絲桿工藝標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范

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1、“絲桿”零件的加工工藝規(guī)程目錄一、零件的分析11.1零件的作用11.2零件的工藝分析1二、工藝規(guī)程設(shè)計(jì)22.1確定毛坯的制造形式22.2基面的選擇22.3制定工藝路線22.4機(jī)械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定42.5確定切削用量及基本工時(shí)5參考文獻(xiàn)7一、零件的分析1.1零件的作用 絲桿:由細(xì)長(zhǎng)的金屬棒制造,表面光潔度很高,是用來將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為直線運(yùn)動(dòng);或?qū)⒅本€運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的執(zhí)行元件,并具有傳動(dòng)效率高,定位準(zhǔn)確等特點(diǎn)?;瑒?dòng)絲杠螺母材料的選用原則可以基于溫度條件,運(yùn)行PV(壓力-速度)值,抗磨壽命要求,使用環(huán)境,以及成本等因素,例如,可供選用的材料特性包括:從-50到+150的溫度允許

2、范圍,高達(dá)60,000psi-fpm的可用PV值,可提供5千萬英寸累計(jì)工作行程的反向間隙消除能力,免維護(hù)運(yùn)行,以及可用于污染和惡劣環(huán)境等1.2零件的工藝分析 圖1-1 proe導(dǎo)出的絲桿零件圖 1、絲桿的分類機(jī)床絲桿按其摩擦特性可分為三類:即滑動(dòng)絲杠、滾動(dòng)絲杠及靜壓絲杠。由于滑動(dòng)絲杠結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,制造方便,所以在機(jī)床上應(yīng)用比較廣泛。滑動(dòng)絲杠的牙型多為梯形。這種牙型比三角形牙型具有效果高,傳動(dòng)性能好,精度高,加工方便等優(yōu)點(diǎn)。滾動(dòng)絲杠可分為滾珠絲杠和滾珠絲杠兩大類。滾珠絲杠和滾珠絲杠相比而言摩擦力小,傳動(dòng)效率高,精度也高,因而比較常用,但是其制造工藝比較復(fù)雜。靜壓絲杠有許多的優(yōu)點(diǎn),常被用于精密機(jī)床和數(shù)

3、控機(jī)床的進(jìn)給機(jī)構(gòu)中。其紋牙與規(guī)范梯形螺紋牙型相同。但牙型高于同規(guī)格規(guī)范螺紋1.5-2倍,目的在于獲得好油封及提高承載能力。但是調(diào)整比較麻煩,而且需要一套液壓系統(tǒng),工藝復(fù)雜,成本高。 2、絲桿的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及技術(shù)要求 絲桿是細(xì)而長(zhǎng)的柔性軸,它的長(zhǎng)徑比往往很大,一般都在20-50左右,剛度很差。加上其結(jié)構(gòu)形狀比較復(fù)雜,有要求很高的螺紋表面,又有階梯及溝槽,因此,在加工過程中,很容易產(chǎn)生變形。這是絲桿加工中影響精度的一個(gè)主要矛盾。主要技術(shù)要求:(1)尺寸精度 軸頸是軸類零件的主要表面,他影響軸的回轉(zhuǎn)精度及工作狀態(tài)。軸頸的直徑精度根據(jù)其使用要求通常為IT6-IT9,精密軸頸可達(dá)IT5。(2)幾何形狀精度

4、軸頸的幾何形狀精度(圓度、圓柱度),一般應(yīng)限制在直徑公差點(diǎn)范圍內(nèi)。對(duì)幾何形狀精度要求較高時(shí),可在零件圖上另行規(guī)定其允許的公差。(3)位置精度 主要是指裝配傳動(dòng)件的配合軸頸相對(duì)于裝配軸承的支承軸頸的同軸度,通常是用配合軸頸對(duì)支承軸頸的徑向圓跳動(dòng)來表示的;根據(jù)使用要求,規(guī)定高度軸為0.001-0.005mm,而一般精度軸為0.01-0.03mm。此外還有內(nèi)外圓柱面的同軸度和軸向定位端面與軸心線的垂直度要求等。(4)表面粗糙度 根據(jù)零件的表面工作部位的不同??捎胁煌谋砻娲植诙戎?,例如普通機(jī)床主軸支承軸頸的表面粗糙度為Ra0.16-0.63um,配合軸頸的表面粗糙度為Ra0.63-2.5um,隨著機(jī)

5、器運(yùn)轉(zhuǎn)速度的增大和精密程度的提高,軸類零件表面粗糙度值要求也將越來越小。軸類零件的加工工藝因其用途、結(jié)構(gòu)形狀、技術(shù)要求、產(chǎn)量大小的不同而有差異。而軸的工藝規(guī)程編制時(shí)生產(chǎn)中最常遇到的工藝工作。軸類零件加工的主要問題:軸類零件加工的主要問題是如何保證各加工表面的尺寸精度、表面粗糙度和主要表面之間的相互位置精度。具體指標(biāo)有:a、單個(gè)螺距允差; b、中經(jīng)圓度允差;c、外徑相等性允差; d、外徑跳動(dòng)允差; e、牙型半角允差;f、中經(jīng)尺寸公差;g、外徑尺寸公差; h、內(nèi)徑尺寸公差。二、工藝規(guī)程設(shè)計(jì)2.1確定毛坯的制造形式2.1.1確定零件材料絲桿材料的選擇是保證絲桿質(zhì)量的關(guān)鍵,一般要求是:(1)具有優(yōu)良的

6、加工性能,磨削時(shí)不易產(chǎn)生裂紋,能得到良好的表面光潔度和較小的殘余內(nèi)應(yīng)力,對(duì)刀具磨損作用較小。(2)抗拉極限強(qiáng)度一般不低于588MPa。(3)有良好的熱處理工藝性,淬透性好,不易淬裂,組織均勻,熱處理變形小,能獲得較高的硬度,從而保證絲桿的耐磨性和尺寸的穩(wěn)定性。(4)材料硬度均勻,金相組織符合規(guī)范。常用的材料有:不淬硬絲桿常用T10A,T12A及45等;淬硬絲桿常選用9Mn2v,CrWMn等。其中9Mn2v有較好的工藝性和穩(wěn)定性,但淬透性差,常用于直徑=50mm的精密絲桿;CrWMn剛的優(yōu)點(diǎn)是熱處理后變形小,適用于制作高精度零件,但其容易開裂,磨削工藝性差。絲桿的硬度越高越耐磨,但制造時(shí)不易磨削

7、。絲桿材料要有足夠的強(qiáng)度,一保證傳遞一定的動(dòng)力;應(yīng)具有良好的熱處理工藝性(淬透性好、熱處理變形小、不易產(chǎn)生裂紋),并能獲得較高的硬度、良好的耐磨性。絲桿螺母材料一般采用GCrl5、CrWMn、9CrSi、9MMn2v,熱處理硬度為60-62HRC。整體淬火在熱處理和磨削過程中變形較大,工藝性差,應(yīng)盡可能采用表面硬化處理。上述絲桿材料為9MN2v熱軋圓鋼,調(diào)質(zhì)硬度為250HRS,除螺紋外,其余高頻淬硬60HRC。材料加工前須經(jīng)過球化處理,并進(jìn)行切試樣檢查。為了消除由于金相組織不穩(wěn)定而引起的殘余應(yīng)力,安排了冰冷處理工序,使淬火后的殘余奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體。為了保證質(zhì)量,毛坯熱處理后進(jìn)行磁性探傷,檢查

8、零件是否有微觀裂紋。2.1.2確定毛坯的制造方法1、軸類零件的材料一般軸類零件常用45鋼,根據(jù)不同的工作條件采用不同的熱處理規(guī)范(如正火、調(diào)質(zhì)、淬火等),以獲得一定的強(qiáng)度、韌性和耐磨性。對(duì)中等精度而轉(zhuǎn)速較高的軸類零件,可選用40Cr等合金鋼。這類鋼經(jīng)調(diào)質(zhì)和表面淬火處理后,具有較高的綜合力學(xué)件能。精度較高的軸,有時(shí)還用軸承鋼GCrls和彈簧鋼65Mn等材料,它們通過調(diào)質(zhì)和表面淬火處理后,具有更高耐磨性和耐疲勞性能。對(duì)于高轉(zhuǎn)速、重載荷等條件下工作的軸,可選用20CrMnTi、20MnZB、20Cr等低碳含金鋼或38CrMoAIA氮化鋼。低碳合金鋼經(jīng)滲碳淬火處理后,具有很高的表面硬度、抗沖擊韌性和心

9、部強(qiáng)度,熱處理變形卻很小。2、軸類零件的毛坯軸類零件的毛坯最常用的是圓棒料和鍛件,只有某些大型的、結(jié)構(gòu)復(fù)雜的軸才采用鑄件。因而結(jié)合題目給定車床絲杠零件的作用及工作要求,材料可選用45鋼,也可用題中所給的Y40Mn(高硫中碳切削鋼),毛坯應(yīng)采用鍛件,以保證機(jī)械性能。2.2基面的選擇2.2.1粗基準(zhǔn)的選擇因?yàn)?軸上的螺紋精度要求較高,所以先以9軸作為粗基準(zhǔn)加工15軸及端面。利用三角卡盤加緊9軸頸作為定位面以消除、z、z四個(gè)自由度,再用一對(duì)頂尖壓緊毛坯用以消除x、x兩個(gè)自由度,達(dá)到完全定位。2.2.2精基準(zhǔn)的選擇軸頸:雙頂尖孔選擇已加工的15軸作為精基準(zhǔn)加工9軸和9軸上的螺紋及15軸上的2孔和1.5

10、孔。2.3制定工藝路線1工藝路線方案一毛坯(熱處理)校直車端面打中心孔外圓粗加工校直熱處理重打中心孔(修正)外圓半精加工加工螺紋校直、低溫時(shí)效修正中心孔外圓、螺紋精加工。工序1毛坯(熱處理)工序2校直工序3車端面打中心孔工序4外圓粗加工工序5校直熱處理工序6重打中心孔(修正)工序7外圓半精加工工序8加工螺紋工序9校直、低溫時(shí)效工序10修正中心孔工序11鉆15軸頸螺紋孔 工序12 外圓、螺紋精加工2工藝路線方案二工序1 鍛造(彎曲度不超過5mm)工序2 球面退火工序3 車端面打中心孔工序4 車外圓工序5粗車梯形螺紋槽工序6半精車外圓工序7粗磨外圓工序8車梯形螺紋工序9半精磨外圓工序10半精車螺紋

11、工序11研磨外圓5工序12終磨外圓工序13 打15軸頸的孔3工藝方案的比較與分析1、絲杠的校直及熱處理:絲杠工藝除毛坯工序外,在粗加工及半精加工階段,都安排了校直及熱處理工序。校直的目的是為了減少工件的彎曲度,使機(jī)械加工余量均勻。時(shí)效熱處理以消除工件的殘余應(yīng)力,保證工件加工精度的穩(wěn)定性。一般情況下,需安排三次。一次是校直及高溫時(shí)效,它安排在粗車外圓以后,還有兩次是校直及低溫時(shí)效,它們分別安排在螺紋的粗加工及半精加工以后。2、定位基準(zhǔn)面的加工:絲杠兩端的中心孔是定位基準(zhǔn)面,在安排工藝路線時(shí),應(yīng)一首先將它加工出來,中心孔的精度對(duì)加工質(zhì)量有很大影響,絲杠多選用帶有120。保護(hù)錐的中心孔。此外,在熱處

12、理后,最后精車螺紋以前,還應(yīng)適當(dāng)修整中心孔以保持其精度。絲杠加工的定位基準(zhǔn)面除中心孔外,還要用絲杠外圓表面作為輔助基準(zhǔn)面,以便在加工中采用跟刀架,增加剛度。3、螺紋的粗、精加工粗車螺紋工序一般安排在精車外圓以后,半精車及精車螺紋工序則分別安排在粗磨及精磨外圓以后。不淬硬絲杜一般采用車削工藝,經(jīng)多次加工,逐漸減少切削力和內(nèi)應(yīng)力;對(duì)于淬硬絲杠,則采用“先車后磨”或“全磨”兩種不同的工藝。后者是從淬硬后的光杜上直接用單線或多線砂輪粗磨出螺紋,然后用單線砂輪精磨螺紋。4、重鉆中心孔:工件熱處理后,會(huì)產(chǎn)生變形。其外圓面需要增加的加工余量,為減少其加工余量,而采用重鉆中心孔的方法。在重鉆中心孔之前,先找出

13、工件上徑向圓跳動(dòng)為最大值的一半的兩點(diǎn),以這兩點(diǎn)后作為定位基準(zhǔn)面,用個(gè)端面的方法切去原來的中心孔,重新鉆中心孔。當(dāng)使用新的中心孔定位時(shí),工件所必須切會(huì)的額外的加工余量將減少到原有值。由于該絲杠為單件生產(chǎn),要求較高,故加工工藝過程嚴(yán)格按照工序劃分階段的原則,將整個(gè)工藝過程分為五個(gè)階段:準(zhǔn)備和預(yù)先熱處理階段(工序16),粗加工階段(工序713),半精加工階段(工序1423),精加工階段(工序2425),終加工階段(工序2628)。為了消除殘余應(yīng)力,整個(gè)工藝過程安排了四次消除殘余應(yīng)力的熱處理,并嚴(yán)格規(guī)定機(jī)械加工和熱處理后不準(zhǔn)冷校直,以防止產(chǎn)生殘余應(yīng)力。為了消除加工過程中的變形,每次加工后工件應(yīng)垂直吊放

14、,并采用留加工余量分層加工的方法,經(jīng)過多道工序逐步消除加工過程中引起的變形。所以選擇方案一為最佳方案。2.4機(jī)械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定2.5確定切削用量及基本工時(shí)1、粗車外圓(1)確定背吃刀量粗車外圓,加工余量為2mm,一次走刀。Asp=2/2=1mm。(2)確定進(jìn)給量 刀桿尺寸16 25,as3,工件直徑為15mm,則f=0.5-0.7.由簡(jiǎn)明手冊(cè)表4.2-3查取f=0.56mm。根據(jù)切削用量簡(jiǎn)明手冊(cè)表1.11查?。篤C=1.33(由182-199HBS、asp=2.5、f=0.56mm/r、車刀為YG硬質(zhì)合金),由于實(shí)際車削過程使用條件的改變,查取切削速度修正系數(shù):K=1.0,

15、K=0.73,K=(190/HBS)1.25=1.0,KSV=0.85,Kkv=1.0.則VC=VC60V=VC K K K K KSV K=1.33 60 1.0 1.0 0.73 1.0 0.85 1.0=49.5 n=157.6r/min,按CA6140車床轉(zhuǎn)速(機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)表4.2-2)選擇與157.5r/min相近似的車床轉(zhuǎn)速n=183r/min,則實(shí)際切削速度V=n/1000=3.14100183/1000=57.5m/min。綜上,次工步的切削用量為:a=2.5mm,f=0.56,n=183r/min,V=57.5m/min。2、精車外圓 (1)確定背吃刀量 粗車外圓

16、,加工余量為1.1mmm,一次走刀。Asp1.1/2=0.55mm。(2)確定進(jìn)給量 刀桿尺寸16 25,as1.1,工件直徑為15mm,則f0.2-0.4.由簡(jiǎn)明手冊(cè)表4.2-3查取f=0.26mm。根據(jù)切削用量簡(jiǎn)明手冊(cè)表1.11查?。篤C=1.33(由182-199HBS、asp=2.5、f=0.26mm/r、車刀為YG硬合金),由于實(shí)際車削過程使用條件的改變,查取切削速度修正系數(shù):K=1.0,K=0.73,K=(190/HBS)1.25=1.0,KSV=0.85,Kkv=1.0.則VC=VC 60 V=VC K K K K KSV K=1.33 60 1.0 1.0 0.73 1.0 0

17、.85 1.0=49.5 n=157.6r/minCA6140車床轉(zhuǎn)速(機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)表4.2-2)選擇與157.5r/min相近似的車床轉(zhuǎn)速n=183r/min,則實(shí)際切削速度V=n/1000=3.14100183/1000=57.5m/min。綜上,次工步的切削用量為:a=2.5mm,f=0.56,n=183r/min,V=57.5m/min。按CA6140車床轉(zhuǎn)速(機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)表4.2-2)選擇與157.5r/min相近似的車床轉(zhuǎn)速n=183r/min,則實(shí)際切削速度V=n/1000=3.14100183/1000=57.5m/min。綜上,次工步的切削用量為:a=

18、1.1mm,f=0.26,n=183r/min,V=57.5m/min。3.倒角切削用量:背吃刀量asp=0.5,手動(dòng)進(jìn)給,一次走刀。2.5.1工序3:粗車四軸頸并倒角 2.5.2.3計(jì)算切削工時(shí)機(jī)動(dòng)工時(shí)為其中,進(jìn)給路程,停頓時(shí)間,快速移動(dòng)時(shí)間則機(jī)動(dòng)時(shí)間為輔助時(shí)間為數(shù)控機(jī)床來加工絲桿的部分程序CA6140 數(shù)控車床鋼件毛坯:長(zhǎng)77mm,d=16mm的圓柱45號(hào)剛。O0001T0101 G99。M03 S500。M08。 G00 X16.2.Z2.。G71 U2. R0.5。G71 P10 Q20 U0.8 W0. F0.2。N10 G00 X8.Z0.。G01 X9.Z-2.。G01 X9.Z

19、-70.。G00 X11.。G00 X100.Z100.。M30。 O0002T0303 G99。M03 S300。G00 X11.Z2.。G92 X8.5Z-69.F5。X8.25。X8.。X7.75。X7.5。X7.25。X7.。X6.75。X6.5。X6.25。X6.。X5.75。X5.5。X5.25。X5.3。X5.2。X5.15。X5.1。X5.05。X5.0。G00 X100.Z100.。M30。參考文獻(xiàn):1、王先逵主編,機(jī)械制造工藝學(xué)(第2版),機(jī)械工業(yè)出版社,2011年.2、吳拓主編,機(jī)械制造工藝與機(jī)床夾具課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)(第二版),機(jī)械工業(yè)出版社,2009年.3、侯德政主編,機(jī)械制造工藝課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書,北京理工大學(xué)出版社,2010年.4、朱耀祥、浦林祥主編,現(xiàn)代夾具設(shè)計(jì)手冊(cè),機(jī)械工業(yè)出版社,2009年.5、金屬切削機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè).上海柴油機(jī)廠工藝設(shè)備研究所編,機(jī)械工業(yè)出版社,1987年.

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