CK6142车床主轴箱数控加工工艺、工装

第一章 零件的分析

1．1 零件的作用

数控车床主轴箱是数控车床的基础零件，由它将一些轴、套和齿轮等零件组装在一起，使其保持正确的相对位置，彼此按照一定的传动关系协调的运动，构成机床主轴箱体部件，因此主轴箱体的加工质量直接影响着机床的性能，精度和寿命[1]。

1.2 零件的工艺分析

主轴箱的其材料为HT250，该材料具有较高的强度、耐磨性、耐热性及减振性，适用于承受较大应力[2]。 要求精度，因此底面和导向面必须垂直，零件图中导向面N和底面G的表面粗糙耐磨的零件[3]。

CK6142数控车床主轴箱的件主要加工部位为平面和孔系，其结构复杂，精度要求较高

[4]

。因为装配基面的平面度影响主轴箱与床身连接时的接触刚度，加工过程中作为定位基

面则会影响主要孔的加工度均为Ra1.6，导向面N对底面G的垂直度公差为0.015，用涂色法检查接触面积或单位面积上的接触点来衡量平面的精度。该零件上需要加工的孔较多，因此孔径的尺寸误差和几何形状误差会造成轴承和孔的配合不良。孔径过大，配合过松，会使主轴回转轴线不稳定，并降低了支撑刚度，易产生震动和噪音；孔径过小，会使配合过紧，轴承将因外环变形而不能正常运行，缩短寿命。安装轴承的孔不圆，也会使轴承外环变形而引起主轴径向跳动，因此，对孔的要求高[5]。主轴孔的尺寸精度为5级，其余绝大部分配合孔的尺寸精度为6级，另有三处配合孔的尺寸精度为7级。同一轴线上各孔的同轴度误差和孔端面对轴线垂直度误差会使轴和轴承装配到箱体内时出现歪斜，从而造成主轴径向跳动和轴向窜动，也加剧了轴的磨损，因此孔系之间的相互位置精度要求较高，除了（Ⅰ-Ⅲ）轴处同轴度公差为0.015mm外，其余各处同轴度公差为0.012mm，主轴孔（Ⅴ）的孔底面对孔轴线的垂直度公差为 0.008mm，Ⅶ轴轴线对箱体左端面的垂直度公差为0.025[6]。为了确保这些孔加工精度的实现，提高生产率，在大批量生产中采用数控加工中心实施工序集中的加工原则，由机械手自动换刀，一次安装可完成钻孔、铰孔、镗孔、铣削和攻螺纹等工序[7]。

其主要技术参数如下：

1.底面（G）、定位面（N）表面粗糙度均为Ra1.6，上面、左和右端面表面粗糙度均为Ra3.2定位面，下端面M面表面粗糙度为Ra6.3；

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2.N面对底面垂直度公差为0.015;

3.Ⅰ-Ⅲ轴上各轴孔内表面的表面粗糙度Ra1.6, Ф52JS6孔轴线对基准P、Q的同轴度公差为Ф0.012, Ⅰ-Ⅲ轴轴线对基准D、H的平行度误差为0.015;

4.Ⅱ-Ⅳ轴上各轴孔内表面的表面粗糙度均为Ra1.6, Ф80JS6孔轴线对基准D、H的同轴度公差为Ф0.012[7]；

5.Ⅴ轴上Ф130H6、Ф130JS5、Ф140JS5孔内表面的表面粗糙度均为Ra1.6，Ф118、Ф128孔内表面的表面粗糙度均为Ra3.2，Ф130JS5轴承孔右端面对其轴承孔轴线垂直读公差为0.008，Ф140JS5轴承左端面对其轴承孔轴线垂直度公差均为0.008；

6.Ⅵ轴上Ф62H7、Ф52JS6孔表面粗糙度均为Ra1.6，Ф42孔表面粗糙度为Ra3.2； 7.Ⅶ轴各孔表面粗糙度均为Ra1.6； 8.左端面对Ⅶ轴轴线垂直度公差为0.025；

9.Ⅰ-Ⅲ轴与Ⅱ-Ⅳ轴的尺寸精度要求较高97.5±0.0175[6]。

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第二章 毛坯的确定

毛坯制造是零件生产过程中的一部分，根据零件的技术要求，结构特点、材料、生产纲领等方面的情况，合理地确定毛坯的种类、制造方法、形状和尺寸等，这不仅影响到毛坯制造的经济性，而且影响到机械加工的经济性。

浇注时如果温度过高，容易出现缩孔、缩松、粘砂和气孔等缺陷，所以尽量采用低温浇注措施来减少液态收缩。缩孔与缩松不仅减少铸件受力的有效面积，而且在缩孔部位易产生应力集中，使铸件力学性能显著降低。因此，通常在工艺上采用控制铸件的冷却速度和实现顺序凝固的方法，将合金的收缩引导到铸件最后凝固的部位，并在该部位上设置补缩冒口，利用补缩冒口内的液体金属来补充由于收缩而产生的孔洞，以得到没有缩孔的致密铸件。为消除残余应力，铸造后安排人工时效。

由于箱体零件的内腔及Ф40mm以上的孔均需铸出，故还应安放型心。本主轴箱为大批量生产，因此采用机器型心，采用震动制芯机。为了控制铸件的凝固顺序，可以在铸件厚壁处（即热节部位）安放冷铁。

毛坯材料为HT250，铸造方法选用砂型机器造型，以压缩空气的方法来紧实型砂，并采用震压式的紧砂方法。

浇注位置的选择原则如下：

1.箱体的底面M为重要的加工表面应铸造时处于底面，以避免气孔、砂眼、缩孔等缺陷出现在工作面上。

2.铸件的大平面应朝下，以防止产生气孔和夹砂等缺陷。 3.铸件的薄壁部分应朝下或倾斜，以免产生不足、冷隔等缺陷。 4.铸件的厚壁部分应放在上面或接近分型面，以便安装冒口进行补缩。 确定分型面的原则如下：

1.铸件尽量放在一个砂箱内，或将重要的加工基准放在同一砂箱内，以保证铸件的尺寸精度。

2.尽量减少分型面的数目。本设计采用一个分型面，并采用直分型面。 3.尽量减少型心的数目，并注意减少砂箱的高度，把主要型心放在下型中[2]。 由参考文献[6]表2.2～5，该种铸件的尺寸公差等级CT为8～10级，加工余量等级MT为G级，故取CT为8级，MT为G级。

由参考文献[6]表2.2～3，用查表法确定各表面的总余量如表（一）所示。

表2-1 各加工表面总余量

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加工表面 基本尺寸 加工余量等级 （mm） 上面R 左端面 右端面 后面 N面 G面 M面 Ф140孔 Ф130JS5孔 Ф130H6孔 Ф128孔 Ф118孔 Ф80JS6孔 Ф72JS6孔 Ф62H7孔 Ф52JS6孔 Ф42孔 415 487 487 476 40 390 415 140 130 130 128 118 80 72 62 52 42 G G G G G G G H H H H H H H H H H 加工余量数值 （mm） 5.0 5.0 5.0 5.5 2.5 4.5 5.0 3.5 3.5 3.5 3.5 3.5 2.5 2.5 2.5 2.5 2.5 说明 双侧加工 双侧加工 双侧加工 单侧加工 单侧加工 双侧加工 双侧加工 孔降一级，双侧加工 孔降一级，双侧加工 孔降一级，双侧加工 孔降一级，双侧加工 孔降一级，双侧加工 孔降一级，双侧加工 孔降一级，双侧加工 孔降一级，双侧加工 孔降一级，双侧加工 孔降一级，双侧加工

第三章 工艺规程设计

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3.1定位基准的选择

3.1.1粗基准的选择粗

粗基准选择的要求应保证加工面与非加工面之间的位置要求及合理分配各加工面的余量，同时要为后续工序提供精基准。一般按下列原则选择：

1.保证不加工表面与加工表面之间的位置要求，应选不加工表面做粗基准，如图3-1a所示。如果零件上有多个不加工表面，则应以其中与加工表面相互位置要求较高的表面作粗基准，如图2-1所示，6前E为不加工表面，铣上面R时，以E面为定位基准[9]。

2.分配各加工面的余量。在分配余量时应保证各主要加工面都有足够的余量。应选择毛坯余量最小的表面作粗基准，如图3-1所示，铣上面R、底面 G和导向面N时都以主轴孔Ⅴ作粗基准。

图3-1 主轴箱简图

对于工件的某些重要表面（如箱体的表面和箱体的重要孔等），为了尽可能使其加工

余量均匀，则应选择重要表面作粗基准。在箱体上，上面R、底面G和导向面N以及主轴孔Ⅴ都是重要表面，要求耐磨性好，并且在整个表面内具有大体一致的力学性能。因此，

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