機械制造工藝學(xué)課程設(shè)計--車床主軸機械加工工藝設(shè)計

1、<p><b>　　機械制造技術(shù)</b></p><p>　　題 目：車床主軸機械加工工藝設(shè)計 </p><p><b>　　內(nèi) 容：</b></p><p><b>　　課題介紹</b></p><p><b>　　1.1、課題</

2、b></p><p>　　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。</p><p><b>　　其原始資料如下：</b></p><p>　　零件材料： 45鋼</p><p><b>　　技術(shù)要求：&l

3、t;/b></p><p>　　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% 。</p><p>　　2、莫氏6號錐孔對主軸端面的位移為+2 。</p><p>　　3、用環(huán)規(guī)緊貼C面，環(huán)規(guī)端面與D端面的間隙為0.05～0.1 。</p><p>　　生產(chǎn)批量： 中等批量</p><p>　　

4、零件數(shù)據(jù)： （見零件圖）</p><p>　　圖1 車床主軸零件圖</p><p><b>　　1.2、設(shè)計要求</b></p><p>　　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(shè)計，并編寫設(shè)計說明書。具體內(nèi)容如下：</p><p>　　選擇毛胚的制造方法，指定毛胚的技術(shù)要求。</p>

5、<p>　　擬定車床主軸的機械加工工藝過程。</p><p>　　合理選擇各工序的定位定位基準。</p><p>　　確定各工序所用的加工設(shè)備。</p><p>　　確定刀具材料、類型和規(guī)定量具的種類。</p><p>　　確定一個加工表面的工序余量和總余量。</p><p>　　計算一個工件的單件工時。&l

6、t;/p><p><b>　　編寫工藝文件。</b></p><p><b>　　編寫設(shè)計說明書。</b></p><p>　　第二章 有關(guān)零件的分析</p><p>　　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：</p><p>　　⑴ 尺寸精度 軸類零件的

7、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 5~IT7；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IT6~IT9。</p><p>　?、?幾何形狀精度 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(yīng)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。</p>

8、<p>　?、?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。</p><p>　　⑷ 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0.2~1.6μm，傳動件配合軸頸為0.4~3.2μm。</p><p>　?、?其他 熱處理及外觀修飾等要求

9、。</p><p>　　2.1、零件的結(jié)構(gòu)特點</p><p>　　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；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。</p><p>　　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

10、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。</p><p><b>　　2.2、加工工藝性</b></p><p>　　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

11、加工的零件。</p><p>　　2.3、確定零件毛胚</p><p>　　考慮到零件的經(jīng)濟性和綜合性能要求，零件材料為45鋼。</p><p>　　第三章 基準的選擇</p><p>　　3.1、有關(guān)基準的選擇說明</p><p>　　1、粗基準的選用原則</p><p>　　1、保證不加工

12、表面與加工表面相互位置要求原則。當(dāng)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。</p><p>　　2、保證各加工表面的加工余量合理分配的原則。應(yīng)選擇重要加工表面為粗基準。</p><p>　　2、精基準的選用原則</p><p>　　1、基準重合原則。盡可能使設(shè)計基準和定位基準重合，以減少定位誤差。</p><p

13、>　　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。</p><p>　　3、互為基準原則。當(dāng)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(fù)加工。</p><p>　　4、自為基準的原則。當(dāng)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。</p><p>　　

14、3.2、確定零件的定位基準</p><p>　　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(yīng)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。</p><p>　　由于主軸外圓表面的設(shè)計基準是主軸軸心線，根據(jù)基準重合的原則考慮應(yīng)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

15、面間的位置精度。所以主軸在粗車之前應(yīng)先加工頂尖孔。</p><p>　　為了保證支承軸頸與主軸內(nèi)錐面的同軸度要求，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；

16、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。</p><p>　　第四章 軸類零件的材料、毛坯及熱處理</p><p>　　4.1、軸類零件的材料</p><p>　　常用45鋼，精度較高的軸可選用40Cr、軸承鋼GCr15、彈簧鋼65

17、Mn，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。</p><p>　　4.2、軸類毛坯  </p><p>　　常用圓棒料和鍛件；大型軸或結(jié)構(gòu)復(fù)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。</p><p>　　4

18、.3、軸類零件的熱處理</p><p>　　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(yīng)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(xué)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。精度要求高的軸，在局部淬火或粗磨之后，還需進行低溫時效處理。</p><p>　　第五章 制定加工工藝路線<

19、;/p><p>　　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(wù)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(shè)備和工藝裝備等。</p><p>　　5.1主軸加工工藝過程分析</p><p>　　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

20、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）。</p><p>　　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(yù)備熱處理）→半精車→精車→淬火-回火（最終熱處理）→粗磨→精磨。</p><p>　　綜上所述，主軸主要表面的加工順序安排如下：</p><p>　　外圓表

21、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）。</p><p>　　當(dāng)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

22、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，以防在加工非主要表面過程中損傷已精加工過的</p><p>　　對凡是需要在淬硬表面上加工的螺孔、鍵槽等，都應(yīng)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

23、半精加工后殘余應(yīng)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。</p><p>　　5.2、工藝路線的擬定</p><p>　　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。</p><p><b>　　工藝路線方案一</b></p><p><b>　　工藝路線方案二&

24、lt;/b></p><p>　　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。</p><p>　　另外，選擇方案時還應(yīng)考慮工廠的具體條件等要素，如：設(shè)備能否借用工、夾

25、、量具等。本次設(shè)計采用工藝路線一.</p><p>　　5.3、車床主軸機械加工工藝過程卡</p><p>　　5.4、加工余量的確定</p><p>　　工藝路線擬定以后，應(yīng)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(yīng)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(guān)系。</p&g

26、t;<p>　　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。</p><p><b>　　參 考 文 獻</b></p><p>　　1、顧崇衍 等編著。機械制造工藝學(xué)。陜西：科技技術(shù)出版社，1981。</p><p>　　2、倪森壽 主編。機械制造工藝與裝備。化學(xué)工業(yè)出版社，20

27、01。</p><p>　　3、張進生 主編。機械制造工藝與夾具設(shè)計指導(dǎo)。機械工業(yè)出版社，1994。</p><p>　　4、姜敏鳳 主編。工程材料及熱成型工藝。高等教育出版社，2003。</p><p>　　5.      機械制造工藝及設(shè)備設(shè)計手冊編寫組 編。機械制造工藝及設(shè)備設(shè)計手冊。機械工業(yè)出版社，1989。

28、</p><p>　　6、胡家秀 主編。簡明機械零件設(shè)計實用手冊。機械工業(yè)出版社，1999。</p><p>　　7、江南學(xué)院 肖繼德 南京金陵職業(yè)大學(xué) 陳寧平 主編。機床夾具設(shè)計（第二版）。機械工業(yè)出版社，1997。</p><p>　　8、倪森壽 主編。機械制造工藝與裝備習(xí)題集和課程設(shè)計指導(dǎo)書。化學(xué)工業(yè)出版社，2001。</p><p>