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1、精選優(yōu)質文檔-----傾情為你奉上 題 目 CA6140 主軸加工工藝及工裝設計 學生姓名 學號 所在學院 機械工程學院 專業(yè)班級 指導教師 完成地點

2、 2015年 5 月 3 日 陜西理工學院本科畢業(yè)設計任務書 院(系)： 機械工程學院 專業(yè)班級： 機自 學生姓名： 一、畢業(yè)設計題目： CA6140主軸加工工藝及工裝設計 二、畢業(yè)設計工作： 自 2014 年 12 月 9 日 起至 2015 年 6 月 20 日止 三、畢業(yè)設計進行地點: 校內(nèi)

3、 四、畢業(yè)設計應完成內(nèi)容及相關要求： 針對給定的CA6140主軸零件能夠在尊重客觀事實的基礎上，根據(jù)零件要求，以年生產(chǎn)量8萬件，客觀的編制切實可行的工藝流程，設計便于操作的工裝設備。 具體要求： 1、完成開題報告； 2、

4、根據(jù)零件圖對其技術要求進行全面分析，確定工藝方案，根據(jù)工藝方案編制具體的工藝路線，繪制出相應的工序卡 ； 3、繪制零件以及毛坯的二維圖，并對零件進行三維建模； 4、根據(jù)具體條件設計加工鍵槽的夾具，繪制其裝配圖（二維），并對夾具進行三維建模； 5、使用三維仿真軟件對零件鍵槽的加工過程進行仿真； 6、完成相關英文文獻的翻譯；

5、 7、編制設計計算書一份，設計計算說明書內(nèi)容應齊全（含必要的插圖），格式符合學校對畢業(yè)設計的規(guī)范格式。 五、畢業(yè)設計應收集資料及參考文獻： 收集與CA6140主軸加工及工裝夾具設計相關的資料，具體包括機械加工工

6、藝類書籍，機床夾具設計類書籍、機床夾具圖冊、金屬切削用量手冊、所選二維及三維軟件的操作類書籍、與CA6140主軸加工及工裝夾具設計相關的中英文論文 。

7、 六、畢業(yè)設計的進度安排： 第一階段：2015.1.1-12015.3.20 開題報告撰寫: 查找相關的資料，提交開題報告，完成外文資料的翻譯。 第二階段：2015.3.21-2015.5.20 設計實施：完成設計任務書中提出的具體任務，4月份提交中期檢查，5月份提交初稿，進行定稿修改。

8、 第三階段：2015.5. 21-2015.6.15 評閱及答辯：提交相關資料，參加答辯資格審核，審核合格后，準備答辯。 指導教師簽名 專業(yè)負責人簽名 學院領導簽名 批準日期

9、 專心---專注---專業(yè) CA6140主軸加工工藝及工裝設計 000 （陜西理工學院 機械工程學院 機自專業(yè)1101班，陜西 漢中 ） 指導教師：000 【摘要】：機械制造業(yè)是制造業(yè)的最主要的組成部分，是為用戶創(chuàng)造和提供機械產(chǎn)品的行業(yè)，包括機械產(chǎn)品的開發(fā)、設計、制造、流通、和售后服務全過程。在整個制造業(yè)中，機械制造業(yè)占有特別重要的地位。本文主要講述了CA6140主軸機械加工工藝編制及工裝設計。首先根據(jù)CA6140主軸零件圖，對主軸進行結構工藝分析；其次對其編制具體的工藝路線，繪制其相應的工序卡片；最后根據(jù)具體條件設計加工鍵槽的夾具。機床主

10、軸是典型的軸類零件，其作用在傳動裝置中，是動力傳動的關鍵零件之一。該主軸在工作中需要承受一定沖擊載荷和較大的扭矩，因此該零件應具有足夠的耐磨性和抗扭強度。所以設計中一定要注意表面熱處理。因為它是動力傳動的關鍵零件之一，它的加工質量對機床的安全性和穩(wěn)定性都有很大的影響，因此需要設計合理的加工工藝和專用夾具方案，這樣對于零件的加工質量、生產(chǎn)成本、生產(chǎn)效率、操作安全都具有重要意義。 【關鍵詞】車床；主軸；旋轉運動；公差；夾具 Design of?CA6140?spindle machining?process and tool 000 (Grade11,class1,Major Machin

11、e Design, Manufacture and Automation Engineering. School of Mechanical Engineering,shaanxi Universtity of Technology,Hanzhong,Shaanxi) tutor:Liu Jurong 【Abstract】：Machinery manufacturing industry is the most important part of the manufacturing sector, is for users to create and provide mechanical

12、products industry, including mechanical product development, design, manufacturing, distribution and after-sales service the whole process. Occupies a particularly important place in the manufacturing, machinery manufacturing. This article focuses on the grinding machine spindle MZ-304 machining pro

13、cess planning and tooling design .First of all, according to the grinder spindle MZ-304 parts diagram on the grinding machine spindle structure and technology analysis; followed its preparation of a specific process route, draw the corresponding processes card; fixture design and processing of the s

14、pecific conditions 16N9 keyway. Machine tool spindle is a typical shaft, and its role in the transmission device is one of the key parts of the power train. The spindle in the work need to withstand a certain impact load and torque, so the parts should have sufficient abrasion resistance and strengt

15、h. Design must pay attention to the surface heat treatment. Because it is one of the key parts of the power train, the quality of its processing to have a great impact on the security and stability of the machine, so the need to design a reasonable process and a special fixture program, so that the

16、machining quality, production costs, production efficiency, operational safety are of great significance. 【keywords】：Lather; Mainshaft; Rotating Movement; Tolerance; Fixture 第 1 章 緒 論 1.1 概述 精密機床的關鍵部件是進給系統(tǒng)和主軸系統(tǒng)，不同類型的機床主軸，對所選用軸承的精度要求既有相同點，也有不同之處。數(shù)控機床和軸承磨床可以歸于精密機床一類。 現(xiàn)代精密機床和傳統(tǒng)機床的結構，從原理上來說，沒有太

17、大的變化，主要還是區(qū)別于導軌加工技術的改進和主軸系統(tǒng)精度的提高。 1.2車床的發(fā)展史 車床的發(fā)展大致可區(qū)分成四個階段，雛型期，基本架構期、獨立動力期與數(shù)值控制期，底下將針對其發(fā)展的過程加以介紹。 車床的誕生不是發(fā)明出來的，而是逐漸演進而成，早在四千年前就記載有人利用簡單的拉弓原理完成鉆孔 的工作，這是有記錄最早的工具機，即使到目前仍可發(fā)現(xiàn)以人力做為驅動力的手工鉆床，之后車床衍生而出，并被用于木材的車削與鉆孔，英文中車床的名稱Lathe(Lath是木板的意思 ) 就是由此而來，經(jīng)過數(shù)百年的演進，車床的進展很慢，木質的床身，速度慢且扭力低，除了用在木工外，并不適合做金屬切削，直到工業(yè)革命前。

18、這段期間可稱為車床的雛型期。 18世紀開始的工業(yè)革命，象征著以工匠主導的農(nóng)業(yè)社會結束，取而代之的是強調(diào)大量生產(chǎn)的工業(yè)社會，由于各種金屬制品被大量使用，為了滿足金屬另件的加工，車床成了關鍵性設備，18世紀初車床的床身已是金屬制，結構強度變大更適合做金屬切削，但因結構簡單，只能做車削與螺旋方面的加工，到了19世紀才有完全以鐵制零件組合完成的車床，再加上諸如螺桿等傳動機構的導入，一部具有基本功能的車床總算開發(fā)出來。但因動力只能靠人力、獸力或水力帶動，仍無法滿足需求，只能算是剛完成基本架構的建構。 瓦特發(fā)明了蒸氣機，使得車床可藉由蒸氣產(chǎn)生動力用來驅動車床運轉，此時車床的動力是集中一處，再藉由皮帶與

19、齒輪的傳遞分散到工廠各處的車床，20世紀初擁有獨立動力源的動力車床(Engine Lathe)終于被開發(fā)，也將車床帶到新的領域。此期間拜福特公司大量生產(chǎn)汽車所賜，許多汽車零件必須以車床加工，為了確保零件供應充足，供貨商必須大量采購車床才能應付所需，即使到今天車床的發(fā)展仍受到汽車產(chǎn)業(yè)的榮枯所左右。 1.3本課題研究的內(nèi)容和設計思想 　　保證主軸支承軸頸的尺寸、形狀、位置精度和表面粗糙度，主軸前端內(nèi)、外錐面的形狀精度、表面粗糙度以及它們對支承軸頸的位置精度。 主軸支承軸頸的尺寸精度、形狀精度以及表面粗糙度要求，可以采用精密磨削方法保證。磨削前應提高精基準的精度。 保證主軸前端內(nèi)、外錐面的

20、形狀精度、表面粗糙度同樣應采用精密磨削的方法。為了保證外錐面相對支承軸頸的位置精度，以及支承軸頸之間的位置精度，通常采用組合磨削法，在一次裝夾中加工這些表面。 主軸加工中，為了保證各主要表面的相互位置精度，選擇定位基準時，應遵循基準重合、基準統(tǒng)一和互為基準等重要原則，并能在一次裝夾中盡可能加工出較多的表面。 由于主軸外圓表面的設計基準是主軸軸心線，根據(jù)基準重合的原則考慮應選擇主軸兩端的頂尖孔作為精基準面。用頂尖孔定位，還能在一次裝夾中將許多外圓表面及其端面加工出來，有利于保證加工面間的位置精度。所以主軸在粗車之前應先加工頂尖孔。 為了保證支承軸頸與主軸內(nèi)錐面的同軸度要求，宜按互為基準的原

21、則選擇基準面。如車小端1∶20錐孔和大端莫氏6號內(nèi)錐孔時， 以與前支承軸頸相鄰而它們又是用同一基準加工出來的外圓柱面為定位基準面（因支承軸頸系外錐面不便裝夾）；在精車各外圓（包括兩個支承軸頸）時，以前、后錐孔內(nèi)所配錐堵的頂尖孔為定位基面；在粗磨莫氏6號內(nèi)錐孔時，又以兩圓柱面為定位基準面；粗、精磨兩個支承軸頸的1∶12錐面時，再次用錐堵頂尖孔定位；最后精磨莫氏6號錐孔時，直接以精磨后的前支承軸頸和另一圓柱面定位。定位基準每轉換一次，都使主軸的加工精度提高一步。 對車床主軸的精確要求，就顯示出其加工過程中夾具的重要性。夾具的主要功能是裝夾工件，使工件在夾具中定位和夾緊。 在機械加工中，使用機床

22、夾具的目的主要有以下六個方面：1.保證加工精度；2.提高勞動生產(chǎn)率；3.改善工人勞動條件；4.降低生產(chǎn)成本；5.確保工藝紀律；6.夸大機床工藝范圍。 設計夾具時，應滿足下列四項要求：1.保證工件的加工精度要求；2.保證工人的操作方面安全；3.達到加工的生產(chǎn)率要求；4.滿足夾具一定的使用壽命和經(jīng)濟性要求。 第 2章 零件的分析 2.1零件的作用 CA6140車床主軸是把旋轉運動及扭矩通過主軸端部的夾具傳遞給工件和刀具，要求有很高的強度及回轉精度，其結構為空心階梯軸，外圓表面有花鍵、電鍵等功能槽及螺紋。 2.1.1支承軸頸 主軸兩主支承軸頸A、B和1：12錐度與雙列向心短圓錐磙子軸承配

23、合，并支承在主軸箱孔上是主軸部件的裝配基準。其圓度和同軸度將引起主軸回轉誤差，影響被加工工件的精度，必須嚴格控制。主支承軸頸圓跳動公差為0.005mm,1:12錐面接觸率70%，表面粗糙度Ra為0.4μm。 主軸中間輔助支承為單列滾子軸承，用以提高主軸剛性和回轉精度。其徑向圓跳動公差為0.01mm；表面粗糙度Ra為0.4μm。尺寸公差等級為IT6。 2.1.2頭部錐孔 主軸頭部莫氏6號錐孔是用來安裝夾具的定位面的?？砂惭b頂尖，也可安裝刀具。其對支承軸頸A、B的圓跳動，近軸端公差為0.005mm，離軸端300公差為0.01mm。錐面的接觸率≥70%表面粗糙度為0.4μm，硬度要求HRC52

24、。 主軸錐孔的軸線與支承軸頸線不重合，將使被加工工件產(chǎn)生相對位置誤差。 2.1.3頭部短錐 主軸頭部短錐C和大臺階面D是安裝卡盤的定位面。其圓跳動為0.008μm，表面粗糙度Ra為0.8μm。 頭部短錐C對支承軸頸的圓跳動將卡盤產(chǎn)生同軸度誤差。大臺階端面D對支承軸頸軸線跳動將卡盤產(chǎn)生垂直度誤差。 2.1.4裝配軸頸 主軸上共安裝三個齒輪，其中一個空套，一個單鍵連接，另一個是花鍵連接。裝配軸頸對支承軸頸徑向圓跳動公差為0.015mm～0.9mm。表面粗糙度Ra為0.4～0.6μm，尺寸公差等級為IT5。 裝配軸頸對支承軸頸的同軸度誤差，會引起主軸傳動齒輪嚙合不良，當主軸轉速很高時，

25、還會影響齒輪的傳動平穩(wěn)性，產(chǎn)生噪生。加工工件時，會在工件表面產(chǎn)生重復出現(xiàn)的震紋，精加工是尤為明顯。 2.1.5軸向鎖緊 主軸外圓上有三段螺紋，用于軸承等鈴部件的軸向鎖緊。當主軸螺紋的軸線與支承軸頸歪斜時，會引起主軸上瑣緊螺母端面傾斜，造成主軸內(nèi)圈軸線的同向傾斜，引起主軸的徑向跳動。因此，控制螺紋軸線與支承軸頸軸線的同軸度≤0.025mm。 從上面分析看出：CA6140車床主軸加工面較多，包括內(nèi)外圓、內(nèi)外錐、單鍵和花鍵、螺紋等，而且尺寸精度、性為精度以及表面粗糙度要求均較高，部分表面還需要表面淬火，但主要加工表面是以上五種，其中兩主支承軸頸本身的尺寸精度、形狀精度，兩支承之間的同軸度和主支

26、承軸頸與其它表面相互位置精度以及表面粗糙度，則是主軸加工的關鍵。 2.2零件的工藝分析 在擬定CA6140車床主軸工藝工藝過程時，應考慮一些問題。 2.2.1加工階段的劃分 加工過程大致劃分為四個階段： 頂尖孔之前是預加工階段；打頂尖孔之后至調(diào)質前的工序為粗加工階段調(diào)質處理后至表面淬火前的工序為半精加工階段；表面淬火后工序為精加工階段。要求較高的支承軸頸和莫氏6號錐孔的精加工，則應在最后進行。整個主軸加工的工藝過程，是以主要表面（特別是支承軸頸）的加工為主線，穿插其它表面的加工工序組成的。 這樣安排的優(yōu)點是：粗加工時切除大量金屬是產(chǎn)生的變形，可以在半精加工和精加工中去掉。而主要表

27、面放在最后，可不受其它表面加工的影響，并方便安排熱處理工序，有利于機床的選擇。 2.1.3工序順序安排 工序順序的安排主要根據(jù)基面先行、先粗后精、先主后次的原則，并注意下列幾點： 主軸毛坯鍛造后，一般安排正火處理。其目的是，消除鍛造殘余應力，改善金屬組織，降低硬度，改善切削加工性能。棒料毛坯可不進行該道熱處理工序。 粗加工后，安排調(diào)質處理。其目的是獲得均勻細致的索氏體組織，提高零件的綜合力學性能，以便在表面淬火時得到均勻致密的硬度層，并使硬化層的硬度由表面向中心逐漸降低。同時索氏體的金屬結構經(jīng)加工后，表面粗糙度較細。 最后，還須對有相對運動的軸頸表面和經(jīng)常與夾具接觸的錐面進行淬火或氮

28、處理，以提高其耐磨性。一般高頻淬火安排在粗磨之前；氮化安排在粗磨之后，精磨之前。 （一）外圓表面的加工順序 先加工大直徑外圓，以免一開始就降低工件剛度。 （二）深孔加工 應安排在調(diào)質以后進行，因為調(diào)質處理變形大，深孔產(chǎn)生彎曲變形，不僅影響棒料通過，還會造成主軸高速轉動的不平衡。 深孔加工應安排在外圓粗車或半精車之后，以便有一個較精確的軸頸作定位基面，保證孔與外圓同軸度時主軸壁厚均勻。如果僅從定位基準考慮，希望始終用頂尖孔定位，避免使用錐堵，深孔加工安排在最后為好。但是深孔加工是粗加工，發(fā)熱量大，會破壞外圓加工的精度，而且鉆偏時，要有余量糾正。所以，深孔加工只能在半精加工階段進行。 （

29、三）次要表面的加工安排 主軸上的花鍵、鍵槽等次要表面，一般都放在外圓精車時，由于斷續(xù)切削而產(chǎn)生振動，既影響加工質量，又容易損壞刀具；同時也難以控制鍵槽的尺寸要求。但是，它們的加工也不宜放在主要表面精磨之后進行，以免銑花鍵產(chǎn)生的變形影響主要表面精度。 主軸上的螺紋均有較高的要求，如安排在淬火前加工，淬火后產(chǎn)生的變形，會影響螺紋和支承軸頸的同軸度。因此，車螺紋宜放在主軸局部淬火之后進行。 2.1.4主軸錐孔的磨削 主軸錐孔對主軸支承軸頸的圓跳動和錐孔與錐柄接觸率是機床的主要精度指標，因此錐孔磨削是主軸加工的關鍵之一。影響錐孔磨削精度的主要因素是定位基準、定位元件選擇的合理性和帶動工件旋轉的

30、平穩(wěn)性。所以，加工CA6140主軸的關鍵是錐孔的加工，亦即加工錐孔是的夾具的設計。 2.3 本章小結 本章主要介紹了主軸的作用,以及它在加工中的工藝分析。 第 3 章 工藝規(guī)程的設計 3.1主軸的材料、毛坯與熱處理 3.1.1主軸的毛坯 主軸屬于外圓直徑相差較大的階梯軸，為了節(jié)省材料和減少加工的勞動量，毛坯常采用鍛件。在熱鍛過程中金屬纖維按軸向排列，組織細密，具有較高的抗拉、抗彎和抗扭強度。 鍛件在鑄造方法上又分自由鍛和模鍛兩種。自由鍛使用的設備比較簡單，但毛坯的精度較低、余量大、生產(chǎn)率低，只適用于單件、小批生產(chǎn)。 模鍛一般在模鍛壓力機上進行，設備比較昂貴，并須專用

31、鍛模，但毛坯精度高、加工余量小、生產(chǎn)率高。目前國內(nèi)精鍛毛坯公差外徑可達±0.3mm，內(nèi)徑達±0.1mm，表面粗糙度Ra可達3.2～1.6um。它適于在大批條件下鍛造形狀復雜、精度要求高的主軸。 3.1.2主軸的材料和熱處理 根據(jù)主軸的功用，主軸應具有良好的機械強度和剛度；主軸工作表面應具有高的耐磨性與加工后尺寸精度的穩(wěn)定性。這些都與主軸的材料與所選用的熱處理方法有關。 （一）主軸材料 45鋼是主軸常用的材料，價格較便宜。它經(jīng)過調(diào)質（或正火）、局部加熱淬火后回火，表面硬度HRC45～52，一般能滿足普通機床要求。但與65Mn、40Cr等合金鋼比較，45鋼淬透性差、淬火后變形大、加工后尺寸

32、穩(wěn)定性差，故高精度主軸常用合金鋼。 40Cr是含碳量為0.37%～0.45%的合金結構鋼，經(jīng)調(diào)質淬火后具有較高的綜合機械性能。 38CrMnAlA是中碳合金氮化鋼，由于氮化溫度（540～550℃）比淬火溫度低，變形小。此材料硬度高（中心硬度大于HRC28），并具有優(yōu)良的耐疲勞性能、尺寸穩(wěn)定性好，是制造高精度主軸的理想材料。 （二）主軸熱處理 1. 改善切削加工性能、消除鍛造殘余應力的熱處理 主軸毛坯在鍛造過程中，若溫度過高，則將使金屬組織的晶粒粗大；若鍛造溫度過低，則造成組織不均勻和過大的殘余應力，甚至出現(xiàn)裂紋。這兩種情況在主軸鍛造過程中往往同時存在，致使主軸強度降低，并由于表面

33、泠硬而不易切削。因此在粗加工前需進行熱處理，以改善切削性能，消除鍛造殘余應力，細化晶粒，并使金屬組織均勻。通常采用退火或正火處理。 2. 預備熱處理 主軸在粗加工后，最終熱處理以前常進行預備熱處理，通常為調(diào)質或正火。調(diào)質處理是淬火后高溫回火（回火溫度為500～ 650℃），調(diào)質后可得到均勻細密的回火索氏體組織，使主軸獲得較高的強度和韌性等綜合機械性能。調(diào)質時由于回火溫度高，故主軸容易變形并產(chǎn)生較多的氧化皮。 3. 最終熱處理 主軸最終熱處理包括局部加熱淬火后回火（鉛浴爐加熱淬火、火焰加熱淬火、電感應加熱淬火等）、滲碳淬火、淡化等。其目的是在保持心部韌性的同時提高表面硬度，使主軸各工作

34、表面獲得較高的耐磨性和抗疲勞強度，以保持主軸的工作精度和提高使用壽命。最終熱處理一般放在半精加工之后，因局部淬火后總會有些變形，故需在淬火后安排磨削加工工序以消除淬火變形。 3.2主軸加工工藝過程 3.2.1主軸加工的主要問題和工藝過程設計所應采取的相應措施 主軸加工的主要問題是如何保持主軸支承軸頸的尺寸、形狀、位置精度和表面粗糙度，主軸前端內(nèi)、外錐面的形狀精度、表面粗糙度以及它們對支承軸頸的位置精度。 主軸支承軸頸的尺寸精度、形狀精度以及表面粗糙度要求，可以采用精密磨削方法保證，磨前應提高精基準的精度。 保證主軸前端內(nèi)、外錐面的形狀精度、表面粗糙度同樣應采用精密磨削的方法。為了保證

35、外錐面相對支承軸頸的位置精度，以及支承軸頸之間的位置精度，通常采用組合磨削法，在一次裝夾中加工這些表面。 主軸錐孔相對于支承軸頸的位置精度是靠采用支承軸頸A、B作為定位基準，而讓被加工主軸裝夾在磨床工作臺上（不是裝夾在磨床頭架主軸上）加工保證的。以支承軸頸作為定位基準加工內(nèi)錐面，符合“基準重合”原則。讓被加工主軸裝夾在磨床工作臺上而不裝夾在磨床頭架主軸上，可以避免磨床主軸回轉誤差對錐孔形狀精度的影響；因為磨床頭架主軸與被加工主軸零件只是柔性連接，磨床頭架主軸只起帶動工件回轉的作用，而工件的回轉軸心，則取決于定位基準面A、B與定位元件的精度。在精磨前端錐孔之前，應使作為定位基準的支承軸頸A、B

36、達到一定精度。 主軸外圓表面的加工，應該以頂尖孔作為統(tǒng)一的定位基準。如果主軸上有通孔，一旦通孔加工完畢，就要用帶頂尖孔的工藝錐堵塞到主軸兩端孔中，讓錐堵的頂尖孔起附加定位基準的作用。既然工藝錐堵要起定位作用，所以工藝錐堵與主軸錐孔的配合質量就十分重要了。隨著被加工主軸加工精度的逐步提高，也要相應提高工藝錐堵的精度。 主軸上的通孔，雖然加工精度要求不高，但深孔的加工比較困難，排屑方式都是不可忽視的問題。主軸深孔的加工屬于粗加工，應安排在工藝過程的前部。 3.2.2主軸加工定位基準的選擇 主軸加工中，為了保證各主要表面的相互位置精度，選擇定位基準時，應遵循“基準重合”與“互為基準”的原則，

37、并能在一次裝夾中盡可能加工出較多的表面。 由于主軸外圓表面的設計基準主軸軸心線，根據(jù)基準重合的原則考慮選擇主軸兩端的頂尖孔作為精基準面。用頂尖孔定位，還能在一次裝夾中把許多外圓表面及其端面加工出來，有利于保證加工面間的位置精度。所以實心軸在粗加工之前先打頂尖孔。對于空心軸則以外圓定位，加工通孔，并在兩端孔口加工出60度倒角或內(nèi)錐孔（工藝錐面），用兩個帶頂尖孔的錐堵或帶錐堵的心軸裝夾工件。 為了保證支承軸頸與主軸內(nèi)錐面的同軸度要求，宜按“互為基準”的原則選擇基準面。例如車小端1：20錐孔和大端莫氏6號內(nèi)錐孔時，以與前支承軸頸相鄰而它們又是用同一基準加工出來的外圓柱面為定位基準面（因支承軸頸系

38、外錐面不便裝夾）；在精車各外圓（包括兩個支承軸頸）時，以前、后錐孔內(nèi)所配錐堵的頂尖孔為定位基面；在粗磨莫氏6號內(nèi)錐孔時，又以兩圓柱面為定位基準面；粗、精磨兩個支承軸頸的1：12錐面時，再次用錐堵頂尖孔定位；最后精磨莫氏6號內(nèi)錐孔時，直接以精莫后的前支承軸頸和另一圓柱面定位。定位基準每轉換一次，都使主軸的加工精度提高一步。 3.2.3主軸主要加工表面加工工序的安排 要達到高精度要求,在機械加工工序中間尚需插入必要的熱處理工序，這就決定了主軸加工各主要表面總是循著以下順序進行的，即粗車調(diào)質（預備熱處理）半精車精車淬火（最終熱處理）粗磨精磨。 主軸加工工藝過程可劃分為三個加工階段，即粗加工階段

39、（包括銑端面打頂尖孔、粗車外圓等）；半精加工階段（半精車外圓，鉆通孔，車錐面、錐孔，鉆大頭端面各孔，精車外圓等）；精加工階段（包括精銑鍵槽，粗、精磨外圓、錐面、錐孔等）。 車床主軸主軸表面的加工順序有如下幾種方案： （一） 通孔 （以毛坯外圓定位，加工后配錐堵）外圓表面粗加工（以錐堵頂尖孔定位）錐孔粗加工（以半精加工后外圓定位，加工后配錐堵）外圓精加工（以錐堵頂尖孔定位）錐孔粗加工以精加工后的外圓定位）。 （二）圓表面粗加工（以頂尖孔定位）外圓表面半精加工（以頂尖孔定位）鉆通孔（以半精加工后外圓定位，加工后配錐堵）外圓表面精加（以錐堵頂尖孔定位）錐孔粗加工（以精加工后外圓表面定位） 錐孔

40、精加工（以精加工后外圓表面定位）。 （三）外圓表面粗加工（以頂尖孔定位）外圓表面半精加工（以頂尖孔定位）鉆通孔（以半精加工后外圓表面定位）錐孔粗加工（以精加工后外圓表面定位）錐孔精加工（以精加工后外圓表面定位，加工后配錐堵）外圓表面精加（以錐堵頂尖孔定位） （四）外圓表面粗加工（以頂尖孔定位）外圓表面半精加工（以頂尖孔定位）鉆通孔（以半精加工后外圓表面定位）錐孔粗加工（以精加工后外圓表面定位，加工后配錐堵）外圓表面精加（以錐堵頂尖孔定位）錐孔精加工（以精加工外圓表面定位）。 上述四種加工方案各有優(yōu)缺點，現(xiàn)簡要分析如下： 方案1：鉆通孔放在外圓表面粗加工之前，則需在鉆通孔后增加配錐堵的

41、工作；另外，粗加工外圓表面時，加工余量大，切削力、夾緊力也相應較大，所以用錐堵頂尖孔定位不如用實心軸頂尖孔定位穩(wěn)定可靠。故此方案對毛坯是實心軸的情況則不適宜，對于實心軸在成批生產(chǎn)情況下是可行的。 方案2：錐孔粗加工在外圓表面精加工之后，錐孔粗加工時以精加工外圓表面定位，會破壞外圓表面的精度，故此方案不可行。 方案3：錐孔精加工放在外圓精加工前，錐孔精加工時以半精加工 外圓表面定位，這會影響錐孔加工精度（內(nèi)孔磨削條件比外圓磨削條件差）；另外精加工外圓時以錐堵頂尖孔定位，有可能破壞錐孔精度，同時錐堵的加工誤差還會使外圓表面和內(nèi)錐表面產(chǎn)生較大的同軸誤差，故此方案也不行。 方案4：錐孔精加工方在

42、外圓精加工之后，錐孔精加工時以精加工過的外圓定位，錐孔精加工工序的加工余量小，磨削力不大，故不會破壞外圓表面的精度。此外，以外圓表面定位，定位穩(wěn)定可靠，相比之下此方案最佳。 當主要表面加工順序確定后，就要合理地插入非主要表面加工工序。對主軸來說非主要表面指的是螺孔、鍵槽、螺紋等。這些表面的加工一般不易出現(xiàn)廢品，所以盡量安排在后邊進行，主要表面加工一旦出了廢品，非主要表面就不需要加工了，這樣可以避免工時的浪費。 但是也不能放在最后，以防在加工非主要表面過程中損害已精加工過程的主要表面。 對凡是需要在淬硬表面上加工的螺孔、鍵槽等，都應安排在淬火前加工完畢，否則表面淬硬后就不易加工。在非淬硬表

43、面上的螺孔、鍵槽等一般在外圓精車之后精磨之前進行。如果在精車之前就加工出這些表面，精車就將在斷續(xù)表面上進行，容易產(chǎn)生震動，影響表面質量，還容易損壞車刀，加工精度也難以保證。至于主軸螺紋，因它與主軸支承軸頸之間有一定的同軸度要求，所以螺紋應安排在最終熱處理之后的精加工階段進行，這樣半精加工后殘余應力重新分布所引起變形和熱處理后的變形，就不會影響螺紋的加工精度了。 檢驗工序的合理安排是保證產(chǎn)品質量的重要措施。每道工序除操作者自檢外，還必須安排單獨的檢驗工序。一般在粗加工結束后安排檢驗工序以檢查主軸是否出現(xiàn)氣孔、裂紋等毛坯缺陷。對重要工序前后安排檢驗工序，以便及時發(fā)現(xiàn)廢品。在主軸從一個車間到另 一

44、個車間時要安排檢驗工序，使后續(xù)車間內(nèi)產(chǎn)生的廢品不致誤認為是前車間產(chǎn)生的。在主軸全部加工結束之后要經(jīng)全面檢驗方可入庫。 3.2.4各工序工步的排序 工序1 銑端面打中心孔 安裝1：工步1 粗銑右端面，保證尺寸486mm；工步2 打中心孔。 安裝2：工步1 粗銑左端面，保證總尺寸874mm；工步2 打中心孔。 工序2粗車外圓 3.3 本章小結 本章主要介紹主軸材料的前期處理以及在加工過程中采取的措施和相應的加工工序。 第 4 章 機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定 4.1各工序工步的加工余量的計算 CA6140主軸零件材料為45鋼HBS207～241，生產(chǎn)類型為小批

45、生產(chǎn)，采用摸鍛毛坯。 根據(jù)上述原始資料及加工工藝，分別確定各加工表面的機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸如下： （1）加工大端莫氏6號錐孔 精磨：大端為?63.348mm的錐孔查參考文獻[1]表5.22確定余量為0.010～0.040mm。則，63.348-0.010=63.338mm；63.348-0.04=63.308mm。即 粗車后的直徑為?63.308～63.338mm，取?63.3mm 粗磨：?63.3mm查表5.44確定余量為0.40～0.55mm則63.3-0.4=62.9mm；63.3-0.55=62.7mm。即 精車后的直徑為?62.75～62.9mm，根據(jù)表5.32

46、取?62.898mm按照精度等級H12其公差為mm （2）加工錐孔?mm 精車：?mm查表5.32精車后的直徑為?55.6 ～?55.45mm按照H11公差等級其公差為。 （3）加工1：12外錐 精磨：大端?77.5mm，小端?75.2 5mm。表5.22，零件基本尺寸50～80mm，直徑余量2Z=0.008～0.012mm。則，77.2+0.008=77.508mm；77.5+0.012=77.512mm。取?75.5mm。75.25+0.008=75.258mm；75.25+0.012=75.262。取?75.35mm。即 粗磨后的直徑為大端?75.5mm，小端?75.35mm。

47、 粗磨1：20外圓：大端?75.5mm，小端?75.35mm。查[1]表5.15零件基本尺寸50～80mm折算長度200mm。磨削余量0.25mm則，77.5+0.25=77.75mm；75.35+0.25=75.55mm即 精車后的直徑尺寸為大端77.75mm，小端75.55mm。 精車：根據(jù)表5.21，直徑100mm，加工余量為0.2mm。則，77.5-0.2=77.55mm；75.55-0.2=75.53mm。即粗車后的直徑大端為?77.55mm，小端?75.53mm 半精車：查表5.14半精車余量為2.0mm。則，大端77.55+2.0=79.55mm即粗車前的最小直徑為79.55

48、mm 粗車：查表5.21，加工余量2Z=2.8mm。則79.55+2.8=82.35mm即粗車前毛坯的最小直徑為82.35mm。 （4）加工1：12外錐，小端?105.25mm，大端?108.5mm 精磨：查表5.22知，直徑在80～120mm，直徑余量為0.010～0.014mm則105.25+0.010=105.260mm，105.25+0.014=105.264mm，108.5+0.010=108.51mm，108.25+0.014=108.514mm即粗磨后的直徑為大端為?108.6mm，小端為?105.3mm 粗磨：根據(jù)表5.15查得粗磨余量為0.30mm則105.3+0.3

49、0=105.60mm，108.6+0.30=108.9mm即粗磨后的直徑為大端108.9mm，小端105.6mm 精車：查表5.21知得精車余量為0.50mm則108.9+0.5=109.4mm，105.6+0.5=106.1mm即半精車后的短錐直徑大端直徑為109.4mm，小端為106.1mm 半精車：根據(jù)5.14查得直徑為80～120mm且折算長度>200～400mm知其余量2.0mm則109.4+2.0=111.40mm，106.1+2.0=108.1mm即粗車后的直徑為，大端?111.40mm，?108 mm 粗車:由表5.14知粗車余量為2.8mm即粗車前毛坯的最小直徑為110

50、.4+2.8=113.7mm （5）加工 短錐,大端為106.373mm 精磨:按照表5.22直徑在80～120mm時直徑余量是0.010～0.014mm則106.373+0.010=106.383mm,106.373+0.014=106.387mm取?106.4mm 。即粗磨后的直徑為?106.4mm。 粗磨:查表5.15知粗磨的余量為0.30mm則106.4+0.50=106.90,公差等級為H11即精車后的直徑為106.9mm 精車:查表5.21,基本尺寸>100mm知直徑加工余量為0.5mm則,106.9+0.5=107.4mm,取107.5mm。且公差等級為H11即半精車后

51、的尺寸為107.5mm 半精車:由表5.14查得直徑半精車余量為2.0mm則107.5+2.0=109.5mm即粗車后的直徑為?109.5mm 粗車: 根據(jù)表5.14知粗車余量是2.8mm則, 109.5+2.8=112.3mm即粗車前毛坯的最小直徑為112.3mm （6）精磨外圓設計尺寸為?70mm 精磨: 按照表5.22直徑在80～120mm時直徑余量是0.008～0.012m即粗磨后的直徑為?70mm。粗磨:查表5.15知粗磨的余量為0.50mm則,70+0.50=70.5mm 直徑偏差為0～0.046mm即精車后的直徑為70.5mm 精車:查表5.21,基本尺寸>100 m

52、m知直徑加工余量為0.5mm則, 70.5+0.5=71mm即半精車后的尺寸為71mm 半精車:由表5.14查得直徑半精車余量為2.0mm則, 71+2.0=73mm即 粗車后的直徑為?73mm 粗車: 根據(jù)表5.14知粗車余量是2.8mm則, 73+2.8=76.3mm即粗車前毛坯的最小直徑為 75.8mm （7）精磨?75mm 精磨: 按照表5.20直徑余量是0.15mm則,75+0.15=75.15mm即粗磨后的直徑為75.15mm 粗磨:查表5.15知粗磨的余量為0.30mm則75.15+0.30=75.45mm,取75.5mm即精車后的直徑為75.5mm,直徑偏差 精車:

53、 查表5.21,基本尺寸>100mm知直徑加工余量為0.8mm則75.5+0.80=76.3mm即半精車后的尺寸為76.3mm 半精車:由表5.14查得直徑半精車余量為2.0mm則76.3+2.0=78.3mm即粗車后的直徑為?78.3 粗車: 根據(jù)表5.14知粗車余量是2.8mm則78.3+2.8=81.1mm即粗車前毛坯的最小直徑為 81.8mm （8）精磨?80mm 精磨: 按照表5.20直徑余量是0.15mm則,80+0.15=80.15mm即粗磨后的直徑為80.1mm 粗磨:查表5.15知粗磨的余量為0.30mm則 80.1+0.30=80.40mm,取80.5mm 直徑偏

54、差0～0.0540mm即精車后的直徑為75.5mm,直徑偏差 精車:查表5.21,基本尺寸>100mm知直徑加工余量為0.8mm則80.5+0.80=81.3mm即半精車后的尺寸為81.3mm 半精車:由表5.14查得直徑半精車余量為2.0mm則81.3+2.0=83.3mm，即粗車后的直徑為?83.3mm 粗車: 根據(jù)表5.14知粗車余量是2.8mm則 83.3+2.8=96.1mm即粗車前毛坯的最小直徑為 96.1mm （9）精磨?89mm 精磨: 按照表5.20直徑余量是0.15mm則89+0.15=89.15 mm直徑偏差為即粗磨后的直徑為89.15mm 粗磨: 查表5.1

55、5知粗磨的余量為0.40mm則89.15+0.40=89.50mm,直徑偏差0～0.0540mm即精車后的直徑為89.5mm 精車: 查表5.21,基本尺寸>100mm知直徑加工余量0.8m，則89.5+0.75=90.25mm,直徑偏差，即半精車后的尺寸為90.25mm 半精車:由表5.14查得直徑半精車余量為2.0m則90.25+2.0=92.25mm即粗車后的直徑為?92.25mm 粗車: 根據(jù)表5.14知粗車余量是2.8mm則92.25+2.8=95.05mm即粗車前毛坯的最小直徑為 95.05mm （10）精磨?90mm 精磨:按照表5.20,直徑余量是0.015mm則90

56、+0.015=90.15mm,且直徑偏差為mm。即粗磨后的直徑為90.15mm。 粗磨:查表5.15知粗磨的余量為0.40mm則90.1+0.40=90.5mm, 直徑偏差為即精車后的直徑為90.5mm 精車:查表5.21,基本尺寸>100mm知直徑加工余量為0.75mm則90.5+0.8=91.3mm, 且直徑偏差為即半精車后的尺寸為91.3mm。 半精車:由表5.14查得直徑半精車余量為2.0m則,91.25+2.0=109.5mm即粗車后的直徑為?109.5mm。 粗車:根據(jù)表5.14知粗車余量是2.8mm則109.5+2.8=112.3mm即粗車前毛坯的最小直徑為112.3mm

57、。 （11）精磨外圓?105mm 精磨:按照表5.22直徑余量是0.015mm則105+0.15=105.15mm, 直徑偏差為即粗磨后的直徑為?105.15mm。 粗磨:查表5.15知粗磨的余量為0.40mm則105.1+0.40=105.15mm, 直徑偏差為即精車后的直徑為105.15mm。 精車:查表5.21,基本尺寸>100mm知直徑加工余量為0.75mm;則105.5+0.75=106.25mm, 直徑偏差為即半精車后的尺寸為106.25mm。 半精車:由表5.14查得直徑半精車余量為2.0mm;則10.25+2.0=108.25mm即粗車后的直徑為?109.5mm。

58、粗車:根據(jù)表5.14知粗車余量是2.8mm則108.25+2.8=110.05mm即粗車前毛坯的最小直徑為110.05mm。 （12）車螺紋：M741.5g 由表5.58查得車螺紋前軸的直徑為?74，螺距p=1.5mm,內(nèi)徑為d=73.376mm。 精車：查表5.21直徑余量為1.25mm則74+1.25=75.25mm即半精車后直徑?75.25mm。 半精車：查表5.14直徑余量為2.0mm則75.25+2.0=77.25mm即粗車后直徑?77.25mm。 粗車：根據(jù)表5.14知粗車余量是2.5mm則77.25+2.5=79.25mm即粗車前毛坯的最小直徑為79.25mm。 （13

59、）車螺紋：M1051.5g 由表5.58查得車螺紋前軸的直徑為?105mm，螺距為p=1.5mm,內(nèi)徑為d=103.335mm。 精車：查表5.21直徑余量為1.25mm則105+1.25=106.25mm即半精車后直徑?106.25mm。 半精車：查表5.14直徑余量為2.0mm則106.25+2.0=108.25mm即粗車后直徑?108.25mm。 粗車：根據(jù)表5.14知粗車余量是2.8mm則108.25+2.8=110.03mm即粗車前毛坯的最小直徑為110.03mm。 （14）車螺紋：M11515g 由表5.58查得車螺紋前軸的直徑?115mm，螺距為p=1.5mm,內(nèi)徑為d=

60、113.335mm 精車：查表5.21直徑余量為1.25mm則115+1.25=116.25mm即半精車后直徑?106.25mm。 半精車：查表5.14直徑余量為1.8mm則116.25+1.8=108.05mm即粗車后直徑?108.05mm。 粗車：根據(jù)表5.14知粗車余量是2.0mm則108.25+2.0=110.25mm即粗車前毛坯的最小直徑為110.25mm。 （15）粗精銑鍵槽 粗銑鍵槽：查表5.29 知槽寬B〈10mm則加工余量2Z=1mm，Z=0.5mm，公差為0.20mm。 精銑鍵槽：查表5.29 知槽寬B〈10mm則加工余量2Z=0.3mm，Z=0.15mm，

61、公差為0.10mm。 （16）粗精銑花鍵 （17）精車?69.5mm長4mm的外圓 粗銑花鍵：加工余量為1.0-1.2mm 精銑花鍵：根據(jù)參考文獻[20]知，加工余量為0.8-1.0mm 精車：查表5-21得 2Z=0.2mm，Z=0.1mm則69.5+0.2=69.7mm即半精車后直徑為69.7mm 半精車：查表5.14 2Z=2.0mm則69.7+2.0=71.7mm即粗車前的直徑為71.7mm 粗車：查表5.14 2Z=2.5mm則71.2+2.5=73.5mm即粗車前最小直徑為73.5mm （18）精車?73.5mm長4mm的外圓 精車：查表5.21得 2Z=0.2

62、mm ，Z=0.1mm則73.5+0.2=73.7mm即半精車后直徑為73.7mm 半精車：查表5.14 2Z=2.0mm則73.7+2.0=75.7mm即粗車前的直徑為75.7mm 粗車：查表5.14 2Z=2.5mm則75.7+2.5=78.2mm即粗車前最小直徑為78.2mm （19）精車?74.5mm長4mm的外圓 精車：查參考文獻[1]表5.21得 2Z=0.2mm，Z=0.1mm則74.5+0.2=74.7mm即半精車后直徑為74.7mm 半精車：查表5.14 2Z=2.0mm則74.7+2.0=75.7mm即粗車前的直徑為76.7mm 粗車：查表5.14 2Z=2.5

63、mm則76.7+2.5=79.2mm即粗車前最小直徑為79.2mm （20）精車?80mm長3.5mm的外圓 精車：查表5.21得 2Z=0.2mm，Z=0.1mm則80+0.2=80.2mm即半精車后直徑為80.2mm 半精車：查表5.14 2Z=2.0mm則80.2+2.0=82.2mm即粗車前的直徑為82.2mm 粗車：查表5.14 2Z=2.5mm則82.2+2.5=84.7mm即粗車前最小直徑為84.7mm （21）精車?76.5mm長3mm的外圓 精車：查表5.21得 2Z=0.2mm， Z=0.1mm則76.5+0.2=76.7mm即半精車后直徑為76.7mm 半精

64、車：查表5.14 2Z=2.0mm則76.7+2.0=78.7mm即粗車前的直徑為78.7mm 粗車：查表5.14 2Z=2.5mm則78.7+2.5=81.2mm即粗車前最小直徑為81.2mm （22）精車?79.5mm長3mm的外圓 精車：查表5.21得 2Z=0.2mm，Z=0.1mm則79.5+0.2=79.7mm即半精車后直徑為79.7mm 半精車：查表5.14 2Z=2.0mm則79.7+2.0=81.7mm即粗車前的直徑為81.7mm 粗車：查表5.14 2Z=2.5mm則81.7+2.5=84.2mm即粗車前最小直徑為84.2mm （23）精車?86mm長3mm的外

65、圓 精車：查表5.21得 2Z=0.2mm，Z=0.1mm則86+0.2=86.2mm即半精車后直徑為86.2mm 半精車：查表5.14 2Z=2.0mm則86.2+2.0=88.2mm即粗車前的直徑為88.2mm 粗車：查表5.14 2Z=2.5mm則88.2+2.8=91mm即粗車前最小直徑為91mm （24）精車?89.5mm長4mm的外圓 精車：查表5.21得 2Z=0.2mm，Z=0.1mm則89.5+0.2=89.7mm即半精車后直徑為89.7mm 半精車：查表5.14 2Z=2.0mm則89.7+2.0=91.7mm即粗車前的直徑為91.7mm 粗車：查表5.14

66、2Z=2.8mm則91.7+2.8=94.5mm即粗車前最小直徑為94.5mm （25）精車?97.5長4mm的外圓 精車：查表5.21得 2Z=0.2mm，Z=0.1mm則97.5+0.2=87.7mm即半精車后直徑為97.7mm 半精車：查表5.14 2Z=2.0mm則97.7+2.0=99.7mm即粗車前的直徑為99.7mm 粗車：查表5.14 2Z=2.8mm則99.7+2.8=102.5mm即粗車前最小直徑為102.5mm （26）精車?103.5長4mm的外圓 精車：查表5.21得 2Z=0.3mm，Z=0.1mm則103.5+0.3=103.8mm即半精車后直徑為103.8mm 半精車：查表5.14 2Z=2.0mm則103.8+2.0=105.78mm即粗車前的直徑為105.8mm 粗車：查表5.14 2Z=2.8mm則105.8+2.8=108.6mm即粗車前最小直徑為108.6mm （25）精車?104.5mm長4mm的外圓 精車：查表5.21得 2Z=0.3mm，Z=0.1mm則104.5+0.3=104.8mm即半精車后直徑為104.8mm