主轴套筒毕业设计.docx

1、主轴套筒毕业设计毕业设计用纸摘要机床主轴是机床的核心功能部件，传统机床主轴是通过中间的传动装置， 如皮带、齿轮等带动主轴旋转而进行工作的。电主轴又称内装式电机主轴单元， 其主要特征是电机置于主轴内部，通过驱动电源直接驱动主轴进行工作。由于 电主轴将机床主轴的高精度与高速电机的电磁功能有机地结合在一起，省去复 杂的中间传动环节，具有调速范围广、振动噪声小，便于控制，能实现准停、 准速、准位等功能，不仅拥有极高的生产效率，而且能显著地提高零件的表面 质量和加工精度。在机械制造业不断向高速、高精度、高智能化发展的今天， 高速高精度电主轴已经得到了广泛的应用。本论文主要是主轴套筒的加工工艺及制造，主要

2、涉及主轴套筒的切削用量 的选择，工件的定位装夹，加工顺序，结合数控加工等，分别进行工艺方案分 析，机床的选择，刀具加工路线的确定，数控程序的编制，最终形成可以指导 生产的工艺文件。在整个工艺过程的设计过程中，要通过分析，确定最佳的工 艺方案，使得零件的加工成本最低，合理的选用定位夹紧方式，使得零件加工 方便、定位精准、刚性好，合理选用刀具和切削参数，使得零件的加工在保证 零件精度的情况下，加工效率最高、刀具消耗最低。在设计中主要用CAD以及 Mastercam来体现了主轴套筒的三维造型以及加工过程。并且通过Mastercam的 自动生成程序来减少实际生产过程的工艺设计时间。最终形成的工艺文件要

3、完 整，并能指导实际生产。关键词：主轴套筒工艺设计数控加工第 1 页 共 47 页毕业设计用纸ABSTRACTThe spindle is the core of the machine tool functional unit, spindle is traditional through intermediate transmission device, such as leather belt, gear, etc and the spindle drive to work. Electric spindle and said loading in motor spindle unit,

4、 its are main the feature is motor spindle, through the drive in internal power supply direct driving spindle. Because electric spindle of machine tool spindle will high accuracy and high speed motor of the electromagnetic function together efficiently, save in the middle of the complex transmission

5、 links with speed, scope, the noise is small, easy to control the vibration, can realize must stop, accurate speed, allowed a, and other functions, not only with the high production efficiency, but also can improve the surface quality of parts and machining accuracy. In mechanical manufacturing to k

6、eep the high speed, high precision, high intelligent development today, high speed and high precision electric spindle has been widely used.This thesis mainly is the processing technology of the spindle sleeve and manufacturing, mainly involves the spindle sleeve of selection of cutting parameter, a

7、lso the positioning clamping, processing order, with CNC processing etc, are for process scheme analysis, the choice of the machine tool, cutting tool processing route, the determination of numerical control programming, and finally form can guide the production process documents. In the whole proce

8、ss of the design process, through the analysis to determine the best, process scheme, making parts processing, the selection of the lowest cost of reasonable positioning clamping style, making parts processing convenient, positioning precision, rigid, reasonable choice of cutting tool and cutting pa

9、rameters, makes parts processing in guarantee the accuracy of the parts, processing efficiency is the highest, cutting tool consumption minimum. In the design of the main use CAD and Mastercam to reflect the spindle sleeve of 3 d modeling and process. And Mastercam through the automatic generation o

10、f program to reduce the actual process of production process design time. We finally formed process documents to complete, and can guide practical production.Keywords: spindle sleeve machining process design nc第 2 页 共 47 页毕业设计用纸目录第一章 绪 论 -4 第二章 主轴套筒零件的加工工艺设计 -5 2.1 主轴套筒零件图 -5 2.2 零件的结构工艺性分析 -6 2.3 毛

11、坯的确定 -7 2.4 主要加工表面方法的确定 -8 2.5 定位基准和夹紧方案的确定 -10 2.6 工艺路线的拟定 -14 第三章 主轴套筒的数控加工工序设计 -16 3.1 加工余量的确定 -16 3.2 切削用量的确定 -16 3.3 刀具的选择 -18 3.4 夹具的选择 -19 3.5 加工设备的选用 -20 3.6 工序与工步的划分 -21 第四章 主轴套筒的数控加工程序 -26 第五章 结论 -37 参 考 文 献 -38致谢 -39附表 1 机械加工工艺过程卡片 -40 附表 2 数控加工工序卡片 -41 附表 3 数控加工工序卡片 -42 附表 4 数控加工工序卡片 -43

12、 附表 5 数控加工工序卡片 -44 附表 6 数控加工工序卡片- 45附表 746数控加工工序卡片-第 3 页 共 47 页高速刀具的装卡方式：广为熟悉的 BT、ISO 刀具，已被实践证明不适合于高速加工。这 种情况下出现了 HSK、SKI 等高速刀具。高频变频装置： 要实现电主轴每分钟几万甚至十几万转的转速，必须用一高频变频装置来驱动电主轴的内置高速电动机，变频器的输出频率必须达到上千或几千赫兹。电主轴是最近几年在数控机床领域出现的将机床主轴与主轴电机融为一体的新技术电主轴是最近几年在数控机床领域出现的将机床主轴与主轴电机融为一体的新技术，它与直线电机技术、高速刀具技术一起，将会把高速加工

13、推向一个新时代。电主轴是一套组件，它包括电主轴本身及其附件：电主轴、高频变频装置、油雾润滑器、冷却装置、内置编码器、换刀装置。电主轴所融合的技术：高速轴承技术：电主轴通常采用复合陶瓷轴承，耐磨耐热，寿命是传统轴承的几倍；有时也采用电磁悬浮轴承或静压轴承，内外圈不接触，理论上寿命无限；高速电机技术：电主轴是电动机与主轴融合在一起的产物，电动机的转子即为主轴的旋转部分，理论上可以把电主轴看作一台高速电动机。关键技术是高速度下的动平衡；润滑：电主轴的润滑一般采用定时定量油气润滑；也可以采用脂润滑，但相应的速度要打折扣。所谓定时，就是每隔一定的时间间隔注一次油。所谓定量，就是通过一个叫定量阀的器件，精

14、确地控制每次润滑油的油量。而油气润滑，指的是润滑油在压缩空气的携带下，被吹入陶瓷轴承。油量控制很重要，太少，起不到润滑作用；太多，在轴承高速旋转时会因油的阻力而发热。冷却装置：为了尽快给高速运行的电主轴散热，通常对电主轴的外壁通以循环冷却剂，冷却装置的作用是保持冷却剂的温度。内置脉冲编码器：为了实现自动换刀以及刚性攻螺纹，电主轴内置一脉冲编码器，以实现准确的相角控制以及与进给的配合。自动换刀装置：为了应用于加工中心，电主轴配备了自动换刀装置，包括碟形簧、拉刀油缸等；毕业设计用纸第一章绪论本设计的零件为主轴套筒，它是用于主轴上的一个连接件，从其外形特征 来看，它是一个典型的套类零件。本文根据该零

15、件的图纸及技术要求，对该零 件进行了详细的数控加工工艺分析，依据分析的结果，确定了该零件的加工方 法、装夹方式、定位基准、使用刀具、加工顺序安排、工步划分，走刀路线和 切削用量等，并编制了零件的数控加工工艺卡片、数控加工工序卡片和刀具卡 片等，最后，采用手工编程和自动编程的方式编制了该零件的数控加工程序。第 4 页 共 47 页。毕业设计用纸第二章2.1 主轴套筒零件图主轴套筒零件的加工工艺设计技术要求：1 铸件粗加工后须经时效处理2.铸件不得有疏松，夹砂，砂眼，气泡等铸造缺陷 3.190js5尺寸保证与件31003A过盈0.010.02配合 4.未注倒角1X45 .密封圈沟槽尖角倒圆r0.1

16、0.2 5.130JS5与150JS5尺寸组合镗6.检查任意处硬度均不得小于HB190以上所示为主轴套筒的零件图，其材料为 HT300，毛坯尺寸为254mmX424mm（直径*长），小批量生产第 5 页 共 47 页毕业设计用纸2.2 零件的结构工艺性分析在制订零件的机械加工工艺规程时，首先要对零件图进行分析，着重对零件进行结构分析和技术要求的分析。该零件的加工必须符 合以下原则：（1）要保证加工零件的技术要求,加工出合格的产品。（2）提高生产率。（3）降低生产成本。图所示零件是主轴套筒，其结构特点如下：主轴套筒中间安装 机床主轴，在两端 130mm 与 150mm 孔内安装轴承，轴承内孔与主

17、轴轴颈相配合用来支承主轴并保证主轴的回转精度；在套筒的圆表面上铣出齿条与主轴箱中的齿轮相啮合，由齿轮带动齿条，使主轴套筒与主轴实现进给运动；主轴套筒外圆与抽轴承相配合，要求主轴套筒既能在横向运动时无阻滞，以要求在主轴旋转时不产生 晃动，以保证主轴的回转精度。所以 130mm 与 150mm 孔的外 圆是该零件的主要加工的表面。此外，该零件全长 420mm，两端内孔的形状和位置公差是不易掌握的，将直接影响到零件的加工精度，套筒的主要面的粗糙度 Ra 数值要求不太高，但是很多孔和外圆的同轴度要求较高，需要在加工时注意，总之该零件的主要加工表面必须经过多道加工，才能逐步提 高精度以达到要求。第 6

18、页 共 47 页毕业设计用纸2.3 毛坯的确定在制定工艺规程时，正确地选择毛坯有着重大的技术意义。毛坯种类的 选择，不仅影响着毛坯制造的工艺、而且对零件的机械加工工艺、设备和工具 的消耗以及工时定额也都有很大的影响。因此，正确选择毛坯，需要毛坯制造和及 机械加工零方面的工艺人员紧密配合，以兼顾冷、热加工两方面的要求。机械加工中常见的毛坯（1）铸件：形状复杂的毛坯，宜采用铸造方法制造。（2）锻件：锻件有自由锻造锻件和模锻件两种（3）型材：机械制造中的型材按截面形可分为圆钢、方钢、六角钢、 扁钢、角钢、槽钢和其他特殊截面形状的型材。（4）组合毛坯：将铸件、锻件、型材或经局部机械加工的半成品组合在

19、一起，也可作为机械加工的毛坯，组合的方法一般是焊接。毛坯选择的的两种不同一种是毛坯的形状和尺寸尽量与零件接近，零件制造的大部分劳动量用于毛坯，机械加工多为精加工，劳动量和费用都比较少； 另一种是毛坯的形状及尺寸与零件相差较大，机械加工切除较多材料，其劳动 量及费用也较大。毛坯选择应考虑的因素1零件材料的工艺特性及零件材料组织和性能的要求2零件的结构形状与外形尺3生产纲领的大小4现有生产条件主轴套筒的材料为 HT300，而且各外圆直径尺寸相差不大，所 以选择毛坯类型为铸件，成品外形尺寸为 250mm420mm，所以 主轴套筒选择毛坯尺寸为 254mm424mm。第 7 页 共 47 页适用于淬火

20、钢以外 的各种金属。但不宜加工非铁金属。坯，也可用于加工非铁金属2.4 加工表面方法的确定根据加工表面的精度和表面粗糙度要求，查表 2.4 外圆表面的加工方案，表 2.5 案，表 2.6 平面加工方案，可得各加工表面的方案，详见下面的总结。表 2.4 外圆表面的加工方案毕业设计用纸孔加工方序号加工方案经济加工精度等级（IT）加工表面粗糙度Ra适用范围1粗车11125012.52粗车半精车8106.33.23粗车半精车精车671.60.84粗车半精车精车液压（抛光）560.20.0255粗车半精车磨削670.80.4主要用于淬火钢， 也可用于未淬火钢，6粗车半精车粗磨精磨560.40.17粗车半

21、精车粗磨精磨超中精加工 (轮式超精磨)560.10.0128粗车半精车精车金刚石车560.40.025主要用于要求较高的非铁金属的加工。9粗车半精车粗磨精磨超精磨（镜 面磨）5 级以上0.025极高精度的钢或铸铁的外圆加工。10粗车半精车粗磨精磨研磨5 级以上0.1表 2.5 孔加工方案序号加工方案经济加工精度（IT）加工表面粗糙度Ra适用范围1钻111212.5加工未淬火钢及铸铁的实 心毛坯，也可用于加工非 铁金属（但粗焅度稍高）， 孔径小于 20mm.2钻铰893.21.63钻粗铰精铰781.60.84钻扩1112.56.3加工未淬火钢及铸铁的实心毛5钻扩铰893.21.6第 8 页 共

22、47 页20mm.宜采用精刨宽刃方案。平面或不淬硬平面。毕业设计用纸6钻铰粗铰精铰71.60.8（但粗焅度稍高），孔径大于7钻扩机铰手铰670.40.18钻（扩）拉（或推）791.60.1大批大量生产中小零件的通孔。9粗镗（扩孔）111212.56.3除淬火钢外的各种材料， 毛坯有铸出孔或锻出孔。10粗镗（粗扩）半精镗（精扩）9103.21.611粗镗（粗扩）半精镗（精扩）精镗 （铰）781.60.812粗镗（粗扩）半精镗（精扩）精镗 浮动镗刀块精镗670.80.413粗镗(扩)半精镗磨孔780.80.2主要用于加工淬火钢，也可用 开不淬火钢，不宜用于非铁金 属。14粗镗(扩)半精镗粗磨精磨6

23、70.20.115粗镗半精镗精镗金刚石镗670.40.05主要用于精度要求较高的 非铁金属加工。16钻（扩）粗铰精铰珩磨钻（扩）拉珩磨粗镗半精镗精镗珩磨670.20.025精度要求很高的孔17以研磨代替上述的珩磨560.118钻（粗镗）扩（半精镗）脉滚挤670.1成批大量生产的非铁金属零件中的小孔，铸铁箱体上的孔。表 2.6 平面加工方案序号加工方案经济加工精度等级（IT）加工表面粗 糙度Ra适用范围1粗车半精车896.33.2端面2粗车半精车精车671.60.83粗车半精车磨削790.80.24粗刨（粗铣）精刨（精铣）796.31.6一般不淬硬的平面（端铣粗糙度可较低）5粗刨（粗铣）精刨（精

24、铣）刮研560.80.1精度要求较高的不淬 硬平面，批量较大时6粗刨（粗铣）精刨（精铣）宽刃精刨670.80.27粗刨（粗铣）精刨（精铣）磨削670.80.2精度要求较高的淬硬8粗刨（粗铣）精刨（精铣）粗磨精磨560.40.25第 9 页 共 47 页毕业设计用纸9粗铣拉690.80.2大量生产，较小的平 面10粗铣精铣磨削研磨5 级以上0.1高精度平面由上表确定各表面的加工方法因为外圆的表面粗糙度要求不高，都在 0.8 以上，选择“粗车 半精车精车”即可内孔的要求在 150 处最高，粗糙度在 0.4 以上，所以选择“粗镗(扩)半精镗磨孔” ，其他的内孔要求不高，只需要“点钻 镗”即可。2.5

25、 定位基准和夹紧方案的确定在工艺规程设计中，正确选择定位基准，对保证零件技术要求、确定加工 先后顺序有着至关重要的影响。定位基准有精基准与粗基准之分。用毛坯未经 加工的表面定位基准称为粗基准；用加工过的表面作定位基准称为精基准。在 选择定位基准时一般都是先根据零件的加工要求选择精基准，然后再考虑用那 一组表面作粗基准才能把精基准加工出来 。1精基准的选择原则选择精基准一般应遵循以下几项原则：（1）基准重合原则为了较容易地获得加工表面对其设计基准的相对位置精度要求，应选择加工表 面的设计基准为其定位基准。这一原则称为基准重合原则 。如果加工表面的设 计基准与定位基准不重合，则会增大定位误差，如果选择所加工表面的工序基 准为精基准，这样可以避免由于基准一重合收起的定位误差。（2）统一基准原则第 10 页 共 47 页毕业设计用纸应尽可能选择用同一组精基准加工工序上尽可能多的表面，以保证所加工的各 个表面之间具有正确的相对位置关系。例如，加工轴类零件时，一般都采