機械制造工藝學課程設計車床主軸

1、機械制造工藝學課程設計任務書題 目：車床主軸的零件機械加工工藝規(guī)程設計 內(nèi) 容：1、車床主軸的零件圖1 張2、機械加工工藝過程綜合卡片2 張3、機械加工工序卡4、課程設計說明書25 張1 份序言機械制造工藝及設備畢業(yè)設計是我們完成本專業(yè)教學計劃的一個極為重要的實踐性教學環(huán)節(jié)，是使我 們綜合運用所學過的基本課程，基本知識與基本技能去解決專業(yè)范圍內(nèi)的工程技術(shù)問題而進行的一次基本 訓練。我們在完成課程設計的同時，也培養(yǎng)了我們正確使用技術(shù)資料，國家標準，有關手冊，圖冊等工具書， 進行設計計算，數(shù)據(jù)處理，編寫技術(shù)文件等方面的工作能力，也為我們以后的工作打下堅實的基礎，所以 我們要認真對待這次綜合能力運用

2、的機會！其主要目的是：1. 培養(yǎng)學生綜合分析和解決本專業(yè)的一般工程問題的獨立能力，拓寬和深化所學的知識。2. 培養(yǎng)學生樹立正確的設計思想，設計思維，掌握工程設計的一般程序，規(guī)范和方法。3. 培養(yǎng)學生正確的使用技術(shù)知識，國家標準，有關手冊，圖冊等工具書，進行設計計算，數(shù)據(jù)處理， 編寫技術(shù)文件等方面的工作能力和技巧。4. 培養(yǎng)學生進行調(diào)整研究，面向?qū)嶋H，面向生產(chǎn)，向工人和工程技術(shù)人員學習的基本工作態(tài)度，工作 作風和工作方法。第一章 課題介紹1.1 、課題 車床主軸是車床的主要零件，它的頭端裝有夾具、工件或刀具，工作時要承受扭曲和彎矩，所以要求 有足夠的剛性、耐磨性和抗振性，并要求很高的回轉(zhuǎn)精度。所

3、以主軸的加工質(zhì)量對機床的工作精度和使用 壽命有很大的影響。其原始資料如下：零件材料： 45 鋼技術(shù)要求：1、莫氏錐度及 1：12 錐面用涂色法檢查，接觸率為大于等于70%2、莫氏 6 號錐孔對主軸端面的位移為 +2 。3、用環(huán)規(guī)緊貼 C 面，環(huán)規(guī)端面與 D端面的間隙為 0.05 0.14、花鍵不等分積累誤差和鍵對定心直徑中心的偏移為0.02生產(chǎn)批量： 中等批量零件數(shù)據(jù)：圖 1 車床主軸零件圖1.2 、設計要求要求編制一個車床主軸零件的機械加工工藝規(guī)程，按照老師的設計，并編寫設計說明書。具體內(nèi)容如下：1、選擇毛胚的制造方法，指定毛胚的技術(shù)要求。2、擬定車床主軸的機械加工工藝過程。3、合理選擇各工

4、序的定位定位基準。4、確定各工序所用的加工設備。5、確定刀具材料、類型和規(guī)定量具的種類。6、確定一個加工表面的工序余量和總余量。7、確定一個工序的切削用量。8、確定工序尺寸，正確擬定工序技術(shù)要求。9、計算一個工件的單件工時。10、編寫工藝文件。11、編寫設計說明書。第二章 有關零件的分析根據(jù)軸類零件的功用和工作條件，其技術(shù)要求主要在以下方面： 尺寸精度 軸類零件的主要表面常為兩類： 一類是與軸承的內(nèi)圈配合的外圓軸頸， 即支承軸頸， 用 于確定軸的位置并支承軸，尺寸精度要求較高，通常為IT 5IT7 ；另一類為與各類傳動件配合的軸頸，即配合軸頸，其精度稍低，常為 IT6IT9 。 幾何形狀精度

5、主要指軸頸表面、外圓錐面、錐孔等重要表面的圓度、圓柱度。其誤差一般應限制 在尺寸公差范圍內(nèi)，對于精密軸，需在零件圖上另行規(guī)定其幾何形狀精度。 相互位置精度 包括內(nèi)、外表面、 重要軸面的同軸度、 圓的徑向跳動、 重要端面對軸心線的垂直度、 端面間的平行度等。 表面粗糙度 軸的加工表面都有粗糙度的要求， 一般根據(jù)加工的可能性和經(jīng)濟性來確定。 支承軸頸 常為 0.21.6 m，傳動件配合軸頸為 0.43.2 m。 其他 熱處理及外觀修飾等要求。2.1 、零件的結(jié)構(gòu)特點圖1 所示零件是車床的主軸，它屬于臺階型軸類零件，由圓柱面、軸肩、螺紋、退刀槽和鍵槽等組成。 軸肩一般用來確定安裝在軸上零件的軸向位置

6、；鍵槽是便于安裝鍵，以傳遞轉(zhuǎn)矩；螺紋用于安裝各種鎖緊 螺母和調(diào)整螺母。從圖 1 所示的車床主軸零件的支撐軸頸 A、 B是裝配基準，故對 A、B 兩段軸頸的加工提出了很高的要 求。主軸的支撐軸頸、配合軸頸、錐孔、前端圓錐面及端面、鎖緊螺紋等表面是軸的主要加工表面。其中 支撐軸頸本身的尺寸精度、幾何形狀精度、相互位置精度和表面粗糙度尤為重要。2.2 、加工工藝性次零件的技術(shù)要求不高，用車床、銑床和鉆床就可以加工出來，精度要求一般是 7 到 8 級，而且表面 粗糙度要求也不太高，是一個較好加工的零件。2.3 、確定零件毛胚考慮到零件的經(jīng)濟性和綜合性能要求，零件材料為 45 鋼。第三章 基準的選擇3.

7、1 、有關基準的選擇說明1、粗基準的選用原則1、保證不加工表面與加工表面相互位置要求原則。當有些不加工表面與加工表面之間有相互位置要求時，一般不選擇加工表面作為粗基準。2、保證各加工表面的加工余量合理分配的原則。應選擇重要加工表面為粗基準。3、粗基準不重復使用的原則。粗基準的精度低，粗糙度數(shù)值大，重復使用會造成較大的定位誤差，因 此，同一尺寸方向的粗基準，通常只允許使用一次。2、精基準的選用原則1、基準重合原則。盡可能使設計基準和定位基準重合，以減少定位誤差。2、基準統(tǒng)一原則。盡可能使用同一定位基準加工個表面，以保證各表面的位置精度。如軸類零件常用 兩端頂尖孔作為統(tǒng)一的定位基準。3、互為基準原

8、則。當兩個加工表面間的位置精度要求比較高的時候，可用互為基準的原則反復加工。4、自為基準的原則。當要求加工余量小而均勻時，可選擇加工表面作為自身的定位基準。3.2 、確定零件的定位基準主軸加工中，為了保證各主要表面的相互位置精度，選擇定位基準時，應遵循基準重合、基準統(tǒng)一和 互為基準等重要原則，并能在一次裝夾中盡可能加工出較多的表面。由于主軸外圓表面的設計基準是主軸軸心線，根據(jù)基準重合的原則考慮應選擇主軸兩端的頂尖孔作為 精基準面。用頂尖孔定位，還能在一次裝夾中將許多外圓表面及其端面加工出來，有利于保證加工面間的 位置精度。所以主軸在粗車之前應先加工頂尖孔。為了保證支承軸頸與主軸內(nèi)錐面的同軸度要

9、求，宜按互為基準的原則選擇基準面。如車小端1 20 錐孔和大端莫氏 6 號內(nèi)錐孔時，以與前支承軸頸相鄰而它們又是用同一基準加工出來的外圓柱面為定位基準 面（因支承軸頸系外錐面不便裝夾）；在精車各外圓（包括兩個支承軸頸）時，以前、后錐孔內(nèi)所配錐堵 的頂尖孔為定位基面；在粗磨莫氏 6 號內(nèi)錐孔時，又以兩圓柱面為定位基準面；粗、精磨兩個支承軸頸的 1 12錐面時，再次用錐堵頂尖孔定位；最后精磨莫氏6 號錐孔時，直接以精磨后的前支承軸頸和另一圓柱面定位。定位基準每轉(zhuǎn)換一次，都使主軸的加工精度提高一步。第四章 軸類零件的材料、毛坯及熱處理4.1 、軸類零件的材料常用 45 鋼，精度較高的軸可選用 40C

10、r、軸承鋼 GCr15、彈簧鋼 65Mn，也可選用球墨鑄鐵；對高速、 重載的軸，選用 20CrMnTi 、20Mn2B、20Cr 等低碳合金鋼或 38CrMoAl 氮化鋼。4.2 、軸類毛坯常用圓棒料和鍛件；大型軸或結(jié)構(gòu)復雜的軸采用鑄件。毛坯經(jīng)過加熱鍛造后，可使金屬內(nèi)部纖維組織 沿表面均勻分布，獲得較高的抗拉、抗彎及抗扭強度。4.3 、軸類零件的熱處理鍛造毛坯在加工前，均需安排正火或退火處理，使鋼材內(nèi)部晶粒細化，消除鍛造應力，降低材料硬度， 改善切削加工性能。調(diào)質(zhì)一般安排在粗車之后、半精車之前，以獲得良好的物理力學性能。表面淬火一般 安排在精加工之前，這樣可以糾正因淬火引起的局部變形。精度要求

11、高的軸，在局部淬火或粗磨之后，還 需進行低溫時效處理。第五章 制定加工工藝路線擬訂零件的加工路線是制定工藝規(guī)程的總體布局，主要任務是選擇各表面的加工方法，及定位基準，確定加工順序，各工序采用的機床設備和工藝裝備等。5.1 主軸加工工藝過程分析主軸加工工藝過程可劃分為三個加工階段，即粗加工階段（包括銑端面、加工頂尖孔、粗車外圓等）； 半精加工階段（半精車外圓，鉆通孔，車錐面、錐孔，鉆大頭端面各孔，精車外圓等）；精加工階段（包 括精銑鍵槽，粗、精磨外圓、錐面、錐孔等）。在機械加工工序中間尚需插入必要的熱處理工序，這就決定了主軸加工各主要表面總是循著以下順序的進行，即粗車調(diào)質(zhì)（預備熱處理）半精車精車

12、淬火 - 回火（最終熱處理）粗磨精磨。綜上所述，主軸主要表面的加工順序安排如下：外圓表面粗加工（以頂尖孔定位）外圓表面半精加工（以頂尖孔定位）鉆通孔（以半精加工過的 外圓表面定位）錐孔粗加工（以半精加工過的外圓表面定位，加工后配錐堵）外圓表面精加工（以錐 堵頂尖孔定位）錐孔精加工（以精加工外圓面定位）。當主要表面加工順序確定后，就要合理地插入非主要表面加工工序。對主軸來說非主要表面指的是螺 孔、鍵槽、螺紋等。這些表面加工一般不易出現(xiàn)廢品，所以盡量安排在后面工序進行，主要表面加工一旦 出了廢品， 非主要表面就不需加工了， 這樣可以避免浪費工時。但這些表面也不能放在主要表面精加工后， 以防在加工非

13、主要表面過程中損傷已精加工過的對凡是需要在淬硬表面上加工的螺孔、鍵槽等，都應安排在淬火前加工。非淬硬表面上螺孔、鍵槽等 一般在外圓精車之后，精磨之前進行加工。主軸螺紋，因它與主軸支承軸頸之間有一定的同軸度要求，所 以螺紋安排在以非淬火 - 回火為最終熱處理工序之后的精加工階段進行， 這樣半精加工后殘余應力所引起的 變形和熱處理后的變形，就不會影響螺紋的加工精度。5.2 、工藝路線的擬定為保證幾何形狀、尺寸精度、位置精度及各項技術(shù)要求，必須判定合理的工藝路線。工藝路線方案一序號工序名稱工序內(nèi)容定位基準設備5備料10鍛造磨鍛立式精鍛機15熱處理正火回火爐20鋸鋸小端，保持總長為 890+2.5 m

14、m鋸床25銑端面打中心孔車端面鉆 =5mm的中心孔小端外形銑床、鉆床粗車各段外徑，均放余量為 2.5 大端外形及斷30車3mm面、小端中心孔車床粗車 D、E 面及 165mm外圓，均放小端外形，35車余量為 2.5 3mm115mm表面車床粗車大端后斷面及115mm外圓與大端外形，小端40車上邊工序接平中心孔車床小端外形，45鉆鉆 45mm的導向孔115mm表面鉆床鉆 45mm的通孔小端外形，50鉆115mm表面深孔鉆床55熱處理調(diào)質(zhì) 220 240HB車小端面，內(nèi)孔光出即可，長度不大端外形， 8960車少于 10mm表面車床半精車各檔外圓及 1：12 錐面，均大端外形，小端65車留 0.5

15、0.6mm，螺紋外徑留磨量孔口仿形車床0.2 0.3mm1、 半精車大端 D、E 面及莫氏錐孔大端外形，小端70車2、 半精車大端后斷面，切割各槽孔口車床大端外形， 8975鉆擴 48mm通孔表面深孔鉆床80熱處理按圖要求對各部位進行熱處理1、 半精車大端 D、E 面85車2、 車 6 號莫氏錐孔，精車端面小端外形車床用錐套心軸夾持半精磨各檔外圓， 1：12 錐面，螺紋90磨找正 89mm、外圓磨床外圓，大端外圓及端面115mm外圓，徑向圓跳動不大于0.005mm95銑銑鍵槽 12H980 外圓3#萬能銑床100鉆大端面上各孔D、E面專用鉆床105車精車 M74X1.5、 M100X1.5、M

16、115X1.5mm螺紋及大端面后端面大端外圓，小端孔口找正89mm、 115mm 外圓，徑向圓跳 動小于 0.005mm車床110磨精磨各檔外圓， D、 E 面及錐面錐套找正89mm、 115mm外圓，徑向圓跳動小于 0.005mm外圓磨床115磨精磨大端錐孔89mm、 115mm外圓軸肩找正，徑向跳動小于0.005mm專用磨床120清除清洗去毛刺125檢查按圖樣技術(shù)要求項目檢查工藝路線方案二序號工序名稱工序內(nèi)容定位基準設備5備料10鍛造磨鍛立式精鍛機15熱處理正火回火爐20鋸鋸小端，保持總長為 890+2.5 mm鋸床25銑端面打中心孔車端面鉆 =5mm的中心孔小端外形銑床、鉆床30車粗車各

17、段外徑，均放余量為 2.5 大端外形及斷車床3mm面、小端中心孔35車粗車 D、E 面及 165mm外圓，均放余量為 2.5 3mm小端外形，115mm表面車床40車粗車大端后斷面及 115mm外圓與上邊工序接平大端外形，小端中心孔車床45車車小端面，內(nèi)孔光出即可，長度不少于 10mm大端外形， 89表面車床50車半精車各檔外圓及 1：12 錐面，均留 0.5 0.6mm，螺紋外徑留磨量0.2 0.3mm大端外形，小端孔口仿形車床55車1、 半精車大端 D、E 面及莫氏錐孔2、 半精車大端后斷面，切割各槽大端外形，小端孔口車床60車1、 半精車大端 D、E 面2、車 6 號莫氏錐孔，精車端面小

18、端外形車床65鉆鉆 45mm的導向孔小端外形，115mm表面鉆床70鉆鉆 45mm的通孔小端外形，115mm表面深孔鉆床75熱處理調(diào)質(zhì) 220 240HB80鉆擴 48mm通孔大端外形， 89表面深孔鉆床85熱處理按圖要求對各部位進行熱處理90磨半精磨各檔外圓， 1：12 錐面，螺紋外圓，大端外圓及端面用錐套心軸夾持找正 89mm、115mm外圓，徑向圓跳動不大于0.005mm外圓磨床95銑銑鍵槽 12H980 外圓3#萬能銑床100鉆大端面上各孔D、E面專用鉆床105車精車 M74X1.5、 M100X1.5、M115X1.5mm螺紋及大端面后端面大端外圓，小端孔口找正89mm、 115mm

19、 外圓，徑向圓跳 動小于 0.005mm車床110磨精磨各檔外圓， D、 E 面及錐面錐套找正89mm、 115mm外圓，徑向圓跳動小于 0.005mm外圓磨床115磨精磨大端錐孔89mm、 115mm外圓軸肩找正，徑向跳動小于0.005mm專用磨床120清除清洗去毛刺125檢查按圖樣技術(shù)要求項目檢查兩個工藝路線的分析：相比工藝路線方案一，工藝路線方案二采用先銑面，后鉆孔的思路，符合工序 集中和先面后孔的原則，但在加工右邊圓柱上平面和左邊圓柱下平面時不便于定位和裝夾，且不符合基準 先行的原則；而加工方案一不僅符合先面后孔的原則和基準先行原則，而且便于定位和裝夾。另外，選擇方案時還應考慮工廠的具

20、體條件等要素，如：設備能否借用工、夾、量具等。本次設計采 用工藝路線一 .5.3 、車床主軸機械加工工藝過程卡序號工序名稱工序內(nèi)容定位基準設備5備料10鍛造磨鍛立式精鍛機15熱處理正火回火爐20鋸鋸小端，保持總長為 890+2.5 mm鋸床25銑端面打中心孔車端面鉆 =5mm的中心孔小端外形銑床、鉆床30車粗車各段外徑，均放余量為 2.5 3mm大端外形及斷面、小端中心孔車床35車粗車 D、E 面及 165mm外圓，均放余量為 2.5 3mm小端外形，115mm表面車床40車粗車大端后斷面及 115mm外圓與上邊工序接平大端外形，小端中心孔車床45鉆鉆 45mm的導向孔小端外形，115mm表面

21、鉆床50鉆鉆 45mm的通孔小端外形，115mm表面深孔鉆床55熱處理調(diào)質(zhì) 220 240HB60車車小端面，內(nèi)孔光出即可，長度不少于 10mm大端外形， 89表面車床65車半精車各檔外圓及 1：12 錐面，均留 0.5 0.6mm，螺紋外徑留磨量0.2 0.3mm大端外形，小端孔口仿形車床70車1、 半精車大端 D、E 面及莫氏錐孔2、 半精車大端后斷面，切割各槽大端外形，小端孔口車床75鉆擴 48mm通孔大端外形， 89表面深孔鉆床80熱處理按圖要求對各部位進行熱處理85車1、 半精車大端 D、E 面2、 車 6 號莫氏錐孔，精車端面小端外形車床90磨半精磨各檔外圓， 1：12 錐面，螺紋

22、外圓，大端外圓及端面用錐套心軸夾持找正 89mm、外圓磨床115mm外圓，徑向圓跳動不大于0.005mm95銑銑鍵槽 12H980 外圓3#萬能銑床100鉆鉆大端面上各孔D、E面專用鉆床大端外圓，小端孔口找正精車 M74X1.5、 M100X1.5、89mm、 115mm105車M115X1.5mm螺紋及大端面后端面車床外圓，徑向圓跳動小于 0.005mm錐套找正89mm、 115mm110磨精磨各檔外圓， D、 E 面及錐面外圓，徑向圓跳外圓磨床動小于 0.005mm89mm、 115mm外圓軸肩找正，115磨精磨大端錐孔徑向跳動小于專用磨床0.005mm120清除清洗去毛刺125檢查按圖樣

23、技術(shù)要求項目檢查5.4 、加工余量的確定工藝路線擬定以后，應確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過程中， 每個工序加工應保證的尺寸，工序尺寸允許的變動范圍就是工序尺寸的公差。工序尺寸的確定與加工余量 有著密切的關系。零件圖上的尺寸和公差就是最終的加工工序尺寸和公差。將此尺寸加上加工余量就是上一工序的工序 尺寸。第六章 軸類零件的檢驗6.1 、加工中的檢驗自動測量裝置， 作為輔助裝置安裝在機床上。這種檢驗方式能在不影響加工的情況下， 根據(jù)測量結(jié)果， 主動地控制機床的工作過程，如改變進給量，自動補償?shù)毒吣p，自動退刀、停車等，使之適應加工條件 的變化，防止產(chǎn)生廢品，故又稱為

24、主動檢驗。主動檢驗屬在線檢測，即在設備運行，生產(chǎn)不停頓的情況下， 根據(jù)信號處理的基本原理，掌握設備運行狀況，對生產(chǎn)過程進行預測預報及必要調(diào)整。在線檢測在機械制 造中的應用越來越廣。6.2 、加工后的檢驗 單件小批生產(chǎn)中，尺寸精度一般用外徑千分尺檢驗；大批大量生產(chǎn)時，常采用光滑極限量規(guī)檢驗，長 度大而精度高的工件可用比較儀檢驗。表面粗糙度可用粗糙度樣板進行檢驗；要求較高時則用光學顯微鏡 或輪廓儀檢驗。圓度誤差可用千分尺測出的工件同一截面內(nèi)直徑的最大差值之半來確定，也可用千分表借 助 V 形鐵來測量，若條件許可，可用圓度儀檢驗。圓柱度誤差通常用千分尺測出同一軸向剖面內(nèi)最大與最 小值之差的方法來確定

25、。主軸相互位置精度檢驗一般以軸兩端頂尖孔或工藝錐堵上的頂尖孔為定位基準， 在兩支承軸頸上方分別用千分表測量?？偨Y(jié)時光飛逝， 為期一個月的機械制造工藝課程設計已經(jīng)接近尾聲。 回首這段時間的設計過程， 感慨萬千 使我從中學到了以前在課內(nèi)根本就學不到的東西。受益匪淺！在這次設計過程中，使我真正的認識到自己的不足之處，以前上課沒有學到的知識，在這次設計當中 也涉及到了。使我真正感受到了知識的重要性。這次設計將我以前學過的機械制造工藝與裝備、公差與配合、機械制圖、工程材料與熱處理工藝等知 識很好的串聯(lián)了起來，起到了穿針引線的作用，鞏固了所學知識的作用。在機械制造工藝課程設計中，首先是對工件機械加工工藝規(guī)

26、程的制定，這樣在加工工件就可以知道用 什么機床加工，怎樣加工，加工工藝裝備及設備等，因此，工件機械加工工藝規(guī)程的制定是至關重要的。在機械制造工藝課程設計中還用到了 CAD制圖和一些計算機軟件，因為學的時間長了，因此在開始畫 圖的時候有很多問題，而且不熟練，需參閱課本。但不久就能熟練的畫了。CAD制圖不管是現(xiàn)在，對以后工作也是有很大的幫助的。因此，這次真正將以前所學的聯(lián)系到實際應用中來了。在這次機械制造工藝課程設計中，還有一個重要的就是關于專用夾具的設計，因為機床夾具的設計在 學習的過程中只是作為理論知識講的，并沒有親自設計過，因此，在開始的設計過程中，存在這樣那樣的 問題，在老師的細心指導下，我根據(jù)步驟一步一步的設計，畫圖，查閱各種關于專用夾具的設計資料，終 于將它設計了出來，我感到很高興，因為在這之中我學到了以前沒有學到的知識，也懂得了很多東西，真 正做到了理論聯(lián)系實際。在這次機械制造工藝課程設計中， 我學到了很多知識， 有一點更是重要，就是我能作為一個設計人員， 設計一個零件，也因此，我了解了設計人員的思想，每一個零件，每件產(chǎn)品都是先設計出來，再加工的， 因此，作為一