ca6140主軸加工工藝規(guī)程畢業(yè)論文

1、<p>　　《汽車制造工藝學(xué)》課程設(shè)計</p><p>　　題 目CA6140主軸加工工藝規(guī)程 </p><p>　　學(xué) 院 </p><p>　　專 業(yè) </p><p>　　年 級 </p><p>　　學(xué) 號 </p><p>

2、　　姓 名 </p><p><b>　　指 導(dǎo) 教 師 </b></p><p>　　成 績 </p><p><b>　　目 錄</b></p><p>　　1審查零件圖樣的完整性及零件的工藝性 …………………………1</p><p>　　2毛

3、坯制造 …………………………………………………………………1</p><p>　　2.1毛坯的選擇及制造方法 ………………………………………………1</p><p>　　2.2毛坯尺寸的確定 ………………………………………………………1</p><p>　　3定位基準(zhǔn)（面）的選擇 ………………………………………………2</p><p>　　3

4、.1粗基準(zhǔn)的選擇 …………………………………………………………2</p><p>　　3.2精基準(zhǔn)的選擇 …………………………………………………………2</p><p>　　4工件表面加工方法選擇和工藝路線制定 …………………………3</p><p>　　4.1加工方法的分析 ………………………………………………………3</p><p>　　

5、4.1.1加工階段的劃分………………………………………………………3</p><p>　　4.1.2加工順序的安排和工序的確定 ………………………………………3</p><p>　　4.1.3工藝路線的確定………………………………………………………5</p><p>　　5工序具體內(nèi)容的確定……………………………………………………7</p><

6、p>　　5.1確定工序尺寸 …………………………………………………………7</p><p>　　5.2加工設(shè)備與工藝裝備的選擇 …………………………………………8</p><p>　　5.2.1機床選擇 ……………………………………………………………8</p><p>　　5.2.2夾具選取 ……………………………………………………………9</p>

7、<p>　　5.2.3刀具選擇 ……………………………………………………………9</p><p>　　5.2.4量檢具選擇 …………………………………………………………9</p><p>　　5.3切削用量及基本工時的確定…………………………………………10</p><p>　　5.3.1刀具幾何形狀確定 …………………………………………………10&l

8、t;/p><p>　　5.3.2切削用量確定 ………………………………………………………10</p><p>　　5.3.3切削速度確定 ………………………………………………………11</p><p>　　5.3.4檢驗機床扭矩及功率…………………………………………………12</p><p>　　5.3.5基本工時的計算 ……………………………

9、………………………12</p><p>　　1審查零件圖樣的完整性及零件的工藝性</p><p>　　通過對圖樣的仔細審查可知該零件屬于軸類零件，并且視圖完整、正確、尺寸、公差及技術(shù)要求合理、齊全，各表面加工工藝成熟，沒有特殊要求，不存在加工困難。</p><p><b>　　2毛坯制造</b></p><p>　　2.

10、1毛坯的選擇及制造方法</p><p>　　從該零件的使用場合來看，是車床的一個傳動零件，在使用過程中要承受一定的沖擊力和傳遞較大的扭矩，因此，要求主軸必須具有一定的強度和沖擊韌性。從零件外廓尺寸分析，該軸所用材料為45鋼，進行正火或調(diào)質(zhì)而成。由于整個零件尺寸較大，小批量或單件生產(chǎn)時宜采用自由鍛成形方式，但該零件屬于成批生產(chǎn)，如果仍然采用自由鍛方式，將不利于生產(chǎn)效率的提高，因此采用模鍛成形方式。另外，該零件結(jié)構(gòu)簡

11、單，在毛坯制作時，考慮到毛坯形狀與零件尺寸較為接近，制作成臺階形，其中孔由于軸向尺寸較大，徑向尺寸相對較小，因此可以采用鉆削的方式形成。</p><p>　　2.2毛坯尺寸的確定</p><p>　　通過對主軸空套齒輪軸頸的觀察分析，可知空套齒輪軸頸是和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，還會產(chǎn)生振動和噪聲，使工件外圓產(chǎn)生振

12、紋，尤其在精車時，這種影響更為明顯。在本零件中，空套齒輪軸頸對支承軸頸的徑向圓跳動允差為0.015mm。</p><p>　　通過對螺紋的觀察分析，可知主軸上螺紋的精度要求是用于限制壓緊螺母端面跳動量的，如果壓緊螺母端面跳動量過大，在壓緊滾動軸承的過程中，會造成軸承內(nèi)環(huán)軸心線的傾斜，引起主軸的徑向跳動（在一定條件下，甚至?xí)怪鬏S產(chǎn)生彎曲變形），不但影響加工精度，而且影響到軸承的使用壽命。因此主軸螺紋的精度一般為6

13、h；其軸心線與支承軸頸軸心線A-B的同軸度允差為0.025mm,檸在主軸螺紋上的螺母支承端面圓跳動允差在50mm半徑上為0.025mm。</p><p>　　通過對主軸各表面的觀察分析，可知該零件支承軸頸表面、工作表面及其它配合表面都受到不同程度的摩擦作用。在滑動軸承配合中，軸頸與軸瓦發(fā)生摩擦，要求軸頸表面有較高的耐磨性。在采用滾動軸承時，摩擦轉(zhuǎn)移給軸承環(huán)和 滾動體，軸頸可以不要求很高的耐磨性，但仍然要求適當(dāng)提高

14、其硬度，以改善其裝配工藝性和裝配精度。定心表面（內(nèi)外錐面、圓柱面、法蘭圓錐等）因相配件（頂尖、卡盤等）需經(jīng)常拆卸，易碰傷，拉毛表面，影響接觸精度，所以也必須有一定的耐磨性。當(dāng)表面硬度在HRC45以上時，拉毛現(xiàn)象可大大改善。主軸表面的粗糙度Ra值在0.0008-0.0002mm之間。</p><p>　　綜上所述，可將毛坯尺寸確定為零件設(shè)計尺寸加上所查取的加工余量。</p><p>　　3定

15、位基準(zhǔn)（面）的選擇</p><p><b>　　3.1粗基準(zhǔn)的選擇</b></p><p>　　中心孔在以后的加工中將作為精基準(zhǔn)使用，所以先對其進行加工，此時可用主軸圓柱面作為粗基準(zhǔn)。</p><p><b>　　3.2精基準(zhǔn)的選擇</b></p><p>　　該主軸零件為帶深孔的軸類零件，中孔是設(shè)

16、計基準(zhǔn)，同時也是測量基準(zhǔn)和裝配基準(zhǔn)，遵循“基準(zhǔn)重合”原則，可避免因基準(zhǔn)不重合產(chǎn)生的誤差，因此可以根據(jù)不同工序的加工內(nèi)容，選取中心孔及其它基準(zhǔn)（面）為精基準(zhǔn)。除了中心孔以外，加工過程中還會涉及到零件兩端面及圓柱面等基準(zhǔn)（面），因此可以在中心孔的基礎(chǔ)上以其為精基準(zhǔn)車兩端面和圓柱面等，并以此為精基準(zhǔn)。</p><p>　　4工件表面加工方法選擇和工藝路線制定</p><p>　　4.1加工方法的

17、分析</p><p>　　4.1.1加工階段的劃分</p><p>　　主軸加工過程中的各加工工序和熱處理工序均會不同程度地產(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下列三個階段。</p><p><b>　?。?）、粗加工階段</b></p><p>　　1）毛坯處理 毛坯備料、鍛造和正火</p

18、><p>　　2）粗加工 鋸去多余部分，銑端面、鉆中心孔和荒車外圓等</p><p>　?。?）、半精加工階段</p><p>　　1)半精加工前熱處理 對于45鋼一般采用調(diào)質(zhì)處理以達到220～240HBS。 </p><p>　　2）半精加工 車工藝錐面（定位錐孔） 半精車外圓端面和鉆深孔等。</p><p><b

19、>　?。?）、精加工階段</b></p><p>　　1）精加工前熱處理 局部高頻淬火</p><p>　　2）精加工前各種加工 粗磨定位錐面、粗磨外圓、銑鍵槽和花鍵槽，以及車螺紋等。</p><p>　　3）精加工 精磨外圓和內(nèi)外錐面以保證主軸最重要表面的精度。</p><p>　　4.1.2加工順序的安排和工序的確定&l

20、t;/p><p>　　1.加工順序方案確定</p><p>　　具有空心和內(nèi)錐特點的軸類零件，在考慮支承軸頸、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。</p><p>　?。?）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；</p><p>　?。?） 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；&l

21、t;/p><p>　?。?）外表面粗加工→鉆深孔→錐孔粗加工→外表面精加工→錐孔精加工。</p><p>　　針對CA6140車床主軸的加工順序來說，可作這樣的分析比較：</p><p>　　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精基準(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。</p><p>　　第二方案：在精加工

22、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地會有加工誤差（錐孔的磨削條件比外圓磨削條件差人 加上錐堵本身的誤差等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。</p><p>　　第三方案：在錐孔精加工時，雖然也要用已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加工余量已很小，磨削力不大；同時錐孔的精加工已處于軸加工的最終階段，對外圓表面的精度影響不大；加上這一方案的

23、加工順序，可以采用外圓表面和錐孔互為基準(zhǔn)，交替使用，能逐步提高同軸度。</p><p>　　經(jīng)過上述比較可知，象CA6140主軸這類的軸件加工順序，以第三方案為佳。</p><p>　　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)換有關(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位基準(zhǔn)面，即先行工序必須為后面的

24、工序準(zhǔn)備好所用的定位基準(zhǔn)。例如CA6140主軸工藝過程，一開始就銑端面打中心孔。這是為粗車和半精車外圓準(zhǔn)備定位基準(zhǔn)；半精車外圓又為深孔加工準(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)則又是上工序磨好的軸頸表面。</p><p><b>　　2.工序確定</b></p&

25、gt;<p>　　工序的確定要按加工順序進行，應(yīng)當(dāng)掌握兩個原則：</p><p>　　（1） 工序中的定位基準(zhǔn)面要安排在該工序之前加工。例如，深孔加工所以安排在外圓表面粗車之后，是為了要有較精確的軸頸作為定位基準(zhǔn)面，以保證深孔加工時壁厚均勻。</p><p>　?。?）對各表面的加工要粗、精分開，先粗后精，多次加工，以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。&l

26、t;/p><p>　　為了改善金屬組織和加工性能而安排的熱處理工序，如退火、正火等，一般應(yīng)安排在機械加工之前。</p><p>　　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。</p><p>　　4.1.3工藝路線的確定</p><p>　　該主軸零件結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，其中涉及到了外

27、圓、端面、孔、錐孔、花鍵、鍵槽等加工，據(jù)此，考慮加工的方便與精確度等因素，制定出表1所示加工方法和工藝路線：</p><p><b>　　表1：</b></p><p>　　5工序具體內(nèi)容的確定</p><p><b>　　5.1確定工序尺寸</b></p><p>　　由于本主軸零件中多次加工的表

28、面，如各內(nèi)、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：</p><p><b>　　表2：</b></p><p>　　5.2加工設(shè)備與工藝裝備的選擇</p><p><b>　　5.2.1機床選擇&

29、lt;/b></p><p>　　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，精度要求除不是很高，因此多數(shù)情況下可以選用常用的C620-1型臥式機床，具體選擇如下：</p><p>　　工序4鉆中心孔可采用中心孔機床；</p><p>　　工序5、7、8、10、11、1

30、9由于加工精度要求不是很高，所以采用CA6140型臥式車床；</p><p>　　工序14由于是精車，加工精度要求較高，所以采用較為精密的C616A型車床；</p><p>　　工序9、12工序內(nèi)容是鉆孔，所以可以采用深孔鉆床和Z55型鉆床；</p><p>　　工序15、16、21加工內(nèi)容是粗磨，所以分別采用外圓磨床、內(nèi)圓磨床M2120、專用組合磨床；</p

31、><p>　　工序20、22、23均為精磨，加工精度要求較高，所以分別采用外圓磨床、專用組合磨床、專用主軸錐孔磨床；</p><p>　　工序17、18工序內(nèi)容為粗銑和精銑花鍵和鍵槽，所以分別采用半自動花鍵軸銑床和X25型銑床。</p><p><b>　　5.2.2夾具選取</b></p><p>　　由于本零件為長軸類零

32、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</p><p><b>　　5.2.3刀具選擇</b></p><p>　　在CA6140型臥式車床和C616A型車床上加工時，選用硬質(zhì)合金刀，其中，粗加工時采用YT5，半精加工時采用YT15，精加工時采用YT30。根據(jù)零件材料特點和幾何形狀特點，鉆削時采用高速鋼鉆頭。</p>&l

33、t;p>　　5.2.4量檢具選擇</p><p>　　在本零件的加工過程中，可以采用兩種方法：一是按計量器具的不確定度進行選擇；二是按計量器具極限誤差進行選擇。下面以第一種方法進行舉例說明： </p><p>　　在工序7 車大端各部中，粗車外圓Ф1080+0.13,該尺寸公差為T=0.13，查參考文獻[2]表5.1-1，計量器具不確定允許值為U1=0.009,有根據(jù)參考文獻[2]表

34、5.1-2可知分度值為0.01的外徑百分尺的不確定允許值為U=0.006，所以U1〉U，故選用分度值為0.01的外徑百分尺。</p><p>　　其它工序尺寸的檢測方法與此類似，在此不再贅述。</p><p>　　5.3切削用量及基本工時的確定</p><p>　　5.3.1刀具幾何形狀確定</p><p>　　本說明書以工序9鉆Ф48深孔為

35、例進行說明。鉆頭選擇高速鋼直柄麻花鉆，=20mm，夾具為成組夾具。鉆頭幾何形狀:雙錐修磨橫刃, </p><p>　　鉆頭子規(guī)格:直徑=20mm,后角;</p><p>　　擴孔d=45 L=359;</p><p>　　鉸刀:淬硬鋼50HRC 硬質(zhì)合金剛 前角</p><p>　　5.3.2切削用量確定</p><

36、p><b>　　1、確定進給量f</b></p><p>　?。?)按加工要求參考文獻[3]決定進給量，,當(dāng)加工要求為H12~H13精度,剛強度<800Mpa, =20mm,時,f=0.35~0.43mm/r，由于</p><p>　　故應(yīng)乘孔修正系數(shù)Klf=0.95,則</p><p><b>　　。</b>

37、</p><p>　　（2)按鉆頭強度決定進給量,根據(jù)參考文獻[3]表2.8,當(dāng)=640Mpa, =20mm鉆頭強度允許進給量f=1.11mm/r。</p><p>　?。?)按機床進給強度決定進給量,根據(jù)參考文獻[3] 表2.9,當(dāng)=640Mpa,do≤20.5mm,機床進給機構(gòu)允許的軸向力為8330N(參見參考文獻[3]表2.35),進給量為0.53mm/r。</p>&

38、lt;p>　　從以上三個進給量比較可以看出,受限制的進給量是工藝要求,其值為f=0.175~0.215mm/r.根據(jù)Z525鉆床說明書,f=0.17mm.所以即將鉆穿時候選用手動進給,從參考文獻[3]表2.19可查鉆孔時的軸向力,當(dāng)f=0.2mm/r,do<21mm時f=0.20mm/r,do<21mm/r時,軸向力F1=3580N,軸向力修正系數(shù)為1.0,故F1=3580N。根據(jù)Z525鉆床說明書,機床進給機構(gòu)強度允

39、許的最大軸向力Fmax=8830N,F1<Fmax,故f=0.17mm/r,可用(2)決定鉆頭磨鈍標(biāo)準(zhǔn)及壽命,由參考文獻[3]表2.12得,當(dāng)=20mm時,鉆頭后刀面最大磨損量為0.6mm,壽命T=45min。 </p><p>　　5.3.3切削速度確定</p><p>　　由參考文獻[3]表2.14可知的40剛加工性屬5類.由參考文獻[3]表2.13,當(dāng)加工性為第5類,f=0.1

40、7mm/r,雙橫刃磨的鉆頭=20mm時Vt=627m/min，切削速度的修正系數(shù)為KTv=1.0,Kcv=1.0,Klv=0.85,Ktv=1.0故</p><p>　　根據(jù)Z525鉆床說明書,可考慮選擇=380r/min但轉(zhuǎn)數(shù)較計算轉(zhuǎn)數(shù)為高,會使刀具壽命下降,故可將進給量降一級,即f=0.10,也可選較低一級轉(zhuǎn)速=380r/min仍用f=0.17r/min。</p><p>　　第一方案

41、,f=0.1mm/r, =380r/min, </p><p>　　第二方案f=0.7mm/r, =300r/min, </p><p>　　因為方案二乘數(shù)較大,基本工時較少,故第二方案較好,這時</p><p>　　5.3.4檢驗機床扭矩及功率</p><p>　　根據(jù)參考文獻[3]表2.20,當(dāng)時，Mt=53.86N.m,扭矩的修正系數(shù)均

42、為1.0,故根據(jù)參考文獻[3]表2.23,</p><p><b>　　當(dāng) </b></p><p>　　根據(jù)Z525鉆床說明書PE= </p><p>　　由于Mc<Mm,Pc<PE,故選擇的切削用量可用,最終確定</p><p>　　n=nc=300r/min,Vc=18.84m/min</p>

43、;<p>　　5.3.5基本工時的計算</p><p>　　根據(jù)文獻[2]表6.2-5，鉆深孔Ф48mm的基本時間為:</p><p>　　Tj=L/(fn)=(l+l1+l2)/(fn) </p><p>　　其中：l=870mm,l1=D*cgtk/2+1.5=20*cgt13.5o/2=41.7mm,l2=2.5,</p><

44、p>　　f=0.17mm/r,n=300r/min</p><p>　　故 Tj =(870+41.7+2.5)/(0.17*300)=18s</p><p>　　最終，匯總得本零件機械加工工序卡如表3、4、5所示。</p><p><b>　　參考資料</b></p><p>　　[1] 艾興