个机械零件的加工工艺样本.doc

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30个机械零件的加工工艺
1、 齿轮
一．
图9－17所示为一双联齿轮, 材料为40Cr, 精度为7－6－6级, 其加工工艺过程见表9－6。
从表中可见, 齿轮加工工艺过程大致要经过如下几个阶段: 毛坯热处理、 齿坯加工、 齿形加工、 齿端加工、 齿面热处理、 精基准修正及齿形精加工等。

齿号
Ⅰ
Ⅱ
齿号
Ⅰ
Ⅱ
模数
2
2
基节偏差
±0.016
±0.016
齿数
28
42
齿形公差
0.017
0.018
精度等级
7GK
7JL
齿向公差
0.017
0.017
公法线长度变动量
0.039
0.024
公法线平均长度
21.36 0－0.05
27.6 0－0.05
齿圈径向跳动
0.050
0.042
跨齿数
4
5

二． 齿轮的主要加工面
　　 1.齿轮的主要加工表面有齿面和齿轮基准表面, 后者包括带孔齿轮的基准孔、 切齿加工时的安装端面, 以及用以找正齿坯位置或测量齿厚时用作测量基准的齿顶圆柱面。
　　 2．齿轮的材料和毛坯
　　常见的齿轮材料有15钢、 45钢等碳素结构钢; 速度高、 受力大、 精度高的齿轮常见合金结构钢, 如20Cr, 40Cr, 38CrMoAl, 20CrMnTiA等。
　　齿轮的毛坯决定于齿轮的材料、 结构形状、 尺寸规格、 使用条件及生产批量等因素, 常见的有棒料、 锻造毛坯、 铸钢或铸铁毛坯等。
三． 直齿圆柱齿轮的主要技术要求,
　　 1．齿轮精度和齿侧间隙
　　 GBl0095《渐开线圆柱齿轮精度》对齿轮及齿轮副规定了12个精度等级。其中, 1～2级为超精密等级; 3—5级为高精度等级; 6～8级为中等精度等级; 9～12级为低精度等级。用切齿工艺方法加工、 机械中普遍应用的等级为7级。按照齿轮各项误差的特性及它们对传动性能的主要影响, 齿轮的各项公差和极限偏差分为三个公差组(表13—4)。根据齿轮使用要求不同, 各公差组能够选用不同的精度等级。
　　齿轮副的侧隙是指齿轮副啮合时, 两非工作齿面沿法线方向的距离(即法向侧隙), 侧隙用以保证齿轮副的正常工作。加工齿轮时, 用齿厚的极限偏差来控制和保证齿轮副侧隙的大小。
　　 2．齿轮基准表面的精度
　　齿轮基准表面的尺寸误差和形状位置误差直接影响齿轮与齿轮副的精度。因此GBl0095附录中对齿坯公差作了相应规定。对于精度等级为6～8级的齿轮, 带孔齿轮基准孔的尺寸公差和形状公差为IT6-IT7, 用作测量基准的齿顶圆直径公差为IT8; 基准面的径向和端面圆跳动公差, 在11-22μm之间(分度圆直径不大于400mm的中小齿轮)。
　　 3．表面粗糙度
　　齿轮齿面及齿坯基准面的表面粗糙度, 对齿轮的寿命、 传动中的噪声有一定的影响。6～8级精度的齿轮, 齿面表面粗糙度Ra值一般为0．8—3．2μm, 基准孔为0．8—1．6 μm, 基准轴颈为0．4—1．6μm, 基准端面为1．6～3．2μm, 齿顶圆柱面为3．2μm。
　　三、 直齿圆柱齿轮机械加工的主要工艺问题
　　 1．定位基准
　　齿轮加工定位基准的选择应符合基准重合的原则, 尽可能与装配基准、 测量基准一致, 同时在齿轮加工的整个过程中(如滚、 剃、 珩齿等)应选用同一定位基准, 以保持基准统一。
　　带孔齿轮或装配式齿轮的齿圈, 常使用专用心轴, 以齿坯内孔和端面作定位基准。这种方法定位精度高, 生产率也高, 适用于成批生产。单件小批生产时, 则常见外圆和端面作定位基准, 以省去心轴, 但要求外圆对孔的径向圆跳动要小, 这种方法生产率较低。
　　 2．齿坯加工
　　齿坯加工主要包括带孔齿轮的孔和端面
　　 (1)齿坯孔加工的主要方案如下:
　　 1)钻孔一扩孔一铰孔一插键槽
　　 2)钻孔一扩孔一拉键槽一磨孔
　　 3)车孔或镗孔一拉或插键槽—磨孔
　　 (2)齿坯外圆和端面主要采用车削。大批、 大量生产时, 常采用高生产率机床加工齿坯, 如多轴或多工位、 多刀半自动机床; 单件、 小批生产时, 一般采用通用车床, 但必须注意内孔和基准端面的精加工应在一次安装内完成, 并在基准端面作标记。
　　 3．齿面切削方法的选择
　　齿面切削方法的选择主要取决于齿轮的精度等级、 生产批量、 生产条件和热处理要求。7～8级精度不淬硬的齿轮可用滚齿或插齿达到要求; 6～7级精度不淬硬的齿轮可用滚齿一剃齿达到要求; 6—7级精度淬硬的齿轮在生产批量较小时可采用滚齿一( 或插齿)一齿面热处理—磨齿的加工方案, 生产批量大时可采用滚齿一剃齿一齿面热处理一珩齿的加工方案。
　　 4．圆柱齿轮的加工工艺过程
　　 (1)只需调质热处理的齿轮
　　毛坯制造一毛坯热处理(正火)一齿坯粗加工一调质一齿坯精加工一齿面粗加工一齿面精加工。
　　 (2)齿面须经表面淬火的中碳结构钢、 合金结构钢齿轮
　　毛坯制造一正火一齿坯粗加工一调质一齿坯半精加工一齿面粗加工(半精加工)一齿面表面淬火一齿坯精加工一齿面精加工。
　　 (3)齿面须经渗碳或渗氮的齿轮
　　毛坯制造一正火一齿坯粗加工一正火或调质一齿坯半精加工一齿面粗加工一齿面半精加工一渗碳淬火或渗氮一齿坯精加工一齿面精加工。
　　以飞机等高转速高功率的汽轮机内的齿轮制造为例;
　　 1. 零件分析:
　　该齿轮为模数m=3．5mm, 齿数z=63, 齿形角α=20º的标准直齿圆柱齿轮。由于是飞机汽轮机中的齿轮, 因此其加工精度要求高;
　　由于汽轮机中的齿轮要求齿面要硬, 齿心要韧, 因此选择锻造毛坯; 采用40Cr
　　 (1)主要技术要求
　　 1)精度等级设第I公差组为6级精度, 检测项目齿距累积误差ΔFp;第Ⅱ公差组为5级精度, 检测项目齿形误差Δff和基节偏差Δfpb, ; 第Ⅲ公差组为5级精度, 检测项目齿向误差ΔFβ; 用测公法线长度的方法测齿厚偏差Wk; 齿厚上偏差代号M, 齿厚下偏差代号P; (精度等级表示中, 齿厚极限偏差用以控制侧隙, 本例用代号MP表示)。
　　 2)齿坯基准面精度基准内孔为精度IT6; 两端面对内孔轴线的端面圆跳动业有要求; 3)表面粗糙度Ra值基准孔为0．8μm, 两端面为1．6μm, 齿面为0．8μm, 齿顶圆柱面为3．2μm。
　　 (2)毛坯选择采用锻造毛坯以改进材料的力学性能。小批生产时采用自由锻, 大批大量生产时采用模锻。
　　 (3)主要表面加工方法的选择该齿轮精度等级较高, 各主要表面精加工的方法如下;
　　基准孔: 磨削
　　端面: 磨削
　　齿面: 滚齿一表面淬火—磨齿
　　加工飞机汽轮机圆柱齿轮的一般过程:
　　工艺流程卡产品型号零部件图号文件编号
　　产品名称齿轮零部件名称共页 第页
　　序号工序内容设备数量量具工时定额备注
　　 1下料锯床1
　　 2粗车端面、 内孔及倒角立车 1
　　 3毛坯检验无损探伤仪
　　 4粗车止口、 外圆倒角及端面车床 1
　　 5热处理( 调质) 箱式炉
　　 6精车内孔和端面 车床 1
　　 7钻孔 立钻
　　 8磨大端面 平面磨床
　　 9扩孔 钻床
　　 10拉键槽拉床
　　 11中间检验 卡尺和角度尺
　　 12打厂标 钳工台
　　 13粗滚齿 滚齿机
　　 14精滚齿 滚齿机
　　 15齿端加工铣床
　　 16清洗 清洗机
　　 17中间检验
　　 18热处理 ( 表面淬火) 箱式炉
　　 19精磨内孔 内圆磨床
　　 20清洗 清洗机
　　 21中间检验
　　 22配对 检验机
　　 23磨研齿 磨齿机
　　 24清洗 清洗机
　　 25配对 检验机
　　 26写配对号
　　 27清洗 清洗机
　　 28最终检验
　　设计校对审核批准
　　齿轮加工工艺过程大致要经过如下几个阶段: 毛坯热处理、 齿坯加工、 齿形加工、 齿端加工、 齿面热处理、 精基准修正及齿形精加工等。
　　加工的第一阶段是齿坯最初进入机械加工的阶段。由于齿轮的传动精度主要决定于齿形精度和齿距分布均匀性, 而这与切齿时采用的定位基准( 孔和端面) 的精度有着直接的关系, 因此, 这个阶段主要是为下一阶段加工齿形准备精基准, 使齿的内孔和端面的精度基本达到规定的技术要求。在这个阶段中除了加工出基准外, 对于齿形以外的次要表面的加工, 也应
　　尽量在这一阶段的后期加以完成。
　　第二阶段是齿形的加工。对于不需要淬火的齿轮, 一般来说这个阶段也就是齿轮的最后加工阶段, 经过这个阶段就应当加工出完全符合图样要求的齿轮来。对于需要淬硬的齿轮, 必须在这个阶段中加工出能满足齿形的最后精加工所要求的齿形精度, 因此这个阶段的加工是保证齿轮加工精度的关键阶段。应予以特别注意。
　　齿端加工:
　　 a)倒圆b)倒尖c)倒棱
　　图1 齿端加工
　　齿轮的齿端加工方式有: 倒圆、 倒尖、 倒棱和去毛刺四种方式。经倒圆、 倒尖、 倒棱后的齿轮(图1)。沿轴向移动时容易进入啮合。齿端倒圆应用最多, 图2是表示用指状铣刀倒圆的原理图。倒圆时, 齿轮慢速旋转, 指状铣刀在高速度旋转的同时沿齿轮轴向作往复直线运动。齿轮每转过一齿, 铣刀往复运动一次, 两者在相对运动中即完成齿端倒圆。同时由齿轮的旋转实现连续分齿, 生产率较高。齿端加工应安排在齿形淬火之前进行。
　　图2 齿端倒圆
　　加工的第三阶段是热处理阶段。在这个阶段中主要对齿面的淬火处理, 使齿面达到规定的硬度要求。
　　加工的最后阶段是齿形的精加工阶段。这个阶段的目的, 在于修正齿轮经过淬火后所引起的齿形变形, 进一步提高齿形精度和降低表面粗糙度, 使之达到最终的精度要求。在这个阶段中首先应对定位基准面( 孔和端面) 进行修整, 因淬火以后齿轮的内孔和端面均会产生变形, 如果在淬火后直接采用这样的孔和端面作为基准进行齿形精加工, 是很难达到齿轮精度的要求的。以修整过的基准面定位进行齿形精加工, 能够使定位准确可靠, 余量分布也比较均匀, 以便达到精加工的目的。
　　齿端加工必须安排在齿轮淬火之前, 一般多在滚( 插) 齿之后。
　　齿轮淬火后基准孔产生变形, 为保证齿形精加工质量, 对基准孔必须给予修正。
　　圆柱孔齿轮的修正, 可采用推孔或磨孔, 推孔生产率高, 常见于未淬硬齿轮; 磨孔精度高, 但生产率低, 对于整体淬火后内孔变形大硬度高的齿轮, 或内孔较大、 厚度较薄的齿轮, 则以磨孔为宜
　　磨孔时一般以齿轮分度圆定心, 这样可使磨孔后的齿圈径向跳动较小, 对以后磨齿或珩齿有利。为提高生产率, 有的工厂以金刚镗代替磨孔也取得了较好的效果。

2、 链条
一、 链条生产工艺流程示意图:

二、 工艺流程说明
a.带钢首先经冲床、 压床冲压称成要的形状与尺寸经六角滚筒去除毛刺, 然后热处理, 之后用机油进行淬火, 在经碱+水+工业砂对其表面粘附的油污进行清洗后备用。
b.套筒、 滚子料经卷管处理, 然后经过六角滚筒去除毛刺, 在京哈热处理之后用水淬火, 然后对其表面的油污进行去除。
c.轴料钢首先经轴销机处理制成需要的形状与尺寸, 然后经过六角滚筒去除毛刺, 再经热处理后用水淬火, 然后对其表面的油污进行去除。
d.最后将个零件进行回火, 最后装配成型。经检验合格后即为成品。
三、 工艺
1、 热处理: 在热处理设备中, 在高温下采用各种辅助介质, 改进零件的组织结构, 提高各种物品性能。 

 2、 渗碳: 将零件置在热处理设备中加热至一定温度并保温一定时间, 再通入含碳介质, 将碳渗入零件表面, 以提高链条硬度和耐磨性能。 

 3、 淬火: 零件在热处理设备中加热到一定温度后, 保温一定时间, 然后按照要求在不同的介质中冷却, 从而提高零件硬度。 

 4、 回火: 经过淬火后的零件在热处理设备中以一定的温度进行加热, 并保温一定时间后冷却。零件经过回火能够降低淬火硬度, 消除淬火应力, 提高韧性。 

5、 发黑: 采用高分子有机聚合原理, 利用热处理工艺过程中回火余热成膜发黑。发黑后工件带有光泽, 耐腐蚀, 防锈性能强; 降低劳动强度, 改进生产环境。 

6、 发蓝: 把零件加热至一定的温度后, 经过化学水溶液冷却, 皂化, 使零件表面颜色呈现蓝色。经过发蓝处理的链条外观美观, 还有防锈的作用。不足之处就是这些化学水溶液对环境造成很大的污染。 

7、 喷丸: 表面处理的一种, 根据需要采用一定直径的钢丸喷打在零件表面, 形成均匀的小凹坑, 以提高链条的表面疲劳强度。      

 8、 磷化: 将零件浸置在一定温度的磷化液内, 使零件表面形成磷化层, 可使零件表面颜色呈现黑色或灰色, 提高链条美观的同时达到防腐的目的。这些磷化液可循环利用, 对环境污染较轻。 

 9、 镀镍: 采用电镀或化学镀镍的方法, 在零件表面形成镀镍层, 镀镍层既能够美观链条, 又能够防腐。镀镍链条一般用在露天场合。 

10、 镀锌: 采用电镀或化学镀锌的方法, 在零件表面形成镀锌层, 镀锌层既能够美观链条, 又能够防腐。镀锌链条一般适用于露天场合。 

11、 上油: 链条上油后能够防止链条生锈, 而且更有光泽。 

12、 上脂: 链条上脂后能够防止链条生锈, 而且更有光泽。( 在维护时不便上油的, 使用油脂)

3、 轴
1.零件的作用
题目所给定的零件车床输出轴, 其主要作用, 一是传递转矩, 使车床主轴获得旋转的动力; 二是工作过程中经常承受载荷; 三是支撑传动零部件。

2.零件的工艺分析
( 1) 从零件图上看, 该零件是典型的零件, 结构比较简单, 轴段的安排是呈阶梯型, 中间粗两端细, 符合强度外形原则, 便于安装和拆卸。
( 2) 主要加工的面有φ50 、 φ60、 φ64、 φ35、 外圆柱面, 左端面M16的内螺纹孔以及小端面的两个M8的内螺纹孔。
( 3) 图中能够看出零件的尺寸精度高, 大部分是IT7级; 粗糙度方面表现在轴的小端圆柱面, φ64的外圆柱表面为Ra1.6um,小端端面为Ra1.6um,其余为Ra3.2um, 要求比较高;
( 4) 热处理方面需要调质处理, 到HRC28-30, 保持均匀。最后还要进行表面氧化处理
( 5) 零件的材料是40Cr。
( 6) 轴端加工出45°倒角是为了便于装配。
四．选择毛坯、 确定毛坯尺寸
1.毛坯的选择
( 1) 零件的毛坯材料是40Cr, 是典型的轴用材料, 是一种最常见的合金调质钢。经调质和表面淬火之后能获得较好的综合性能。
( 2) 由于工件的现状简单, 能够选用型材, 材料40Cr,毛坯的制作方法为冷拉, 由于的外圆表明是不去除材料, 因此棒料的直径直接选为mm, 查《机械制造工艺简明手册》得毛坯精度等级为IT7,表面粗糙度为Ra3.2到1.6。
2.确定毛坯余量
表2
简 图
加工面代号
基本尺
寸
加工余量等级
加工余量
说明

D1
50
IT7
20

D2
50
IT7
20

D3
60
IT7
10

D4
70
IT7

D5
64
IT7
6

D6
35
IT7
35

D7

D8

五．工艺规程的设计
1定为基准的选择
( 1) 粗基准的选择
粗基准的选择应能保证加工面与非加工面之间的位置精度, 合理分配各加工面的余量, 为后续工序提供精基准。因此为了便于定位、 装夹和加工, 可选轴的外圆表面为定为基准, 或用外圆表面和顶尖孔共同作为定为基准。用外圆表面定位时, 因基准面加工和工作装夹都比较方便, 一般用卡盘装夹。为了保证重要表面的粗加工余量小而均匀, 应选该该零件小端轴面为粗基准。
( 2) 精基准的选择
根据减速箱输出轴的技术要求和装配要求, 应选择轴右端面φ和端面φ为精基准。零件上的很多表面都能够以两端面作为基准进行加工。可避免基准转化误差, 也遵循基准统一原则。两端的中心轴线是设计基准。选用中心轴线为定为基准, 可保证表面最后的加工位置精度, 实现了设计基准和工艺基准的重合。
2 零件表面加工方法的确定
根据零件图表各表面得加工要求, 以及材料性质等各因素该轴为阶梯轴, 该轴的各表面具体的加工方法如表2
加工表面
尺寸精度等级
表面粗糙度Ra( µm)
加工方法
左右端面
IT12
12.5
粗车
φ外圆面
IT7
3.2
粗车——半精车
φ60外圆面
IT7
3.2
粗车——半精车
φ外圆面
IT7
1.6
粗车——半精车——精车
φ外圆面
IT7
1.6
粗车——半精车——精车
退刀槽
IT12
12.5
粗车
花键
IT7
3.2
粗铣——半精铣
平键
IT7
3.2
粗铣——半精铣
小端螺纹孔
IT12
12.5
钻-攻丝
大端螺纹孔
IT12
12.5
钻-攻丝

3加工顺序的安排
( 1) 机械加工工序
①按先基准平面后其它的原则: 机械加工工艺安排是总是先加工好定位基准面, 因此应先安排为后续工序准备好定为基准。先加工精基准面, 转中心孔及车表面的外圆。
②按先粗后精的原则: 先安排粗加工工序, 后安排精加工工序。先安排精度要求较高的各主要表面, 后安排精加工。
③按先主后次的原则:先加工主要表面, 如车外圆各个表面, 端面等。后加工次要表面, 如铣键槽等。
④先外后内, 先大后小原则: 先加工外圆再以外圆定位加工内孔, 加工阶梯外圆时先加工直径较大的后加工直径小的。
⑤次要表面的加工安排: 键槽等次要表面的加工一般安排在外圆精车之后。
⑥对于轴右端ø64mm和中间ø35mm加工质量要求较高的表面, 安排在后面.
⑦先面后孔原则: 先加工端面, 再铣键槽, 钻螺孔。
( 2) 热处理工序的安排
在切削加工前宜安排正火处理, 岂能提高改进轴的硬度, 消除毛坯的内应力, 改进其切削性能。在粗加工后进行调质处理, 能提高轴的综合性能。最终热处理安排在半精车之后, 这样能提高材料强度、 表面硬度和耐磨性。
在粗加工和热处理后, 安排校直工序。在半精车加工之后安排去毛刺和中间检验工序。在精加工之后安排去毛刺、 清洗和终检工序。
综上所述, 该轴的工序安排顺序为: 基准加工——主要表面粗加工——热处理——主要表面半精加工——主要表面的精加工( 磨削) ——铣键槽、 攻螺纹——去毛刺、 最终热处理等。
4该轴工艺路线的确定
根据以上的加工工艺过程的分析确定零件的工艺路线如表4
工序号
工序名称
机床设备
刀具
量具
01
粗车左右端面及45°倒角
CA6140
45°刀
游标卡尺
02
钻中心孔
CA6140
麻花钻
卡尺
03
粗车外圆
CA6140
60°刀
游标卡尺
04
调质HRC28～30

05
半精车外圆φ50φ60φ64φ35
CA6140
60°刀
游标卡尺、 尺规
06
精车外圆φ64φ35
CA6140
60°刀
游标卡尺
07
车2.2 ×1.5的槽
CA6140
普通切槽刀
游标卡尺
08
铣键槽
铣床X083
铣刀
游标卡尺
09
钻M16, 2—M8的螺纹孔
钻床Z515
钻头
游标卡尺
10
钳工攻丝

丝锥

11
去毛刺

手锤
12
最终热处理(表面氧化)和清洗

13
校验

卡尺 塞规

5机械加工余量、 工序尺寸的确定
确定圆柱面的工序尺寸 圆柱表面多次加工的工序尺寸只与加工余量有关。前面已确定各圆柱面的总加工余量( 毛坯余量) , 应将毛坯余量分为各工序加工余量, 然后由后往前计算工序尺寸。中间工序尺寸的公差按加工方法的经济精度确定。本零件各圆柱表面的工序加工余量、 工序尺寸及公差、 表面粗糙度见下表:
表5外圆柱面φ50　轴段加工余量计算
工序名称
工序间量/mm
工 序
工序基本尺寸/mm
标注工序
尺寸公差/mm
经济精度/mm
表面粗糙度Ra/μm
毛坯
10
±2
0
60
Φ60±2
粗车
9
IT10
12.5
51.027

半精车
1
IT7
3.2
50.027
Φ

表6外圆柱面φ60轴段加工余量计算
工序名称
工序间
余量/mm
工 序
工序基本尺寸/mm
标注工序
尺寸公差/mm
经济精度/mm
表面粗糙度Ra/μm
毛坯
10
±2

70
Φ70±2
粗车
9
IT10
12.5
61
Φ
半精车
1
IT7
3.2
60
Φ
表7φ64轴段加工余量计算
工序名称
工序间
余量/mm
工 序
工序基本尺寸/mm
标注工序
尺寸公差/mm
经济精度/mm
表面粗糙度Ra/μm
毛坯
6
±2

70
Φ70±2
粗车
4.3
IT11
12.5
65.732
Φ
半精车 
1.2
IT8
3.2
64.532
Φ
精车 
0.5
IT7
1.6
64.032
Φ
表8φ35轴段加工余量计算
工序名称
工序间
余量/mm
工 序
工序基本尺寸/mm
标注工序
尺寸公差/mm
经济精度/mm
表面粗糙度Ra/μm
毛坯

±2

64
Φ64±2
粗车
16.2
IT11
12.5
47.827
Φ
粗车 
11.1
IT11
12.5
36.727
Φ
半精车 
1.2
IT8
3.2
35.527
Φ
精车 
0.5
IT7
1.6
35.027
Φ

6 确定工序的切削用量
确定切削用量的原则: 首先应选去尽可能大的背吃刀量, 其次在机床动力和刚度允许的条件下, 又满足以加工表面粗糙度的情况下, 选取尽可能大的进给量。最后根据公式确定最佳切削速度。
工序三, 粗车
( 1) 车刀的选取:
粗车选取刀具为硬质合金刀具, 型号为YT15.
车刀参数查表得, 选择刀具前角γ0＝12°后角α0＝6°, 刃倾角: λs=0,主偏角Kr=60° ,副偏角Kr’=10°。
( 2) 背吃刀量:
背吃刀量mm。
( 3) 进给量确定:
查CA6140机床参数得机床功率为, 中心高度为200mm, 查《切削用量手册》得刀杆的mm, 从而查得进给量f=0.4～0.6mm/r,查得CA6140机床的标准进给量取f=0.51mm/r.
( 4) 切削力计算:
由
查表=270,
,,.
则N
( 5) 确定切削速度:
查《切削用量手册》, 使用YT15硬质合金刀具来粗加工时, 当=0.918GPa, ≤7, =0.51mm/r时, 切削速度为m/s。
切削速度的修正系数查《切削用量手册》得=0.65,
=0.92, =0.9, =1.0, =1.0。
=1.28×0.65×0.92×0.9×1.0×1.0=0.67m/s
r/s
=183r/min
查CA6140产品说明书能够知道, 转速应选择r/min。这
时实际切削速度
( 6) 校验机床功率:
查《切削用量手册》, 由于=0.918GPa, ≤4.8, =0.51mm/r≤0.6mm/r, =0.73m/s, 切削功率为
KW
切削功率的修正系数, ,
则实际的切削功率kw
根据CA6140的产品说明书: 当切削速度是时, 机床的切削功率是5.5kw, 可知≤5.5kw, 满足要求。
( 7) 最后确定的切削用量
mm, =0.51mm/r, r/min

工序八 粗铣花键槽
( 1) 刀具选择
选择硬质合金刀具YT5, 铣刀直径为d=16mm, 刀具总长L=75mm,切削部分长l=28mm,齿数为Z=2., , , 。
( 2) 确定背吃刀量
mm
( 3) 确定切削速度:
查《金属切削手册》, 每齿进给量, 取铣刀磨钝标准: 0.8～1.0( 厚刀面最大磨损限度) , 铣刀平均耐用度: 3.8.
查表知道40Cr调质后的硬度为HB330～380之间,可从《金属切削手册》常见工件材料的铣削速度推荐范围中查得 ,在保证正常的铣刀耐用度及在机床动力和刚性允许的条件下,应尽量选取较大的铣削速度,应此选择.
r/s
=1194r/min
查X52K型立铣的产品设计说明书, 能够知道选择转速为r/min。
从而能够得出

( 4) 确定铣削用量
mm, r/min, ,

4、 螺丝
5、 螺丝生产工艺(一)--退火
一、 目的: 把线材加热到适当的温度, 保持一定时间, 再慢慢冷却, 以调整结晶组织, 降低硬度, 改良线材常温加工性。
二、 作业流程:
  ( 一) 、 入料: 将需要处理的产品吊放炉内, 注意炉盖应盖紧。一般一炉可同时处理7卷( 约1.2吨/卷) 。
  ( 二) 、 升温: 将炉内温度缓慢( 约3-4小时) 升至规定温度。
  ( 三) 、 保温: 材质1018、 1022线材在680℃-715℃下保持4-6h, 材质为10B21, 1039, CH38F线材在740℃-760℃下保持5.5-7.5 h。
  ( 四) 、 降温: 将炉内温度缓慢( 约3-4小时) 降至550℃以下, 然后随炉冷却至常温。
三、 品质控制:
1、 硬度: 材质为1018、 1022线材退火后硬度为HV120-170, 材质为中碳线材退火后硬度为HV120-180。
2、 外观: 表面不得有氧化膜及脱碳现象。

螺丝生产工艺(二)--酸洗
一、 目的: 除去线材表面的氧化膜, 而且在金属表面形成一层磷酸盐薄膜, 以减少线材抽线以及冷墩或成形等加工过程中, 对工模具的擦伤。
二、 作业流程:
  ( 一) 、 酸洗: 将整个盘元分别浸入常温、 浓度为20-25%的三个盐酸槽数分钟, 其目的是除去线材表面的氧化膜。
  ( 二) 、 清水: 清除线材表面的盐酸腐蚀产物。
  ( 三) 、 草酸: 增加金属的活性, 以使下一工序生成的皮膜更为致密。
  ( 四) 、 皮膜处理: 将盘元浸入磷酸盐, 钢铁表面与化成处理液接触, 钢铁溶解生成不溶性的化合物( 如Zn2Fe( Po4) 2•4H2o) , 附着在钢铁表面形成皮膜。
  ( 五) 、 清水: 清除皮膜表面残余物。
  ( 六) 、 润滑剂: 由于磷酸盐皮膜的摩擦系数并不是很低, 不能赋予加工时充分的润滑性, 但与金属皂( 如钠皂) 反应形成坚硬的金属皂层, 能够增加其润滑性能。
螺丝生产工艺(三)--抽线
一、 目的: 将盘元冷拉至所需线径。实用上针对部分产品又可分粗抽( 剥壳) 和精抽两个阶段。
二、 作业流程
     盘元经酸洗之后, 经过抽线机冷拉至所需线径。适用于大螺丝、 螺帽、 牙条所用线材。
螺丝生产工艺(四)--成型
一、 目的: 将线材经冷间锻造( 或热间锻造) , 以达到半成品之形状及长度( 或厚度) 。
二、 作业流程:
       1、 六角螺栓( 四模四冲或三模三冲)
       ( 1) 、 切断: 经过可动的剪刀单向移动, 将卡于剪模内的线材切成所需胚料。
       ( 2) 、 一冲: 后冲模顶住胚料冲模挤压胚料, 初步成型, 之后后冲模将胚料推出。
       ( 3) 、 二冲: 胚料进入第二打模, 二冲模挤压, 胚料呈扁圆状, 之后后冲模将胚料推出。
       ( 4) 、 三冲: 胚料进入第三打模, 经过六角三冲模仁剪切, 胚料六角头初步形成, 之后, 后冲模将胚料推入第三打模, 切料自六角头切断, 六角头形成。
       2、 六角螺栓( 三模三冲)
       3、 螺丝( 一般头型一模二冲)
       ( 1) 、 切断: 经过可动剪刀单向移动, 将卡于剪模内的线材切成所需胚料。
       ( 2) 、 一冲: 打模固定, 一冲模将产品头部初步成型, 以使下一冲程能完全成型。当产品为一字割沟时, 一冲模为内凹、 椭圆槽, 产品为十字槽时, 一冲模为内凹四方槽。
       ( 3) 、 二冲: 一冲之后, 冲具整体运行, 二冲模移向打模正前方, 同时二冲模向前运行, 将产品最终成型。之后由后冲棒将胚料推出。
三、 热打
1、   加热: 于加热设备将胚料需成型一端加热至白热状态, 依据产品规格设定加热温度和时间。一般3/4以下加热7-10秒, 7/8-1＂加热15秒左右。
2、   成型: 将加热后的胚料迅速移至成型机, 经过后座, 夹模固定, 头模冲击胚料, 加以成型。能够根据胚料的长度调整后座的距离。
3、   束杆: 于束杆机上利用挤压将产品缩杆。
热打也称红打。
四、 螺帽成型:
  ( 一) 、 作业流程:
       1、 切断: 由内刀模( 410) 与剪切刀( 301) 配合, 将线材切成所需胚料。
       2、 一冲: 由前冲模( 111) 、 冲程模( 411) 、 后冲棒( 211) 配合, 将变形不平的切断胚料加以整形, 并由后冲棒( 211) 将胚料推出。
       3、 二冲: 运转夹( 611) 将胚料从一冲夹至二冲, 由前冲模( 112) 、 冲程模( 412) 、 后冲棒( 412) 配合, 更进一步将胚料整形, 并加强第一冲的压平与饱角作用, 之后由后冲棒( 212) 将胚料推出。
       4、 三冲: 运转夹( 612) 将胚料从二冲夹至三冲, 由前冲模( 113) 、 冲程模( 413) 、 后冲棒( 213) 配合, 再次挤压胚料, 以使下冲能完全成型, 之后由后冲棒( 213) 将胚料推出。
       5、 四冲: 运转夹( 613) 将胚料从三冲夹至四冲, 由前冲模( 114) 、 冲程模( 414) 、 后冲棒( 214) 配合, 将螺帽完全成型, 并藉控制铁屑厚度来调整螺帽的厚度, 之后由后冲棒( 214) 将胚料推出。
       6、 五冲: 运转夹( 614) 将胚料从四冲夹至五冲, 由前冲模( 119) 、 脱料盘( 507) 配合, 将成型完全的胚料冲孔, 并使冲断的铁屑进入打孔模下仁, 而最终完成螺帽的成型。螺帽的头部标记在此过程形成。
螺丝生产工艺(五)--辗牙
一、 目的: 将已成型的半成品辗制或攻丝以达到所需的螺纹。实用上针对螺栓( 螺丝) 称为辗牙, 牙条称为滚牙, 螺帽称为攻牙。
二、 辗牙: 辗牙即是将一块牙板固定, 另一块活动牙板带动产品移动, 利用挤压使产品产生塑性变形, 形成所需螺纹。
三、 攻牙: 攻牙即是将已成型之螺帽, 利用丝攻攻丝, 形成所需螺纹。
四、 滚牙: 滚牙是以两个相对应的螺丝滚轮, 正向转动, 利用挤压使产品产生塑性变形, 形成所需螺纹。滚牙一般见于牙条。
螺丝生产工艺(六)-热处理
一、 热处理方式: 根据对象及目的不同可选用不同热处理方式。
        调质钢: 淬火后高温回火( 500-650℃)
        弹簧钢: 淬火后中温回火( 420-520℃)
        渗碳钢: 渗碳后淬火再低温回火( 150-250℃)
   低碳和中碳( 合金) 钢淬成马氏体后, 随回火温度的升高, 其一般规律是强度下降, 而塑性、 韧性上升。但由于低、 中碳钢中含碳量不同, 回火温度对其影响程度不同。因此为了获得良好的综合机械性能, 可分别采取以下途径:
  ( 1) 、 选取低碳( 合金) 钢, 淬火后进行低温250℃以下回火, 以获得低碳马氏体。为了提高这类钢的表面耐磨性, 只有提高各面层的含碳量, 即进行表面渗碳, 一般称为渗碳结构钢。
  ( 2) 、 采取含碳较高的中碳钢, 淬火后进行高温( 500-650℃) 回火( 即所谓调 质处理) , 使其能在高塑性情况下, 保持足够的强度, 一般称这类钢为调质钢。如果希望获得高强度, 而宁肯降低塑性及韧性, 对含碳量较低的含金调质可采取低温回火, 则得到所谓”超高强度钢”。
  ( 3) 、 含碳量介于中碳和高碳之间的钢种( 如60, 70钢) 以及一些高碳钢( 如80, 90钢) , 如果用于制造弹簧, 为了保证高的弹性极限、 屈服极限和疲劳极限, 则采用淬火后中温回火。
   ( 4) 、 脱碳: 指黑色金属材料( 钢) 表面碳的损耗。热处理后会有脱碳现象, 轻微脱碳是允许的, 脱碳层深度影响表面硬度。脱碳层越深, 表面硬度值越小。
具体检测依据GB3098.1
二、 作业流程:
退火( 珠光体型钢)
      1、 预热处理: 正火
高温回火( 马氏体型钢)
      ( 1) 、 正火目的是细化晶粒, 减少组织中的带状程度, 并调整好硬度, 便于机械加工, 正火后, 钢材具有等轴状细晶粒。
      2、 淬火: 将钢体加热到850℃左右进行淬火, 淬火介质可根据钢件尺寸大小和该钢的淬透性加以选择, 一般可选择水或油甚至空气淬火。处于淬火状态的钢, 塑性低, 内应力大。
      3、 回火:
      ( 1) 、 为使钢材具有高塑性、 韧性和适当的强度, 钢材在400-500℃左右进行高温回火, 对回火脆性敏感性较大的钢, 回火后必须迅速冷却, 抑制回火脆性的发生。
      ( 2) 、 若要求零件具有特别高的强度, 则在200℃左右回火, 得到中碳回火马氏体组织。
  ( 二) 、 弹簧钢:
       1、 淬火: 于830-870℃进行油淬火。
       2、 回火: 于420-520℃左右进行回火, 获得回火屈氏体组织。
  ( 三) 、 渗碳钢:
1、   渗碳: 化学热处理的一种, 指在一定温度下, 在含有某种化学元素的活性介质中, 向钢件表面渗入C元素。分预热( 850℃)   渗碳( 890℃)   扩散( 840℃) 过程
       2、 淬火: 碳素和低合金渗碳钢, 一般采用直接淬火或一次淬火。
       3、 回火: 低温回火以消除内应力, 并提高渗碳层的强