絲桿工藝標準規(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1 1.1零件的作用1 1.2零件的工藝分析1 二、工藝規(guī)程設計2 2.1確定毛坯的制造形式2 2.2基面的選擇2 2.3制定工藝路線2 2.4機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定4 2.5確定切削用量及基本工時5 參考文獻7 一、零件的分析 1.1零件的作用 絲桿：由細長的金屬棒制造，表面光潔度很高，是用來將旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)化為直線運動；或?qū)⒅本€運動轉(zhuǎn)化為旋轉(zhuǎn)運動的執(zhí)行元件，并具有傳動效率高，定位準確等特點。滑動絲杠螺母材料的選用原則可以基于溫度條件，運行PV（壓

2、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60,000psi-fpm的可用PV值，可提供5千萬英寸累計工作行程的反向間隙消除能力，免維護運行，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導出的絲桿零件圖 1、絲桿的分類 機床絲桿按其摩擦特性可分為三類：即滑動絲杠、滾動絲杠及靜壓絲杠。由于滑動絲杠結(jié)構(gòu)簡單，制造方便，所以在機床上應用比較廣泛。滑動絲杠的牙型多為梯形。這種牙型比三角形牙型具有效果

3、高，傳動性能好，精度高，加工方便等優(yōu)點。滾動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，傳動效率高，精度也高，因而比較常用，但是其制造工藝比較復雜。靜壓絲杠有許多的優(yōu)點，常被用于精密機床和數(shù)控機床的進給機構(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)，工藝復雜，成本高。 2、絲桿的結(jié)構(gòu)特點及技術(shù)要求 絲桿是細而長的柔性軸，它的長徑比往往很大，一般都在20-50左右，剛度很差。加上其結(jié)構(gòu)形狀比較復雜，有要求很高的螺紋表面，又有階梯及溝

4、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），一般應限制在直徑公差點范圍內(nèi)。對幾何形狀精度要求較高時，可在零件圖上另行規(guī)定其允許的公差。（3）位置精度 主要是指裝配傳動件的配合軸頸相對于裝配軸承的支承軸頸的同軸度，通常是用配合軸頸對支承軸頸的徑向圓跳動來表示的；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0.01-0.03m

5、m。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。可有不同的表面粗糙度值，例如普通機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，隨著機器運轉(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。具體指標有：a、單個螺距允差；

6、 b、中經(jīng)圓度允差；c、外徑相等性允差； d、外徑跳動允差； 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)程設計 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)量的關鍵，一般要求是：（1）具有優(yōu)良的加工性能，磨削時不易產(chǎn)生裂紋，能得到良好的表面光潔度和較小的殘余內(nèi)應力，對刀具磨損作用較小。（2）抗拉極限強度一般不低于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

7、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，但制造時不易磨削。絲桿材料要有足夠的強度，一保證傳遞一定的動力；應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，應盡可能采用表面硬化處理

8、。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），以獲得一定的強度、韌性和耐磨性。對中等精度而轉(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件能。精度較高的軸，有

9、時還用軸承鋼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），毛坯應采用鍛件，以保證機械性能。 2.2基面的選擇 2.2.1粗基準的選

10、擇 因為φ9軸上的螺紋精度要求較高，所以先以φ9軸作為粗基準加工φ15軸及端面。 利用三角卡盤加緊φ9軸頸作為定位面以消除、z、、z四個自由度，再用一對頂尖壓緊毛坯用以消除x、x兩個自由度，達到完全定位。 2.2.2精基準的選擇 軸頸：雙頂尖孔 選擇已加工的φ15軸作為精基準加工φ9軸和φ9軸上的螺紋及φ15軸上的φ2孔和φ1.5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

11、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、低溫時效 工序10修正中心孔 工序11鉆φ15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φ15軸頸的孔 3．工藝方案的

12、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，使機械加工余量均勻。時效熱處理以消除工件的殘余應力，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效，它安排在粗車外圓以后，還有兩次是校直及低溫時效，它們分別安排在螺紋的粗加工及半精加工以后。 2、定位基準面的加工：絲杠兩端的中心孔是定位基準面，在安排工藝路線時，應一首先將它加工出來，中心孔的精度對加工質(zhì)量有很大影響，絲杠多選用帶有120。保護錐的中心孔。此外，在熱處理后，最后精車螺紋以前，還應適當修整中心孔以保持其精度。絲杠加

13、工的定位基準面除中心孔外，還要用絲杠外圓表面作為輔助基準面，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)應力；對于淬硬絲杠，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為最大值的一半的兩點，以這兩點后作為定

14、位基準面，用個端面的方法切去原來的中心孔，重新鉆中心孔。當使用新的中心孔定位時，工件所必須切會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，故加工工藝過程嚴格按照工序劃分階段的原則，將整個工藝過程分為五個階段：準備和預先熱處理階段(工序1—6)，粗加工階段(工序7—13)，半精加工階段(工序14—23)，精加工階段(工序24—25)，終加工階段(工序26—28)。為了消除殘余應力，整個工藝過程安排了四次消除殘余應力的熱處理，并嚴格規(guī)定機械加工和熱處理后不準冷校直，以防止產(chǎn)生殘余應力。為了消除加工過程中的變形，每次加工后工件應垂直吊放，并采用留加工余量分層加工的方法，經(jīng)過多道工

15、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 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）確定進給量 刀桿尺寸16 25，as3，工件直徑為15mm，則f=0.5-0.7.由《簡明手冊》表4.2-3查取f=0.56mm。根據(jù)《切削用量簡明手冊》表1.11查取：VC=1.33（由182-199HBS、asp=2.5、f=0.56mm/r、車刀為YG硬質(zhì)合金），由于實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

16、=（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（《機械制造工藝設計簡明手冊》表4.2-2）選擇與157.5r/min相近似的車床轉(zhuǎn)速n=183r/min，則實際切削速度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

17、1.1mmm，一次走刀。Asp1.1/2=0.55mm。（2）確定進給量 刀桿尺寸16 25，as1.1，工件直徑為15mm，則f0.2-0.4.由《簡明手冊》表4.2-3查取f=0.26mm。根據(jù)《切削用量簡明手冊》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 0.8

18、5 1.0=49.5 n=157.6r/minCA6140車床轉(zhuǎn)速（《機械制造工藝設計簡明手冊》表4.2-2）選擇與157.5r/min相近似的車床轉(zhuǎn)速n=183r/min，則實際切削速度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（《機械制造工藝設計簡明手冊》表4.2-2）選擇與157.5r/min相近似的車床轉(zhuǎn)速n=183r/min，則實際切削速度V=n/1000=3.14100183/1000=57.5m/min。綜上，次工步的切削用量為：

19、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，手動進給，一次走刀。 2.5.1工序3：粗車四軸頸并倒角 2.5.2.3計算切削工時 機動工時為其中，進給路程，停頓時間，快速移動時間 則機動時間為 輔助時間為 數(shù)控機床來加工絲桿的部分程序 CA6140 數(shù)控車床 鋼件毛坯：長77mm,d=16mm的圓柱45號剛。 O0001 T0101 G99。 M03 S500。 M08。 G00 X16.2.Z2.。 G71 U2. R0.5。 G71 P10 Q20 U0.8 W0. F0.

20、2。 N10 G00 X8.Z0.。 G01 X9.Z-2.。 G01 X9.Z-70.。 G00 X11.。 G00 X100.Z100.。 M30。 O0002 T0303 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： [1]、王先逵主編,機械制造工藝學(第2版),機械工業(yè)出版社,2011年. [2]、吳拓主編,機械制造工藝與機床夾具課程設計指導（第二版），機械工業(yè)出版社,2009年. [3]、侯德政主編，機械制造工藝課程設計指導書，北京理工大學出版社，2010年. [4]、朱耀祥、浦林祥主編,現(xiàn)代夾具設計手冊,機械工業(yè)出版社,2009年. [5]、金屬切削機床夾具設計手冊.上海柴油機廠工藝設備研究所編,機械工業(yè)出版社，1987年.