《机械工艺及夹具设计》项目2CA6140车床主轴工艺过程卡编制-文档在线预览

【任务引入】下图所示为CA6140车床主轴，年产量为350，编制机械加工工艺过程卡[相关知识]一、定位基准及其选择

1、基准定义用来确定零件上某些点、线、面位置时所依据的那些点、线、面2、基准分类：①设计基准:零件图上用以确定其它点、线、面位置的基准。②工艺基准:零件加工、测量、装配过程中采用的基准③定位基准:加工时用以确定零件在机床夹具中正确位置所采用的基准④工序基准:用以标定被加工表面位置（或者说确定某加工精度）的基准⑤测量基准:用以测量已加工表面尺寸和位置的基准⑥装配基准:装配时用以确定零件在机器中位置的基准说明：基准是依据，因此必然客观存在，但不一定具体存在：有的是轮廓要素，可直接接触；有的是中心要素，不可触摸，常用某些具体存在的基面来体现3、定位基准的选择

定位基准影响工件的加工精度且相同工件的同一加面所选定位基准不同其工艺路线不同。

①粗基准：工件加工最初用毛坯上未经加工的面做位基准。粗基准在同一方向只能用一次。②精基准：用已加工的面做定位基准

编制机械加工工艺时，通常先选择好精基准把工件工出来，然后选择粗基准把精基准表面加工出来。制订工艺规程时要解决的主要问题4、粗基准选择考虑两个问题：保证加工余量，保证非加工面符合要求需遵从4个原则：①加工表面与非加工表面间有位置要求时，选非加工表作粗基准②对有多个加工面的工件，选毛坯余量最小的面作粗基当有重要面时，选重要表面做粗基准③选有技术要求、加工余量小的重要非加工表面作粗基④粗基准在同一尺寸方向只能用一次，避免产生较大误⑤选平整、无浇冒口或飞边等缺陷，以便定位可靠，夹方便。制订工艺规程时要解决的主要问题制订工艺规程时要解决的主要问题图纸要求内外圆同轴时：外圆不加工，若选择三爪卡盘夹持A面加工内孔（即A面做粗基准），则内孔与A面同轴，可以保证臂厚均匀。但加工面的加工余量不均匀；若以内孔做粗基准，则加工余量均匀，但内外圆不同轴。床身导轨面为重要表面，床身粗加工时选导轨面做粗基准加工床脚。以加工好的床脚面做精加工基准（精基准）。5、精基准的选择·

通常先选择精基准，后选择粗基准。（1）精基准选择原则（减少误差，提高定位精度）：①基准重合原则：尽可能选设计基准作定位基准，用调整法加零件时，如果基准不重合，将出现基准不重合误差。②基准统一原则：用同一定位基准加工工件各加工工序（表面③自为基准原则：即精加工某些余量小而均匀的重要表面时，其自身作为基准④互为基准原则：即加工位置精度要求高的两表面时，以二表互相作为基准，反复进行加工⑤准确可靠原则：即保证定位准确，夹紧可靠，设计简单，操方便。制订工艺规程时要解决的主要问题在实际生产中，统一基准的应用有：1）轴类零件常使用两顶尖孔作统一基准；盘套类零件使用一长孔和一止推面（一端面和一短圆孔）作统一基准；套类零件用止口面作统一基准。箱体类零件常使用一面两孔（一个较大的平面和两个距离较远的销孔）作统一基准；采用统一基准原则好处：有利于保证各加工表面之间的位置精度；可以简化夹具设计，减少工件搬动和翻转次数。★注意：采用统一基准原则常常会带来基准不重合问题。此时，需针对具体问题进行具体分析，根据实际情况选择精基准。自为基准应用：机床床身零件在最后精磨床身导轨面时，经常在头上装上百分表，床身置于可调支承上，以导轨面本身为基准进找正定位，来保证导轨面与磨床工作台平行，然后进行磨削加工这样可使磨削余量小而均匀，以利于提高导轨面的加工质量与磨生产率。自为基准原则在生产中有着较多的运用，如拉孔、浮动孔、珩磨孔以及攻螺纹等二、空心主轴加工工艺特点①

形状结构为多阶梯空心轴。②

表面类型有外圆柱面、圆锥面（锥度为1∶12的支承轴颈A、B

2处和头部用于安装卡盘的短锥C）、花键、键槽和螺纹，内孔有两头内锥面（大头为莫式6号，小头为1∶20的工艺锥孔）和中央直径为

48mm的通孔。③

主要表面精度要求较高，如支承轴颈圆度误差仅允许5

m，表面粗糙度为Ra0.5

m，它们对公共轴线的圆跳动为5

m；其他轴颈，如前端装卡盘的锥面对公共轴线的圆跳动为8

m，莫氏锥孔对公共轴线的圆跳动在轴端处为5

m，在距轴端300mm为10

m。三、空心主轴加工时应注意的问题1、加工阶段的划分：加工过程大致划分为4个阶段钻顶尖孔之前的预加工阶段；从钻顶尖孔至调质前的工序为粗加工阶段；从调质处理工序至表面淬火工序为半精加工阶段；表面淬火后的工序为精加工阶段。要求较高的支承轴颈和莫氏6号锥孔的精加工，放在最后进行。整个主轴加工工艺过程以主要表面（支承轴颈）的加工为主线，而其他表面的加工穿插于其中的一个加工过程。这样安排工艺过程的优点是，粗加工切除大量金属产生的变形，可以在半精加工和精加工中消除；而主要表面放在最后进行加工，可不受其他表面加工时的影响，并方便安排热处理工序，有利于机床的选择。三、空心主轴加工时应注意的问题（续）2、定位基准选用：尽量采用顶尖孔作为定位基准。深孔加工后采用带顶尖孔的锥堵作为定位基准。需要应用互为基准原则加工外回转面时，以两端中心孔作定位基准，因主轴为空心零件，在已加工出中央通孔以后的工序中采用带有中心孔的锥堵或拉杆心轴装夹，其上的中孔为加工时的定位基准。锥堵或带锥堵的拉杆心轴具有较高的精度。拉杆心轴上2个锥堵的锥面要求同轴，否则拧紧螺母后会使工件变形。3、工序顺序安排：遵从基面先行、先粗后精、先主后次的原则。还需主要以下4点：①花键和键槽加工应安排在精车之后，粗磨之前②主轴的螺纹放在淬火之后的精加工阶段③外圆表面加工顺序。先加工大直径外圆，再加工小径外圆，以避免一开始就降低工件刚度。④深孔加工。空心主轴的中央通孔属于深孔。深孔加比一般加工困难和复杂。钻头较长，系统刚性变差容易引起振动和钻偏；钻头切削刃在钻到一定深度时冷却液不易注入，散热条件差，钻头磨损快；且钻头排屑困难，容易堵塞。主轴钻深孔虽属粗加工，考虑到内外圆同轴度和壁厚均匀及热变形问题。钻深孔工序应安排在粗车或半精车和调质之后进行。深孔钻加工主轴孔③次要表面的加工安排。·

主轴花键、键槽等次要面的加工，放在外圆精车或粗磨后、精磨外圆前进行。主轴上的花键若需淬火，在淬火前铣出，淬火后的变形在花键磨床上用磨削来消除，一般只磨外圆即可，如果淬火变形过大，则应磨花键齿侧；铣花键的方法与生产规模有关。成批大量生产时用花键铣床加工，单件小批量生产时在卧式铣床上利用分度头进行加工。1、定位基准选择设计基准为两轴颈公共轴线A-B，从基准重合原则出发，定位基准也选A-B；从互为基准原则出发，粗加工主轴主要外圆时以主轴中心孔为基准，粗加工内孔则以主要外圆为基准；精加工主轴以轴两端顶尖孔为精基准。具体选择时注意三点：由于各表面位置精度高，最好在一次装夹中完成各表面的加工（工序集中且基准统一）粗加工各表面在没有钻锥孔前，轴为实心轴，工艺系统刚度较好，采用左端用三爪夹持外圆，右端顶尖定位支承（可传递较大扭矩）粗加工各表面。在主轴钻锥孔后，顶尖孔已消失，主轴已空心，工艺系统刚度较差。这时为了仍用原来的顶尖孔定位（铣床主轴锥孔大，用带有顶尖孔的锥度心轴），CA6140主轴锥孔小，用锥堵。以保证各表面的形位精度。2、划分加工阶段该轴主要表面加工划分为三个加工阶段，即

1）粗加工阶段：粗车各外圆、钻中心孔。半精加工阶段：半精车各外圆及两端锥孔、精车中心通孔等。精加工阶段：粗、精磨各外圆或锥孔。其他次要表面适当穿插在各阶段进行各加工阶段大致以热处理为界，将整个加工过程按粗、精阶段划分，是工艺制定的原则，以兼顾生产效率和表面质量。综合以上，主要表面加工顺序如下外圆表面粗车(顶尖定位）→外圆表面半精车(顶尖定位→钻通孔（用半精加工的外圆面定位）→锥孔粗加工（用半精加工的外圆面定位，加工后配锥堵）→外圆表面精车(锥堵顶尖孔定位）→锥孔精加工（用精加工外圆面定位）5、主轴锥孔磨削一般以支承轴颈A-B面做定位基准。有三种安装方式前支承装于中心架，后支承用卡盘装夹前、后支承装于两个中心架，用万向节与主轴相联；采用专用夹具(大批量生产用）；该夹具由底座、支承架及浮动卡头三部分组成；前、后两支架与底座连