機械加工論文

1、首鋼技師學(xué)院成教學(xué)院畢業(yè)設(shè)計設(shè)計題目：機械加工年級：14級專業(yè)：機電一體化學(xué)生姓名：李陽指導(dǎo)老師：XXX日期：2016年5月30日緒論畢業(yè)設(shè)計是大學(xué)中的一項重要內(nèi)容，是完成教學(xué)計劃達到教學(xué)目標(biāo)，是培養(yǎng)我創(chuàng)新能力的重要環(huán)節(jié)；也是自己知識和能力深化和升華的重要過程。 本畢業(yè)設(shè)計應(yīng)達到以下教學(xué)目的： 1、進一步加深我對機械制造工藝學(xué)理論知識的理解； 2、培養(yǎng)我的綜合應(yīng)用機械制造工藝學(xué)和其他多門課程的理論知識解決實際問題的能力；培養(yǎng)學(xué)生的實踐和實際動手能力、提高我的全面素質(zhì)。 3、通過查閱相關(guān)手冊，掌握獲取工程數(shù)據(jù)的方法，提高我收集信息、對信息進行價值判斷、信息整理、信息加工的能力； 4、培養(yǎng)我制訂機

2、械加工工藝規(guī)程的原則、步驟和方法； 5、培養(yǎng)我掌握機床夾具設(shè)計的基本原理、方法和步驟，進一步提高我的工程設(shè)計能力； 6、培養(yǎng)我的編寫技術(shù)文件的能力。 7、為即將走上工作崗位的我打下一個良好的基礎(chǔ)摘要1、主軸零件的結(jié)構(gòu)特點 1)主軸零件是CA6140車床中的關(guān)鍵零件之一，主要用以傳遞旋轉(zhuǎn)運動和扭矩，支撐傳動零件并承受載荷。 2)主軸零件是回轉(zhuǎn)體零件，既是階梯軸又是空心軸，3)主軸長徑比小于12，所以為剛性軸 4)主軸零件的主要加工表面是內(nèi)、外旋轉(zhuǎn)表面，次要表面有鍵槽、花鍵、螺紋和橫向孔等。 2、主軸結(jié)構(gòu)的設(shè)計要求 1)合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計。 2)足夠的剛度。 3)具有一定的尺寸、形狀、位置精度和表面質(zhì)

3、量。4)具有足夠的耐磨性、抗振性及尺寸穩(wěn)定性。5)足夠的抗疲勞強度。目錄1、零件的結(jié)構(gòu)特點及設(shè)計要求································2、CA6140車床主軸技術(shù)要求及功用······

4、83;····················3、零件毛坯的選擇及熱處理···························&#

5、183;······4、基準(zhǔn)的選擇··········································&

6、#183;···5、工序加工中的主要問題····································6、加工階段的劃分······

7、3;···································7、加工工序的安排和工序的確定············&

8、#183;·················8、工序具體內(nèi)容的確定······························&#

9、183;·······9、指定工序數(shù)控加工編程····································10、零件的檢驗···

10、··········································11、參考文獻·······

11、;········································12、致謝·········

12、··········································1、零件的結(jié)構(gòu)特點及設(shè)計要求 1、主軸零件的結(jié)構(gòu)特點 1)主軸零件是CA6140車床中的關(guān)鍵零件

13、之一，主要用以傳遞旋轉(zhuǎn)運動和扭矩，支撐傳動零件并承受載荷。2)主軸零件是回轉(zhuǎn)體零件，既是階梯軸又是空心軸，3)主軸長徑比小于12，所以為剛性軸4)主軸零件的主要加工表面是內(nèi)、外旋轉(zhuǎn)表面，次要表面有鍵槽、花鍵、螺紋和橫向孔等。 5)機械加工工藝主要是車削、磨削，其次是銑削和鉆削。 2、主軸結(jié)構(gòu)的設(shè)計要求 1)合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計。 2)足夠的剛度。 3)具有一定的尺寸、形狀、位置精度和表面質(zhì)量。 4)具有足夠的耐磨性、抗振性及尺寸穩(wěn)定性。 5)足夠的抗疲勞強度。 2、CA6140車床主軸技術(shù)要求及功用 附件1為CA6140車床主軸零件圖。由零件圖可知，該主軸呈階梯狀，其上有安裝支承軸承、傳動件的圓柱、

14、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。下面分別介紹主軸各主要部分的作用及技術(shù)要求：1、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；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。因為主軸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。 2、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

15、0.4mm；硬度要求HRC4550。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。 3、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0.008mm；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。 4、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

16、產(chǎn)生噪聲。 5、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。3、零件毛坯的選擇及熱處理 1、毛坯的形式 毛坯的制造方法根據(jù)使用要求和生產(chǎn)類型而定。毛坯形式有棒料和磨模鍛兩種。前者適于單件小批生產(chǎn)，尤其適用于光滑軸和外圓直徑相差不大的階梯軸，對于直徑較大的階梯軸則往往采用鍛件。鍛件還可獲得較高的抗拉、抗彎和抗扭強度。單件小批生產(chǎn)一般采用自由鍛，批量生產(chǎn)則采用模鍛件，大批量生產(chǎn)時若采用帶有貫穿孔的無縫鋼管毛坯，能大大節(jié)省材料和機械加工量。 綜上所述，我選擇模

17、鍛毛坯。2、毛坯的尺寸確定 毛坯尺寸的確定查表得 粗加工余量7mm,半精加工余量1.6mm,精加工余量0.4mm.3、主軸的材料的選擇 主軸零件應(yīng)根據(jù)不同的工作情況，選擇不同的材料和熱處理規(guī)范。一般主軸零件常用中碳鋼，如45鋼，經(jīng)正火、調(diào)質(zhì)及部分表面淬火等熱處理，得到所要求的強度、韌性和硬度。轉(zhuǎn)速較高的主軸零件，一般選用40Cr，經(jīng)過調(diào)質(zhì)和表面淬火處理，使其具有較高的綜合力學(xué)性能。45鋼是普通機床主軸的常用材料，淬透性比合金鋼差，淬火后變形較大，加工后尺寸穩(wěn)定性也較差。 綜上所述，主軸零件材料我選擇40Cr。4、熱處理工藝的制定和安排 選擇合適的材料并在整個加工過程中安排足夠和合理的熱處理工序

18、，對于保證主軸的力學(xué)性能、精度要求和改善其切削加工性能非常重要。車床主軸的熱處理主要包括： 1）毛坯熱處理 車床主軸的毛坯熱處理一般采用正火，其目的是消除鍛造應(yīng)力，細化晶粒，并使金屬組織均勻，以利于切削加工。 2）預(yù)備熱處理 在粗加工之后半精加工之前，安排調(diào)質(zhì)處理，目的是獲得均勻細密的回火索氏體組織，提高其綜合力學(xué)性能，同時，細密的索氏體金相組織有利于零件精加工后獲得光潔的表面。 3）最終熱處理主軸的某些重要表面（如90g5軸頸、錐孔及外錐等）需經(jīng)高頻淬火。最終熱處理一般安排在半精加工之后，精加工之前，局部淬火產(chǎn)生的變形在最終精加工時得以糾正。 4、基準(zhǔn)的選擇  

19、1、粗基準(zhǔn)的選擇 為取得兩中心孔作為精加工的定位基準(zhǔn)，所以機械加工的第一道工序是銑兩端面中心孔。為此可選擇前、后支撐軸頸（或其近處的外圓表面）作為粗基準(zhǔn)。這樣，當(dāng)反過來再用中心孔定位，加工支撐軸頸時，可以獲得均勻的加工余量，有利于保證這兩個高精度軸頸的加工精度。 2、精基準(zhǔn)的選擇 為了避免基準(zhǔn)重合誤差，考慮工藝基準(zhǔn)與設(shè)計基準(zhǔn)和各工序基準(zhǔn)的統(tǒng)一，以及盡可能在一次裝夾中加工較多的工作表面，所以在主軸精加工的全部工序中（二端錐孔面本身加工時除外）均采用二中心孔位定位基準(zhǔn)。主軸中心通孔鉆出以后，遠中心孔消失，需要采用錐堵，借以重新建立定位精度（二端中心孔）。 中

20、心孔在使用過程中的磨損會影響定位精度，故必須經(jīng)常注意保護并及時保修。特別是在關(guān)鍵的精加工工序之前，為了保證和提高定位精度，均需要重新修整中心孔。使用錐堵時應(yīng)注意：當(dāng)錐堵裝入中心孔以后，在使用過程中，不能隨意拆卸和更換，都會引起基準(zhǔn)的位置變動，從而造成誤差。 3、基準(zhǔn)的轉(zhuǎn)換 由于主軸的主要軸頸和大端錐孔的位置精度要求很高，所以在加工過程中藥采用互換基準(zhǔn)的原則，在基準(zhǔn)相互轉(zhuǎn)換的過程中，精度逐步得到提高。 1）、以軸頸位粗基準(zhǔn)加工中心孔； 2）、以中心孔為基準(zhǔn)，粗車支承軸頸等外圓各部；  3）、以支承軸頸為基準(zhǔn)，加工大端錐孔； 4）、以中心

21、孔（錐堵）為基準(zhǔn)，加工支承軸頸等外圓各部； 5）、以支撐軸頸位基準(zhǔn)，粗磨大端錐孔； 6）、以中心孔為（重配錐堵）為基準(zhǔn)，加工支承軸頸等外圓各部； 7）、以打斷支撐軸頸和75h6外圓表面為基準(zhǔn)，粗磨打斷錐孔。 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，歲著通孔的加工，作為定位基面的中心孔消失，工藝上常采用帶有中心孔的錐堵到主軸的兩端孔中，如圖5-4所示，讓錐堵的頂尖其附加定位基準(zhǔn)的作用。5、工序加工中的主要問題1、錐堵和錐套心軸的使用對于空心的軸類零件，當(dāng)通孔加工后，原來的定位基準(zhǔn)頂尖孔已被破壞，此后必須重新建立定位基準(zhǔn)。對

22、于通孔直徑較小的軸，可直接在孔口倒出寬度不大于2mm的60度錐面，代替中心孔。而當(dāng)通孔直徑較大時，則不宜用倒角錐面代替，一般都采用錐堵或錐堵心軸的頂尖孔做為定位基準(zhǔn)。 2、使用錐堵或錐堵心軸時應(yīng)注意以下問題。 1）一般不宜中途更換或拆裝，以免增加安裝誤差。 2）錐堵心軸要求兩個錐面應(yīng)同軸，否則擰緊螺母后會使工件變形。先圖所示的錐堵心軸結(jié)構(gòu)比較合理，其左端錐堵與拉桿心軸為一體，其錐面與頂尖孔的同軸度較好，而右端有球面墊圈，擰緊螺母時，能保證左端錐堵與孔配合良好，使錐堵的錐面和工件的錐孔以及拉桿心軸上的頂尖孔有較好的同軸度。工序雙托圖 主軸各外圓表面的精加工和光整加工

23、 3、主軸的精加工都是用磨削的方法，安排在最終熱處理工序之后進行，用以糾正在熱處理中產(chǎn)生的變形 ，最后達到所需的精度和表面粗糙度。磨削加工一般能達到的經(jīng)濟精度和經(jīng)濟表面粗糙度為IT16和Ra 0.80.2µm。對于一般精度的車床主軸，磨削是最后的加工工序。而對于精密的主軸還需要進行光整加工。 4、光整加工用于精密主軸的尺寸公差等級IT5以上或表面粗糙度低于R0.1µm的加工表面，其特點是： 1）加工余量都很小，一般不超過0.2mm。 2）采用很小的切削用量和單位切削壓力，變形小，可獲得很細的表面粗糙度。 3）對上道工序的表面粗糙度要求高。一般都要求低于R0.2µm

24、，表面不得有較深的加工痕跡。 4）除鏡面磨削外，其他光整加工方法都是“浮動的”，即依靠被加工表面本身自定中心。因此只有鏡面磨削可部分地糾正工件的形狀和位置誤差，而研磨只可部分地糾正形狀誤差。其它光整加工方法只能用于降低表面粗糙度。 由于鏡面磨削的生產(chǎn)效率高。且適應(yīng)性廣，目前已廣泛應(yīng)用在機床主軸的光整加工中。 - 9 - 6、加工階段的劃分 主軸加工過程中的加工工序和熱處理工序均會不同程度的產(chǎn)生加工誤差和應(yīng)力，因此要劃分加工階段。主軸加工基本上劃分為以下三個階段。 1、粗加工階段 1)毛坯處理:備料,鍛造,熱處理(正火) 2)粗加工:工序46。鋸除多余部分，銑端面、鉆中心孔和荒車外圓等 目的:切

25、除大部分余量,接近最終尺寸,只留少量余量,及時發(fā)現(xiàn)缺陷。 2、半精加工階段 1)半精加工前熱處理:工序7。 2)半精加工:工序813。車工藝錐面(定位錐孔) 半精車外圓端面和鉆深孔等 3)精加工:精磨外圓和內(nèi)外錐面以保證主軸最主要表面的精度。 詳細過程見工序卡7、加工工序的安排和工序的確定 1、加工順序方案確定 具有空心和內(nèi)錐特點的軸類零件，在考慮支承頸，一般軸頸和內(nèi)錐等主要表面的加工順序時，可有以下幾種方案。 1)、外表面粗加工鉆深孔外表面精加工錐孔粗加工錐孔精加工 2)、外表面粗加工鉆深孔錐孔粗加工錐孔精加工外表面精加工 3)、外表面粗加工鉆深孔錐孔次加工外表面精加工錐孔精加工 針對CA6

26、140車床主軸的加工順序來說，可做如下分析比較： 第一方案：在錐孔粗加工時，由于要用已精加工過的外圓表面作基準(zhǔn)面，會破壞外圓表面的精度和粗糙度，所以此方案不宜采用。 第二方案：在精加工外圓表面時，還要再插上錐堵，這樣會破壞錐孔精度。另外，在加工錐孔時不可避免的會有加工誤差（錐堵本身誤差等就會造成外圓表面和內(nèi)錐孔的不同軸，故此方案也不宜采用） 工序的確定要按加工順序進行，應(yīng)當(dāng)掌握兩個原則： 1）工序中的定位基準(zhǔn)面要安排在該工序之前加工。 2） 對個表面的加工要粗、精分開，先粗后精，多次加工，已逐步提高其精度和粗糙度。主要表面的精加工應(yīng)安排在最后。 為了改善金屬組織和加工性能而安排的熱處理工序，如

27、退火、正火等，一般應(yīng)安排在機械加工之前。 為了提高零件的機械性能和消除內(nèi)應(yīng)力而安排的熱處理工序，如調(diào)質(zhì)、時效處理等，一般應(yīng)安排在粗加工之后，精加工之前。3、工藝路線該主軸零件結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，其中涉及到外圓、端面、孔、錐孔、花鍵、鍵槽等加工，考慮加工的方便與精確度等因素，制定出表1所示加工方法和加工工藝過程表1 序號工序名稱工序內(nèi)容定位基準(zhǔn)設(shè)備1備料2鍛造模鍛立式精鍛機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Ø48mm通孔兩端

28、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（Ø90g5、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Ø75h5外圓內(nèi)圓磨床18銑花鍵銑89f6花鍵錐堵頂尖孔花鍵銑

29、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%）前支承軸頸及Ø75h5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檢驗按圖樣要求全部檢驗前支承軸頸及Ø75h5外圓專用檢具8、工序具體內(nèi)容的確定1、確定工序尺寸 由于主軸零件中多次加工的表面，如各內(nèi)、

30、外圓柱面、端面等使用的工序基準(zhǔn)、定位基準(zhǔn)、測量基準(zhǔn)與設(shè)計基準(zhǔn)重合，因此各工序尺寸只與加工余量有關(guān)，即各表面工序尺寸只須在設(shè)計尺寸基礎(chǔ)上累計加上加工余量即可。具體尺寸參見表2所示：表2加工表面工序余量/mm工序尺寸及公差/mm表面粗糙度粗加工半精加工精加工粗加工半精加工精加工粗加工半精加工精加工195-3-198195-6.3 -105.8-1552.7124108.5105.80.630.4-100h7-100h6100h7-1.250.8-90g5-90g5-0.630.4-80h50.4-80.480h5-0.630.4-76h60.750.57675.5750.630.4-2、加工設(shè)備與

31、工藝裝備的選擇1）機床選擇從整個主軸零件的加工工藝過程分析可知其加工內(nèi)容主要是粗車、半精車、精車、粗磨、半精磨及精磨等，各工序加工內(nèi)容不多，零件外廓尺寸不是太大，因此多數(shù)情況下可以選用CA6140臥式車床2）夾具選擇由于笨零件為長軸類零件，加工工序內(nèi)容又主要是車、銑、鉆、磨，因此夾具主要采用三爪自定心卡盤。3）刀具選擇由于主軸材料我選用40cr，所以在CA6140臥式車床上加工時，選用硬質(zhì)合金刀。9、指定工序數(shù)控加工編程本工序見下圖加工工序卡產(chǎn)品名稱或代號零件名稱零件圖號單位名稱CA6140車床主軸15工序號程序編號夾具名稱使用設(shè)備車間15Z0001液壓自動卡盤CSK6163數(shù)控車間工步號工步

32、內(nèi)容刀具號刀具規(guī)格mm主軸轉(zhuǎn)速r/min進給速度mm/min背吃刀量mm備注1外輪廓T0125*2510000.50.22切各槽T0243000.10.2槽深為1編制審核年 月 日共 頁第 頁T1為 外圓車刀 T2切槽刀（刀具左點為對刀點，刀寬4） 加工原點P G71（外圓粗車循環(huán)）W（被吃刀量）R（退刀量）G71 P（精加工開始程序段的段號） Q（粗加工結(jié)束程序段的段號）U（X軸向精加工余量） W（Z軸向精加工余量）F(f)G70（精加工循環(huán)）程序如下：Z0001N1000 G90 G92 M03 S1000 T01 F0.2N1001 G00 X72 Z0 N1002 G01 X0N100

33、3 G01 X62.4N1004 G01 X70.4 Z-0.5N1005 G91 G01 Z34.5N1006 G01 X2N1007 G01 Z44N1008 G01 X0.7N1009 G01 Z30N1010 G01 X0.175N1011 G01 X1.075 Z24N1012 G01 Z151 N1013 G01 X1.5 Z4N1014 G01 Z110N1015 G01 X4.5 Z0.5N1016 G01 Z108N1017 G01 X0.5N1018 Z114N1019 X 5N1020 Z112N1021 X2.5 Z46N1022 X5 N1023 Z79N1024 G

34、01 X40N1025 G90 G00 X200 Z200 N1026 T02 S300 F0.2N1027 G00 X72 Z-35N1028 G01 X69N1029 G01 X76 N1030 G00 Z-79N1031 G01 X73N1032 G01 X77 N1033 G00 Z-109N1034 G01 X74N1035 G01 X77N1036 G00 X82N1037 G00 Z-295N1038 G01 X79N1039 G01 X82N1040 G00 Z-388N1041 G01 X79 N1042 G01 X82N1043 G00 X92N1044 G00 Z-502N1045 G01 X88 N1046 G01 X92 N1047 G00 Z-616.N1048 G01 X89N1049 G01 X102N1050 G00 Z-728N1051 G01 X99N1052 G01 X107N1053 G00 Z-774N1054 G01 X104N1055 G01 X117 N1056 G00 Z-816 N1057 G01 X114N1058 G01 X114.5 Z-816.5 N1059 G01 Z-812N1060 G01 X114N1061 G01 X117 N1062 G01 Z-8