丝杠机械加工工艺设计说明书Word下载.docx
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1.2.2丝杠的结构特点及技术要求
丝杠是细而长的柔性轴，它的长径比往往很大，一般都在20～50左右，刚度很差。
加上其结构形状比较复杂，有要求很高的螺纹表面，又有阶梯及沟槽，因此，在加工过程中，很容易产生变形。
这是丝杠加工中影响精度的一个主要矛盾。
主要技术要求：
1、尺寸精度
轴颈是轴类零件的主要表面，它影响轴的回转精度及工作状态。
轴颈的直径精度根据其使用要求通常为IT6～IT9，精密轴颈可达IT5。
2、几何形状精度
轴颈的几何形状精度（圆度、圆柱度），一般应限制在直径公差点范围内。
对几何形状精度要求较高时，可在零件图上另行规定其允许的公差。
3、位置精度
主要是指装配传动件的配合轴颈相对于装配轴承的支承轴颈的同轴度，通常是用配合轴颈对支承轴颈的径向圆跳动来表示的；
根据使用要求，规定高精度轴为0.001～0.005mm，而一般精度轴为0.01～0.03mm。
此外还有内外圆柱面的同轴度和轴向定位端面与轴心线的垂直度要求等。
4．表面粗糙度
根据零件的表面工作部位的不同，可有不同的表面粗糙度值，例如普通机床主轴支承轴颈的表面粗糙度为Ra0.16～0.63um，配合轴颈的表面粗糙度为Ra0.63～2.5um，随着机器运转速度的增大和精密程度的提高，轴类零件表面粗糙度值要求也将越来越小。
轴类零件的加工工艺因其用途、结构形状、技术要求、产量大小的不同而有差异。
而轴的工艺规程编制是生产中最常遇到的工艺工作。
轴类零件加工的主要问题：
轴类零件加工的主要问题是如何保证各加工表面的尺寸精度、表面粗糙度和主要表面之间的相互位置精度。
具体指标有：
（1）单个螺距允差
（2）中径圆度允差；
（3）外径相等性允差；
（4）外径跳动允差；
（5）牙形半角允差；
（6）中径为尺寸公差；
（7）外径为尺寸公差；
（8）内径为尺寸公差。
第2章工艺规程设计
2.1确定毛坯的制造形式
题目给定的零件是丝杠，轴类零件可根据使用要求、生产类型、设备条件及结构，选用棒料、锻件等毛坯形式。
对于外圆直径相差不大的轴，一般以棒料为主；
而对于外圆直径相差大的阶梯轴或重要的轴，常选用锻件，这样既节约材料又减少机械加工的工作量，还可改善机械性能。
轴类零件的材料和毛坯,合理选用材料和规定热处理的技术要求，对提高轴类零件的强度和使用寿命有重要意义，同时，对轴的加工过程有极大的影响。
2.1确定毛坯材料
丝杠材料的选择是保证丝杠质量的关键，一般要求是：
（1）具有优良的加工性能，磨削时不易产生裂纹，能得到良好的表面光洁度和较小的残余内应力，对刀具磨损作用较小。
（2）抗拉极限强度一般不低于588MPa。
（3）有良好的热处理工艺性，淬透性好，不易淬裂，组织均匀，热处理变形小，能获得较高的硬度，从而保证丝杠的耐磨性和尺寸的稳定性。
（4）材料硬度均匀，金相组织符合标准。
常用的材料有：
不淬硬丝杠常用T10A,T12A及45等；
淬硬丝杠常选用9Mn2V，CrWMn等。
其中9Mn2V有较好的工艺性和稳定性，但淬透性差，常用于直径≤50mm的精密丝杠；
CrWMn钢的优点是热处理后变形小，适用于制作高精度零件，但其容易开裂，磨削工艺性差。
丝杠的硬度越高越耐磨，但制造时不易磨削。
丝杠材料要有足够的强度，以保证传递一定的动力；
应具有良好的热处理工艺性（淬透性好、热处理变形小、不易产生裂纹），并能获得较高的硬度、良好的耐磨性。
丝杠螺母材料一般采用GCrl5、CrWMn、9CrSi、9Mn2V，热处理硬度为60~62HRC。
整体淬火在热处理和磨削过程中变形较大，工艺性差，应尽可能采用表面硬化处理。
上述滚珠丝杠材料为9Mn2V热轧圆钢，调质硬度为250HRS，除螺纹外，其余高频淬硬60HRC。
材料加工前须经球化处理，并进行严按的切试样检查。
为了消除由于金相组织不稳定而引起的残余应力，安排了冰冷处理工序，使淬火后的残余奥氏体转变为马氏体。
为了保证质量，毛坯热处理后进行磁性探伤，检查零件是否有微观裂纹。
2.2基面的选择
基面的选择是工艺规程设计的重要工作之一，基面选择的正确与合理，可以使加工质量得以保证，生产率得以提高。
否则，加工工艺过程中会问题百出，甚至会造成零件的大批报废，使生产无法正常运行。
（1）粗基准的选择。
对于本零件而言，按照粗基准的选择原则，以外圆为粗基准是完全合理的。
（2）精基准的选择。
主要考虑到基准重合的问题，和便于装夹，以工件端面打中心孔为精基准。
2.3制订工艺路线
材料
9Mn2V
精度等级
6级
工艺过程
工序内容
定位基准
1.锻造
2.球化退火
3.车端面打中心孔
外圆表面
4.粗车外圆
双顶尖孔
5.高温时效
5.牢外圆打中心孔
7.半精车外圆
8.粗磨外圆
9.淬火（t=800℃），中温回
火（t=260℃）
14.研磨两顶尖孔
11.粗磨外圆
12.粗磨出螺纹槽
13.人工时效（t=260℃）
15.半精磨外圆
16.半精磨螺纹
17.人工时效（t=160℃）
18研磨两顶尖孔
19.精磨外圆，检查
20.精磨螺纹（磨出小径）
21.研磨两顶尖孔
22.终磨螺纹，检查
23.终磨外圆，检查
24.研磨止推端面F,检查
2.4机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定
2.4
工序号
工种
设备
1
备料
热轧圆钢65mmх1705mm
2
热处理
球化退火
3
车
车削试样，试样尺寸为Φ45×
8mm，车削后应保证零件总长为1697mm
车床CA6140
4
磨
在平面磨床上磨试样两平面（磨出即可），表面粗糙度Ra值为1.25μm
平面磨床
M820
5
检验
检验试样,要求试样球化等级1.5~4级,网状组织小于3级,待试样合格后方可转入下道工序
6
调质，调质后硬度250HBS,校直
7
粗车
粗车各外圆，均留加工余量6mm
8
钳
划线,钻Φ10mm起吊通孔
9
时效处理,除应力,要求全长弯曲小于1.5mm,不得冷校直
10
（1）
车两端面取总长1697mm,修正两端面中心孔,要求60º
锥面的表面粗糙度Ra值为2.5μm
（2）车外圆Φ60处到
，滚珠螺纹大径Φ56处车至
车锥度1:
12,留磨量1.1～1.2mm,车螺纹M33×
1.5—7h大径至
车螺纹M39×
车其余各外圆,均按图样基本尺寸留加工余量1.4～1.5mm,倒角，各外圆、锥面相互跳动0.25mm,加工后应垂直吊放
11
粗磨
粗磨滚珠螺纹大径至
磨其他各外圆,均留磨量1.1～1.2mm
万能外圆磨床M1432A
12
按图样技术要求淬硬,中温回火,冰冷处理，工艺要求：
全长弯曲小于0.5mm，两端中心孔硬度达50~56HRC，不得冷校直
13
检验硬度，磁性探伤，去磁
14
研
研磨两端中心孔,表面粗糙度Ra值为1.25μm
15
磨Φ60外圆至
磨滚珠螺纹大径
磨其余各外圆,均留磨量0.65～0.75mm,磨出两端垂直度为0.005mm及表面粗糙度Ra值为1.25μm的肩面,磨M39×
1.5—7h螺纹大径至
M33×
磨锥度1:
12,留磨量0.35～0.45mm,要求用环规着色检查,接触面50%,完工后垂直吊放
16
磁性探伤，去磁
17
磨滚珠丝杠底槽至尺寸,粗磨滚珠丝杠螺纹,留磨量（三针测量仪M=
量棒直径Φ4.2）,齿形用样板透光检查,去不完整牙,完工后垂直吊放
丝杆磨床
S7432
18
19
低温回火除应力,要求变形不大于0.15mm,不准冷校直
20
修研两端中心孔，要求表面粗糙度Ra值为0.63μm，完工后垂直吊放
21
磨
外圆至
，磨其他各外圆,均留磨量0.3～0.4mm
22
半精磨
半精磨滚珠螺纹,留精磨余量（三针测量仪M=
量棒直径Φ4.2）,齿形用样板透光检查,完工后垂直吊放
23
低温回火,消除磨削应力,要求全长弯曲小于0.10mm,不得冷校直
24
修研两端中心孔,表面粗糙度Ra值为0.32μm，完工后垂直吊放
25
磨Φ60外圆（磨出即可）,磨滚珠螺纹大径至图样要求,全长圆柱度0.02mm,磨
外圆至图样要求,磨其余各外圆及端面,外圆均留余量0.12～0.15mm,磨M33×
1.5—7h螺纹大径、M39×
1.5—7h螺纹大径和锥度1:
12,均留磨余量0.10～0.15mm,工艺要求:
各磨削外圆的圆跳动小于0.005mm,锥度1:
12接触面60%
26
精磨
磨M33×
1.5—7h螺纹和M39×
1.5—7h螺纹至图样要求
27
精磨滚珠丝杠螺纹至图样要求,齿尖倒圆R0.8mm,要求:
齿形按样,透光检查，完工后垂直吊放
28
终磨
终磨各外圆、锥度1:
12及肩面至图样要求，完工后垂直吊放，并涂防锈油（备单配滚珠螺母）
2.5确定切削用量
1.粗车外圆
（1）确定背吃刀量
粗车外圆，加工余量为5mm，一次走刀。
Asp=5/2=2.5mm.
（2）确定进给量
刀杆尺寸1625，as3,工件直径为Φ60mm，则f=0.5~0.7。
由《简明手册》表4.2—3查取f=0.56mm。
根据《切削用量简明手册》表1.11查取：
VC=1.33（由182~199HBS、asp=2.5、f=0.56mm/r、车刀为YG硬质合金）,由于实际车削过程使用条件的改变，查取切削速度修正系数：
K=1.0,K=1.0,K=0.73,K=（190/HBS）1.25=1.0,KSV=0.85,Kkv=1.0。
则
VC=VC60
V=VCKKKKKSVK
=1.33601.01.00.731.00.851.0=49.5
n=157.6r/min
按CA6140车床转速（《机械制造工艺设计简明手册》表4.2－2）选择与157.5r/min相近似的机床转速n=183r/min,则实际切削速度V=n/1000=3.14100183/1000=57.5m/min。
综上，此工步的切削用量为：
a=2.5mm，f=0.56,n=183r/min,V=57.5m/min。
2.精车外圆
粗车外圆，加工余量为1.1mm，一次走刀。
Asp=1.1/2=0.55mm.
刀杆尺寸1625，as1.1,工件直径为Φ60mm，则f=0.2~0.4。
由《简明手册》表4.2—3查取f=0.26mm。
VC=1.33（由182~199HBS、asp=2.5、f=0.26mm/r、车刀为YG硬质合金）,由于实际车削过程使用条件的改变，查取切削速度修正系数：
按CA620车床转速（《机械制造工艺设计简明手册》表4.2－2）选择与157.5r/min相近似的机床转速n=183r/min,则实际切削速度V=n/1000=3.14100183/1000=57.5m/min。
a=2.5mm，f=0.26,n=183r/min,V=57.5m/min。
a=1.1mm，f=0.26,n=183r/min,V=57.5m/min
3.倒角切削用量:
背吃刀量asp=1.5,手动进给，一次走刀。
V=80m/min,n=1000×
V/=1000×
80/3.14×
100=254.7r/min按CA6140说明书：
n=238r/min,V=n/1000=3.14×
238×
100/1000=74.7基本工时：
由工人操控，大约为0.03min。
4.车2×
2退刀槽
（1）选择刀具：
选择90°
切槽刀，刀杆尺寸16×
25mm,刀片厚度取3mm,选用YG6刀具材料，前刀面形状为平面带倒棱型，前角为10°
，后角8°
，主偏角90°
，副偏角3°
，刀尖圆弧半径0.2--0.5取0.5mm,刃倾角0°
。
（2）确定切削用量：
a确定背吃刀深度:
=z=3.6mm,一次走刀完成。
b确定进给量f:
根据《切削手册》切深=3mm,属于〈=3mm,f=0.4—0.5mm/r.按〈工艺手册〉中C365L车床取f机=0.41mm/r.c选择车刀磨钝标准及耐用度：
根据《切削手册》表10，取车刀后面最大磨损量为0.8--1.0,焊接刀耐用度T=60min。
d确定切削速度Vc:
根据〈切削手册〉，YG6,182—199,=4mm,f=0.41mm/r,Vc=1.50m/s,修正系数：
KTv=1.0,Kmv=0.89,Ksv=0.85,Ktv=1.0,Kkrv=1.0,则Vc=1.50×
60×
1.0×
0.89×
0.85×
0.73×
1.0=55.78m/min,Nc查=1000Vc/d=1000×
55.78/50=355r/min,按CA6140车床转速（见《工艺手册》表）选择与355相近的转速n机=322r/min,则实际切削速度为V机=dn机/1000=×
50×
322/1000=50.6m/min,最后决定切削用量为=30mm,f=0.41,n机=322r/min,Vc机=50.6m/min.（3）计算基本工时：
t=[（d-d1）/2+l1+l2+l3]/fn=[（45-4）/2+4+0+0]/0.41/322=0.045min
2.6机床、刀具、夹具、量具的选择
2.6.1机床的选择
车削：
车床CA6140
平面磨削：
平面磨床M820
外圆磨削：
万能外圆磨床M1432A
丝杠磨削：
丝杆磨床S7432
1）机床的主要规格尺寸应与加工零件的外廓尺寸相适应。
2）机床的精度应与工序要求的加工精度相适应。
3）机床的生产率与加工零件的生产类型相适应。
4）机床选择应结合现场的实际情况
2.6.2刀具的选择
数控车床上用的刀具应满足安装调试方便，刚性好，精度高，耐用度好等要求，根据零件的外形结构，加工需要如下刀具：
45°
硬质合金端面车刀，菱形外圆车刀，外切槽刀，外螺纹刀，中心钻，键槽铣刀。
2.6.3夹具的选择
单件小批生产，应尽量选用通用夹具；
大批大量生产，应采用高生产率的气液传动的专用夹具。
夹具的精度应与加工精度相适应。
2.6.4量具的选择
（1）单件小批生产应选用通用量具；
大批大量生产应采用各种量规和一些高生产率的专用检具。
量具的精度应与加工精度相适应。
（2）工时定额与劳动生产率
工时定额（To）是指在一定的生产条件下制订出来的完成单件产品（如一个零件）或某项工作（如一个工序）所必须消耗的时间。
包括基本时间（Tb）、辅助时间（Ta）、技术服务时间（Tc）、组织服务时间（Tg）、休息和生理需要时间（Tn）。
其中：
Tc+Tg+Tn=（Tb+Ta）хβ
则工时定额To=（Tb+Ta）х（1+β）
劳动生产率是指工人在单位时间内制造的合格品数量，或者指制造单件产品所消耗的劳动时间。
劳动生产率一般通过时间定额来衡量。
（3）切削用量的选择
1）主轴转速的确定
①车外圆是主轴转速
主轴转速应根据允许的切削速度和工件的直径来选择。
计算公式为:
ｎ=1000ｖ/ITd。
②车螺纹是主轴转速
在车削螺纹时，车床的主轴转速将受到螺纹的螺距Ｐ大小，驱动电机的升降频特性，以及螺纹插补运算速度等外种因素影响对于不同的数控系统，推荐不同的主轴转速选择范围。
公式为Ｎ≤（1200/P）-K式中，P—被加工螺纹螺距，K—保险系数，一般取80.
2）进给速度的确定
进给速度是数控机床切削用量中的主要参数。
确定进给速度的原则:
当工件的质量要求能得到保障时，为提高生产率，可选择较高的进给
速度，一般在100～200mm/min范围内选取。
再切断加工深孔或用高速钢刀具加工时，宜选择较低的进给速度，一
般在20～50mm/min范围内选取。
当加工精度，表面粗糙度要求较高时，进给量应选小一些，一般在
20～50mm/min范围内选取。
3）背吃刀量的选择
背吃刀量根据机床，工件，刀具的刚度来决定，在刚度允许的条件下
应尽可能使背吃刀等于工件的加工余量，这样就可以减少走刀次数，提高
生产率，为了保证加工表面质量，可以留少许加工余量，一般为0.2～0.5
mm。
车削用量的具体规划如下：
精车时，首先尽可能大的背吃刀量，其次
选择一个较大的进给量，最后确定一个合适的切削速度，精车时，加工表
面要求较高，加工余量不大且均匀，因此选择较小的背吃刀量和进给量。
刨削和铣削加工切削用量包括主轴转速（切削速度）进给速度，被吃刀量和侧吃刀量。
切削用量的大小对切削力，切削功率，刀具磨损，加工质量和加工成品均有显著的影响。
为了保证刀具的耐磨度，切削用量的选择方法是：
先选择被吃刀量或侧吃到量，其次确定进给速度，最后确定切削速度。
第3章绘制零件图
·
总结
本次机械课程设计是我们在学完机械制造工艺学课程之后，对机械加工工艺过程，和机械零件结构设计进一步了解的一个综合性和实践性很强的教学环节。
我们通过这次课程设计，将能综合运用所学基本理论以及在生产实习中学到的实践知识进行工艺及结构设计的基本训练，并逐步掌握中等复杂程度的机械零件制造工艺设计和工艺装备选用，机械制造过程中的加工方法、加工装备等基本知识，确定各工序的工装与设备等方面的综合知识。
总之，这次机械加工工艺设计课程给我们的帮助是巨大的，通过这次学习，我们更加深入的理解并掌握了大学的专业知识，加强了专业技能的锻炼。
致谢
在老师的耐心指导下，我们的课程设计收获了很多，把我们所学的东西进行了一个大整合。
实践联系理论及实际中会遇到的问题，都给我们指了出来。
从而使我们的课程设计不断的优化。
首先，培养了我们分析实际问题的能力和运用所学知识动手解决问题的能力，从而达到巩固，扩大和深化所学的理论知识，为即将走向的工作岗位打下坚实的基础。
其次，培养了我们深入实际，调整研究的工作方法。
最后，培养了我们熟悉有关技术政策，运用国家标准规范规定的能力，独立进行查找资料的能力。
参考文献
1.王先逵。
机械制造工艺学。
机械工业出版社
2.吴宗泽。
机械零件设计手册。
北京工业出版社
3.翁世修。
金属切削机床设计指导。
上海交通大学出版社
4.于华。
机械制造装备设计。
华中科技大学出版社
5.高波。
机械制造基础。
北京高等教育出版社
6.陆剑中，孙家宁。
金属切削原理与刀具。
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