毕业设计论文-xz-305工艺编制及工装设计

毕业设计论文-xz-305工艺编制及工装设计内容摘要：

分析可知 ,对实心的轴类零件 ,精基准面就是顶尖孔。 而对于象 XZ305的空心主轴 ,除顶尖孔外还有轴颈外圆表面并且两者交替使用 ,互为基准 . 工件上的加工表面往往需要通过粗加工、半精加工、精加工等才能逐步达到质量要求，加工 方法的选择一般应根据每个表面的精度要求，先选择能够保证该要求的最终加工方法，然后再选择前面一系列预备工序的加工方法和顺序。 可以先提出几个方案进行比较，再结合其他条件选择其中一个比较合理的方案。 选择表面加工方法时应考虑的因素 (1)加工表面本身的要求 根据每个加工表面的技术要求和各种加工方法及其组合后能达到的加工经济精度和表面粗糙度，确定加工方法及加工方案。 所谓加工经济精度和表面粗糙度是在正常的加工条件下（采用符合质量标准的设备、工艺装备和标准技术等级的工人，不延长加工时间）所能保证的加工精度和表 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，如有色金属磨削困难，一般采用金刚镗或高速精密车削的方法进行加工；淬火钢则采用磨削加工。 1)生产类型 在大批量生产中，可采用专用的高效设备和专用工艺装备，如平面和内孔可采用拉削加工；轴类零件可采用半自动液压仿形车床加工等。 在单件小批生产中，可采用通用设备、通用工艺装备及一般的加工方法。 2)本厂的现有设备情况和技术条件 应该充分利用现有设备，发掘企业潜力，发挥工人的积极性和创造性。 同时也应该考虑不断的改进现有的加工方法和设备，推广新技术 ，提高工艺水平，以及设备负荷的平衡。 各种孔的加工方法如表。 表 孔 的加工方法 序号 加工 方案 经济精度（ IT） 表面粗糙度 Ra/um 1 钻 11～ 12 2 钻 → 扩 10～ 11 ～ 陕西理工学院毕业设计论文 第 7 页 共 52 页 3 钻 → 扩 → 铰 6～ 9 ～ 4 钻 → 扩 → 粗铰 → 精铰 7 ～ 5 钻 → 粗铰 → 精铰 7～ 8 ～ 6 粗车→半精车→粗磨→精磨 5～ 7 ～ 7 粗 镗 →半精 镗 → 精镗 7～ 8 ～ 8 粗 镗 →半精 镗 → 磨孔 7～ 8 ～ 根据以上孔的加工，由于主轴孔的加工精度，最后选择本主轴内孔的加工方法如下： 钻→扩 ； 钻→扩→粗磨→精磨 各种外圆的加工方法如表。 表 外圆表面的加工方法 序号 加工 方案 经济精度（ IT） 表面粗糙度 Ra/um 1 粗车 11～ 13 50～ 2 粗车→半精车 8～ 9 ～ 3 粗车→半精车→精车 6～ 7 ～ 4 粗车→半精车→精车→滚压（或抛光） 6～ 7 ～ 5 粗车→半精车→磨削 6～ 7 ～ 6 粗车→半 精车→粗磨→精磨 5～ 7 ～ 7 粗车→半精车→粗磨→精磨→超精加工 5 ～ 8 粗车→半精车→精车 5～ 6 ～ 9 粗车→半精车→粗磨→精磨→超精磨 5级以上 ～ 10 粗车→半精车→精车→精磨→研磨 5级以上 ～ 根据以上外圆面的加工方法，根据主轴表面精度要求，最后选择表面加工方法如下： 粗车→半精车→粗磨→精磨 陕西理工学院毕业设计论文 第 8 页 共 52 页 加工阶段的划分 由于主轴的精度要求高 ,并且在加工过程中要切除大量金属 ,因此 ,必须将主轴的加工过程划分为几个阶段 ,将粗加工和精加工分别安排在不同的阶段中 . XZ305 主轴加工过程大致可分为三个阶段 : （ 1）粗加工阶段 :毛坯备料、锻造和正火 :锯掉多余部分、铣端面打中心孔和粗车外圆等 这阶段的主要目的是 :用大的切削用量切除大部分余量 ,把毛坯加工至接近 工件的最终形状和尺寸 ,只留下少量的加工余量 .通过这阶段还可以及时发现锻件裂纹等缺陷 ,作出相应措施 . (2)半精加工阶段 对于 38GrMoAlA 氮化钢 一般采用调质处理达到 HB345 车工艺锥面 (定位锥孔 )、半精车外圆端面和钻深孔等 这阶段的主要目的是 :为精加工作好准备 ,尤其是为精加工作好基面准备 .对于一些要求不高的表面 ,在这阶段达到图纸规定的要求 . (3)精加工阶段 局部淬火 粗磨工艺锥面 (定位锥孔 )、粗磨外圆、铣键槽等 (3)精加工 精磨外圆和内锥面及孔、磨螺纹等以保证主轴最重要表面的精度 这阶段的主要目的是 :把各表面加工到图纸规定的要求 . 根据粗、精加工分开原则来划分阶段 ,极为必要 .这是由于加工过 程中热处 理、切削力、切削热、夹紧力等对工件产生较大的加工误差和应力 ,为了消除前一道工序的加工误差和应力 ,需要进行另一次新加工 ,不过这一次加工所带来的误差和应力总是要比前一次小 .因此 ,加工次数增多以后 ,精度便逐渐提高 .精度要求越高加工次数越多 . 热处理后出现变形是显而易见的，象正火、调质和淬火等工序往往使工件弯曲或扭曲，而且调质和淬火后，往往伴随着产生内应力，因此，热处理之后，经常需要安排一次机械加工（如车削或磨削），以纠正零件的变形和消除一部份内应力。 但机械加工之后，由于工件的内应力重新平衡，又会留下新的 变形和新的加工应力，虽其数值比未加工之前大为减少，但必须用新的机械加工方法加以消除，故在粗磨之后又需进行半精磨、陕西理工学院毕业设计论文 第 9 页 共 52 页 精磨等工序。 对于精度要求高的主轴，又需在在粗磨或精车之后进行低温时效处理，以提高轴件的尺寸精度稳定性。 由于粗加工之前，毛坯余量较大，而且余量往往不均，因而在粗加工中需用大的切削力，并常常因此产生大量切削热，使轴件在加工中产生热变形和受力变形，而出现形状误差（如鼓形和鞍形）；由于外圆余量不均又将出现不圆度、锥度等，同时也出现大量的加工应力。 故粗加工之后要进行半精加工（如半精车、精车等），这也是锻件 毛坯比帮料毛坯多车一次的原因。 此后即使不插入热处理工序，也往往在半精车加工之后进行淬火处理，因而又需进一步进行一系列的精加工。 后一次加工所带来的切削力和惹来热量，均比前一次小（因其余量逐渐减小），因而出现的误差和应力也随之减小，这就是进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装中完成，而应当把粗、精加工分为两个工序或者在不同的机床上进行，最后粗、精加工间隔，让上道工序加工的内应力逐步消失（自然时效）。 还需指出，粗加工机床要求功率达和刚度好，要能承受大的切削力，而精加工则要求机床精度高。 若 以精加工机床进行粗加工，易于丧失精度和降低机床寿命，从机床保养角度来看，粗、精加工也应分开。 划分加工阶段的目的 （ 1）利于保证加工质量。 粗加工阶段中切除较多的加工余量，生产的切削力和切削热都比较大，因而工艺系统受力变形、受热变形及工件内应力变形较大，不可能达到高的加工精度和表面粗糙度及表面质量。 因此，需要在后续阶段逐步减少加工余量，来逐步修正工件的变形。 同时，各加工阶段之间的时间间隔相当于自然时效，有利于消除零件的内应力，使工件有变形的时间，以便于在后续工序中加以修正，从而保证零件的加工质量。 （ 2）便于合理使用机床 粗加工时可采用功率大、精度低的高效机床；精加工时可采用相应的精加工机床，这样，不但发挥了机床各自的性能特点，也延长了高精度机床的使用寿命。 （ 3）便于安排热处理工序 为了在机械加工工序中插入必要的热处理工序，同时使热处理发挥充分的效果，这就自然而然地把机械加工工艺规程划分为几个加工阶段，并且每个阶段各有其特点及应该达到的目的。 此外，划分了加工阶段，可带来下列两个有利条件： a 粗加工各表面后可及早发现毛坯的缺陷，及时报废或修补，以免继续进行精加工而浪费工时和制造费用。 陕西理工学院毕业设计论文 第 10 页 共 52 页 b 精 加工工序安排在最后，可保护精加工后的表面少受损伤或不受损伤。 工序集中与分散是拟定工艺路线的两个不同原则。 工序分散是将零件各个表面的加工分得很细，工序多，工艺路线长，而每道工序所包含的内容却很少。 工序集中则相反，零件的加工只集中在少数几道工序里完成，而每道工序所包含的加工内容却很多。 工序集中的特点 （ 1） 便于采用高效专用设备和工艺装备，来大大提高生产率； （ 2） 减少了设备数量，相应的减少了操作工人的数量和生产面积； （ 3） 减少了工序数目，减少了运输工作量，简化了生产计划 工作，缩短了生产周期； （ 4） 减少了工件安装次数，不仅有利于提高劳动生产率，而且有利于保证各加工表面之间的相互位置精度； （ 5） 因为采用了专用的设备和专用工艺装备数量多而复杂，所以机床和工艺装备的调整、维修费事，生产准备工作量很大。 工序分散的特点 （ 1） 采用比较简单的机床和工艺装备，调整容易； （ 2） 由于工序内容简单，有利于选择合理的切削用量，也有利于平衡工序时间，组织流水线生产； （ 3） 生产准备工作量小，容易适应产品更换； （ 4） 对操作工人的技术要求低，或只需要经过较短时间的训练； （ 5） 设 备数量多，操作工人多，生产面积大。 在一般情况下，单件小批生产中为简化生产计划工作，只能采用工序集中原则，但多应用卧式机床，在大批大量生产中工序则可以集中也可以分散。 加工顺序的安排和工序的确定 机械加工工序 具有空心和内锥特点的轴类零件，在考虑支撑轴颈、一般轴颈和内锥等主要表面的加工顺序时，可以有以下几种方案： （ 1） 外圆表面粗加工 —— 钻 深 孔 —— 外圆表面精加工 —— 锥 孔 粗加工 —— 锥孔精加工； （ 2） 外圆表面粗加工 —— 钻深孔 —— 锥 孔 粗加工 —— 锥 孔 精加工 —— 外圆表面精陕西理工学院毕业设计论文 第 11 页 共 52 页 加工 （ 3） 外圆表面粗加工 —— 钻深孔 —— 锥孔粗加工 —— 外圆表面精加工 —— 锥孔精加工 针对 XZ— 305主轴的加工顺序来说，可作这样的比较分析： 第一方案：在锥孔粗加工时，由于要用已精加工过的外圆表面作为精基准面，会破坏外圆表面的精度和光洁度，故此方案不宜采用。 第二方案：在精加工外圆表面时，还要在插上锥堵，这样会破坏锥孔精度。 另外，在加工锥空时不可避免的有加工误差（锥孔的磨削条件比外援磨削条件差），加上锥堵本身的误差就会造成外圆表面和内锥面的不同轴，故此方案也不宜采用。 第三方案：在锥孔精加工时，虽然也要用已用精加工过的外圆表面作为 精基准面，但由于锥面精加工的余量已很小，磨削力不大，同时锥孔的精加工已处于最终阶段，对外圆表面的精度影响不大；加上这一方案的加工顺序，可以采用外圆表面和锥孔互为基准，交替使用，能逐步提高同轴度。 因此，主轴采用第三种加工方案。 通过方案的分析比较也可看出，轴类零件各表面先后加工顺序，在很大程度上与定位基准的转化有关。 当零件加工用的粗、精基准选定后，加工顺序就大致可以确定了。 因为各阶段开始总是先加工定为基准面，即先行工序必须为后续的工序准备好所用的定为基准。 如 XZ— 305 主轴工艺过程，一开始就铣端面打中心孔， 这就是为粗车和半精车外圆准备定位基准，半精车外圆为深孔加工准备了定位基准；半精车外圆也为前后的锥孔加工准备了定位基准。 反过来，前后锥孔装上锥堵后的顶尖孔，又为此后的半精加工和精加工外圆准备了定位基准；而最后磨锥孔的定位基准又是上工序磨好的轴颈表面。 安排主轴加工顺序要注意以下几点： （ 1） 基准先行 机械加工工艺安排时，总是先加工好定位基准面，即基准先行。 主轴加工总是先安排铣端面打中心孔，以便为后续的工序准备好定位基准。 （ 2） 深孔加工的安排 为了使中心孔能够在多道工序中使用，希望深孔加工安排在最后。 但是 ，深孔加工属于粗加工，余量大，发热多，变形也大，会使得加工精度难以保持，故不能放到最后。 一般，深孔加工安排在外圆粗车之后，以便有一个较为精确的轴颈作为定位基准用来搭中心架，这样加工出的孔容易保证主轴壁厚均匀。 （ 3） 先外后内先大后小 陕西理工学院毕业设计论文 第 12 页 共 52 页 先加工外圆，在以外圆定位加工内孔。 如锥孔安排在轴颈精磨之后再进行精磨；加工阶梯外圆时，先加工直径较大的，后加工直径较小的，这样可避免过早的削弱工件的刚度。 加工阶梯深孔时，先加工直径较大的，后加工直径较小的，这样便于刚度较大的孔加工工具。 （ 4）次要表面加工的安排 主轴上的键槽、 螺纹等次要表面加工 ,通常均安排在外圆精车或粗磨之后、精磨外圆之前进行 .如果精车前铣出键槽 ,精车时因断续切削而易产生振动 ,即影响加工质量，又容易损坏刀具，也难控制键槽的深度。 这些加工也不能放到主要表面精磨之后，否则会破坏表面已获得的精度。 主要工序的加工方法 （ 1）中心孔的加工 成批生产均用铣端面钻中心孔机床来加工中心孔，精密主轴的中心孔加工尤为重要，而且要分多次修研，其修研方法有： ①用油石或橡胶砂轮修研； ②用铸铁顶尖修研； ③用硬质合金顶尖修研； ④用中心孔磨床磨削中心孔。 （ 2）外圆的加工 外圆车削是粗加工和半精加工外圆表面应用最广泛的加工方法。 成批生产时采用转塔车床、数控车床；大批生产时，多采用多刀半自动车床、液压仿形半自动车床等。 磨削。