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1、一、零件的分析（一）零件的作用设计所给的零件为CA6140主轴零件图。他主要用于传递回转运到和扭矩，主轴既是一单线的阶梯轴、空心轴，又是长径比小于12 的刚性轴。主要加工表面是内外旋转表面， 次要表面有键槽、 花键、螺纹和端面结合孔等。 它的加工主要是车削和磨削，其次是铣削和转削。（二）零件工艺分析主轴各主要部分的作用及技术要求：（1） 支承轴颈主轴二个支承轴颈A、B圆度公差为 0.005mm ，径向跳动公差为 0.005mm ； 而支承轴颈 112锥面的接触率 70% ； 表面粗糙度 Ra为 0.4mm ；支承轴颈尺寸精度一般不低于IT5。（2）、端部锥孔主轴端部内锥孔（莫氏6 号）对支承轴
2、颈 A、B的跳动公差为 0.008mm ，离轴端面 300mm 处跳动公差为 0.01 mm ；锥面接触率 70% ；表面粗糙度 Ra为 0.4mm ；硬度要求 4550HRC 。（3）、轴端外锥和端面轴端外锥 C和端面 D对主轴二个支承轴颈A、B的径向圆跳动公差为0.008mm ；外锥面表面粗糙度Ra为 0.8mm ，硬度要求为 4550HRC 。（4）、空套齿轮轴颈空套齿轮轴颈对支承轴颈A、B的径向圆跳动公差为0.015 mm。二、工艺规程设计（一）、毛坯的确定1、主轴毛坯的制造方法设定 ：CA6140主轴零件材料 40CrMnTi 钢。生产类型为成批生产，采用自由锻，设备上使用胎膜锻毛坯
3、。主轴最大直径为 195mm ，外锥底面直径为 106.373。其次是阶梯端的最大分段尺寸 115mm 和90mm ，总长 870mm 。考虑到胎膜锻加工的特性，故由上分析可对胚模进行二次拔长， 且第一次以 115mm 的毛胚尺寸拔长为 120mm 尺寸，再次以 90mm 拔长，拔长后的尺寸为95mm 。2、热处理工艺选材合适和整个加工过程中安排足够而合理的热处理工序对于保证主轴的力学性能，精度要求和改善其切削加工性能非常重要。（1） 车床主轴的毛胚热处理一般采用正火，以消除锻造应力、细化晶粒，并使金属组织均匀，以利于切削加工。（2） 在粗加工后，安排调质处理，以获得均匀细密的回火索氏组织，提
4、高其综合力学性能。同时细密的索氏体金相组织加工后，容易获得光洁的表面。（3） 主轴的某些重要表面 （如90g5 轴颈、锥孔及外锥等） 需要高频淬火， 最终热处理一般安排在半精加工之后、精加工之前，便于纠正淬火产生的变形。（二）、基准的选择1、粗基准的选择为获得两中心孔作为后续精加工的定位基准，所以机械加工的第一道工序铣两端面中心孔，可选择 AB两支承轴颈作为粗基准。因此，当以中心孔定位，加工支撑轴颈时， 可以获得均匀的加工余量， 有利于保证这两个高精度轴颈的加工精度。2、精基准的选择为了避免基准不重合造成的误差，同时也考虑到基准统一原则，以及尽可能在一次装夹中加工较多的工作表面，所以在主轴加工
5、中除锥孔面以外的所有精加工均以两中心孔为定位基准。由于工序 10 使中心孔消失， 所以需要配以锥堵，以重新建立定位精度。3、基准的转换由于支承轴颈和大端锥孔的位置精度要求很高，所以在加工过程中要采用互换基准的原则，在基准相互转换的过程中，精度逐步得到提高。1） 、以轴颈为粗基准加工中心孔；2） 、以中心孔为基准，粗车支承轴颈等外圆各部；3） 、以支承轴颈为基准，加工大端锥孔；4） 、以中心孔（配 1:20 的锥堵）为基准，加工支承轴颈等外圆各部；5） 、以支撑轴颈为基准，粗磨大端锥孔；6） 、以中心孔为（重配锥堵）为基准，加工支承轴颈等外圆各部；7） 、以打断支撑轴颈和 75h6外圆表面为基准
6、，粗磨打断锥孔。（三） 、加工阶段的划分主轴加工过程中的加工工序和热处理工序会产生不同的加工误差、应力，主轴加工基本上划分为以下三个阶段。1、粗加工阶段1)、毛坯处理 : 毛胚，备料 , 锻造, 正火（工序 12）。2)、粗加工 : 锯除多余部分， 铣端面、钻中心孔和粗车外圆等 （工序 34）。该阶段的主要目的 : 用大的切削量切除大部分余量, 把毛胚加工至接近工件的最终形状和尺寸 , 只留少量余量。还可以及时发现锻件裂纹等缺陷，采取相应措施。2、半精加工阶段1)、 半精加工前热处理 : 对于 45钢一般采用调质处理以达到220240HBS（工序 5）。2)、半精加工 : 车定位锥孔，半精车外
7、圆端面和钻深孔等（工序612）。3) 、精加工 : 精磨外圆和内外锥面以保证主轴最主要表面的精度。3、精加工阶段1）精加工前热处理：局部高频淬火（工序13）。2）精加工前后处加工： 粗磨定位锥面、 粗磨处理、 铣键槽和花键槽以及车螺纹等（工序 1419）。3）精加工：精磨外圆和内外锥面以保证主轴最重要的表面精度（工序 2021）。4、去毛刺，检查 ( 工序 2223) 这阶段主要目的是：把每个表面都加工到规定的要求。（四）、工序安排的顺序CA6140车床主轴有精度要求的加工表面有75h5 80h5 90g5和两支承轴颈以及大端锥面，它们的尺寸精度在 IT5IT7 之间， 表面粗糙度 Ra0.4
8、1.25mm 。主轴的工艺路线安排大体如下： 毛胚制造，正火，车端面中心孔， 粗车外圆，调质，半精车，表面淬火，粗、精磨外圆，粗、精磨圆锥面，磨锥面。三、加工余量的确定1、70h6外圆面工序名称名称经济精度基本尺寸标准尺寸精磨0.02 h6 70 70h6 粗磨0.05 h7 70.02 70.02h7 精车0.3 h8 70.07 70.07h8 粗车1.7 h11 70.37 70.37h11 毛胚+2.5 -1.0 72.07 72.07 2、75h5外圆面工序名称名称经济精度基本尺寸标准尺寸精磨0.01 h5 75 75h5 粗磨0.05 h1 75.01 75.01h6 精车0.3
9、h8 75.06 75.06h8 粗车1.7 h11 70.36 70.36h11 毛胚+2.5 -1.0 77.01 3、80h5 工序名称名称经济精度基本尺寸标准尺寸精磨0.01 h5 80 80h5 粗磨0.05 h6 80.01 80.01h6 精车0.3 h8 80.06 80.03h8 粗车1.7 h11 80.36 80.36h11 毛胚+2.5 -1.0 82.06 4、75.25 工序名称名称经济精度基本尺寸标准尺寸精磨0.00 h5 75.25 75.25h5 粗磨0.05 h6 75.26 75.26h6 精车0.3 h8 75.31 75.31h8 粗车1.7 h11
10、75.61 75.61h11 毛胚+2.5 -1.0 77.31 5、89f6 工序名称名称经济精度基本尺寸标准尺寸精磨0.01 f6 89 89f6 粗磨0.05 f7 89.01 89.01f7 精车0.25 f8 89.06 89.06f8 粗车1.3 f11 89.31 89.31f11 毛胚+3 -1 90.61 6、90g5 工序名称名称经济精度基本尺寸标准尺寸精磨0.01 g5 90 90g5 粗磨0.05 g6 90.01 90.01g6 精车0.25 g8 90.06 90.06g8 粗车1.3 g11 90.31 90.31g11 毛胚+3 -1 91.61 7、105.2
11、5 工序名称名称经济精度基本尺寸标准尺寸精磨0.01 105.25 105.25 粗磨0.05 105.26 105.26 精车0.25 105.31 105.31 粗车1.3 105.56 105.56 毛胚+3 -1.5 106.86 8、106.375 锥面工序名称名称经济精度基本尺寸标准尺寸精磨0.01 106.375 106.375 粗磨0.05 106.376 106.376 精车0.3 106.381 106.381 粗车1.3 106.631 106.631 毛胚+2.5 -1.5 107.931 四、铣花键切削速度计算粗铣花键刀具：高速钢三面刃铣刀机械加工工艺设计手册表2.4
12、-74 根据机械加工工艺设计手册表4.4-5 26,40,12,160=zmmdmmlmmD铣削深度,68.3mmap=一次走刀切除。每齿进给量：zmmf/08.0a=根据机械加工工艺手册表2.4-89 的切削速度 v=0.78m/s即 46.8m/min /280 19817410001000nr dvwc s= min/94 1608.4610001000sr dvw= 故采用 X53T 铣床，根据机械加工工艺手册表3.1-73 取min,/r112=wn此时工作台每分钟的进给量为：min/2231122608.0mmznffwzm=精铣花键铣削深度,68.3mmap=一次走刀切除。每齿进
13、给量：zmmf/08.0a=根据机械加工工艺手册表2.4-89 的切削速度 v=1.1m/s即 60.6m/min 故采用 X53T 铣床，根据机械加工工艺手册表3.1-74 取min,/r160=wn此时工作台每分钟的进给量为：min/8.3321602608.0mmznffwzm=五、夹具的设计（一） 、定位分析铣削花键，采用专用夹具的定位来加工， 主要的技术要求是保证锥孔中心线对89轴径的径向跳动误差。则设计夹具时，必须要限制Z 轴的移动，转动； X轴的转动，移动； Y 轴的移动也要有控制，这种定位属于部分定位。为此设计如图所示的专用夹具。（二） 、定位方案1） 、应当限制的自由度：为加
14、工轴向花键，应当限制X、Y、Z、X、Z 方向自由度。2） 、实际限制的自由度： 采用的是左右两边均采用一个锥堵的装夹方式，共限制了 X、Y、Z、X、Z 五个方向自由度。3） 、定位副：左右两边均边锥堵和内锥孔的面接触，共限制了 X、Y、Z、X、Z 方向自由度，为不完全定位，符合定位要求。(三）、定位基准的选择铣削花键，采用的是一个锥堵加一个回转顶尖夹紧的方式来定位的，锥堵代替远中心孔而重新定义中心孔，所以铣削采用的定位基准为锥堵中心孔。（四） 、夹紧方案1） 、作用点：轴端两个锥孔内表面2） 、作用方向：沿轴指向轴内侧3） 、装置：如上图所示课程设计心得机械制造工艺学课程设计是在学完了机械制造
15、工艺学和大部分专业课，并进行了参观实习的基础上进行的一个环节。通过这次对CA6140主轴的加工工艺设计，以及对其上铣花键专用夹具的选择和设计，我们学会了很多： 它让我们进一步巩固和加深课堂上所学的理论知识，再设计过程中将机械加工工艺学及其他有关课程中所获得的理论知识加以综合运用，使理论知识和生产实践密切的结合起来。而且， 这次课程设计可以使我们综合运用机械制造工艺学中的基本理论，并结合生产实习中学到的实践知识，独立的分析和解决工艺问题， 初步具备了设计一个中等复杂程度的零件 （支架）的工艺规程的能力， 同时也是熟悉和运用有关手册，图表等技术资料及编写技术文件等基本技能的一次实践机会，为我们今后
16、的毕业设计及将来从事的事业打下了良好的基础。尽管两周的课程设计时间很短暂，但通过这次的课程设计，不仅检验了我所学习的知识， 也培养了我如何去把握一件事情，如何去做一件事情， 又如何完成一件事情。在设计过程中，与同学分工设计，和同学们相互探讨，相互学习，相互监督。学会了合作，学会了运筹帷幄，学会了宽容，学会了理解，也学会了做人与处世。课程设计是我们专业课程知识综合应用的实践训练，是我们迈向社会，从事职业工作前一个必不少的过程。 ”千里之行始于足下”，通过这次课程设计， 我深深体会到这句千古名言的真正含义。我今天认真的进行课程设计， 学会脚踏实地迈开这一步，就是为明天能稳健地在社会大潮中奔跑打下坚实的基础。参考文献1 陈宏钧主编简明机械加工工艺手册机械工业出版社2 阎光明张云鹏等主编 现代制造工
