【文章內(nèi)容簡介】 程時取基本尺寸。 毛坯的選定 (1) 工作時主要受交變彎曲和扭轉(zhuǎn)應(yīng)力的復(fù)合作用。 (2) 軸與軸上零件有相對運動, 相互間存在摩擦和磨損。 (3) 軸在高速運轉(zhuǎn)過程中會產(chǎn)生振動, 使軸承受沖擊載荷。 (4) 多數(shù)軸會承受一定的過載載荷。 軸類零件的失效方式 1. 長期交變載荷下的疲勞斷裂（包括扭轉(zhuǎn)疲勞和彎曲疲勞斷裂）轉(zhuǎn)軸彎曲疲勞斷口形貌 直升飛機螺旋槳驅(qū)動齒輪軸扭斷2. 大載荷或沖擊載荷作用引起的過量變形、斷裂3. 與其它零件相對運動時產(chǎn)生的表面過度磨損軸頸被埋嵌在軸承中的硬粒子磨損 軸類零件的性能要求● 綜合機械性能: 足夠強度、塑性和一定韌性, 以防過載斷裂、沖擊斷裂?！?高疲勞強度, 對應(yīng)力集中敏感性低, 以防疲勞斷裂?！?足夠淬透性, 熱處理后表面要有高硬度、高耐磨性, 以防磨損失效。● 良好切削加工性能, 價格便宜。 軸類零件材料及選材方法● 材料：經(jīng)鍛造或軋制的低、中碳鋼或合金鋼制造（兼顧強度和韌性，同時考慮疲勞抗力）；一般軸類零件使用碳鋼（便宜，有一定綜合機械性能、對應(yīng)力集中敏感性較?。?450鋼，經(jīng)正火、調(diào)質(zhì)或表面淬火熱處理改善性能。載荷較大并要限制軸的外形、尺寸和重量，或軸頸的耐磨性等要求高時采用合金鋼，如20Cr、40Cr、40CrNi、20CrMnTi、40MnB等。對在高轉(zhuǎn)速、重載荷等條件下工作的軸類零件，可選用20CrMnTi、20Mn2B、20Cr等低碳合金鋼，經(jīng)滲碳淬火處理后，具有很高的表面硬度，心部則獲得較高的強度和韌性。對高精度和高轉(zhuǎn)速的軸，可選用38CrMoAl鋼，其熱處理變形較小，經(jīng)調(diào)質(zhì)和表面滲氮處理，達到很高的心部強度和表面硬度，從而獲得優(yōu)良的耐磨性和耐疲勞性。采用球墨鑄鐵和高強度灰鑄鐵作曲軸的材料。 ● 選材原則：根據(jù)載荷大小、類型等決定：主要受扭轉(zhuǎn)、彎曲的軸，可不用淬透性高的鋼種；受軸向載荷軸，因心部受力較大，應(yīng)具有較高淬透性?！衩鞑牧闲阅芊治鲇杀菊n題的設(shè)計指導(dǎo)書知該零件材料為綜合性能較好的45鋼，45鋼為中碳鋼，經(jīng)調(diào)質(zhì)后，其硬度為240280 HBS左右，該硬度是機加工的最佳切削硬度，經(jīng)調(diào)質(zhì)后的45鋼具有良好的綜合機械性能。同時碳素結(jié)構(gòu)鋼在工程中應(yīng)用最多，用于各種機器零件及各種工程結(jié)構(gòu)。軸類零件必須具有足夠強度、硬度、耐磨性，故在下料以后采用正火處理提高強度、硬度，消除應(yīng)力，提高切削性能。 C6150型車床主軸的毛坯選擇綜上所述，C6150型車床主軸需承受的載荷較大，故采用45鋼作為毛坯材質(zhì)，采用立式精鍛機模鍛再經(jīng)調(diào)質(zhì)、正火處理使毛坯內(nèi)部組織細密增加毛坯的強度。⑴ 主軸毛坯的制造方法鍛件，還可獲得較高的抗拉、抗彎和抗扭強度。⑵ 主軸的材料和熱處理 45鋼，普通機床主軸的常用材料，淬透性比合金鋼差，淬火后變形較大，加工后尺寸穩(wěn)定性也較差，要求較高的主軸則采用合金鋼材料為宜。 ①毛坯熱處理采用正火，消除鍛造應(yīng)力，細化晶粒，并使金屬組織均勻。②預(yù)備熱處理粗加工之后半精加工之前，安排調(diào)質(zhì)處理，提高其綜合力學(xué)性能 ③最終熱處理主軸的某些重要表面需經(jīng)高頻淬火。最終熱處理一般安排在半精加工之后，精加工之前，局部淬火產(chǎn)生的變形在最終精加工時得以糾正。 零件的加工工藝分析 工藝分析工藝分析也即是擬定加工方案。它是程序編制首要解決的問題，也是編制程序的工藝依據(jù)。工藝分析直接影響數(shù)控機床加工質(zhì)量、生產(chǎn)效率以及加工成本，因此，在充分分析研究的基礎(chǔ)上，提出多種方案分析比較，然后選擇一種符合數(shù)控機床加工原則（優(yōu)質(zhì)、高效、低成本）的加工路線來加工該零件。 加工方法和加工階段劃分加工方法的選擇是在保證加工精度和表面精度的前提下，兼顧生產(chǎn)效率和加工成本來綜合考慮。在數(shù)控機床上加工零件時，定位和夾緊基本原則與普通機床相同，也要合理選擇定位基準(zhǔn)和夾緊方案。為了提高數(shù)控機床效率，確定定位基準(zhǔn)與夾緊方案時應(yīng)注意下列三點：（1）力求設(shè)計、工藝與編程計算的基準(zhǔn)統(tǒng)一，以減少基準(zhǔn)不重合誤差和數(shù)控編程中的計算工作量。（ 基準(zhǔn)重合原則）；（2）減少裝夾次數(shù)，盡可能在一次定位裝夾后能加工出工件上全部或大部分待加工表面，以減少裝夾誤差，提高加工表面之間的相互位置精度，充分發(fā)揮數(shù)控機床的效率。（基準(zhǔn)統(tǒng)一原則）（3）避免采用占機人工調(diào)整式加工方案，以免占機時間太多，影響加工效率。 由零件圖分析知，該零件為一般軸類零件，表面精度較高，為了保證零件表面精度以及加工時的裝夾方便，首先夾持工件左端毛坯，平右端面，但要確保工件總長大于145mm，然后先粗加工，再精加工毛坯右端至成型，再將工件取下，調(diào)頭裝夾，然后同樣先平端面,粗車，再精加工左端至成型。用大的切削用量切除大部分余量，及時發(fā)現(xiàn)鍛件裂紋等缺陷。為精加工作好準(zhǔn)備把各表面都加工到圖樣規(guī)定的要求。粗加工、半精加工、精加工階段的劃分大體以熱處理為界。 工序順序的安排加工路線的確定原則:（1）保證被加工工件的精度和表面粗糙度原則（2）加工路線最短，減少空行程原則（3）盡量簡化數(shù)值計算工作量原則（4）充分使用指令功能，簡化加工程序原則綜合考慮裝夾方便以及加工容易實現(xiàn)，制定以下工序順序： 毛坯制造——正火——車端面鉆中心孔——粗車——調(diào)質(zhì)——半精車表面淬火——粗、精磨外圓——粗、精磨圓錐面——磨錐孔。在安排工序順序時，還應(yīng)注意下面幾點：，應(yīng)先加工大直徑后加工小直徑，以免一開始就降低主軸鋼度。，希望始終以頂尖孔定位，避免使用錐堵，則深孔加工應(yīng)安排在最后。但深孔加工是粗加工工序，要切除大量金屬，加工過程中會引起主軸變形，所以最好在粗車外圓之后就把深孔加工出來。，粗磨之前。如在精車之前就銑出鍵槽，將會造成斷續(xù)車削，既影響質(zhì)量又易損壞刀具，而且也難以控制鍵槽的尺寸精度。，故放在淬火之后的精加工階段進行，以免受半精加工所產(chǎn)生的應(yīng)力以及熱處理變形的影響。，需安排多次檢驗工序。檢驗工序一般安排在各加工階段前后，以及重要工序前后和花費工時較多的工序前后，總檢驗則放在最后。 C6150車床主軸工藝過程序號工序名稱工序內(nèi)容定位基準(zhǔn)設(shè)備1備料2鍛造模鍛立式精鍛機3熱處理正火4鋸頭5銑端面毛坯外圓銑床6鉆中心孔數(shù)控車床7熱處理調(diào)質(zhì)8車大端各部車大端外圓、端面及臺階頂尖孔數(shù)控車床9車小端各部車小端各部外圓、端面及臺階頂尖孔數(shù)控車床10鉆深孔鉆Φ52mm的通孔兩端支承軸頸專用深孔鉆床11車小端錐孔車小端錐孔(配莫氏6號錐堵，涂色法檢查接觸率≧30%)兩端支承軸頸數(shù)控車床12車大端錐孔車大端錐孔(配莫氏6號錐堵，涂色法檢查接觸率≧30%)及端面兩端支承軸頸數(shù)控車床13鉆孔鉆大頭端面各孔大端內(nèi)錐孔搖臂鉆床14熱處理局部高頻淬(Φ90gΦ95h5及莫氏6號錐孔高頻感應(yīng)加熱淬火設(shè)備15精車大端外圓精車各外圓并切槽、倒角錐堵頂尖孔數(shù)控車床16精車小端外圓精車各外圓并切槽、倒角錐堵頂尖孔數(shù)控車床17粗磨外圓粗磨Φ80KΦ82hΦ90gΦ90hΦ95hΦ100jΦ115h11外圓錐堵頂尖孔組合外圓磨床18粗磨小端錐孔粗磨小端錐孔(重配莫氏6號錐堵，涂色法檢查接觸率≧40%)后支承軸頸及 Φ100j5外圓內(nèi)圓磨床19粗磨大端錐孔粗磨大端錐孔(重配莫氏6號錐堵，涂色法檢查接觸率≧40%)前支承軸頸及 Φ80k5外圓內(nèi)圓磨床20銑鍵槽銑Φ82hΦ95h5鍵槽錐堵頂尖孔立式銑床21車螺紋車三處螺紋(與螺母配車)錐堵頂尖孔數(shù)控車床22精磨外圓精磨各外圓錐堵頂尖孔外圓磨床23粗磨外錐面粗磨一處1：12外錐面錐堵頂尖孔專用組合磨床24精磨外錐面粗磨一處1：12外錐面及大端端面錐堵頂尖孔專用組合磨床25精磨小端錐孔精磨小端莫氏6號內(nèi)錐孔(卸堵，涂色法檢查接觸率≧70%)前支承軸頸及 Φ100j5外圓專用主軸錐孔磨床26精磨大端錐孔精磨大端莫氏6號內(nèi)錐孔(卸堵，涂色法檢查接觸率≧70%)前支承軸頸及 Φ80k5外圓專用主軸錐孔磨床27鉗工端面孔去銳邊倒角，去毛刺28檢驗按圖樣要求全部檢驗前支承軸頸及 Φ80k5外圓專用檢具一般根據(jù)零件的加工精度，表面粗糙度，工件材料的性質(zhì)，結(jié)構(gòu)形狀，尺寸，生產(chǎn)條件及特殊要求來正確選擇數(shù)控加工機床，本零件為一復(fù)合軸，因此本零件選擇數(shù)控車床進行加工。本零件為一復(fù)合長軸，由外圓、外槽、外螺紋、內(nèi)輪廓、及內(nèi)外錐度構(gòu)成，其表面粗糙度要求較高。毛坯尺寸為φ200mm845mm，故選用車床型號為FANUC CK6150。從經(jīng)濟型考慮在工件精度及表面粗糙度要求可以保證的情況下，應(yīng)選擇相對便宜的設(shè)備。1）兩處莫氏6號錐度的錐面表面粗糙度值要求。2）外輪廓的2處軸頸與軸承配合另2處軸頸與齒輪配合，它們的表面粗糙度要求較高為。3）切槽粗糙度尺寸為。4）其他部分尺寸粗糙度要求為。加工完畢去毛刺。因為工件加工表面較多且有要求精度較高的工作表面，綜合上述條件機床型號定為：FANUC CK6150。在制訂工藝規(guī)程時，定位基準(zhǔn)選擇的正確與否，對能否保證零件的尺寸精度和相互位置精度要求，以及對零件各表面的加工順序安排都有很大影響，因此選擇定位基準(zhǔn)是制定工藝規(guī)程的一個十分重要的問題。在第一道工序中，只能使用工件上未加工的毛坯表面來定位，這種定位基準(zhǔn)稱為粗基準(zhǔn)。在以后的工序中，可以采用經(jīng)過加工的表面來定位，這種定位基準(zhǔn)成為精基準(zhǔn)。綜上所述選擇定位基準(zhǔn)時，是從保證工件加工精度要求出發(fā)的，因此，定位基準(zhǔn)的選擇應(yīng)先選擇精基準(zhǔn)，再選擇粗基準(zhǔn)。一、精基準(zhǔn)的選擇選擇精基準(zhǔn)應(yīng)考慮的主要問題是保證加工精度，特別是加工表面的相互位置度，以實現(xiàn)裝夾方便、可靠、準(zhǔn)確。根據(jù)精基準(zhǔn)的選擇原則對零件的分析如下：（1）基準(zhǔn)統(tǒng)一原則 應(yīng)采用同一基準(zhǔn)定位加工零件盡可能多的表面。（2）自為基準(zhǔn)原則 即某些要求加工余量小而均勻的精加工工序，選擇加工表面本身為定位基準(zhǔn)。（3）互為基準(zhǔn)原則 即當(dāng)對工件上兩個相互位置精度要求很高的表面進行加工時，需要用兩個表面互相作為基準(zhǔn)，反復(fù)進行加工，以保證位置精度要求。（4）基準(zhǔn)重合原則 即選用設(shè)計基準(zhǔn)作為定位基準(zhǔn)，以避免因二者不重合而引起的基準(zhǔn)不重合誤差。（5）所選精基準(zhǔn)應(yīng)保證工件安裝可靠，夾具設(shè)計簡單，操作方便。二、粗基準(zhǔn)的選擇要保證用粗基準(zhǔn)定位所加工出的精基準(zhǔn)有較高的精度，通過精基準(zhǔn)的定位使后續(xù)各被加工表面具有均勻的加工余量，并與非加工表面保持應(yīng)有的相對位置度。根據(jù)粗基準(zhǔn)的選擇原則，對于零件的分析如下：1)保證相互的位置度的要求的原則 2)保證加工表面的余量合理的分配原則3)作為粗基準(zhǔn)的表面，應(yīng)盡量平整光潔，有一定的面積，以使工件定位可靠、夾緊方便。4)粗基準(zhǔn)在同一尺寸方向上只能使用一次。該零件應(yīng)首先選擇以外圓為粗基準(zhǔn)。在機床上加工工件時，為了在工件的某一部位加工出符合工藝規(guī)程要求的表面，加工前需要使工件在機床上占有正確的位置，即定位。由于在加工過程中工件受到切削力、重力、振動、離心力、慣性力等作用，所以還應(yīng)采用一定的機構(gòu)，使工件在加工過程中始終保持在原先確定的位置上，即夾緊。在機床上使工件占有正確的加工位置并使其在加工過程中始終保持不變的工藝裝備稱為機床夾具。應(yīng)用機床夾具，有利于保證工件的加工精度、穩(wěn)定產(chǎn)品質(zhì)量；有利于提高勞動生產(chǎn)率和降低成本；有利于改善工人勞動條件，保證安全生產(chǎn)；有利于擴大機床工藝范圍，實現(xiàn)“一機多用”。它廣泛地應(yīng)用于機械制造過程的切削加工、熱處理、裝配、焊接和檢測等工藝過程中。在現(xiàn)代生產(chǎn)中，機床夾具是一種不可缺少的工藝裝備，它直接影響著工件加工的精度、勞動生產(chǎn)率和產(chǎn)品的制造成本等。根據(jù)數(shù)控車床加工的特點，夾具通常安裝在車床的主軸前端部，與主軸一起旋轉(zhuǎn)，綜合考慮，夾具應(yīng)具備以下幾個要求：①夾具的坐標(biāo)方向與機床的坐標(biāo)方向相對固定；②夾具上各零部件應(yīng)不妨礙機床對零件各個表面的加工，確保刀具有足夠的運行空間；③有足夠的鋼性，避免震動與夾壓變形；④方便排屑。根據(jù)上敘夾具的選擇原則，結(jié)合本軸實際情況即軸兩端都有莫氏6號錐孔故采用兩錐堵加雙頂尖裝夾。工件的定位是通過工件表面上的定位表面與夾具上的定位元件的配合或接觸實現(xiàn)。對定位元件有以下要求：①足夠的精度；②足夠的強度和鋼度；③耐磨性好；④工藝性好。 綜上所述此軸加工選擇頂尖孔為定位基準(zhǔn)。 C6150主軸的定位基準(zhǔn)和裝夾方式的確定以兩頂尖孔作為軸類零件的定位基準(zhǔn)，既符合基準(zhǔn)重合原則，又能使基準(zhǔn)統(tǒng)一。為了保證支承軸頸與兩端錐孔的同軸度要求，需要應(yīng)用互為基準(zhǔn)原則。在精磨莫氏6號內(nèi)錐孔的定位方法中，采用了專用夾具，機床主軸僅起轉(zhuǎn)遞扭矩的作用，排除了主軸組件本身的回轉(zhuǎn)誤差，因此提高了加工精度。精加工主軸外圓表面也可用外圓表面本身來定位，既在安裝工件時以支承軸頸表面本身找正。由于本零件是一個圓柱類復(fù)合軸，材料為45鋼棒料，尺寸為φ200mm850mm，硬度較高且有內(nèi)孔，因此粗車時應(yīng)采用兩頂尖進行裝夾，精車時用錐堵加雙頂尖進行裝夾。又因為工件的軸向尺寸較長，為保證工件的剛度采用中心架進行輔助裝夾。如下圖所示裝夾圖錐堵的剖面圖數(shù)控加工刀具可分為常規(guī)刀具和模塊化刀具兩大類。模塊化刀具是發(fā)展方向。發(fā)展模塊化刀具的主要優(yōu)點：減少換刀停機時間，提高生產(chǎn)加工時間；加快換刀及安裝時間，提高小批量生產(chǎn)的經(jīng)濟性；提高刀具的標(biāo)準(zhǔn)化和合理化的程度；提高刀具的管理及柔性加工的水平；擴大刀具的利用率，充分發(fā)揮刀具的性能；有效地消除刀具測量工作的中斷現(xiàn)象，可采用線外預(yù)調(diào)。事實上，由于模塊刀具的發(fā)展，數(shù)控刀具已形成了三大系統(tǒng)，即車削刀具系統(tǒng)、鉆削刀具系統(tǒng)和鏜銑刀具系統(tǒng)。 （1）從結(jié)構(gòu)上可分為 ①整體式 ②鑲嵌式 可分為焊接式和機夾式。機夾式根據(jù)刀體結(jié)構(gòu)不同，分為可轉(zhuǎn)位和不轉(zhuǎn)位； ③減振式 當(dāng)?shù)毒叩墓ぷ鞅坶L與直徑之比較大時，為了減少刀具的振動，提高加工精度，多采用此類刀具； ④內(nèi)冷式 切削液通過刀體內(nèi)部由噴孔噴射到刀具的切削刃部； ⑤特殊型式 如復(fù)合刀具、可逆攻螺紋刀具等。 （2）從制造所采用的材料上可分為 ①高速鋼刀具 高速鋼通常是型坯材料，韌性較硬質(zhì)合金好，硬度、耐磨性和紅硬性較硬質(zhì)合金差，不適于切削硬度較高的材料，也不適于進行高速切削。高速鋼刀具使用前需生產(chǎn)者自行刃磨，且刃磨方便，適于各種特殊需要的非標(biāo)準(zhǔn)刀具。 ②硬質(zhì)合金刀具 硬質(zhì)合金刀片切削性能優(yōu)異，在數(shù)控車削中被廣泛使用。硬質(zhì)合金刀片有標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格系列產(chǎn)品，具體技術(shù)參數(shù)和切削性能由刀具生產(chǎn)廠家提供。 硬質(zhì)合金刀片按國際標(biāo)準(zhǔn)分為三大類：P類，M類，K類。 P類——適于加工鋼、長屑可鍛鑄鐵（相當(dāng)于我國的YT類） M類——適于加工奧氏體不銹鋼、鑄鐵、高錳鋼、合金鑄鐵等（相當(dāng)于我國的YW類） MS類——適于加工耐熱合金和鈦合金 K類——適于加工鑄鐵、冷硬鑄鐵、短屑可鍛鑄鐵、非鈦合金（相當(dāng)于我國的YG類） KN類——適于加工鋁、非鐵合金 KH類——適于加工淬硬材料 ③陶瓷刀具 ④立方氮化硼刀具 ⑤金剛石刀具 （3）從切削工藝上可分為 ①車削刀具 分外圓、內(nèi)孔、外螺紋、內(nèi)螺紋，切槽、切端面、切端面環(huán)槽、切斷等。 數(shù)控車床一般使用標(biāo)準(zhǔn)的機夾可轉(zhuǎn)位刀具。機夾可轉(zhuǎn)位刀具的刀片和刀體都有標(biāo)準(zhǔn)，刀片材料采用硬質(zhì)合金、涂層硬質(zhì)合金以及高速鋼。 數(shù)控車床機夾可轉(zhuǎn)位刀具類型有外圓刀具、外螺紋刀具、內(nèi)圓刀具、內(nèi)螺紋刀具、切斷刀具、孔加工刀具（包括中心孔鉆頭、鏜刀、絲錐等）。 機夾可轉(zhuǎn)位刀具夾固不重磨刀片時通常采用螺釘、螺釘壓板、杠銷或楔塊等結(jié)構(gòu)。 常規(guī)車削刀具為長條形方刀體或圓柱刀桿。 方形刀體一般用槽形刀架螺釘緊固方式固定。圓柱刀桿是用套筒螺釘緊固方式固定。它 們與機床刀盤之間的聯(lián)接是通過槽形刀架和套筒接桿來聯(lián)接的。在模塊化車削工具系統(tǒng)中，刀盤的聯(lián)接以齒條式柄體聯(lián)接為多，而刀頭與刀體的聯(lián)接是“插入快換式系統(tǒng)”。它既可以用于外圓車削又可用于內(nèi)孔鏜削，也適用于車削中心的自動換刀系統(tǒng)。 數(shù)控車床使用的刀具從切削方式上分為三類：圓表面切削刀具、端面切削刀具和中心孔類刀具。選擇刀具通常要考慮工件材質(zhì)加工輪廓類型機床允許的切削用量和剛性以及刀具耐用等因素。數(shù)控加工不僅要求刀具的精度 高、強度大、剛性好、耐用度高，而且要求尺寸穩(wěn)定、安裝調(diào)整方便。1．刀具材料分析：刀具材料是指刀具切削部分的材料。金屬切削時，刀具切削部分直接和工件及切屑相接觸，承受著很大的切削壓力和沖擊，并受到工件及切屑的劇烈摩擦，產(chǎn)生很高的切削溫度。也就是說，刀具切削部分是在高溫，高壓及劇烈摩擦的惡劣條件下工作。根據(jù)