机械制造工艺学 第3版 课件 模块二 典型零件机械加工工艺文件的制订+项目二任务二CA6140卧式车床主轴机械加工工艺分析

机械制造工艺学机械制造工艺课程组图2-5所示为CA6140型卧式车床主轴简图，单件小批生产，材料为45钢锻件，要求零件具有良好的综合力学性能，局部轴颈和孔做淬火处理，淬硬程度见图示要求，试制定其机械加工工艺过程卡。项目二模块一任务二(一)CA6140型卧式车床主轴的结构分析该主轴零件的结构具有如下特点:1）该零件为多阶梯结构的空心轴、刚性主轴2）外圆表面有圆柱面、外锥(锥度为1∶12)的支承轴颈A、B两处和端部用于安装卡盘的短锥、花键、螺纹，内孔表面有两头内锥(大头为莫氏6号、小头为锥度1∶20的工艺锥)和中部ϕ48mm的通孔。(二)CA6140型卧式车床主轴的技术分析(1)支承轴颈主轴的两支承轴颈A、B与相应轴承的内孔配合，是主轴的装配基准，尺寸精度按IT5级制造，两支承轴颈的圆度公差为0.004mm，径向圆跳动公差为0.005mm，表面粗糙度Ra值为0.4μm。(2)装夹表面主轴前端锥孔中心线与支承轴颈中心线严格同轴，锥孔对支承轴颈A、B的径向圆跳动公差:近轴端处为0.005mm，距轴端300mm处为0.01mm;表面粗糙度Ra值为0.4μm。短圆锥面与支承轴颈同轴，端面与主轴回转中心垂直。短圆锥面对支承轴颈A、B的径向圆跳动公差为0.008mm，端面对支承轴颈A、B的端面圆跳动公差为0.008mm，表面粗糙度Ra值为0.8μm。(3)当螺纹表面中心线与支承轴颈中心线同轴。(4)轴向定位面主轴轴向定位面与主轴回转轴线垂直。(5)材料选用、热处理等要求。从以上分析可知，CA6140型卧式车床主轴的主要加工表面是两个支承轴颈A、B;端部莫氏6号锥孔;端部短锥面C及其端面D;装齿轮的各个配合轴颈等。其中，保证两支承轴颈本身的尺寸精度、几何形状精度、两支承轴颈之间的同轴度是主轴加工的技术关键。(三)CA6140型卧式车床主轴加工工艺过程及分析1.CA6140型卧式车床主轴加工工艺过程2.CA6140型卧式车床主轴加工工艺过程分析(1)定位基准的选择轴类零件一般多以外圆为粗基准，以轴两端的中心孔为精基准。具体选择时还要注意以下几点：1)当各加工表面间相互位置精度要求较高时，最好在一次装夹中完成各个表面的加工。2)粗加工或不能用两端中心孔(如加工主轴锥孔)定位时，可只用外圆表面定位或用外圆表面和一端中心孔作为定位基准。在加工过程中，应交替使用轴的外圆和一端中心孔作为定位基准，以满足相互位置精度要求。序号工序内容定位基准设备1自由锻

2正火

3划两端面加工线(总长870mm)

4铣两端面(按划线找正)外圆端面铣床5划两端中心孔的位置

6钻两端中心孔(按划线找正中心)外圆钻床或卧式车床7车外圆中心孔卧式车床8调质

9车大头外圆、端面及台阶，调头车小头各部中心孔顶一端，夹另一端卧式车床10钻φ48mm通孔(用加长麻花钻加工)夹一端，托另一端支承轴颈卧式车床11车大头锥孔、外短锥及端面(配莫氏6号锥堵)，调头车小头锥孔(配1∶20锥堵)夹一端，托另一端支承轴颈卧式车床12划大头端面孔

13钻大头端面孔(按划线找正)

钻床14表面淬火

15精车外圆并车槽中心孔顶一端，夹另一端卧式车床16精磨φ75h5、φ90g5两锥堵中心孔外圆磨床17磨小头锥孔(重配1∶20锥堵)，调头粗磨大头锥孔(重配莫氏6号锥堵)夹一端，托另一端支承轴颈内圆磨床18粗、精铣花键两锥堵中心孔卧式铣床19铣12f9键槽φ80h5处外圆万能铣床20车大头内侧、车三处螺纹(配螺母)两锥堵中心孔卧式车床21精磨各外圆及两端面两锥堵中心孔外圆磨床22粗磨两处1∶12外锥面两锥堵中心孔外圆磨床23精磨两处1∶12外锥面、D端面及短锥面C两锥堵中心孔外圆磨床24精磨莫氏6号锥孔夹小头，托大头支承轴颈锥孔磨床25按图样要求全部检验

3)在通孔钻出后一般均采用带有中心孔的锥堵或锥套心轴，如图2-22所示。当主轴孔的锥度较大(如铣床主轴)时，可用锥套心轴。图2-22锥堵与锥套心轴a)锥堵b)锥套心轴案例中主轴加工工艺过程中定位基准安排如下：粗基准：在工艺过程一开始以外圆作为粗基准铣端面钻中心孔；粗车：外圆为定位基准;半精加工、精加工外圆：采用锥堵上的两中心孔作为定位基准;终磨锥孔：以支承轴颈作为定位基准。上述定位基准选择各工序兼顾，也体现了互为基准原则。(2)加工阶段的划分主轴加工通常以主要表面加工为主线，划分为三个阶段:粗加工阶段:包括粗车各外圆、钻中心孔等;半精加工阶段:包括半精车各外圆及两端锥孔等;精加工阶段:包括粗、精磨各外圆及两端锥孔等。其他次要表面适当穿插在各个阶段进行。各阶段的划分大致以热处理为界，将整个加工过程按粗、精加工划分为不同的阶段，这是制订工艺规程的一个原则，目的是为了保证加工质量和降低生产费用。一般精度的主轴，精磨为最终工序。对于精密主轴，还应有光整加工阶段。(3)热处理工序的安排一般在主轴毛坯锻造后，首先安排正火处理，目的：消除锻造内应力，细化晶粒，改善机加工时的切削性能。粗加工后应安排调质处理，目的：消除内应力，代替时效处理，提高韧性。半精加工后对支承轴颈、配合轴颈、锥孔等安排淬火处理，目的：达到设计的硬度保证表面的耐磨性。(4)加工顺序的安排依据“基面先行，先粗后精，先主后次”的原则进行。对主轴零件一般是准备好中心孔后，先加工外圆，再加工内孔，并注意粗精加工分开进行。本案例中，以热处理为标志，调质处理前为粗加工，淬火处理前为半精加工，淬火后为精加工。在安排主轴工序时，还应注意以下几点。1)深孔加工应安排在调质以后进行，在半精加工阶段进行。2)外圆表面的加工顺序应先加工大直径外圆，然后加工小直径外圆，以免一开始就降低了工件的刚度。3)主轴上的花键、键槽等次要表面的加工一般应安排在外圆精车或粗磨之后，精磨外圆之前进行。4)主轴上螺纹表面加工宜安排在主轴局部淬