絲杠加工工藝

1、 摘 要本次課題設計的主要內容是Y7520W絲杠的工藝設計，絲杠是數控機床不可缺少的部件，它在車床中起著非常重要的作用，在絲杠的工藝設計過程，首先對絲桿進行工藝分析，如絲杠的結構和特點，圍繞著絲桿加工工藝，參閱有關資料，設計加工過程，如工藝基準的選擇，工藝路線的選擇及擬定工藝過程的編制，如加工應注意的問題，其次根據工藝分析出絲桿的機械加工過程，其次根據工藝分析進行機械加工，工藝過程編制對應加工所需的的工藝圖，本設計的重點是工藝過程和工藝的編制安排，根據設計圖紙上的安排進行合理安排工藝，其中包括加工方法的選擇，刀具的選擇，加工余量和精度尺寸的確定，本論文討論了絲杠從毛坯到成品的加工工藝，分析了絲

2、杠的加工過程和工序合成工程，最后列舉了絲桿的加工工藝。 關鍵詞； 絲杠設計，加工工藝 ，加工余量 目 錄摘 要1前 言5第1章零件的分析61.1 零件的作用61.2 零件的結構簡介61.2.1 絲杠的分類61.2.2 絲杠的結構特點及技術要求61.2.3零件的加工工藝分析7第2章 工藝規(guī)程的設計82.1 確定毛坯材料82.2 基面選擇92.3 擬定絲桿的工藝路線92.4 填寫工藝卡片102.5 確定工序尺寸122.6 細長軸工件安裝122.6.1 在雙頂尖間或一夾一頂安裝工件122.6.2 用中心架加工工件時裝夾和找正122.7 機床、刀具、夾具、量具的選擇132.7.1 機床的選擇：132.

3、7.2刀具的選擇：132.7.3 夾具的選擇：142.7.4 量具的選擇：14設計小結16致謝17參考文獻18 前 言 在實際生產中，要要完成零件的加工，通常需要鐵件車銑刨磨鉗熱處理等多種步驟，而其最基本的、最冷的工種就是車工，然而車工在加工中，很多零件時配合的，這時就要車絲杠。絲杠是一種精度很高的零件，它能精確地確定工作臺坐標位置，將旋轉運動轉換成直線運動，面且還要傳遞一定的動力，所以在精度、強度及耐磨性等方面都有很高的要求。所以，絲杠的加工從毛坯到成品的每道工序都要周密考慮，以提高其加工精度。 本次設計是Y7520w絲杠的加工工藝設計，首先要熟悉絲杠的結構及設計思想，完成零件的繪圖，再結合

4、已學的專業(yè)知識分析絲杠在機床中的功能及裝配位置關系，討論，分析零件總體設計的合理性，經濟性，加工性能，所需采用的熱處理工藝和裝配的合理性等，根據所給零件的技術要求，選擇合理的毛坯形式，進行工藝分析，對總體工藝過程進行合理的規(guī)劃，在老師指導下，編制工藝的、分析文件，查閱加工所需設備信息，選用加工設備，在工藝分析的基礎上制定合理的工藝路線，編制加工工藝過程，編制詳細到底加工工序并繪制加工零件圖，最后編寫設計說明書。 通過本次設計，使我們對機械加工工藝有了更加深刻的了解和認識，把以前學過的理論知識初步與實際結合，為畢業(yè)以后從事工藝方案設計及零件機械加工打下堅實的基礎，并且進一步了解機床的組成，結構，

5、為以后工作打下一定基礎。 畢業(yè)設計是集理論知識與實際技能訓練于一體的一次全面性的應用，通過此次設計，應達到如下要求：1.掌握各種絲杠車削的方法.2.掌握絲杠的組成結構、工作原理.3.能夠熟練的掌握絲杠加工過程中有關計算的方法，并能正確查找有關的技術手冊和資料.4.能合理的選擇零件的定位基準；掌握工件的定位，夾緊的基本原理和方法.5.能分析零件的加工工藝，盡可能采用選的工藝.6.能獨立地制定絲杠的加工工藝.第1章零件的分析1.1 零件的作用絲杠是一種精度很高的零件，它能精確地確定工作臺坐標位置，將旋轉運動轉換成直線運動，面且還要傳遞一定的動力，所以在精度、強度及耐磨性等方面都有很高的要求。所以，

6、絲杠的加工從毛坯到成品的每道工序都要周密考慮，以提高其加工精度。 1.2 零件的結構簡介1.2.1 絲杠的分類 機床絲杠按其摩擦特性可分為三類:即滑動絲杠、滾動絲杠及靜壓絲杠。 由于滑動絲杠結構簡單，制造方便，所以在機床上應用比較廣泛?；瑒咏z杠的牙型多為梯形。這種牙型比三角形牙酬具有效果高，傳動性能好，精度高，加工方便等優(yōu)點。 滾動絲杠義分為滾珠絲杠和滾柱絲杠兩大類。滾珠絲杠與滾柱絲杠相比而言摩擦力小，傳動效率高，精度也高，因而比較常用，但是其制造工藝比較復雜。靜壓絲杠有許多的優(yōu)點，常被用于精密機床和數控機床的進給機構中。其紋牙與標準梯形螺紋牙形相同。但牙形高于同規(guī)格標準螺紋1.52倍，目的在

7、于獲得好油封及提高承載能力。但是調整比較麻煩，而且需要一套液壓系統(tǒng)，工藝復雜，成本較高。1.2.2 絲杠的結構特點及技術要求 （1）絲杠結構的工藝特點 絲杠是細長柔性軸，它的長度L與直徑d的比值很大，一般為2050，剛性較差。結構形狀復雜，有很高的螺紋表面要求，還有階梯、溝槽等，所以，在加工過程中易出現變形。 （2）精度等級 在國家標準GB78565中，對普通梯形螺紋精度是按中徑公差劃分的。共有五項基本參數：即外徑d、內徑d1、中徑d2、螺距t及牙形半角/2。由于絲杠要傳遞準確運動，因此，按JB288681規(guī)定，絲杠及螺距的精度，根據使用要求分為6個等級：4、5、6、7、8、9（精度依次降低)

8、。 各級精度絲杠應用范圍如下：4級為目前最高級，一般很少應用；5級用于精密儀器及機密機床，如坐標鏜床、螺紋磨床等；6級用于精密儀器、精密機床和數控機床；7級用于精密螺紋車床、齒輪加工機床及數控機床；8級用于一般機床，如臥式車床、銑床；9級用于刨床、鉆床及一般機床的進給機構。 一般所說的精密絲杠是指5、6、7級絲杠。精密絲杠有淬硬絲杠和不淬硬絲杠兩種。前者的耐磨性較好，能較長時間保持加工精度，但加工工藝復雜，必須有高精度的螺紋磨床和專門的熱處理設備，而后者只需要精密絲杠車床。 滾珠絲杠副和滾珠絲杠的精度等級也分為六個等級。（3）技術要求 對于絲杠的技術要求可分為如下幾項： 精度等級； 表面粗糙度

9、； 單個螺距允差和定長上的累積允差； 中徑圓度允差； 外徑相等性允差； 外徑圓跳動允差； 牙形半角允差； 中、外、內徑允差等項。零件的加工工藝分析絲杠加工中，中心孔是定位基準，但由于絲杠是柔性件，剛性很差，極易產生變形，出現直線度、圓柱度等加工誤差，不易達到圖樣上的形位精度和表面質量等技術要求，加工時還須增加輔助支承。將外圓表面與跟刀架相接觸，防止因切削力造成的工件彎曲變形。同時，為了確保定位基準的精度，在工藝過程中先后安排了三次研磨中心孔工序。由于絲杠螺紋是關鍵部位，為防止因淬火應力集中所引起的裂紋和避免螺紋在全長上的變形而使磨削余量不均等弊病，螺紋加工加工采用“全磨”加工方法，即在熱處理后

10、直接采用磨削螺紋工藝，以確保螺紋加工精度。由于該絲杠為單件生產，要求較高，故加工工藝過程嚴格按照工序劃分階段的原則，將整個工藝過程分為五個階段：準備和預先熱處理階段，粗加工階段)，半精加工階段，精加工階段，終加工階段。為了消除殘余應力，整個工藝過程安排了四次消除殘余應力的熱處理，并嚴格規(guī)定機械加工和熱處理后不準冷校直，以防止產生殘余應力。為了消除加工過程中的變形，每次加工后工件應垂直吊放，并采用留加工余量分層加工的方法，經過多道工序逐步消除加工過程中引起的變形第2章 工藝規(guī)程的設計2.1 確定毛坯材料絲杠材料的選擇是保證絲杠質量的關鍵，一般要求是：(1) 具有優(yōu)良的加工性能，磨削時不易產生裂紋

11、，能得到良好的表面光潔度和較小的殘余內應力，對刀具磨損作用較小。 (2) 抗拉極限強度一般不低于588MPa。 (3) 有良好的熱處理工藝性，淬透性好，不易淬裂，組織均勻，熱處理變形小，能獲得較高的硬度，從而保證絲杠的耐磨性和尺寸的穩(wěn)定性。 (4) 材料硬度均勻，金相組織符合標準。常用的材料有：不淬硬絲杠常用T10A, T12A及45等；淬硬絲杠常選用9Mn2V，CrWMn等。其中9Mn2V有較好的工藝性和穩(wěn)定性，但淬透性差，常用于直徑50mm的精密絲杠；CrWMn鋼的優(yōu)點是熱處理后變形小，適用于制作高精度零件，但其容易開裂，磨削工藝性差。 絲杠的硬度越高越耐磨，但制造時不易磨削。絲杠材料要有

12、足夠的強度，以保證傳遞一定的動力；應具有良好的熱處理工藝性(淬透性好、熱處理變形小、不易產生裂紋)，并能獲得較高的硬度、良好的耐磨性。絲杠螺母材料一般采用GCrl5、CrWMn、9CrSi、9Mn2V，熱處理硬度為6062HRC。整體淬火在熱處理和磨削過程中變形較大，工藝性差，應盡可能采用表面硬化處理。上述滾珠絲杠材料為9Mn2V熱軋圓鋼，調質硬度為250HRS，除螺紋外，其余高頻淬硬60HRC。材料加工前須經球化處理，并進行嚴按的切試樣檢查。為了消除由于金相組織不穩(wěn)定而引起的殘余應力，安排了冰冷處理工序，使淬火后的殘余奧氏體轉變?yōu)轳R氏體。為了保證質量，毛坯熱處理后進行磁性探傷，檢查零件是否有

13、微觀裂紋。2.2 基面選擇由于熱處理使絲杠產生變形，而義不允許有冷直法校直，必須用切削方法糾止。如果仍采用原來的中心孔就會使加工余量過大。另外，中心孔本身也會有變形，因此對于不淬硬絲杠采用切去原中心孔，重新打中心孔(最后一次修正中心孔工序除外)的方法。在重新打中心孔之前，找出絲杠徑向圓跳動量為最大的圓跳動量的一半的兩點，而后用中心支架支撐在這兩點上并按外圓找正，切去原米的中心孔，重新打中心孔，這樣就可使總加工余量減少很多。對于淬硬絲杠只能采用每次研磨中心孔的方法進行修正。 加工絲杠時，理論上是以中心孔為主要基面，外圓為輔助基面。實際上，在加工螺紋時，外圓本身的圓柱度和圓度，跟刀套與絲杠的配合精

14、度，跟刀套與兩頂尖連線的同軸度都成為影響螺紋加工精度的因素。因此工藝過程應為:在熱處理后先加工外圓，再加工螺紋，以加工后的外圓定位。這樣，終磨時外圓精度要求也相應地提高。2.3 擬定絲桿的工藝路線絲杠加工中，中心孔是定位基準，但由于絲杠是柔性件，剛性很差，極易產生變形，出現直線度、圓柱度等加工誤差，不易達到圖樣上的形位精度和表面質量等技術要求，加工時還須增加輔助支承。將外圓表面與跟刀架相接觸，防止因切削力造成的工件彎曲變形。同時，為了確保定位基準的精度，在工藝過程中先后安排了三次研磨中心孔工序。由于絲杠螺紋是關鍵部位，為防止因淬火應力集中所引起的裂紋和避免螺紋在全長上的變形而使磨削余量不均等弊

15、病，螺紋加工加工采用“全磨”加工方法，即在熱處理后直接采用磨削螺紋工藝，以確保螺紋加工精度。由于該絲杠為單件生產，要求較高，故加工工藝過程嚴格按照工序劃分階段的原則，將整個工藝過程分為五個階段：準備和預先熱處理階段(工序16)，粗加工階段(工序713)，半精加工階段(工序1423)，精加工階段(工序2425)，終加工階段(工序2628)。為了消除殘余應力，整個工藝過程安排了四次消除殘余應力的熱處理，并嚴格規(guī)定機械加工和熱處理后不準冷校直，以防止產生殘余應力。為了消除加工過程中的變形，每次加工后工件應垂直吊放，并采用留加工余量分層加工的方法，經過多道工序逐步消除加工過程中引起的變形。2.4 填寫

16、工藝卡片工序號工種工序內容設備1備料熱軋圓鋼65mm920mm 2熱處理球化退火 3車車削試樣，試樣尺寸為45×8mm，車削后應保證零件總長為908mm車床CA61404磨在平面磨床上磨試樣兩平面（磨出即可），表面粗糙度Ra值為1.6m平面磨床M8205檢驗檢驗試樣,要求試樣球化等級1.54級,網狀組織小于3級,待試樣合格后方可轉入下道工序 6熱處理調質，調質后硬度250HBS,校直 7粗車粗車各外圓，均留加工余量6mm車床CA61408鉗劃線,鉆7 mm起吊通孔 9熱處理時效處理,除應力,要求全長彎曲小于1.5mm,不得冷校直；&#

17、160;10車(1)車兩端面取總長902 mm,修正兩端面中心孔。(2)車外圓64.5處到64.5+0.40 +0.30，滾珠螺紋大徑44處車至44+0.40 +0.20,留磨量1.11.2 mm；車床CA6140 11粗磨粗磨滾珠螺紋大徑至440 -0.20 ，磨其他各外圓,均留磨量1.11.2 mm萬能外圓磨床M1432A12熱處理按圖樣技術要求淬硬,中溫回火,冰冷處理，工藝要求：全長彎曲小于0.5mm，兩端中心孔硬度達5056HRC，不得冷校直 13檢驗檢驗硬度，磁性探傷，去磁 14研研磨兩端中心孔,表面粗糙度Ra值為1.25m車床CA614015 

18、; 粗磨磨64.5外圓至64.5+0.20 +0.10，磨滾珠螺紋大徑44+0.10 +0,磨其余各外圓,均留磨量0.650.75mm,磨出兩端垂直度為0.005mm及表面粗糙度Ra值為1.6m的肩面，完工后垂直吊放萬能外圓磨床M1432A16檢驗磁性探傷，去磁 17粗磨磨滾珠絲杠底槽至尺寸,粗磨滾珠絲杠螺紋,留磨量(三針測量儀),齒形用樣板透光檢查,去不完整牙,完工后垂直吊放絲桿磨床S743218檢驗磁性探傷，去磁 19熱處理低溫回火除應力,要求變形不大于0.15mm,不準冷校直 20研修研兩端中心孔，要求表面粗糙度Ra值為0.63m，完工后垂直吊放車

19、床CA614021粗磨磨64.5外圓至64.50 -0.20，磨外圓至， 磨其他各外圓,均留磨量0.30.4mm萬能外圓磨床M1432A22半精磨半精磨滾珠螺紋, 留精磨余量(三針測量儀),齒形用樣板透光檢查,完工后垂直吊放絲桿磨床S743223熱處理低溫回火,消除磨削應力,要求全長彎曲小于0.10mm,不得冷校直 24研修研兩端中心孔,表面粗糙度Ra值為0.32m， 完工后垂直吊放車床CA614025半精磨磨64.5外圓(磨出即可), 磨滾珠螺紋大徑至圖樣要求,全長圓柱度0.02mm, 磨外圓至圖樣要求  萬能外圓磨床M1432A 26精磨粗磨滾珠絲杠

20、螺紋絲桿磨床S743227精磨精磨滾珠絲杠螺紋至圖樣要求,齒尖倒圓R0.2mm,要求:齒形按樣,透光檢查，完工后垂直吊放絲桿磨床S743228終磨終磨各外圓，及肩面至圖樣要求，完工后垂直吊放，并涂防銹油萬能外圓磨床M1432A2.5 確定工序尺寸下料尺寸：65mm×920mm粗車尺寸：各外圓均留加工余量6mm半精車尺寸：總長902 mm，各外圓留加工余量1.41.5 mm，外圓中心64.5到64.5+0.40 +0.30，44處車至44+0.40 +0.20粗磨尺寸：各外圓均留磨量0.30.4mm（分三次），磨錐度留磨量0.350.45mm，64.5外圓到64.50 -0.20分二次

21、），45+0.40 +0.30外圓至450 -0.05（分二次）半精磨尺寸：磨64.5外圓(磨出即可), 磨滾珠螺紋大徑，磨450 -0.05外圓至圖樣要求,外圓均留余量0.120.15mm精磨尺寸：各部分尺寸至圖紙要求2.6 細長軸工件安裝 在雙頂尖間或一夾一頂安裝工件一夾一頂安裝：即軸的一端外圓用卡盤夾緊，一端用尾座頂尖頂住中心孔的工件安裝方式。這種安裝方式可提高軸的裝夾剛度，此時軸的外圓和中心孔同作為定位基面，常用于長軸加工及粗車加工中。雙頂尖間安裝：在實心軸兩端鉆中心孔，在空心軸兩端安裝帶中心孔的錐堵或錐套心軸，用車床主軸和尾座頂尖軸兩端中心孔的工件安裝方式。2.6.2 用中心架加工工

22、件時裝夾和找正用中心架加工工件時將打好中心孔的工件裝夾好，并用尾座支持尖支持好。用較小的切削用量支持車一段光徑，其直徑必須大于工件的成活直徑，然后將中心架的三個支承爪卡裝在光徑上。在使用中心架時，應先將架體固定在床面上，壓緊上蓋，然后調整三個支承爪，使它輕輕地、均勻地接觸在光徑上，再緊固螺釘。在切削過程中，要不斷加上潤滑油，并隨時注意發(fā)熱情況和支承的松緊。如果毛坯件沒有預制中心孔，或者工件在中心架上裝夾的部分是已經加工好的表面，不允許擦傷的情況下，便需要使用定心套筒進行裝夾，如果9-2所示。先將工件裝夾在卡盤和尾座支持減之間，并校正夾固，然后退出尾座支持尖，將定心套筒固定在工件的適當位置上，用

23、安裝在小刀架上的百分表，分別在水平方向和垂直方向校正定心套筒與工件軸線的同軸度，然后再架上中心架。定心套筒如果夾固在已經精加工的表明上，必需在夾固螺釘和工作表面墊上純銅皮，防止壓傷工件。在確定中心架位置時，要考慮到公件加工時要有足夠的剛度。如果用后支持尖支支持，最好選取工件和中部作為忠心加支承的位置。又如加工端面或內孔時，則在接近工件端部作為中心架支承位置。中心架位置的確定，除考慮到工件裝夾應有足夠的剛度以外，還應該保證不會由于中心架的位置不合理而影響加工2.7 機床、刀具、夾具、量具的選擇 機床的選擇車削：車床 CA6140平面磨削：平面磨床 M820外圓磨削：萬能外圓磨床 M1432A絲杠

24、磨削：絲桿磨床 S74321）機床的主要規(guī)格尺寸應與加工零件的外廓尺寸相適應。2）機床的精度應與工序要求的加工精度相適應。3）機床的生產率與加工零件的生產類型相適應。4）機床選擇應結合現場的實際情況刀具的選擇 數控車床上用的刀具應滿足安裝調試方便，剛性好，精度高，耐用度好等要求，根據零件的外形結構，加工需要如下刀具：45°硬質合金端面車刀，菱形外圓車刀，外切槽刀，外螺紋刀，中心鉆，鍵槽銑刀。 夾具的選擇單件小批生產，應盡量選用通用夾具；大批大量生產，應采用高生產率的氣液傳動的專用夾具。夾具的精度應與加工精度相適應。 量具的選擇（1）單件小批生產應選用通用量具；大批大量生產應采用各種量

25、規(guī)和一些高生產率的專用檢具。量具的精度應與加工精度相適應。 （2）工時定額與勞動生產率工時定額(To)是指在一定的生產條件下制訂出來的完成單件產品（如一個零件）或某項工作（如一個工序）所必須消耗的時間。 包括基本時間（Tb）、輔助時間（Ta）、技術服務時間(Tc)、組織服務時間（Tg）、休息和生理需要時間（Tn）。其中：Tc+ Tg+ Tn=（Tb+ Ta）則工時定額 To=（Tb+ Ta）（1+）勞動生產率是指工人在單位時間內制造的合格品數量，或者指制造單件產品所消耗的勞動時間。勞動生產率一般通過時間定額來衡量。（3）切削用量的選擇1）主軸轉速的確定車外圓是主軸轉速主軸轉速應根據允許的切削速

26、度和工件的直徑來選擇。計算公式為:=1000/ITd。車螺紋是主軸轉速在車削螺紋時，車床的主軸轉速將受到螺紋的螺距大小，驅動電機的升降頻特性，以及螺紋插補運算速度等外種因素影響對于不同的數控系統(tǒng)，推薦不同的主軸轉速選擇范圍。公式為(1200/P)-K式中，P被加工螺紋螺距，K保險系數，一般取80.2）進給速度的確定 進給速度是數控機床切削用量中的主要參數。 確定進給速度的原則: 當工件的質量要求能得到保障時，為提高生產率，可選擇較高的進給速度，一般在100200mm/min范圍內選取。 再切斷加工深孔或用高速鋼刀具加工時，宜選擇較低的進給速度，一般在2050mm/min范圍內選取。 當加工精度

27、，表面粗糙度要求較高時，進給量應選小一些，一般在2050mm/min范圍內選取。3）背吃刀量的選擇 背吃刀量根據機床，工件，刀具的剛度來決定，在剛度允許的條件下應盡可能使背吃刀等于工件的加工余量，這樣就可以減少走刀次數，提高生產率，為了保證加工表面質量，可以留少許加工余量，一般為0.20.5mm。車削用量的具體規(guī)劃如下：精車時，首先盡可能大的背吃刀量，其次選擇一個較大的進給量，最后確定一個合適的切削速度，精車時，加工表面要求較高，加工余量不大且均勻，因此選擇較小的背吃刀量和進給量。刨削和銑削加工切削用量包括主軸轉速（切削速度）進給速度，被吃刀量和側吃刀量。切削用量的大小對切削力，切削功率，刀具

28、磨損，加工質量和加工成品均有顯著的影響。為了保證刀具的耐磨度，切削用量的選擇方法是：先選擇被吃刀量或側吃到量，其次確定進給速度，最后確定切削速度。設計小結隨著畢業(yè)日子的到來，課程設計也接近了尾聲。經過幾周的奮戰(zhàn)我的課程設計終于完成了。在沒有做課程設計以前覺得課程設計只是對這幾年來所學知識的單純總結，但是通過這次做課程設計發(fā)現自己的看法有點太片面。課程設計不僅是對前面所學知識的一種檢驗，而且也是對自己能力的一種提高。通過這次課程設計使我明白了自己原來知識還比較欠缺。自己要學習的東西還太多，以前老是覺得自己什么東西都會，什么東西都懂，有點眼高手低。通過這次課程設計，我才明白學習是一個長期積累的過程，在以后的工作、生活中都應該不斷的學習，努力提高自己知識和綜合素質。 在這次課程設計中也使我們的同學關系更進一步了，同學之間互相幫助，有什么不懂的大家在一起商量，聽聽不同的看法對我們更好的理解知識，所以在這里非常感謝幫助我的同學。 我的心得也就這么多了，總之，不管學會的還是學不會的的確覺得困難比較多，真是萬事開頭難，不知道如何入手。最后終于做完了有種如釋重負的感覺。此外，還得出一個結論：知識必須通過應用才能實現其價值！有些東西以為學會了，但真正到用的時候才發(fā)現是兩回事，所以我認為只有到真正會用的時候才是真的學會了。 在此要感謝我們的指導曹玉君老師對我們悉心的指導，感謝老師給我們的幫