tǒng)和主軸系統(tǒng)，不同類型的機(jī)床主軸，對所選用軸承的精度要求既有相同點(diǎn)，也有不同之處。數(shù)控機(jī)床和軸承磨床可以歸于精密機(jī)床一類。 現(xiàn)代精密機(jī)床和傳統(tǒng)機(jī)床的結(jié)構(gòu)，從原理上來說，沒有太大的變化，主要還是區(qū)別于導(dǎo)軌加工技術(shù)的改進(jìn)和主軸系統(tǒng)精度的提高。1.2車床的發(fā)展史車床的發(fā)展大致可

8、區(qū)分成四個階段，雛型期，基本架構(gòu)期、獨(dú)立動力期與數(shù)值控制期，底下將針對其發(fā)展的過程加以介紹。車床的誕生不是發(fā)明出來的，而是逐漸演進(jìn)而成，早在四千年前就記載有人利用簡單的拉弓原理完成鉆孔 的工作，這是有記錄最早的工具機(jī)，即使到目前仍可發(fā)現(xiàn)以人力做為驅(qū)動力的手工鉆床，之后車床衍生而出，并被用于木材的車削與鉆孔，英文中車床的名稱lathe(lath是木板的意思 ) 就是由此而來，經(jīng)過數(shù)百年的演進(jìn)，車床的進(jìn)展很慢，木質(zhì)的床身，速度慢且扭力低，除了用在木工外，并不適合做金屬切削，直到工業(yè)革命前。這段期間可稱為車床的雛型期。 18世紀(jì)開始的工業(yè)革命，象征著以工匠主導(dǎo)的農(nóng)業(yè)社會結(jié)束，取而代之的是強(qiáng)調(diào)大量生產(chǎn)

9、的工業(yè)社會，由于各種金屬制品被大量使用，為了滿足金屬另件的加工，車床成了關(guān)鍵性設(shè)備，18世紀(jì)初車床的床身已是金屬制，結(jié)構(gòu)強(qiáng)度變大更適合做金屬切削，但因結(jié)構(gòu)簡單，只能做車削與螺旋方面的加工，到了19世紀(jì)才有完全以鐵制零件組合完成的車床，再加上諸如螺桿等傳動機(jī)構(gòu)的導(dǎo)入，一部具有基本功能的車床總算開發(fā)出來。但因動力只能靠人力、獸力或水力帶動，仍無法滿足需求，只能算是剛完成基本架構(gòu)的建構(gòu)。 瓦特發(fā)明了蒸氣機(jī)，使得車床可藉由蒸氣產(chǎn)生動力用來驅(qū)動車床運(yùn)轉(zhuǎn)，此時車床的動力是集中一處，再藉由皮帶與齒輪的傳遞分散到工廠各處的車床，20世紀(jì)初擁有獨(dú)立動力源的動力車床(engine lathe)終于被開發(fā)，也將車床

10、帶到新的領(lǐng)域。此期間拜福特公司大量生產(chǎn)汽車所賜，許多汽車零件必須以車床加工，為了確保零件供應(yīng)充足，供貨商必須大量采購車床才能應(yīng)付所需，即使到今天車床的發(fā)展仍受到汽車產(chǎn)業(yè)的榮枯所左右。1.3本課題研究的內(nèi)容和設(shè)計(jì)思想 保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

11、一次裝夾中加工這些表面。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(jì)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

12、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。對車床主軸的精確要求，就顯示出其加工過程中夾具的重要性。夾具的主要功能是裝夾工件，使工件在夾具中定位和夾緊。在機(jī)械加工中，使用機(jī)床夾具的目的主要有以下六個方面：1.保證加工精度；2.提高勞動生產(chǎn)率；3.改善工人勞動條件；4.降低生產(chǎn)成本；5.確保工藝紀(jì)律；6.夸大機(jī)床工藝范圍。設(shè)計(jì)夾具時

13、，應(yīng)滿足下列四項(xiàng)要求：1.保證工件的加工精度要求；2.保證工人的操作方面安全；3.達(dá)到加工的生產(chǎn)率要求；4.滿足夾具一定的使用壽命和經(jīng)濟(jì)性要求。第 2章 零件的分析 2.1零件的作用ca6140車床主軸是把旋轉(zhuǎn)運(yùn)動及扭矩通過主軸端部的夾具傳遞給工件和刀具，要求有很高的強(qiáng)度及回轉(zhuǎn)精度，其結(jié)構(gòu)為空心階梯軸，外圓表面有花鍵、電鍵等功能槽及螺紋。2.1.1支承軸頸主軸兩主支承軸頸a、b和1：12錐度與雙列向心短圓錐磙子軸承配合，并支承在主軸箱孔上是主軸部件的裝配基準(zhǔn)。其圓度和同軸度將引起主軸回轉(zhuǎn)誤差，影響被加工工件的精度，必須嚴(yán)格控制。主支承軸頸圓跳動公差為0.005mm,1:12錐面接觸率70%，表

14、面粗糙度ra為0.4µm。主軸中間輔助支承為單列滾子軸承，用以提高主軸剛性和回轉(zhuǎn)精度。其徑向圓跳動公差為0.01mm；表面粗糙度ra為0.4µm。尺寸公差等級為it6。2.1.2頭部錐孔主軸頭部莫氏6號錐孔是用來安裝夾具的定位面的?？砂惭b頂尖，也可安裝刀具。其對支承軸頸a、b的圓跳動，近軸端公差為0.005mm，離軸端300公差為0.01mm。錐面的接觸率70%表面粗糙度為0.4µm，硬度要求hrc52。主軸錐孔的軸線與支承軸頸線不重合，將使被加工工件產(chǎn)生相對位置誤差。2.1.3頭部短錐主軸頭部短錐c和大臺階面d是安裝卡盤的定位面。其圓跳動為0.008µ

15、m，表面粗糙度ra為0.8µm。頭部短錐c對支承軸頸的圓跳動將卡盤產(chǎn)生同軸度誤差。大臺階端面d對支承軸頸軸線跳動將卡盤產(chǎn)生垂直度誤差。2.1.4裝配軸頸主軸上共安裝三個齒輪，其中一個空套，一個單鍵連接，另一個是花鍵連接。裝配軸頸對支承軸頸徑向圓跳動公差為0.015mm0.9mm。表面粗糙度ra為0.40.6µm，尺寸公差等級為it5。裝配軸頸對支承軸頸的同軸度誤差，會引起主軸傳動齒輪嚙合不良，當(dāng)主軸轉(zhuǎn)速很高時，還會影響齒輪的傳動平穩(wěn)性，產(chǎn)生噪生。加工工件時，會在工件表面產(chǎn)生重復(fù)出現(xiàn)的震紋，精加工是尤為明顯。2.1.5軸向鎖緊主軸外圓上有三段螺紋，用于軸承等鈴部件的軸向鎖緊。

16、當(dāng)主軸螺紋的軸線與支承軸頸歪斜時，會引起主軸上瑣緊螺母端面傾斜，造成主軸內(nèi)圈軸線的同向傾斜，引起主軸的徑向跳動。因此，控制螺紋軸線與支承軸頸軸線的同軸度0.025mm。從上面分析看出：ca6140車床主軸加工面較多，包括內(nèi)外圓、內(nèi)外錐、單鍵和花鍵、螺紋等，而且尺寸精度、性為精度以及表面粗糙度要求均較高，部分表面還需要表面淬火，但主要加工表面是以上五種，其中兩主支承軸頸本身的尺寸精度、形狀精度，兩支承之間的同軸度和主支承軸頸與其它表面相互位置精度以及表面粗糙度，則是主軸加工的關(guān)鍵。2.2零件的工藝分析在擬定ca6140車床主軸工藝工藝過程時，應(yīng)考慮一些問題。2.2.1加工階段的劃分加工過程大致劃

17、分為四個階段： 頂尖孔之前是預(yù)加工階段；打頂尖孔之后至調(diào)質(zhì)前的工序?yàn)榇旨庸るA段調(diào)質(zhì)處理后至表面淬火前的工序?yàn)榘刖庸るA段；表面淬火后工序?yàn)榫庸るA段。要求較高的支承軸頸和莫氏6號錐孔的精加工，則應(yīng)在最后進(jìn)行。整個主軸加工的工藝過程，是以主要表面（特別是支承軸頸）的加工為主線，穿插其它表面的加工工序組成的。這樣安排的優(yōu)點(diǎn)是：粗加工時切除大量金屬是產(chǎn)生的變形，可以在半精加工和精加工中去掉。而主要表面放在最后，可不受其它表面加工的影響，并方便安排熱處理工序，有利于機(jī)床的選擇。2.1.3工序順序安排工序順序的安排主要根據(jù)基面先行、先粗后精、先主后次的原則，并注意下列幾點(diǎn)：主軸毛坯鍛造后，一般安排正火處

18、理。其目的是，消除鍛造殘余應(yīng)力，改善金屬組織，降低硬度，改善切削加工性能。棒料毛坯可不進(jìn)行該道熱處理工序。粗加工后，安排調(diào)質(zhì)處理。其目的是獲得均勻細(xì)致的索氏體組織，提高零件的綜合力學(xué)性能，以便在表面淬火時得到均勻致密的硬度層，并使硬化層的硬度由表面向中心逐漸降低。同時索氏體的金屬結(jié)構(gòu)經(jīng)加工后，表面粗糙度較細(xì)。最后，還須對有相對運(yùn)動的軸頸表面和經(jīng)常與夾具接觸的錐面進(jìn)行淬火或氮處理，以提高其耐磨性。一般高頻淬火安排在粗磨之前；氮化安排在粗磨之后，精磨之前。（一）外圓表面的加工順序先加工大直徑外圓，以免一開始就降低工件剛度。（二）深孔加工應(yīng)安排在調(diào)質(zhì)以后進(jìn)行，因?yàn)檎{(diào)質(zhì)處理變形大，深孔產(chǎn)生彎曲變形，不

19、僅影響棒料通過，還會造成主軸高速轉(zhuǎn)動的不平衡。深孔加工應(yīng)安排在外圓粗車或半精車之后，以便有一個較精確的軸頸作定位基面，保證孔與外圓同軸度時主軸壁厚均勻。如果僅從定位基準(zhǔn)考慮，希望始終用頂尖孔定位，避免使用錐堵，深孔加工安排在最后為好。但是深孔加工是粗加工，發(fā)熱量大，會破壞外圓加工的精度，而且鉆偏時，要有余量糾正。所以，深孔加工只能在半精加工階段進(jìn)行。（三）次要表面的加工安排主軸上的花鍵、鍵槽等次要表面，一般都放在外圓精車時，由于斷續(xù)切削而產(chǎn)生振動，既影響加工質(zhì)量，又容易損壞刀具；同時也難以控制鍵槽的尺寸要求。但是，它們的加工也不宜放在主要表面精磨之后進(jìn)行，以免銑花鍵產(chǎn)生的變形影響主要表面精度。

20、主軸上的螺紋均有較高的要求，如安排在淬火前加工，淬火后產(chǎn)生的變形，會影響螺紋和支承軸頸的同軸度。因此，車螺紋宜放在主軸局部淬火之后進(jìn)行。2.1.4主軸錐孔的磨削主軸錐孔對主軸支承軸頸的圓跳動和錐孔與錐柄接觸率是機(jī)床的主要精度指標(biāo)，因此錐孔磨削是主軸加工的關(guān)鍵之一。影響錐孔磨削精度的主要因素是定位基準(zhǔn)、定位元件選擇的合理性和帶動工件旋轉(zhuǎn)的平穩(wěn)性。所以，加工ca6140主軸的關(guān)鍵是錐孔的加工，亦即加工錐孔是的夾具的設(shè)計(jì)。 2.3 本章小結(jié) 本章主要介紹了主軸的作用,以及它在加工中的工藝分析。第 3 章 工藝規(guī)程的設(shè)計(jì)3.1主軸的材料、毛坯與熱處理3.1.1主軸的毛坯主軸屬于外圓直徑相差較大的階梯軸

21、，為了節(jié)省材料和減少加工的勞動量，毛坯常采用鍛件。在熱鍛過程中金屬纖維按軸向排列，組織細(xì)密，具有較高的抗拉、抗彎和抗扭強(qiáng)度。鍛件在鑄造方法上又分自由鍛和模鍛兩種。自由鍛使用的設(shè)備比較簡單，但毛坯的精度較低、余量大、生產(chǎn)率低，只適用于單件、小批生產(chǎn)。模鍛一般在模鍛壓力機(jī)上進(jìn)行，設(shè)備比較昂貴，并須專用鍛模，但毛坯精度高、加工余量小、生產(chǎn)率高。目前國內(nèi)精鍛毛坯公差外徑可達(dá)±0.3mm，內(nèi)徑達(dá)±0.1mm，表面粗糙度ra可達(dá)3.21.6um。它適于在大批條件下鍛造形狀復(fù)雜、精度要求高的主軸。3.1.2主軸的材料和熱處理根據(jù)主軸的功用，主軸應(yīng)具有良好的機(jī)械強(qiáng)度和剛度；主軸工作表面應(yīng)具

22、有高的耐磨性與加工后尺寸精度的穩(wěn)定性。這些都與主軸的材料與所選用的熱處理方法有關(guān)。（一）主軸材料45鋼是主軸常用的材料，價(jià)格較便宜。它經(jīng)過調(diào)質(zhì)（或正火）、局部加熱淬火后回火，表面硬度hrc4552，一般能滿足普通機(jī)床要求。但與65mn、40cr等合金鋼比較，45鋼淬透性差、淬火后變形大、加工后尺寸穩(wěn)定性差，故高精度主軸常用合金鋼。40cr是含碳量為0.37%0.45%的合金結(jié)構(gòu)鋼，經(jīng)調(diào)質(zhì)淬火后具有較高的綜合機(jī)械性能。38crmnala是中碳合金氮化鋼，由于氮化溫度（540550）比淬火溫度低，變形小。此材料硬度高（中心硬度大于hrc28），并具有優(yōu)良的耐疲勞性能、尺寸穩(wěn)定性好，是制造高精度主軸

23、的理想材料。（二）主軸熱處理1. 改善切削加工性能、消除鍛造殘余應(yīng)力的熱處理 主軸毛坯在鍛造過程中，若溫度過高，則將使金屬組織的晶粒粗大；若鍛造溫度過低，則造成組織不均勻和過大的殘余應(yīng)力，甚至出現(xiàn)裂紋。這兩種情況在主軸鍛造過程中往往同時存在，致使主軸強(qiáng)度降低，并由于表面泠硬而不易切削。因此在粗加工前需進(jìn)行熱處理，以改善切削性能，消除鍛造殘余應(yīng)力，細(xì)化晶粒，并使金屬組織均勻。通常采用退火或正火處理。2. 預(yù)備熱處理主軸在粗加工后，最終熱處理以前常進(jìn)行預(yù)備熱處理，通常為調(diào)質(zhì)或正火。調(diào)質(zhì)處理是淬火后高溫回火（回火溫度為500 650），調(diào)質(zhì)后可得到均勻細(xì)密的回火索氏體組織，使主軸獲得較高的強(qiáng)度和韌性

24、等綜合機(jī)械性能。調(diào)質(zhì)時由于回火溫度高，故主軸容易變形并產(chǎn)生較多的氧化皮。3. 最終熱處理 主軸最終熱處理包括局部加熱淬火后回火（鉛浴爐加熱淬火、火焰加熱淬火、電感應(yīng)加熱淬火等）、滲碳淬火、淡化等。其目的是在保持心部韌性的同時提高表面硬度，使主軸各工作表面獲得較高的耐磨性和抗疲勞強(qiáng)度，以保持主軸的工作精度和提高使用壽命。最終熱處理一般放在半精加工之后，因局部淬火后總會有些變形，故需在淬火后安排磨削加工工序以消除淬火變形。3.2主軸加工工藝過程3.2.1主軸加工的主要問題和工藝過程設(shè)計(jì)所應(yīng)采取的相應(yīng)措施主軸加工的主要問題是如何保持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

25、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。主軸錐孔相對于支承軸頸的位置精度是靠采用支承軸頸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（不是裝夾在磨床頭架主軸上）加工保證的。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。讓被加工主軸裝夾在磨床工作臺上而不裝夾在磨床頭架主軸上，可以避免磨床主

26、軸回轉(zhuǎn)誤差對錐孔形狀精度的影響；因?yàn)槟ゴ差^架主軸與被加工主軸零件只是柔性連接，磨床頭架主軸只起帶動工件回轉(zhuǎn)的作用，而工件的回轉(zhuǎn)軸心，則取決于定位基準(zhǔn)面a、b與定位元件的精度。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)到一定精度。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)。如果主軸上有通孔，一旦通孔加工完畢，就要用帶頂尖孔的工藝錐堵塞到主軸兩端孔中，讓錐堵的頂尖孔起附加定位基準(zhǔn)的作用。既然工藝錐堵要起定位作用，所以工藝錐堵與主軸錐孔的配合質(zhì)量就十分重要了。隨著被加工主軸加工精度的逐步提高，也要相應(yīng)提高工藝錐堵的精度。主軸上的通孔，雖然加工精度要求不高，但深孔的加工比較困難，排

27、屑方式都是不可忽視的問題。主軸深孔的加工屬于粗加工，應(yīng)安排在工藝過程的前部。3.2.2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”與“互為基準(zhǔn)”的原則，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(jì)基準(zhǔn)主軸軸心線，根據(jù)基準(zhǔn)重合的原則考慮選擇主軸兩端的頂尖孔作為精基準(zhǔn)面。用頂尖孔定位，還能在一次裝夾中把許多外圓表面及其端面加工出來，有利于保證加工面間的位置精度。所以實(shí)心軸在粗加工之前先打頂尖孔。對于空心軸則以外圓定位，加工通孔，并在兩端孔口加工出60度倒角或內(nèi)錐孔（工藝錐面），用兩個帶頂尖孔的錐堵或帶錐堵的心軸裝夾工件。為

28、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。例如車小端1：20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1：12錐面時，再次用錐堵頂尖孔定位；最后精磨莫氏6號內(nèi)錐孔時，直接以精莫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。3.2.3主軸主要加工表面加工工序的安排要達(dá)到高精度要求,在機(jī)械加工工序中間

29、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進(jìn)行的，即粗車調(diào)質(zhì)（預(yù)備熱處理）半精車精車淬火（最終熱處理）粗磨精磨。主軸加工工藝過程可劃分為三個加工階段，即粗加工階段（包括銑端面打頂尖孔、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）。車床主軸主軸表面的加工順序有如下幾種方案：（一） 通孔 （以毛坯外圓定位，加工后配錐堵）外圓表面粗加工（以錐堵頂尖孔定位）錐孔粗加工（以半精加工后外圓定位，加工后配錐堵）外圓精加工（以錐堵頂尖孔定位）錐孔粗加工以精加工后的外圓定位）。（二）

30、圓表面粗加工（以頂尖孔定位）外圓表面半精加工（以頂尖孔定位）鉆通孔（以半精加工后外圓定位，加工后配錐堵）外圓表面精加（以錐堵頂尖孔定位）錐孔粗加工（以精加工后外圓表面定位） 錐孔精加工（以精加工后外圓表面定位）。（三）外圓表面粗加工（以頂尖孔定位）外圓表面半精加工（以頂尖孔定位）鉆通孔（以半精加工后外圓表面定位）錐孔粗加工（以精加工后外圓表面定位）錐孔精加工（以精加工后外圓表面定位，加工后配錐堵）外圓表面精加（以錐堵頂尖孔定位）（四）外圓表面粗加工（以頂尖孔定位）外圓表面半精加工（以頂尖孔定位）鉆通孔（以半精加工后外圓表面定位）錐孔粗加工（以精加工后外圓表面定位，加工后配錐堵）外圓表面精加（以

31、錐堵頂尖孔定位）錐孔精加工（以精加工外圓表面定位）。上述四種加工方案各有優(yōu)缺點(diǎn)，現(xiàn)簡要分析如下： 方案1：鉆通孔放在外圓表面粗加工之前，則需在鉆通孔后增加配錐堵的工作；另外，粗加工外圓表面時，加工余量大，切削力、夾緊力也相應(yīng)較大，所以用錐堵頂尖孔定位不如用實(shí)心軸頂尖孔定位穩(wěn)定可靠。故此方案對毛坯是實(shí)心軸的情況則不適宜，對于實(shí)心軸在成批生產(chǎn)情況下是可行的。方案2：錐孔粗加工在外圓表面精加工之后，錐孔粗加工時以精加工外圓表面定位，會破壞外圓表面的精度，故此方案不可行。方案3：錐孔精加工放在外圓精加工前，錐孔精加工時以半精加工 外圓表面定位，這會影響錐孔加工精度（內(nèi)孔磨削條件比外圓磨削條件差）；另外

32、精加工外圓時以錐堵頂尖孔定位，有可能破壞錐孔精度，同時錐堵的加工誤差還會使外圓表面和內(nèi)錐表面產(chǎn)生較大的同軸誤差，故此方案也不行。方案4：錐孔精加工方在外圓精加工之后，錐孔精加工時以精加工過的外圓定位，錐孔精加工工序的加工余量小，磨削力不大，故不會破壞外圓表面的精度。此外，以外圓表面定位，定位穩(wěn)定可靠，相比之下此方案最佳。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。這些表面的加工一般不易出現(xiàn)廢品，所以盡量安排在后邊進(jìn)行，主要表面加工一旦出了廢品，非主要表面就不需要加工了，這樣可以避免工時的浪費(fèi)。但是也不能放在最后，以防在加工非主要表面

33、過程中損害已精加工過程的主要表面。對凡是需要在淬硬表面上加工的螺孔、鍵槽等，都應(yīng)安排在淬火前加工完畢，否則表面淬硬后就不易加工。在非淬硬表面上的螺孔、鍵槽等一般在外圓精車之后精磨之前進(jìn)行。如果在精車之前就加工出這些表面，精車就將在斷續(xù)表面上進(jìn)行，容易產(chǎn)生震動，影響表面質(zhì)量，還容易損壞車刀，加工精度也難以保證。至于主軸螺紋，因它與主軸支承軸頸之間有一定的同軸度要求，所以螺紋應(yīng)安排在最終熱處理之后的精加工階段進(jìn)行，這樣半精加工后殘余應(yīng)力重新分布所引起變形和熱處理后的變形，就不會影響螺紋的加工精度了。檢驗(yàn)工序的合理安排是保證產(chǎn)品質(zhì)量的重要措施。每道工序除操作者自檢外，還必須安排單獨(dú)的檢驗(yàn)工序。一般在

34、粗加工結(jié)束后安排檢驗(yàn)工序以檢查主軸是否出現(xiàn)氣孔、裂紋等毛坯缺陷。對重要工序前后安排檢驗(yàn)工序，以便及時發(fā)現(xiàn)廢品。在主軸從一個車間到另 一個車間時要安排檢驗(yàn)工序，使后續(xù)車間內(nèi)產(chǎn)生的廢品不致誤認(rèn)為是前車間產(chǎn)生的。在主軸全部加工結(jié)束之后要經(jīng)全面檢驗(yàn)方可入庫。3.2.4各工序工步的排序工序1 銑端面打中心孔安裝1：工步1 粗銑右端面，保證尺寸486mm；工步2 打中心孔。安裝2：工步1 粗銑左端面，保證總尺寸874mm；工步2 打中心孔。工序2粗車外圓3.3 本章小結(jié) 本章主要介紹主軸材料的前期處理以及在加工過程中采取的措施和相應(yīng)的加工工序。第 4 章 機(jī)械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定4.1各工序

35、工步的加工余量的計(jì)算ca6140主軸零件材料為45鋼hbs207241，生產(chǎn)類型為小批生產(chǎn)，采用摸鍛毛坯。根據(jù)上述原始資料及加工工藝，分別確定各加工表面的機(jī)械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸如下：1.加工大端莫氏6號錐孔精磨：大端為Ø63.348mm的錐孔查參考文獻(xiàn)1表5.22確定余量為0.0100.040mm。則，63.348-0.010=63.338mm；63.348-0.04=63.308mm。即 粗車后的直徑為Ø63.30863.338mm，取Ø63.3mm粗磨：Ø63.3mm查表5.44確定余量為0.400.55mm則63.3-0.4=62.9mm

36、；63.3-0.55=62.7mm。即 精車后的直徑為Ø62.7562.9mm，根據(jù)表5.32取Ø62.898mm按照精度等級h12其公差為mm2.加工錐孔Ømm精車：Ømm查表5.32精車后的直徑為Ø55.6 Ø55.45mm按照h11公差等級其公差為。3.加工1：12外錐精磨：大端Ø77.5mm，小端Ø75.2 5mm。表5.22，零件基本尺寸5080mm，直徑余量2z=0.0080.012mm。則，77.2+0.008=77.508mm；77.5+0.012=77.512mm。取Ø75.5mm。75

37、.25+0.008=75.258mm；75.25+0.012=75.262。取Ø75.35mm。即 粗磨后的直徑為大端Ø75.5mm，小端Ø75.35mm。粗磨1：20外圓：大端Ø75.5mm，小端Ø75.35mm。查1表5.15零件基本尺寸5080mm折算長度200mm。磨削余量0.25mm則，77.5+0.25=77.75mm；75.35+0.25=75.55mm即 精車后的直徑尺寸為大端77.75mm，小端75.55mm。精車：根據(jù)表5.21，直徑100mm，加工余量為0.2mm。則，77.5-0.2=77.55mm；75.55-0.2=

38、75.53mm。即粗車后的直徑大端為Ø77.55mm，小端Ø75.53mm半精車：查表5.14半精車余量為2.0mm。則，大端77.55+2.0=79.55mm即粗車前的最小直徑為79.55mm粗車：查表5.21，加工余量2z=2.8mm。則79.55+2.8=82.35mm即粗車前毛坯的最小直徑為82.35mm。4.加工1：12外錐，小端Ø105.25mm，大端Ø108.5mm精磨：查表5.22知，直徑在80120mm，直徑余量為0.0100.014mm則105.25+0.010=105.260mm，105.25+0.014=105.264mm，108

39、.5+0.010=108.51mm，108.25+0.014=108.514mm即粗磨后的直徑為大端為Ø108.6mm，小端為Ø105.3mm粗磨：根據(jù)表5.15查得粗磨余量為0.30mm則105.3+0.30=105.60mm，108.6+0.30=108.9mm即粗磨后的直徑為大端108.9mm，小端105.6mm精車：查表5.21知得精車余量為0.50mm則108.9+0.5=109.4mm，105.6+0.5=106.1mm即半精車后的短錐直徑大端直徑為109.4mm，小端為106.1mm半精車：根據(jù)5.14查得直徑為80120mm且折算長度>200400mm

40、知其余量2.0mm則109.4+2.0=111.40mm，106.1+2.0=108.1mm即粗車后的直徑為，大端Ø111.40mm，ø108 mm粗車:由表5.14知粗車余量為2.8mm即粗車前毛坯的最小直徑為110.4+2.8=113.7mm5 .加工短錐,大端為106.373mm精磨:按照表5.22直徑在80120mm時直徑余量是0.0100.014mm則106.373+0.010=106.383mm,106.373+0.014=106.387mm取Ø106.4mm。即粗磨后的直徑為Ø106.4mm。粗磨:查表5.15知粗磨的余量為0.30mm則1

41、06.4+0.50=106.90,公差等級為h11即精車后的直徑為106.9mm精車:查表5.21,基本尺寸>100mm知直徑加工余量為0.5mm則,106.9+0.5=107.4mm,取107.5mm。且公差等級為h11即半精車后的尺寸為107.5mm半精車:由表5.14查得直徑半精車余量為2.0mm則107.5+2.0=109.5mm即粗車后的直徑為Ø109.5mm粗車: 根據(jù)表5.14知粗車余量是2.8mm則, 109.5+2.8=112.3mm即粗車前毛坯的最小直徑為112.3mm6.精磨外圓設(shè)計(jì)尺寸為Ø70mm精磨: 按照表5.22直徑在80120mm時直徑

42、余量是0.0080.012m即粗磨后的直徑為Ø70mm。粗磨:查表5.15知粗磨的余量為0.50mm則,70+0.50=70.5mm 直徑偏差為00.046mm即精車后的直徑為70.5mm精車:查表5.21,基本尺寸>100 mm知直徑加工余量為0.5mm則, 70.5+0.5=71mm即半精車后的尺寸為71mm半精車:由表5.14查得直徑半精車余量為2.0mm則, 71+2.0=73mm即 粗車后的直徑為Ø73mm粗車: 根據(jù)表5.14知粗車余量是2.8mm則, 73+2.8=76.3mm即粗車前毛坯的最小直徑為 75.8mm7.精磨Ø75mm精磨: 按照

43、表5.20直徑余量是0.15mm則,75+0.15=75.15mm即粗磨后的直徑為75.15mm粗磨:查表5.15知粗磨的余量為0.30mm則75.15+0.30=75.45mm,取75.5mm即精車后的直徑為75.5mm,直徑偏差精車: 查表5.21,基本尺寸>100mm知直徑加工余量為0.8mm則75.5+0.80=76.3mm即半精車后的尺寸為76.3mm半精車:由表5.14查得直徑半精車余量為2.0mm則76.3+2.0=78.3mm即粗車后的直徑為Ø78.3粗車: 根據(jù)表5.14知粗車余量是2.8mm則78.3+2.8=81.1mm即粗車前毛坯的最小直徑為 81.8m

44、m8.精磨Ø80mm精磨: 按照表5.20直徑余量是0.15mm則,80+0.15=80.15mm即粗磨后的直徑為80.1mm粗磨:查表5.15知粗磨的余量為0.30mm則 80.1+0.30=80.40mm,取80.5mm 直徑偏差00.0540mm即精車后的直徑為75.5mm,直徑偏差精車:查表5.21,基本尺寸>100mm知直徑加工余量為0.8mm則80.5+0.80=81.3mm即半精車后的尺寸為81.3mm半精車:由表5.14查得直徑半精車余量為2.0mm則81.3+2.0=83.3mm，即粗車后的直徑為Ø83.3mm粗車: 根據(jù)表5.14知粗車余量是2.8

45、mm則 83.3+2.8=96.1mm即粗車前毛坯的最小直徑為 96.1mm9.精磨Ø89mm精磨: 按照表5.20直徑余量是0.15mm則89+0.15=89.15 mm直徑偏差為即粗磨后的直徑為89.15mm粗磨: 查表5.15知粗磨的余量為0.40mm則89.15+0.40=89.50mm,直徑偏差00.0540mm即精車后的直徑為89.5mm精車: 查表5.21,基本尺寸>100mm知直徑加工余量0.8m，則89.5+0.75=90.25mm,直徑偏差，即半精車后的尺寸為90.25mm半精車:由表5.14查得直徑半精車余量為2.0m則90.25+2.0=92.25mm即

46、粗車后的直徑為Ø92.25mm粗車: 根據(jù)表5.14知粗車余量是2.8mm則92.25+2.8=95.05mm即粗車前毛坯的最小直徑為 95.05mm(10) 精磨Ø90mm精磨:按照表5.20,直徑余量是0.015mm則90+0.015=90.15mm,且直徑偏差為mm。即粗磨后的直徑為90.15mm。粗磨:查表5.15知粗磨的余量為0.40mm則90.1+0.40=90.5mm, 直徑偏差為即精車后的直徑為90.5mm精車:查表5.21,基本尺寸>100mm知直徑加工余量為0.75mm則90.5+0.8=91.3mm, 且直徑偏差為即半精車后的尺寸為91.3mm。

47、半精車:由表5.14查得直徑半精車余量為2.0m則,91.25+2.0=109.5mm即粗車后的直徑為Ø109.5mm。粗車:根據(jù)表5.14知粗車余量是2.8mm則109.5+2.8=112.3mm即粗車前毛坯的最小直徑為112.3mm。（11）精磨外圓Ø105mm精磨:按照表5.22直徑余量是0.015mm則105+0.15=105.15mm, 直徑偏差為即粗磨后的直徑為Ø105.15mm。粗磨:查表5.15知粗磨的余量為0.40mm則105.1+0.40=105.15mm, 直徑偏差為即精車后的直徑為105.15mm。精車:查表5.21,基本尺寸>100

48、mm知直徑加工余量為0.75mm;則105.5+0.75=106.25mm, 直徑偏差為即半精車后的尺寸為106.25mm。半精車:由表5.14查得直徑半精車余量為2.0mm;則10.25+2.0=108.25mm即粗車后的直徑為Ø109.5mm。粗車:根據(jù)表5.14知粗車余量是2.8mm則108.25+2.8=110.05mm即粗車前毛坯的最小直徑為110.05mm。（12）車螺紋：m741.5g 由表5.58查得車螺紋前軸的直徑為Ø74，螺距p=1.5mm,內(nèi)徑為d=73.376mm。精車：查表5.21直徑余量為1.25mm則74+1.25=75.25mm即半精車后直徑

49、Ø75.25mm。半精車：查表5.14直徑余量為2.0mm則75.25+2.0=77.25mm即粗車后直徑Ø77.25mm。粗車：根據(jù)表5.14知粗車余量是2.5mm則77.25+2.5=79.25mm即粗車前毛坯的最小直徑為79.25mm。（13）車螺紋：m1051.5g 由表5.58查得車螺紋前軸的直徑為Ø105mm，螺距為p=1.5mm,內(nèi)徑為d=103.335mm。精車：查表5.21直徑余量為1.25mm則105+1.25=106.25mm即半精車后直徑ø106.25mm。半精車：查表5.14直徑余量為2.0mm則106.25+2.0=108.2

50、5mm即粗車后直徑Ø108.25mm。粗車：根據(jù)表5.14知粗車余量是2.8mm則108.25+2.8=110.03mm即粗車前毛坯的最小直徑為110.03mm。（14）車螺紋：m11515g 由表5.58查得車螺紋前軸的直徑Ø115mm，螺距為p=1.5mm,內(nèi)徑為d=113.335mm精車：查表5.21直徑余量為1.25mm則115+1.25=116.25mm即半精車后直徑Ø106.25mm。半精車：查表5.14直徑余量為1.8mm則116.25+1.8=108.05mm即粗車后直徑Ø108.05mm。粗車：根據(jù)表5.14知粗車余量是2.0mm則10

51、8.25+2.0=110.25mm即粗車前毛坯的最小直徑為110.25mm。（15）粗精銑鍵槽粗銑鍵槽：查表5.29 知槽寬b10mm則加工余量2z=1mm，z=0.5mm，公差為0.20mm。精銑鍵槽：查表5.29 知槽寬b10mm則加工余量2z=0.3mm，z=0.15mm，公差為0.10mm。（16）粗精銑花鍵（17）精車Ø69.5mm長4mm的外圓粗銑花鍵：加工余量為1.0-1.2mm精銑花鍵：根據(jù)參考文獻(xiàn)20知，加工余量為0.8-1.0mm精車：查表5-21得 2z=0.2mm，z=0.1mm則69.5+0.2=69.7mm即半精車后直徑為69.7mm半精車：查表5.14

52、2z=2.0mm則69.7+2.0=71.7mm即粗車前的直徑為71.7mm粗車：查表5.14 2z=2.5mm則71.2+2.5=73.5mm即粗車前最小直徑為73.5mm（18）精車Ø73.5mm長4mm的外圓精車：查表5.21得 2z=0.2mm ，z=0.1mm則73.5+0.2=73.7mm即半精車后直徑為73.7mm半精車：查表5.14 2z=2.0mm則73.7+2.0=75.7mm即粗車前的直徑為75.7mm粗車：查表5.14 2z=2.5mm則75.7+2.5=78.2mm即粗車前最小直徑為78.2mm（19）精車Ø74.5mm長4mm的外圓精車：查參考文

53、獻(xiàn)1表5.21得 2z=0.2mm，z=0.1mm則74.5+0.2=74.7mm即半精車后直徑為74.7mm半精車：查表5.14 2z=2.0mm則74.7+2.0=75.7mm即粗車前的直徑為76.7mm粗車：查表5.14 2z=2.5mm則76.7+2.5=79.2mm即粗車前最小直徑為79.2mm（20）精車Ø80mm長3.5mm的外圓精車：查表5.21得 2z=0.2mm，z=0.1mm則80+0.2=80.2mm即半精車后直徑為80.2mm半精車：查表5.14 2z=2.0mm則80.2+2.0=82.2mm即粗車前的直徑為82.2mm粗車：查表5.14 2z=2.5mm

54、則82.2+2.5=84.7mm即粗車前最小直徑為84.7mm（21）精車Ø76.5mm長3mm的外圓精車：查表5.21得 2z=0.2mm， z=0.1mm則76.5+0.2=76.7mm即半精車后直徑為76.7mm半精車：查表5.14 2z=2.0mm則76.7+2.0=78.7mm即粗車前的直徑為78.7mm粗車：查表5.14 2z=2.5mm則78.7+2.5=81.2mm即粗車前最小直徑為81.2mm（22）精車Ø79.5mm長3mm的外圓精車：查表5.21得 2z=0.2mm，z=0.1mm則79.5+0.2=79.7mm即半精車后直徑為79.7mm半精車：查表

55、5.14 2z=2.0mm則79.7+2.0=81.7mm即粗車前的直徑為81.7mm粗車：查表5.14 2z=2.5mm則81.7+2.5=84.2mm即粗車前最小直徑為84.2mm（23）精車Ø86mm長3mm的外圓精車：查表5.21得 2z=0.2mm，z=0.1mm則86+0.2=86.2mm即半精車后直徑為86.2mm半精車：查表5.14 2z=2.0mm則86.2+2.0=88.2mm即粗車前的直徑為88.2mm粗車：查表5.14 2z=2.5mm則88.2+2.8=91mm即粗車前最小直徑為91mm（24）精車Ø89.5mm長4mm的外圓精車：查表5.21得

56、2z=0.2mm，z=0.1mm則89.5+0.2=89.7mm即半精車后直徑為89.7mm半精車：查表5.14 2z=2.0mm則89.7+2.0=91.7mm即粗車前的直徑為91.7mm粗車：查表5.14 2z=2.8mm則91.7+2.8=94.5mm即粗車前最小直徑為94.5mm（25）精車Ø97.5長4mm的外圓精車：查表5.21得 2z=0.2mm，z=0.1mm則97.5+0.2=87.7mm即半精車后直徑為97.7mm半精車：查表5.14 2z=2.0mm則97.7+2.0=99.7mm即粗車前的直徑為99.7mm粗車：查表5.14 2z=2.8mm則99.7+2.8

57、=102.5mm即粗車前最小直徑為102.5mm（26）精車Ø103.5長4mm的外圓精車：查表5.21得 2z=0.3mm，z=0.1mm則103.5+0.3=103.8mm即半精車后直徑為103.8mm半精車：查表5.14 2z=2.0mm則103.8+2.0=105.78mm即粗車前的直徑為105.8mm粗車：查表5.14 2z=2.8mm則105.8+2.8=108.6mm即粗車前最小直徑為108.6mm（25）精車Ø104.5mm長4mm的外圓精車：查表5.21得 2z=0.3mm，z=0.1mm則104.5+0.3=104.8mm即半精車后直徑為104.8mm半精車：查表5.14 2z=2.0mm則104.8+2.0=106.8mm即粗車前的直徑為106.8mm粗車：查表5.14 2z=2.8mm則106.8+2.8=109.6mm即粗車前最小直徑為109.6mm（27）精車Ø104.5mm長4mm的外圓精車：查表5.21得 2z=0.3mm，z=0.1mm則104.5+0.3=104.8mm即半精車后直徑為104.8mm半精車：查表5.14 2z=2.0mm則104.8+2.0=106.8mm即粗車前的直徑為106.8mm粗車：查表5.14 2z=2.8mm則106.8+2.8=109.6mm即粗車前最