機床主軸加工工藝設(shè)計

1、機械制造工藝學(xué)課程設(shè)計-機床主軸加工工藝設(shè)計班級： 指導(dǎo)老師： 組員： 機床主軸加工工藝設(shè)計在機械領(lǐng)域中，車床是應(yīng)用最廣泛為、最為頻繁的一種機床，它的應(yīng)用非常的普遍。所以它的加工精度就極其的重要，工件能否達到加工要求就取決于車車床本身的精度，而決定車床加工質(zhì)量的就是它的主軸。車床主軸是把旋轉(zhuǎn)運動及扭矩通過主軸端部的夾具傳遞給工件和刀具，要求有很高的強度及回轉(zhuǎn)精度，其結(jié)構(gòu)為空心階梯軸，外圓表面有花鍵、電鍵等功能槽及螺紋。故，生產(chǎn)主軸的工藝以及加工方法，對整個機械加工來說都有著非常重要的作用，本文闡述了主軸的工藝過程、加工余量以及切削用量一、機床主軸零件圖分析圖1-1圖1-2二、毛坯的形式毛坯的制

2、造方法根據(jù)使用要求和生產(chǎn)類型而定。毛坯形式有棒料和磨模鍛兩種。前者適于單件小批生產(chǎn)，尤其適用于光滑軸和外圓直徑相差不大的階梯軸，對于直徑較大的階梯軸則往往采用鍛件。鍛件還可獲得較高的抗拉、抗彎和抗扭強度。單件小批生產(chǎn)一般采用自由鍛，批量生產(chǎn)則采用模鍛件，大批量生產(chǎn)時若采用帶有貫穿孔的無縫鋼管毛坯，能大大節(jié)省材料和機械加工量。綜上所述，我選擇模鍛毛坯。毛坯尺寸確定的方法毛坯的大頭確定查表得公式為外徑=0.22xL0.2xD0.5 所以外徑的總余量為7.75mm毛坯的小頭確定查表得公式為外徑=0.22xL0.2xD0.5 所以外徑的總余量為10.972mm毛坯圖1-32、毛坯的尺寸確定毛坯尺寸的確

3、定查表得 粗加工余量2.8mm,半精加工余量1.8mm,精加工余量0.4mm.3、主軸的材料的選擇主軸零件應(yīng)根據(jù)不同的工作情況，選擇不同的材料和熱處理規(guī)范。一般主軸零件常用中碳鋼，如45鋼，經(jīng)正火、調(diào)質(zhì)及部分表面淬火等熱處理，得到所要求的強度、韌性和硬度。轉(zhuǎn)速較高的主軸零件，一般選用40Cr，經(jīng)過調(diào)質(zhì)和表面淬火處理，使其具有較高的綜合力學(xué)性能。45鋼是普通機床主軸的常用材料，淬透性比合金鋼差，淬火后變形較大，加工后尺寸穩(wěn)定性也較差。綜上所述，主軸零件材料我選擇40Cr。三、熱處理工藝的制定和安排選擇合適的材料并在整個加工過程中安排足夠和合理的熱處理工序，對于保證主軸的力學(xué)性能、精度要

4、求和改善其切削加工性能非常重要。車床主軸的熱處理主要包括：1）毛坯熱處理車床主軸的毛坯熱處理一般采用正火，其目的是消除鍛造應(yīng)力，細化晶粒，并使金屬組織均勻，以利于切削加工。2）預(yù)備熱處理在粗加工之后半精加工之前，安排調(diào)質(zhì)處理，目的是獲得均勻細密的回火索氏體組織，提高其綜合力學(xué)性能，同時，細密的索氏體金相組織有利于零件精加工后獲得光潔的表面。3）最終熱處理主軸的某些重要表面（如70軸頸、錐孔及外錐等）需經(jīng)高頻淬火。最終熱處理一般安排在半精加工之后，精加工之前，局部淬火產(chǎn)生的變形在最終精加工時得以糾正。四、基準(zhǔn)的選擇 1、 粗基準(zhǔn)的選擇 為取得兩中心孔作為精加工的定位基準(zhǔn)，所以機械加工的第一道工序

5、是銑兩端面中心孔。為此可選擇前、后支撐軸頸（或其近處的外圓表面）作為粗基準(zhǔn)。這樣，當(dāng)反過來再用中心孔定位，加工支撐軸頸時，可以獲得均勻的加工余量，有利于保證這兩個高精度軸頸的加工精度。2、 精基準(zhǔn)的選擇 為了避免基準(zhǔn)重合誤差，考慮工藝基準(zhǔn)與設(shè)計基準(zhǔn)和各工序基準(zhǔn)的統(tǒng)一，以及盡可能在一次裝夾中加工較多的工作表面，所以在主軸精加工的全部工序中（二端錐孔面本身加工時除外）均采用二中心孔位定位基準(zhǔn)。主軸中心通孔鉆出以后，遠中心孔消失，需要采用錐堵，借以重新建立定位精度（二端中心孔）。中心孔在使用過程中的磨損會影響定位精度，故必須經(jīng)常注意保護并及時保修。特別是在關(guān)鍵的精加工工序之前，為了保證和提高定位精度

6、，均需要重新修整中心孔。使用錐堵時應(yīng)注意：當(dāng)錐堵裝入中心孔以后，在使用過程中，不能隨意拆卸和更換，都會引起基準(zhǔn)的位置變動，從而造成誤差。所以在此我們選擇A為粗精基準(zhǔn)。3、 基準(zhǔn)的轉(zhuǎn)換由于主軸的主要軸頸和大端錐孔的位置精度要求很高，所以在加工過程中藥采用互換基準(zhǔn)的原則，在基準(zhǔn)相互轉(zhuǎn)換的過程中，精度逐步得到提高。 1）、以軸頸位粗基準(zhǔn)加工中心孔； 2）、以中心孔為基準(zhǔn)，粗車支承軸頸等外圓各部； 3）、以支承軸頸為基準(zhǔn)，加工大端錐孔； 4）、以中心孔（錐堵）為基準(zhǔn)，加工支承軸頸等外圓各部； 5）、以支撐軸頸位基準(zhǔn)，粗磨大端錐孔； 6）、以中心孔為（重配錐堵）為基準(zhǔn)，加工支承軸頸等外圓各部； 7）、以

7、打斷支撐軸頸和75外圓表面為基準(zhǔn)，粗磨打斷錐孔。主軸外圓表面的加工，應(yīng)該以頂尖孔作為統(tǒng)一的定位基準(zhǔn)。但在主軸的加工過程中，隨著通孔的加工，作為定位基面的中心孔消失，工藝上常采用帶有中心孔的錐堵到主軸的兩端孔中，如圖1-4所示，讓錐堵的頂尖其附加定位基準(zhǔn)的作用。圖1-4五、加工工序的安排和工序的確定1、加工順序方案確定具有空心和內(nèi)錐特點的軸類零件，在考慮支承頸，一般軸頸和內(nèi)錐等主要表面的加工順序時，可有以下幾種方案。1)、外表面粗加工鉆深孔外表面精加工錐孔粗加工錐孔精加工2)、外表面粗加工鉆深孔錐孔粗加工錐孔精加工外表面精加工3)、外表面粗加工鉆深孔錐孔次加工外表面精加工錐孔精加工第一方案：在錐

8、孔粗加工時，由于要用已精加工過的外圓表面作基準(zhǔn)面，會破壞外圓表面的精度和粗糙度，所以此方案不宜采用。第二方案：在精加工外圓表面時，還要再插上錐堵，這樣會破壞錐孔精度。另外，在加工錐孔時不可避免的會有加工誤差（錐堵本身誤差等就會造成外圓表面和內(nèi)錐孔的不同軸，故此方案也不宜采用）第三方案：在錐孔精加工時，雖然也要用已精加工過的外圓表面作為精基準(zhǔn)面；但由于錐面精加工的加工余量已很小，磨削力不大:同時錐孔的精加工已處于軸加工的最終階段，對外圓表面的精度影響不大；加上這一方案的加工工序，可采用外圓表面和錐孔互為基準(zhǔn)，交替使用，能逐步提高同軸度。經(jīng)過上述比較可知像主軸這類的軸件加工順序，以第三方案為佳工序

9、的確定要按加工順序進行，應(yīng)當(dāng)掌握兩個原則：1）工序中的定位基準(zhǔn)面要安排在該工序之前加工。2） 對個表面的加工要粗、精分開，先粗后精，多次加工，已逐步提高其精度和粗糙度。主要表面的精加工應(yīng)安排在最后。為了改善金屬組織和加工性能而安排的熱處理工序，如退火、正火等，一般應(yīng)安排在機械加工之前。為了提高零件的機械性能和消除內(nèi)應(yīng)力而安排的熱處理工序，如調(diào)質(zhì)、時效處理等，一般應(yīng)安排在粗加工之后，精加工之前。六、工藝路線該主軸零件結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，其中涉及到外圓、端面、孔、錐孔、花鍵、鍵槽等加工，考慮加工的方便與精確度等因素，制定出加工工藝過程卡片：圖1-3機械加工工藝卡產(chǎn)品名稱 圖 

10、0; 號1-1 零件名稱機床主軸共 頁第 頁毛坯種類圓 鋼材料牌號40Cr毛坯尺寸如圖1-1序號工種工步工 序 內(nèi) 容設(shè)備工       具夾 具刃 具量 具1下料180mm×700mm2鍛造如圖1-3所示鍛造設(shè)備3三爪自定心卡盤夾持工件毛坯外圓   車床三爪卡盤4車1車兩頭端面，保證總長710mmC61402鉆兩端中心孔中心鉆2mm3用尾座頂尖頂住中心孔3粗車90mm外圓至94.4mm，長670mm4粗車80mm外圓至84.4mm，長610mm5粗車75mm外圓至79.4mm，長52

11、9mm6粗車70mm外圓至74.4mm，長166mm7粗車65mm外圓至69.4mm，長mm8粗車180mm外圓至184.8mm 長40mm 5鉆深孔  深孔鉆床 兩端支承軸頸   6 車小端錐孔 臥式車床 兩端支承軸頸   7 熱處理調(diào)質(zhì)處理220240HBS     8 鉗工修研兩端中心孔     9半精車1半精車90mm外圓至94.4mm，長

12、670mm  雙頂尖裝夾    2半精車80mm外圓至80.8mm，長610mm     3半精車75mm外圓至75.8mm，長529mm      4半精車70mm外圓至70.8mm，長166mm      5半精車65mm外圓至60.8mm，長mm      6半精車180mm外圓至180.8mm 長40

13、mm     10鉆孔鉆大頭端面各孔     11 熱處理局部高頻淬火（Ø短錐及莫氏5號錐孔）    12鉗工修研兩端錐孔 13 精車外圓1精車90mm外圓至90.2mm，長670mm 數(shù)控車床 錐堵頂尖孔    2精車80mm外圓至80.2mm，長610mm      3精車75mm外圓至75.2

14、mm，長529mm      4精車70mm外圓至70.2mm，長166mm      5精車65mm外圓至65.2mm，長mm    6精車180mm外圓至180.2mm 長40mm14洗鍵槽立式銑床15車螺紋車一處螺紋（與螺母配車）臥式車床錐堵頂尖孔16磨削1精車90mm外圓至90.0mm，長670mm外圓磨床錐堵頂尖孔2精車80mm外圓至80.0mm，長610mm3精車75mm外圓至75.0mm，長529mm4精車70mm外圓至7

15、0.0mm，長166mm5精車65mm外圓至65.0mm，長mm6精車180mm外圓至180.0mm 長40mm7精磨大端莫氏5號內(nèi)錐孔（卸堵，涂色法檢查接觸率70%）17鉗工端面孔去銳邊倒角，去毛刺18檢驗按圖樣要求全部檢驗專用檢具七、切削速度的計算：已知毛坯小端長度方向上的加工余量為3.5mm，粗車時分兩次加工，ap=1mm；毛坯大端長度方向的加工余量為3.7mm，粗車時一次加工ap=2mm進給量f，根據(jù)機械加工工藝設(shè)計手冊當(dāng)?shù)稐U的尺寸為16mm×25mm時，ap為3時，以及工件的直徑為400mm時，f=1.0mm/r計算切削速度按機械加工工藝手冊v=m/min.當(dāng)f0.70時，其中=235，Xv=0.15，yv=0.45，m=0.2 T=2401小端面切削速度計算：vc1=78.528 (m/min)確定機床轉(zhuǎn)速：n=250.089確定為n=250（r/min）2大端面切削速度計算：vc2= 70.773 (m/min)確定機床轉(zhuǎn)速：n=125.218確定為n=130（r/min）鉆中心孔刀具：A型中心鉆機械加工工藝手冊進給