车床主轴加工工艺.doc

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1、序言机械制造工艺及设备毕业设计是我们完本钱专业教学打算的一个极为重要的 实践性教学环节，是使我们综合运用所学过的根本课程，根本学问与根本技能去解决专业范围内的工程技术问题而进展的一次根本训练。我们在完成课程设计的同时，也培育了我们正确使用技术资料，国家标准，有关手册，图册等工具书，进展设计计算，数据处理，编写技术文件等方面的工作能 力，也为我们以后的工作打下坚实的根底，所以我们要认真对待这次综合力量运用 的时机！其主要目的是：1. 培育学生综合分析和解决本专业的一般工程问题的独立力量，拓宽和深化所学的学问。2. 培育学生树立正确的设计思想，设计思维，把握工程设计的一般程序，标准和方法。3. 培

2、育学生正确的使用技术学问，国家标准，有关手册，图册等工具书，进展设计计算，数据处理，编写技术文件等方面的工作力量和技巧。4. 培育学生进展调整争辩，面对实际，面对生产，向工人和工程技术人员学习的根本工作态度，工作作风和工作方法。课题介绍1.1 、课题车床主轴是车床的主要零件，它的头端装有夹具、工件或刀具，工作时要承受扭曲和弯矩，所以要求有足够的刚性、耐磨性和抗振性，并要求很高的回转精度。 所以主轴的加工质量对机床的工作精度和使用寿命有很大的影响。其原始资料如下：零件材料： 45 钢技术要求：1、莫氏锥度及 1：12 锥面用涂色法检查，接触率为大于等于70% 。2、莫氏 6 号锥孔对主轴端面的位

3、移为+2 。3、用环规紧贴C 面，环规端面与D 端面的间隙为 0.050.1 。4、花键不等分积存误差和键对定心直径中心的偏移为0.02 。生产批量： 中等批量零件数据： 见零件图图 1车床主轴零件图1.2 、设计要求要求编制一个车床主轴零件的机械加工工艺规程，依据教师的设计，并编写设计说明书。具体内容如下：选择毛胚的制造方法，指定毛胚的技术要求。拟定车床主轴的机械加工工艺过程。合理选择各工序的定位定位基准。确定各工序所用的加工设备。确定刀具材料、类型和规定量具的种类。确定一个加工外表的工序余量和总余量。确定一个工序的切削用量。确定工序尺寸，正确拟定工序技术要求。计算一个工件的单件工时。编写工

4、艺文件。编写设计说明书。其次章 有关零件的分析依据轴类零件的功用和工作条件，其技术要求主要在以下方面： 尺寸精度 轴类零件的主要外表常为两类：一类是与轴承的内圈协作的外圆轴颈，即支承轴颈，用于确定轴的位置并支承轴，尺寸精度要求较高，通常为IT 5IT7；另一类为与各类传动件协作的轴颈，即协作轴颈，其精度稍低，常为IT6IT9。 几何外形精度 主要指轴颈外表、外圆锥面、锥孔等重要外表的圆度、圆柱度。其误差一般应限制在尺寸公差范围内，对于周密轴，需在零件图上另行规定其几何外形精度。 相互位置精度 包括内、外外表、重要轴面的同轴度、圆的径向跳动、重要端面对轴心线的垂直度、端面间的平行度等。 外表粗糙

5、度 轴的加“ title=“下一页“ | 工外表都有粗糙度的要求，一般依据加工的可能性和经济性来确定。支承轴颈常为0.21.6m，传动件协作轴颈为 0.43.2m。 其他 热处理及外观修饰等要求。2.1 、零件的构造特点图 1 所示零件是车床的主轴，它属于台阶型轴类零件，由圆柱面、轴肩、螺纹、退刀槽和键槽等组成。轴肩一般用来确定安装在轴上零件的轴向位置；键槽是便于 安装键，以传递转矩；螺纹用于安装各种锁紧螺母和调整螺母。从图 1 所示的车床主轴零件的支撑轴颈A、B 是装配基准，故对A、B 两段轴颈的加工提出了很高的要求。主轴的支撑轴颈、协作轴颈、锥孔、前端圆锥面及端面、锁紧螺纹等外表是轴的主要

6、加工外表。其中支撑轴颈本身的尺寸精度、几何外形精度、相互位置精度和外表粗糙度尤为重要。2.2 、加工工艺性次零件的技术要求不高，用车床、铣床和钻床就可以加工出来，精度要求一般是 7 到 8 级，而且外表粗糙度要求也不太高，是一个较好加工的零件。2.3 、确定零件毛胚考虑到零件的经济性和综合性能要求，零件材料为45 钢。第三章 基准的选择3.1 、有关基准的选择说明1、粗基准的选用原则1、保证不加工外表与加工外表相互位置要求原则。当有些不加工外表与加工外表之间有相互位置要求时，一般不选择加工外表作为粗基准。2、保证各加工外表的加工余量合理安排的原则。应选择重要加工外表为粗基准。3、粗基准不重复使

7、用的原则。粗基准的精度低，粗糙度数值大，重复使用会造成较大的定位误差，因此，同一尺寸方向的粗基准，通常只允许使用一次。2、精基准的选用原则1、基准重合原则。尽可能使设计基准和定位基准重合，以削减定位误差。2、基准统一原则。尽可能使用同肯定位基准加工个外表，以保证各外表的位置精度。如轴类零件常用两端顶尖孔作为统一的定位基准。3、互为基准原则。当两个加工外表间的位置精度要求比较高的时候，可用互为基准的原则反复加工。4、自为基准的原则。当要求加工余量小而均匀时，可选择加工外表作为自身的定位基准。3.2 、确定零件的定位基准主轴加工中，为了保证各主要外表的相互位置精度，选择定位基准时，应遵循基准重合、

8、基准统一和互为基准等重要原则，并能在一次装夹中尽可能加工出较多 的外表。由于主轴外圆外表的设计基准是主轴轴心线，依据基准重合的原则考虑应选择主轴两端的顶尖孔作为精基准面。用顶尖孔定位，还能在一次装夹中将很多外圆外表及其端面加工出来，有利于保证加工面间的位置精度。所以主轴在粗车之前应先加工顶尖孔。为了保证支承轴颈与主轴内锥面的同轴度要求，宜按互为基准的原则选择基准 面。如车小端 120 锥孔和大端莫氏 6 号内锥孔时，以与前支承轴颈相邻而它们又是用同一基准加工出来的外圆柱面为定位基准面因支承轴颈系外锥面不便装夹； 在精车各外圆包括两个支承轴颈时，以前、后锥孔内所配锥堵的顶尖孔为定位 基面；在粗磨

9、莫氏 6 号内锥孔时，又以两圆柱面为定位基准面；粗、精磨两个支承轴颈的 112 锥面时，再次用锥堵顶尖孔定位；最终精磨莫氏6 号锥孔时，直接以精磨后的前支承轴颈和另一圆柱面定位。定位基准每转换一次，都使主轴的加工精 度提高一步。第四章 轴类零件的材料、毛坯及热处理4.1 、轴类零件的材料常用 45 钢，精度较高的轴可选用 40Cr、轴承钢 GCr15、弹簧钢 65Mn，也可选用球墨铸铁；对高速、重载的轴，选用20CrMnTi、20Mn2B、20Cr 等低碳合金钢或 38CrMoAl 氮化钢。4.2 、轴类毛坯常用圆棒料和锻件；大型轴或构造简单的轴承受铸件。毛坯经过加热锻造后， 可使金属内部纤维

10、组织沿外表均匀分布，获得较高的抗拉、抗弯及抗扭强度。4.3 、轴类零件的热处理锻造毛坯在加工前，均需安排正火或退火处理，使钢材内部晶粒| | 细化，消退锻造应力，降低材料硬度，改善切削加工性能。调质一般安排在粗车之后、半精车之前，以获得良好的物理力学性能。外表淬火一般安排在精加工之前，这样可以订正因淬火引起的局部变形。精度要求高的轴，在局部淬火或粗磨之后，还需进展低温时效处理。第五章 制定加工工艺路线拟订零件的加工路线是制定工艺规程的总体布局，主要任务是选择各外表的加工方法，及定位基准，确定加工挨次，各工序承受的机床设备和工艺装备等。5.1 主轴加工工艺过程分析主轴加工工艺过程可划分为三个加工

11、阶段，即粗加工阶段包括铣端面、加工 顶尖孔、粗车外圆等；半精加工阶段半精车外圆，钻通孔，车锥面、锥孔，钻 大头端面各孔，精车外圆等；精加工阶段包括精铣键槽，粗、精磨外圆、锥面、锥孔等。在机械加工工序中间尚需插入必要的热处理工序，这就打算了主轴加工各主要外表总是循着以下挨次的进展，即粗车调质预备热处理半精车精车淬火-回火最终热处理粗磨精磨。综上所述，主轴主要外表的加工挨次安排如下：外圆外表粗加工以顶尖孔定位外圆外表半精加工以顶尖孔定位钻通孔以半精加工过的外圆外表定位锥孔粗加工以半精加工过的外圆外表定 位，加工后配锥堵外圆外表精加工以锥堵顶尖孔定位锥孔精加工以精 加工外圆面定位。当主要外表加工挨次

12、确定后，就要合理地插入非主要外表加工工序。对主轴来说非主要外表指的是螺孔、键槽、螺纹等。这些外表加工一般不易消灭废品，所以 尽量安排在后面工序进展，主要外表加工一旦出了废品，非主要外表就不需加工了， 这样可以避开铺张工时。但这些外表也不能放在主要外表精加工后，以防在加工非 主要外表过程中损伤已精加工过的对但凡需要在淬硬外表上加工的螺孔、键槽等，都应安排在淬火前加工。非淬硬外表上螺孔、键槽等一般在外圆精车之后，精磨之前进展加工。主轴螺纹，因它 与主轴支承轴颈之间有肯定的同轴度要求，所以螺纹安排在以非淬火-回火为最终热处理工序之后的精加工阶段进展，这样半精加工后剩余应力所引起的变形和热处理后的变形

13、，就不会影响螺纹的加工精度。5.2 、工艺路线的拟定为保证几何外形、尺寸精度、位置精度及各项技术要求，必需判定合理的工艺路线。工艺路线方案一序号工序名称工 序 内 容定位基准设 备5备 料10锻 造磨 锻立式精锻机15热处理正 火回火炉20锯锯小端，保持总长为 890+2.5 mm锯 床25铣端面打中心孔车端面钻=5mm 的中心孔小端外形铣床、钻床30车粗车各段外径，均放余量为 2.5大端外形及断面、车 床3mm小端中心孔35车粗车 D、E 面及 165mm 外圆，均小端外形，车 床放余量为 2.53mm115mm 外表40车粗车大端后断面及 115mm 外圆 大端外形，小端中与上边工序接平4

14、5钻钻 45mm 的导向孔50钻钻 45mm 的通孔55热处理调质 220240HB车 床心孔 小端外形，115mm 外表 小端外形，115mm 外表钻 床深孔钻床60车车小端面，内孔光出即可，长度不大端外形， 89 表车 床少于 10mm面65车半精车各档外圆及 1：12 锥面，均大端外形，小端孔0.20.3mm半精车大端 D、E 面及莫氏锥孔70车半精车大端后断面，切割各槽75钻扩48mm 通孔80热处理按图要求对各部位进展热处理留 0.50.6mm，螺纹外径留磨量仿形车床口大端外形，小端孔车 床口大端外形， 89 表深孔钻床面85车半精车大端 D、E 面车 6 号莫氏锥孔，精车端面小端外

15、形车 床用锥套心轴夹持找正 89mm、90磨半精磨各档外圆，1：12 锥面，螺115mm 外圆，径 外圆磨床纹外圆，大端外圆及端面95铣100钻铣键槽 12H9大端面上各孔精车 M74X1.5、M100X1.5、向圆跳动不大于0.005mm80 外圆D、E 面大端外圆，小端孔口找正 89mm、3#万能铣床专用钻床105车M115X1.5mm 螺纹及大端面后端 115mm 外圆，径 车 床面110磨精磨各档外圆，D、E 面及锥面向圆跳动小于0.005mm锥套找正89mm、89mm、115mm 外圆，径向圆跳动小于 0.005mm外圆磨床115磨精磨大端锥孔115mm 外圆轴肩找正，径向跳动小于

16、0.005mm专用磨床120清 除125检 查清洗去毛刺按图样技术要求工程检查| |工艺路线方案二序号工序名称工 序 内 容定位基准设 备5备 料10锻 造磨 锻立式精锻机15热处理正 火回火炉20锯锯小端，保持总长为 890+2.5 mm锯 床25铣端面打中心孔车端面钻=5mm 的中心孔小端外形铣床、钻床30车粗车各段外径，均放余量为 2.5大端外形及断面、车 床3mm小端中心孔35车粗车 D、E 面及 165mm 外圆，均小端外形，车 床放余量为 2.53mm115mm 外表40车粗车大端后断面及 115mm 外圆 大端外形，小端中车 床与上边工序接平心孔45车车小端面，内孔光出即可，长度

17、不大端外形， 89 表车 床少于 10mm面50车半精车各档外圆及 1：12 锥面，均大端外形，小端孔留 0.50.6mm，螺纹外径留磨量仿形车床55车60车0.20.3mm半精车大端 D、E 面及莫氏锥孔半精车大端后断面，切割各槽半精车大端 D、E 面2、车 6 号莫氏锥孔，精车端面口大端外形，小端孔车 床口小端外形车 床65钻70钻75热处理钻45mm 的导向孔钻45mm 的通孔调质 220240HB小端外形，115mm 外表小端外形，115mm 外表钻 床深孔钻床80钻85热处理扩48mm 通孔按图要求对各部位进展热处理大端外形， 89 表深孔钻床面用锥套心轴夹持找正 89mm、90磨半

18、精磨各档外圆，1：12 锥面，螺115mm 外圆，径 外圆磨床纹外圆，大端外圆及端面95铣100钻铣键槽 12H9大端面上各孔精车 M74X1.5、M100X1.5、向圆跳动不大于0.005mm80 外圆D、E 面大端外圆，小端孔口找正 89mm、3#万能铣床专用钻床105车M115X1.5mm 螺纹及大端面后端 115mm 外圆，径 车 床面向圆跳动小于0.005mm锥套找正89mm、115mm110磨精磨各档外圆，D、E 面及锥面外圆磨床外圆，径向圆跳动小于 0.005mm89mm、115mm 外圆轴肩115磨精磨大端锥孔专用磨床找正，径向跳动小于 0.005mm120清 除125检 查清

19、洗去毛刺按图样技术要求工程检查两个工艺路线的分析：相比工艺路线方案一，工艺路线方案二承受先铣面，后钻孔的思路，符合工序集中和先面后孔的原则，但在加工右边圆柱上平面和左边圆柱下平面时不便于定位和装夹，且不符合基准先行的原则；而加工方案一不仅符合先面后孔的原则和基准先行原则，而且便于定位和装夹。另外，选择方案时还应考虑工厂的具体条件等要素，如：设备能否借用工、夹、量具等。本次设计承受工艺路线一.5.3 、车床主轴机械加工工艺过程卡序号工序名称工 序 内 容定位基准设 备5备 料10锻 造磨 锻立式精锻机15热处理正 火回火炉20锯锯小端，保持总长为 890+2.5 mm锯 床25铣端面打中心孔车端

20、面钻=5mm 的中心孔小端外形铣床、钻床30车粗车各段外径，均放余量为 2.5大端外形及断面、车 床3mm小端中心孔35车粗车 D、E 面及 165mm 外圆，均小端外形，车 床放余量为 2.53mm115mm 外表40车粗车大端后断面及 115mm 外圆 大端外形，小端中与上边工序接平45钻钻 45mm 的导向孔50钻钻 45mm 的通孔55热处理调质 220240HB车 床心孔 小端外形，115mm 外表 小端外形，115mm 外表钻 床深孔钻床60车车小端面，内孔光出即可，长度不大端外形， 89 表车 床少于 10mm面65车半精车各档外圆及 1：12 锥面，均大端外形，小端孔留 0.5

21、0.6mm，螺纹外径留磨量仿形车床70车75钻80热处理85车0.20.3mm半精车大端 D、E 面及莫氏锥孔半精车大端后断面，切割各槽扩48mm 通孔按图要求对各部位进展热处理半精车大端 D、E 面车 6 号莫氏锥孔，精车端面口大端外形，小端孔车 床口大端外形， 89 表深孔钻床面小端外形车 床90磨半精磨各档外圆，1：12 锥面，螺用锥套心轴夹持 外圆磨床纹外圆，大端外圆及端面找正 89mm、115mm 外圆，径向圆跳动不大于0.005mm95铣铣键槽 12H980 外圆3#万能铣床100钻钻大端面上各孔D、E 面专用钻床大端外圆，小端孔105车精车 M74X1.5、M100X1.5、M1

22、15X1.5mm 螺纹及大端面后端口找正 89mm、115mm 外圆，径车 床面向圆跳动小于0.005mm锥套找正89mm、115mm110磨精磨各档外圆，D、E 面及锥面外圆磨床外圆，径向圆跳动小于 0.005mm89mm、115mm 外圆轴肩115磨精磨大端锥孔专用磨床找正，径向跳动小于 0.005mm120清 除125检 查清洗去毛刺按图样技术要求工程检查| |5.4 、加工余量确实定工艺路线拟定以后，应确定每道工序的加工余量、工序尺寸及其公差。工序尺寸是工件加工过程中，每个工序加工应保证的尺寸，工序尺寸允许的变动范围就是 工序尺寸的公差。工序尺寸确实定与加工余量有着亲热的关系。零件图上

23、的尺寸和公差就是最终的加工工序尺寸和公差。将此尺寸加上加工余量就是上一工序的工序尺寸。第六章 轴类零件的检验6.1 、加工中的检验自动测量装置，作为关心装置安装在机床上。这种检验方式能在不影响加工的状况下，依据测量结果，主动地把握机床的工作过程，如转变进给量，自动补偿刀 具磨损，自动退刀、停车等，使之适应加工条件的变化，防止产生废品，故又称为 主动检验。主动检验属在线检测，即在设备运行，生产不停顿的状况下，依据信号 处理的根本原理，把握设备运行状况，对生产过程进展推测预报及必要调整。在线 检测在机械制造中的应用越来越广。6.2 、加工后的检验单件小批生产中，尺寸精度一般用外径千分尺检验；大批大

24、量生产时，常承受光滑极限量规检验，长度大而精度高的工件可用比较仪检验。外表粗糙度可用粗糙 度样板进展检验；要求较高时则用光学显微镜或轮廓仪检验。圆度误差可用千分尺 测出的工件同一截面内直径的最大差值之半来确定，也可用千分表借助V 形铁来测量，假设条件许可，可用圆度仪检验。圆柱度误差通常用千分尺测出同一轴向剖面内 最大与最小值之差的方法来确定。主轴相互位置精度检验一般以轴两端顶尖孔或工 艺锥堵上的顶尖孔为定位基准，在两支承轴颈上方分别用千分表测量。总结时间飞逝，为期一个月的机械制造工艺课程设计已经接近尾声。回首这段时间的设计过程，感慨万千。使我从中学到了以前在课内根本就学不到的东西。受益匪 浅！

25、在这次设计过程中，使我真正的生疏到自己的缺乏之处，以前上课没有学到的学问，在这次设计当中也涉及到了。使我真正感受到了学问的重要性。这次设计将我以前学过的机械制造工艺与装备、公差与协作、机械制图、工程材料与热处理工艺等学问很好的串联了起来，起到了穿针引线的作用，稳固了所学 学问的作用。在机械制造工艺课程设计中，首先是对工件机械加工工艺规程的制定，这样在加工工件就可以知道用什么机床加工，怎样加工，加工工艺装备及设备等，因此， 工件机械加工工艺规程的制定是至关重要的。在机械制造工艺课程设计中还用到了CAD 制图和一些计算机软件，由于学的时间长了，因此在开头画图的时候有很多问题，而且不娴熟，需参阅课本

26、。但不久就能娴熟的画了。CAD 制图不管是现在，对以后工作也是有很大的帮助的。因此， 这次真正将以前所学的联系到实际应用中来了。在这次机械制造工艺课程设计中，还有一个重要的就是关于专用夹具的设计， 由于机床夹具的设计在学习的过程中只是作为理论学问讲的，并没有亲自设计过， 因此，在开头的设计过程中，存在这样那样的问题，在教师的细心指导下，我依据 步骤一步一步的设计，画图，查阅各种关于专用夹具的设计资料，最终将它设计了 出来，我感到很快活，由于在这之中我学到了以前没有学到的学问，也懂得了很多 东西，真正做到了理论联系实际。在这次机械制造工艺课程设计中，我学到了很多学问，有一点更是重要，就是我能作为

27、一个设计人员，设计一个零件，也因此，我了解了设计人员的思想，每一 个零件，每件产品都是先设计出来，再加工的，因此，作为一个设计人员，在设计 的过程中一点不能马虎，每个步骤都必需有理有据，不是凭空捏造的。而且，各种标准都要严格依据国家标准和国际标准，查阅大量资料，而且设计一个零件，需要花好长时间。亲自上阵后我才知道，做每件是都不是简简洁单就能完成的，是要付出大量代价的。因此| | ，我们也要认真去体会每个设计者的心思，这样才能像他们一样设计出好的作品。在这次械制造工艺课程设计中，对我来说有所收获也存在着缺乏之处。收获：1） 能把以前所学的各种学问，综合的运用的这次设计中，稳固了以前所学的学问。2

28、） 学会了参阅各种资料及查各种余量、切削用量等手册。3） 学会了，分析问题，解决问题的力量。缺乏之处：1） 有些步骤，问题解决的方法不是很好，需在以后的学习、实践中进一步改进。2） 有些工艺路线制定的不是太好，而且余量、切削用量设计不是很准确，需在以后的实践中积存阅历，进一步改进。综上所述：这次的械制造工艺课程设计对我以后的工作起了很大的帮助，我生疏到，无论是工作还是学习都必需做到认真、慎重，时时处处细心。参 考 文 献1、顾崇衍 等编著。机械制造工艺学。陕西：科技技术出版社，1981。2、倪森寿 主编。机械制造工艺与装备。化学工业出版社，2022。3、张进生 主编。机械制造工艺与夹具设计指导

29、。机械工业出版社，1994。4、姜敏凤 主编。工程材料及热成型工艺。高等教育出版社，2022。5、机械制造工艺及设备设计手册编写组 编。机械制造工艺及设备设计手册。机械工业出版社，1989。6、胡家秀 主编。简明机械零件设计有用手册。机械工业出版社，2022。7、江南学院 肖继德 南京金陵职业大学 陈宁平 主编。机床夹具设计其次版。机械工业出版社，1997。8、倪森寿 主编。机械制造工艺与装备习题集和课程设计指导书。化学工业出版社，2022。9、刘越 主编。机械制造技术。化学工业出版社，2022。10、赵如福主编。金属机械加工工艺人员手册第三版。上海科技技术出版社，1981。11、南京工程学院 陈于萍 主编 沈阳大学周兆元副主编。互换性与测量技术根底。机械工业出版社，2022。