工藝夾具畢業(yè)設計12xz-305工藝編制及工裝設計

陜西理工學院畢業(yè)設計論文 1 XZ 305 工藝編制及工裝設計 侯 峰 （陜西理工學院機械工程學院機械設計制造及其自動化專業(yè) 035班 陜西 漢中 723003 ） 指導老師：周 崇 吉 摘要 論述 銑床主軸 零件的工藝編制 ，研究零件機械加工工藝規(guī)程的設計問題，介紹工藝規(guī)程的組成、制定程序等。說明零件的機械加工工藝結(jié)構(gòu)性，結(jié)合生產(chǎn) 主要從零件分析、毛坯的選擇、工藝路線的擬定、工序內(nèi)容的確定等幾個方面詳細的講述了 銑床主軸 零件 工藝過程設計以及 工藝編制中應注意的問題，以及如何才能達到最理想的表面質(zhì)量和經(jīng)濟效益。 工裝設計 方面，闡 述了機床專用夾具的設計原理和方法 。為了在軸上銑鍵槽，設計了用 V型塊進行定位，手柄螺母螺旋機構(gòu)進行夾緊的組合夾具。通過組合專用夾具，解決了主軸銑鍵槽定位和夾緊的問題。這樣提高了機械加工的效率，減輕了工人的勞動強度，縮短了生產(chǎn)時間，增加了效益。 關鍵詞 工藝路線 工藝編制 工裝設計 銑鍵槽 夾具 陜西理工學院畢業(yè)設計論文 2 XZ 305 machine spindle Process Equipment Design and preparation Hou Feng （ Grade03,Class05,Major Mechanical Design and Manufacturing Automation， Mechanical Engineering Dept. ， Shaanxi University of Technology， Hanzhong723003， Shaanxi） tutor: Zhou Chong Ji Abstract： Expositions axis milling machine parts technology, research mechanical components of process design. Process order on the composition of the development procedures. Note parts of the structural mechanical processing, and combining production from the main components analysis, the choice of rough, Process design, processes to determine the contents of several aspects, such as detailed on the main axis milling machine parts design and process technology to be compiled , and the question of how we can achieve the best surface quality and economic benefits. Tooling design, the machine described the special fixture design principles and methodologies. To axis milling keyway, design a V-shaped block used for positioning the handle screw nut agencies clamping fixture combinations. By combining special fixture to solve the keyway milling spindle positioning and clamping issue. This increased machining efficiency and reduce the labor intensity, shorten production time and increased efficiency. Key word： Craft route Craft establishment Preparation Milling keyway Fixture 陜西理工學院畢業(yè)設計論文 3 目 錄 引言 . 1 1. 零件分析 . 2 1.1 零件作用 . 2 1.2 零件技術要求 . 2 2.毛坯的選擇 . 3 2.1 毛坯制造方法考慮因素： . 3 2.2 主軸毛坯的選擇及制造方法 . 3 2.3 毛坯的熱處理 . 4 3.擬定工藝路線 . 5 3.1 定位基準的選擇 . 5 3.2 表面加工方法的選擇 . 6 3.2.1 選擇表面加工方法時應考慮的因素 . 6 3.3 加工階段的劃分 . 7 3.3.1 加工階段的劃分 . 8 3.3.2 劃分加工階段的目的 . 9 3.4.工序的集中與分散 . 10 3.4.1 工序集中的特點 . 10 3.4.2 工序分散的特點 . 10 3.5 加工順序的安排和工序的確 定 . 10 3.5.1 機械加工工序 . 10 3.5.2 主要工序的加工方法 . 12 3.5.3 熱處理工序 . 12 3.5.4 輔助工序 . 13 3.6 主軸加工工藝過程分析 . 15 3.6.1 主軸毛坯的選擇及制造方法 . 15 3.6.2 毛坯的熱處理 . 16 3.6.3 定位基準的選擇 . 16 4. 工序內(nèi)容的擬定 . 17 4.1 機床與工藝裝備的選用 . 18 4.1.1 機床的選擇 . 18 陜西理工學院畢業(yè)設計論文 4 4.1.2 工藝裝備的選擇 . 19 4.2 加工余量和工序尺寸的確定 . 20 4.2.1 加工余量的確定 . 20 4.2.2 工序尺寸及其公差的確定 . 21 4.3 切削用量的選擇 . 34 4.3.1 切削用量的選擇原則 . 34 4.3.2 時間定額的制定 . 35 4.4 工藝過程的技術經(jīng)濟分析 . 43 4.4.1 提高勞動生產(chǎn)率的途徑 . 43 4.4.2 工藝成本及其組成 . 44 5.夾具設計部分 . 44 5.1 機床夾具的功用 . 45 5.2 機床夾具的分類 . 45 5.3 機床夾具的組成 . 45 5.4 工件在夾具中的定位及定位誤差 . 46 5.4.1 定位方案的設計 . 46 5.4.2 定位誤差分析 . 47 5.5 加緊裝置的確定 . 48 5.5.1.夾緊裝置的組成 . 48 5.5.2.夾緊裝置的基本要求 . 48 5.5.3.確定夾緊力 . 49 致 謝 . 50 參考文獻 . 51 陜西理工學院畢業(yè)設計論文 第 1 頁 共 52 頁 引 言 機械工業(yè)是為國民經(jīng)濟提供裝備和為人民生活提供耐用消耗品的產(chǎn)業(yè)，國民經(jīng)濟各部門生產(chǎn)技術的進步和經(jīng)濟效益的高低在很大程度上取決于它所采用裝備的性能和質(zhì)量。所以機械工業(yè)的技術水平和規(guī)模是衡量一個國家科技水平和經(jīng)濟實力的重要標志。 經(jīng)過建國 40 多年的發(fā)展，機械工業(yè) 已成為我國工業(yè)中產(chǎn)品門類比較齊全，具有相當規(guī)模和一定技術基礎的支柱產(chǎn)業(yè)之一。改革開放以來，機械工業(yè)引進了大量的國外先進技術，目前這些技術已大批量投入生產(chǎn)，加上國內(nèi)自行研究開發(fā)的結(jié)果，使機械產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)正向著合理化方向發(fā)展，對市場的適應能力也明顯增強。 通過對引進技術的消化吸收，又計劃的推進了企業(yè)的技術改造，引導企業(yè)走依靠科技進步的道路，使制造技術機械產(chǎn)品的性能及企業(yè)的經(jīng)濟效益都發(fā)生了顯著的變化，我國機械工業(yè)綜合技術水平有了較大幅度的提高，一批先進的生產(chǎn)技術在生產(chǎn)中得到應用和普及，約有近 10%的企業(yè)進入了高技術 企業(yè)的行列， 60%以上的企業(yè)建立了專門的技術開發(fā)機構(gòu)，此外科技體制改革不斷深化，絕大多數(shù)研究院、所已進入經(jīng)濟建設主戰(zhàn)場，正發(fā)揮越來越大的作用。 按照傳統(tǒng)的專業(yè)劃分，機械制造工藝學的研究范疇是零件的機械加工和裝配的工藝過程。很長時間以來，機械加工工藝最廣泛采用的方法是切削加工和磨削加工，即按照一定的順序，采用硬度比工件高的切削刀具實現(xiàn)機械加工。 改革開放以來，機械工業(yè)充分利用國內(nèi)外的技術資源，進行技術改造，依靠科技進步，已經(jīng)取得了長足的發(fā)展。但與世界先進水平相比，我國的機械制造業(yè)的產(chǎn)品在功能、質(zhì)量等方面還有較大 的差距，產(chǎn)品構(gòu)成落后，精度保持性差、科研開發(fā)能力較薄弱、人員技術素質(zhì)還跟不上現(xiàn)代機械制造業(yè)飛速發(fā)展的需要。因此，我國機械制造業(yè)必須不斷增強技術力量，培養(yǎng)高水平的人才和提高現(xiàn)有人員的素質(zhì)，學習和引進國外先進科學技術，使我國的機械制造工業(yè)早日趕上世界先進水平 。 陜西理工學院畢業(yè)設計論文 第 2 頁 共 52 頁 1. 零件分析 1.1零件作用 該零件為銑床主軸，屬于精密機床主軸零件。它主要起支撐和傳動轉(zhuǎn)矩的作用，是旋轉(zhuǎn)體零件。其主要由內(nèi)外圓柱面、內(nèi)錐面、螺紋、鍵槽及橫向深孔等組成，是空心類機床主軸。所以它的主要表面的精度和表面質(zhì)量要求很高，而且 精度也要求穩(wěn)定。 1.2零件技術要求 （ 1） 支撐主軸頸 65和 60，表面的同軸度分別是 0.003 和 0.005； （ 2） 安裝銑刀的 7： 24 內(nèi)錐孔相對支撐軸頸的徑向圓跳動為 0.003 ，錐孔用涂色檢查時，接觸面積不小于 85%，而且靠近大端 ； （ 3） 大端的端面跳動為 0.005； （ 4） 軸頸 65 與前軸承過盈 -0.005 ； （ 5） 材料為 38CrMoAlA,滲氮處理后的硬度： 65HRC。 陜西理工學院畢業(yè)設計論文 第 3 頁 共 52 頁 2.毛坯的選擇 機械加工中毛坯的種類很多 ,如鑄件鍛件型材擠壓件沖壓件及 焊接組合件等 ,同一種毛坯可能有不同的制造方法 .最常用的毛坯是鑄件和鍛件 當零件承受重載荷 ,沖擊載荷或交變載荷時 ,其毛坯宜選用鍛件 ,因為鍛件的強度與沖擊韌度較高 ,鍛件的主要材料是各種碳鋼和合金鋼 .鍛造方法有自由鍛 ,模鍛與胎模鍛和精密鍛造等幾種 .其中自由鍛生產(chǎn)率低 ,表面質(zhì)量差 ,加工余量大 ,但成本教低 ,適用于單件小批生產(chǎn)及大型鍛件的生產(chǎn)；模鍛生產(chǎn)率高，鍛件精度高，表面質(zhì)量好，加工余量小，可鍛制較復雜的鍛件，但成本較高，適用于成批大量生產(chǎn)中小型鍛件；胎模鍛介于自由鍛與模鍛之間適用于中小批生產(chǎn)小型鍛件。 2.1毛坯制 造方法考慮因素 ： 提高毛坯制造質(zhì)量可以減少機械加工勞動量 ,降低機械加工成本 ,但往往會增加毛坯的制造成本 .一般地 ,選擇毛坯的制造方法應考慮以下幾個因素 : (1)材料的工藝性能 材料的工藝性能在很大程度上決定毛坯的制造種類和制造方法 .例如 ,鑄鐵鑄造青銅等脆性材料不能鍛造與沖壓 ,由于可焊性很差也不宜用焊接方法制造組合毛坯 ,而只能鑄造 .低碳鋼的鑄造性能差 ,很少用于鑄造 ;但由于可鍛性 ,可焊性均好低碳鋼廣泛用于制造鍛件、型材、沖壓件、擠壓件和組合毛坯等 . (2)毛坯的尺寸形狀和精度要求 毛坯的尺寸大小和復雜程度也是選 擇毛坯的重要依據(jù) .直徑相差不大的階梯軸宜采用棒料 ;直徑相差較大的宜采用鍛件 .尺寸很大毛坯 ,通常不宜采用模鍛和壓鑄特種鑄造方法制造 ,而宜采用自由鍛造或砂型鑄造 .形狀復雜的毛坯 ,不宜采用型材或自由鍛件 ,可采用鑄件或模鍛件沖壓件或組合毛坯 . (3)零件的生產(chǎn)綱領 選擇的毛坯制造方法只有于零件的生產(chǎn)綱領相適應才能獲得最佳的經(jīng)濟效益 ,生產(chǎn)綱領大時宜采用高精度和高生產(chǎn)率的毛坯制造方法 ,如模鍛及熔模制造等 ;生產(chǎn)綱領小時 .宜采用設備投資少的毛坯制造方法 . (4)采用新材料 ,新工藝 ,新技術的可能性 確定了毛坯的制造方法后 ,就 可以查表求得毛坯的尺寸和公差 . 2.2主軸毛坯的選擇及制造方法 毛坯的制造方法主要和使用要求和生產(chǎn)類型有關 .毛坯形式有棒料與鍛件兩種 .銑陜西理工學院畢業(yè)設計論文 第 4 頁 共 52 頁 床主軸零件的材料為 38GrMoAlA 氮化鋼 ,該零件為大批生產(chǎn) ,故毛坯選為鍛件 .通過加熱鍛造后 ,可使金屬內(nèi)部纖維組織沿表面均勻分布 ,從而獲得較高的抗拉、抗彎及抗扭強度 .單件小批生產(chǎn)的階梯軸一般采用自由鍛 ,在大批大量生產(chǎn)中則采用模段自 .自由鍛造時所使用的設備比較簡單 ,但毛坯精度較差 ,余量較大 ,特別是貫穿于通孔的軸件 ,既浪費材料 ,生產(chǎn)率又低 .采用模鍛毛坯 ,不但毛坯精度高、加工余量 小、而且生產(chǎn)率也高 .材料經(jīng)模鍛后 ,纖維組織的在分布有利于提高零件的強度 . 2.3毛坯的熱處理 軸是傳遞動力的零件 ,它應有良好的機械強度和剛度 ,而其工作表面又應有良好的耐磨性 ,因此軸件要選用適當?shù)匿摬?;為了使軸件加工后有良好的尺寸精度穩(wěn)定性 ,因而又要求有適當?shù)臒崽幚磉^程 . 陜西理工學院畢業(yè)設計論文 第 5 頁 共 52 頁 3.擬定工藝路線 工藝路線的擬定包括 :定位基準的選擇 ;各表面加工方法的確定 ;加工階段的劃分 ;工序集中程度的確定 ;工序順序的安排 . 3.1定位基準的選擇 軸件加工中 ,為了保證個主要表面的相互位置精度 ,選擇定位基準時應盡 可能使其與裝配基準重合和使各工序的基準統(tǒng)一 ,并且考慮在一次安裝中盡可能加工出較多的表面 . 軸類零件加工的精度指標是各段外圓的同軸度以及錐孔和外圓的同軸度 .XZ-305 主軸的裝配基準主要是前后兩個支撐軸頸面 ,為了保證卡盤定位面以及前錐孔與支撐軸頸面有較高的同軸度 ,應以加工好的支撐軸頸為定位基準來終磨錐孔和卡盤定位面 ,這就能符合基準重合的原則 . 由于外圓表面的設計基準為軸的中心線 ,在加工軸時 ,若能以軸心線作為定位基準就能符合基準統(tǒng)一的原則 ,就可以避免誤差的產(chǎn)生 ,所以軸類零件加工都用軸兩端的頂尖孔作為精基準面 .頂 尖孔的精度越高 ,加工精度就有可能越高 .用頂尖孔作為定位基準 ,能在一次安裝中加工出各段外圓表面及其端面等 ,既符合基準統(tǒng)一原則 ,又保證了各外圓的同軸度以及各外圓表面的垂直度要求 .所以對實心軸 (鍛件或棒料毛坯 )在粗車之前 ,均先打頂尖孔 ,然后粗車外圓 .對于空心軸則以外圓定位 ,加工空心孔并在兩端孔口倒角或車兩端內(nèi)錐孔 ,以作為以后的加工基準 .在此之后 ,實心軸始終以頂尖孔定位進行以后的加工 ,空心軸則以兩端孔口倒角或者兩端錐孔定位進行以后的加工 . 兩端頂尖孔的質(zhì)量好壞 ,對加工精度影響很大 ,應盡量做到兩端頂尖孔軸線相互重合 ,孔的錐角 60要準確，它與頂尖的接觸面積要大，光潔度要好，否則裝卡于兩頂尖間的軸在加工過程中將因接觸剛度的變化而出現(xiàn)不圓度 .因此 ,經(jīng)常注意兩頂尖孔的質(zhì)量 ,是軸件加工中的關鍵問題 . XZ-305 主軸的毛坯是實心的 ,但最后要加工成空心軸 ,從選擇定位基準面的角度來考慮 ,希望采用頂尖孔來定位 ,而把深孔加工工序安排在最后 ;但深孔加工是粗加工工序 ,要切除大量金屬 ,會引起主軸變形而影響加工質(zhì)量 ,所以只好在粗車外圓之后就把深孔加工出來 .在成批生產(chǎn)中深孔加工之后 ,為了還能用頂尖孔作定位基準面 ,可考慮在軸的通孔兩端加工出工藝錐 面 ,插上兩個帶頂尖孔的錐堵或帶錐堵的心軸來安裝工件 . 為了保證支撐軸頸與主軸內(nèi)錐孔面的同軸度要求 ,在選擇精基準時 ,要根據(jù)互為基準的原則 .例如 XZ-305主軸在車大端 7:24錐孔時 ,用的是與前支撐軸頸與后支撐軸頸的陜西理工學院畢業(yè)設計論文 第 6 頁 共 52 頁 外圓柱面為定位基準面 ,這樣定位誤差就有所減小 . 根據(jù)上述分析可知 ,對實心的軸類零件 ,精基準面就是頂尖孔 ;而對于象 XZ-305的空心主軸 ,除頂尖孔外還有軸頸外圓表面并且兩者交替使用 ,互為基準 . 3.2表面加工方法的選擇 工件上的加工表面往往需要通過粗加工、半精加工、精加工等才能逐步達到質(zhì)量要求，加工 方法的選擇一般應根據(jù)每個表面的精度要求，先選擇能夠保證該要求的最終加工方法，然后再選擇前面一系列預備工序的加工方法和順序。可以先提出幾個方案進行比較，再結(jié)合其他條件選擇其中一個比較合理的方案。 3.2.1 選擇表面加工方法時應考慮的因素 (1)加工表面本身的要求 根據(jù)每個加工表面的技術要求和各種加工方法及其組合后能達到的加工經(jīng)濟精度和表面粗糙度，確定加工方法及加工方案。所謂加工經(jīng)濟精度和表面粗糙度是在正常的加工條件下（采用符合質(zhì)量標準的設備、工藝裝備和標準技術等級的工人，不延長加工時間）所能保證的加工精度和表 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，如有色金屬磨削困難，一般采用金剛鏜或高速精密車削的方法進行加工；淬火鋼則采用磨削加工。 1)生產(chǎn)類型 在大批量生產(chǎn)中，可采用專用的高效設備和專用工藝裝備，如平面和內(nèi)孔可采用拉削加工；軸類零件可采用半自動液壓仿形車床加工等。在單件小批生產(chǎn)中，可采用通用設備、通用工藝裝備及一般的加工方法。 2)本廠的現(xiàn)有設備情況和技術條件 應該充分利用現(xiàn)有設備，發(fā)掘企業(yè)潛力，發(fā)揮工人的積極性和創(chuàng)造性。同時也應該考慮不斷的改進現(xiàn)有的加工方法和設備，推廣新技術 ，提高工藝水平，以及設備負荷的平衡。 各種孔的加工方法如表 3.1所示。 表 3.1 孔 的加工方法 序號 加工 方案 經(jīng)濟精度（ IT） 表面粗糙度 Ra/um 1 鉆 11 12 12.5 2 鉆 擴 10 11 12.5 6.3 陜西理工學院畢業(yè)設計論文 第 7 頁 共 52 頁 3 鉆 擴 鉸 6 9 3.2 0.32 4 鉆 擴 粗鉸 精鉸 7 1.6 0.8 5 鉆 粗鉸 精鉸 7 8 1.6 0.8 6 粗車半精車粗磨精磨 5 7 0.4 0.1 7 粗 鏜 半精 鏜 精鏜 7 8 1.6 0.8 8 粗 鏜 半精 鏜 磨孔 7 8 0.8 0.2 根據(jù)以上孔的加工，由于主軸孔的加工精度，最后選擇本主軸內(nèi)孔的加工方法如下： 鉆擴 ； 鉆擴粗磨精磨 各種外圓的加工方法如表 3.2所示。 表 3.2 外圓表面的加工方法 序號 加工 方案 經(jīng)濟精度（ IT） 表面粗糙度 Ra/um 1 粗車 11 13 50 12.5 2 粗車半精車 8 9 6.3 3.2 3 粗車半精車精車 6 7 3.2 1.6 4 粗車半精車精車滾壓（或拋光） 6 7 0.2 0.025 5 粗車半精車磨削 6 7 0.8 0.4 6 粗車半 精車粗磨精磨 5 7 0.4 0.1 7 粗車半精車粗磨精磨超精加工 5 0.1 0.012 8 粗車半精車精車 5 6 0.4 0.025 9 粗車半精車粗磨精磨超精磨 5級以上 0.025 0.010 10 粗車半精車精車精磨研磨 5級以上 0.10 0.01 根據(jù)以上外圓面的加工方法，根據(jù)主軸表面精度要求，最后選擇表面加工方法如下： 粗車半精車粗磨精磨 3.3 加工階段的劃分 陜西理工學院畢業(yè)設計論文 第 8 頁 共 52 頁 3.3.1加工階段的劃分 由于主軸的精度要求高 ,并且在加工過程中要切除大量金屬 ,因此 ,必須將主軸的加工過程劃分為幾個階段 ,將粗加工和精加工分別安排在不同的階段中 . XZ-305主軸加工過程大致可分為三個階段 : （ 1）粗加工階段 a.毛坯處理 :毛坯備料、鍛造和正火 b.粗加工 :鋸掉多余部分、銑端面打中心孔和粗車外圓等 這階段的主要目的是 :用大的切削用量切除大部分余量 ,把毛坯加工至接近 工件的最終形狀和尺寸 ,只留下少量的加工余量 .通過這階段還可以及時發(fā)現(xiàn)鍛件裂紋等缺陷 ,作出相應措施 . (2)半精加工階段 a.半精加工前熱處理 對于 38GrMoAlA氮化鋼 一般采用調(diào)質(zhì)處理達到 HB345 b.半精加工 車工藝錐面 (定位錐孔 )、半精車外圓端面和鉆深孔等 這階段的主要目的是 :為精加工作好準備 ,尤其是為精加工作好基面準備 .對于一些要求不高的表面 ,在這階段達到圖紙規(guī)定的要求 . (3)精加工階段 a.精加工前的熱處理 局部淬火 b.精加工前各種加工 粗磨工藝錐面 (定位錐孔 )、粗磨外圓、銑鍵槽等 (3)精加工 精磨外圓和內(nèi)錐面及孔、磨螺紋等以保證主軸最重要表面的精度 這階段的主要目的是 :把各表面加工到圖紙規(guī)定的要求 . 根據(jù)粗、精加工分開原則來劃分階段 ,極為必要 .這是由于加工過 程中熱處 理、切削力、切削熱、夾緊力等對工件產(chǎn)生較大的加工誤差和應力 ,為了消除前一道工序的加工誤差和應力 ,需要進行另一次新加工 ,不過這一次加工所帶來的誤差和應力總是要比前一次小 .因此 ,加工次數(shù)增多以后 ,精度便逐漸提高 .精度要求越高加工次數(shù)越多 . 熱處理后出現(xiàn)變形是顯而易見的，象正火、調(diào)質(zhì)和淬火等工序往往使工件彎曲或扭曲，而且調(diào)質(zhì)和淬火后，往往伴隨著產(chǎn)生內(nèi)應力，因此，熱處理之后，經(jīng)常需要安排一次機械加工（如車削或磨削），以糾正零件的變形和消除一部份內(nèi)應力。但機械加工之后，由于工件的內(nèi)應力重新平衡，又會留下新的 變形和新的加工應力，雖其數(shù)值比未加工之前大為減少，但必須用新的機械加工方法加以消除，故在粗磨之后又需進行半精磨、陜西理工學院畢業(yè)設計論文 第 9 頁 共 52 頁 精磨等工序。對于精度要求高的主軸，又需在在粗磨或精車之后進行低溫時效處理，以提高軸件的尺寸精度穩(wěn)定性。 由于粗加工之前，毛坯余量較大，而且余量往往不均，因而在粗加工中需用大的切削力，并常常因此產(chǎn)生大量切削熱，使軸件在加工中產(chǎn)生熱變形和受力變形，而出現(xiàn)形狀誤差（如鼓形和鞍形）；由于外圓余量不均又將出現(xiàn)不圓度、錐度等，同時也出現(xiàn)大量的加工應力。故粗加工之后要進行半精加工（如半精車、精車等），這也是鍛件 毛坯比幫料毛坯多車一次的原因。此后即使不插入熱處理工序，也往往在半精車加工之后進行淬火處理，因而又需進一步進行一系列的精加工。后一次加工所帶來的切削力和惹來熱量，均比前一次?。ㄒ蚱溆嗔恐饾u減?。?，因而出現(xiàn)的誤差和應力也隨之減小，這就是進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裝中完成，而應當把粗、精加工分為兩個工序或者在不同的機床上進行，最后粗、精加工間隔，讓上道工序加工的內(nèi)應力逐步消失（自然時效）。還需指出，粗加工機床要求功率達和剛度好，要能承受大的切削力，而精加工則要求機床精度高。若 以精加工機床進行粗加工，易于喪失精度和降低機床壽命，從機床保養(yǎng)角度來看，粗、精加工也應分開。 3.3.2劃分加工階段的目的 （ 1）利于保證加工質(zhì)量。粗加工階段中切除較多的加工余量，生產(chǎn)的切削力和切削熱都比較大，因而工藝系統(tǒng)受力變形、受熱變形及工件內(nèi)應力變形較大，不可能達到高的加工精度和表面粗糙度及表面質(zhì)量。因此，需要在后續(xù)階段逐步減少加工余量，來逐步修正工件的變形。同時，各加工階段之間的時間間隔相當于自然時效，有利于消除零件的內(nèi)應力，使工件有變形的時間，以便于在后續(xù)工序中加以修正，從而保證零件的加工質(zhì)量。 （ 2）便于合理使用機床 粗加工時可采用功率大、精度低的高效機床；精加工時可采用相應的精加工機床，這樣，不但發(fā)揮了機床各自的性能特點，也延長了高精度機床的使用壽命。 （ 3）便于安排熱處理工序 為了在機械加工工序中插入必要的熱處理工序，同時使熱處理發(fā)揮充分的效果，這就自然而然地把機械加工工藝規(guī)程劃分為幾個加工階段，并且每個階段各有其特點及應該達到的目的。 此外，劃分了加工階段，可帶來下列兩個有利條件： a 粗加工各表面后可及早發(fā)現(xiàn)毛坯的缺陷，及時報廢或修補，以免繼續(xù)進行精加工而浪費工時和制造費用。 陜西理工學院畢業(yè)設計論文 第 10 頁 共 52 頁 b精 加工工序安排在最后，可保護精加工后的表面少受損傷或不受損傷。 3.4.工序的集中與分散 工序集中與分散是擬定工藝路線的兩個不同原則。工序分散是將零件各個表面的加工分得很細，工序多，工藝路線長，而每道工序所包含的內(nèi)容卻很少。工序集中則相反，零件的加工只集中在少數(shù)幾道工序里完成，而每道工序所包含的加工內(nèi)容卻很多。 3.4.1工序集中的特點 （ 1） 便于采用高效專用設備和工藝裝備，來大大提高生產(chǎn)率； （ 2） 減少了設備數(shù)量，相應的減少了操作工人的數(shù)量和生產(chǎn)面積； （ 3） 減少了工序數(shù)目，減少了運輸工作量，簡化了生產(chǎn)計劃 工作，縮短了生產(chǎn)周期； （ 4） 減少了工件安裝次數(shù)，不僅有利于提高勞動生產(chǎn)率，而且有利于保證各加工表面之間的相互位置精度； （ 5） 因為采用了專用的設備和專用工藝裝備數(shù)量多而復雜，所以機床和工藝裝備的調(diào)整、維修費事，生產(chǎn)準備工作量很大。 3.4.2工序分散的特點 （ 1） 采用比較簡單的機床和工藝裝備，調(diào)整容易； （ 2） 由于工序內(nèi)容簡單，有利于選擇合理的切削用量，也有利于平衡工序時間，組織流水線生產(chǎn)； （ 3） 生產(chǎn)準備工作量小，容易適應產(chǎn)品更換； （ 4） 對操作工人的技術要求低，或只需要經(jīng)過較短時間的訓練； （ 5） 設 備數(shù)量多，操作工人多，生產(chǎn)面積大。 在一般情況下，單件小批生產(chǎn)中為簡化生產(chǎn)計劃工作，只能采用工序集中原則，但多應用臥式機床，在大批大量生產(chǎn)中工序則可以集中也可以分散。 3.5 加工順序的安排和工序的確定 3.5.1機械加工工序 具有空心和內(nèi)錐特點的軸類零件，在考慮支撐軸頸、一般軸頸和內(nèi)錐等主要表面的加工順序時，可以有以下幾種方案： （ 1） 外圓表面粗加工 鉆 深 孔 外圓表面精加工 錐 孔 粗加工 錐孔精加工； （ 2） 外圓表面粗加工 鉆深孔 錐 孔 粗加工 錐 孔 精加工 外圓表面精陜西理工學院畢業(yè)設計論文 第 11 頁 共 52 頁 加工 （ 3） 外圓表面粗加工 鉆深孔 錐孔粗加工 外圓表面精加工 錐孔精加工 針對 XZ 305主軸的加工順序來說，可作這樣的比較分析： 第一方案：在錐孔粗加工時，由于要用已精加工過的外圓表面作為精基準面，會破壞外圓表面的精度和光潔度，故此方案不宜采用。 第二方案：在精加工外圓表面時，還要在插上錐堵，這樣會破壞錐孔精度。另外，在加工錐空時不可避免的有加工誤差（錐孔的磨削條件比外援磨削條件差），加上錐堵本身的誤差就會造成外圓表面和內(nèi)錐面的不同軸，故此方案也不宜采用。 第三方案：在錐孔精加工時，雖然也要用已用精加工過的外圓表面作為 精基準面，但由于錐面精加工的余量已很小，磨削力不大，同時錐孔的精加工已處于最終階段，對外圓表面的精度影響不大；加上這一方案的加工順序，可以采用外圓表面和錐孔互為基準，交替使用，能逐步提高同軸度。 因此，主軸采用第三種加工方案。 通過方案的分析比較也可看出，軸類零件各表面先后加工順序，在很大程度上與定位基準的轉(zhuǎn)化有關。當零件加工用的粗、精基準選定后，加工順序就大致可以確定了。因為各階段開始總是先加工定為基準面，即先行工序必須為后續(xù)的工序準備好所用的定為基準。如 XZ 305 主軸工藝過程，一開始就銑端面打中心孔， 這就是為粗車和半精車外圓準備定位基準，半精車外圓為深孔加工準備了定位基準；半精車外圓也為前后的錐孔加工準備了定位基準。反過來，前后錐孔裝上錐堵后的頂尖孔，又為此后的半精加工和精加工外圓準備了定位基準；而最后磨錐孔的定位基準又是上工序磨好的軸頸表面。 安排主軸加工順序要注意以下幾點： （ 1） 基準先行 機械加工工藝安排時，總是先加工好定位基準面，即基準先行。主軸加工總是先安排銑端面打中心孔，以便為后續(xù)的工序準備好定位基準。 （ 2） 深孔加工的安排 為了使中心孔能夠在多道工序中使用，希望深孔加工安排在最后。但是 ，深孔加工屬于粗加工，余量大，發(fā)熱多，變形也大，會使得加工精度難以保持，故不能放到最后。一般，深孔加工安排在外圓粗車之后，以便有一個較為精確的軸頸作為定位基準用來搭中心架，這樣加工出的孔容易保證主軸壁厚均勻。 （ 3） 先外后內(nèi)先大后小 陜西理工學院畢業(yè)設計論文 第 12 頁 共 52 頁 先加工外圓，在以外圓定位加工內(nèi)孔。如錐孔安排在軸頸精磨之后再進行精磨；加工階梯外圓時，先加工直徑較大的，后加工直徑較小的，這樣可避免過早的削弱工件的剛度。加工階梯深孔時，先加工直徑較大的，后加工直徑較小的，這樣便于剛度較大的孔加工工具。 （ 4）次要表面加工的安排 主軸上的鍵槽、 螺紋等次要表面加工 ,通常均安排在外圓精車或粗磨之后、精磨外圓之前進行 .如果精車前銑出鍵槽 ,精車時因斷續(xù)切削而易產(chǎn)生振動 ,即影響加工質(zhì)量，又容易損壞刀具，也難控制鍵槽的深度。這些加工也不能放到主要表面精磨之后，否則會破壞表面已獲得的精度。 3.5.2主要工序的加工方法 （ 1）中心孔的加工 成批生產(chǎn)均用銑端面鉆中心孔機床來加工中心孔，精密主軸的中心孔加工尤為重要，而且要分多次修研，其修研方法有： 用油石或橡膠砂輪修研； 用鑄鐵頂尖修研； 用硬質(zhì)合金頂尖修研； 用中心孔磨床磨削中心孔。 （ 2）外圓的加工 外圓車削是粗加工和半精加工外圓表面應用最廣泛的加工方法。成批生產(chǎn)時采用轉(zhuǎn)塔車床、數(shù)控車床；大批生產(chǎn)時，多采用多刀半自動車床、液壓仿形半自動車床等。磨削是外圓表面主要精加工方法，適用于加工精度高、表面粗糙度值較小的外圓表面。特別適用于淬火鋼等高硬度材料。當生產(chǎn)批量較大時，采用組合磨削、成形砂輪磨削及無心磨削等高效磨削方法。 （ 3）精磨錐孔 主軸錐孔對主軸支撐軸頸的徑向跳動，是一項重要的精度指標，因此錐孔加工是關鍵工序。主軸錐孔磨削通常采用專用夾具。 3.5.3熱處理工序 機械零件中常用的熱處理工藝有退火、正 火、調(diào)質(zhì)、時效、滲氮等。熱處理工序在工藝過程中安排是否恰當，是影響零件加工質(zhì)量和材料使用性能的重要因素。 熱處理工序是用來改善材料的性能及消除內(nèi)應力的。熱處理工序在工藝路線中的安排，主要取決于零件的材料和熱處理的要求。 陜西理工學院畢業(yè)設計論文 第 13 頁 共 52 頁 （ 1）預備熱處理 預備熱處理安排在機械加工之前，以改善切削性能、消除毛坯制造時的內(nèi)應力為主要目的。預備熱處理常用的方法有正火、退火、調(diào)質(zhì)等。 （ 2）最終熱處理 最終熱處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強度和硬度，如淬火 -回火。由于淬火后材料的塑性和韌性很差，有很 大的內(nèi)應力，易于開裂，組織不穩(wěn)定，材料的性能和尺寸要發(fā)生變化等原因，所以淬火后必須進行回火。調(diào)質(zhì)也作最終熱處理。 （ 3）去除應力處理 最好安排在粗加工之后，精加工以前，如人工時效、退火等。為了避免過多的運輸量，對于精度要求不太高的零件，一般把去除應力的人工時效和退火放在毛坯進入機械加工車間之前進行。 （ 4）為提高 工件表面耐磨性，采用滲氮處理等。 3.5.4 輔助工序 輔助工序包括工件的檢驗、去毛刺、去磁、清洗和涂防銹漆等。其