车床主轴的零件机械加工工艺(课程设计)

课程设计报告

课程名称：机械制造技术与项目训练

设计题目：车床主轴的零件机械加工工艺

系别：机电工程系

设计时间：2010年12月10日

浙江大学

浙江大学

机电工程系课程设计任务书

目录

第一章、课程介绍 (4)

1.1课题 (4)

1.2设计要求 (5)

第二章、有关零件的分析 (6)

2.1零件结构特点 (6)

2.2加工工艺性 (7)

2.3确定零件毛坯 (7)

第三章、基准的选择 (7)

3.1有关基准的选择说明 (7)

3.2确定零件的定位基准 (8)

第四章、轴类零件的材料、毛坯及热处理 (8)

4.1轴类零件的材料 (8)

4.2轴类毛坯 (8)

4.3轴类的热处理 (9)

第五章、制定加工工艺路线 (9)

5.1主轴加工工艺工程分析 (9)

5.2工艺路线的拟定 (10)

5.3车床主轴机械加工工艺过程卡 (15)

5.4加工余量的确定 (18)

第六章、轴类零件的检验 (18)

6.1加工中的检验 (18)

6.2加工后的检验 (18)

致谢词 (19)

第一章课题介绍

1.1、课题

车床主轴是车床的主要零件，它的头端装有夹具、工件或刀具，工作时要承

受扭曲和弯矩，所以要求有足够的刚性、耐磨性和抗振性，并要求很高的回转精

度。所以主轴的加工质量对机床的工作精度和使用寿命有很大的影响。

其原始资料如下：

零件材料： 45钢

技术要求：

1、莫氏锥度及1：12锥面用涂色法检查，接触率为大于等于70% 。

2、莫氏6号锥孔对主轴端面的位移为+2 。

3、用环规紧贴C面，环规端面与D端面的间隙为0.05～0.1 。

4、花键不等分积累误差和键对定心直径中心的偏移为0.02 。

零件数据：（见零件图）

图1 车床主轴零件图

1.2、设计要求

要求编制一个车床主轴零件的机械加工工艺规程，按照老师的设计，并编写设计说明书。具体内容如下：

1、选择毛胚的制造方法，指定毛胚的技术要求。

2、拟定车床主轴的机械加工工艺过程。

3、合理选择各工序的定位定位基准。

4、确定各工序所用的加工设备。

5、确定刀具材料、类型和规定量具的种类。

6、确定一个加工表面的工序余量和总余量。

7、确定一个工序的切削用量。

8、确定工序尺寸，正确拟定工序技术要求。

9、计算一个工件的单件工时。

10、编写工艺文件。

11、编写设计说明书。

第二章有关零件的分析

根据轴类零件的功用和工作条件，其技术要求主要在以下方面：

⑴尺寸精度轴类零件的主要表面常为两类：一类是与轴承的内圈配合的外圆轴颈，即支承轴颈，用于确定轴的位置并支承轴，尺寸精度要求较高，通常为IT 5~IT7；另一类为与各类传动件配合的轴颈，即配合轴颈，其精度稍低，常为IT6~IT9。

⑵几何形状精度主要指轴颈表面、外圆锥面、锥孔等重要表面的圆度、圆柱度。其误差一般应限制在尺寸公差范围内，对于精密轴，需在零件图上另行规定其几何形状精度。

⑶相互位置精度包括内、外表面、重要轴面的同轴度、圆的径向跳动、重要端面对轴心线的垂直度、端面间的平行度等。

⑷表面粗糙度轴的加工表面都有粗糙度的要求，一般根据加工的可能性和经济性来确定。支承轴颈常为0.2~1.6μm，传动件配合轴颈为0.4~3.2μm。

⑸其他热处理及外观修饰等要求。

2.1、零件的结构特点

图1所示零件是车床的主轴，它属于台阶型轴类零件，由圆柱面、轴肩、螺纹、退刀槽和键槽等组成。轴肩一般用来确定安装在轴上零件的轴向位置；键槽是便于安装键，以传递转矩；螺纹用于安装各种锁紧螺母和调整螺母。

从图1所示的车床主轴零件的支撑轴颈A、B是装配基准，故对A、B两段轴颈的加工提出了很高的要求。主轴的支撑轴颈、配合轴颈、锥孔、前端圆锥面及端面、锁紧螺纹等表面是轴的主要加工表面。其中支撑轴颈本身的尺寸精度、几何形状精度、相互位置精度和表面粗糙度尤为重要。

2.2、加工工艺性

次零件的技术要求不高，用车床、铣床和钻床就可以加工出来，精度要求一般是7到8级，而且表面粗糙度要求也不太高，是一个较好加工的零件。

2.3、确定零件毛坯

考虑到零件的经济性和综合性能要求，零件材料为45钢。

第三章基准的选择

3.1、有关基准的选择说明

1、粗基准的选用原则

1、保证不加工表面与加工表面相互位置要求原则。当有些不加工表面与加工表面之间有相互位置要求时，一般不选择加工表面作为粗基准。

2、保证各加工表面的加工余量合理分配的原则。应选择重要加工表面为粗基准。

3、粗基准不重复使用的原则。粗基准的精度低，粗糙度数值大，重复使用会造成较大的定位误差，因此，同一尺寸方向的粗基准，通常只允许使用一次。

2、精基准的选用原则

1、基准重合原则。尽可能使设计基准和定位基准重合，以减少定位误差。

2、基准统一原则。尽可能使用同一定位基准加工个表面，以保证各表面的位置精度。如轴类零件常用两端顶尖孔作为统一的定位基准。

3、互为基准原则。当两个加工表面间的位置精度要求比较高的时候，可用互为基准的原则反复加工。

4、自为基准的原则。当要求加工余量小而均匀时，可选择加工表面作为自身的定位基准。

3.2、确定零件的定位基准

主轴加工中，为了保证各主要表面的相互位置精度，选择定位基准时，应遵循基准重合、基准统一和互为基准等重要原则，并能在一次装夹中尽可能加工出较多的表面。

由于主轴外圆表面的设计基准是主轴轴心线，根据基准重合的原则考虑应选择主轴两端的顶尖孔作为精基准面。用顶尖孔定位，还能在一次装夹中将许多外圆表面及其端面加工出来，有利于保证加工面间的位置精度。所以主轴在粗车之前应先加工顶尖孔。

为了保证支承轴颈与主轴内锥面的同轴度要求，宜按互为基准的原则选择基准面。如车小端1∶20锥孔和大端莫氏6号内锥孔时，以与前支承轴颈相邻而它们又是用同一基准加工出来的外圆柱面为定位基准面（因支承轴颈系外锥面不便装夹）；在精车各外圆（包括两个支承轴颈）时，以前、后锥孔内所配锥堵的顶尖孔为定位基面；在粗磨莫氏6号内锥孔时，又以两圆柱面为定位基准面；粗、精磨两个支承轴颈的1∶12锥面时，再次用锥堵顶尖孔定位；最后精磨莫氏6

号锥孔时，直接以精磨后的前支承轴颈和另一圆柱面定位。定位基准每转换一次，都使主轴的加工精度提高一步。

第四章轴类零件的材料、毛坯及热处理

4.1、轴类零件的材料

常用45钢，精度较高的轴可选用40Cr、轴承钢GCr15、弹簧钢65Mn，也可选用球墨铸铁；对高速、重载的轴，选用20CrMnTi、20Mn2B、20Cr等低碳合金钢或38CrMoAl氮化钢。

4.2、轴类毛坯