机械工艺课程设计_钻床主轴套筒

机械制造工艺

课程设计说明书

设计题目：设计“钻床主轴套筒”零件的

机械加工工艺规程

机械制造工艺

课程设计任务书

题目：设计“钻床主轴套筒”零件的机械

加工工艺规程

容：1、零件图

2、毛坯图

3、机械加工工艺规程

4、课程设计说明书

前言

机械制造工艺学课程设计是我们对所学课程的一次深入的综合性的复习，也是一次理论

联系实际的训练，因此，它在我们大学四年生活中占有重要的地位。

我们希望能通过这次课程设计对自己未来将从事的工作进行一次适应性训练，从中培养自己分析问题、解决问题及与团队合作的能力，另外，这也是对自身意志力的一次很好的磨练机会。

由于能力所限，本设计难免有许多不足之处，恳请各位老师、同学不吝给予批评和指教。

一、零件的分析

（一）、零件的作用

题目中所给定的零件是钻床主轴套筒（见附图）。钻床主轴套筒是钻床主轴实现轴向进给运动的传动元件，主要作用一是传递钻孔所需的旋转运动, 带动主轴的上下移动；二是承受并传递钻孔时的作用力；三是安装定位钻套。

（二）、零件的工艺分析

钻床主轴套筒可以按装夹方式分成两组加工表面。

下面分述如下：

1.装夹外圆时

这时可以加工的表面包括两端面，Φ24mm的孔，Φ42mm的孔，两个Φ40mm的

孔及其中一个孔的端面，Φ28mm的孔，尺寸为Φ46mm×2mm的槽，尺寸为M45×1的螺纹，Φ31mm 的孔及其端面。其中两Φ42mm孔应保证0.01mm的圆柱度公差。

2.两端顶尖装夹时

这时可以加工的表面包括外圆Φ50mm，模数为2、齿数为18、压力角为20°的齿，尺寸为8mm×1.5mm 的两处外槽。其中应保证齿槽底面与Φ50mm轴的垂直度公差0.025mm。

这两组加工表面之间有着一定的位置要求，主要是

1)孔Φ28mm对Φ50mm轴的基准轴线的圆跳动公差为0.01mm；

2)孔Φ31mm对Φ50mm轴的基准轴线的圆跳动公差为0.01mm；

3)两Φ40mm的孔对Φ50mm轴的基准轴线的同轴度公差为0.012mm。

由以上分析可知，对于这两组加工表面而言，可以先加工其中一组表面，然后再加工另一组表面，并且保证它们之间的位置精度要求。

二、工艺规程设计

（一）、确定毛坯的制造形式

题目给定的零件材料是45钢。考虑到在加工过程中，钻床主轴会经常承受交变载荷和冲击性载荷，而主轴是安装在套筒上，从而套筒也会要经常承受交变载荷和冲击性载荷，尤其是套筒齿条在与齿轮啮合传动的过程中经常要受到很大的力，因此应该选用锻件作为毛坯，以使金属纤维尽量不被切断，保证零件工作的可靠性。由于零件是中批生产，而且零件的轮廓尺寸不大，故可采用模锻成型。

（二）、基面的选择

基面的选择是工艺设计中的重要工作之一。基面选择的正确与合理，可以使加工质量得以保证，生产率得以提高。否则，加工工艺过程中会问题百出，更有甚者，还会造成零件大批报废，是生产无常进行。

粗、精基准的选择。对于一般的轴类零件来说，以外圆作为粗基准是完全合理的。但对

本零件而言，因为圆轴部加工表面较复杂，而外圆加工表面较为简单，可以选用两中心孔作为粗基准（符合基准统一的原则），加工出外圆，然后以外圆为精基准，加工孔。然后再以孔为精基准，精加工外圆。最后一外圆为精基准，精镗孔。这样可以保证精度的要求，且符合互为基准原则。

（三）、制订工艺路线

制定工艺路线的出发点，应当是使零件的几何形状、尺寸精度及位置精度等技术要求能得到合理的保证。在生产纲领已确定为中批量生产的条件下，可以考虑采用万能性机床，并尽量使工序集中来提高生产率。除此之外，还应当考虑经济效益，以便使生产成本尽量下降。

1.工艺路线方案一

工序Ⅰ锻造，正火

工序Ⅱ钻Φ24mm孔至尺寸

工序Ⅲ粗车Φ50mm外圆，留2mm余量

工序Ⅳ热处理：调质245HBA

工序V 精车外圆Φ50mm，留0.5mm余量

工序VI 半精车右端面、各阶梯孔（B孔留1mm余量），孔口倒角2×60°（工艺用）；

调头车端面、各阶梯孔（C孔留1mm余量），切槽，车螺纹，孔口倒角2×

60°（工艺用）

工序VII 检验

工序VIII 粗磨外圆，留余量至0.2mm

工序IX 铣齿

工序X 铣槽两处至8mm×1.5mm

工序XI 检验

工序XII 低温时效

工序XIII 修研两端孔口，倒角2×60°

工序XIV 检验

工序XV 精车Φ40mm孔及其端面至图纸要求（去掉工艺倒角），孔口倒角；调头，精车孔Φ40mm及孔Φ31mm端面至图纸要求（去掉工艺倒角），孔口倒角工序XVI 总检，入库

2.工艺路线方案二

工序Ⅰ锻造，正火

工序Ⅱ钻Φ24mm孔至尺寸

工序Ⅲ粗车Φ50mm外圆，留2mm加工余量

工序Ⅳ热处理，调质245HBA

工序V 精车外圆Φ50mm，留0.5mm加工余量

工序VI 车端面，车Φ42mm孔至尺寸，车Φ40mm孔（留1mm加工余量），车孔Φ28mm到尺寸，孔口倒角2×60°（工艺用）；调头，车端面，保证尺寸175mm

要求，车孔Φ40mm（留1mm加工余量），切槽Φ46mm×2mm，车螺纹M45×1

左至图纸要求，并孔口倒角2×60°（工艺用）

工序VII 检验

工序VIII 粗磨外圆Φ50mm，留加工余量0.2mm

工序IX 铣齿

工序X 铣槽两处至尺寸8mm×1.5mm

工序XI 检验

工序XII 热处理，低温时效

工序XIII 修研两端孔口，倒角2×60°

工序XIV 精磨外圆Φ50mm至图纸要求

工序XV

检验 工序XVI

精车Φ40mm 孔及其端面至图纸要求（去掉工艺倒角），孔口倒角；调头，精车孔Φ40mm 及孔Φ31mm 端面至图纸要求（去掉工艺倒角），孔口倒角 工序XVII

总检，入库

3.工艺路线方案三

工序I 锻造，正火

工序II 钻、扩孔，粗、精镗Φ24mm

工序III 粗车外圆

工序IV 调质处理（HB245）

工序V 半精车外圆

工序VI 半精车右端面及各阶梯孔，车孔口倒角2×60°（工艺用）

工序VII 调头，车另一端面及各阶梯孔，切槽，车螺纹M45mm ，同上，车孔口倒角

2×60°（工艺用）

工序VIII 检验

工序IX 粗磨外圆

工序X 铣齿

工序XI 铣槽（两处）

工序XII 检验

工序XIII 低温时效处理

工序XIV 修研两端面孔口工艺倒角

工序XV 精磨外圆至要求尺寸

工序XVI 精车孔Φ40+0.014

-0.011mm ，再调头精车孔Φ40+0.014 -0.011mm （注意切除工艺倒角）

工序XVII 检验

4.工艺方案的比较与分析

注：1.查资料知，工序16中，没有采用一次车完两孔，而是调头车另一端孔，

是因为这样可以保证较高的同轴度，从而实现提高精度的目的。

2.铣齿后，因结构不对称会引起应力而发生弯曲变形，故利用调质处理，

以稳定其组织性能。

3.调质，即淬火和高温回火，调质件具有优良的综合力学性能，即高强度

和高韧性的适当配合。

4.以外圆或外圆两端孔口的工艺倒角作为定位基准面，本质为外圆中心线，

实现基准的重合，因而外圆和工艺倒角（孔）互为基准，提高同轴度，尽量减

小加工误差，提高产品精度。

（四）、机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定

“钻床主轴套筒”零件材料为45#钢，毛坯重量约为4kg左右。

生产类型为中批生产，毛坯采用模锻毛坯。

根据以上所述原始资料及加工工艺，可以分别确定各加工表面的机械加工余量、工序尺寸以及毛坯尺寸如下：

1.孔Φ24mm

此孔精度要求介于IT7-IT8之间，参照《工艺手册》相关数据表格，确定工序尺寸及工序余量为：

钻孔Φ22mm

扩孔Φ23.8mm 2z=1.8mm

粗镗Φ23.9mm 2z=0.1mm

精镗Φ24mm 2z=0.1mm

2.外圆Φ50+0.015

mm

-0.010

坯料Φ55mm

粗车Φ51.7mm 2z=3.3mm

半精车Φ50.7mm 2z=1.0mm

粗磨Φ50.4mm 2z=0.3mm

mm 2z=0.4mm

精磨Φ50+0.015

-0.010

1>取加工精度为F2，锻件复杂系数为S1。锻件质量约为3.4kg,则查《工艺手册》表

2.2-25知，锻件单边余量（厚度（直径）方向）为1.7~2.2mm,拟取z=1.7mm;

由《工艺手册》表2.2-14（精密级），材质系数取M1，锻件复杂系数取S1，则

mm。

锻件偏差为+1.3

-0.7

2>查《工艺手册》表2.3-2、2.3-3、2.3-4：车削余量：1.1mm(半精车工序加工精度

为IT8~11，现拟取11，故可知本工序加工公差为-0.22mm(入体方向))。

磨削余量：0.5mm,磨削公差即零件公差+0.015

mm ，

-0.010

利用调整法加工：

毛坯名义尺寸：50+1.7×2=53.4mm,

毛坯最大尺寸：53.4+1.3×2=56.0mm,

毛坯最小尺寸：53.4-0.7×2=52.0mm，

车削后最大尺寸：50+0.5×2=51.0mm,

车削后最小尺寸：51.0-0.22=50.78mm,

磨削后尺寸与零件图所示尺寸相符，即Φ50+0.015

mm。

-0.010