(钻床主轴设计)

机械制造技术基础

课程设计

题目：钻床主轴的机械加工工艺规程设计内容：

1、产品零件图 1 张

2、产品毛坯合图 1 张

3、机械加工工艺过程综合卡片 1 张

4、机械加工工序卡 1 张

5、课程设计说明书 1 份

专业：机械设计与制造

学号201003120201

姓名：陆祖干

指导教师：苏庆勇

零件图：

零件—毛坯合图：

锻造后:

生产批量：单件小批生产.

第一章 拟定零件加工工艺路线分析

1.1 零件图样分析

⑴ 轮廓形状

该零件表面由外圆柱面、退刀槽、外螺纹、花键、锥孔、长孔、倒角所构成。

轴的长径比小于5的称短轴，大于20的称长轴。该零件，属细长轴类零件，其

刚性较差。在加工中易弯曲变形，造成较大的加工误差，降低加工精度，包括尺

寸、位子、形状精度和表面粗糙度。

⑵ 精度的要求：

1）φ70mm 外圆柱面对两处φ40外圆轴线所形成的公共轴线的圆跳动公差为

0.01mm 。

2）φ40013.0002.0+

+mm 外圆柱面的轴线对两处φ40外圆轴线所形成的公共轴线的同轴

度公差为φ0.008mm 。

3）φ40006.0005.0+

+mm 外圆柱面对两处φ40外圆轴线所形成的公共轴线的同轴度公差

为φ0.008mm 。

4）花键轴部份外圆φ32009.0025.0-

-mm 外圆柱面对两处φ40外圆轴线所形成的公共轴

线的圆跳动公差为0.03.mm 。

5）花键轴的齿侧面对花键轴外圆φ32009.0025.0--mm 的轴线，

对称度公差为0.012mm 。 6）在磨削莫氏4号锥孔时，利用基准轴径A 做为支撑部位，用基准轴径B 找

正工件，保证了锥孔与基准轴的同轴度。

7）莫氏4号的内圆锥孔对两处φ40外圆轴线所形成的公共轴线的圆跳动公差

为0.015mm 。

8）φ40013.0002.0+

+mm ×52mm 的左端面对两处φ40外圆轴线所形成的公共轴线的圆跳

动公差为0.02mm 。

9）锥孔接触面涂色检查接解面≥75%。

10）热处理先调质处理28~32HRC ，尺寸φ70mm ×138mm 部分淬火42~48HRC 。

11） φ70外圆表面粗糙度要求为Ra1.6，公差等级为IT7级，查表可知 要粗

车、半精车、精车方能达到要求。但是，应为φ70mm ×138mm 部分淬火42~48HRC ，

硬度比较硬，难以切削，磨损很大，改为磨销加工达到尺寸，所以该段加工为粗

车、半精车、粗磨。

12） φ40外圆表面表面粗糙度为Ra0.8，公差等级为IT5级，查表可知 要粗车、半精车、粗磨、精磨方能达到要求。

⑶ 材料的性质,特点,及有无热处理要求。

材料为45Cr 钢，硬度比较软要正火调质处理才能有良好的切削性能。热处理先调质处理28~32HRC ，使钻床主轴有良好的刚性和硬度。尺寸φ70mm ×138mm 部分淬火42~48HRC ，使伸出钻床主轴箱部分，不易破坏，影响加工精度。 这些要求主要通过选用合理的刀具及几何参数， 正确的粗精加工路线, 合理切削用量， 冷却液及工序的安排等措施来保证。

通过以上几点的分析措施有：

1）钻床主轴结构比较复杂，又属细长轴类零件，其刚性较差。因此所有表面加工分为粗加工、半精加工和精加工三次，而且工序分得很细，这样经过多次加工以后，逐次减小了零件的变形误差。

2）安排足够的热处理工序，也是保证消除零件内应力，减少零件变形的手段。

3）为了保证支撑轴和锥孔的同轴度，加工过程中，配用锥堵使外圆和锥孔的加工能达到圆跳动公差为0.015mm 要求。

4）无论是车削还是磨削，工件夹紧力要适度，在保证工件无轴向窜动的条件下，应尽量减小夹紧力，避免工件产生弯曲弯形，特别是在最后精车、精磨时，更应重视这一点。

1.2 零件图样功能分析

1）钻床主轴靠主轴上的花键轴部：有钻床主轴整体导向和传递机床电机给主轴

转矩部分。花键轴部对外圆φ32009.0025.0-

-mm 的轴线，有圆跳动公差和对称度公差，

此处位置公差是为了保证，钻床主轴的传动精度。

2）φ30的外圆表面：过渡作用，外螺纹M36×1.5和外圆φ32的衔接过度。

3）M36×1.5处的外螺纹：此处和钻床主轴箱的内螺纹配合，为了使主轴紧固在主轴箱内，与此处相配套使用的退刀槽一起有限位的作用。

4）φ40圆柱外圆：φ40圆柱外圆与轴承想配合。φ40表面粗糙度0.8是为了减小与轴承配合的摩擦。该处的公差是为了保证传递的转矩不会造成圆跳动。

5）φ50的表面：该处表面与轴承起限位作用。

6）削莫氏4号锥孔：装夹刀具的地方。

第二章 拟定零件加工工艺路线

2.1 选择零件各表面的加工方法

Φ70的外圆柱表面：表面粗糙度为1.6属于IT7~IT8级需要经过粗车、半精车、精车才能达到。但是因为该段淬火42~48HRC。查《机械工程材料》第75页淬火可知在淬火时工件会有很大的内应力，往往会引起工件的变形所以在淬火后腰安排磨销以修正变形的外圆。硬度又比较高，所以取消精车改为粗磨。

Φ40的外圆柱表面：表面粗糙度为0.8属于公差等级为IT5级需要经过粗车、半精车、粗磨、精磨才能达到。

M36×1.5—6h外螺纹：该外螺纹在Φ40的外圆柱表面上所以也要经过粗车、半精车、精车这三部才能进行螺纹切削。该处外表面车削要

比图纸M36×1.5—6h的外圆直径小0.2mm，这样便于外螺纹的配合。外螺纹小径= 导程×公称直径×0.62=1.5×36×0.62=33.48mm。

Φ30的外圆柱表面：此外圆没有标注粗糙度要求，也没有长度要求所以安自由公差来切削。

Φ32：表面粗糙度为1.6属于IT7~IT8级需要经过粗车、半精车、精车才能达到。此处还有一个花键，要铣削。

2.2估算毛坯的机械加工余量和毛坯的大小

根据《机械工人切削手册》查询可得如下结果：

Φ70的外圆柱表面：粗糙度Ra1.6 IT 7 粗车 4mm 半精车 4mm 粗磨 0.6mm

Φ40的外圆柱表面：粗糙度Ra0.8 IT7

粗车 6mm 半精车 1.2mm 粗磨 0.8mm

半精磨 0.3 精磨 0.1mm

Φ32：粗糙度Ra1.6 IT6

粗车 6mm 半精车 1.2mm 粗磨 0.8mm

莫氏锥孔粗糙度 IT6

钻孔Φ19的钻头粗镗0.8mm 半精镗0.5mm 精镗0.5mm

粗磨 0.2mm

内孔：粗糙度IT11 钻-扩

+0.025内孔：粗糙度IT7钻-扩-粗车-精车

Φ30

通孔两端的600锥角及键槽：粗糙度IT7粗车-半精车-精车

根据各工序加工余量的选定

因中间Φ40和那Φ32段比较长，在锻造过程中会产生的弯曲变形会比较大，要多留些余量来车削修整外圆。所以这两段外圆在加5mm的切削余量。毛坯锻造以后的大小是由Φ79×151和Φ52×462和Φ44×417三个圆柱构成的毛坯。

根据质量守恒定律可以算出毛坯的大小

圆柱的体积=底面积×高

毛坯的长度=（Φ79的体积+Φ40的体积+Φ44的体积）+中心台体积/0.98锻造时的磨耗。/（40×40）π=（π×39.5×39.5×151+π×26×26×462+π×22×22×417）+（π×15×15×17）/0.98锻造时的磨耗。/（40×40）π={π（39.5×39.5×151+ 26×26×462+ 22×22×417）/0.98锻造时的磨耗。/（40×40）π}=π（1560.2×151+676×462+484×417）=π（218435+106420314+201828）≈478.15+2.44 ≈481

毛坯的大小为Φ80×481