XZ—305铣床主轴工艺编制及工装设计

.河北机电职业技术学院现代制造工程系毕业设计开题报告论文题目: xz-305铣床主轴工艺 编制及工装设计 学生姓名: 刘 素 霞 学 号: 050325060604 专业班级: 数控0606班 指导教师: 张 涛 填表时间: 2011年 06月20日XZ305铣床主轴工艺编制及工装设计 摘要 论述铣床主轴零件的工艺编制，研究零件机械加工工艺规程的设计问题，介绍工艺规程的组成、制定程序等。说明零件的机械加工工艺结构性，结合生产主要从零件分析、毛坯的选择、工艺路线的拟定、工序内容的确定等几个方面详细的讲述了铣床主轴零件工艺过程设计以及工艺编制中应注意的问题，以及如何才能达到最理想的表面质量和经济效益。关键词 工艺路线 工艺编制 工装设计;.目 录引言11. 零件分析21.1零件作用：21.2零件技术要求：22.毛坯的选择22.1选择毛坯的原则：22.2主轴毛坯的选择及制造方法32.3毛坯的热处理33.拟定工艺路线33.1定位基准的选择33.1.1粗基准的选择原则33.1.2.精基准的选择原则43.2表面加工方法的选择43.3加工顺序的安排和工序的确定63.3.1机械加工工序63.3.2主要工序的加工方法73.3.3热处理工序83.3.4辅助工序83.4.工序的集中与分散83.4.1工序集中的特点83.4.2工序分散的特点93.5.加工阶段的划分93.5.1加工阶段的划分93.5.2划分加工阶段的目的113.6主轴加工工艺过程分析133.6.1主轴毛坯的选择及制造方法133.6.2毛坯的热处理133.6.3定位基准的选择144. 工序内容的拟定154.1 机床与工艺装备的选用154.1.1机床的选择154.1.2工艺装备的选择174.2加工余量和工序尺寸的确定174.2.1加工余量的确定174.2.2 工序尺寸及其公差的确定184.3切削用量的选择334.3.1切削用量的选择原则334.3.2时间定额的制定344.4工艺过程的技术经济分析424.4.1提高劳动生产率的途径424.4.2工艺成本及其组成435.夹具设计部分435.1机床夹具的功用435.2机床夹具的分类435.3机床夹具的组成445.4工件在夹具中的定位及定位误差445.4.1定位方案的设计455.4.2定位误差分析465.5对刀装置的确定465.6加紧装置的确定465.6.1.夹紧装置的组成475.6.2.夹紧装置的基本要求475.6.3.确定夹紧力47致谢：49参考文献50引言机械工业是为国民经济提供装备和为人民生活提供耐用消耗品的产业，国民经济各部门生产技术的进步和经济效益的高低在很大程度上取决于它所采用装备的性能和质量。所以机械工业的技术水平和规模是衡量一个国家科技水平和经济实力的重要标志。经过建国40多年的发展，机械工业已成为我国工业中产品门类比较齐全，具有相当规模和一定技术基础的支柱产业之一。改革开放以来，机械工业引进了大量的国外先进技术，目前这些技术已大批量投入生产，加上国内自行研究开发的结果，使机械产品的结构正向着合理化方向发展，对市场的适应能力也明显增强。通过对引进技术的消化吸收，又计划的推进了企业的技术改造，引导企业走依靠科技进步的道路，使制造技术机械产品的性能及企业的经济效益都发生了显著的变化，我国机械工业综合技术水平有了较大幅度的提高，一批先进的生产技术在生产中得到应用和普及，约有近10%的企业进入了高技术企业的行列，60%以上的企业建立了专门的技术开发机构，此外科技体制改革不断深化，绝大多数研究院、所已进入经济建设主战场，正发挥越来越大的作用。按照传统的专业划分，机械制造工艺学的研究范畴是零件的机械加工和装配的工艺过程。很长时间以来，机械加工工艺最广泛采用的方法是切削加工和磨削加工，即按照一定的顺序，采用硬度比工件高的切削刀具实现机械加工。改革开放以来，机械工业充分利用国内外的技术资源，进行技术改造，依靠科技进步，已经取得了长足的发展。但与世界先进水平相比，我国的机械制造业的产品在功能、质量等方面还有较大的差距，产品构成落后，精度保持性差、科研开发能力较薄弱、人员技术素质还跟不上现代机械制造业飞速发展的需要。因此，我国机械制造业必须不断增强技术力量，培养高水平的人才和提高现有人员的素质，学习和引进国外先进科学技术，使我国的机械制造工业早日赶上世界先进水平。1. 零件分析1.1零件作用： 该零件为铣床主轴，属于精密机床主轴零件。它主要起支撑和传动转矩的作用，是旋转体零件。其主要由内外圆柱面、内锥面、螺纹、键槽及横向深孔等组成，是空心类机床主轴。所以它的主要表面的精度和表面质量要求很高，而且精度也要求稳定。1.2零件技术要求：（1）支撑主轴颈65和60，表面的同轴度分别是0.003和0.005；（2）安装铣刀的7：24内锥孔相对支撑轴颈的径向圆跳动为0.003，锥孔用涂色检查时，接触面积不小于85%，而且靠近大端；（3）大端的端面跳动为0.005；（4）轴颈65与前轴承过盈-0.005；（5）材料为38CrMoAlA,渗氮处理后的硬度：65HRC。2.毛坯的选择机械加工常用的毛坯有锻件、铸件、型材件、焊接件等。选用时应考虑很多因素。2.1选择毛坯的原则：（1）零件的材料和其力学性能： 当零件材料为铸铁和青铜时采用铸件；零件材料为钢材时、形状不复杂而力学性能要求较高时采用锻件；力学性能要求不高时采用帮料。（2）零件的结构形状和尺寸： 大型零件一般用自由锻或砂型铸造件，中型零件可用模锻件或特种铸件；阶梯轴零件各个台阶直径相差不大时用帮料，相差较大时用锻件。（3）生产类型： 在大批量生产时应采用较多专用的设备和工具制造毛坯，如金属模机器造型的铸件、模锻或精密锻造的毛坯；在单件小批生产中一般采用通用设备和工具制造毛坯，如自由锻件、木模砂型铸件，也可以使用焊接的方法制作大件毛坯。（4）车间的生产能力： 应结合车间的生产能力合理的选择毛坯。（5）充分注意应用新工艺、新技术、新材料： 目前，少无切屑加工如精密铸造、精密锻造、冷轧、冷挤压、粉末冶金、异型钢材、工程塑料等都在迅速推广。采用这些方法制造的毛坯，只要经过少量的机械加工，甚至不需要加工，即可使用。由该零件的工作环境，生产批量及材料等各个方面考虑，选择锻造毛坯（模锻）。2.2主轴毛坯的选择及制造方法毛坯的制造方法主要和使用要求和生产类型有关.毛坯形式有棒料与锻件两种.铣床主轴零件的材料为38氮化钢,该零件为大批生产,故毛坯选为锻件.通过加热锻造后,可使金属内部纤维组织沿表面均匀分布,从而获得较高的抗拉、抗弯及抗扭强度.单件小批生产的阶梯轴一般采用自由锻,在大批大量生产中则采用模段自.自由锻造时所使用的设备比较简单,但毛坯精度较差,余量较大,特别是贯穿于通孔的轴件,既浪费材料,生产率又低.采用模锻毛坯,不但毛坯精度高、加工余量小、而且生产率也高.材料经模锻后,纤维组织的在分布有利于提高零件的强度.2.3毛坯的热处理轴是传递动力的零件,它应有良好的机械强度和刚度,而其工作表面又应有良好的耐磨性,因此轴件要选用适当的钢材;为了使轴件加工后有良好的尺寸精度稳定性,因而又要求有适当的热处理过程. 3.拟定工艺路线工艺路线的拟定是制定工艺规程的总体布局，包括：选择定位基准、确定加工方法、划分加工阶段、决定工序的集中与分散、加工顺序的安排，以及热处理、检验、其它辅助工序（去毛刺、倒角等）。它不但影响加工的质量和效率，而且影响到工人的劳动强度、设备投资、车间面积、生产成本等。3.1定位基准的选择 定位基准分粗基准和精基准两种：3.1.1粗基准的选择原则在选择粗基准时，考虑的重点是如何保证加工表面有足够的加工余量，以及保证不加工表面与加工表面间的尺寸、位置符合零件图样的设计要求，其选择原则有：（1）重要表面余量均匀原则 必须首先保证工件重要表面具有较小而均匀的加工余量，应该选择该表面作为粗基准。（2）工件表面间相互位置要求原则 必须保证工件上不加工表面与加工表面的相互位置要求，应该以不加工表面作为粗基准。（3）余量足够原则 如果零件上各个表面均需加工，则以加工余量最小的表面作为粗基准。（4）定位可靠原则 作为粗基准的表面，应该选用比较可靠、平整光洁的表面，以确保定位准确，夹紧可靠。（5）不重复使用原则 粗基准的定位精度低，在同一尺寸方向上只允许使用一次，不能重复使用，否则定位误差太大。3.1.2.精基准的选择原则在选择精基准时，考虑的重点是如何减少误差，保证加工精度和安装方便。精基准的选择原则有：a. 基准重合原则：应该尽可能选用零件的设计基准作为定位基准，以免产生基准不重合误差。 b. 基准统一原则：应该尽可能选用统一的精基准定位加工各个表面，以保证各个表面之间的相互位置精度。c. 自为基准原则：有些精加工或光整加工工序要求加工余量小而且均匀，应该选择加工表面本身作为精基准。d. 互为基准原则：有些相互位置精度要求较高的表面，可采用互为基准反复加工的方法来保证。3.2表面加工方法的选择机械零件一般都是由一些简单的几何表面组合而成的，而每一个表面达到同样质量要求的加工方法可以由很多种，因此，在选择各个表面的加工方法时，要综合考虑各方面工艺因素的影响。(1)加工表面本身的要求根据每个加工表面的技术要求和各种加工方法及其组合后能达到的加工经济精度和表面粗糙度，确定加工方法及加工方案。所谓加工经济精度和表面粗糙度是在正常的加工条件下（采用符合质量标准的设备、工艺装备和标准技术等级的工人，不延长加工时间）所能保证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，如有色金属磨削困难，一般采用金刚镗或高速精密车削的方法进行加工；淬火钢则采用磨削加工。1)生产类型在大批量生产中，可采用专用的高效设备和专用工艺装备，如平面和内孔可采用拉削加工；轴类零件可采用半自动液压仿形车床加工等。在单件小批生产中，可采用通用设备、通用工艺装备及一般的加工方法。2)本厂的现有设备情况和技术条件应该充分利用现有设备，发掘企业潜力，发挥工人的积极性和创造性。同时也应该考虑不断的改进现有的加工方法和设备，推广新技术，提高工艺水平，以及设备负荷的平衡。各种外圆的加工方法如表3.1所示。表3.1 外圆表面的加工方法序号加工路线经济精度（IT）表面粗糙度Ra/um10粗车11135012.520粗车半精车896.33.230粗车半精车精车673.21.640粗车半精车精车滚压（或抛光）670.20.02550粗车半精车磨削670.80.460粗车半精车粗磨精磨570.40.170粗车半精车粗磨精磨超精加工（或轮式超精磨）50.10.01280粗车半精车精车金刚车560.40.02590粗车半精车粗磨精磨超精磨（或镜面磨）5级以上0.0250.010100粗车半精车精车精磨研磨5级以上0.100.013.3加工顺序的安排和工序的确定3.3.1机械加工工序具有空心和内锥特点的轴类零件，在考虑支撑轴颈、一般轴颈和内锥等主要表面的加工顺序时，可以有以下几种方案：（1）外圆表面粗加工钻身孔外圆表面精加工锥空粗加工锥孔精加工；（2）外圆表面粗加工钻深孔锥空粗加工锥空精加工外圆表面精加工（3）外圆表面粗加工钻深孔锥孔粗加工外圆表面精加工锥孔精加工针对XZ305主轴的加工顺序来说，可作这样的比较分析：第一方案：在锥孔粗加工时，由于要用已精加工过的外圆表面作为精基准面，会破坏外圆表面的精度和光洁度，故此方案不宜采用。第二方案：在精加工外圆表面时，还要在插上锥堵，这样会破坏锥孔精度。另外，在加工锥空时不可避免的有加工误差（锥孔的磨削条件比外援磨削条件差），加上锥堵本身的误差就会造成外圆表面和内锥面的不同轴，故此方案也不宜采用。第三方案：在锥孔精加工时，虽然也要用已用精加工过的外圆表面作为精基准面，但由于锥面精加工的余量已很小，磨削力不大，同时锥孔的精加工已处于最终阶段，对外圆表面的精度影响不大；加上这一方案的加工顺序，可以采用外圆表面和锥孔互为基准，交替使用，能逐步提高同轴度。因此，主轴采用第三种加工方案。 通过方案的分析比较也可看出，轴类零件各表面先后加工顺序，在很大程度上与定位基准的转化有关。当零件加工用的粗、精基准选定后，加工顺序就大致可以确定了。因为各阶段开始总是先加工定为基准面，即先行工序必须为后续的工序准备好所用的定为基准。如XZ305主轴工艺过程，一开始就铣端面打中心孔，这就是为粗车和半精车外圆准备定位基准，半精车外圆为深孔加工准备了定位基准；半精车外圆也为前后的锥孔加工准备了定位基准。反过来，前后锥孔装上锥堵后的顶尖孔，又为此后的半精加工和精加工外圆准备了定位基准；而最后磨锥孔的定位基准又是上工序磨好的轴颈表面。安排主轴加工顺序要注意以下几点：（1）基准先行 机械加工工艺安排时，总是先加工好定位基准面，即基准先行。主轴加工总是先安排铣端面打中心孔，以便为后续的工序准备好定位基准。（2）深孔加工的安排 为了使中心孔能够在多道工序中使用，希望深孔加工安排在最后。但是，深孔加工属于粗加工，余量大，发热多，变形也大，会使得加工精度难以保持，故不能放到最后。一般，深孔加工安排在外圆粗车之后，以便有一个较为精确的轴颈作为定位基准用来搭中心架，这样加工出的孔容易保证主轴壁厚均匀。（3）先外后内先大后小 先加工外圆，在以外圆定位加工内孔。如锥孔安排在轴颈精磨之后再进行精磨；加工阶梯外圆时，先加工直径较大的，后加工直径较小的，这样可避免过早的削弱工件的刚度。加工阶梯深孔时，先加工直径较大的，后加工直径较小的，这样便于刚度较大的孔加工工具。（4）次要表面加工的安排 主轴上的键槽、螺纹等次要表面加工,通常均安排在外圆精车或粗磨之后、精磨外圆之前进行.如果精车前铣出键槽,精车时因断续切削而易产生振动,即影响加工质量，又容易损坏刀具，也难控制键槽的深度。这些加工也不能放到主要表面精磨之后，否则会破坏表面已获得的精度。3.3.2主要工序的加工方法（1）中心孔的加工成批生产均用铣端面钻中心孔机床来加工中心孔，精密主轴的中心孔加工尤为重要，而且要分多次修研，其修研方法有：用油石或橡胶砂轮修研；用铸铁顶尖修研；用硬质合金顶尖修研；用中心孔磨床磨削中心孔。（2）外圆的加工外圆车削是粗加工和半精加工外圆表面应用最广泛的加工方法。成批生产时采用转塔车床、数控车床；大批生产时，多采用多刀半自动车床、液压仿形半自动车床等。磨削是外圆表面主要精加工方法，适用于加工精度高、表面粗糙度值较小的外圆表面。特别适用于淬火钢等高硬度材料。当生产批量较大时，采用组合磨削、成形砂轮磨削及无心磨削等高效磨削方法。（3）精磨锥孔 主轴锥孔对主轴支撑轴颈的径向跳动，是一项重要的精度指标，因此锥孔加工是关键工序。主轴锥孔磨削通常采用专用夹具。3.3.3热处理工序热处理工序是用来改善材料的性能及消除内应力的。热处理工序在工艺路线中的安排，主要取决于零件的材料和热处理的要求。（1）预备热处理 预备热处理安排在机械加工之前，以改善切削性能、消除毛坯制造时的内应力为主要目的。预备热处理常用的方法有正火、退火、调质等。（2）最终热处理 最终热处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强度和硬度，如淬火-回火。由于淬火后材料的塑性和韧性很差，有很大的内应力，易于开裂，组织不稳定，材料的性能和尺寸要发生变化等原因，所以淬火后必须进行回火。调质也作最终热处理。（3）去除应力处理 最好安排在粗加工之后，精加工以前，如人工时效、退火等。为了避免过多的运输量，对于精度要求不太高的零件，一般把去除应力的人工时效和退火放在毛坯进入机械加工车间之前进行。3.3.4辅助工序辅助工序包括工件的检验、去毛刺、去磁、清洗和涂防锈漆等。其中检验工序是主要的辅助工序，它是监控产品质量的主要措施，除了各工序工人自行检验外，还必须在下列情况下安排单独的检验工序：a. 粗加工阶段结束之后；b. 重要工序之后；c. 送往外车间加工的前后，特别是热处理前后；d. 特种性能检验之前。3.4.工序的集中与分散工序集中与分散是拟定工艺路线的两个不同原则。工序分散是将零件各个表面的加工分得很细，工序多，工艺路线长，而每道工序所包含的内容却很少。工序集中则相反，零件的加工只集中在少数几道工序里完成，而每道工序所包含的加工内容却很多。3.4.1工序集中的特点（1）便于采用高效专用设备和工艺装备，来大大提高生产率；（2）减少了设备数量，相应的减少了操作工人的数量和生产面积；（3）减少了工序数目，减少了运输工作量，简化了生产计划工作，缩短了生产周期；（4） 减少了工件安装次数，不仅有利于提高劳动生产率，而且有利于保证各加工表面之间的相互位置精度；（5）因为采用了专用的设备和专用工艺装备数量多而复杂，所以机床和工艺装备的调整、维修费事，生产准备工作量很大。3.4.2工序分散的特点（1）采用比较简单的机床和工艺装备，调整容易；（2）由于工序内容简单，有利于选择合理的切削用量，也有利于平衡工序时间，组织流水线生产；（3）生产准备工作量小，容易适应产品更换；（4）对操作工人的技术要求低，或只需要经过较短时间的训练；（5）设备数量多，操作工人多，生产面积大。在一般情况下，单件小批生产中为简化生产计划工作，只能采用工序集中原则，但多应用卧式机床，在大批大量生产中工序则可以集中也可以分散。3.5.加工阶段的划分3.5.1加工阶段的划分由于主轴的精度要求高,并且在加工过程中要切除大量金属,因此,必须将主轴的加工过程划分为几个阶段,将粗加工和精加工分别安排在不同的阶段中.XZ-305主轴加工过程大致可分为三个阶段:（1）粗加工阶段a.毛坯处理:毛坯备料、锻造和正火b.粗加工:锯掉多余部分、铣端面打中心孔和粗车外圆等这阶段的主要目的是: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终形状和尺寸,只留下少量的加工余量.通过这阶段还可以及时发现锻件裂纹等缺陷,作出相应措施.(2)半精加工阶段a.半精加工前热处理 对于38一般采用调质处理达到HB345b.半精加工 车工艺锥面(定位锥孔)、半精车外圆端面和钻深孔等这阶段的主要目的是:为精加工作好准备,尤其是为精加工作好基面准备.对于一些要求不高的表面,在这阶段达到图纸规定的要求.(3)精加工阶段a.精加工前的热处理 局部淬火b.精加工前各种加工 粗磨工艺锥面(定位锥孔)、粗磨外圆、铣键槽等(3)精加工 精磨外圆和内锥面及孔、磨螺纹等以保证主轴最重要表面的精度这阶段的主要目的是:把各表面加工到图纸规定的要求.根据粗、精加工分开原则来划分阶段,极为必要.这是由于加工过程中热处理、切削力、切削热、夹紧力等对工件产生较大的加工误差和应力,为了消除前一道工序的加工误差和应力,需要进行另一次新加工,不过这一次加工所带来的误差和应力总是要比前一次小.因此,加工次数增多以后,精度便逐渐提高.精度要求越高加工次数越多.热处理后出现变形是显而易见的，象正火、调质和淬火等工序往往使工件弯曲或扭曲，而且调质和淬火后，往往伴随着产生内应力，因此，热处理之后，经常需要安排一次机械加工（如车削或磨削），以纠正零件的变形和消除一部份内应力。但机械加工之后，由于工件的内应力重新平衡，又会留下新的变形和新的加工应力，虽其数值比未加工之前大为减少，但必须用新的机械加工方法加以消除，故在粗磨之后又需进行半精磨、精磨等工序。对于精度要求高的主轴，又需在在粗磨或精车之后进行低温时效处理，以提高轴件的尺寸精度稳定性。由于粗加工之前，毛坯余量较大，而且余量往往不均，因而在粗加工中需用大的切削力，并常常因此产生大量切削热，使轴件在加工中产生热变形和受力变形，而出现形状误差（如鼓形和鞍形）；由于外圆余量不均又将出现不圆度、锥度等，同时也出现大量的加工应力。故粗加工之后要进行半精加工（如半精车、精车等），这也是锻件毛坯比帮料毛坯多车一次的原因。此后即使不插入热处理工序，也往往在半精车加工之后进行淬火处理，因而又需进一步进行一系列的精加工。后一次加工所带来的切削力和惹来热量，均比前一次小（因其余量逐渐减小），因而出现的误差和应力也随之减小，这就是进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装中完成，而应当把粗、精加工分为两个工序或者在不同的机床上进行，最后粗、精加工间隔，让上道工序加工的内应力逐步消失（自然时效）。还需指出，粗加工机床要求功率达和刚度好，要能承受大的切削力，而精加工则要求机床精度高。若以精加工机床进行粗加工，易于丧失精度和降低机床寿命，从机床保养角度来看，粗、精加工也应分开。3.5.2划分加工阶段的目的（1）利于保证加工质量。粗加工阶段中切除较多的加工余量，生产的切削力和切削热都比较大，因而工艺系统受力变形、受热变形及工件内应力变形较大，不可能达到高的加工精度和表面粗糙度及表面质量。因此，需要在后续阶段逐步减少加工余量，来逐步修正工件的变形。同时，各加工阶段之间的时间间隔相当于自然时效，有利于消除零件的内应力，使工件有变形的时间，以便于在后续工序中加以修正，从而保证零件的加工质量。（2）便于合理使用机床 粗加工时可采用功率大、精度低的高效机床；精加工时可采用相应的精加工机床，这样，不但发挥了机床各自的性能特点，也延长了高精度机床的使用寿命。（3）便于安排热处理工序 为了在机械加工工序中插入必要的热处理工序，同时使热处理发挥充分的效果，这就自然而然地把机械加工工艺规程划分为几个加工阶段，并且每个阶段各有其特点及应该达到的目的。 此外，划分了加工阶段，可带来下列两个有利条件：a粗加工各表面后可及早发现毛坯的缺陷，及时报废或修补，以免继续进行精加工而浪费工时和制造费用。b精加工工序安排在最后，可保护精加工后的表面少受损伤或不受损伤。基于以上工艺因素的考虑，初步拟定工艺路线如表3.2所示：表3.2 工艺路线表工序号工序内容定位基准设备10锻造毛坯20毛坯退火处理30粗车齐两端总长508mm,两端各钻 4mm顶尖孔，粗车各外圆面，均放余量2.8mm中心孔CA614040调质外圆径向跳动小于1mm,吊挂进行，T25050车试片在M551.5处割取，试样厚度为8mm,锐边倒角0.545，在零件端面和试样外圆作同样的编号CA614060磨试样平磨试样两面至粗糙度为0.8umM713270金相检验将试样在淬火车间进行检验，检验合格后方可转入下道工序进行生产，试样由淬火车间检验员妥存80精车两端面车至粗糙度为1.6 um支撑主轴颈w49090.钻顶尖孔两端各钻4mm的顶尖孔支撑主轴颈w490100.精车精车各外圆及各槽支撑主轴颈w490110.钻孔、.扩孔钻27的深孔（深度大于272mm）扩28的孔支撑主轴颈Z35120.钻、扩35的孔Z35130.车孔车右端面38H7至支撑主轴颈w490140车7：24的锥孔及内孔渗氮处理硬度，HRC6468，深度0.5mm,各外圆径向跳动不大于0.03mm,键槽应加以保护，不使渗氮w490150.内磨磨右端面38H7至M1432160.粗磨各外圆顶尖孔M1432170划线划线切割用线中心线180.线切割切大端面16K7槽至KX250A190.铣键槽铣键槽12N9外圆表面X51200.钻孔、攻螺纹钻大端面各孔，并攻螺纹Z52210.热处理消除应力（550600），吊挂进行220.内磨磨7：24的锥孔外圆表面M1432230.热处理局部氮化处理240.钳工清理两端内孔250.修磨中心孔磨两端顶尖孔粗糙度至0.2um ZSM150260.精磨各外圆中心孔M131W270.磨螺纹280.内磨内磨各要求的孔至尺寸M1450290精磨精磨7：24的锥孔外圆表面M7142300.磨端面槽磨16K7至尺寸310.终检从上面的工艺路线可以看出精密主轴有以下特点：（1）从主要表面的加工工序分得很细。如支撑主轴颈65的外圆表面经过粗车、精撤、粗磨、精磨、终磨多道加工工序，其中还穿插一些热处理工序，以减少轴内应力所引起的变形。（2）顶尖孔要多次修研，使顶尖孔的表面粗糙度值减小，以提高接触精度。（3）合理安排热处理工序。为保证渗氮处理的质量和主轴精度的稳定，渗氮处理前要安排调制和消除应力两道热处理工序。调质处理对渗氮轴非常重要，因为对渗氮主轴，不仅要求调质后获得均匀细致的索氏体组织，而且要求离表面810的表面层内的铁素体含量不得超过5%。表层铁素体的存在，会造成渗氮脆性，引起渗氮质量下降。故渗氮主轴在调质后，必须每件割试样进行金相组织检查，不合格者不得转入下道工序。渗氮主轴由于渗氮很薄，渗氮前如果主轴内应力消除不好，渗氮后出现较大的弯曲变形，以致渗氮层的厚度不够抵消磨削加工时纠正弯曲变形的余量，所以精密主轴渗氮处理前，都要安排除应力工序。对于非渗氮主轴，虽然表面淬火前不必安排除应力处理，但是在淬火及粗磨后，为了稳定淬硬钢的残余奥氏体组织，使工件尺寸稳定和消除加工应力，需要安排低温人工时效。时效的次数视零件的精度和结构特点而定。（4）精密主轴上的螺纹在螺纹磨床上直接磨出。为了避免装卸砂轮和带轮时将螺纹碰伤，一般要求对螺纹部分进行淬火处理。但若对已车好的螺纹进行淬火，则会因为应力集中而产生裂纹，故精密主轴上的螺纹多不采用车削、而在淬火、粗磨外圆后用螺纹磨床直接磨出。3.6主轴加工工艺过程分析从上面介绍的主轴加工工艺过程中,可以看出,主轴加工常分粗车、半精车、粗精磨三个阶段,而且每阶段之间常插入热处理工序;又在磨削之前常需修研顶尖孔.精度要求越高的主轴,磨的次数越多,修研顶尖孔的次数越多.这些特点,贯穿于轴类零件整个加工过程之中,其主要原因在于轴件本身尺寸和几何形状精度以及这些表面的同轴度或径向跳动等要求较高.这些精度指标,不但取决于轴件的加工精度,而且也取决选用材料及热处理方法有关.从以上分析可以总结出轴类加工的一些共同问题.3.6.1主轴毛坯的选择及制造方法毛坯的制造方法主要和使用要求和生产类型有关.毛坯形式有棒料与锻件两种.铣床主轴零件的材料为38GrMoAlA氮化钢,该零件为大批生产,故毛坯选为锻件.通过加热锻造后,可使金属内部纤维组织沿表面均匀分布,从而获得较高的抗拉、抗弯及抗扭强度.单件小批生产的阶梯轴一般采用自由锻,在大批大量生产中则采用模段自.自由锻造时所使用的设备比较简单,但毛坯精度较差,余量较大,特别是贯穿于通孔的轴件,既浪费材料,生产率又低.采用模锻毛坯,不但毛坯精度高、加工余量小、而且生产率也高.材料经模锻后,纤维组织的在分布有利于提高零件的强度.3.6.2毛坯的热处理轴是传递动力的零件,它应有良好的机械强度和刚度,而其工作表面又应有良好的耐磨性,因此轴件要选用适当的钢材;为了使轴件加工后有良好的尺寸精度稳定性,因而又要求有适当的热处理过程. 对于该零件氮化钢()需在氮化之前进行调质和低温时效处理.调质放在粗车之后,低温时效放在精车之后,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进行完毕.在氮化之后,只进行半精磨、精磨等工序.3.6.3定位基准的选择轴件加工中,为了保证个主要表面的相互位置精度,选择定位基准时应尽可能使其与装配基准重合和使各工序的基准统一,并且考虑在一次安装中尽可能加工出较多的表面.轴类零件加工的精度指标是各段外圆的同轴度以及锥孔和外圆的同轴度.XZ-305主轴的装配基准主要是前后两个支撑轴颈面,为了保证卡盘定位面以及前锥孔与支撑轴颈面有较高的同轴度,应以加工好的支撑轴颈为定位基准来终磨锥孔和卡盘定位面,这就能符合基准重合的原则.由于外圆表面的设计基准为轴的中心线,在加工轴时,若能以轴心线作为定位基准就能符合基准统一的原则,就可以避免误差的产生,所以轴类零件加工都用轴两端的顶尖孔作为精基准面.顶尖孔的精度越高,加工精度就有可能越高.用顶尖孔作为定位基准,能在一次安装中加工出各段外圆表面及其端面等,既符合基准统一原则,又保证了各外圆的同轴度以及各外圆表面的垂直度要求.所以对实心轴(锻件或棒料毛坯)在粗车之前,均先打顶尖孔,然后粗车外圆.对于空心轴则以外圆定位,加工空心孔并在两端孔口倒角或车两端内锥孔,以作为以后的加工基准.在此之后,实心轴始终以顶尖孔定位进行以后的加工,空心轴则以两端孔口倒角或者两端锥孔定位进行以后的加工.两端顶尖孔的质量好坏,对加工精度影响很大,应尽量做到两端顶尖孔轴线相互重合,孔的锥角60要准确，它与顶尖的接触面积要大，光洁度要好，否则装卡于两顶尖间的轴在加工过程中将因接触刚度的变化而出现不圆度.因此,经常注意两顶尖孔的质量,是轴件加工中的关键问题.XZ-305主轴的毛坯是实心的,但最后要加工成空心轴,从选择定位基准面的角度来考虑,希望采用顶尖孔来定位,而把深孔加工工序安排在最后;但深孔加工是粗加工工序,要切除大量金属,会引起主轴变形而影响加工质量,所以只好在粗车外圆之后就把深孔加工出来.在成批生产中深孔加工之后,为了还能用顶尖孔作定位基准面,可考虑在轴的通孔两端加工出工艺锥面,插上两个带顶尖孔的锥堵或带锥堵的心轴来安装工件.为了保证支撑轴颈与主轴内锥孔面的同轴度要求,在选择精基准时,要根据互为基准的原则.例如XZ-305主轴在车大端7:24锥孔时,用的是与前支撑轴颈与后支撑轴颈的外圆柱面为定位基准面,这样定位误差就有所减小 .根据上述分析可知,对实心的轴类零件,精基准面就是顶尖孔;而对于象XZ-305的空心主轴,除顶尖孔外还有轴颈外圆表面并且两者交替使用,互为基准.4. 工序内容的拟定零件的加工工艺路线拟定以后，下一步该进行的就是工序内容的设计。工序内容包括为每一道工序选择机床和工艺装备，划分工步，确定加工余量、工序尺寸和公差，确定切削用量和工时定额，确定工序要求的检测方法等。4.1 机床与工艺装备的选用机床与工艺装备是零件加工的物质基础，是加工质量和生产率的重要保证。机床与工艺装备包括机械加工过程中所需要的机床、夹具、量具、刀具等。机床和工艺装备的选择是制定工艺规程的一个重要环节，对零件加工的经济性也有重要影响。4.1.1机床的选择在工件的加工方法确定后，加工工件所需的机床就已基本确定，由于同一类型的机床中有多种规格，其性能也并不完全相同，所以加工范围和质量各不相同，只有合理地选择机床，才能加工出合理理想的产品。在对机床进行选择时，除对机床的基本性能有充分了解，还要考虑以下几点：（1）机床的技术规格要与被加工的工件尺寸相适应；（2）机床的精度要与被加工的工件要求精度相匹配。机床的精度过低，不能加工出设计的质量；机床的精度过高，又不经济。对于由于机床的局限，理论上达不到应有加工精度的，可通过工艺改进的办法达到目的。（3）机床的生产率应与被加工工件的生产纲领相匹配；（4）机床的选用应与自身的经济实力相匹配。既要考虑机床的先进性和生产的发展需要，又要实事求是，减少投资。要立足于国内，就近取材。（5）机床的使用应与现有的生产条件相匹配。应充分利用现有机床，如果需要改造机床或设计专用机床，则应提出与加工参数和生产率有关的技术资料，确保零件加工质量的技术要求等。综合以上因素考虑，对该零件的加工中所用的机床选择如下：表4.1 车床型号加工范围（直径长度）(mm)最大加工直径(mm)最大加工长度(mm)刀架行程(mm)主轴转速圆度(mm)圆柱度表面粗糙度(um)床身上刀架上纵向横向级数范围(r/min)W4904901500490280150015003002411.2-22400.0070.02/3001.6表4.2 卧式车床的型号与技术参数（单位：mm）名称型号最大工件DL最大加工直径最大加工长度刀架行程主轴转速(r/min)工作精度电动机功率（KW）卧式车床C61403601000床身上360刀架上200棒料49900小刀架纵向125横向220级数14范围101400圆度0.008圆柱度0.014/180平面度0.009/180 Ra1.6主电动机3/4总容量7.84 表4.3 磨床型号最大磨削范围（直径长度）（mm）最小磨削直径（mm）中心高中心距（mm）工件最大重量（kg）回转角度()砂轮最大外径厚度（mm）圆度（mm）表面粗糙度（um）主电机功率（kw）工作台头架砂轮架M1432320-00081801000150+3-7+90-90+30-30400500.0050.165.5表4.4 螺纹磨床型号最大安装直径最大安装长度（mm）加工螺纹螺纹头数工作精度等级螺距误差(mm)主电机功率（kw）直径（mm）长度（mm）S7520A200750202005001326级+0.003-0.00344.1.2工艺装备的选择（1）夹具的选择单件小批量生产应尽量选用通用夹具和机床自带的卡盘、虎钳和转台。大批量生产时，应采用高生产率的专用夹具，在推行计算机辅助制造、成组技术等新工业或为提高生产率时，应采用成组夹具、组合夹具。夹具的精度应与工件的加工精度相适应。（2）刀具的选择刀具的选择主要取决于工序所采用的加工方法、加工表面的尺寸、工件材料、加工精度、生产率和经济性。一般情况下，选用标准刀具，必要时可选用高生产率的复合刀具和其他一些专用刀具。（3）量具的选择量具的选择主要取决于生产类型和所检验的精度。在单件小批生产中应尽量选用通用量具；在大批大量生产中应选用各种规格和高生产率的专用检具。（4）辅具的选择工艺装备中也要注意辅具的选择，如吊装用的吊车、运输用的叉车和运输小车、各种机床附件、刀架、平台和刀库等，以便于生产的组织管理，提高工作效率。综合上述原则，选择该主轴加工过程中所用的工艺装备：刀具：车刀：硬质合金车刀，YT15钻头：莫氏椎柄麻花钻 GB/T1438.11996 莫氏椎柄扩孔钻 GB/T 11411984铣刀：直柄键槽铣刀8e8 GB/T 1112.1-1997 直柄键槽铣刀6e8 GB/T 1112.1-1997砂轮：粗磨时 磨料：棕刚玉 粒度：46#-56# 结合剂：陶瓷 1-4005025A50M5-V 精磨时 磨料：棕刚玉 粒度：75#-80# 结合剂：陶瓷 1-4005025A75Q5V夹具选择：外圆加工时选择三爪、顶尖等通用夹具，铣键槽时须设计专用的夹具，详见夹具设计部分量具的选择：选择通用的标准量具，如游标卡尺、千分尺等4.2加工余量和工序尺寸的确定4.2.1加工余量的确定在切削加工时，为了保证零件的加工质量，从某加工表面上所必须切除的一层金属层厚度成为加工余量。加工余量分为总余量和工序余量两种。在由毛坯加工成成品的过程中，毛坯尺寸与成品零件图的设计尺寸之差，成为加工总余量，即某加工表面上切除的金属层总厚度。完成一道工序时，从某一表面上所必须切除的金属层厚度，称为该工序的工序余量，即上道工序的工序尺寸与本道工序的工序尺寸之差。对于外圆和孔等旋转表面而言，加工余量是从直径上考虑的，故称为双边余量，但实际上所切除的金属层厚度是直径上的加工余量的一半。加工平面时，加工余量是非对称的单边余量，它等于实际所切除的金属层厚度。各工序的工序余量之和等于这一表面的加工总余量。任何加工方法加工之后的尺寸都有一定的误差，因而毛坯和各个工序尺寸都有公差，所以加工余量也就是变化的，因此加工余量可分为公称余量、最小余量和最大余量。工序尺寸的公差按各种加工方法的经济精度等级选定，并按“入体原则”标主。即对于被包容面（如轴，键宽等），工序尺寸的公差带都取上偏差为零，即加工后的基本尺寸与最大极限尺寸相等；对于包容面（如孔，键槽宽等），工序尺寸公差带都取下偏差为零，即加工后的基本尺寸与最小极限尺寸相等。孔距工序尺寸公差，一般按对称偏差标住，毛坯尺寸公差可取对称偏差，也可取非对称偏差。加工余量大小对制定工艺过程有一定的影响。总余量不够，不能保证加工质量；总余量过大，不但增加机械加工的劳动量，而且也增加了材料、刀具、电力等的成本消耗。加工总余量的数值，一般与毛坯的制造精度有关。同样的毛坯制造方法，总余量的大小又与生产类型有关，批量大，总余量就可以小些。由于粗加工的工序余量的变化范围很大，半精加工和精加工的加工余量较小，所以，在一般情况下，加工总余量总是足够分配的。但是在个别余量分布极其不均匀的情况下，也可能发生毛坯上有缺陷的表面层都切不掉，甚至留下了毛坯表面。对于工序余量，目前一般采用经验估计的方法，或按照技术手册等资料推荐的数据为基础，并结合实际生产情况确定其加工余量的数值。对于一些精加工工序（例如：磨削、研磨、金刚镗等）又以最合适的加工余量范围。加工余量过大，会使精加工工时过大，甚至不能达到精加工的目的(破坏了精度和表面质量)；加工余量过小，会使工件的某些部位加工不出来。此外，精加工的工序余量不均匀，还会影响加工精度。所以，对于精加工工序余量的大小和均匀性都必须予以保证。4.2.2 工序尺寸及其公差的确定工序尺寸是工件在加工过程中各工序应保证的加工尺寸。因此，正确的确定工序尺寸及其公差，是制定工艺规程的一项重要工作。工序尺寸的计算要根据零件图上的设计尺寸、已经确定的各个工序的加工余量及定位基准的转换来进行。确定工序尺寸一般的方法是，由加工表面的最后一道工序开始依次向前推算，最后工序的工序尺寸按设计尺寸标注。当无基准转换时，同一表面多次加工的工序尺寸只与工序的加工余量有关。当定位基准与工序基准不重合或工序尺寸尚需从继续加工的表面标注时，工序尺寸应用尺寸链解算。分析该零件