钻床主轴课程设计

1. 零件的工艺分析 零件的功用，结构及特点 该零件是钻床上的主轴，结构是右端长的花键轴和中间M36*1.5—6h的齿轮轴以及左端直径70轴且两个键槽孔组成，通过主轴在花键上自由上下移动，和花键一起旋转，以及中间固定的动力输入齿轮，而且钻头的动力是通过花键传递给主轴，纵向进给要套筒带动，主轴一起上下就可以，这是立钻的结构，要是台钻还有简单一些，外面套筒和立钻基本相同，主轴是直接有花键结构连接在皮带轮上的。 钻床主轴的主要工作表面为花键和动力轮如齿轮，主要配合面为直接31.27+-0.015的孔，该零件复杂程度一般，由于钻床主轴在工作是承受较大的轴向立和径向力，因此要求有一定的强度，刚度和韧度。

主要加工表面及其要求 1. 锥孔 直径为31.27+-0.015的锥孔表面粗糙度Ra为1.6um；且经向圆跳动为0.015mm. 2. 齿轮轴 M36*1.5—6h的齿轮轴，其圆柱度为0.008mm。 3. 花键 直径为32g6（-0.009——-0.025）的花键，其经向圆跳度为0.03mm，粗超度值为1.6um 4. 中间细长轴 直径为4.（+0.013——+0.002）和直径（+0.006——-0.005），其粗超度Ra值为0.8um。

2．毛坯的选择 2.1 确定毛坯的类型，制造方法和尺寸及其公差 毛坯的类型为细长轴，可以采用自由锻造的制造方法，锻造的尺寸公差等级为CT14，加工余量等级为3级，采用F级机械加工精度锻造，由于轴的长度为1030mm，直径为70mm轴的单边余量为12+-5mm，直径40mm轴的单边余量为10+-4mm，直径32mm的花键轴的单边余量为10+-4mm，直径为31.27mm的孔的单边余量为10+-4mm,直径为50mm的轴肩的单边余量为10+-4mm,直径为60mm的轴肩的单边加工余量为12+-5mm,直径为30mm的轴的单边加工余量为10+-4mm，M36*1.5—6h单边加工余量为10+-4mm。

2.2 确定毛坯的技术要求 1．锥孔涂色检查接触面》=75% 2调制处理28——32HRC 3. 未注明倒角C1.5 4材料45Cr

2.3绘制毛坯图 根据图钻床主轴零件图，在各加工表面上加工机械加工余量，绘制毛坯图，并标注尺寸和技术要求，如图所示。 2.4 零件毛坯类型 铸件：铸件适用于形状复杂的零件毛坯。其铸造方法有砂型铸造，精密铸造，金属型铸造，压力铸造等。较常用的是砂型铸造，当毛坯精度要求低，生产批量较小是，采用木模手工造型法;当毛坯精度要求高，生产批量很大时，采用金属型机器造型法。铸件材料有铸铁，铸钢及铜，铝等有色合金。 锻件又可分为两种形式 1） 自用锻件：利用冲击力或压力，使金属在上，下砧板之间，产生塑性变形面获得所需形状，尺寸以及内部质量锻件的一种加工方法。自由锻的特点：工具简单，通用性强，生产准备周期短。自由锻件的质量范围可由不及一千克到二，三百吨，对于大型锻件，自由锻是唯一的加工方法，这使得自由锻在重型机械制造中具有特别重要作用，例如水轮机主轴，大型连杆，重要的齿轮等零件在工作是都承受很大的载荷，要求具有较高的力学性能，常采用自用锻方法生产毛坯。 2） 模锻件：是由模具的锻造件，利用模具锻出精度要求比较高，比较复杂的锻件。模锻件的特点应该是针对自由锻来谈才会好一点，自由锻基本上下不会有模具，只能锻轴，环等极其简单的东西，而模锻就可以锻出很多结构的产品，而且可以控制产品的尺寸公差，减少车加工量。 3） 型材有热轧和冷拉两种。热轧适用于尺寸较大，精度较低的毛坯；冷拉适用于尺寸较小，精度较高的毛坯。 4） 根据任务书可知零件属于单件小批量生产类型，查《数控机床加工工艺》第五十五页表3-4可知该生产类型的毛坯的制造方法，用铸件用木模手工型，锻件用自由锻。铸件适用于形状复杂的零件，可本零件外形不怎么复杂。铸造由于多种因素影响，常常会出现气孔，针孔，夹渣，裂纹，凹坑等缺陷。自由锻的特点：工具简单，通用性强，生产准备周期短。锻造的质量范围比较广不及一千克到二，三百吨，这两点很适合本次零件的毛坯锻造。从合理选择毛坯，以求得最好的经济效益。综合零件工艺特性，生产纲领大小及其经济性，确定为自由锻件进过锻造后进行正火处理以消除锻件在铸造过程中生产的内应力，提高材料性能。

2.5热处理 金属热处理工艺大体可分为整体热处理，表面热处理和化学热处理三大类。根据加热介质，加热温度和冷却方法的不同，没一大类又可区分为若干不同的热处理工艺。 热处理是对固态金属或合金采用合适方式加热，保温和冷却，以获得所需要的组织结构与性能的加工方法。整体热处理是对工件整体加热，然后以适当的速度冷却，获得需要的金相组织，以改变其整体力学性能的金属热处理工艺。工整体热处理大致有退火，正火，淬火和回火四种基本工艺。 退火：是将工件加热到适当温度，根据材料和工件尺寸采用不同的保温时间，然后进行缓慢冷却，母的是使金属累不组织达到后接近平衡状态，获得良好的工艺性能和使用性能，或者为进一步淬火作组织准备。 正火：是将工件加热到适宜的温度后在空气中冷却，正火的效果同退火相似，只是得到的组织更细，常用于改善材料的切削性能，也有事用于对一些要求不高的零件作为最终热处理。 淬火：是将工件加热保温后，在水，油后其他无机盐，有机水溶液等淬冷介质中快速冷却。淬火后刚性变硬，但同时变脆。 为了降低钢件的脆性，将淬火后的钢件在高于室温低于650摄氏度的某一适宜温度进行长时间的保温，在进行冷却，这种工艺称为回火。 在本设计中，由于零件有热处理要求，45Cr的材料硬度不适合切削，所以在毛坯切削以前先把毛坯进行正火处理改善材料的切削性。 能并改善毛坯的内应力。将毛坯加热至某一适当温度（AC线以上30——50摄氏度），保温一定时间后，再在空气中缓慢冷却。得到西华金属组织晶粒，消除在锻，轧后的组织缺陷，改善毛坯的机械性能（强度，韧性和塑性）。

3.1 基准的选择 零件的定位基准选择 1.基准：指零件上用来确定其它点，线，面所依据的点，线，面。 在选择基准是应该要遵循以下几个原则： 2.基准分类： 分为两大类：设计基准和工艺基准 其中，工艺基准又分可分为： 1）工序基准：是工序图上用来确定本工序所加工表面加工后应达到的尺寸，形状，位置所用的基准。 2）定位基准：是在加工中确定工件位置所用的基准。 3) 测量基准：是装配是用来确定零件后部件在产品中的相对位置所采用的基准。 4)装配基准：是装配时用来确定零或部件在产品中的相对位置所采用的基准。 3定位基准的选择 粗基准：用未加工过的表面所作的定位基准。 精基准：用与加工过的表面所做的定位基准。 （1）粗基准的选择原则 选择粗基准是，主要考利的问题是如何使各道工序均有足够的加工余量以及加工安装的稳定性。 选择原则为： 1）为了保证加工面与不加工面之间的位置要求，应该不加工面为粗基准； 2）合理分分配各加工表面的余量 3）尽量选用面积大而平整的表面为粗基准，以保证定位准确，加紧可靠。 4）粗基准一般不重复使用，同一尺寸方向的粗基准一般只能使用一次。

2精基准的选择原则 选择精基准是，主要考利的问题是如何保证零件的加工精度以及安装可靠。 选择原则为： 1）基准重合原则。 即选择设计基准作为定位基准，以避免基准不重合误差。 2）即尽可能选用统一的定位基准加工各个表面，以保证个表面间的位置精度。 3）自为基准原则 当精加工某些重要表面是，常用其加工表面本身为定位基准。可以提高加工面本身的尺寸和形状精度，但不能提高加工面的位置精度。 4）互为基准 对于用位置精度要求较高的表面，采用互为基准反复加工，更有利于精度的保证。 5）保证工件定位基准，加紧可靠，操作方便的原则。 在粗车的时候为了保证加工面与不加工面之间的位置要求，应选不加工面为粗基准：粗基准一般不重复使用，同一尺寸方向的粗加工一般只能使用一次，在半精加工和精加工的时候即选择设计基准作为定位基准，以避免基准不重合误差。即尽可能选用统一的定位基准加工各个表面，以保证各表面间的位置精度。对于有位置精度要求较高的表面，采用互为基准反复加工，更有利于精度的保证。 加工装备的选择 1.机床的选择 根据工件的性能，通用查阅《机械制造工艺与装备》选择如下的机床车床选用C620,万能铣床X62W，磨床M2110A。其机床主要参数在附录中可以查询。 1.夹具的选择： 换专门化程度可分为一下几种类型的夹具： 1）通用夹具：通用夹具是指已经标准化的，在一定范围内可用于加工不同工件的夹具。例如。车床在三爪卡盘和四爪单动卡盘，铣床上的平口钳，分度头和回转工作台等。这类夹具一般由专业工厂生产，常作为机床附件提供给用户。其特点是适应性广，生产效率低，主要使用与单件，小批量的生产中。 2）专用夹具：专用夹具是指专为某一个工件的某道工序而专门设计的夹具。其特点是结构紧凑，操作迅速，方便，省力，可以保证较高的加工精度和生产效率，但设计制作周期较长，制作费用也较高。当产品变更是，夹具将由于无法再使用而报废。只适合于产品固定且批量较大的生产中。 3）通用可调夹具和组成夹具：其特点是夹具的部分元件可以更换，部分装置可以调整，以适应不同零件的加工。用于相似零件的成组加工所用的夹具，称为成组夹具。通用可调夹具与成组夹具相比，加工对象不很确定，适应范围更广一些。 4）组合夹具：组合夹具是指按零件的加工要求，由一套事先制造好的标准元件和部件组装而成的夹具。由专家厂家制造，其特点是灵活多变，万能性强，制造周期短，元件能反复使用，特别适用于新产品的试制和单件小批生产。 5）随行夹具：随行夹具是一种在自动线上使用的夹具。该夹具既要起到装夹工件的作用，又要与工件成为一体沿着自动线从一个工位移动下一个工位，进行不同工序的加工。 本设计中以车削加工为主，又是小批量生产类型，根据任务书得要求设计方案必须注重经济性，尽量选用通用工装及设备，减少实际生产加工中的外委加工。所以选用组合夹具和通用夹具，由于零件的装夹用到车床上三爪卡盘，车床附件中心架，铣床上的平口钳，分度头和回转工作台等 。 2．刀具的选择： 1）车削加工选用整体式外圆车刀，刀片材料选YT类硬质合金 YT类硬质合金的特性如下：硬度高，韧性较差，难锋利，切削温度可达900度，因其具有红硬性，一般不适合冷却液。 A．前角的作用：使刀刃锋利，便于切削加工和切屑流动。 B．后角的作用：减小主后刀面与过度表面的弹性恢复之间的摩擦，减轻刀具磨损。 C.主偏角的作用：主要影响刀具耐用度，以加工表面粗糙度及切削力的大小。 D．副偏角：主要影响加工表面的粗糙度，影响副切削刃与已加工表面之间的摩擦和刀具的强度。 E．刃倾角：主要控制切屑的流动方向。