中心軸工藝精講

1、前 言機(jī)械制造工藝課程設(shè)計(jì)是在學(xué)完了機(jī)械制造工藝學(xué)及機(jī)床夾具設(shè)計(jì)課程， 并進(jìn)行了生產(chǎn)實(shí)習(xí)的基礎(chǔ)上進(jìn)行的一個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)， 它要求學(xué)生全面地綜合運(yùn)用本課程及其有關(guān)課程的理論和實(shí)踐知識(shí)，進(jìn)行零件加工工藝規(guī)程的設(shè)計(jì)和機(jī)床夾具的設(shè)計(jì)。是一次將理論與實(shí)際相結(jié)合對(duì)專業(yè)知識(shí)的綜合訓(xùn)練， 并且為我們以后做好畢業(yè)設(shè)計(jì)進(jìn)行的一次綜合訓(xùn)練和準(zhǔn)備。其目的在于：1.培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用機(jī)械制造工藝學(xué)及有關(guān)課程 （工程材料與熱處理， 機(jī)械設(shè)計(jì)，公差與技術(shù)測(cè)量，金屬切削機(jī)床，金屬切削原理與刀具等）的知識(shí)，結(jié)合生產(chǎn)實(shí)習(xí)中學(xué)到的實(shí)踐知識(shí)， 獨(dú)立地分析和解決工藝問(wèn)題， 初步具備設(shè)計(jì)一個(gè)中等復(fù)雜程度零件的工藝規(guī)程的能力。2.能根據(jù)被加工零件的

2、技術(shù)要求，運(yùn)用夾具設(shè)計(jì)的基本原理和方法，學(xué)會(huì)擬定夾具設(shè)計(jì)方案，完成夾具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，提高結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)能力。3.培養(yǎng)學(xué)生熟悉并運(yùn)用有關(guān)手冊(cè)，規(guī)范，圖表等技術(shù)資料的能力。4.進(jìn)一步培養(yǎng)學(xué)生識(shí)圖，制圖，運(yùn)算和編寫技術(shù)文件等基本技能。1目錄前 言1目錄2(一) 介紹零件及產(chǎn)品的功用3（二）零件的工藝分析3（1） 零件在裝配圖中的功用分析4（2）零件的結(jié)構(gòu)分析加裝配圖4（3）零件結(jié)構(gòu)的工藝性分析（截圖）5（4）零件關(guān)鍵表面的技術(shù)要求分析6（三）確定材料及毛坯種類6（1）確定材料（材料性能）材料的選擇6（2）毛坯選擇及制造方法該零件毛坯為鍛件。6（3）毛坯加工前熱處理（即預(yù)備熱處理）6（四）工藝規(guī)程設(shè)計(jì)7（1）工

3、藝規(guī)程的作用7（2）制定工藝規(guī)程的原則7（3）制定工藝規(guī)程的依據(jù)7（4）制定工藝規(guī)程的步驟8（5）選擇定位基準(zhǔn)81.粗基準(zhǔn)的選擇： 其選擇常會(huì)影響各加工面余量分配及加工面與不加工面位置精度。82.精基準(zhǔn)的選擇：保證加工精度和裝夾方便。8該零件粗加工基準(zhǔn)：8（6）確定各加工表面加工方法及劃分加工階段91.加工方法的選擇：92.加工階段劃分：9（7）確定工序集中與分散的程序91.集中的特點(diǎn)：92.分散的特點(diǎn)：9(8)合理安排加工順序9原則：9（五）初擬工藝路線10（1）加工工藝路線10（2）其他工序安排10（六）選擇機(jī)床及工藝裝備10（1）選用機(jī)床10（2）選用工藝裝配102(一) 介紹零件及產(chǎn)品

4、的功用本次設(shè)計(jì)工件為ZT30DA 工作臺(tái)回轉(zhuǎn)臺(tái)中心軸。ZT30DA 為一款落地銑鏜床。數(shù)控落地銑鏜床具有鏜孔、鉆孔、銑削、切槽等加工功能；配上高精度回轉(zhuǎn)工作臺(tái)、直角銑頭等功能附件，可以實(shí)現(xiàn)五面加工，是冶金、能源、電力等行業(yè)用于汽輪機(jī)、 發(fā)電機(jī)和重型機(jī)械等大型零件加工的理想設(shè)備。 適用范圍 :a） 批量小而多次生產(chǎn)的零件b） 形狀復(fù)雜加工精度高，通用機(jī)床無(wú)法加工或很難保證加工質(zhì)量的零件。c） 在加工過(guò)程中， 必須進(jìn)行多工序加工， 如必須在一次裝夾中完成銑、 鏜、锪鉸或攻絲等工序。d） 必須嚴(yán)格控制公差的零件e） 切削余量大的工件f） 具有難測(cè)量、難控制進(jìn)給、難控制型腔尺寸的殼體或箱型零件。g）

5、工藝、設(shè)計(jì)會(huì)發(fā)生變化的零件 而回轉(zhuǎn)臺(tái)是落地銑鏜床實(shí)現(xiàn)一次裝夾完成多道工序的關(guān)鍵部件，其能夠使工件在 X-Y 平面 360 度旋轉(zhuǎn)。在組成回轉(zhuǎn)臺(tái)的部件中中心軸是回轉(zhuǎn)臺(tái)的主要部件， 不僅用于連接工作臺(tái)和回轉(zhuǎn)臺(tái)， 而且起到支撐的作用，并作為回轉(zhuǎn)臺(tái)的回轉(zhuǎn)中心， 起到定位的作用。 回轉(zhuǎn)臺(tái)的精度主要取決于該部件。（二）零件的工藝分析3（ 1）零件在裝配圖中的功用分析題目所給的零件是 ZT30DA 工作臺(tái)回轉(zhuǎn)臺(tái)中心軸。它位于工作臺(tái)的上方，回轉(zhuǎn)臺(tái)的下方。主要起到定位，支撐的作用。通過(guò)其上安裝的推力軸承和 NN3030 雙列滾子軸承使回轉(zhuǎn)臺(tái)繞其旋轉(zhuǎn)的同時(shí)，保證回轉(zhuǎn)臺(tái)與工作臺(tái)相對(duì)位置精度。（ 2）零件的結(jié)構(gòu)分析加

6、裝配圖4該中心軸是一段短而粗的帶孔階梯軸。由圖可知該零件長(zhǎng)度為190，最大直徑為 285.該軸要求較高的的表面為 100h5、150.167 1:12 錐面、180 三個(gè)外圓、 285 右端面，要求粗糙度也較高，分別為 Ra0.8、Ra0.4、Ra0.4、 Ra0.8。其他外圓要求不高。中間有 50 孔在裝配圖中無(wú)要求。（ 3）零件結(jié)構(gòu)的工藝性分析（截圖）意義：了解零件的各項(xiàng)技術(shù)要求a.審查零件圖技術(shù)要求和材料選擇是否合理b.審查零件的結(jié)構(gòu)工藝性 100h5 和 150.167h5 錐面軸線對(duì) 180 軸線同心度允差為 0.005， 285 左端面 100h5 左端面對(duì) 180 軸線有圓跳動(dòng)為

7、 0.005， 285 右端面對(duì) Y180 軸線有垂直度要求。 8XM12 2X 16 與其他零件配作5（ 4）零件關(guān)鍵表面的技術(shù)要求分析 100h5 Ra0.8 與推力軸承緊圈配合； 150.167h5 Ra0.4 錐面與雙列滾子軸承 NN3030K 配合； 154.667 與基本件 31208 配合， 31208 在裝配中起支撐雙列滾子軸承 NN3030K 的作用，故表面粗糙度要求不高， Ra3.2，同時(shí) 285 左端面要求與基準(zhǔn) A（如圖）有垂直度要求； 180 與工作臺(tái)連接時(shí)裝配基準(zhǔn)， 要求 Ra0.4。（三）確定材料及毛坯種類（ 1）確定材料（材料性能）材料的選擇由零件圖可知中心軸材

8、料選用 42CrMo， 42CrMo 鋼屬于超高強(qiáng)度合金鋼，具有高強(qiáng)度和韌性， 淬透性也較好， 無(wú)明顯的回火脆性， 調(diào)質(zhì)處理后有較高的疲勞極限和抗多次沖擊能力，低溫沖擊韌性良好 ,淬火時(shí)變形小，高溫時(shí)有高的蠕變強(qiáng)度和持久強(qiáng)度。用于制造要求較 35CrMo 鋼強(qiáng)度更高和調(diào)質(zhì)截面更大的鍛件。而本零件位于回轉(zhuǎn)臺(tái)下方，承受較大載荷，且要求精度較高，而 42CrMo 恰好符合要求，且有型材便于采購(gòu)，也適于本產(chǎn)品大規(guī)模生產(chǎn)要求。（ 2）毛坯選擇及制造方法該零件毛坯為鍛件。鍛件特點(diǎn)：鍛件的表面和中心的晶格條件不同， 在鍛件的截面上有三個(gè)不同結(jié)構(gòu)特征的晶格區(qū)： 表層細(xì)晶格區(qū)、 柱狀晶區(qū)及中心等軸晶區(qū)。 鍛件可

9、消除一些鑄造缺陷， 如縮孔和縮松， 氣孔和微裂紋在加工過(guò)程中焊合， 提高了金屬的質(zhì)密度。對(duì)于內(nèi)部的晶內(nèi)偏析， 粗大柱狀晶及大塊碳化物， 還可以在壓力作用下使晶粒破碎，消除成分粗大柱狀晶粒及大塊碳化物的不利影響， 使金屬的力學(xué)性能得到提高。其中表層細(xì)晶格區(qū)質(zhì)量較好。選取鍛件的理由：由零件圖可知該零件要求較高的表面遠(yuǎn)小于最大外徑 , 而型材芯部質(zhì)地遠(yuǎn)不如表面， 為保證零件要求較高的被加工表面位于表層細(xì)晶格區(qū)，故應(yīng)采用鍛件。而且本零件結(jié)構(gòu)并不復(fù)雜，恰好符合鍛件制作的要求。（ 3）毛坯加工前熱處理（即預(yù)備熱處理）毛坯加工前熱處理為正火目的：a.調(diào)整硬度以便于進(jìn)行切削加工，工件經(jīng)鍛造熱加工后硬度偏高或偏

10、低且不均勻，嚴(yán)重影響切削加工，適當(dāng)正火后，可使工件硬度調(diào)整到170-250HBW ，6且比較均勻，從而改善切削加工性能。b.消除殘余應(yīng)力，一防止剛健在淬火時(shí)產(chǎn)生變形或開(kāi)裂。c.細(xì)化晶粒，改善組織，提高力學(xué)性能。d.為最終熱處理淬火做好組織上的準(zhǔn)備。X 調(diào)質(zhì)通常指淬火 +高溫回火，以獲得回火索氏體的熱處理工藝。方法也就是先淬火，淬火溫度：亞共析鋼為Ac3+3050；過(guò)共析鋼為 Ac1+3050；合金鋼可比碳鋼稍稍提高一點(diǎn)。淬火后在 500650進(jìn)行回火即可。調(diào)質(zhì)的主要目的是得到強(qiáng)度、塑性都比較好的綜合機(jī)械性能。調(diào)質(zhì)件大都在比較大的動(dòng)載荷作用下工作， 它們承受著拉伸、壓縮、彎曲、扭轉(zhuǎn)或剪切的作用，

11、有的表面還具有摩擦，要求有一定的耐磨性等等?？傊?，零件處在各種復(fù)合應(yīng)力下工作。（四）工藝規(guī)程設(shè)計(jì)（ 1）工藝規(guī)程的作用機(jī)械加工工藝規(guī)程是將鑄鍛件毛坯或鋼材經(jīng)機(jī)械加工方法改變它們的形狀，尺寸，表面質(zhì)量，使其成為合格零件的過(guò)程。作用： a.指導(dǎo)生產(chǎn)的主要技術(shù)文件； b.是生產(chǎn)準(zhǔn)備和計(jì)劃調(diào)度的主要依據(jù)；c.是新建或擴(kuò)建工廠，車間的基本技術(shù)文件。（ 2）制定工藝規(guī)程的原則1.充分利用本企業(yè)現(xiàn)有生產(chǎn)條件的基礎(chǔ)上，盡量采用國(guó)內(nèi)外先進(jìn)工藝和發(fā)明制造，采用的技術(shù)要保證先進(jìn)可行。2.在保證產(chǎn)品質(zhì)量的前提下， 盡量提高生產(chǎn)效率和降低消耗， 不斷提高各項(xiàng)技術(shù)、經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，獲得最大經(jīng)濟(jì)效益。3.創(chuàng)造良好的勞動(dòng)條件和工作

12、環(huán)境，符合勞動(dòng)安全法和環(huán)境法。4.工藝規(guī)程正確、統(tǒng)一、完整、清晰。5.機(jī)構(gòu)特征和工藝特征相近的零件應(yīng)盡量采用通用工藝規(guī)程。（ 3）制定工藝規(guī)程的依據(jù)71.產(chǎn)品圖樣和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)2.產(chǎn)品工藝方案和生產(chǎn)大綱3.零件分工綜合明細(xì)表4.有關(guān)工藝標(biāo)準(zhǔn)、手冊(cè)和設(shè)備，工藝裝備資料及企業(yè)資料（ 4）制定工藝規(guī)程的步驟1.分析被加工零件的工藝性2.確定毛坯種類及制作方法3.設(shè)計(jì)機(jī)械加工工藝過(guò)程，包括劃分工藝過(guò)程的組成，選擇加工方法，安排加工順序和組合工序等4.工序設(shè)計(jì)：包括選擇加工設(shè)備及工藝裝備，確定加工余量、工序尺寸、切削余量及計(jì)算工時(shí)定額等5.填寫工藝文件（ 5）選擇定位基準(zhǔn)定位基準(zhǔn)的選擇是為了保證工件加工精度

13、， 合理安排加工順序，又分為精、粗基準(zhǔn)。1.粗基準(zhǔn)的選擇： 其選擇常會(huì)影響各加工面余量分配及加工面與不加工面位置精度。a.相互位置要求原則：主要以不加工表面為粗基準(zhǔn)；b.“余量均勻原則”：必須保證主要表面的加工余量均勻c.粗基準(zhǔn)不重復(fù)使用原則：未加工表面平整度較差，不以重復(fù)使用d.便于裝夾2.精基準(zhǔn)的選擇：保證加工精度和裝夾方便。a.“基準(zhǔn)重合”原則b.“基準(zhǔn)統(tǒng)一”原則c.“互為基準(zhǔn)”原則d.“自為基準(zhǔn)”原則e.“便于裝夾”原則該零件粗加工基準(zhǔn)：8A.車 - 180 外圓為基準(zhǔn)B.磨 - 50 兩端 60 度倒角、全長(zhǎng)有端面（ 6）確定各加工表面加工方法及劃分加工階段1.加工方法的選擇：需考慮

14、 a.加工經(jīng)濟(jì)精度 b.工件材料的性能 c.工件的結(jié)構(gòu)、形狀和尺寸 d. 生產(chǎn)率和經(jīng)濟(jì)性要求2.加工階段劃分：a.粗加工階段b.半徑加工階段（次要表面完成，為主要表面的精加工做準(zhǔn)備） c.精加工階段（加工表面精度和粗糙度） d.精密和超精密階段 原因： a.利于保證加工質(zhì)量 b.便于合理使用設(shè)備和安排工人 c.可及時(shí)發(fā)現(xiàn)毛坯缺陷 d.便于組織生產(chǎn)（ 7）確定工序集中與分散的程序1.集中的特點(diǎn)：a.利于采用高效設(shè)備和工藝裝備，提高生產(chǎn)效率b.工件裝甲次數(shù)少，減少輔助時(shí)間，縮短生產(chǎn)周期c.工序數(shù)目少，減少機(jī)床數(shù)目及工人等d.機(jī)床設(shè)備和工藝裝備成本高，調(diào)整維修困難，生產(chǎn)準(zhǔn)備周期長(zhǎng)，工作量大。2.分散的特點(diǎn)：a.機(jī)床設(shè)備及工藝裝備比較簡(jiǎn)單，容易調(diào)整b.對(duì)工人技術(shù)要求較低（操作水平）c.有利選用最合理的切削余量，減少基本時(shí)間d.設(shè)備數(shù)量多，工人多，生產(chǎn)面積大，工藝路線長(zhǎng)(8) 合理安排加工