综上所述,C620 车床主轴是中批生产,采用 45 钢,模锻件。
3.3 选择定位粗基准
粗基准的选择原则有五条
1、如果必须首先保证工件某重要表面的余量均匀,就应该选择该表面作为粗基准;
2、合理分配加工余量的原则;
3、应该用毛坯制造中尺寸和位置比较可靠、平整光洁的表面作为粗基准; 4、便于装夹的原则;
5、粗基准一般不重复使用的原则。
结合要加工的连杆,要加工的主要面为大小孔、两端面、切断面和定位面。粗基准一般选择的是连杆中心面、定位面及小孔。这样,不但能保证做到加工余量均匀,而且便于定位和夹紧。
结合要加工的车床主轴,要加工的主要面为外圆表面。粗基准一般选择外圆柱。这样,不但能保证加工余量均匀,且便于定位和夹紧。 3.4 选择定位精基准
精基准的选择一般原则如下:
1、基准重合原则 应该尽可能选用设计基准作为定位基准,这样可以避免因基准不重合而引起的定位误差。
2、统一基准原则 应尽可能选用统一的定位基准加工各表面,以保证各表面见的位置精度。
3、互为基准、反复加工的原则 当工件上两个加工表面之间的位置精度较高,可以采用两个加工表面互为基准反复加工的方法,以保证余量均匀。
4、自为基准原则 有些精加工工序要求加工余量小二恶均匀,以保证加工质量和提高生产率,这时就以加工面本身作为精基准。
结合要加工的车床主轴,精基准一般选用前后锥孔内所配锥堵的顶尖孔和加工的定位面。而这两锥堵的中心孔与磨锥孔的定位相同,由于支承轴径是磨锥孔的定位基准,所以终磨锥孔时必须磨好轴颈表面。所以选择精基准,是一种常见的基准的选择,定位也更方便,使夹具的设计更具简洁性。同时还有一个原因,就是在加工好这些基准面之后,它们作为一个很好的基准,可用在以后的大多数工序中,缩短生产周期,节省了加工成本。
3.5 工艺路线的设计
批量生产的轴类零件的加工工艺过程,一般可概括为下列三个阶段:
1、粗加工阶段:毛坯处理(锻造和正火)和粗加工(平端面、打中心孔和粗车各外圆)。这一阶段的目的是用大的切削深度切除大部分多余的金属,对毛坯进行加工,至接近工件的最终形状和尺寸,只给半精加工和精加工留少量的加工余量。通过这一阶段还可以及时发现锻件的裂纹等缺陷,以便采取相应的措施。
2. 半精加工阶段:车工艺锥面,半精车端面及各外圆,钻深孔。这一阶段的主要目的是为精加工留少量的加工余量。主要是为精加工制造精基准,对于要求不高的表面,在这一阶段将达到图纸上的规定要求。
3. 精加工阶段:加工前热处理,精加工前的各种加工及精加工,保证主轴最重要表面的精度。这一阶段的目的是各表面都加工到图纸上规定的要求。
为了达到主轴的机械性能及加工精度的要求,并改善工件的切削加工性能,在主轴加工整个过程中,应适当的安排一些热处理工序。
一般在主轴毛坯锻造后,首先要安排正火处理,以消除锻造应力,改善金属组织,细化晶粒,降低硬度,改善切削性能。
在粗加工后,要安排第二次热处理,如调质、时效等。通常调质处理可以获得索氏体组织,提高零件的综合机械性能,从而为表面淬火做好准备。同时,索氏体晶粒结构的金属组织加工时可以得到较低的表面粗糙度。
根据以上所述及查阅的资料可以设计出C620主轴的加工路线如下: 方案一
1、 备料 2、 锻造 3、 热处理 正火 4、 锯头
5、 铣端面打顶尖孔 6、 粗车各外圆
7、 热处理,调质 HB220-240 8、 半精车大端各部 9、 仿形车小端各部 10、钻深孔
11、热处理,高频淬火 12、精车各外圆及切槽 13、粗磨外圆 14、粗、精铣花键 15、铣键槽
16、车大端内侧及各轴上螺纹 17、粗精磨各外圆及个别端面 18、粗磨两外锥面
19、精磨两外锥面 20、钻大端端面各孔 21、半精车小端内锥孔 22、半精车大端锥孔 23、粗磨莫氏6号锥孔 24、精磨大端莫氏6号锥孔 25、终检 方案二 1、备料 2、锻造 3、热处理 正火 4、锯头
5、铣端面打顶尖孔 6、粗车各外圆
7、热处理,调质 HB220-240 8、半精车大端各部 9、仿形车小端各部 10、钻深孔
11、半精车小端内锥孔 12、半精车大端锥孔 13、粗磨莫氏6号锥孔 14、精磨大端莫氏6号锥孔 15、热处理,高频淬火 16、精车各外圆及切槽 17、粗磨外圆 18、粗、精铣花键 19、铣键槽
20、车大端内侧及各轴上螺纹 21、粗精磨各外圆及个别端面 22、粗磨两外锥面 23、精磨两外锥面 24、钻大端端面各孔 25、终检 方案三 1、备料
2、锻造 3、热处理 正火 4、锯头
5、铣端面打顶尖孔 6、粗车各外圆
7、热处理,调质HB220-240 8、半精车大端各部 9、仿形车小端各部 10、钻深孔
11、半精车小端内锥孔
12、半精车大端锥孔、短锥及端面 13、钻大端端面各孔 14、热处理,高频淬火 15、精车各外圆及切槽 16、粗磨外圆 17、粗磨莫氏6号锥孔 18、粗、精铣花键 19、铣键槽
20、车大端内侧及各轴上螺纹 21、粗精磨各外圆及个别端面 22、粗磨两外锥面 23、精磨两外锥面 24、精磨大端莫氏6号锥孔 25、终检
对 C620 车床主轴的加工顺序,做出如下分析比较:
第一方案:当在后面粗加工锥孔时,由于用以加工过的外圆表面做精基准,会破坏外圆的表面精度和粗糙度,所以此方法不适宜采用。
第二方案:在工序21精加工外圆表面时,还要插上锥堵,这样会破坏锥孔的精度。另外,在工序13、14加工锥孔时,不可避免地会产生加工误差(锥孔的磨削条件比外圆磨削条件差),加上锥堵本身的误差,都会造成外圆表面与内锥孔的同轴度误差的增大,所以此方案也不宜采用。
第三方案:在最后要精加工锥孔时,虽然也要用精加工过的外圆表面做精基准,但是锥孔精加工的加工预料较小,磨削力也不大,同时锥孔的精加工已处于轴加工的最后阶段,对于外圆表面的影响力不大。再者这一方案的加工顺序可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。
综上分析可得,C620车床主轴的加工顺序,以第三方案为佳。
3.6 主要的加工工艺说明
3.6.1 主轴外圆表面的车削加工
在轴类零件加工中,外圆表面的加工余量主要是由车削切除的。外圆车削的劳动量占相当大的比重,因此提高外圆车削的生产率就成为一个很重要的问题,对于多台阶轴,这个问题就更为突出。因此选择好合适的机床设备非常重要,不同的生产条件下,车削主轴采用的设备如下:
(1)单件小批生产----普通车床
(2)成批生产----带液压仿形刀架的车床或液压仿形车床 (3)大批量生产----液压仿形车床、多刀半自动车床
在车床上采用液压仿形刀架可以实现车削半自动化。更换靠模很简单,减轻了劳动强度,提高了加工效率,应用在主轴的成批生产中是很经济的。仿形刀架的装卸和操作也很方便,成本低,使普通车床充分发挥使用效能。
因此在本次生产中采用了仿形车床,而且还采用了数控车床,更为方便。 3.6.2 主轴外圆表面的磨削加工
主轴的精加工是用磨削的方法,安排在热处理之后进行,用以修正热处理中产生的变形,并达到最后要求的精度。主轴磨削分为半精磨和精磨两道工序,一般达到经济精度和粗糙度为 IT6 和 Ra 1.25~0.32μm。磨削加工在C620 主轴加工中采用了专用组合磨床,是利用增大磨削面积,提高效率的方法,并且减少了磨床的数量,节省了机床占地面积,节省了劳动力,并且能保证良好的同轴度,在加工主轴中甚为普遍。磨削方法:(1)先磨前、后两轴颈锥面,磨完后进行砂轮的精细修整。(2)分两个工位进行精磨,工位Ι是精磨前、后轴颈锥面,完成后,工作台带着主轴移到工位 II,用设计图纸规定的角度成型砂轮,先后磨削主轴前端面和短锥面。孔的深度与孔径之比 L/d>5 称为深孔。 C620 主轴孔 L/d≈8>5 属于深孔。深孔加工比一般孔的加工要困难和复杂的多。原因是:[14]
(1)刀杆细而长,刀具刚性差,容易引起震动和钻头引偏使被加工孔的轴线歪斜。
(2)钻头的冷却散热条件差,使刀具很快丧失切削能力。
(3)排屑困难,容易堵塞而无法连续加工。为了保证加工精度和提高劳动生产率,针对深孔加工的不利条件,常采用内排屑深孔钻削的方法。优点如下:
(1) 工件转动,钻头轴向进给,使钻头有自动定中心的能力。这种方法钻
出的孔轴线与工件的回转轴线始终一致。
(2) 在工件上预先加工出一段导向孔,能引导钻头,防止偏斜。 (3) 采用深孔钻,具有导向和断屑的能力。
(4) 用油泵输送冷却液,从钻杆与工件孔壁的空隙处压入切削区,进行冷