1、 设计题目：精密丝杠加工工艺设计姓 名： 徐 斌 学 号： 310804040325专业班级： 测 控 08-3 班指导教师： 王红星老师 河南理工大学2011.12测控 08 级综合课程设计说明书河南理工大学机械学院测控技术与仪器专业综合课程设计1目录精密丝杆加工工艺设计 21.设计任务书 32、总体方案设计 42.1 丝杆牙型设计 422 丝杆加工工艺过程设计 .43、工装设计 53.1 夹具设计 53.1.1 铣键槽专用夹具 .53.1.2 车/磨专用夹具 .53.2 工装方案设计 63.2.1 工艺基准设计 .63.2.2 精车工装设计 .64、工艺路线设计 64.1 下料及校直 64
2、.2 球化退火 743 切端面 .74.4 打顶尖孔 8工艺参数 84.5 粗车外圆、小轴肩及倒两端倒角 84.6 粗车螺纹 94.7 去应力退火 94.8 粗磨外圆及轴肩 104.9 半精车螺纹 104.10 铣键槽 114.11 淬火 114.12 回火 124.13 粗磨外圆 124.14 粗磨螺纹 134.15 低温时效 134.16 研磨两顶尖孔 134.17 精磨外圆 144.18 精磨螺纹 144.19 丝杆的检验、储存 145、精密丝杆的加工精度分析 155、1 车削螺纹精度分析 .165.1.1 螺距误差 .165.1.2 牙型误差 .195.2 磨削螺纹精度分析 19设计小
3、结 20参考文献 21河南理工大学机械学院测控技术与仪器专业综合课程设计2精密丝杆加工工艺设计摘 要：随着工业技术的不断发展，制造工艺越来越被重视，特别是精密加工、超精密加工更是当今工业界及其重视的环节之一，零件的加工工艺直接影响了工业设备的精密程度，可以说没有完善紧密的加工工艺就不可能有精密的设备，零件精度和精密设备之间的精度关系可谓是差之毫厘谬以千里，精密丝杆的加工精度直接影响了机械传动等精度，所以精密丝杆的加工工艺设计至关重要，而丝杆加工工艺的每一个环节有直接影响到了丝杆的精度，所以丝杆加工的每一道工序都应该精心的设计，使之达到精度要求。本次设计涉及到了零件金工加工、材料热处理、精度测算
4、等设计，从最大限度上保证了丝杆的精度达到预期目标。关键词：定位基准 工装 热处理 工艺过程 工序 精车 铣 精磨 钻 精度 检验河南理工大学机械学院测控技术与仪器专业综合课程设计31.设计任务书设计题目精密丝杆加工工艺设计设计目的通过课程设计，综合运用所学基本理论以及在生产实习中学到的实践知识对精密丝杆进行工艺及结构设计的基本训练，掌握精密机械制造过程中的加工方法、加工装备等基本知识，提高学生分析和解决实际工程问题的能力，为毕业设计及今后从事科学研究、工程技术工作打下较坚实的基础。设计要求（1） 拟定精密丝杆加工工艺路线，并制定各工艺过程文件，制作各道工序的工艺卡片；（2） 加工余量和工序尺寸
5、的确定；（3） 设计有关工装、夹具，并绘制工装夹具图。1.4 设计要求1、 零件图一张（A3） ；2、 毛坏图一张（A4） ；3、 编写设计说明书一份，相关图纸在说明书上要有体现。原始数据1、毛坯尺寸：=23.00mm，L=458.00mm2、工件尺寸=15.00mm，L=300.00mm，P=2.00mm，H 1=0.5P=1.00mm，D=15.00mm,D 1=12.50mm，D 2=14.00mm3、有效螺纹圈数：n=60，单头右旋螺纹。设计简图提交材料1、 零件图一张（A3） ；2、 毛坏图一张（A4） ；3、 设计说明书一份。河南理工大学机械学院测控技术与仪器专业综合课程设计42、
6、总体方案设计2.1 丝杆牙型设计梯形螺纹基本牙型图中：D内螺纹大径d外螺纹大径D2内螺纹中径d2外螺纹中径D1内螺纹小径d1外螺纹小径P螺距H原始三角形高度H1基本牙型高度其中：H=1.866P；H1=0.5P22 丝杆加工工艺过程设计粗磨外圆、半精车螺纹、铣键槽 去应力退火 粗车外圆及螺纹、倒角球化退火淬火、回火 粗磨外圆及螺纹 低温时效精磨外圆及螺纹下料及校直 切端面、打顶尖孔研磨两顶尖孔检验、储存河南理工大学机械学院测控技术与仪器专业综合课程设计53、工装设计3.1 夹具设计3.1.1 铣键槽专用夹具连杆夹紧机构连杆夹紧机构为专用的夹具，具有安装简单，使用方便等优点；安装工件的时候不需要
7、其他的辅助工具，在实际生产中大大提高力生产效率。在进行工件安装时时配合 V 形槽和定位装置实现工件的完全定位，保证工件的加工误差符合要求。3.1.2 车/磨专用夹具鸡心卡头鸡心卡头主要参数：D=28mmD1=16mmD2=8mml=24mmL=95mmd1=14mmd2=M8r=20mmr1=2mmr3=5mm河南理工大学机械学院测控技术与仪器专业综合课程设计6鸡心夹头是专用于车、磨等加工工序的专用夹具，它具有使用简单、体积小巧、流动安装等特点，可以跟随工件流动，实现一次装夹完成几道工序加工的功能，减少工件安装的次数，提高生产效率。3.2 工装方案设计3.2.1 工艺基准设计用两顶尖孔及大径。
8、3.2.2 精车工装设计精车螺纹工装简图4、工艺路线设计4.1 下料及校直丝杆要求 5 级精度，材料为 9Mn2v 热轧圆钢，热处理要求硬度 HRC561。9Mn2V 钢简介：9Mn2V 钢是一种综合力学性能比碳素工具钢好的低合金工具钢，它具有较高的硬度和耐磨性。淬火时变形较小，淬透性很好。由于钢中含有一定量的钒，细化了晶粒，减小了钢的过热敏感性。同时碳化物较细小和河南理工大学机械学院测控技术与仪器专业综合课程设计7分布均匀。9Mn2V 钢适于制造各种精密量具、样板，也用于一般要求的尺寸比较小的冲模及冷压模、雕刻模、落料模等，还可以做机床的丝杆等结构件。校直采用热校直法：用热校直时，先将毛坯加
9、热至正火温度，保温4560min，然后使其滚入如右图所示的三个滚筒中进行热校直。丝杆毛坯在校直机中，一边完成奥氏体的向“珠光体+铁素体”的组织转变，一边进行校直，校直工作所产生的内应力，由于此时的毛坯处于再结晶温度以上，会自然消除。这种方法操作简单，效率高，同时由于工件加热校直，达到正火的目的，减少了内应力，改善了切削性能。4.2 球化退火将工件加热到 Ac1+3050充分保温后缓冷，或者加热后冷却到略低于 Ac1的温度下保温,从而使珠光体中的渗碳体球状化的退火工艺。球化退火主要用于共析钢和过共析钢，目的在于降低硬度（229HBS） ，改善切削加工性能，并为后续热处理作组织准备。工艺参数将工件
10、装入盐炉环境中，采用低温入炉随炉升温的极热方式，加热速度控制在 100/h200/h，加热至 Ac1 以下 100200，保温两小时后以 100/h200/h 的冷却速度冷却至 710在保温 4h，随炉冷却至 500时直接在空气中缓慢冷却。具体处理方法如下图所示球化退火43 切端面1、 工装方法：三爪定心卡盘夹住毛坯外圆；2、 刀具选用：粗车时选用 YT15 牌号硬质合金钢用 45车刀；精车时选用 YT15牌号硬质合金钢 903、 走刀方式：由工件圆周向中心车削；4、 加工余量：粗车时 Z1=3mm，精车时 Z2=1mm，总加工余量 Z=Z1+Z2=4mm；5、 切削用量：粗车时加工质量要求不
11、高因此在选取切削用量的时候，应优先选取较大的背吃刀量，以减少吃刀次数，最好一次切去全部粗车余量，为提高生产率，粗车时进给量应大一些（0.31.2mm/r） ，最后选用中等切削速度（1080m/min） ；精车时选取切削用量时，优先选用较高的切削速度（Vc100/min）在选择较小的进给量，最后根据工件尺寸确定背吃刀量。6、 表面粗糙度：要求 Ra 1.6m；河南理工大学机械学院测控技术与仪器专业综合课程设计87、 检测工具：粗糙度对比快。4.4 打顶尖孔丝杆一般都用顶尖孔定位，用带 A 型 60顶尖孔（如下图） 。顶尖孔的尺寸不宜过大，过大时工件与顶尖之间的相对线速度大，容易磨损，表面粗糙度变
12、坏，影响定位精度，从而影响加工质量。对带有深孔的空心丝杆，最好不用其孔倒60角为顶尖孔，因为一方面孔较大，易磨损，表面质量被破坏，另一方面当壁较薄时容易变形，造成假接触现象。A 型 60优点：因为工件的尺寸较小、重量也较轻，工装过程中工件径向受力较小，而且 A 型 60中心孔的接触面积比 90大，有效保证了定位精度。顶尖孔的质量十分重要，它对分螺距误差有较大影响，其表面粗糙度 Ra 值要求为 0.20.8m，并要求严格的接触面积，一般要达到 50%85%，研顶尖孔最好有专门的研顶尖孔机床。如果接触不好，有时还要在加工机床上进行研磨以保证良好的接触。工件加工时，一般多用整体硬质合金死顶尖，加二硫
13、化钼润滑。定位基准顶尖孔和外圆十分重要，在每一次热处理后，都要修磨顶尖孔，才能加工螺纹。工艺参数（1） 工装方法：三爪定心卡盘夹住毛坯外圆；（2） 表面粗糙度：要求 Ra 0.8m；（3） 检测工具：粗糙度对比快（4） 中心孔参数如右图。4.5 粗车外圆、小轴肩及倒两端倒角选用一般车床进行车加工，工件用两顶尖定位，由鸡心夹头带动工件旋转，外圆表面和小轴肩表面一次工装完成加工。工艺参数（1） 刀具：车外圆及轴肩用90刀，倒角用 45刀；（2） 外圆加工余量 Z1=2.5mm；（3） 切深不大于 0.3mm；（4） 各加工尺寸如图；（5） 测量工具：游标卡尺、粗糙度对比快。4.6 粗车螺纹直进法：
14、直进法车削如图 8-57 所示。车螺纹时，螺纹车河南理工大学机械学院测控技术与仪器专业综合课程设计9刀刀尖及右左两侧切削刃都直接参加切削工作。每次由中滑板作横向进给，随着螺纹深度的加深，背吃刀量相应减少，直至把螺纹车削完毕。这种车削方式操作简便，车出的螺纹牙型准确，但由于车刀的两侧切削刃同时参加车削，排屑较困难，刀尖容易磨损，螺纹表面粗糙度值较大，当背吃刀量较大时容易产生“扎刀”现象，因此这种车削方法仅适用于螺距小于 3mm 或脆性材料的螺纹车削。高速车削：高速车削三角螺纹时，最好使用 YT15 牌号的硬质合金螺纹车刀，切削速度取 50100m/min。车削时，只能用直进法进刀，使切削垂直于轴
15、线方向排出或卷成球状较理想。用硬质合金车刀高速车削螺距为 1.53mm、材料为碳钢或中碳合金钢的螺纹时，一般只要 35 次工作行程就可完成。横向进给时，开始背吃刀量大些，以后逐步减小，但最后一次不得小于 0.1mm。螺距 P=2mm，总切入深度 h10.6P=1.2mm，背吃刀量的分配情况如下：第一次背吃刀量 a p1=0.55mm；第二次背吃刀量 a p2=0.35mm；第三次背吃刀量 a p3=0.20mm；第四次背吃刀量 a p4=0.10mm。工装中除了两顶尖定位，鸡心夹头带动工件旋转外，还应在刀架上增加一个随行扶套，以方式工件产生径向位移，影响加工精度，随行扶套与丝杆大径的间隙工件之
16、间的距离应小于 0.02mm。4.7 去应力退火去应力退火是为了去除钢件内存在的残余应力，而无需发生显微组织的转变。加热温度通常选择在 Ac1 以下（Ac1-（100200） ，一般为 500650。消除钢件中的应力是在加热、保温、和缓冷过程中完成的。1、 去应力退火工艺曲线见下图去应力退火 2、 加热速度：200装炉，80/h；加热温度：550600；保温时间：1012 小时；冷却时间：炉冷至 200出炉（在 350以上冷却速度50/h） ；3、 去应力退火的温度，一般应比最后一次回火温度低 2030，以免降低硬度及力学性能。4.8 粗磨外圆及轴肩外圆磨削的形式河南理工大学机械学院测控技术与
17、仪器专业综合课程设计10粗磨外圆采用中心式外圆磨削，工件用两顶尖装夹，磨削时按其两中心孔所构成的中心轴线旋转，使外圆达到较高的加工精度。中心式外圆磨削使用的磨床有 M1432A、M1332、MMB1420 型等。磨削时，工件由夹头带动旋转 。外圆磨削的方法纵向磨削法 纵向磨削法式最常用的磨削方法，磨削时，工作台作纵向往复进给，砂轮做周期性横向进给，工件的磨削余量要在多次往复行程中磨去。砂轮超越工件两端的长度一般为砂轮厚度的 1/31/2。如果太多，工件两端直径会背麽小。磨削轴肩旁外圆时，要细心调整工作台行程，当砂轮磨削至台肩一边时，要是工作台停留片刻，以防止产生锥度。为减小工件表面粗糙度值，可
18、是当“光磨” ，即在不作横向进给的情况下，工作台作纵向往复运动。工艺参数（1） 加工余量：Z 2=0.7mm；（2） 深不大于 0.02mm，表面粗糙度 Ra0.2m，各外圆对中心的径向跳动为0.005mm，锥度、椭圆度 0.005mm，工件加工完毕后送恒温室吊挂放置。4.9 半精车螺纹精车刀具螺纹精车刀具的质量至关重要，它对丝杆的加工质量影响很大。螺纹精车刀具应满足一下要求：1、 硬度高，耐磨性好，能长期保持刀具外形，一般 W18Cr4V 高速钢，硬度64HRC 以上，也有采用硬质合金钢的，如 YG6。2、 刀具前后表面粗糙度小，R0.040.16m。3、 刀口锋利，不会影响螺纹表面的加工质
19、量。丝杆车床丝杆车床是用于丝杆的专用机床。加工的螺纹精度可达 6 级以上，表面粗糙度可达 Ra0.320.63m。丝杆采用 SC8630 型高精度丝杆车床进行精车加工。它由车身、主轴箱、刀架、尾架、经给挂轮和传动丝杆等部分组成。为减少传动误差，同一般机床相比取消了进给箱和溜板箱。刀架和主轴之间传动比用精密挂轮保证，刀架的横向切入和小刀架的移动均为手动。丝杆车床之所以能保证高精度，主要是因为它具有以下特点：1、 传动链短，传动元件的高精度。从主轴到丝杆只经过两队高精度挂轮的传动，传动沅江的数量减少到最小程度。降低了传动元件误差对传动精度的影响，提高了转动精度。2、 传动丝杆的精度高，直径大，安装
20、在床身量导轨之间。母丝杆直径大，与螺母间的接触应力小、磨损慢，可长时间保持精度。丝杆安装在两导轨间，刀架滑板不受倾倒力矩的作用，母丝杆与螺母的接触均匀。3、 与普通卧式车床相比，丝杆车床的零部件制造精度和装配精度都有显著的提高。4、 为了减少机床热变形对加工精度的影响，丝杆车床是在恒温车间内进行装配和调整的，机床的使用也是应在（202）C 的恒温条件下。5、 机床带有螺距校正装置。河南理工大学机械学院测控技术与仪器专业综合课程设计11工艺参数（1） 切深不大于 0.03mm；（2） 精车一次性车到丝杆小径 =7.5mm，以后精车和精磨螺纹的时候只对螺纹的凸缘进行磨削即可。4.10 铣键槽键槽铣
21、刀：它有两个刀齿，圆柱面和端面都有切削刃，端面刃延至中心，既象立铣刀，又像钻头。用键槽铣刀铣削键槽时，先轴向进给达到槽深，然后沿键槽方向铣出键槽全长。由于切削力引起刀具和工件的变形，一次走刀铣出的键槽形状误差较大，槽底一般不是直角。为此，通常采用两步法铣削键槽，即先用小号铣刀粗加工出键槽，然后以逆铣方式精加工四周，可得到真正的直角。工艺参数（1） 铣刀直径 d=3.0mm；（2） 工装夹具：连杆夹紧机构、V 形槽、定位销；（3） 定位方式：工件完全定位；（4） 键槽参数如右图。4.11 淬火真空加热至 Ac1+（3050），冷却：常用的有全损耗系统用油 L-A15、L-AN32、专用淬火油（如
22、快速淬火油、光亮淬火油、分级淬火油、真空淬火油等）等。由于油在等温转变图鼻尖附近及鼻尖一下区域冷却能力均很小，因此，只能用于过冷奥氏体等温转变图靠右、过冷奥氏体稳定性较大的合金钢件的淬火。通常，油温控制在 2080。键槽铣刀河南理工大学机械学院测控技术与仪器专业综合课程设计12工艺参数：（1） 加热温度：780810；（2） 加热时间：2025min；（3） 保温时间：0.30.35min；（4） 冷却介质：油、硝盐、碱浴；（5） 淬后硬度：60（HRC） ；（6） 检测工具：洛氏硬度计。4.12 回火回火的作用在于：1、提高组织稳定性，使工件在使用过程中不再发生组织转变，从而使工件几何尺寸和
23、性能保持稳定。2、消除内应力，以便改善工件的使用性能并稳定工件几何尺寸。3、调整钢铁的力学性能以满足使用要求。高温回火：工件在 500以上进行回火。一般高温回火温度范围在 500650.所得组织为回火索氏体。其目的是为了获得强度、硬度、塑性、韧性都良好的综合力学性能。因此，习惯上将淬火后加高温回火两者相结合的复合人处理成为调制处理。工艺参数（1） 加热温度：130170；（2） 加热时间：2025min；（3） 保温时间：0.30.35min；（4） 回火后硬度：60（HRC） ；（5） 检测工具：洛氏硬度计。4.13 粗磨外圆粗磨外圆采用中心式外圆磨削，工件用两顶尖装夹，磨削时按其两中心孔所
24、构成的中心轴线旋转，使外圆达到较高的加工精度。中心式外圆磨削使用的磨床河南理工大学机械学院测控技术与仪器专业综合课程设计13有 M1432A、M1332、MMB1420 型等。磨削时，工件由夹头带动旋转。外圆磨削的方法纵向磨削法 纵向磨削法式最常用的磨削方法，磨削时，工作台作纵向往复进给，砂轮做周期性横向进给，工件的磨削余量要在多次往复行程中磨去。砂轮超越工件两端的长度一般为砂轮厚度的 1/31/2。如果太多，工件两端直径会背麽小。磨削轴肩旁外圆时，要细心调整工作台行程，当砂轮磨削至台肩一边时，要是工作台停留片刻，以防止产生锥度。为减小工件表面粗糙度值，可是当“光磨” ，即在不作横向进给的情况
25、下，工作台作纵向往复运动。工艺参数（1） 加工余量 Z3=0.5mm；（2） 切深不大于 0.02mm，表面粗糙度 Ra0.2m，各外圆对中心的径向跳动为 0.005mm，锥度、椭圆度 0.005mm，工件加工完毕后送恒温室吊挂放置；（3） 测量工具：游标卡尺。4.14 粗磨螺纹（1） 专用磨具，砂轮粒度 100180，硬度 R3ZR1,磨切时切深小于0.03mm；（2） 精密磨削（Ra0.050.1m） ；（3） 切深不大于 0.02mm，表面粗糙度 Ra0.2m。4.15 低温时效为了消除精密量具或模具、零件在长期使用中尺寸、形状发生变化，常在低温回火后（低温回火温度 150250）精加工
26、前，把工件重新加热到 100-150，保持 520 小时，这种为稳定精密制件质量的处理，称为时效。对在低温或动载荷条件下的钢材构件进行时效处理，以消除残余应力，稳定钢材组织和尺寸，尤为重要。工艺参数（1） 加热温度：100150；（2） 保温时间：520h。4.16 研磨两顶尖孔加工过程中，工件就会被切削力推向一方，如距离 a 不变，中心孔的圆度就会直接反映到工件上去。由此可见，在主轴加工工艺过程中，适当地安排修研中心孔是非常重要的。在此我们采用以下方法对中心孔进行修研：用中心孔磨床研修中心孔，使用立式磨床，立式磨床的特点是：工件由机床的顶尖、拨盘带动作回转运动。磨具作主切削运动、行星运动、往
27、复运动三种方式的运动，这样就克服了由于砂轮各点线速度不同而产生的误差。加工出来的中心孔表面粗糙度达 Ra0.1m，圆度达 0.8m，接触面积 75%。河南理工大学机械学院测控技术与仪器专业综合课程设计144.17 精磨外圆高精度、小粗糙度磨削高精度、小粗糙度磨削包括精密磨削（Ra0.050.1m） 、超精磨削（Ra0.0120.025m） ，和镜面磨削（Ra0.01m 以下） ，它可以代替研磨加工，提高生产效率和减轻劳动强度。磨削加工时，对磨床的精度和运动平稳性、环境条件、砂轮的选用和修整、切削液的选择和浇注方式等都有较高的要求。切深不大于 0.02mm，表面粗糙度 Ra0.2m，各外圆对中心
28、的径向跳动为0.005mm，锥度、椭圆度 0.005mm，工件加工完毕后送恒温室吊挂放置。工艺参数（1） 加工余量：Z3=0.3mm；（2） 表面粗糙度：Ra0.2m，5 级精度；（3） 检测工具：粗糙度对比块。（4） 砂轮粒度：150180，硬度 ZR1ZR2。4.18 精磨螺纹精磨螺纹时为保证满足精度要求，采用高精度、小粗糙度磨削。在恒温室内进行，室温 201，磨前机床空运转 2 小时，砂轮粒度100200，硬度 R3ZR 1,磨切时切深小于 0.03mm，工件转速 34r/min，要求表面粗糙度 Ra0.2m，无烧伤、裂纹等缺陷，螺纹精度要求 5 级，加工完毕后清洗调防。4.19 丝杆的
29、检验、储存（1） 丝杆加工的检验项目丝杠在加工过程中和加工完成后都要进行检验，一边发现问题及时采取措施，保证丝杆的加工质量。测量不同精度的零件，应用不同精度的测量工具，关于测量工具的选择标准，一般以其测量的最大极限误差不得超过被测尺寸的尺寸公差 1/51/10 为标准；对精密度零件的几何参数，也可以适当放宽到 1/3。丝杆加工的总检项目有：1）螺距误差；2）螺距累计误差；3）螺纹中径误差；4）螺纹中径圆度误差；5）牙型半角误差；6）螺纹表面粗糙度；7）装配基准的尺寸精度。（2） 丝杆螺距的测量对高精度 56 级的丝杆的螺距，多大还采用静态测量的方法。目前较先进的测量方法是丝杆螺距误差的动态测量
30、法。河南理工大学机械学院测控技术与仪器专业综合课程设计15常用的测量方法有两种。一种是将被测丝杆螺距与标准螺距逐个进行比较，指示仪器的读书就是被测丝杆螺距相对标准螺距之差；另一种是将被测丝杆的螺距逐个累积与标准刻度（标准丝杆、基础刻线尺、磁尺、长光栅尺等）进行比较，指示仪的读数就是被测丝杆螺距的逐个累积值相对标准长度之差。两种测量方法的本质是完全相同的，后一种测量方法的单个螺距误差等于相邻两牙的累积误差之差。检具标定对零的方法如下：先让检具体上的 V 形槽在标准丝杆的外圆柱面上，让固定测头和活动测头分别靠在两相邻同侧螺旋面上，然后转动千分尺表盘使指针对零。以上叙述的测量方法都是静态测量方法，静
31、态测量比较稳定，只要真确操作，仔细读数，并控制温差，就可以用来测量 6 级精度的丝杆。但这种测量方法有它自身的缺点：测量时间长，测量一根丝杆需要几个小时；静态测量方法是对静止丝杆所进行的单面断续测量，测量值反映不了丝杆螺旋线的全面情况。要正确反映在运转条件下丝杆的螺旋线精度需对丝杆螺距误差作动态测量。（3） 螺纹牙型半角的检验普通丝杆的牙型半角一般可用样板检查。当用万能测角规进行检查时，测角规的刀口面要通过丝杆的中心线，精密丝杆的牙型半角可在工具显微镜上检验。（4） 螺纹中径的检验螺纹中径常用图 5-27 所示检具作相对测量。检验时，检具的 V 形块 2 置于被测丝杆 3 的大径上，千分表 1
32、 的锥形测头压在被测丝杆的螺旋面上（测量前千分表指针可在标准丝杆上标定对零） 。千分表的读数就是螺纹中径的相对误差。螺纹中径还可用三针测量法作绝对测量：d 中 = M-d0 2cotpsin1）（式中 d 中 螺纹中径（mm）d0量针直径（mm）d0= 2cosp螺纹牙型角（） ；P螺距（mm） ；M用指示测量器具测出的针距尺寸（mm） 。（5） 表面裂纹检验对丝杆进行裂纹检验时采用磁粉检验的方法。河南理工大学机械学院测控技术与仪器专业综合课程设计165、精密丝杆的加工精度分析精密丝杆中的主要加工表面是螺纹，其精度可以分为螺距、牙型、中径三方面。主要加工方法有车削和磨削。现就车削和磨削螺纹时的
33、精度进行分析。5、1 车削螺纹精度分析5.1.1 螺距误差影响车削螺距误差的因素可以从机床几何精度和传动链精度、机床螺纹传动链调整误差和切削过程中的变形等几个方面进行分析。（A）机床精度a.传动链精度车削螺纹的传动链包括从主轴经齿轮到母丝杆这一整个传动系统。（a）机床工件主轴的精度由于机床工件主轴的径向跳动和轴向窜动所引起的被加工丝杆的螺距误差，对于精密丝杆机床约为 1.2m 左右。= ，主 轴 22轴 向 （ 主 轴 ）径 向 （ 主 轴 ）= ,径 向 （ 主 轴 ）tan径 向 （ 主 轴 ）=轴 向 （ 主 轴 ） 轴 向 （ 主 轴 ）式中 机床主轴径向跳动 所引起的螺距误差，两者之
34、间径 向 （ 主 轴 ） 径 向 （ 主 轴 ）的关系如图 4-1 所示。机床主轴轴向窜动 所引起的螺距误差，两者是直接关轴 向 （ 主 轴 ） 轴 向 （ 主 轴 ）系，因此影响较大。 螺纹牙形角。（b）传动齿轮的精度传动链中传动齿轮的制造误差和安装误差将影响螺距精度。传动齿轮中有固定齿轮组和交换齿轮组，制造误差和安装误差主要有齿轮周节累积误差、安装偏心和轴向窜动等。齿 轮 = 222 轴 向 （ 齿 轮 ）偏 心 （ 齿 轮 ）周 节 （ 齿 轮 ）式中 周 节 （ 齿 轮 ） 齿轮周节累积误差所引起的螺距误差，偏 心 （ 齿 轮 ）齿轮安装偏心所引起的螺距误差，河南理工大学机械学院测控技
35、术与仪器专业综合课程设计17轴 向 （ 齿 轮 ） 齿轮轴向窜动所引起的螺距误差。这三个误差可分别求出： 周 节 （ 齿 轮 ） =izmppF上式是由于第 i 个传动齿轮油周节累积误差 Fp时所引起的螺距误差。图 4-1 机床共建主轴精度对螺距的影响图 4-2 传动齿轮误差对螺距误差的影响公式中：p工件的逻辑m传动齿轮中最终齿轮的模数，z传动齿轮中最终齿轮的齿数，i传动齿轮中第 i 个齿轮至最终齿轮的传动比，即第 i 个吃了至机床母丝杆的传动比。当第 i 个传动齿轮有周节累积误差时就会母丝杆的转角误差 1，i=i2zmpF=ip，周 节 （ 齿 轮 ） = i = iz2p=izmpF 偏
36、心 （ 齿 轮 ） = 2pi河南理工大学机械学院测控技术与仪器专业综合课程设计18上式是由于第 i 个传动齿轮安装偏心 i所引起的螺距误差。i= 2di= i4偏 心 （ 齿 轮 ） =pi= imz2式中 i由于第 i 个齿轮安装偏心所引起的母丝杆转角误差；i第 i 个齿轮安装偏心，它所造成的在节圆上的周节累积误差为2 i；d第 i 个齿轮的节圆直径。 轴 向 （ 齿 轮 ） =轴 向 （ 齿 轮 ） imz1ptan上公式是由于第 i 个传动齿轮油轴向窜动 轴 向 （ 齿 轮 ） 时引起的螺距误差。公式中 第 i 个齿轮的螺旋角。从传动链的精度来看，最后一对传动齿轮中的从动轮精度影响最大
37、，因为它将误差全部传给母丝杆，最后一对传动齿轮的传动比应尽可能小，不宜采用升速。因为传动链中的周期误差会在被加工丝杆的一转中出现多次，是误差放大。如图4-2 所示螺纹车床传动链中，有四个传动齿轮 a、b、c 、d，最后一对传动齿轮的从动轮 d，其精度影响最大，因为它将直接传给母丝杆。为了提高传动链精度，在精密丝杆加工机床中的传动齿轮多用 6 级以上的高精度齿轮，最后一对齿轮的从动轮甚至用 5 级齿轮。齿轮的孔和轴的配合用56jH或 h，是配合间隙尽量小，以减少安装偏心。另一方面，尽量缩短传动链，使主轴到母丝杆之间的传动件减少。所以，精密丝杆车床和磨床都是采用直接配换挂轮的结构来调整螺距，没有进
38、给箱，甚至有的专用机床，是将母丝杆与主轴直接相连（图 4-3） 。图 4-3 主轴与母丝杆直接相连的专用丝杆机床b.机床前后顶尖不同心c.机床导轨精度机床床身导轨的磨损和制造误差会使得刀架（车床）或工作台（磨床）倾斜，从而影响螺距精度。河南理工大学机械学院测控技术与仪器专业综合课程设计19（B）机床螺纹传动链调整误差当需要加工某一螺距时，用机床上的交换齿轮只得得到该螺距的近似值，这时将产生渐进性的螺距累计误差，是由于传动链的调整而引起的，是加工理论误差，不过这种误差一般都比较小。（C）切削过程中的变形a.切削过程中的受力变形b.切削过程中的受热变形5.1.2 牙型误差（A）切削刀具的轮廓本身不
39、准确刀具轮廓不准确将直接影响牙型精度。用棱柱型车刀和圆盘形车刀，刀具重磨次数多，容易保持刀具的轮廓准确，刀刃也简单。（B）刀具的安装误差（C）机床不准确机床导轨在水平面使刀架倾斜产生 z，或在垂直面使刀架下降产生 z，都会影响牙型误差，造成机床导轨不准确的原因是由于制造精度或磨损。（D）切削过程中的变形5.2 磨削螺纹精度分析磨削螺纹精度分析与车削螺纹精度分析有许多相同之处，但有关刀具的一些误差在磨削时就是砂轮的一些误差，对于磨削螺纹精度，其主要的影响因素有：A.机床的几何精度和传动精度机床的几何精度中有砂轮主轴和工件主轴的回转精度、砂轮头架的移动精度、工作台的移动精度等。机床的传动精度中有母
40、丝杆的精度、传动齿轮等传动链精度。它们会对螺纹的螺距、牙形和中径精度产生相应的影响，因此螺纹磨床的经典一般都比较高。B.热变形螺纹磨削中的热变形的影响十分突出，其热源主要是来自磨削热、相对运动元件的摩擦热（如轴与轴承、导轨、母丝杆与螺母等） 、液压系统的油液和冷却润滑液等。（A）为了减少砂轮主轴热变形对工件螺距精度的影响，通常是将机床在恒温室内空运转一段时间，使主轴轴承发热达热平衡后，再进行磨削。(B)为了减少母丝杆与螺母摩擦热的影响，将母丝杆做成中空的，内通冷却液以保持恒温，也可以用静压丝杆或滚珠丝杆，或用温度校正尺。(C)为了消除液压系统油温和冷却润滑液温度的影响，用一套专门的冷却系统使液
41、压系统的油温和冷润液的温度保持一定，并将油箱放在机床外，不要用床身作油箱。(D)为了使磨削时，工件各部分的温度一直，防止不均匀热变形的影响，将冷润液以淋浴的方式对整个工件全长进行冷却。河南理工大学机械学院测控技术与仪器专业综合课程设计20设计小结这次课程设计的完成，离不开王红星老师的辛勤指导。从设计选题到查资料以及撰写课程设计说明书的过程中，每一步都离不开王老师的指导和帮助。再次表达对王老师深深的谢意。经过此次综合性课程设计，使我对整个课程系统有了更进一步的了解，以往零散的东西经过此次的拾取和整理已经形成了一个极具连贯性的知识体系深深地记忆在我的脑海中，以往极具理论性的知识体系因此次的设计得到
42、了实践性的应用，此设计贴近实际，贴近生产使我对实际生产的情况有了更加深刻的了解，为以后的工作打下了坚实的基础。做设计是艰难而漫长的过程，过程中充满了疑惑和不解，真正做起来的时候方知“书到用时方恨少“的深刻意义，从中我深深的感受到个人的力量总是有限的，唯有社会才是无尽的资源。完整的完成一个完美的设计涉及到了方方面面，光有专业是不够的，还要求全才的参与，这就需要我们提高我们自己的综合素质。做设计既是一个独立的过程，又是一个合作的过程。设计者要独立但不能闭门造车、穷兵黩武，提倡合作但不依赖，这就像我们在做很多的事情一样，什么都做什么也做不了，什么都不做什么都没有，所以做事之前我们有必要作出适当的选择
43、，因为方向比努力更重要，合适的方向才会使我们事半功倍。一个完美的设计是我们 IQ 和 EQ 调和的产物，较高的 IQ 保证了我们设计的框架屹立不倒，完美的 EQ 保证了我们的设计能锦上添花，体系更加严密。总之，唯有 IQ 和 EQ 的合理搭配方才彰显 21 世纪人才之风采。河南理工大学机械学院测控技术与仪器专业综合课程设计21参考文献【1】之道光.机械零件材料与热处理工艺选择第一版 机械工业出版社,2008【2】王宏宇, 姜银方.机械制造工艺基础第一版 化学工业出版社 ,2007【3】王先逵.机械制造工艺学第一版 下册 清华大学出版社,1999【4】 中国机械工业标准汇编螺纹卷 第一版 中国标
44、准出版社 全国螺纹标准化技术委员【5】会 编 ,1999【6】范辉.机械工程技术基础实习教程 机械工业出版社, 2007【7】王志,张进生.机械工业实习教程第一版 ,2003【8】骆素君,朱诗顺.机械课程设计简明手册第一版 化学工业出版社 , 2006【9】曲兴华 .仪器制造技术第一版 机械工业出版社 ,2008【10】王启平.机械制造工艺学第五版 哈尔滨工业大学出版社, 2002【11】 机械工程标准手册热处理卷 第一版 中国标准出版社 机械工程标准手册编委会,2007【12】徐祖茂 ,杨裕根.机械工程制图第一版 上海交通大学出版社 , 2005【13】郑修本 ,冯冠大.机械制造工艺学 机械工业出版社 , 1991【14】赵明生,机械工程手册检测、控制与仪器仪表卷 第二版 机械工业出版社【15】 机床辅助生产图册机械工业出版社 机械电子工业部机械标准化研究所,1990
