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1、湖南科技大学本科生毕业设计（论文）目 录第一章 绪论 1 1.1 概述1 1.2 车床的发展趋势1 1.3 本课题研究的内容和设计思想5第二章 零件的分析7 2.1 零件图样分析7 2.1.1 轴类零件的技术要求7 2.1.2 主轴零件的工艺分析8 2.2 零件的工艺过程分析9 2.2.1 加工阶段的划分9 2.2.2 工序顺序安排9 2.2.3 主轴锥孔的磨削9 2.3 本章小结10第三章 工艺规程的设计11 3.1 主轴的材料、毛坯与热处理11 3.1.1 主轴的毛坯11 3.1.2 主轴的材料和热处理12 3.2 主轴加工工艺过程13 3.2.1 主轴加工的主要问题和工艺过程设计所应采取
2、的相应措施13 3.2.2 主轴加工定位基准的选择15 3.2.3 主轴主要加工表面加工工序的安排15 3.2.4 各工序工步的排序15 3.3 本章小结15第四章 机械加工余量、工序尺寸的确定16 4.1 各工序工步的加工余量的计算16 4.2 各工序工步的切削用量的计算22 4.3 本章小结39I第五章 专用夹具的设计40 5.1 钻床夹具的设计41 5.1.1 钻床夹具的分析41 5.1.2 切削力的计算41 5.2 磨床夹具的设计41 5.2.1 夹紧装置及夹具体设计41 5.2.2 磨削力的计算42 5.3 本章小结42第六章 结论43参考文献44致谢45附录A：外文资料翻译译文附录
3、B：铣键槽数控加工程序编制附录C：磨锥孔夹具装配图附录D：磨锥孔前支架零件图附录E：钻孔夹具装配图附录F：某卧式车床主轴零件简图附录G：某卧式车床主轴毛坯图附录H：快换钻套零件图附录I：钻模板零件图附录J：机械加工工艺过程II第一章 绪 论1.1 概述精密机床有进给系统，进给系统：进给伺服系统是数控装置和机床的中间联接环节，是数控系统的重要组成部分，同样的主轴系统也是现代机床的重要部分，而相对于不同滚动导轨或者滚动支承等功能元件的应用遍，也使进给箱和滑板箱的构造变得简化。1.2 车床的发展趋势 科学技术的发展以及世界先进制造技术的兴起和不断成熟，对数控加工技术提出了更高的要求；超高速切削、超精
4、密加工等技术的应用，对数控机床的数控系统、伺服性能、主轴驱动、机床结构等提出了更高的性能指标；FMS的迅速发展和CIMS的不断成熟，又将对数控机床系统的性能日臻完善，数控技术的应用领域日益扩大。当今数控机床正在不断采用最新的、高精度（1） 高精度化 现代科学技术的发展、新材料以及新零件的出现，对精密加工技术不断提出新的要求，提高加工精度，。其精度已从微米到亚米级别，乃至纳米级。提高数控机床的加工精度，一般可通过减少的误差和采用机床误差补偿技术来实现。在减少CNC系统控制误差方面，通常采用提高数控系统的分辨率、提高位置检测精度、在位置伺服系统中采用前馈控制与非线性控制等方法。在机床误差补偿技术方
5、面，除采用齿隙补偿、丝杠螺距已由10m提高到 5m，精密级加工中心的加工精度则从（35）m，提高到（11.5）m（2） 高速化 提高生产率是数控机床追求的基本目标之一。数控机床高速化可充分发挥现代刀具材料的性能，不但可以大幅度提高加工效率，降低加工成本，而且还可以提高理念的表面加工质量和精度，对制造业实现高效、优质、低成本生产具有广泛的适用性。要实现数控设备高速化对由微小程序段构成的加工程序进行高速处理，以计算出伺服电动机的移动间。告诉数控加工源于20世纪90年代初，以电主轴（实现高主轴转速）和只想电动机（实现高直线移动速度）的应用为特征，是进给的加速度达到(12)g m/s。目前车削和铣度，
6、当分辨率为1m时，达到100m/min（有的到200m/min）以上；当分辨率为0.1m时，达到24m/min以上。自动换刀速度在1s以内，小线段插补进给速度达到12m/min。 同样的现代车床也想着高柔性化、高自、模式识别技术）、复合化、高可靠性、网络化、开放式体系结构。1.3 本课题研究的内容和设计思想 轴的构造影响要素有：轴在设配中装置地位及方式；轴上装置的零件的品种、数量、尺寸、以及轴衔接的方较大。轴端部和轴承过盈配合，端部外表要求精度偏高。轴向定位用轴肩，与轴上零件相配合。其余轴向定位均采纳键连接的方式，以满足传递扭矩的需求。 保证主轴前端轴颈的位置精度，还有支承轴颈之间的位置精度，
7、普遍使用组合磨削法，在装夹中加工这些外表面。按照主轴的工艺分析可知，在主轴上最好能找到一个合适的定位基准，保证满足个表面间的位置精度。为了达到这个要求，在主轴加工时经常采用双顶尖定位来体现主轴的轴线，既符合“采用双顶尖定位时，背吃刀量不宜太大，因此在粗加工时因为切削余量大，故一般只能采用外圆表面及主轴在深孔加工时，由于切除量很大，一般也只能采用外院作为定位基准（即一夹一托的定位方式）。主轴的莫氏锥孔需与支承轴颈同轴，故在加工莫氏锥孔时应以支承轴颈为定位基准，以打消基准不重合所引起的定位误差。主轴是带孔的零件，在加工过程锥堵头适用在主轴孔锥度较小时（如莫氏锥孔）使用，当锥孔的锥度较大时（如铣床主
8、轴前端锥孔）或圆柱孔时，可采用锥套心轴，采用锥堵头或锥套心轴定位时，锥堵头及锥套心轴上的定位基准面必须与该轴上的两顶尖同轴，在使用时应尽量减少拆装误差对定位精度的影响。对车床主轴的精确要求有多高，就体和夹紧。在机械加工中，对夹具本体的一般要求，主要有下列几点：1、夹具的构造应与其用途及生产规模相适应：夹具的用的工艺范围，以达到保证产品质量为主要目的。在大批量生产中，夹具的作用，除夹紧装置等高效夹具及自动化夹具。2、保证工件精度：正确设计定位件及夹紧装置，以保证工件在夹具中的定位精度，并应注意夹紧力的方向、大小和作用点的合理选择，防止工件的夹紧变形或损伤。正确设计刀具导引件，以保证在加工过程中正
9、确的导引刀具，或在加工之前校正刀具的位置。正确设计夹具与机床相连接的元件，使夹具在机过程中振动。3、保证使用方便和安全，在设计夹具时，必须为工人着想，主要应注部分，在设计时就应考虑到调整方便，必要时应设置便于调整的辅助基准面或辅助装置。便于测量，设计夹具时应考虑到便。如果留足够的空隙便于量具的进入；在某些情处理作用了的平衡问题：对夹具上各种作用力的平衡问题要处理得当，不能使夹具在加工时发生振动，影响表面加工的光洁度，也不能因此而使夹具或工件发生变形，主要尺寸和技术条件一般应按误差分析来确定，并应该注意便于检验。还要注意结构应便于装配和装配工艺的合理性。6、注意夹具与机床、辅助工具、刀具、量具之
10、间的联系：为了生产出合格的产品，在所有生存工具，如机床设备、夹具、辅助工具、刀具、量具等都是冷却液的流通和切削的带走，为此，对于大型铣床夹具，有时可将本体底板的上表面当作斜面，或者I第二章 零件的分析2.1 零件图样分析如图2.1车床主轴的零件要表面有：支承轴颈、配合轴颈、莫氏锥孔、前端圆锥面及端面和锁紧螺纹、带滑动齿轮的花键等表面。图2.1 某卧式车床主轴零件简图车床主轴部件是机床的驱动力等载荷的作用。各类机床的主轴部件都要保证主轴在一定的载荷和转速下，能带动以对主轴部件有旋转精度、主轴刚度、抗震性、热变形、耐磨性这方面有一定的要求。 2.1.1 轴类零件的技术要求1）尺寸精度 方式与滚动轴
11、承颈处的尺轴承的精度等级选取。凡是与齿轮相配的轴颈处的尺寸精度，应按高精度等级查取。这些主要表面IT5IT8级2) 形状精度 轴颈处的集合形状与精度主要是柱度，一般应限制在尺寸公差之内。凡与滚动轮查取。一般常取38m，并用框格标注。3）位置精度 轴类零件是旋转零件，轴上装有传动件，希望其转动稳定，无震动和噪声，这就是要求轴上跳动来标注。4）表面粗糙度 支承轴颈处表面粗糙度取Ra0.160.63m，配合表面的粗糙度取Ra0.632.5m 2.1.2 主轴零件的工艺分析支承轴颈与滚动轴承相配，向圆跳动和斜向圆跳动。其圆度误差同样会影响主轴的旋转精度，产生径向圆跳动，因此对其应提出较高的精度与表面粗
12、糙度要求。主轴前端的莫氏锥孔是用来安同轴也是机床出厂的主要检验要求，反映了整台机床的精度。此外要保证锥孔与顶尖间接触良好，其精度要求见下表 2.1.3 表2.1.3 莫氏锥孔的精度要求（mm） 项目 莫氏锥孔对主轴支承轴颈的径向圆跳动 莫氏锥孔接触面积 近主轴端 距轴端300mm处 普通机床 0.0050.01 0.010.03 65%80% 精密机床 0.0020.005 0.0050.01 85%主轴前端的圆锥面和端面是安装夹具的定位基面，该圆锥面轴向必须与支承轴颈的轴线同轴，端面必须与支承轴颈轴线垂直，否则会产生定位误差，影响夹具的定位精度，使工件产生形状主轴上的螺纹表面中心线也必须与支
13、承轴颈的轴线同轴，否则会使装配上的螺母端面产生端面圆跳动，导致与其线缆的滚动轴承内圈中心线倾斜，引起主轴径向圆跳动和端面圆跳动，并使时，会使主轴产生轴向窜动，使工件产生端面的平面度误差，在加工螺纹时又会产生螺距误差。主轴上安装传动件的表面也应与支承轴颈同轴，否则在高速运转时，传动件会产生振动和噪声而影响齿轮的传动精装中加工完成，以满足他们之间的位置精度要求。而加工主轴前端的莫氏锥孔又应采用基准重合的原则，即以支承轴颈为定位基准加工锥孔，以减少定位误差，提高定位2.2 零件的工艺过程分析2.2.1 加工阶段的划分加工过程可划分为以下步骤： 由于主轴是带孔的阶梯轴成个表面的粗加工，再完成各个表面的
14、半精加工，最后完成精加工。对尺寸精度、表面粗糙度要求特别高的轴颈，还应安排光整加工。主要表面的精加工应放在最后进行。这样安排的优点是2.2.2 工序顺序安排工序顺序的安排主要根据先粗后精、基面先行、先主后次的原则，在轴类零件的热处理工序一般有三种形工具的前锥面与锥孔，在精加工之前安排表面淬火，以提高耐磨性。1) 如果深孔经过一次钻削而成时，应安排在调质后进行，因为调质处理会引起主轴的弯曲变形，既影响棒料的通过，又会引起主轴高速转动的不平衡，影响旋转精度。如果深孔钻削后加一道镗孔工序，则钻孔可安排在调质处理之前，热处理弯曲变形后可在镗孔工序加以修正。2) 深孔加工应安排在安排在较后的工序，可避免一开始就采用双中心孔作为定位基面，所以深孔加工安排在较后对刚性影响不大时，可采用由小到大的加工顺序。3) 次要表面的加工，如铣键槽或粗磨之后、精加工之前进行。因为如果安排在精车以前铣键槽，则在精车时由于断续切削产生振动，既影响加工质量，又容易损坏刀具；另一方面，键槽的支承轴颈的轴线的同轴度精度，因此螺纹精加工应在表面淬火之后进行。2.2.3主轴的锥孔磨削半精加工应安排在深孔加工之后进行，以便能采用锥堵头后继续进行外圆加工。锥孔
