鉆床主軸加工工藝

1、 前 言 畢業(yè)設計是 在學完了機械設計、機械制造工藝與夾具、機械加工工藝、計算機基礎、CAD制圖、等課程后，是學生在校期間十分重要的綜合性實踐環(huán)節(jié)，是學生全面運用所學基礎理論、專業(yè)知識和基本技能，對實際問題進行研究（或設計）的綜合訓練，旨在培養(yǎng)學生的專業(yè)研究素養(yǎng)，提高分析和解決問題的能力，使學生的創(chuàng)新意識和專業(yè)素質得到提升，使學生的創(chuàng)造性得以發(fā)揮 隨著科技的發(fā)展，數(shù)控機床的用途十分廣闊，在國民經(jīng)濟中所起的作用極為重要?？梢哉f，機床生產(chǎn)的水平是衡量一個國家工業(yè)、農(nóng)業(yè)、國防和科學技術四個現(xiàn)代化水平的重要標志。機械產(chǎn)品結構越來越合理，其性能，精度和效率日趨提高，更新?lián)Q代頻繁，生產(chǎn)類型由大批量生產(chǎn)向多

2、種小批量轉化。因此，對專業(yè)人才的需求也日益增大，對專業(yè)人才的技術掌握也日趨提高，看我們掌握了多少專業(yè)知識，畢業(yè)設計是一個檢驗我們是否掌握了專業(yè)知識、掌握了多少專業(yè)知識。畢業(yè)設計是一個，理論向實踐轉化的過渡。把理論和實踐有機的聯(lián)合起來。 本設計以熟練掌握數(shù)控車床，數(shù)控銑車，磨床等，在認真分析零件工藝的基礎上，綜合運用所學的機械制圖數(shù)控加工工藝公差配合與技術測量金屬材料與熱處理數(shù)控技術數(shù)控加工與編程等課，綜合數(shù)控實習，按照機械加工工藝規(guī)程的內容，制定出的零件加工工藝的說明書。 本說明書中包括零件圖的分析，生產(chǎn)類型，如何選擇設備，加工工藝路線，毛坯的熱處理，定位，加工中的難點，自檢等內容，總之，本設

3、計寫有比較全面的加工過程。限于水平和經(jīng)驗，設計難免出現(xiàn)錯誤和不妥之處，敬請老師批評指正. 第1章 零件圖分析 1.1圖樣分析 零件屬于細長軸類，其剛性較差，在加工中易彎曲變形，造成較大的加工誤差，降低加工精度。零件總長1030mm，從右向左依次為380mm花鍵，30mm外螺紋，432mm外圓，138mm處有一內圓孔錐為莫氏四號。1.1.1尺寸精度分析 1）70mm外圓柱面對兩處40外圓軸線所形成的公共軸線的圓跳動公差為0.01mm。2）40mm外圓柱面的軸線對兩處40外圓軸線所形成的公共軸線的同軸度公差為0.008mm。3）40mm外圓柱面對兩處40外圓軸線所形成的公共軸線的同軸度公差為0.0

4、08mm。4）花鍵軸部份外圓32mm外圓柱面對兩處40外圓軸線所形成的公共軸線的圓跳動公差為0.03.mm。5）花鍵軸的齒側面對花鍵軸外圓32mm的軸線，對稱度公差為0.012mm。6）在磨削莫氏4號錐孔時，利用基準軸徑A做為支撐部位，用基準軸徑B找正工件，保證了錐孔與基準軸的同軸度。7）莫氏4號的內圓錐孔對兩處40外圓軸線所形成的公共軸線的圓跳動公差為0.015mm。8）40mm52mm的左端面對兩處40外圓軸線所形成的公共軸線的圓跳動公差為0.02mm。9）錐孔接觸面涂色檢查接解面75%。 10）熱處理先調質處理269-298HB，尺寸70mm138mm部分淬火4248HRC。11） 70

5、外圓表面粗糙度要求為Ra1.6微米，公差等級為IT7級，查表可知 要粗車、半精車、精車方能達到要求。但是，應為70mm138mm部分淬火4248HRC，硬度比較硬，難以切削，磨損很大，改為磨銷加工達到尺寸，所以該段加工為粗車、半精車、粗 磨。12） 40外圓表面表面粗糙度為Ra0.8，公差等級為IT5級，查表可知 要粗車、半精車、粗磨、精磨方能達到要求。1.2材料分析 本設計的材料為40cr鋼，硬度比較弱，要正火調質處理后才能有良好的切削性能。1.3功能分析1）鉆床主軸靠主軸上的花鍵軸傳動，花鍵軸部對外圓32mm的軸線，有圓跳動公差和對稱度公差，此處位置公差是為了保證，鉆床主軸的傳動精度。2）

6、30的外圓表面：過渡作用，外螺紋M361.5和外圓32的銜接過度。 4.3）M361.5處的外螺紋：此處和鉆床主軸箱的內螺紋配合，為了使主軸緊固在主軸箱內，與此處相配套使用的退刀槽一起有限位的作用。4）40圓柱外圓：40圓柱外圓與軸承相配合。40表面粗糙度0.8是為了減小與軸承配合的摩擦。該處的公差是為了保證傳遞的轉矩不會造成圓跳動。5）50的表面：該處表面與軸承起限位作用。6）削莫氏4號錐孔：裝夾刀具的地方。1.4 零件生產(chǎn)類型該零件生產(chǎn)50件，要求設計方案必須注重經(jīng)濟性，盡量選用通用工裝及設備，減少實際生產(chǎn)加工中的外委加工。所以單件小批量生產(chǎn)符合任務書的條件要求。 選用單件小批量生產(chǎn)類型,

7、要求經(jīng)濟性好、工藝性、使用性好。第二章 選擇裝備2.1 機床選擇 根據(jù)工件的性能，通過查閱機械制造工藝與裝備選擇如下的機床：cjk6132數(shù)控機床，xk714數(shù)控銑床，M2110A磨床。 2.2 夾具選擇組合夾具與通用夾具，三抓自定心卡盤附帶中心架，頂尖，平口鉗，分度頭等。2.3 量具選擇（1） 游標卡尺，量取輪廓的基本尺寸 （2） 千分尺，量取輪廓的基本尺寸（3） 莫氏四號園錐量規(guī)（4） 百分表，測軸類零件徑向跳動誤差（5） 對稱度量規(guī)，檢測鍵槽的對稱度2.4刀具選擇1）數(shù)控加工的刀具選擇要求編程人員必須掌握刀具的加工參數(shù)，數(shù)控加工刀具有以下特點：剛性好（尤其是粗車加工的刀具）精度高，抗振及

8、熱變形小?；Q性好便于快速換刀。壽命高，切削性能穩(wěn)定可靠。刀具的尺寸便于調整，以減少換刀調整時間。刀具應能可靠的斷屑和卷屑，以利于切削的排除。系列化，標準化，以利于編程與刀具管理2）刀具角度的作用：A.前角的作用：使刀刃鋒利，便于切削加工和切屑流動。 B.后角的作用：減小主后刀面與過渡表面的彈性恢復層之間的摩擦，減輕刀具磨損。C.主偏角的作用: 主要影響刀具耐用度、以加工表面粗糙度及切削力的大小。D.副偏角：.主要影響加工表面的粗糙度，影響副切削刃與已加工表面之間的摩擦和刀具的強度。E.刃傾角：主要控制切屑的流動方向。2）銑削加工時，立銑刀。立銑刀的主要參數(shù)：刀具直徑為8 圓角半徑 R0 總長

9、80mm 刃長12.1mm 切削刃數(shù)2， 前傾角零度 材料 ： 硬質合金 刀片材料的選擇主要依據(jù)被加工工件的材料，被加工表面精度及表面質量的要求，切削載荷的大小及切削過程有無沖擊和振動，故本次加工次零件選擇硬質合金刀片，根據(jù)零件的外形結構，加工所需：硬質合金斷面車刀，外切槽刀，外螺紋刀，內孔鏜刀，30外圓尖刀，5mm中心鉆，20標準麻花鉆，8mm鍵槽銑刀數(shù)控加工刀具卡序號刀具號刀具規(guī)格名稱數(shù)量加工表面?zhèn)渥?T0145斷面車刀1平斷面手動2T0280外圓車刀1粗車零件左端外輪廓自動3T0355外圓車刀1精車零件左端外輪廓自動4T0460外螺紋刀1加工外螺紋自動5T055mm中心鉆1鉆兩端中心孔手

10、動6T0620mm鉆頭1鉆底孔手動7T0745外圓車刀1粗車零件右端外輪廓自動8T0830外圓尖刀1精車零件右端外輪廓自動9T0980內鏜刀1粗鏜內孔表面自動10T1090內孔車刀1粗精車圓錐孔自動11T1155內鏜刀1精鏜內孔表面自動12T128mm銑刀1粗精銑花鍵及槽自動2.5切削用量選擇1切削深度（ap） ap=dn-dm/22進給量（f） （mm/r） 或 （M/min）3 切削深度 （vc） vc=dn/1000dn/318 單位m/min N=1000vc/d粗加工時一般以加工效率為主，通常選擇較大的背吃刀量和進給量采用較小的切削速度，精加工時通常選擇較小的背吃刀量和進給量，較高的

11、切削速度，鏜孔時考慮刀桿剛性背吃刀量和進給量也應相應減小，對干材料45#，零件一粗加工時ap取2，f取0.2mm/r;零件二粗加工外輪廓時ap取0.5，f取0.2mm/r。精加工時ap取0.1，f取0.1/r。粗鏜f取0.12mm/r, 精鏜f取0.1 mm/r。車螺紋時ap分別取0.8 mm，0.6 mm，0.3，0.16 mm；F取1.5 mm/r零件如何確定加工時的切削速度，可參考數(shù)控加工技術表2-1例圖，表2-1數(shù)控車削用量推表工件材料切削深度mm切削速度m/min進給量mm/r碳素鋼（b600mpa粗加工5-760-800.2-0.4YT類粗加工2-380-1000.2-0.4 精加

12、工0.2-0.3120-1500.1-0.2W18 gr4鉆中心孔500-800鉆孔-300.1-0.2YT類切斷（寬5mm）70-1100.1-0.2鑄鐵（200hbs以下）粗加工50-700.2-0.4精加工80-1000.1-0.2YT類切斷（寬5mm）50-700.1-0.2主軸的轉速是由切削刃上選定點相對于工件的主運動的線速度主運動速度 n=1000Vc/d 單位為r/min零件70外圓表面粗加工 n=1000x70/( x70),取300r/min零件40表面粗加工 n=1000x70/( x40),取550r/min零件32外圓表面粗加工 n=1000x70/( x32),取70

13、0r/min零件70外圓表面粗加工 n=1000x70/( x70),取300r/min零件70外圓表面半精加工 n=1000x82/( x70),取350r/min零件40外圓表面半精加工 n=1000x82/( x40),取650r/min零件32外圓表面半精加工 n=1000x82/( x32),取800r/min零件70外圓表面精加工 n=1000x94/( x70),取420r/min零件40外圓表面精加工 n=1000x94/( x40),取750r/min車螺紋時取主軸速度n1200/p計算，n1200/1.5=8002.6毛胚類型的選擇根據(jù)任務書可知零件屬于單件小批量生產(chǎn)類型，

14、查數(shù)控機床加工工藝鑄件由于多種因素影響，常常會出現(xiàn)氣孔.針孔.夾渣.裂紋.凹坑.等缺陷.自由氣段的特點，工具簡單通常性生產(chǎn)準備周期短，這兩點很適合本次零件的毛坯氣鍛造，確定為自由鍛件經(jīng)過鍛造后進行正火處理以處理以清除鍛件在鍛造過程中產(chǎn)生的內應力，提高材料性能，毛坯下料為801100mm.第三章 擬定零件加工工藝路線分析3.1 選擇零件各表面的加工方法70的外圓柱表面：表面粗糙度為1.6屬于IT7IT8級需要經(jīng)過粗車、半精車、精車才能達到。但是因為該段淬火4248HRC。查機械工程材料第75頁淬火 可知在淬火時工件會有很大的內應力，往往會引起工件的變形所以在淬火后腰安排磨銷以修正變形的外圓。硬度

15、又比較高，所以取消精車改為粗磨。40的外圓柱表面：表面粗糙度為0.8屬于公差等級為IT5級需要經(jīng)過粗車、半精車、粗磨、精磨才能達到。M361.56h外螺紋：該外螺紋在40的外圓柱表面上所以也要經(jīng)過粗車、半精車、精車這三部才能進行螺紋切削。該處外表面車削要比圖紙M361.56h的外圓直徑小0.2mm，這樣便于外螺紋的配合。外螺紋小徑= 導程公稱直徑0.62=1.5360.62=33.48mm。30的外圓柱表面：此外圓沒有標注粗糙度要求，也沒有長度要求所以安自由公差來切削。32：表面粗糙度為1.6屬于IT7IT8級需要經(jīng)過粗車、半精車、精車才能達到。此處還有一個花鍵，要銑削。3.1.1估算毛坯加工

16、余量根據(jù)機械工人切削手冊查詢可得如下結果：70 粗車 5mm 半精車 4mm 粗磨 0.6mm40 粗車 3mm 半精車 1.2mm 粗磨 0.8mm32 粗車 42mm 半精車 1.2mm 粗磨0.8mm30 內孔 鉆擴粗車精車莫氏錐孔 粗鏜 0.8mm 半精鏜0.5mm 精鏜0.5mm 粗磨0.2mm中心孔60錐角70外圓鍵槽 粗糙度ITT 粗車半精車精車3.1.2零件加工工藝路線的擬定在數(shù)控加工中，刀具定位點相對于工件的運動軌跡和方向稱為加工路線1）應能保證零件的加工精度和表面粗糙度的要求，且效率高2）應盡量縮短加工踐線，既可以減少程序段，又可以減少空程移動時間3）應使數(shù)值計算簡單，以減

17、少編程工作量此外，確定加工路線時，還要考慮工件的加工余量和機度刀具剛度等情況，確定是一次走刀還是多次走刀完成工藝路線：準備毛坯正火夾一頭鉆中心孔粗車中心孔這頭外圓調頭夾另頭鉆中心孔粗車這端各處外圓調質吊掛半精車各處外圓銑，用分度頭夾大端頂小端，銑兩長孔，至圖樣要求熱處理70mm138mm部分淬火4248HRC夾大端托小端精車各處外圓車螺紋M361.56h至圖樣要求分度頭夾端、頂小端、粗銑、半精銑花鍵油煮吊掛夾小端，頂大端，粗磨大端外圓夾小端，中心架托大端70mm處，粗磨錐孔精磨各處3.1.3保證尺寸精度的方法在機械加工中獲得尺寸精度的方法有試切法、調整法、定尺寸刀具法、自動控制法和主動測量法等

18、五種。本設計在數(shù)控機床上完成的，所以選取自動控制法來保證尺寸精度，保證形狀精度方法：軌跡發(fā)，成型法，仿型法，展成法本設計由于是以車削加工為主要加工方法，選用軌跡法來保證其形狀精度，保證精度的方法： 一次安裝法，多次安裝法，直接安裝法，找正安裝法，夾具安裝法，該工件要多次裝夾才能完工，所以選用多次安裝法，夾具安裝法使用的夾具制造周期長，費用高。故廣泛應用成批，大量生產(chǎn)。本次設計屬于小批量，所以，不用此種方法。找正安裝法也不適合，該工件有很多公差都與兩外40外圓軸線所形成的公共軸線有關，所以保證加工表面與定位其面之間的精度選用互為基準來加工，所以選用直接安裝法來保證精度。3.2 毛坯的熱處理 由于

19、零件有熱處理要求，40cr的材料硬度不適合切削，所以在毛坯切削以前先把毛坯進行正火處理，改善材料的切削性能并改善毛坯的內應力將毛坯加熱至某一適當溫度（ac線以上3050），保溫一定時間后在空氣中緩慢冷卻，得到細化重組織晶粒，消除在鍛，軋后的組織缺陷，改善毛坯強度，韌性，和塑性。3.3加工工藝過程卡工序號工序名稱工序內容工藝裝備1下料801100鋸床2鍛造自由鍛3熱處理正火4粗車1）一端插入主軸孔，夾這端，粗車另端面，鉆中心孔A6.32）夾粗車過這端部，頂中心孔，車外圓70mm留加工余量5mm3）倒頭車32mm處至尺寸40mm長40mmCjk6132數(shù)控車床5粗車夾大端，上中心架，托40mm處，

20、車小端面，鉆中心孔A6.3，總長留加工余量17mm（中心孔工藝凸臺），粗車小端外圓各部留加工余量5mm，照顧大端長138mm，留加工余量2mm。（鉆小端中心孔后，改夾大端頂小端中心孔）Cjk6132數(shù)控車床6熱處理調質處理269-298HB7吊掛 58小時8車夾大端，頂小端，半精車小端外圓32mm至35mm長40mmCjk6132數(shù)控車床9車夾大端，中心架托35mm處，半精車小端面，修研中心孔。夾大端頂小端，去掉中心架，加工小端外圓各部尺寸，留加工余量3mmCjk6132數(shù)控車床10車夾小端，托40mm處，半精車70mm端面和外圓，總長1045mm (其中有工藝凸臺15mm)。外圓留加工余量1

21、.5mm，鉆孔及精車莫氏4號圓錐孔，留余量1.52.5mmCjk6132數(shù)控車床11車夾大端，頂小端，半精車小端各部外圓，留加工余量1.5mmCjk6132數(shù)控車床12劃線劃35mm12mm及32mm12.2mm長孔線13銑用分度頭夾大端頂小端，銑兩長孔，至圖樣要求XK714數(shù)銑14熱處理對70mm138mm處，進行局部淬火，硬度4248HRC15精車夾大端頂小端，精車小端各段外圓，倒角，留磨削加工余量0.8mm16精車夾小端，中心架托40mm，精車70mm，倒角，留磨削加工余量0.8mm 中心架改托70mm處，精車莫氏4號錐孔，倒角，留磨削加工余量0.30.5mmCjk6132數(shù)控車床17車

22、夾大端頂小端，車螺紋M361.56h至圖樣要求CJK613218銑分度頭夾端、頂小端、粗銑、半精銑花鍵，留磨削余量0.3mmXK714數(shù)銑19磨夾小端，頂大端（活頂尖），粗磨各段外圓，留精磨余量0.4mmM2110A磨床20磨夾小端，中心架托大端70mm處，粗磨錐孔，留磨削余量0.3mm ,裝錐堵內圓磨21熱處理時效處理（消除機械加工內應力）22油煮 油煮溫度120160透平油23 吊掛 56小時24磨修研兩端中心孔，采用兩中心孔定位夾緊工作，半精磨各段外圓尺寸，留精磨余量0.3mm25磨精磨花鍵至圖樣要求花鍵軸磨床26磨采用兩中心孔定位裝夾工作，精磨軸外圓各部尺寸至圖樣要求M2110A磨床2

23、7鉗取出左端（大頭）錐堵28磨夾小端用中心架托A基準軸徑40mm，以B基準軸徑40mm找正，精磨莫氏4號圓錐孔及端面至圖樣要求29車夾大端，托小端30mm軸徑，車掉小端工藝凸臺，保圖樣尺寸1030mmCjk6132數(shù)控車床30檢驗檢查各部尺寸及精度3.4原點與換刀點工件裝夾試確定后，即可通過確定工件原點來確定工件所有加工過程的數(shù)值處理都是通過對刀點來計算的對刀點的設置原則是：便于數(shù)值處理和簡化程序編寫引起的加工誤差小，對刀點可以設置在加工零件上，基準或工藝基準上。換刀點的位置是指加工過程中需要換刀時的相對位置點，一般設在對刀點x z方向 x100 z150的位置第四章 零件的定位基準選擇1、基

24、準：指零件上用來確定其它點、線、面所依據(jù)的點、線、面。 在選擇基準時應要遵循以下幾個原則：2、基準分類： 分為兩大類：設計基準和工藝基準 其中，工藝基準又可分為： 工序基準：是工序圖上用來確定本工序所加工表面加工后應達到的尺寸、形狀、位置所用的基準。 定位基準：是在加工中確定工件位置所用的基準。 測量基準：測量時所采用的基準。 裝配基準：是裝配時用來確定零件或部件在產(chǎn)品中的相對位置所采用的基準。 3、定位基準的選擇 粗基準：用未加工過的表面所作的定位基準。 精基準：用已加工過的表面所作的定位基準。 （1）粗基準的選擇原則 選擇粗基準時，主要考慮的問題是如何使各道工序均有足夠的加工余量以及工件安

25、裝的穩(wěn)定性。 選擇原則為： 為了保證加工面與不加工面之間的位置要求，應選不加工面為粗基準； 合理分配各加工表面的余量 盡量選用面積大而平整的表面為粗基準，以保證定位準確、夾緊可靠。 粗基準一般不重復使用，同一尺寸方向的粗基準一般只能使用一次。 （2） 精基準的選擇原則 選擇精基準時，主要考慮的問題是如何保證零件的加工精度以及安裝可靠。 選擇原則為： 基準重合原則。 即選擇設計基準作為定位基準，以避免基準不重合誤差。 基準統(tǒng)一原則 即盡可能選用統(tǒng)一的定位基準加工各個表面，以保證各表面間的位置精度。 自為基準原則 當精加工某些重要表面時，常用其加工表面本身為定位基準?？梢蕴岣呒庸っ姹旧淼某叽绾托螤?/p>

26、精度，但不能提高加工面的位置精度。 互為基準 對于有位置精度要求較高的表面，采用互為基準反復加工，更有利于精度的保證。 保證工件定位準確、夾緊可靠、操作方便的原則。 在粗車的時候為了保證加工面與不加工面之間的位置要求，應選不加工面為粗基準；粗基準一般不重復使用，同一尺寸方向的粗基準一般只能使用一次。 在半精加工和精加工的時候即選擇設計基準作為定位基準，以避免基準不重合誤差。即盡可能選用統(tǒng)一的定位基準加工各個表面，以保證各表面間的位置精度。對于有位置精度要求較高的表面，采用互為基準反復加工，更有利于精度的保證。 第五章 加工中的難點與解決方案 這些要求主要通過選用合理的刀具及幾何參數(shù)， 正確的粗

27、精加工路線, 合理切削用量， 冷卻液及工序的安排等措施來保證。通過以上幾點的分析措施有：1）鉆床主軸結構比較復雜，又屬細長軸類零件，其剛性較差。因此所有表面加工分為粗加工、半精加工和精加工三次，而且工序分得很細，這樣經(jīng)過多次加工以后，逐次減小了零件的變形誤差。2）安排足夠的熱處理工序，也是保證消除零件內應力，減少零件變形的手段。3）為了保證支撐軸和錐孔的同軸度，加工過程中，配用錐堵使外圓和錐孔的加工能達到圓跳動公差為0.015mm要求。4）無論是車削還是磨削，工件夾緊力要適度，在保證工件無軸向竄動的條件下，應盡量減小夾緊力，避免工件產(chǎn)生彎曲彎形，特別是在最后精車、精磨時，更應重視這一點。 第六

28、章 結論與展望6.1 成品的自檢數(shù)據(jù) 零件的加工質量包括加工精度和表面質量：加工精度是指實際零件的形狀，尺寸和理想零件的形狀，尺寸相符合的程度，其中加工精度有尺寸精度，形狀精度和位置精度，尺寸精度是指實際零件的尺寸和理想零件的尺寸相符合的程度，常用游標卡尺，百分尺，等來檢驗，零件的形狀精度是指零件點線面的實際位置與理想位置的符合程度，位置精度常用游標卡尺，百分表，直角尺等檢驗，表面質量的指標有表面粗糙度，表面加工硬化的程度，殘余應力的性質和大小，表面質量的主要指標是表面粗糙度，表面粗糙度用表面粗糙度樣板測量。6.1.1 數(shù)控車床操作注意事項（1）程序輸入階段程序輸入時正確避免字母數(shù)字和符號的輸入錯誤程序輸入應復活系統(tǒng)格式（2）加工階段檢查開機是否回零安裝車刀時注意刀號與程序編制一樣嚴格按照數(shù)控機床設備安全操作規(guī)程要求操作 設計小結 通過此次畢業(yè)設計，使自己對所學的專業(yè)有了一個系統(tǒng)的認識，也是一次溫習以前所學專業(yè)知識，弄清楚以前一些，沒有弄得明白的地方，通過這次畢業(yè)設計，我知道自己那些知識學好了、那些知識沒有學的牢固、深入的了解各門課程的相互聯(lián)系，增加了自己的設計能力，特別是對數(shù)控的加工工藝有了進一步的認識，對機床的工作原理及刀具都有了很大的了解，增加了自己對專業(yè)知識應用的信心，增加了自己的思考能力，懂得