【正文】 1） 粗加工時， m 0 0 0 1 1 01 ???? ???jt， ?ft ； 2） 精加工時， m 0 0 0 1 1 02 ???? ???jt， ?ft 。ZvfKLZt rsbj 1000?, 10??? MDlL 。 2） 精加工時，切削速度 v= m/s，主軸轉(zhuǎn)速 n=300m/s，進給量 f=，pa =3mm，機動時間 2tj =，輔助時間 2ft =。 所以總工時 m i ????????? ffjj ttttt 。 銑側(cè)面 用和工序 5 同樣的方法，選用 X53K 立式銑床，Φ 200mm 直齒三面刃銑刀，計算可得， 1） 粗加工時， 切削速度 v= m/s，主軸轉(zhuǎn)速 n=190m/s，進給量 f=1mm，pa =5mm，機動時間 1tj =，輔助時間 1ft =。 2） 精銑時：被切削層長度 l =650mm， 刀具切入長度 1l =D=250mm，刀具切出長度 2l 取 2mm， 進給量 znav ff ?? =?10?225=，取 mf = fv =，走刀次數(shù)為 1，所以機動時間mj flllt 212 ??? m 9 2 22 5 06 5 0 ???? ，查表得銑削的輔助時間2ft =。 由切削速度公式：602 4 5 efp vaaaT kdv ?，其中查手冊可得： 0d =250mm， 33 T=，粗加工時 pa =5，精加工時 pa =3， z=10， fa =， ea =150， vk =，所以，粗加工時的切削速度 v= m/s,精加工時的切削速度 v= m/s。通過查《機械制造工藝設(shè)計手冊》可得 各加工工序的加工余量列表如下 : 表 3 加工余量表 序號 工序名稱 加工余量 /mm 1 鑄造 2 熱處理 3 上底漆 4 劃線 5 銑頂面 粗銑余量 ，精銑余量 1mm 6 銑側(cè)面 粗銑余量 ，精銑余量 1mm 7 銑定位面 粗銑余量 ，精銑余量 1mm 8 磨定位面 粗磨余量 ，精磨余量 9 銑端面 粗銑余量 ，精銑余量 1mm 10 劃線 32 11 鏜 C面孔 粗鏜余量 10mm，半精鏜余量 ，精鏜余量 12 鏜 A面孔 粗鏜余量 10mm，半精鏜余量 ，精鏜余量 13 涂漆 14 自然時效 15 鉆擴鉸 A面孔 V孔擴孔余量 ，鉸孔余量 VI孔擴孔余量 4mm，鉸孔余量 1mm VII孔擴孔余量 ，鉸孔余量 VIII孔擴孔余量 ，鉸孔余量 16 鉆擴鉸 C面孔 VII孔擴孔余量 ，鉸孔余量 VIII孔擴孔余量 ，鉸孔余量 17 鉆擴鉸 F面孔 IX孔擴孔余量 ，粗鉸余量 ，精鉸余量 X孔擴孔余量 ，粗鉸余量 ，精鉸余量 XI孔擴孔余量 ，粗鉸余量 ，精鉸余量 XII孔擴孔余量 ，粗鉸余量 ，精鉸余量 18 浮動鏜 浮動鏜孔余量 19 鉆 螺紋 孔 Φ 30mm螺紋孔采用Φ 20 去毛刺 21 檢驗 22 涂油 23 入庫 確定切削用量 和 時間定額 銑頂面 工件材料： HT200 機床： XE755 端面銑床 查《機械加工工藝手冊》選用刀具：Φ 250mm 端面銑刀。 VIII孔鉆至Φ 23mm，擴至Φ ，鉸至Φ 25mm) D面、 E面、 C面 立式鉆床 16 鉆擴鉸 C面孔 鉆擴鉸 C 面 VII、 VIII 各孔（ VII 孔鉆至Φ 30mm，擴至Φ ，鉸至Φ32mm。 加工工藝過程的擬定 經(jīng)過上述問題的分析、研究、評比和估算以后，我們將主軸箱箱體的加工工藝過程擬定如下表 : 29 表 2 加工工藝過程表 序號 工序名稱 工序內(nèi)容及要求 基面 設(shè)備 1 鑄造 2 熱處理 人工時效，消除內(nèi)應(yīng)力 3 上底漆 4 劃線 （ 1） 按圖樣外形尺寸及軸孔位置劃出 IV 孔中心線 （ 2） 劃出 B、 D、 E、 F 各面加工線及找正線 （ 3） 根據(jù)內(nèi)部軸承擋位置及內(nèi)腔壁劃出 A、 C 兩面加工線及找正線 主軸孔軸線 劃線平板 5 銑頂面 粗銑 B面，精銑 B面（粗銑至 374mm，留余量 1mm，精銑至 373mm） 以 F 面為安裝基準面，找正中心線墊平 端面銑床 6 銑側(cè)面 粗銑 F、 G面，精銑 F、 G 面（粗銑至486mm，余量 1mm，精銑至 485mm） 以 B 面為安裝基準面，找正中心線 立式銑床 7 銑定位面 粗銑 D、 E 面，精銑 D、 E 面（粗銑 D面至 ，留余量 1mm，精銑至；粗銑 E面至 ，留余量 1mm，精銑至 ） 以 B 面為安裝基準面，找正中心線 8 磨定位面 粗磨 D面及 E面，精磨 D面及 E面（粗磨 D面至 ，留余量 ，精磨至 370mm；粗磨 E面至 ，留余量 ，精磨至 406mm） 以 B 面為安裝基準面，找正 E面 立 軸 圓 臺平面磨床 9 銑端面 粗銑 A、 C面，精銑 A、 C 面（粗銑至651mm，留余量 1mm，精銑至 650mm） D面和 E面 立式銑床 10 劃線 用樣板劃出 I、 II、 III、 IV軸孔加工線 劃線平板 11 鏜 C面孔 粗鏜 C 面 II、 III、 IV各孔，留雙邊余量 2mm，半精鏜留雙邊余量 ，最D面和 E面 臥式鏜床 30 后精鏜 C面各孔（ II孔粗鏜至Φ 60mm，留余量 2mm，半精鏜至Φ ，精鏜至Φ 62mm； III孔粗鏜至Φ 123mm，留余量 2mm，半精鏜至Φ ，精鏜至Φ 125mm； IV粗鏜至Φ 138mm，留余量 2mm，半精鏜至Φ ） 12 鏜 A面孔 粗鏜 A 面 I、 I I、 I I I、 IV 各孔，留雙邊余量 2mm，半精鏜留雙邊余量，最后精鏜 A 面各孔 (I 孔粗鏜至Φ 118mm，留余量 2mm，半精鏜至Φ，精鏜至Φ 120mm； II孔粗鏜至Φ 60mm，留余量 2mm，半精鏜至Φ，精鏜至Φ 62mm； III 孔粗鏜至Φ 123mm，留余量 2mm，半精鏜至Φ，精鏜至Φ 125mm； IV粗鏜至Φ 138mm，留余量 2mm，半精鏜至Φ) D面和 E面 臥式鏜床 13 涂漆 14 自然時效 15 鉆擴鉸 A面孔 鉆擴鉸 A面 V、 VI、 VII、 VIII各孔 (V孔鉆至Φ ，擴至Φ ，鉸至Φ 52mm； VI孔鉆至Φ 55mm，擴至Φ59mm，鉸至Φ 60mm。 熱處理工序的安排 熱處理工序在 C6150主軸箱加工工藝設(shè)計過程中占有很重要的地位，因為 主軸箱箱體是加工要求較高的基準件，又是形狀復(fù)雜的鑄件，必須消除內(nèi)應(yīng)力，所以應(yīng)合理安排時效處理工序，一般精度的機床鑄件可以采用自然失效和人工時效兩種方式，此處就容許主軸箱箱體在粗加工前即在毛坯鑄造后進行人工時效，消除鑄件內(nèi)應(yīng)力。這種加工方法，刀塊的浮動作用，就只能憑尺寸精度很高的鏜刀塊來提高孔的尺寸精度和降低表面粗糙度，而沒有糾正形狀和位置誤差的能力。若用通常的單刃鏜刀鏜孔，其加工精度不易達到主軸孔的技術(shù)要求?？紫导庸Q定采用粗鏜 半精鏜 精鏜方案，由于主軸孔的加工精度和表面粗糙度的要求比其余軸孔還要高，所以決定用粗鏜 半精鏜 精鏜 浮動鏜方案，即以浮動鏜作為軸孔的終加工工序。 加工方法的選擇 箱體上各種表面的加工方法和加工方案，在成批生產(chǎn)條件下通常有：平面加工可用粗刨 精刨方案或粗銑 精銑方案或粗銑 磨（也可分為粗磨和精磨）方案等；主軸孔和其余軸孔的加工可用粗鏜 精鏜（還可分為幾個工步完成）方案或 28 粗鏜 半精鏜 精鏜的方案等。 由于該箱體零件又是形狀復(fù)雜、尺寸較大的鑄件，所有成批生產(chǎn)條件下粗加工時利用劃線找正容易解決上述問題，也就是 要以主軸孔及其軸心線為粗基準進行劃線。 2）保證所有軸孔都有適當(dāng)?shù)募庸び嗔亢瓦m當(dāng)?shù)目妆诤穸龋ＷC底面和導(dǎo)向面有足夠的加工余量?，F(xiàn)若根據(jù)工廠生產(chǎn)經(jīng)驗和對上述兩種方案所需工藝成本的估算，采用第（ 1）中方案比較經(jīng)濟合理。這樣，上述加工精度低和輔助時間長的問題就解決了。這種活動結(jié)構(gòu)鏜模加工精度，當(dāng)然要比固定結(jié)構(gòu)鏜模的加工精度要低一些，且需要裝卸吊模的輔助時間。但是由于箱體的內(nèi)部隔板上也有精度要求高的軸孔，在加工這些孔時，會因刀桿伸出過長，易于彎曲變形，不能保證軸孔的加工精度，這時就必須在箱體內(nèi)加中間支撐，因此中間支撐只能從箱體頂面的開口處伸入箱體內(nèi)。這樣，定位基面與裝配基面（設(shè)計 27 基面）相重合，避免了基準不重合誤差；箱體的頂面開口向上，也便于在加工過程中測量孔徑，安裝、調(diào)整刀具和觀察加工情況。對于毛坯的尺寸，根據(jù)各加工工序所留余量來確定。選擇粗基準時，應(yīng)特別注意加工表面上的余量分配以及與不加表面的位置和尺寸要求。根據(jù)制造廠現(xiàn)有的毛坯生產(chǎn)條件和主軸箱箱體零件屬中批生產(chǎn)類型的生產(chǎn)綱領(lǐng)，因而采用鑄造的方法生產(chǎn)毛坯。所有這些情況都說明孔系加工比較不容易達到精度，這就是主軸箱箱體加工中的關(guān)鍵。在加工這些孔時，要求刀具懸伸更長，因此刀桿更容易變形，精度更難保證。在加工軸孔時，因為刀具和輔助工具的尺寸受到孔徑尺寸的限制，不能過大，因而容易變形，影響加工質(zhì)量。由于箱體的尺寸不大、剛性較好，所以平面加工一般 沒有困難。 （ 4）表面粗糙度 主軸孔的粗糙度 Ra≤ ，其余軸孔的粗糙度 Ra≤ ，裝配基面和定位表面的粗糙度 Ra≤ （刮研加工），其他平面的粗糙度 Ra≤ 。對 于主軸箱的頂面 B 也有平面度的要求。 （ 3）平面度精度 裝配基面的平面度不但影響主軸箱與車床的接觸質(zhì)量，而且在加工過程中作為定位基面時更直接影響軸孔的加工精度。 8） V 軸軸孔的軸線對基準 Q、 N的平行度公差均為 。 6）Ⅳ軸軸孔的軸線對基準 D 的平行度公差為 。 5）Ⅳ軸各軸孔的圓度公差均為 。 3）Ⅲ鈾軸孔的軸線對基準 C 的平行度公差為 ；對基準 V 的平行度公差為 。主軸軸心線對裝配基準的距離偏差和平行度誤差，與裝配時的刮研勞動量有關(guān) ，零件圖中規(guī)定： 1） 1 軸軸孔的軸線對基準 K、 C的圓跳動公差分別為 。軸心線之間的距離偏差對漸開線齒輪來講影響較小，但要防止距離過小，使齒輪嚙合時沒有齒側(cè)間隙，甚至咬死。 （ 2）軸孔的位置精度 同一軸心線上的軸孔的同軸度和端面對軸心線的垂直度誤差，會使軸承歪斜，影響軸的回轉(zhuǎn)精度和軸承的壽命。軸孔的形狀精度，凡未作特殊規(guī)定的，一般在其尺寸公差范圍之內(nèi)，對主軸孔常常單獨規(guī)定圓度和素線平行度的公差，一般不超過孔徑尺寸公差之半。主軸箱體軸孔的公差、粗糙度、形狀精度都要求很高，尤其以主軸孔要求最高。大多數(shù)箱體內(nèi)部還有隔板，而且體積小，在一 般情況下它的剛性是比較高的。 3 C6150主軸箱體的加工工藝設(shè)計 主軸箱箱體的機構(gòu)特點及技術(shù)條件分析 車床主軸箱箱體是車床幾個箱體中精度要求最高的一個，它的加工質(zhì)量，對機床的工作精度和工作性能，對裝配勞動量都有很大的影響；它又是主軸箱部件裝配中的一個基礎(chǔ)件，因此主軸箱箱體的加工質(zhì)量就成為車床制造中很重要的一個環(huán)節(jié)。 對于第 4階和第 6階出現(xiàn)的箱體內(nèi)支撐板的嚴重變形，在優(yōu)化后變形量減小了；其次 5階后箱體出現(xiàn)的扭轉(zhuǎn)變形也有所改善 ； 對于扭轉(zhuǎn)變形最厲害的 7階，在優(yōu)化后，箱體側(cè)壁的變形量 明顯減小，且扭轉(zhuǎn)現(xiàn)象有所減弱。對于第 7階 以后 出現(xiàn)的明顯的扭轉(zhuǎn)現(xiàn)象， 可通過增加 內(nèi)筋 和箱體側(cè)壁的厚度來提高振動特性 。 綜上可得： 對于前幾階出現(xiàn)的箱體的平動和轉(zhuǎn)動，可通過在右側(cè)箱體底面增加螺栓以加強主軸箱與床身的穩(wěn)定，保證主軸箱在車床上的位置。 車床主軸箱體優(yōu)化 改進方案 通過箱體的各階陣型的分析可知，前 3階陣型為平面內(nèi)的整體轉(zhuǎn)動； 4階、 11階及 14階、 15階振型主要表現(xiàn)為支撐板的左右擺動， 在 加工過程中 ， 箱體內(nèi)支撐板的明顯 擺動 會影響主軸的直線度和齒輪嚙合時傳動的穩(wěn)定性，導(dǎo) 致加工零件半 21 徑等尺寸精度降低， 因此 需要進行優(yōu)化設(shè)計； 5階后箱體出現(xiàn)扭轉(zhuǎn)，需要引起足夠的注意 ，因為 箱體的扭轉(zhuǎn)則會引起箱體的變形，進而引起主軸等箱體內(nèi)其它軸的變形，同時由箱體引起的振動會導(dǎo)致加工表面的振動，使表面粗糙度增大； 箱體的扭轉(zhuǎn)會影響箱內(nèi)齒輪的嚙合，影響傳動的穩(wěn)定性高，也會嚴重影響箱體主軸相對箱體的位置精度，會導(dǎo)致零件的加工半徑不一致，這些進而都會影響加工精度； 而且箱體的變形還會使工件和刀具之間產(chǎn)生相對位移，影響正常的運動軌跡，這樣就影響了零件的加工表面質(zhì)量 。 C6150主軸箱模態(tài)分析小結(jié) 通過 ANSYS軟件 采用有限元分析方法，對主軸箱箱體結(jié)構(gòu)進行了模態(tài)分析，獲得了主軸箱箱體結(jié)構(gòu)的前 15階固有頻率和振型，為后續(xù)的優(yōu)化設(shè)計作了準備。其次的振幅出現(xiàn)在第12階模態(tài)里，也出現(xiàn)在第一個支撐板和箱體側(cè)面上。 (3) 通過各階總變形圖可以看出，在大多數(shù)階次下 ，箱體中間支撐板和箱體側(cè)面的振幅比較大，且變形較為嚴重，從中看出此處是主軸箱的薄弱環(huán)節(jié)，后