solidworks機械軸類零件工藝過程

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來自專欄 Solidworks機械設計

一、車床要求

1.1 CA6140車床主軸技術要求及功用

由CA6140車床主軸零件簡圖可知，該主軸呈階梯狀，其上有安裝支承軸承、傳動件的圓柱、圓錐面，安裝滑動齒輪的花鍵，安裝卡盤及頂尖的內外圓錐面，聯接緊固螺母的螺旋面，通過棒料的深孔等。下面分別介紹主軸各主要部分的作用及技術要求：

⑴ 支承軸頸。 支承軸頸尺寸精度為IT5。因為主軸支承軸頸是用來安裝支承軸承，是主軸部件的裝配基準面，所以它的製造精度直接影響到主軸部件的迴轉精度。m主軸二個支承軸頸A、B圓度公差為0.005mm，徑向跳動公差為0.005mm；而支承軸頸1∶12錐面的接觸率≥70%；表面粗糙度Ra為0.4.

⑵ 端部錐孔。 主軸端部內錐孔（莫氏6號）對支承軸頸A、B的跳動在軸端面處公差為0.005mm，離軸端面300mm處公差為0.01 m；硬度要求45~50HRC。該錐孔是用來安裝頂尖或工具錐柄的，其軸心線必須與兩個支承軸頸的軸心線嚴格同軸，否則會使工件（或工具）產生同軸度誤差。mmm；錐面接觸率≥70%；表面粗糙度Ra為0.4

⑶ 端部短錐和端面。 頭部短錐C和端面D對主軸二m。它是安裝卡盤的定位面。為保證卡盤的定心精度，該圓錐面必須與支承軸頸同軸，而端面必須與主軸的迴轉中心垂直。m個支承軸頸A、B的徑向圓跳動公差為0.008mm；表面粗糙度Ra為0.8

⑷ 空套齒輪軸頸。 空套齒輪軸頸對支承軸頸A、B的徑向圓跳動公差為0.015 mm。由於該軸頸是與齒輪孔相配合的表面，對支承軸頸應有一定的同軸度要求，否則引起主軸傳動嚙合不良，當主軸轉速很高時，還會影響齒輪傳動平穩性併產生雜訊。

⑸ 螺紋。 主軸上螺旋面的誤差是造成壓緊螺母端面跳動的原因之一，所以應控制螺紋的加工精度。當主軸上壓緊螺母的端面跳動過大時，會使被壓緊的滾動軸承內環的軸心線產生傾斜，從而引起主軸的徑向圓跳動。

1.2 主軸加工的要點與措施

主軸加工的主要問題是如何保證主軸支承軸頸的尺寸、形狀、位置精度和表面粗糙度，主軸前端內、外錐面的形狀精度、表面粗糙度以及它們對支承軸頸的位置精度。

主軸支承軸頸的尺寸精度、形狀精度以及表面粗糙度要求，可以採用精密磨削方法保證。磨削前應提高精基準的精度。

保證主軸前端內、外錐面的形狀精度、表面粗糙度同樣應採用精密磨削的方法。為了保證外錐面相對支承軸頸的位置精度，以及支承軸頸之間的位置精度，通常採用組合磨削法，在一次裝夾中加工這些表面，機床上有兩個獨立的砂輪架，精磨在兩個工位上進行，工位Ⅰ精磨前、後軸頸錐面，工位Ⅱ用角度成形砂輪，磨削主軸前端支承面和短錐面。

主軸錐孔相對於支承軸頸的位置精度是靠採用支承軸頸A、B作為定位基準，而讓被加工主軸裝夾在磨床工作台上加工來保證。以支承軸頸作為定位基準加工內錐面，符合基準重合原則。在精磨前端錐孔之前，應使作為定位基準的支承軸頸A、B達到一定的精度。主軸錐孔的磨削一般採用專用夾具，夾具由底座1、支架2及浮動夾頭3三部分組成，兩個支架固定在底座上，作為工件定位基準面的兩段軸頸放在支架的兩個V形塊上，V形塊鑲有硬質合金，以提高耐磨性，並減少對工件軸頸的劃痕，工件的中心高應正好等於磨頭砂輪軸的中心高，否則將會使錐孔母線呈雙曲線，影響內錐孔的接觸精度。後端的浮動卡頭用錐柄裝在磨床主軸的錐孔內，工件尾端插於彈性套內，用彈簧將浮動卡頭外殼連同工件向左拉，通過鋼球壓向鑲有硬質合金的錐柄端面，限制工件的軸向竄動。採用這種聯接方式，可以保證工件支承軸頸的定位精度不受內圓磨床主軸迴轉誤差的影響，也可減少機床本身振動對加工質量的影響。

主軸外圓表面的加工，應該以頂尖孔作為統一的定位基準。但在主軸的加工過程中，隨著通孔的加工，作為定位基準面的中心孔消失，工藝上常採用帶有中心孔的錐堵塞到主軸兩端孔中，如圖6-2所示，讓錐堵的頂尖孔起附加定位基準的作用。

1.3 CA6140車床主軸加工定位基準的選擇

主軸加工中，為了保證各主要表面的相互位置精度，選擇定位基準時，應遵循基準重合、基準統一和互為基準等重要原則，並能在一次裝夾中儘可能加工出較多的表面。

由於主軸外圓表面的設計基準是主軸軸心線，根據基準重合的原則考慮應選擇主軸兩端的頂尖孔作為精基準面。用頂尖孔定位，還能在一次裝夾中將許多外圓表面及其端面加工出來，有利於保證加工面間的位置精度。所以主軸在粗車之前應先加工頂尖孔。

為了保證支承軸頸與主軸內錐面的同軸度要求，宜按互為基準的原則選擇基準面。如車小端1∶20錐孔和大端莫氏6號內錐孔時， 以與前支承軸頸相鄰而它們又是用同一基準加工出來的外圓柱面為定位基準面（因支承軸頸系外錐面不便裝夾）；在精車各外圓（包括兩個支承軸頸）時，以前、後錐孔內所配錐堵的頂尖孔為定位基面；在粗磨莫氏6號內錐孔時，又以兩圓柱面為定位基準面；粗、精磨兩個支承軸頸的1∶12錐面時，再次用錐堵頂尖孔定位；最後精磨莫氏6號錐孔時，直接以精磨後的前支承軸頸和另一圓柱面定位。定位基準每轉換一次，都使主軸的加工精度提高一步。

1.4 CA6140車床主軸主要加工表面加工工序安排

主軸加工工藝過程可劃分為三個加工階段，即粗加工階段（包括銑端面、加工頂尖孔、粗車外圓等）；半精加工階段（半精車外圓，鑽通孔，車錐面、錐孔，鑽大頭端面各孔，精車外圓等）；精加工階段（包括精銑鍵槽，粗、精磨外圓、錐面、錐孔等）。在機械加工工序中間尚需插入必要的熱處理工序，這就決定了主軸加工各主要表面總是循著以下順序的進行，即粗車→調質（預備熱處理）→半精車→精車→淬火-回火（最終熱處理）→粗磨→精磨。

綜上所述，主軸主要表面的加工順序安排如下：

外圓表面粗加工（以頂尖孔定位）→外圓表面半精加工（以頂尖孔定位）→鑽通孔（以半精加工過的外圓表面定位）→錐孔粗加工（以半精加工過的外圓表面定位，加工後配錐堵）→外圓表面精加工（以錐堵頂尖孔定位）→錐孔精加工（以精加工外圓面定位）。

當主要表面加工順序確定後，就要合理地插入非主要表面加工工序。對主軸來說非主要表面指的是螺孔、鍵槽、螺紋等。這些表面加工一般不易出現廢品，所以盡量安排在後面工序進行，主要表面加工一旦出了廢品，非主要表面就不需加工了，這樣可以避免浪費工時。但這些表面也不能放在主要表面精加工後，以防在加工非主要表面過程中損傷已精加工過的主要表面。

對凡是需要在淬硬表面上加工的螺孔、鍵槽等，都應安排在淬火前加工。非淬硬表面上螺孔、鍵槽等一般在外圓精車之後，精磨之前進行加工。主軸螺紋，因它與主軸支承軸頸之間有一定的同軸度要求，所以螺紋安排在以非淬火-回火為最終熱處理工序之後的精加工階段進行，這樣半精加工後殘餘應力所引起的變形和熱處理後的變形，就不會影響螺紋的加工精度。

二、軸類零件的檢驗

2.1 加工中的檢驗

自動測量裝置，作為輔助裝置安裝在機床上。這種檢驗方式能在不影響加工的情況下，根據測量結果，主動地控制機床的工作過程，如改變進給量，自動補償刀具磨損，自動退刀、停車等，使之適應加工條件的變化，防止產生廢品，故又稱為主動檢驗。主動檢驗屬在線檢測，即在設備運行，生產不停頓的情況下，根據信號處理的基本原理，掌握設備運行狀況，對生產過程進行預測預報及必要調整。在線檢測在機械製造中的應用越來越廣。

2.2 加工後的檢驗

單件小批生產中，尺寸精度一般用外徑千分尺檢驗；大批大量生產時，常採用光滑極限量規檢驗，長度大而精度高的工件可用比較儀檢驗。表面粗糙度可用粗糙度樣板進行檢驗；要求較高時則用光學顯微鏡或輪廓儀檢驗。圓度誤差可用千分尺測出的工件同一截面內直徑的最大差值之半來確定，也可用千分表藉助V形鐵來測量，若條件許可，可用圓度儀檢驗。圓柱度誤差通常用千分尺測出同一軸向剖面內最大與最小值之差的方法來確定。主軸相互位置精度檢驗一般以軸兩端頂尖孔或工藝錐堵上的頂尖孔為定位基準，在兩支承軸頸上方分別用千分表測量。

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