车床CA6140主轴工艺设计说明书.docx
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车床CA6140主轴工艺设计说明书
CA6140车床主轴机械加工工艺规程设计说明书
题目：
主轴的零件机械加工工艺规程设计
内容：
1、车床主轴的零件图1张
2、机械加工工艺过程综合卡片2张
3、机械加工工序卡1张
4、课程设计说明书1份
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。
第二章，车床主轴的工作条件与技术要求
a..承受摩擦与磨损机床主轴的某些部位承受着不同程度的摩擦，特别是轴颈部位，因为轴颈与某些轴承配合时，摩擦较大所以此部位应具有较高的硬度仪增强耐磨性。
但是某些部位的轴颈与滚动轴承相配合摩擦不大，所以就不需要大的硬度。
b.工作中时承受载荷机床主轴在高速运转时要承受多种载荷的作用，如弯曲、扭转、冲击等。
所以要求主轴具有抵抗各种载荷的能力。
当主轴载荷较大、转速又高时，主轴还承受着很高的变交应力。
因此要求主轴具有较高的疲劳强度和综合力学性能即可。
（1）、支承轴颈的技术要求
主轴两支承轴颈A、B的圆度允差0.005毫米，径向跳动允差0.005毫米，两支承轴颈的1：
12锥面接触率＞70%，表面粗糙度Ra0.4um。
支承轴颈直径按IT5-7级精度制造。
主轴外圆的圆度要求，对于一般精度的机床，其允差通常不超过尺寸公差的50％，对于提高精度的机床，则不超过25%，对于高精度的机床，则应在5～10％之间。
（2）、锥孔的技术要求
主轴锥孔（莫氏6号）对支承轴颈A、B的跳动，近轴端允差0.005mm，离轴端300mm处允差0.01毫米，锥面的接触率＞70％，表面粗糙度Ra0.4um，硬度要求HRC48。
（3）、短锥的技术要求
短锥对主轴支承轴颈A、B的径向跳动允差0.008mm，端面D对轴颈A、B的端面跳动允差0.008mm，锥面及端面的粗糙度均为Ra0.8um。
（4）、空套齿轮轴颈的技术要求
空套齿轮的轴颈对支承轴颈A、B的径向跳动允差为0.015毫米。
（5）、螺纹的技术要求
这是用于限制与之配合的压紧螺母的端面跳动量所必须的要求。
因此在加工主轴螺纹时，必须控制螺纹表面轴心线与支承轴颈轴心线的同轴度，一般规定不超过0.025mm。
从上述分析可以看出，主轴的主要加工表面是两个支承轴颈、锥孔、前端短锥面及其端面、以及装齿轮的各个轴颈等。
而保证支承轴颈本身的尺寸精度、几何形状精度、两个支承轴颈之间的同轴度、支承轴颈与其它表面的相互位置精度和表面粗糙度，则是主轴加工的关键。
第三章，主轴的选材与原因
选材选用45钢即可因为主轴承受变弯曲应力与扭转应力，但由于承受的载荷并不是很大，转速也不高，冲击作用也不大，所以具有一般的综合力学性能即可。
但因为主轴大端的内锥孔和外锥孔处，因经常与卡盘、顶尖有相对摩擦；花键部位与齿轮有相对滑动，所以这些部位要求较高的硬度与耐磨性。
45钢的钢性虽淬透性较差，但主轴工作时最大应力分布在表面，在粗车后，轴的形状较简单，在调质淬火时一般不会开裂。
因此选用合金调质钢，采用廉价、可锻性和切割加工性皆好的45钢即可。
车床主轴直径较大，阶梯较多，宜选锻件毛坯。
并且节约原材料和减少加工工时。
第四章，材料的热处理
热处理技术条件为整体调质，硬度为220——250HBS，内锥孔与外锥体淬火，硬度45——50HRC；花键部位高频淬火，硬度48——53HRC。
内锥孔和外锥体用盐炉快速加热并水淬，外锥体键槽不淬硬，要注意保护。
花键要用高频淬火以减少变形并达到表面淬硬的要求。
由于轴较长，且锥孔与外锥体对两轴劲的同轴度较高，故锥部淬火应与花键淬火分开进行，以减少淬火变形；随后用粗磨校正淬火变形，然后再进行花键的加工与淬火，其变形可用最后精磨予以消除。
第五章制定加工工艺路线
拟订零件的加工路线是制定工艺规程的总体布局，主要任务是选择各表面的加工方法，及定位基准，确定加工顺序，各工序采用的机床设备和工艺装备等。
5.1主轴加工工艺过程分析
主轴加工工艺过程可划分为三个加工阶段，即粗加工阶段（包括铣端面、加工顶尖孔、粗车外圆等）；半精加工阶段（半精车外圆，钻通孔，车锥面、锥孔，钻大头端面各孔，精车外圆等）；精加工阶段（包括精铣键槽，粗、精磨外圆、锥面、锥孔等）。
在机械加工工序中间尚需插入必要的热处理工序，这就决定了主轴加工各主要表面总是循着以下顺序的进行，即粗车→调质（预备热处理）→半精车→精车→淬火-回火（最终热处理）→粗磨→精磨。
综上所述，主轴主要表面的加工顺序安排如下：
外圆表面粗加工（以顶尖孔定位）→外圆表面半精加工（以顶尖孔定位）→钻通孔（以半精加工过的外圆表面定位）→锥孔粗加工（以半精加工过的外圆表面定位，加工后配锥堵）→外圆表面精加工（以锥堵顶尖孔定位）→锥孔精加工（以精加工外圆面定位）。
当主要表面加工顺序确定后，就要合理地插入非主要表面加工工序。
对主轴来说非主要表面指的是螺孔、键槽、螺纹等。
这些表面加工一般不易出现废品，所以尽量安排在后面工序进行，主要表面加工一旦出了废品，非主要表面就不需加工了，这样可以避免浪费工时。
但这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过程中损伤已精加工过的
对凡是需要在淬硬表面上加工的螺孔、键槽等，都应安排在淬火前加工。
非淬硬表面上螺孔、键槽等一般在外圆精车之后，精磨之前进行加工。
主轴螺纹，因它与主轴支承轴颈之间有一定的同轴度要求，所以螺纹安排在以非淬火-回火为最终热处理工序之后的精加工阶段进行，这样半精加工后残余应力所引起的变形和热处理后的变形，就不会影响螺纹的加工精度。
5.2、工艺路线的拟定
为保证几何形状、尺寸精度、位置精度及各项技术要求，必须判定合理的工艺路线。
工艺路线方案一
序号
工序名称
工序内容
定位基准
设备
5
备料
10
锻造
磨锻
立式精锻机
15
热处理
正火
回火炉
20
锯头
锻件两端切平
锯床
25
铣端面打中心孔
同车量端面，钻的中心孔
小端外形
专用机床
30
荒车
粗车各段外径，均放余量为2.5～3mm
大端外形及断面、小端中心孔
卧室车床
35
热处理
调质220～240HB
40
车大端各部
右端大外圆车刀尺寸：
车短锥C成108mm外圆：
车端面D，道教，切退刀槽
大端外形，小端中心孔
卧式车床C620B
45
仿形车小端各部
车小端各部外圆
108外圆，D面，小端中心孔
液压半自动仿形车床
50
钻深孔
钻主轴通孔至尺寸
M115X1.5，76h6外圆及小断面
专用深孔钻床
55
车小端锥孔
车小端内锥孔（配1:
20锥堵）
108外圆，76h6外圆及大断面
卧式车床C620B
60
车大锥孔
车大端锥孔，配莫氏6号锥堵;车短锥C及端面D
76h6外圆，大头1:
20锥及小端面
卧式车床C620B
65
钻孔
钻大端面各孔
大端短锥及端面D
专用钻模，钻床
70
热处理
高频局部（90g6，短锥，莫氏锥孔）淬火：
达图样要求
高频淬火机
75
上锥堵
轴上装上锥堵
80
精车
精车各外圆并车槽
两锥堵中心孔
数控车床CSK6163
85
粗磨外圆
粗磨76h6，90g6外圆两段
两锥堵中心孔
万能外圆磨床M1433B
90
粗磨锥孔
拆大头锥堵，粗磨莫氏6号锥孔，装大头锥堵
76h6外圆，大头1:
20锥及小端面
内圆磨床M2120
95
铣花键
粗，精铣键到图样尺寸
两锥堵中心孔
花键铣床YB6016
100
铣键槽
铣键槽到尺寸
80h5外圆及F面
铣床X52
105
车螺纹
车大端内侧及三段螺纹（配螺母）
两锥堵中心孔
卧式车床
110
磨外圆
精磨各档外圆，E、F面端
两锥堵中心孔
万能外圆磨床M1432A
115
粗精磨圆锥面
组合磨两段1:
12圆锥A,B及短锥C至尺寸
两锥堵中心孔
专用组合磨床
120
去锥堵
拆去前后锥堵
125
精磨莫氏6号锥孔
精磨莫氏6号锥孔至尺寸
80h5外圆，100h6外圆
主轴锥孔磨床
130
检查
按图样技术要求项目检查
工艺路线的分析：
工艺路线方案采用先铣面，后钻孔的思路，符合工序集中和先面后孔的原则，但在加工右边圆柱上平面和左边圆柱下平面时不便于定位和装夹，且不符合基准先行的原则；而加工方案不仅符合先面后孔的原则和基准先行原则，而且便于定位和装夹。
5.4、加工余量的确定
工艺路线拟定以后，应确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过程中，每个工序加工应保证的尺寸，工序尺寸允许的变动范围就是工序尺寸的公差。
工序尺寸的确定与加工余量有着密切的关系。
零件图上的尺寸和公差就是最终的加工工序尺寸和公差。
将此尺寸加上加工余量就是上一工序的工序尺寸。
第六章轴类零件的检验
6.1、加工中的检验
自动测量装置，作为辅助装置安装在机床上。
这种检验方式能在不影响加工的情况下，根据测量结果，主动地控制机床的工作过程，如改变进给量，自动补偿刀具磨损，自动退刀、停车等，使之适应加工条件的变化，防止产生废品，故又称为主动检验。
主动检验属在线检测，即在设备运行，生产不停顿的情况下，根据信号处理的基本原理，掌握设备运行状况，对生产过程进行预测预报及必要调整。
在线检测在机械制造中的应用越来越广。
6.2、加工后的检验
单件小批生产中，尺寸精度一般用外径千分尺检验；大批大量生产时，常采用光滑极限量规检验，长度大而精度高的工件可用比较仪检验。
表面粗糙度可用粗糙度样板进行检验；要求较高时则用光学显微镜或轮廓仪检验。
圆度误差可用千分尺测出的工件同一截面内直径的最大差值之半来确定，也可用千分表借助V形铁来测量，若条件许可，可用圆度仪检验。
圆柱度误差通常用千分尺测出同一轴向剖面内最大与最小值之差的方法来确定。
主轴相互位置精度检验一般以轴两端顶尖孔或工艺锥堵上的顶尖孔为定位基准，在两支承轴颈上方分别用千分表测量。
总结
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，通过这次设计实践，使我对机械设计有了更多的了解和认识.为我们以后的工作打下了坚实的基础.
这次课程设计是我们真正理论联系实际、深入了解设计概念和设计过程的实践考验，对于提高我们机械设计的综合素质大有用处。
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。
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。
设计中还存在不少错误和缺点，需要继续努力学习和掌握有关机械设计的知识，继续培养设计习惯,巩固、加深和扩展有关机械设计方面的知识等方面有重要的作用,思维从而提高设计实践操作能力
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。
参考文献
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