机械制造.docx
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机械制造
目录
目录………………………………………………1
序言………………………………………………3
机床主轴加工工艺设计……………………………………………3
一、机床主轴零件图分析…………………………………………4
二、毛坯的形式……………………………………………………5
2.1毛坯的大头确定…………………………………………5
2.2毛坯的尺寸确定…………………………………………6
2.3主轴的材料的选择………………………………………6
三、热处理工艺的制定和安排……………………………………6
3.1毛坯热处理…………………………………………………7
3.2预备热处理…………………………………………………7
3.3最终热处理…………………………………………………7
四、基准的选择……………………………………………………7
4.1粗基准的选择………………………………………………7
4.2精基准的选择………………………………………………8
4.3基准的转换…………………………………………………8
五、加工工序的安排和工序的确定………………………………9
5.1加工顺序方案确定…………………………………9
六、工艺路线…………………………………………………11
七、切削速度的计算……………………………………………17
7．1小端面切削速度计算………………………………17
7．2大端面切削速度计算………………………………19
7．3钻中心孔………………………………………19
7．4粗车外圆………………………………………20
八．总结…………………………………………………21
九．参考文献……………………………………………23
序言
机械制造工艺及设备毕业设计是我们完成本专业教学计划的一个极为重要的实践性教学环节，是使我们综合运用所学过的基本课程，基本知识与基本技能去解决专业范围内的工程技术问题而进行的一次基本训练。
我们在完成课程设计的同时，也培养了我们正确使用技术资料，国家标准，有关手册，图册等工具书，进行设计计算，数据处理，编写技术文件等方面的工作能力，也为我们以后的工作打下坚实的基础，所以我们要认真对待这次综合能力运用的机会！
其主要目的是：
1.培养学生综合分析和解决本专业的一般工程问题的独立能力，拓宽和深化所学的知识。
2.培养学生树立正确的设计思想，设计思维，掌握工程设计的一般程序，规范和方法。
3.培养学生正确的使用技术知识，国家标准，有关手册，图册等工具书，进行设计计算，数据处理，编写技术文件等方面的工作能力和技巧。
4.培养学生进行调整研究，面向实际，面向生产，向工人和工程技术人员学习的基本工作态度，工作作风和工作方法。
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
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。
毛坯尺寸确定的方法
2.1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所以外径的总余量为10.972mm
毛坯
图1-3
2．2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.
2．3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：
3.1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。
3.2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。
3.3最终热处理
主轴的某些重要表面（如Φ70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
4.1粗基准的选择
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。
4.2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。
4.3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φ75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。
图1-4
五、加工工序的安排和工序的确定
5.1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→钻深孔→外表面精加工→锥孔粗加工→锥孔精加工
2）、外表面粗加工→钻深孔→锥孔粗加工→锥孔精加工→外表面精加工
3）、外表面粗加工→钻深孔→锥孔次加工→外表面精加工→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
圆钢
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
￠180mm×700mm
2
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710mm
C6140
2
钻两端中心孔
中心钻
￠2mm3
用尾座顶尖顶住中心孔
3
粗车￠90mm外圆至￠94.4mm，长670mm
4
粗车￠80mm外圆至￠84.4mm，长610mm
5
粗车￠75mm外圆至￠79.4mm，长529mm
6
粗车￠70mm外圆至￠74.4mm，长166mm
7
粗车￠65mm外圆至￠69.4mm，长mm
8
粗车￠180mm外圆至￠184.8mm长40mm
5
钻深孔
深孔钻床
两端支承轴颈
6
车小端锥孔
卧式车床
两端支承轴颈
7
热处理
调质处理220～240HBS
8
钳工
修研两端中心孔
9
半精车
1
半精车￠90mm外圆至￠94.4mm，长670mm
双顶尖装夹
2
半精车￠80mm外圆至￠80.8mm，长610mm
3
半精车￠75mm外圆至￠75.8mm，长529mm
4
半精车￠70mm外圆至￠70.8mm，长166mm
5
半精车￠65mm外圆至￠60.8mm，长mm
6
半精车￠180mm外圆至￠180.8mm长40mm
10
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￠90mm外圆至￠90.2mm，长670mm
数控车床
锥堵顶尖孔
2
精车￠80mm外圆至￠80.2mm，长610mm
3
精车￠75mm外圆至￠75.2mm，长529mm
4
精车￠70mm外圆至￠70.2mm，长166mm
5
精车￠65mm外圆至￠65.2mm，长mm
6
精车￠180mm外圆至￠180.2mm长40mm
14
洗键槽
立式铣床
15
车螺纹
车一处螺纹（与螺母配车）
卧式车床
锥堵顶尖孔
16
磨削
1
精车￠90mm外圆至￠90.0mm，长670mm
外圆磨床
锥堵顶尖孔
2
精车￠80mm外圆至￠80.0mm，长610mm
3
精车￠75mm外圆至￠75.0mm，长529mm
4
精车￠70mm外圆至￠70.0mm，长166mm
5
精车￠65mm外圆至￠65.0mm，长mm
6
精车￠180mm外圆至￠180.0mm长40mm
7
精磨大端莫氏5号内锥孔（卸堵，涂色法检查接触率≥70%）
17
钳工
端面孔去锐边倒角，去毛刺
18
检验
按图样要求全部检验
专用检具
七、切削速度的计算：
㈠已知毛坯小端长度方向上的加工余量为3.5mm，粗车时分两次加工，ap=1mm；毛坯大端长度方向的加工余量为3.7mm，粗车时一次加工ap=2mm
㈡进给量f，根据《机械加工工艺设计手册》
当刀杆的尺寸为16mm×25mm时，ap为3时，以及工件的直径为400mm时，f=1.0mm/r
㈢计算切削速度
按《机械加工工艺手册》
v=
m/min.当f＞0.70时，
其中
=235，Xv=0.15，yv=0.45，m=0.2T=240
7.1小端面切削速度计算：
vc1=78.528（m/min）
确定机床转速：
n
=
250.089
确定为n
=250（r/min）
7.2大端面切削速度计算：
vc2=70.773（m/min）
确定机床转速：
n
=
125.218
确定为n
=130（r/min）
7.3钻中心孔
刀具：
A型中心钻《机械加工工艺手册》
进给量：
f=0.075mm/r，《机械加工工艺设计实用手册》
切削速度v=18m/min
联系实际机床切削速度选取：
n
故实际切削速度：
v=
7．4粗车外圆
粗车φ90外圆：
切削深度：
单边余量
；
进给量：
《机械加工工艺手册》：
选f=0.6mm/r；
计算切削速度：
《机械加工工艺手册》：
确定主轴转速：
按机床选取n=270r/min。
粗车φ75外圆：
切削深度：
单边余量ap=9.4mm，共进5刀；
进给量：
《机械加工工艺手册》：
选用f=0.5mm/r；
计算切削速度：
《机械加工工艺手册》：
确定主轴转速：
按机床选取n=280r/min。
总结
时光飞逝，为期一个月的机械制造工艺课程设计已经接近尾声。
回首这段时间的设计过程，感慨万千。
使我从中学到了以前在课内根本就学不到的东西。
受益匪浅！
在这次设计过程中，使我真正的认识到自己的不足之处，以前上课没有学到的知识，在这次设计当中也涉及到了。
使我真正感受到了知识的重要性。
这次设计将我以前学过的机械制造工艺与装备、公差与配合、机械制图、工程材料与热处理工艺等知识很好的串联了起来，起到了穿针引线的作用，巩固了所学知识的作用。
在机械制造工艺课程设计中，首先是对工件机械加工工艺规程的制定，这样在加工工件就可以知道用什么机床加工，怎样加工，加工工艺装备及设备等，因此，工件机械加工工艺规程的制定是至关重要的。
在机械制造工艺课程设计中还用到了CAD制图和一些计算机软件，因为学的时间长了，因此在开始画图的时候有很多问题，而且不熟练，需参阅课本。
但不久就能熟练的画了。
CAD制图不管是现在，对以后工作也是有很大的帮助的。
因此，这次真正将以前所学的联系到实际应用中来了。
在这次机械制造工艺课程设计中，还有一个重要的就是关于专用夹具的设计，因为机床夹具的设计在学习的过程中只是作为理论知识讲的，并没有亲自设计过，因此，在开始的设计过程中，存在这样那样的问题，在老师的细心指导下，我根据步骤一步一步的设计，画图，查阅各种关于专用夹具的设计资料，终于将它设计了出来，我感到很高兴，因为在这之中我学到了以前没有学到的知识，也懂得了很多东西，真正做到了理论联系实际。
在这次机械制造工艺课程设计中，我学到了很多知识，有一点更是重要，就是我能作为一个设计人员，设计一个零件，也因此，我了解了设计人员的思想，每一个零件，每件产品都是先设计出来，再加工的，因此，作为一个设计人员，在设计的过程中一点不能马虎，每个步骤都必须有理有据，不是凭空捏造的。
而且，各种标准都要严格按照国家标准和国际标准，查阅大量资料，而且设计一个零件，需要花好长时间。
亲自上阵后我才知道，做每件是都不是简简单单就能完成的，是要付出大量代价的。
因此，我们也要用心去体会每个设计者的心思，这样才能像他们一样设计出好的作品。
在这次械制造工艺课程设计中，对我来说有所收获也存在着不足之处。
收获：
1）能把以前所学的各种知识，综合的运用的这次设计中，巩固了以前所学的知识。
2）学会了参阅各种资料及查各种余量、切削用量等手册。
3）学会了，分析问题，解决问题的能力。
不足之处：
1）有些步骤，问题解决的方法不是很好，需在以后的学习、实践中进一步改进。
2）有些工艺路线制定的不是太好，而且余量、切削用量设计不是很精确，需在以后的实践中积累经验，进一步改进。
综上所述：
这次的械制造技术基础工艺课程设计对我以后的工作起了很大的帮助，我认识到，无论是工作还是学习都必须做到认真、谨慎，时时处处细心。
参考文献
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机械制造工艺学。
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机械制造工艺与夹具设计指导。
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工程材料及热成型工艺。
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机械制造工艺及设备设计手册。
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机械制造工艺与装备习题集和课程设计指导书。
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金属机械加工工艺人员手册（第三版）。
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互换性与测量技术基础。
机械工业出版社，2004。
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