絲桿工藝標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范

“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的溫度允許范圍，高達(dá)60,000psi-fpm的可用PV值，可提供5千萬(wàn)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?；瑒?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)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 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谋砻娲植诙戎担缙胀C(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)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。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，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，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，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 0.85 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=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-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.