《机床主轴加工工艺设计》由会员分享，可在线阅读，更多相关《机床主轴加工工艺设计（19页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、机械制造工艺学课程设计-机床主轴加工工艺设计班级：指导老师：组员：机床主轴加工工艺设计在机械领域中，车床是应用最广泛为、最为频繁的一种机床，它 的应用非常的普遍。所以它的加工精度就极其的重要，工件能否达到 加工要求就取决于车车床本身的精度，而决定车床加工质量的就是它 的主轴。车床主轴是把旋转运动及扭矩通过主轴端部的夹具传递给工 件和刀具，要求有很高的强度及回转精度，其结构为空心阶梯轴，外 圆表面有花键、电键等功能槽及螺纹。故，生产主轴的工艺以及加工 方法，对整个机械加工来说都有着非常重要的作用，本文阐述了主轴 的工艺过程、加工余量以及切削用量一、机床主轴零件图分析|0|0.03j1771002
2、O0CL1 |f|/*|0(LCg|DO 00.05 40.1 ,/|00.0 P1VQ0丄_丄.了 Id 二 U,3_.-|_.一-.,申0.2D028讥1UW山&1前肉为硝-图 1-1a向图 1-2二、毛坯的形式毛坯的制造方法根据使用要求和生产类型而定。毛坯形式有棒料 和磨模锻两种。前者适于单件小批生产，尤其适用于光滑轴和外圆直 径相差不大的阶梯轴，对于直径较大的阶梯轴则往往采用锻件。锻件 还可获得较高的抗拉、抗弯和抗扭强度。单件小批生产一般采用自由 锻，批量生产则采用模锻件，大批量生产时若采用带有贯穿孔的无缝 钢管毛坯，能大大节省材料和机械加工量。综上所述，我选择模锻毛坯。毛坯尺寸确定的
3、方法JTIZL_4K_4J_4k nrm rTTrn rrr TT1TT1J 二-二 THrpu-EkrF-rt-rB t-+JT.= =二 J4UUUUUL誓机班机乱刀刀车器面芽工 一!罡罡罡isiig- |:|由由用用用屠罡罡厂H厂nKvrHttlyi、纹龜-I名称计算公式自由锻锻件机械如工余重计算处式肛D.2&+LP一 2相).5自由锻殿件机械加工余重计算处式G珀 2)=C.24=*r0.2*Ei0.5自由锻锻件机械加工余里计算公式GJ X心吐二 D.26*LP.2：*IH“Ci.5自由锁钺件机械如工金重计買处式G,巳3AL=0.28r0.2*Br0.5自由锻锻件机械加工余里计算公式k=
4、0.4*La0.5*E0.5自由锻锻件机械划工金重计尊梵式(6)6=1. 2)kL=0.25H0.2*Br0.55自由锻锻件机械加工余重计算处式0.Z*H-0.2*D0.55自由锻锻件机械力Q工余里计算公式(8)G=1. 2)Ai.=0. 1 制HP. 2础i“D. 55自由锁毓件机械如工全重计負处式肛Cl. 1&+HP一曲DP.圧匚行 口U自由锻锻件机械加工余量计算公式(7) . bm计算公式： F0玉*L。护D05*毛坯的大头确定查表得公式为外径 =0.22xL0.2xD0.5 所 以外径的总余量为 7.75mm毛坯的小头确定查表得公式为外径 =0.22xL0.2xD0.5 所 以外径的总
5、余量为10.972mm毛坯图 1-32、毛坯的尺寸确定毛坯尺寸的确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、主轴的材料的选择主轴零件应根据不同的工作情况，选择不同的材料和热处理规 范。一般主轴零件常用中碳钢，如45钢，经正火、调质及部分表面 淬火等热处理，得到所要求的强度、韧性和硬度。转速较高的主轴零 件，一般选用40Cr，经过调质和表面淬火处理，使其具有较高的综 合力学性能。45钢是普通机床主轴的常用材料，淬透性比合金钢差， 淬火后变形较大，加工后尺寸稳定性也较差。综上所述，主轴零件材料我选择40Cr。三、热处理工艺的制定和安排选择合适的材料并在整个加工
6、过程中安排足够和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。车床主轴的热处理主要包括：1）毛坯热处理车床主轴的毛坯热处理一般采用正火，其目的是消除锻造应力，细 化晶粒，并使金属组织均匀，以利于切削加工。2）预备热处理在粗加工之后半精加工之前，安排调质处理，目的是获得均匀细密的 回火索氏体组织，提高其综合力学性能，同时，细密的索氏体金相组 织有利于零件精加工后获得光洁的表面。3）最终热处理主轴的某些重要表面（如70轴颈、锥孔及外锥等）需经高频淬火。最终热处理一般安排在半精加工之后，精加工之前，局部淬火产生的 变形在最终精加工时得以纠正。四、基准的选择1、粗基准的
7、选择为取得两中心孔作为精加工的定位基准，所以机械加工的第一道工 序是铣两端面中心孔。为此可选择前、后支撑轴颈（或其近处的外圆 表面）作为粗基准。这样，当反过来再用中心孔定位，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重合误差，考虑工艺基准与设计基准和各工序基准 的统一，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 精加工的全部工序中（二端锥孔面本身加工时除外）均采用二中心孔 位定位基准。主轴中心通孔钻出以后，远中心孔消失，需要采用锥堵， 借以重新建立定位精度（二端中心孔）。 中心孔在使用过程中的磨损会影响定位精度，故必
8、须经常注意保护并 及时保修。特别是在关键的精加工工序之前，为了保证和提高定位精 度，均需要重新修整中心孔。使用锥堵时应注意：当锥堵装入中心孔 以后，在使用过程中，不能随意拆卸和更换，都会引起基准的位置变 动，从而造成误差。所以在此我们选择A为粗精基准。3、基准的转换由于主轴的主要轴颈和大端锥孔的位置精度要求很高，所以在加工过 程中药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）、以轴颈位粗基准加工中心孔；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（锥堵）为基准，加工支承轴颈等外圆各部；5）、以支撑轴颈位基准，粗磨大端
9、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75外圆表面为基准，粗磨打断锥孔。主轴外圆表面的加工，应该以顶尖孔作为统一的定位基准。但在主轴 的加工过程中，随着通孔的加工，作为定位基面的中心孔消失，工艺 上常采用带有中心孔的锥堵到主轴的两端孔中，如图1-4所示，让锥 堵的顶尖其附加定位基准的作用。锥埼锥進心轴a锥堵勺锥窪也抽图1-4五、加工工序的安排和工序的确定1、加工顺序方案确定 具有空心和内锥特点的轴类零件，在考虑支承颈，一般轴颈和内锥等 主要表面的加工顺序时，可有以下几种方案。1）、外表面粗加工f钻深孔f外表面精加工f锥孔粗加工f锥孔精加工2）、外
10、表面粗加工f钻深孔f锥孔粗加工f锥孔精加工f外表面精加工3）、外表面粗加工f钻深孔f锥孔次加工f外表面精加工f锥孔精加 工第一方案：在锥孔粗加工时，由于要用已精加工过的外圆表面作基准 面，会破坏外圆表面的精度和粗糙度，所以此方案不宜采用。第二方案：在精加工外圆表面时，还要再插上锥堵，这样会破坏锥孔 精度。另外，在加工锥孔时不可避免的会有加工误差（锥堵本身误差 等就会造成外圆表面和内锥孔的不同轴，故此方案也不宜采用）第三方案：在锥孔精加工时，虽然也要用已精加工过的外圆表面作为 精基准面；但由于锥面精加工的加工余量已很小，磨削力不大:同时 锥孔的精加工已处于轴加工的最终阶段，对外圆表面的精度影响不
11、 大；加上这一方案的加工工序，可采用外圆表面和锥孔互为基准，交 替使用，能逐步提高同轴度。经过上述比较可知像主轴这类的轴件加工顺序，以第三方案为佳工序的确定要按加工顺序进行，应当掌握两个原则：1)工序中的定位基准面要安排在该工序之前加工。2) 对个表面的加工要粗、精分开，先粗后精，多次加工，已逐步提 高其精度和粗糙度。主要表面的精加工应安排在最后。为了改善金属组织和加工性能而安排的热处理工序，如退火、正火等， 一般应安排在机械加工之前。为了提高零件的机械性能和消除内应力而安排的热处理工序，如调 质、时效处理等，一般应安排在粗加工之后，精加工之前。六、工艺路线该主轴零件结构较为复杂，其中涉及到外
12、圆、端面、孔、锥孔、花键、 键槽等加工，考虑加工的方便与精确度等因素，制定出加工工艺过程 卡片：图 1-3机械加工工艺卡产品名称图号1-1零件名称机床主轴共页第页毛坯种类圆材料 牌 号40Cr毛坯尺寸如图1-1序号工种工步工序内容设备工具夹具刃具量具1下料C 180mmX700mm2锻造如图1-3所示锻造设备3三爪自定心卡盘夹持工件毛坯外圆车床三爪卡盘4车1车两头端面，保证总长710mmC61402钻两端中心孔中心钻C 2mm3用尾座顶尖顶住中心孔3粗车C 90mm外圆至C94.4mm，长 670mm4粗车C 80mm外圆至C84.4mm，长 610mm5粗车C 75mm外圆至C79.4mm，
13、长 529mm6粗车C 70mm外圆至C74.4mm,长 166mm7粗车C 65mm外圆至C69.4mm,长 mm8粗车C 180mm外圆至C184.8mm 长 40mm5钻深孔深孔钻床两 端支 承轴 颈6车小端卧式车床两端支承轴锥孔颈7热处理调质处理220240HBS8钳工修研两端中心孔9半精车1半精车0 90mm外圆至C94.4mm，长 670mm双顶尖装夹2半精车0 80mm外圆至C80.8mm，长 610mm3半精车0 75mm外圆至075.8mm,长 529mm4半精车0 70mm外圆至070.8mm,长 166mm5半精车0 65mm外圆至060.8mm,长 mm6半精车0 180mm外圆至0180.8mm 长 40mm10钻孔钻大头端面各孔11热处理局部高频淬火（短锥及莫氏5号锥孔）12钳工修研两端锥孔13精车 外 圆1精车0 90mm外圆至C90.2mm，长 670mm数控车床锥堵顶尖孔2
