车床主轴加工基本工艺设计文档格式.docx
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⑷、空套齿轮轴颈
空套齿轮轴颈对支承轴颈A、B径向圆跳动公差为0.015mm。
由于该轴颈是与齿轮孔相配合表面，对支承轴颈应有一定同轴度规定，否则引起主轴传动啮合不良，当主轴转速很高时，还会影响齿轮传动平稳性并产生噪声。
⑸、螺纹主轴上螺旋面误差是导致压紧螺母端面跳动因素之一，因此应控制螺纹加工精度。
当主轴上压紧螺母端面跳动过大时，会使被压紧滚动轴承内环轴心线产生倾斜，从而引起主轴径向圆跳动。
从上述分析可以看出，主轴重要加工表面是两个支承轴颈、锥孔、前端短锥面及其端面、以及装齿轮各个轴颈等。
而保证支承轴颈自身尺寸精度、几何形状精度、两个支承轴颈之间同轴度、支承轴颈与其他表面互相位置精度和表面粗糙度，则是主轴加工核心。
二、毛坯拟定
1、毛坯尺寸拟定
CA6140主轴零件材料45钢，硬度HBS为127:
162。
生产类型为大批量生产，采用自由锻，设备上使用胎膜锻毛坯，经计算毛坯重量约30Kg.
由《机械加工工艺手册》表2.3-22得：
直径为80:
100余量及偏差为11
直径为101:
125余量及偏差为11
125余量及偏差为13
对主轴零件进行分析：
φ195-φ106.373相差88.627mm
φ195-φ120相差75mm
φ120-φ90相差30mm
由于考虑到胎膜锻加工特性，故由上面分析可得将对坯模进行二次拔长，且第一次拔长时以φ120毛坯尺寸φ131
mm为拔长对象，第2次拔长是以φ90mm毛坯尺寸φ100
mm，毛坯原坯模为φ208
，体积约为0.03立方米。
2、热解决工艺制定和安排
选取适当材料并在整个加工过程中安排足够和合理热解决工序，对于保证主轴力学性能、精度规定和改进其切削加工性能非常重要。
车床主轴热解决重要涉及：
1）毛坯热解决
车床主轴毛坯热解决普通采用正火，其目是消除锻造应力，细化晶粒，并使金属组织均匀，以利于切削加工。
2）预备热解决
在粗加工之后半精加工之前，安排调质解决，目是获得均匀细密回火索氏体组织，提高其综合力学性能，同步，细密索氏体金相组织有助于零件精加工后获得光洁表面。
3）最后热解决
主轴某些重要表面（如Φ90g5轴颈、锥孔及外锥等）需经高频淬火。
最后热解决普通安排在半精加工之后，精加工之前，局部淬火产生变形在最后精加工时得以纠正。
三、定位基准拟定
1、粗基准选取
为获得两中心孔作为精加工定位基准，因此机械加工第一道工序是铣两端面中心孔。
为此可选取前、后支撑轴颈（或其近处外圆表面）作为粗基准。
这样，当反过来再用中心孔定位，加工支撑轴颈时，可以获得均匀加工余量，有助于保证这两个高精度轴颈加工精度。
2、精基准选取
为了避免基准重叠误差，考虑工艺基准与设计基准和各工序基准统一，以及尽量在一次装夹中加工较多工作表面，因此在主轴精加工所有工序中（二端锥孔面自身加工时除外）均采用二中心孔位定位基准。
主轴中心通孔钻出后来，远中心孔消失，需要采用锥堵，借以重新建立定位精度（二端中心孔）。
中心孔在使用过程中磨损会影响定位精度，故必要经常注意保护并及时保修。
特别是在核心精加工工序之前，为了保证和提高定位精度，均需要重新修整中心孔。
使用锥堵时应注意：
当锥堵装入中心孔后来，在使用过程中，不能随意拆卸和更换，都会引起基准位置变动，从而导致误差。
3、基准转换
由于主轴重要轴颈和大端锥孔位置精度规定很高，因此在加工过程中药采用互换基准原则，在基准互相转换过程中，精度逐渐得到提高。
1）、以轴颈位粗基准加工中心孔；
2）、以中心孔为基准，粗车支承轴颈等外圆各部；
3）、以支承轴颈为基准，加工大端锥孔；
4）、以中心孔（锥堵）为基准，加工支承轴颈等外圆各部；
5）、以支撑轴颈位基准，粗磨大端锥孔；
6）、以中心孔为（重配锥堵）为基准，加工支承轴颈等外圆各部；
7）、以打断支撑轴颈和φ75h6外圆表面为基准，粗磨打断锥孔。
主轴外圆表面加工，应当以顶尖孔作为统一定位基准。
但在主轴加工过程中，岁着通孔加工，作为定位基面中心孔消失，工艺上常采用带有中心孔锥堵到主轴两端孔中，如图5-4所示，让锥堵顶尖其附加定位基准作用。
四、划分加工阶段（如下表1为基准）
依照图中零件各某些不同精度规定及主轴加工过程中加工工序和热解决工序会产生不同限度加工误差、应力，主轴加工基本上划分为如下三个阶段。
1、粗加工阶段
1）毛坯解决:
备料,锻造,热解决（正火）
2）粗加工:
工序4～6。
锯除多余某些，铣端面、钻中心孔和荒车外圆等
目:
切除大某些余量,接近最后尺寸,只留少量余量,及时发现缺陷。
2、半精加工阶段
1）半精加工前热解决:
工序7。
2）半精加工:
工序8～13。
车工艺锥面（定位锥孔）半精车外圆端面和钻深孔等
3）精加工:
精磨外圆和内外锥面以保证主轴最重要表面精度。
3、精加工阶段
1）精加工前热解决：
工序14
2）工序15～24均为精加工阶段。
五、拟定重要表面加工办法
该主轴重要加工表面是Ø
75h5、Ø
80h5、Ø
90g5、Ø
105h5轴颈，两支承轴颈及大头锥孔。
它们加工尺寸精度在IT5~IT6之间，表面粗糙度Ra为0.4~0.8mm。
在机械加工工序中间尚需插入必要热解决工序，这就决定了主轴加工各重要表面总是循着如下顺序进行，即粗车→调质（预备热解决）→半精车→精车→淬火-回火（最后热解决）→粗磨→精磨。
那么，主轴重要表面加工顺序安排如下：
外圆表面粗加工（以顶尖孔定位）→外圆表面半精加工（以顶尖孔定位）→钻通孔（以半精加工过外圆表面定位）→锥孔粗加工（以半精加工过外圆表面定位，加工后配锥堵）→外圆表面精加工（以锥堵顶尖孔定位）→锥孔精加工（以精加工外圆面定位）。
当重要表面加工顺序拟定后，就要合理地插入非重要表面加工工序。
对主轴来说非重要表面指是螺孔、键槽、螺纹等。
这些表面加工普通不易浮现废品，因此尽量安排在背面工序进行，重要表面加工一旦出了废品，非重要表面就不需加工了，这样可以避免挥霍工时。
但这些表面也不能放在重要表面精加工后，以防在加工非重要表面过程中损伤已精加工过重要表面。
六、加工工序安排和工序拟定
1、加工顺序方案拟定
具备空心和内锥特点轴类零件，在考虑支承颈，普通轴颈和内锥等重要表面加工顺序时，可有如下几种方案。
1）、外表面粗加工→钻深孔→外表面精加工→锥孔粗加工→锥孔精加工
2）、外表面粗加工→钻深孔→锥孔粗加工→锥孔精加工→外表面精加工
3）、外表面粗加工→钻深孔→锥孔次加工→外表面精加工→锥孔精加工
针对CA6140车床主轴加工顺序来说，可做如下分析比较：
第一方案：
在锥孔粗加工时，由于要用已精加工过外圆表面作基准面，会破坏外圆表面精度和粗糙度，因此此方案不适当采用。
第二方案：
在精加工外圆表面时，还要再插上锥堵，这样会破坏锥孔精度。
此外，在加工锥孔时不可避免会有加工误差（锥堵自身误差等就会导致外圆表面和内锥孔不同轴，故此方案也不适当采用）
第三方案：
在锥孔精加工时，虽然也要用已精加工过外圆表面作为精基准面；
但由于锥面精加工加工余量已很小，磨削力不大:
同步锥孔精加工已处在轴加工最后阶段，对外圆表面精度影响不大；
加上这一方案加工工序，可采用外圆表面和锥孔互为基准，交替使用，能逐渐提高同轴度。
通过上述比较可知像CA6140主轴此类轴件加工顺序，以第三方案为佳。
2、工序拟定
工序拟定要按加工顺序进行，应当掌握两个原则：
1）工序中定位基准面要安排在该工序之前加工。
2）对个表面加工要粗、精分开，先粗后精，多次加工，已逐渐提高其精度和粗糙度。
重要表面精加工应安排在最后。
为了改进金属组织和加工性能而安排热解决工序，如退火、正火等，普通应安排在机械加工之前。
为了提高零件机械性能和消除内应力而安排热解决工序，如调质、时效解决等，普通应安排在粗加工之后，精加工之前。
3、工艺路线
该主轴零件构造较为复杂，其中涉及到外圆、端面、孔、锥孔、花键、键槽等加工，考虑加工以便与精准度等因素，制定出表1所示加工办法和加工工艺过程卡片：
表1
序号
工序名称
工序内容
定位基准
设备
1
备料
2
锻造
模锻
立式精锻机
3
热解决
正火
4
锯头
5
铣端面钻中心孔
毛坯外圆
中心孔机床
6
粗车外圆
顶尖孔
多刀半自动车床
7
调质
8
车大端各部
车大端外圆、短锥、端面及台阶
卧式车床
9
车小端各部
仿形车小端各部外圆
仿形车床
10
钻深孔
钻48mm通孔
两端支承轴颈
深孔钻床
11
车小端锥孔
车小端锥孔（配1∶20锥堵，涂色法检查接触率≥50%）
12
车大端锥孔
车大端锥孔（配莫氏6号锥堵，涂色法检查接触率≥30%）、外短锥及端面
13
钻孔
钻大头端面各孔
大端内锥孔
摇臂钻床
14
局部高频淬火（90g5、短锥及莫氏6号锥孔）
高频淬火设备
15
精车外圆
精车各外圆并切槽、倒角
锥堵顶尖孔
数控车床
16
粗磨外圆
粗磨75h5、90g5、105h5外圆
组合外圆磨床
17
粗磨大端锥孔
粗磨大端内锥孔（重配莫氏6号锥堵，涂色法检查接触率≥40%）
前支承轴颈及75h5外圆
内圆磨床
18
铣花键
铣89f6花键
花键铣床
19
铣键槽
铣12f9键槽
80h5及M115mm外圆
立式铣床
20
车螺纹
车三处螺纹（与螺母配车）
21
精磨外圆
精磨各外圆及E、F两端面
外圆磨床
22
粗磨外锥面
粗磨两处1∶12外锥面
专用组合磨床
23
精磨外锥面
精磨两处两处1∶12外锥面、D端面及短锥面
24
精磨大端锥孔
精磨大端莫氏6号内锥孔（卸堵，涂色法检查接触率≥70%）
专用主轴锥孔磨床
25
钳工
端面孔去锐边倒角，去毛刺
26
检查
按图样规定所有检查
专用检具
七、拟定加工余量和工序尺寸
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