1 305 銑床主軸工藝編制及工裝設(shè)計 摘要 論述 銑床主軸 零件的工藝編制 ，研究零件機械加工工藝規(guī)程的設(shè)計問題，介紹工藝規(guī)程的組成、制定程序等。說明零件的機械加工工藝結(jié)構(gòu)性，結(jié)合生產(chǎn) 主要從零件分析、毛坯的選擇、工藝路線的擬定、工序內(nèi)容的確定等幾個方面詳細的講述了 銑床主軸 零件 工藝過程設(shè)計以及 工藝編制中應(yīng)注意的問題，以及如何才能達到最理想的表面質(zhì)量和經(jīng)濟效益。 關(guān)鍵詞 工藝路線 工藝編制 工裝設(shè)計 2 so in of in as as as I 目 錄 引言 . 1 1. 零件分析 . 2 . 2 . 2 . 3 . 3 . 3 . 3 . 5 . 5 . 5 . 5 . 6 . 7 . 7 . 8 . 9 . 9 . 10 . 10 . 10 . 10 . 10 . 12 . 14 . 14 . 15 . 15 4. 工序內(nèi)容的擬定 . 17 床與工藝裝備的選用 . 17 . 17 . 18 . 19 . 19 序尺寸及其公差的確定 . 20 . 35 . 35 . 36 . 44 . 44 . 44 . 45 . 45 . 45 . 46 . 46 計 . 46 . 47 . 48 . 48 . 48 . 49 . 49 致謝： . 錯誤 !未定義書簽。 參考文獻 . 51 第 1 頁 共 52 頁 引言 機械工業(yè)是為國民經(jīng)濟提供裝備和為人民生活提供耐用消耗品的產(chǎn)業(yè)，國民經(jīng)濟各部門生產(chǎn)技術(shù)的進步和經(jīng)濟效益的高低在很大程度上取決于它所采用裝備的性能和質(zhì)量。所以機械工業(yè)的技術(shù)水平和規(guī)模是衡量一個國家科技水平和經(jīng)濟實力 的重要標(biāo)志。 經(jīng)過建國 40 多年的發(fā)展，機械工業(yè)已成為我國工業(yè)中產(chǎn)品門類比較齊全，具有相當(dāng)規(guī)模和一定技術(shù)基礎(chǔ)的支柱產(chǎn)業(yè)之一。改革開放以來，機械工業(yè)引進了大量的國外先進技術(shù)，目前這些技術(shù)已大批量投入生產(chǎn)，加上國內(nèi)自行研究開發(fā)的結(jié)果，使機械產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)正向著合理化方向發(fā)展，對市場的適應(yīng)能力也明顯增強。 通過對引進技術(shù)的消化吸收，又計劃的推進了企業(yè)的技術(shù)改造，引導(dǎo)企業(yè)走依靠科技進步的道路，使制造技術(shù)機械產(chǎn)品的性能及企業(yè)的經(jīng)濟效益都發(fā)生了顯著的變化，我國機械工業(yè)綜合技術(shù)水平有了較大幅度的提高，一批先進的生產(chǎn)技術(shù)在生產(chǎn)中 得到應(yīng)用和普及，約有近 10%的企業(yè)進入了高技術(shù)企業(yè)的行列， 60%以上的企業(yè)建立了專門的技術(shù)開發(fā)機構(gòu)，此外科技體制改革不斷深化，絕大多數(shù)研究院、所已進入經(jīng)濟建設(shè)主戰(zhàn)場，正發(fā)揮越來越大的作用。 按照傳統(tǒng)的專業(yè)劃分，機械制造工藝學(xué)的研究范疇是零件的機械加工和裝配的工藝過程。很長時間以來，機械加工工藝最廣泛采用的方法是切削加工和磨削加工，即按照一定的順序，采用硬度比工件高的切削刀具實現(xiàn)機械加工。 改革開放以來，機械工業(yè)充分利用國內(nèi)外的技術(shù)資源，進行技術(shù)改造，依靠科技進步，已經(jīng)取得了長足的發(fā)展。但與世界先進水平相比，我 國的機械制造業(yè)的產(chǎn)品在功能、質(zhì)量等方面還有較大的差距，產(chǎn)品構(gòu)成落后，精度保持性差、科研開發(fā)能力較薄弱、人員技術(shù)素質(zhì)還跟不上現(xiàn)代機械制造業(yè)飛速發(fā)展的需要。因此，我國機械制造業(yè)必須不斷增強技術(shù)力量，培養(yǎng)高水平的人才和提高現(xiàn)有人員的素質(zhì)，學(xué)習(xí)和引進國外先進科學(xué)技術(shù)，使我國的機械制造工業(yè)早日趕上世界先進水平 。 第 2 頁 共 52 頁 1. 零件分析 該零件為銑床主軸，屬于精密機床主軸零件。它主要起支撐和傳動轉(zhuǎn)矩的作用，是旋轉(zhuǎn)體零件。其主要由內(nèi)外圓柱面、內(nèi)錐面、螺紋、鍵槽及橫向深 孔等組成，是空心類機床主軸。所以它的主要表面的精度和表面質(zhì)量要求很高，而且精度也要求穩(wěn)定。 （ 1） 支撐主軸頸 65 和 60 ，表面的同軸度分別是 ； （ 2） 安裝銑刀的 7： 24內(nèi)錐孔相對支撐軸頸的徑向圓跳動為 錐孔用涂色檢查時，接觸面積不小于 85%，而且靠近大端 ； （ 3） 大端的端面跳動為 ； （ 4） 軸頸 65與前軸承過盈 （ 5） 材料為 38氮處理后的硬度： 65 第 3 頁 共 52 頁 機械加工常用的毛坯有鍛件、鑄件、型材件、焊接件等。選用時應(yīng)考慮 很多 因素 。 （ 1）零件的材料和其力學(xué)性能 ： 當(dāng)零件材料為鑄鐵和青銅時采用鑄件；零件材料為鋼材時、形狀不復(fù)雜而力學(xué)性能要求較高時采用鍛件；力學(xué)性能要求不高時采用幫料。 （ 2） 零件的結(jié)構(gòu)形狀和尺寸 ： 大型零件一般用自由鍛或砂型鑄造件，中型零件可用模鍛件或特種鑄件；階梯軸零件各個臺階直徑相差不大時用幫料，相差較大時用鍛件。 （ 3） 生產(chǎn)類型 ： 在大批量生產(chǎn)時應(yīng)采用較多專用的設(shè)備和工具制造毛坯，如金 屬模機器造型的鑄件、模鍛或精密鍛造的毛坯；在單件小批生產(chǎn)中一般采用通用設(shè)備和工具制造毛坯，如自由鍛件、木模砂型鑄件，也可以使用焊接的方法制作大件毛坯。 （ 4） 車間的生產(chǎn)能力 ： 應(yīng)結(jié)合車間的生產(chǎn)能力合理的選擇毛坯。 （ 5） 充分注意應(yīng)用新工藝、新技術(shù)、新材料 ： 目前，少無切屑加工如精密鑄造、精密鍛造、冷軋、冷擠壓、粉末冶金、異型鋼材、工程塑料等都在迅速推廣。采用這些方法制造的毛坯，只要經(jīng)過少量的機械加工，甚至不需要加工，即可使用。 由該零件的工作環(huán)境，生產(chǎn)批量及材料等各個方面考慮，選擇鍛造毛坯（模鍛） 。 毛坯的制造方法主要和使用要求和生產(chǎn)類型有關(guān) 銑床主軸零件的材料為 38 氮化鋼 ,該零件為大批生產(chǎn) ,故毛坯選為鍛件 可使金屬內(nèi)部纖維組織沿表面均勻分布 ,從而獲得較高的抗拉、抗彎及抗扭強度 在大批大量生產(chǎn)中則采用模段自 但毛坯精度較差 ,余量較大 ,特別是貫穿于通孔的軸件 ,既浪費材料 ,生產(chǎn)率又低 不但毛坯精度高、加工余量小、而且生產(chǎn)率也高 纖維組織的在 分布有利于提高零件的強度 . 第 4 頁 共 52 頁 軸是傳遞動力的零件 ,它應(yīng)有良好的機械強度和剛度 ,而其工作表面又應(yīng)有良好的耐磨性 ,因此軸件要選用適當(dāng)?shù)匿摬?;為了使軸件加工后有良好的尺寸精度穩(wěn)定性 ,因而又要求有適當(dāng)?shù)臒崽幚磉^程 . 第 5 頁 共 52 頁 工藝路線的擬定是制定工藝規(guī)程的總體布局，包括：選擇定位基準(zhǔn)、確定加工方法、劃分加工階段、決定工序的集中與分散、加工順序的安排，以及熱處理、檢驗、其它輔助工序（去毛刺、倒角等）。它不但影響加工的質(zhì)量 和效率，而且影響到工人的勞動強度、設(shè)備投資、車間面積、生產(chǎn)成本等。 定位基準(zhǔn)分粗基準(zhǔn)和精基準(zhǔn)兩種： 在選擇粗基準(zhǔn)時，考慮的重點是如何保證加工表面有足夠的加工余量，以及保證不加工表面與加工表面間的尺寸、位置符合零件圖樣的設(shè)計要求，其選擇原則有： （ 1）重要表面余量均勻原則 必須首先保證工件重要表面具有較小而均勻的加工余量，應(yīng)該選擇該表面作為粗基準(zhǔn)。 （ 2）工件表面間相互位置要求原則 必須保證工件上不加工表面與加工表面的相互位置要求，應(yīng)該以不加工表面 作為粗基準(zhǔn)。 （ 3）余量足夠原則 如果零件上各個表面均需加工，則以加工余量最小的表面作為粗基準(zhǔn)。 （ 4）定位可靠原則 作為粗基準(zhǔn)的表面，應(yīng)該選用比較可靠、平整光潔的表面，以確保定位準(zhǔn)確，夾緊可靠。 （ 5）不重復(fù)使用原則 粗基準(zhǔn)的定位精度低，在同一尺寸方向上只允許使用一次，不能重復(fù)使用，否則定位誤差太大。 在選擇精基準(zhǔn)時，考慮的重點是如何減少誤差，保證加工精度和安裝方便。精基準(zhǔn)的選擇原則有： a. 基準(zhǔn)重合原則：應(yīng)該盡可能選用零件的設(shè)計基準(zhǔn)作為定位基準(zhǔn)，以免產(chǎn)生基準(zhǔn)不重合誤 差。 b. 基準(zhǔn)統(tǒng)一原則：應(yīng)該盡可能選用統(tǒng)一的精基準(zhǔn)定位加工各個表面，以保證各個表面之間的相互位置精度。 c. 自為基準(zhǔn)原則：有些精加工或光整加工工序要求加工余量小而且均勻，應(yīng)該選擇加工表面本身作為精基準(zhǔn)。 第 6 頁 共 52 頁 d. 互為基準(zhǔn)原則：有些相互位置精度要求較高的表面，可采用互為基準(zhǔn)反復(fù)加工的方法來保證。 機械零件一般都是由一些簡單的幾何表面組合而成的，而每一個表面達到同樣質(zhì)量要求的加工方法可以由很多種，因此，在選擇各個表面的加工方法時，要綜合考慮各方面工藝因素的影響。 (1)加工表面本身的要求 根據(jù)每個加 工表面的技術(shù)要求和各種加工方法及其組合后能達到的加工經(jīng)濟精度和表面粗糙度，確定加工方法及加工方案。所謂加工經(jīng)濟精度和表面粗糙度是在正常的加工條件下（采用符合質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)備、工藝裝備和標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)等級的工人，不延長加工時間）所能保證的加工精度和表面粗糙度。 (2)被加工材料的性能 被加工材料性能不同，加工方法也不同，如有色金屬磨削困難，一般采用金剛鏜或高速精密車削的方法進行加工；淬火鋼則采用磨削加工。 1)生產(chǎn)類型 在大批量生產(chǎn)中，可采用專用的高效設(shè)備和專用工藝裝備，如平面和內(nèi)孔可采用拉削加工；軸類零件可采用半自 動液壓仿形車床加工等。在單件小批生產(chǎn)中，可采用通用設(shè)備、通用工藝裝備及一般的加工方法。 2)本廠的現(xiàn)有設(shè)備情況和技術(shù)條件 應(yīng)該充分利用現(xiàn)有設(shè)備，發(fā)掘企業(yè)潛力，發(fā)揮工人的積極性和創(chuàng)造性。同時也應(yīng)該考慮不斷的改進現(xiàn)有的加工方法和設(shè)備，推廣新技術(shù)，提高工藝水平，以及設(shè)備負(fù)荷的平衡。 各種外圓的加工方法如表 表 外圓表面的加工方法 序號 加工路線 經(jīng)濟精度（ 表面粗糙度 Ra/ 粗車 1113 50 粗車半精車 8 9 粗車半精車精車 6 7 粗車半精車精車滾壓（或拋光） 6 7 粗車半精車磨削 6 7 第 7 頁 共 52 頁 6 粗車半精車粗磨精磨 5 7 粗車半精車粗磨精磨超精加工（或輪式超精磨） 5 粗車半精車精車金剛車 5 6 粗車半精車粗磨精磨超精磨（或鏡面磨） 5級以上 0 粗車半精車精車精磨研磨 5級以上 序的安排和工序的確定 具有空心和內(nèi)錐特點的軸類零件，在考慮支撐軸頸、一般軸頸和內(nèi)錐等主要表面的加工順序時，可以有以下幾種方案： （ 1） 外圓表面粗加工 鉆身孔 外圓表面精加工 錐空粗加工 錐孔精加工； （ 2） 外圓表面粗加工 鉆深孔 錐空粗加工 錐空精加工 外圓表面精加工 （ 3） 外圓表面粗加工 鉆深孔 錐孔粗加工 外圓表面精加工 錐孔精加工 針對 305主軸的加工順序來說，可作這樣的比較分析： 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為精 基準(zhǔn)面，會破壞外圓表面的精度和光潔度，故此方案不宜采用。 第二方案：在精加工外圓表面時，還要在插上錐堵，這樣會破壞錐孔精度。另外，在加工錐空時不可避免的有加工誤差（錐孔的磨削條件比外援磨削條件差），加上錐堵本身的誤差就會造成外圓表面和內(nèi)錐面的不同軸，故此方案也不宜采用。 第三方案：在錐孔精加工時，雖然也要用已用精加工過的外圓表面作為精基準(zhǔn)面，但由于錐面精加工的余量已很小，磨削力不大，同時錐孔的精加工已處于最終階段，對外圓表面的精度影響不大；加上這一方案的加工順序，可以采用外圓表面和錐孔互為基 第 8 頁 共 52 頁 準(zhǔn)，交替使用，能 逐步提高同軸度。 因此，主軸采用第三種加工方案。 通過方案的分析比較也可看出，軸類零件各表面先后加工順序，在很大程度上與定位基準(zhǔn)的轉(zhuǎn)化有關(guān)。當(dāng)零件加工用的粗、精基準(zhǔn)選定后，加工順序就大致可以確定了。因為各階段開始總是先加工定為基準(zhǔn)面，即先行工序必須為后續(xù)的工序準(zhǔn)備好所用的定為基準(zhǔn)。如 305主軸工藝過程，一開始就銑端面打中心孔，這就是為粗車和半精車外圓準(zhǔn)備定位基準(zhǔn)，半精車外圓為深孔加工準(zhǔn)備了定位基準(zhǔn)；半精車外圓也為前后的錐孔加工準(zhǔn)備了定位基準(zhǔn)。反過來，前后錐孔裝上錐堵后的頂尖孔，又為此后的半精加工 和精加工外圓準(zhǔn)備了定位基準(zhǔn)；而最后磨錐孔的定位基準(zhǔn)又是上工序磨好的軸頸表面。 安排主軸加工順序要注意以下幾點： （ 1） 基準(zhǔn)先行 機械加工工藝安排時，總是先加工好定位基準(zhǔn)面，即基準(zhǔn)先行。主軸加工總是先安排銑端面打中心孔，以便為后續(xù)的工序準(zhǔn)備好定位基準(zhǔn)。 （ 2） 深孔加工的安排 為了使中心孔能夠在多道工序中使用，希望深孔加工安排在最后。但是，深孔加工屬于粗加工，余量大，發(fā)熱多，變形也大，會使得加工精度難以保持，故不能放到最后。一般，深孔加工安排在外圓粗車之后，以便有一個較為精確的軸頸作為定 位基準(zhǔn)用來搭中心架，這樣加工出的孔容易保證主軸壁厚均勻。 （ 3） 先外后內(nèi)先大后小 先加工外圓，在以外圓定位加工內(nèi)孔。如錐孔安排在軸頸精磨之后再進行精磨；加工階梯外圓時，先加工直徑較大的，后加工直徑較小的，這樣可避免過早的削弱工件的剛度。加工階梯深孔時，先加工直徑較大的，后加工直徑較小的，這樣便于剛度較大的孔加工工具。 （ 4）次要表面加工的安排 主軸上的鍵槽、螺紋等次要表面加工 ,通常均安排在外圓精車或粗磨之后、精磨外圓之前進行 精車時因斷續(xù)切削而易產(chǎn)生振動 ,即影響加工質(zhì)量，又容易損壞刀具，也難控制鍵槽的深度。這些加工也不能放到主要表面精磨之后，否則會破壞表面已獲得的精度。 （ 1）中心孔的加工 第 9 頁 共 52 頁 成批生產(chǎn)均用銑端面鉆中心孔機床來加工中心孔，精密主軸的中心孔加工尤為重要，而且要分多次修研，其修研方法有： 用油石或橡膠砂輪修研； 用鑄鐵頂尖修研； 用硬質(zhì)合金頂尖修研； 用中心孔磨床磨削中心孔。 （ 2）外圓的加工 外圓車削是粗加工和半精加工外圓表面應(yīng)用最廣泛的加工方法。成批生產(chǎn)時采用轉(zhuǎn)塔車床、數(shù)控車床；大批生產(chǎn)時，多采用多刀半自動車床、液壓仿 形半自動車床等。磨削是外圓表面主要精加工方法，適用于加工精度高、表面粗糙度值較小的外圓表面。特別適用于淬火鋼等高硬度材料。當(dāng)生產(chǎn)批量較大時，采用組合磨削、成形砂輪磨削及無心磨削等高效磨削方法。 （ 3）精磨錐孔 主軸錐孔對主軸支撐軸頸的徑向跳動，是一項重要的精度指標(biāo)，因此錐孔加工是關(guān)鍵工序。主軸錐孔磨削通常采用專用夾具。 熱處理工序是用來改善材料的性能及消除內(nèi)應(yīng)力的。熱處理工序在工藝路線中的安排，主要取決于零件的材料和熱處理的要求。 （ 1）預(yù)備熱處理 預(yù)備熱處理安排在機械加工之前， 以改善切削性能、消除毛坯制造時的內(nèi)應(yīng)力為主要目的。預(yù)備熱處理常用的方法有正火、退火、調(diào)質(zhì)等。 （ 2）最終熱處理 最終熱處理安排在半精加工以后和磨削加工之前，主要用于提高材料的強度和硬度，如淬火 于淬火后材料的塑性和韌性很差，有很大的內(nèi)應(yīng)力，易于開裂，組織不穩(wěn)定，材料的性能和尺寸要發(fā)生變化等原因，所以淬火后必須進行回火。調(diào)質(zhì)也作最終熱處理。 （ 3）去除應(yīng)力處理 最好安排在粗加工之后，精加工以前，如人工時效、退火等。為了避免過多的運輸量，對于精度要求不太高的零件，一般把去除應(yīng)力的人工時效和 退火放在毛坯進入機械加工車間之前進行。 助工序 輔助工序包括工件的檢驗、去毛刺、去磁、清洗和涂防銹漆等。其中檢驗工序是主要的輔助工序，它是監(jiān)控產(chǎn)品質(zhì)量的主要措施，除了各工序工人自行檢驗外，還必須在下列情況下安排單獨的檢驗工序： 第 10 頁 共 52 頁 a. 粗加工階段結(jié)束之后； b. 重要工序之后； c. 送往外車間加工的前后，特別是熱處理前后； d. 特種性能檢驗之前。 工序集中與分散是擬定工藝路線的兩個不同原則。工序分散是將零件各個表面的加工分得很細，工序多，工藝路線長，而每道工序所包含的內(nèi)容卻很少。工序集中則相 反，零件的加工只集中在少數(shù)幾道工序里完成，而每道工序所包含的加工內(nèi)容卻很多。 （ 1） 便于采用高效專用設(shè)備和工藝裝備，來大大提高生產(chǎn)率； （ 2） 減少了設(shè)備數(shù)量，相應(yīng)的減少了操作工人的數(shù)量和生產(chǎn)面積； （ 3） 減少了工序數(shù)目，減少了運輸工作量，簡化了生產(chǎn)計劃工作，縮短了生產(chǎn)周期； （ 4） 減少了工件安裝次數(shù)，不僅有利于提高勞動生產(chǎn)率，而且有利于保證各加工表面之間的相互位置精度； （ 5） 因為采用了專用的設(shè)備和專用工藝裝備數(shù)量多而復(fù)雜，所以機床和工藝裝備的調(diào)整、維修費事，生產(chǎn)準(zhǔn)備工作量很大。 （ 1） 采用比較簡單的機床和工藝裝備，調(diào)整容易； （ 2） 由于工序內(nèi)容簡單，有利于選擇合理的切削用量，也有利于平衡工序時間，組織流水線生產(chǎn)； （ 3） 生產(chǎn)準(zhǔn)備工作量小，容易適應(yīng)產(chǎn)品更換； （ 4） 對操作工人的技術(shù)要求低，或只需要經(jīng)過較短時間的訓(xùn)練； （ 5） 設(shè)備數(shù)量多，操作工人多，生產(chǎn)面積大。 在一般情況下，單件小批生產(chǎn)中為簡化生產(chǎn)計劃工作，只能采用工序集中原則，但多應(yīng)用臥式機床，在大批大量生產(chǎn)中工序則可以集中也可以分散。 由于主軸的精度要 求高 ,并且在加工過程中要切除大量金屬 ,因此 ,必須將主軸的加工過程劃分為幾個階段 ,將粗加工和精加工分別安排在不同的階段中 . 第 11 頁 共 52 頁 （ 1）粗加工階段 毛坯備料、鍛造和正火 鋸掉多余部分、銑端面打中心孔和粗車外圓等 這階段的主要目的是 :用大的切削用量切除大部分余量 ,把毛坯加工至接近 工件的最終形狀和尺寸 ,只留下少量的加工余量 作出相應(yīng)措施 . (2)半精加工階段 對于 38一般采用調(diào)質(zhì)處理 達到 車工藝錐面 (定位錐孔 )、半精車外圓端面和鉆深孔等 這階段的主要目的是 :為精加工作好準(zhǔn)備 ,尤其是為精加工作好基面準(zhǔn)備 在這階段達到圖紙規(guī)定的要求 . (3)精加工階段 局部淬火 粗磨工藝錐面 (定位錐孔 )、粗磨外圓、銑鍵槽等 (3)精加工 精磨外圓和內(nèi)錐面及孔、磨螺紋等以保證主軸最重要表面的精度 這階段的主要目的是 :把各表面加工到圖紙規(guī)定的要求 . 根據(jù)粗、精加工分開原則來劃分階段 ,極為必 要 理、切削力、切削熱、夾緊力等對工件產(chǎn)生較大的加工誤差和應(yīng)力 ,為了消除前一道工序的加工誤差和應(yīng)力 ,需要進行另一次新加工 ,不過這一次加工所帶來的誤差和應(yīng)力總是要比前一次小 加工次數(shù)增多以后 ,精度便逐漸提高 熱處理后出現(xiàn)變形是顯而易見的，象正火、調(diào)質(zhì)和淬火等工序往往使工件彎曲或扭曲，而且調(diào)質(zhì)和淬火后，往往伴隨著產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力，因此，熱處理之后，經(jīng)常需要安排一次機械加工（如車削或磨削），以糾正零件的變形和消除一部份內(nèi)應(yīng)力。但機械加工之后，由于工件的內(nèi)應(yīng)力重新 平衡，又會留下新的變形和新的加工應(yīng)力，雖其數(shù)值比未加工之前大為減少，但必須用新的機械加工方法加以消除，故在粗磨之后又需進行半精磨、精磨等工序。對于精度要求高的主軸，又需在在粗磨或精車之后進行低溫時效處理，以提高軸件的尺寸精度穩(wěn)定性。 由于粗加工之前，毛坯余量較大，而且余量往往不均，因而在粗加工中需用大的切 第 12 頁 共 52 頁 削力，并常常因此產(chǎn)生大量切削熱，使軸件在加工中產(chǎn)生熱變形和受力變形，而出現(xiàn)形狀誤差（如鼓形和鞍形）；由于外圓余量不均又將出現(xiàn)不圓度、錐度等，同時也出現(xiàn)大量的加工應(yīng)力。故粗加工之后要進行半精加工（如半精車、精 車等），這也是鍛件毛坯比幫料毛坯多車一次的原因。此后即使不插入熱處理工序，也往往在半精車加工之后進行淬火處理，因而又需進一步進行一系列的精加工。后一次加工所帶來的切削力和惹來熱量，均比前一次?。ㄒ蚱溆嗔恐饾u減?。?，因而出現(xiàn)的誤差和應(yīng)力也隨之減小，這就是進行多次加工能提高精度的原因。 因此，粗、精加工不能在同一次安裝中完成，而應(yīng)當(dāng)把粗、精加工分為兩個工序或者在不同的機床上進行，最后粗、精加工間隔，讓上道工序加工的內(nèi)應(yīng)力逐步消失（自然時效）。還需指出，粗加工機床要求功率達和剛度好，要能承受大的切削力，而精加工則 要求機床精度高。若以精加工機床進行粗加工，易于喪失精度和降低機床壽命，從機床保養(yǎng)角度來看，粗、精加工也應(yīng)分開。 （ 1）利于保證加工質(zhì)量。粗加工階段中切除較多的加工余量，生產(chǎn)的切削力和切削熱都比較大，因而工藝系統(tǒng)受力變形、受熱變形及工件內(nèi)應(yīng)力變形較大，不可能達到高的加工精度和表面粗糙度及表面質(zhì)量。因此，需要在后續(xù)階段逐步減少加工余量，來逐步修正工件的變形。同時，各加工階段之間的時間間隔相當(dāng)于自然時效，有利于消除零件的內(nèi)應(yīng)力，使工件有變形的時間，以便于在后續(xù)工序中加以修正，從而保證 零件的加工質(zhì)量。 （ 2）便于合理使用機床 粗加工時可采用功率大、精度低的高效機床；精加工時可采用相應(yīng)的精加工機床，這樣，不但發(fā)揮了機床各自的性能特點，也延長了高精度機床的使用壽命。 （ 3）便于安排熱處理工序 為了在機械加工工序中插入必要的熱處理工序，同時使熱處理發(fā)揮充分的效果，這就自然而然地把機械加工工藝規(guī)程劃分為幾個加工階段，并且每個階段各有其特點及應(yīng)該達到的目的。 此外，劃分了加工階段，可帶來下列兩個有利條件： a 粗加工各表面后可及早發(fā)現(xiàn)毛坯的缺陷，及時報廢或修補，以免繼續(xù)進行精加工而浪費工時 和制造費用。 保護精加工后的表面少受損傷或不受損傷。 基于以上工藝因素的考慮，初步擬定工藝路線如表 表 藝路線 表 工序號 工序內(nèi)容 定位基準(zhǔn) 設(shè)備 第 13 頁 共 52 頁 1 鍛造毛坯 2 毛坯退火處理 3 粗車 齊兩端總長 508端各鉆 4尖孔，粗車各外圓面，均放余量 心孔 調(diào)質(zhì) 外圓徑向跳動小于 1掛進行 ， 車 試 片 在 割取，試樣厚度為 8邊倒角 45，在零件端面和試樣外圓作同 樣的編號 磨試樣 平磨試樣兩面至粗糙度為 金相檢驗 將試樣在淬火車間進行檢驗，檢驗合格后方可轉(zhuǎn)入下道工序進行生產(chǎn)，試樣由淬火車間檢驗員妥存 8 精車兩端面 車至粗糙度為 1.6 撐主軸頸 兩端各鉆 4支撐主軸頸 精車各外圓及各槽 支撐主軸頸 鉆 27 的深孔（深度大于 272 28 的孔 支撐主軸頸 35的孔 車右端面 支撐主軸頸 4 車 7： 24 的錐孔及內(nèi)孔 滲氮處理硬度， 8，槽應(yīng)加以保護，不使?jié)B氮 磨右端面 頂尖孔 7 劃 劃線切割用線 中心線 切大端面 16 銑鍵槽 12圓表面 螺紋 鉆大端面各孔，并攻螺紋 消除應(yīng)力（ 550 600），吊掛進行 磨 7： 24 的錐孔 外圓表面 局部氮化處理 清理兩端內(nèi)孔 磨兩端頂尖孔粗糙度至 中心孔 內(nèi)磨各要求的孔至尺寸 9 精磨 精磨 7： 24 的錐孔 外圓表面 磨 16尺寸 第 14 頁 共 52 頁 從上面的工藝路線可以看出精密主軸有以下特點： （ 1）從主要表面的加工工序分得很細。如支撐主軸頸 65的外圓表面經(jīng)過粗車、精撤、粗磨、精磨、終磨多道加工工序，其中還穿插一些熱處理工序，以減少軸內(nèi)應(yīng)力所引起的變形。 （ 2）頂尖孔要多次修研，使頂尖孔的表面粗糙度值減小，以提高接觸精度。 （ 3）合理安排熱處理工序。為保證滲氮處理的質(zhì)量和主軸精度的穩(wěn)定，滲氮處理前要安排調(diào)制和消除應(yīng)力兩道熱 處理工序。調(diào)質(zhì)處理對滲氮軸非常重要，因為對滲氮主軸，不僅要求調(diào)質(zhì)后獲得均勻細致的索氏體組織，而且要求離表面 8 10的表面層內(nèi)的鐵素體含量不得超過 5%。表層鐵素體的存在，會造成滲氮脆性，引起滲氮質(zhì)量下降。故滲氮主軸在調(diào)質(zhì)后，必須每件割試樣進行金相組織檢查，不合格者不得轉(zhuǎn)入下道工序。 滲氮主軸由于滲氮很薄，滲氮前如果主軸內(nèi)應(yīng)力消除不好，滲氮后出現(xiàn)較大的彎曲變形，以致滲氮層的厚度不夠抵消磨削加工時糾正彎曲變形的余量，所以精密主軸滲氮處理前，都要安排除應(yīng)力工序。 對于非滲氮主軸，雖然表面淬火前不必安排除應(yīng)力處理， 但是在淬火及粗磨后，為了穩(wěn)定淬硬鋼的殘余奧氏體組織，使工件尺寸穩(wěn)定和消除加工應(yīng)力，需要安排低溫人工時效。時效的次數(shù)視零件的精度和結(jié)構(gòu)特點而定。 （ 4）精密主軸上的螺紋在螺紋磨床上直接磨出。為了避免裝卸砂輪和帶輪時將螺紋碰傷，一般要求對螺紋部分進行淬火處理。但若對已車好的螺紋進行淬火，則會因為應(yīng)力集中而產(chǎn)生裂紋，故精密主軸上的螺紋多不采用車削、而在淬火、粗磨外圓后用螺紋磨床直接磨出。 軸加工工藝過程分析 從上面介紹的主軸加工工藝過程中 ,可以看出 ,主軸加工常分粗車、半精車、粗精磨三個階段 ,而且每階段之間 常插入熱處理工序 ;又在磨削之前常需修研頂尖孔 磨的次數(shù)越多 ,修研頂尖孔的次數(shù)越多 貫穿于軸類零件整個加工過程之中 ,其主要原因在于軸件本身尺寸和幾何形狀精度以及這些表面的同軸度或徑向跳動等要求較高 不但取決于軸件的加工精度 ,而且也取決選用材料及熱處理方法有關(guān) 毛坯的制造方法主要和使用要求和生產(chǎn)類型有關(guān) 銑床主軸零件的材料為 38化鋼 ,該零件為大批 生產(chǎn) ,故毛坯選為鍛件 可使金屬內(nèi)部纖維組織沿表面均勻分布 ,從而獲得較高的抗拉、抗彎及抗扭強度 . 第 15 頁 共 52 頁 單件小批生產(chǎn)的階梯軸一般采用自由鍛 ,在大批大量生產(chǎn)中則采用模段自 但毛坯精度較差 ,余量較大 ,特別是貫穿于通孔的軸件 ,既浪費材料 ,生產(chǎn)率又低 不但毛坯精度高、加工余量小、而且生產(chǎn)率也高 纖維組織的在分布有利于提高零件的強度 . 軸是傳遞動力的零件 ,它應(yīng)有良好的機械強度和剛度 ,而其工作表面又應(yīng)有良好的耐磨性 ,因此軸件要選用 適當(dāng)?shù)匿摬?;為了使軸件加工后有良好的尺寸精度穩(wěn)定性 ,因而又要求有適當(dāng)?shù)臒崽幚磉^程 . 對于該零件氮化鋼 ()需在氮化之前進行調(diào)質(zhì)和低溫時效處理 低溫時效放在精車之后 ,氮化放在粗磨之后 ,并且其它切削加工一般均要放在氮化之前進行完畢 只進行半精磨、精磨等工序 . 軸件加工中 ,為了保證個主要表面的相互位置精度 ,選擇定位基準(zhǔn)時應(yīng)盡可能使其與裝配基準(zhǔn)重合和使各工序的基準(zhǔn)統(tǒng)一 ,并且考慮在一次安裝中盡可能加工出較多的表面 . 軸類零件加工的精度指標(biāo)是各段外圓的同軸度以及錐 孔和外圓的同軸度 軸的裝配基準(zhǔn)主要是前后兩個支撐軸頸面 ,為了保證卡盤定位面以及前錐孔與支撐軸頸面有較高的同軸度 ,應(yīng)以加工好的支撐軸頸為定位基準(zhǔn)來終磨錐孔和卡盤定位面 ,這就能符合基準(zhǔn)重合的原則 . 由于外圓表面的設(shè)計基準(zhǔn)為軸的中心線 ,在加工軸時 ,若能以軸心線作為定位基準(zhǔn)就能符合基準(zhǔn)統(tǒng)一的原則 ,就可以避免誤差的產(chǎn)生 ,所以軸類零件加工都用軸兩端的頂尖孔作為精基準(zhǔn)面 加工精度就有可能越高 能在一次安裝中加工出各段外圓表面及其端面等 ,既符合基準(zhǔn)統(tǒng)一原則 ,又保證了各外圓的同軸度以及各外圓表面的垂直度要求 鍛件或棒料毛坯 )在粗車之前 ,均先打頂尖孔 ,然后粗車外圓 加工空心孔并在兩端孔口倒角或車兩端內(nèi)錐孔 ,以作為以后的加工基準(zhǔn) 實心軸始終以頂尖孔定位進行以后的加工 ,空心軸則以兩端孔口倒角或者兩端錐孔定位進行以后的加工 . 兩端頂尖孔的質(zhì)量好壞 ,對加工精度影響很大 ,應(yīng)盡量做到兩端頂尖孔軸線相互重合 ,孔的錐角 60要準(zhǔn)確，它與頂尖的接觸面積要大，光潔度要好，否則裝卡于兩頂尖間的軸在加工過程中將因接觸剛度的變化而出現(xiàn)不圓度 經(jīng)常注 意兩頂尖孔的質(zhì)量 ,是軸件加工中的關(guān)鍵問題 . 第 16 頁 共 52 頁 軸的毛坯是實心的 ,但最后要加工成空心軸 ,從選擇定位基準(zhǔn)面的角度來考慮 ,希望采用頂尖孔來定位 ,而把深孔加工工序安排在最后 ;但深孔加工是粗加工工序 ,要切除大量金屬 ,會引起主軸變形而影響加工質(zhì)量 ,所以只好在粗車外圓之后就把深孔加工出來 為了還能用頂尖孔作定位基準(zhǔn)面 ,可考慮在軸的通孔兩端加工出工藝錐面 ,插上兩個帶頂尖孔的錐堵或帶錐堵的心軸來安裝工件 . 為了保證支撐軸頸與主軸內(nèi)錐孔面的同軸度要求 ,在選擇精基準(zhǔn)時 ,要根據(jù)互為基準(zhǔn)的原則 :24錐孔時 ,用的是與前支撐軸頸與后支撐軸頸的外圓柱面為定位基準(zhǔn)面 ,這樣定位誤差就有所減小 . 根據(jù)