车床的主轴设计说明书

1 前言1.1 研究目的及意义机械制造业作为一个传统领域已发展了很多年，积累了很多理论和实践的经验，但在 21 世纪随着微电子、计算机、通信、网络、信息、自动化等科学技术的迅猛发展，人们的生活水平日益提高，各个方面的个性化需求愈来愈强烈。作为已深入到各行各业中并成为了基础工业的机械制造业正面临着严峻的挑战。目前，随着全球制造业市场的逐渐形成，国际间的经济贸易交往和合作更加频繁紧密，竞争也愈来愈激烈，对于制造业来说，竞争的核心是新产品和现代先进制造业技术的竞争。本次毕业设计通过对 C620 车床主轴设计的研究由浅入深了解现代的机械制造技术，为今后的工作打下一个坚实的基础。1.2 国内外研究现状机械制造技术是研究产品的设计、生产、加工、制造、使用、维修等整个过程的工程学科，以提高质量、效益、竞争力为目标，包含物质流、信息流和能量流的完整系统工程。目前，我国已加入 WTO，机械制造业正面临着巨大的挑战与新的机遇。因此，我国机械制造业不能单纯的沿着以前的轨道和其机构为基础采用专用机床、专用夹具、专用刀具组成的流水式生产线，而是要全面拓展，面向五化发展即全球化、网络化、虚拟化、自动化和绿色化。现代制造业技术的发展过程由于其本身是针对一定的应用目标不断吸收各种新技术逐渐形成并不断发展的新技术，因此其内涵不是绝对正确和一成不变的。信息技术对现代制造业的发展起着及其重要的作用，信息化是新世纪制造业技术发展的生长点。信息技术对制造技术发展的作用已占据第一位，对现代制造技术的各方面发展将起着更重要的作用。信息技术促进着制造、设计技术的现代化和加工制造的精密化、快速化，自动化方便的柔性化、智能化，制造过程的网络化、全球化。各种先进的生产模式的发展，如 CIMS、敏捷制造、虚拟企业与虚拟制造，也都是以信息技术的发展为支撑。现代制造技术正向着精微细的领域发展，扩展微小型机械、纳米级测量、纳米级加工制造技术的发展使制造工程学科的内容和范围进一步扩大，要用更新更广的知识来解决此领域的新课题。制造过程走向集成化，产品的加工、检测、物流和装配过程走向一体化。制造科学是对制造系统、制造技术和制造过程知识的系统描述。它包括制造过程和制造系统的数学描述、仿真及其优化，设计理论和方法及有关机构运动学、动力学和摩擦等。绿色制造将成为 21 世纪机械制造业的重要特征，在日趋严格的环境与资源约束使绿色制造业显得越来越重要，与此相应的，绿色制造技术也将获得迅猛的发展。主要体现在：（1）绿色产品设计技术保证产品在生命周期内符合环保、人类健康、能耗低、资源利用率高等的要求。（2）绿色制造技术在整个制造过程中，对环境的负面影响最小，废弃物和有害物质的排放叶最小，且资源利用效率最高。（3）产品的回收和循环再制造，如汽车等产品的拆卸和回收技术， 以及生态工厂的循环利用制造技术。它主要包括生产系统工作，致力于产品的设计和材料的处理、加工及装配等阶段；恢复系统工厂，主要对产品生命周期结束时的材料的处理循环。1.3 研究的内容与方法此次毕业设计研究了 C620 车床主轴加工方法,本文首先分析了主轴的工作环境和劳动条件,并了解了主要的技术要求。根据工艺要求查阅了大量的现有资料,并与指导老师一起讨论，最后设计其最佳的加工工艺。它的主要加工方法有:车、铣、钻、磨等。这次设计要反复运用以上加工手段,了解以上车削、铣削、钻削、磨削等加工方法的用法。最后,通过对 C620 车床主轴这一典型零件的加工学习零件的制造。2 对零件的分析2.1 分析主轴的功用在一般的金属切削机中，主轴把旋转运动和转矩通过端部的夹具转移到工件或刀具上。在工作中,主轴不仅承担扭转力矩，而且也承受着弯曲力矩。由于主轴的扭转变形和弯曲变形有严格要求(对比与其它类型的轴),所以一般比较车床的主轴都有较高的扭转刚度。机床的主轴不仅传递扭矩和运动,还要求安装在其上的工件和道具的回转精度(如径向圆跳动,端面圆跳动、回转轴线的稳定)都很高。这反过来又要求主轴回转精度要更高。对主轴的回转精度，主要影响有: 主轴本身结构尺寸、动态特性(如动态刚度和自振频率等)；主轴本身和轴承制造精度；轴承的结构及其润滑；安装在主轴上的齿轮的布置；主轴固定件设计的动平衡等。因为机床主轴制造精度直接影响到整个机床的工作精度高低和机器的使用寿命,因此主轴是机床的关键部分。2.2 主要技术条件的分析分析 C620 车床的主轴的技术书条件：（1）支承轴颈的技术分析:主轴的前、后支承轴颈 A 和 B 的圆度误差为0.005mm 径向圆跳动是 0.005mm,前后支撑轴颈的锥度为 1:12 的锥面接触率不小于 70% ，支承轴颈的精度为 IT5IT6 级，其表面粗糙度不大于 0.63。（2）锥孔的技术要求：主轴锥孔的作用是来安装顶尖或工具锥柄的。锥孔的轴要与前、后两支承轴颈的中轴线重合，否则将会影响机床的精度，从而使工件产生同轴度误差。（3）端锥的技术要求：短锥 C 对前、后支承轴颈 A 和 B 的径向圆跳动是0.008mm；端面 D 多轴颈 A 和 B 的端面圆跳动也是 0.008；锥面及端面的粗糙度为 Ra1.25m；表面硬度是 HRC45-50。（4）主轴次要轴颈的技术要求：主轴的次要轴颈主要指轴套、装配齿轮的表面，它们的尺寸精度一般为 IT5IT6，其对支承轴颈 A、B 的径向圆跳动是0.010.015mm。（5）螺纹的技术要求：在加工主轴的螺纹时，必须控制螺纹的轴心线与支承轴颈 A 和 B 轴线的同轴度误差，一般的规定不超过 0.025mm。3 工艺规程的设计3.1 工艺规程的设计3.1.1 年生产量和批量的确定已知生产量：5000 台/年生产纲领年生产量每台件数 （1储备量）（ 1+废品率）50001（1+5 ）（1+1.5）5328月产量年产量/12444日产量年产量/ 254=213.1.2 生产类型的确定查工艺人员手册，轻型（100 公斤以内）零件的生产性质。中批生产：500050000大量生产：50000 以上所以 C620 车床主轴的生产性质为中批生产。3.1.3 平均流水线节拍的制定年时基数两班制时为：第一班： 2008 小时第二班： 2008 小时工人年时基数，在女同志占 25以下时：第一班： 1790 小时第二班： 1790 小时总共小时数为 3580 小时。 零 件 年 产 量 ）（流 水 线 实 际 年 时 基 数平 均 流 水 线 节 拍 -160损失系数（1） 工作时间内设备修理的损失 1（2） 自然情况的损失 2（3） 清理设备的损失 3（4） 工人休息的损失 4 （分钟）09.75328.-160）（平 均 流 水 线 节 拍 = 1 +2 +3 +4 = 8%3.2 毛坯设计考虑到要确保产品按时定量完成,生产该产品的每一道工序的单件加工时间必须小于生产节拍(工艺卡片填写过程考虑到随机因素的影响，进行了客观分析,将节拍的 80%与单件核算时间比较),如果大于生产节拍,会导致完不成年产量,因此应该用多台生产机床加工。45 钢是一般轴类零件所需要的材料,并采用不同的工作条件和不同的热处理规范( 如正火、调质、淬火等)来获得一定的强度、韧性和耐磨性。中级精度且速度比较高的轴类零件普遍用 40Cr 的优质合金结构钢。这种钢在经过调质和表面淬火后具有较高的机械性能。GCr15 和弹簧钢 65Mn 等材料也常被精度较高的轴所采用的。这些材料在经过调质和表面淬火工艺后,具有较高的耐磨和耐疲劳性能。对于工作在高转速、重载荷等条件下的轴，一般选用20CrMnTi,20Mn2B、 、20Cr 等低碳钢或 38CrMoAlA 氮化钢。表 3-1 列出了常用的主轴材料的热处理方法及所能达到的表面硬度。主轴类别 材料 预备热处理 最终热处理 表面硬度 HRC车床主轴铣床主轴 45 钢 正火或调制 局部加热淬火后回火 4552外圆磨床砂轮轴 65Mn 调质 高频加热淬火后回火 4550专用车床主轴 40Cr 调质 局部加热淬火后回火 5255齿轮磨床主轴 18CrMnTi 正火 渗碳淬火后回火 5863卧式镗床主轴精密外圆磨床砂轮轴 38CrMoAlA调质，消除内应力处理 氮化 65 以上轴类零件的毛坯一般有热扎棒料、锻件和铸件等。选择毛坯采用的形式主要根据零件的尺寸、形状、结构特点和使用要求以及生产类型、厂内设备条件等因素来。热扎棒料一般用于中、小型和强度要求不高的光滑轴或直径相差不大的阶梯轴。通过加热锻打后的毛坯锻件,可使金属内部纤维组织沿表面均匀分布,从而得到较高的机械强度。所有的重要的阶梯差较大的轴，一般都采用锻件毛坯。根据不同的生产规模,其锻造方式有自由锻造和模锻两种。自由锻造为单件小批生产、形状简单的轴类零件。摸锻造适合批量生产。精密锻造是锻造生产中的一项先进工艺。形状复杂、精度要求很高的毛坯都可以锻造出来，其特点有余量小、省材料、质量好、效率高。但用于精锻的精锻机造价高，因此只适合于大批量生产。采用铸件毛坯的一般有铸铁轧辊、球铁曲轴等。 综上所述，C620 车床主轴是中批生产，采用 45 钢，模锻件。3.3 选择定位粗基准粗基准的选择原则有五条1、如果必须首先保证工件某重要表面的余量均匀，就应该选择该表面作为粗基准；2、合理分配加工余量的原则；3、应该用毛坯制造中尺寸和位置比较可靠、平整光洁的表面作为粗基准；4、便于装夹的原则；5、粗基准一般不重复使用的原则。结合要加工的连杆，要加工的主要面为大小孔、两端面、切断面和定位面。粗基准一般选择的是连杆中心面、定位面及小孔。这样，不但能保证做到加工余量均匀，而且便于定位和夹紧。结合要加工的车床主轴，要加工的主要面为外圆表面。粗基准一般选择外圆柱。这样，不但能保证加工余量均匀，且便于定位和夹紧。3.4 选择定位精基准精基准的选择一般原则如下：1、基准重合原则 应该尽可能选用设计基准作为定位基准，这样可以避免因基准不重合而引起的定位误差。2、统一基准原则 应尽可能选用统一的定位基准加工各表面，以保证各表面见的位置精度。3、互为基准、反复加工的原则 当工件上两个加工表面之间的位置精度较高，可以采用两个加工表面互为基准反复加工的方法，以保证余量均匀。4、自为基准原则 有些精加工工序要求加工余量小二恶均匀，以保证加工质量和提高生产率，这时就以加工面本身作为精基准。结合要加工的车床主轴，精基准一般选用前后锥孔内所配锥堵的顶尖孔和加工的定位面。而这两锥堵的中心孔与磨锥孔的定位相同，由于支承轴径是磨锥孔的定位基准，所以终磨锥孔时必须磨好轴颈表面。所以选择精基准,是一种常见的基准的选择，定位也更方便,使夹具的设计更具简洁性。同时还有一个原因,就是在加工好这些基准面之后,它们作为一个很好的基准，可用在以后的大多数工序中，缩短生产周期,节省了加工成本。3.5 工艺路线的设计批量生产的轴类零件的加工工艺过程，一般可概括为下列三个阶段：1、粗加工阶段：毛坯处理（锻造和正火）和粗加工（平端面、打中心孔和粗车各外圆） 。这一阶段的目的是用大的切削深度切除大部分多余的金属，对毛坯进行加工，至接近工件的最终形状和尺寸，只给半精加工和精加工留少量的加工余量。通过这一阶段还可以及时发现锻件的裂纹等缺陷，以便采取相应的措施。2. 半精加工阶段：车工艺锥面，半精车端面及各外圆，钻深孔。这一阶段的主要目的是为精加工留少量的加工余量。主要是为精加工制造精基准，对于要求不高的表面，在这一阶段将达到图纸上的规定要求。3. 精加工阶段：加工前热处理，精加工前的各种加工及精加工，保证主轴最重要表面的精度。这一阶段的目的是各表面都加工到图纸上规定的要求。为了达到主轴的机械性能及加工精度的要求，并改善工件的切削加工性能，在主轴加工整个过程中，应适当的安排一些热处理工序。一般在主轴毛坯锻造后，首先要安排正火处理，以消除锻造应力，改善金属组织，细化晶粒，降低硬度，改善切削性能。在粗加工后，要安排第二次热处理，如调质、时效等。通常调质处理可以获得索氏体组织，提高零件的综合机械性能，从而为表面淬火做好准备。同时，索氏体晶粒结构的金属组织加工时可以得到较低的表面粗糙度。根据以上所述及查阅的资料可以设计出 C620 主轴的加工路线如下：方案一1、 备料2、 锻造3、 热处理 正火4、 锯头5、 铣端面打顶尖孔6、 粗车各外圆7、 热处理，调质 HB220-2408、 半精车大端各部9、 仿形车小端各部10、钻深孔11、热处理，高频淬火12、精车各外圆及切槽13、粗磨外圆14、粗、精铣花键15、铣键槽16、车大端内侧及各轴上螺纹17、粗精磨各外圆及个别端面18、粗磨两外锥面 19、精磨两外锥面20、钻大端端面各孔21、半精车小端内锥孔22、半精车大端锥孔23、粗磨莫氏 6 号锥孔24、精磨大端莫氏 6 号锥孔25、终检方案二1、备料2、锻造3、热处理 正火4、锯头5、铣端面打顶尖孔6、粗车各外圆7、热处理，调质 HB220-2408、半精车大端各部9、仿形车小端各部10、钻深孔11、半精车小端内锥孔12、半精车大端锥孔13、粗磨莫氏 6 号锥孔14、精磨大端莫氏 6 号锥孔15、热处理，高频淬火16、精车各外圆及切槽17、粗磨外圆18、粗、精铣花键19、铣键槽20、车大端内侧及各轴上螺纹21、粗精磨各外圆及个别端面22、粗磨两外锥面23、精磨两外锥面24、钻大端端面各孔25、终检方案三1、备料2、锻造3、热处理 正火4、锯头5、铣端面打顶尖孔6、粗车各外圆7、热处理，调质 HB220-2408、半精车大端各部9、仿形车小端各部10、钻深孔11、半精车小端内锥孔12、半精车大端锥孔、短锥及端面13、钻大端端面各孔14、热处理，高频淬火15、精车各外圆及切槽16、粗磨外圆17、粗磨莫氏 6 号锥孔18、粗、精铣花键19、铣键槽20、车大端内侧及各轴上螺纹21、粗精磨各外圆及个别端面22、粗磨两外锥面23、精磨两外锥面24、精磨大端莫氏 6 号锥孔25、终检对 C620 车床主轴的加工顺序，做出如下分析比较：第一方案：当在后面粗加工锥孔时，由于用以加工过的外圆表面做精基准，会破坏外圆的表面精度和粗糙度，所以此方法不适宜采用。第二方案：在工序 21 精加工外圆表面时，还要插上锥堵，这样会破坏锥孔的精度。另外，在工序 13、14 加工锥孔时，不可避免地会产生加工误差（锥孔的磨削条件比外圆磨削条件差） ，加上锥堵本身的误差，都会造成外圆表面与内锥孔的同轴度误差的增大，所以此方案也不宜采用。第三方案：在最后要精加工锥孔时，虽然也要用精加工过的外圆表面做精基准，但是锥孔精加工的加工预料较小，磨削力也不大，同时锥孔的精加工已处于轴加工的最后阶段，对于外圆表面的影响力不大。再者这一方案的加工顺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。综上分析可得，C620 车床主轴的加工顺序，以第三方案为佳。3.6 主要的加工工艺说明3.6.1 主轴外圆表面的车削加工在轴类零件加工中，外圆表面的加工余量主要是由车削切除的。外圆车削的劳动量占相当大的比重，因此提高外圆车削的生产率就成为一个很重要的问题，对于多台阶轴，这个问题就更为突出。因此选择好合适的机床设备非常重要，不同的生产条件下，车削主轴采用的设备如下：（1）单件小批生产-普通车床（2）成批生产-带液压仿形刀架的车床或液压仿形车床（3）大批量生产-液压仿形车床、多刀半自动车床在车床上采用液压仿形刀架可以实现车削半自动化。更换靠模很简单，减轻了劳动强度，提高了加工效率，应用在主轴的成批生产中是很经济的。仿形刀架的装卸和操作也很方便，成本低，使普通车床充分发挥使用效能。因此在本次生产中采用了仿形车床，而且还采用了数控车床，更为方便。3.6.2 主轴外圆表面的磨削加工主轴的精加工是用磨削的方法，安排在热处理之后进行，用以修正热处理中产生的变形，并达到最后要求的精度。主轴磨削分为半精磨和精磨两道工序，一般达到经济精度和粗糙度为 IT6 和 Ra 1.25 0.32m。磨削加工在 C620 主轴加工中采用了专用组合磨床，是利用增大磨削面积，提高效率的方法，并且减少了磨床的数量，节省了机床占地面积，节省了劳动力，并且能保证良好的同轴度，在加工主轴中甚为普遍。磨削方法：（1）先磨前、后两轴颈锥面，磨完后进行砂轮的精细修整。 （2）分两个工位进行精磨，工位 是精磨前、后轴颈锥面，完成后，工作台带着主轴移到工位 II，用设计图纸规定的角度成型砂轮，先后磨削主轴前端面和短锥面。孔的深度与孔径之比 L/d5 称为深孔。 C620 主轴孔 L/d85 属于深孔。深孔加工比一般孔的加工要困难和复杂的多。原因是： 14（1）刀杆细而长，刀具刚性差，容易引起震动和钻头引偏使被加工孔的轴线歪斜。（2）钻头的冷却散热条件差，使刀具很快丧失切削能力。（3）排屑困难，容易堵塞而无法连续加工。为了保证加工精度和提高劳动生产率，针对深孔加工的不利条件，常采用内排屑深孔钻削的方法。优点如下：（1） 工件转动，钻头轴向进给，使钻头有自动定中心的能力。这种方法钻出的孔轴线与工件的回转轴线始终一致。（2） 在工件上预先加工出一段导向孔，能引导钻头，防止偏斜。（3） 采用深孔钻，具有导向和断屑的能力。（4） 用油泵输送冷却液，从钻杆与工件孔壁的空隙处压入切削区，进行冷却润滑，并带着切屑从钻头中心向后排出，可以避免切屑堵塞和拉毛工件以及刀具损伤。（5） 由于加工过程中不需要退刀，使生产率提高一倍以上。孔对外圆的同轴度误差小于 0.1mm，粗糙度可达 Ra2.5-20m，并且大大减轻了劳动强度。3.6.3 主轴锥孔的加工主轴前端锥孔是安装顶尖的定位面。它和主轴支承轴颈及主轴前端短锥的同轴度要求较高，因此磨削主轴的前端锥孔是机床主轴加工的关键工序。成批生产时，大多采用专用夹具进行加工。下图是磨削主轴锥孔的一种专用夹具，夹具是由底座、支承架及浮动卡头三部分组成。前、后两支架与底座连成一体。其定位元件选用镶有硬质合金的 V 形块固定在支架上， 以提高耐磨性。 工件的中心要调整到正好与磨头砂轮轴的中心高相等。 后端的浮动卡头装在磨床主轴内锥孔， 工件尾端插于弹性套内。 用弹簧把浮动卡头外壳连同该工件向后拉，通过钢球压向镶有硬质合金的锥柄端面， 于是通过压缩弹簧的张力就限制了工件的轴向窜动。 这样即可以保证主轴支承轴的定位精度不受磨床床头误差的影响，又减少了机床本身振动对加工质量的影响，并且提高了生产率。图 3-1 磨主轴锥孔夹具1-拨盘 2-锥柄 3-按销 4-钢球 5-弹性套 6-支架 7-工件 8-弹簧3.6.4 主轴的精度检验轴类零件在加工过程中和加工完了以后都按工艺规程的要求进行检验检验的项目包括表面粗糙度、表面硬度、表面几何形状、尺寸精度和相互位置精度。精度检查一般按照几何形状尺寸精度各表面之间的互相位置精度。 这样可以判明和排除不同性质误差之间对测量精度的干扰。用外观比较法检验各表面的粗糙度及表面缺陷。检验前、后支承轴颈对公共基准的同轴度误差， 通常采用下图所示方法。把轴的两端顶尖孔或两个工艺锥堵顶尖孔作为定位基准， 在支承轴颈上分别装上千分表 1 和 2，然后使轴慢慢转动一周，分别读出表 1 和 2 的读数。这两个读数分别代表了两个支承轴颈相对于轴心线的径向圆跳动。径向圆跳动综合反映了轴的同轴度误差和圆度误差。如果几何形状误差很小，可以不考虑其影响时，则上述表 1 和 2 的读数值即分别为这两个支承轴颈相对于轴心线的同轴度误差。图 3-2 轴的相互位置精度检验1-挡铁 2-钢球 3-可调 V 形块 4-V 形块 5-锥堵 6-检验心棒 7-平板轴的其它表面对支承轴颈的相互位置精度的检查方法如右图所示。将轴的两支承轴颈放在同一平面的两个 V 形块上，并在轴的一端用挡铁、钢球和工艺锥堵挡住，限制其轴向移动。对 C620 车床主轴，空心阶梯轴，要在前锥孔中插入检验棒，用检验棒的轴心线代替锥孔的轴心线。测量相互位置精度时，均匀地转动轴，分别以千分表 3、4、5、6、7、8、9 测量各轴颈及锥孔中心相对于支承轴颈的径向圆跳动，千分表 11、 12、13 分别检查端面 F、E 和 D 的端面圆跳动，千分表 10 用来测量轴向窜动。前端锥孔的形状和尺寸精度，应以专用锥度量规检查，并以涂色法检查锥孔表面的接触情况。这项检验应在相互位置精度的检验之前进行。第四章 加工工序的设计4.1 各加工工序的设计工序 1：备料，确定 45 号钢工序 2：毛坯材料及其制造方法前面已确定为模锻件，模锻件又分为锤上模锻、平锻、合模锻和套模锻、合金金属锻等。其中锤上模锻主要用于汽车、拖拉机、机床工业等大批或大量生产，因此 C620 车床主轴的制造即用锤上模锻。而其它各模锻方法用于中小批量生产或特殊用法，在此不做过多说明。锤上模锻外斜度通常取 5、7 最大 10，内斜度取 710最大为 12。锤上模锻件模锻时圆角标准半径为：1、1.5、2、2.5、3、4、5、6、8、10、12、15、20、25、30mm因此车床主轴的毛坯确定如此：各轴颈直径每相隔 5mm 分为一段。可得：7075 段取 2.5 mm， .6180-75.2580 取 2.75 mm，8990 段同上也取 2.75 mm，100 段正常.8109- .8190-取 2.5 mm，105.25108.5 段 Ra0.63 取 2.25 mm，115120 段取 .6180- .47-2.75 mm, 法兰 195 段取 3.75 mm, 106.373 段取 3.25 mm.【1】.9- .8241- .428-模锻的两端余量通常取自由段的 1/2，小端余量取 9mm，大端取 11mm，因此主轴小端取 4.5mm，长度偏差取 mm。大端取 5.5mm，长度偏差取.532-mm，并留出外斜度 10，法兰部宽度余量按经验通常取 35mm，在此取 .532-3mm，宽度偏差取 mm，并留出 7的内斜度。各轴台阶留出宽度方向余量取1.50-自由锻的 1/2，例如，毛坯 87 左端取的余量按表为 D=87mm 属于 81100 段，查锻件长度 601mmL1000mm 多台阶轴，查得数据为 10，自由锻两端余量取 0.7510=7.5，模锻取一半为 3.75mm，因为锻件模锻时候精确度不高，选用 4mm。同理，97 段左端余量为 3.75，化整为 4mm；106 段左端余量为 4.125，化整为 4mm；116 段左端余量为 4.125，化整同样为 4mm。 【1】毛坯各段的偏差通常取自由公差，既公差等级较大的，像 IT11IT12 之间的偏差值，因此标准公差数值，109.5mm 段 IT11 取0.23mm；280mm 段 IT11 取0.35mm；228mm 段 IT11,取0.30mm ；112mm 段 IT11 取0.24mm；46mm 段 IT11 取0.18mm55mm 段 IT11 取0.20mm；法兰 31mm 段 IT11 取0.16mm；大端处按照尺寸链取。毛坯各处圆角按照标准半径取出合适半径如毛坯图所示。工序 3：热处理 正火工序 4: 锯头有相关的设备或用普通的工具即可。工序 5：铣端面打顶尖孔在车床大批量生产中用专用机床，铣刀选择比两端轴颈稍大的铣刀，通常采用硬质合金套式面铣刀，取直径为 100mm 和 125mm，齿数 10 和 14 的铣刀 【2】 ，通常铣刀用 YT15 硬质合金材料。去除飞刺用通常 YT5 右车刀即可。D1=32mm D2=40mm B1=50mm B2=55mm Z1=Z2=6mm h1 =10mm h1=12mm【1】 。最大切削量为：0.12-0.15mm，故选择最大进给量 SZ =0.14mm【1】v= =264.4m/min2.01.2038BStTdzV=vK =264.4X1.44=380.7m/min=6.3m/svV=3.14Dn/1000 得 n=1200r/min每分钟进给量为：0.1410=1.4mm同理计算铣大端：计算切削速度 v=380D/T t S B Kv=249m/min=4.2m/s.201z.40.2V=k v=6.0 m/s 可计算出 n=924 r/min v每分钟进给量为：1.96mmd=4mm，长=67mm；d=5mm，长=75mm 中心钻，刀具材料选用硬质合金钢。量具通常选用游标卡尺，大尺寸测量选用 11000mm，0.02mm 精度。工序 6：根据需要加工的工件的尺寸选择卧式车床 CW6180 10KW【1】夹具采用车床固定四爪卡盘。采用同工序 5 的 YT15 做为车刀 45(1)粗车法兰处 粗车的切削深度为：t=3.75-1.3=2.45mm 进给量 S=0.9mm/r 查得切削速度公式： v=Cv/T0.2t0.15s0.2=142.7m/minn=1000v/3.14d=224.4r/min 选择车床的实际转数 n 实 =244 r/min 计算实际的切削速度：v=3.14dn/1000=155.1m/min每分钟的进给量为：0.9244=219.6mm(2)粗车外圆 Y12 处的计算： t=(3.5-1.1)/2=1.2mm s=0.9mm/rv=CV/T0.2t0.15s0.2=163m/min n=1000v/3.14d=463.5r/minn 实 =88min V 实 =3.14dn/1000=171m/min 每分钟进给量：0.9488=439.2mm/min (4)粗车外圆 Y9-Y11: t=(5-1.1)/2=1.95m S=0.8mm/rv=CV/T2.0t15.0s2.0=161m/min n=1000v/3.14d=488.3n 实=488/m v 实 =3.14dn/1000=146.3m/min 每分钟进给量：341.6mm(5)粗外圆 Y4-Y6 处： t=(5.5-1.2)/2=2.15mm S=0.7mm v=CV/T0.2t0.15s0.2=171.7 m/min n=1000v/3.14d=639.5 n/minn 实 =640r/min 每分钟进给量：448mm (7)粗外圆 Y1: t=(6.1-1.1)/2=2.5mm s=0.8mmv=CV/T0.2t0.15s0.2=154.1 m/min n=1000v/3.14d=644r/min n 实 =640r/min v 实 =3.14dn/1000=152.9 m/min 每分钟进给量：512mm工序 7：进行热处理调质到 HB220工序 8：热处理后半精车大端各部，选用普通卧式车床即可，选择同工序 5,热处理后半精车大端各部，选用普通卧式车床即可,选择同工序 6,CW6180 床。夹具刀具仍然选用车床固定顶尖和 YT15 硬质合金材料，45右车刀，刀杆 20mm30mm。 量具选用 1150mm，0.02mm 精度的游标卡尺即可。1.车外圆 Z 车削量 t=3.25-1.1/2=2.7mm S=0.9mmv=CV/T0.2t0.15s0.2=144.7m/min n=1000v/3.14d=408.2r/min选择车床的实际转速：n 实 =388r/min v 实 =3.14dn/1000=137.5m/minn 实 =349.2mm2.车端面 D3 处：t=2.5mmS=1mm/r v=CV/T0.2t0.15s0.2=138.6m/minn=1000v/3.14d=233r/min n 实 =244r/minv 实 =3.14dn/1000=151.7m/min 每分钟进给量：151.7m/min3.车法兰 F 处：半精车加工余量为：0.3 t=(1.1-0.3)/2=0.4mm进给量为： S=0.8mm/r根据公式计算切削速度: v=C V/T0.2t0.15s0.2=203.6m/minn=1000v/3.14d=331r/min选择车床的实际转速：n 实 =308r/min计算实际的切削速度：v 实 =3.14dn/1000=189.6m/min每分钟进给量：246.4mm/min4.车端面 D4：t=3-1=2mm 得进给量为：S=1mm/r一般车削端面采用 Y15 硬质合金车刀主偏角为 90的断车刀车端面的切削速度计算公式为：v=C V/T0.2t0.15s0.2=47.3 m/min n=1000v/3.14d=76.9 r/min 选择车床的实际转速：n 实 =77 计算实际的切削速度：v 实 =3.14dn/1000=47.3m/min实=每分钟进给量：77mm/min5.车外圆 Y13-Y15 处： t=(5.5-1.2)/2=2.15mm 得进给量 S=0.9mm根据公式计算切削速度：v= C V/T0.2t0.15s0.2=149.9m/min n=1000v/3.14d=380 r/min 选择车床的际速：n 实 =388r/min 计算实际的切削速度：v 实 =3.14dn/1000=152.9 m/min 每分钟进给量：349.2 mm/min工序 9： 由于由于要加工的面很多，在大批生产中为了提高生产效率，往往采用仿形车床，这样减少人工，减少对刀和切入超出时间，同时还提高了精度。刀具选用同上的YT15 硬质合金材料，45右车刀即可，夹具也同样用车床的活顶尖。量具选用两种量程的游标卡尺，11000mm，0.02mm 精度和 1200mm，0.02mm 精度，分别用来量长度和直径。仿形车各外圆。由于刀具是一次车完，不用中断，因此进给量应当不会变，采用阶梯轴所需最小进给量， 由于外圆 Y16 处切深最大，进给量也会最大，因此选择 0.8mm/r。计算如下：Y1: 根据公式计算切削速度：v= C V/T0.2t0.15s0.2=202.4m/min n=1000v/3.14d=658r/minY2: 根据公式计算切削速度：v=C V/T0.2t0.15s0.2=183.2m/min n=1000v/3.14d=652r/minY3:根据公式计算切削速度：v=C V/T0.2t0.15s0.2=202.4m/min n=1000v/3.14d=847r/minY4:根据公式计算切削速度：v=C V/T0.2t0.15s0.2=154.8m/min n=1000v/3.14d=647r/minY5:根据公式计算切削速度：v=C V/T0.2t0.15s0.2=154.8m/min n=1000v/3.14d=604.7r/minY6: 根据公式计算切削速度：v= C V/T0.2t0.15s0.2=199m/min n=1000v/3.14d=781r/minY7:根据公式计算切削速度：v=C V/T0.2t0.15s0.2=181.3m/min n=1000v/3.14d=632.7r/minY8: 根据公式计算切削速度：v= C V/T0.2t0.15s0.2=202m/min n=1000v/3.14d=706r/minY16 根据公式计算切削速度：v=C V/T0.2t0.15s0.2=152m/min n=1000v/3.14d=478.8r/minY9-Y11:根据公式计算切削速度：v= CV/T0.2t0.15s0.2=202m/min n=1000v/3.14d=636r/minY12:根据公式计算切削速度：v=C V/T0.2t0.15s0.2=161.8m/min n=1000v/3.14d=470.2r/minY13-Y14:根据公式计算切削速度：v= CV/T0.2t0.15s0.2=152.2m/min n=1000v/3.14d=400r/minY15: 根据公式计算切削速度：v=C V/T0.2t0.15s0.2=202m/min n=1000v/3.14d=531r/min由于是一次走刀，为了防止因速度过快而打刀所以每分钟转速应当取最小值，即为：400r/min工序 10：钻深孔 48。孔深与孔径比 L/d185，属于深孔。 选用深孔钻镗床，选用 T2110 型号深孔钻镗床，功率为 30kw。夹具采用专用夹具，左端三爪卡盘夹住小头 Y2，右端设计相应的夹具夹 Y13。深孔加工要先钻一段导向孔防止引偏，所以选用 10 高速钢麻花钻，查 深孔加工所用刀具选择，48 深孔钻，具有导屑和断屑的功能，其导向块 2，排屑后方。刀具材料查按深孔加工 6180 范围选用 YG8 硬质合金材料。导向直径 10mm 长 30mm 进给量为 0.15m查切削速度为 0.64mm 每分钟转数为 21r/min工序 11：车小端内锥孔，车小端内锥孔。选用普通车床即可，根据加工件的尺寸选择 CA6140 型车床，因此车刀选择同工序 8 相同。量具按量程选 1150，0.02 精度游标卡尺。加工锥孔通常按照最大余量计算切削速度和加工时间。选择进给量 S=0.4mm根据公式计算切削速度：v= C V/T0.2t0.15s0.2=182 m/minn=1000v/3.14d=1115 r/min 每分钟进给量：0.41115=446 mm/min工序 12：车床、刀具及量具同上。1. 车大端莫氏 6 锥孔，车短锥和端面。得进给量为： S=0.3mm/r 根据公式计算切削速度：v= C V/T0.2t0.15s0.2=183m/minn=1000v/3.14d=927r/min 选择车床的实际转速：n 实 =896 r/min计算实际的切削速度：v 实 =3.14dn/1000=177.2 m/min每分钟进给量：268.8mm2.车大端内圆孔 K4 得进给量为： S=0.3mm/r根据公式计算切削速度: v= C V/T0.2t0.15s0.2=201m/minn=1000v/3.14d=1143 r/min选择车床的实际转速：n 实 =1129 r/min 计算实际的切削速度：v 实 =3.14dn/1000=198.5m/min 每分钟进给量：343 m/min3.车短锥 Z：进给量为： S=0.7mm/r根据公式计算切削速度：v= C V/T0.2t0.15s0.2=180.3m/minn=1000v/3.14d=537.6r/min 选择车床的实际转速：n 实 =564 r/min计算实际的切削速度：v 实 =3.14dn/1000=189.1m/min 每分钟进给量：132.4 m/min4.车端面 D3：进给量为： S=0.07mm/r t=1mm根据公式计算切削速度：v= C V/T0.2t0.15s0.2=327m/minn=1000v/3.14d=534r/min 选择车床的实际转速：n 实 =564 r/min计算实际的切削速度：v 实 =3.14dn/1000=345.3m/min 工序 13：钻大端各孔，根据工件的尺寸选择摇臂钻床 Z3040 型 3KW，钻头为整体麻花钻，其材料选为 W18Cr4v,根据要加工的尺寸选择钻头直径分别为： 6.6mm 8.4mm 18mm选择合适的进给量分别为：S 1 =0.1mm/r S2 =0.11mm/r S3 =0.21mm/r计算转速的公式：V=8D 0.4/T0.2S0.7根据公式计算转速：钻头的耐用度为：16min 22min 43minV1=49 m/min V2=48 m/min V3=36.5 m/minn1=1000v/3.14d=2000 r/minn2=1000v/3.14d=1600 r/minn3=1000v/3.14d=568 r/min选择车床的实际转速：n 1 实 =2000 r/min n2 实 =1614 r/minn3 实 =508 r/min计算实际的切削速度分别为：2000 m/min 48 m/min 28.7 m/min锪孔切进给量 0.08mm/r 和 0.06mm/r，切削速度选择 0.14m/s=8.4m/min 和0.12m/s=7.2m/min，因此转速计算为 8.4/（3.140.023 ）=117r/min，7.2/（3.140.019）=121 r/min。根据钻床规格选用 100r/min。攻丝各螺纹，切削速度为 0.123m/s=7.38m/min， 0.136m/s=8.16m/min，因此转速为 7.38/（3.140.008 ）=294 r/min。8.16/（3.140.010）=260 r/min。根据钻床规格选用 250r/min。每转进给特别小，通常按照钻床的最小进给来算，因此得：0.20 mm/r 和.022mm/r。工序 14：热处理，高频淬火工序 15：成批生产为了提高生产效率，在阶梯轴加工时一半采用数控车床选用 CK6140A 型数控车床功率 8KW 刀具仍用 YT15 硬质合金刀，夹具采用活顶塞。由于刀具一次车完所以选择一样进给量为：S=0.15mm/r 每分钟转数为：221r/min工序 16：粗磨外圆 Y3、 Y8 处：根据工件尺寸选择外圆磨床 MB1332A 功率为：9.12KW 选择平形砂轮 磨料为：棕钢玉 ACGZ 选择磨刀的宽度为：20mmY3 处：工件回转速度为 V=13 m/min 转数 n=52 r/min纵向进给量为：0.520=10mm/r 横向进给量为： 0.0242mm/rY8 处：工件回转速度 V=19m/min 转数 n=76r/min纵进给量为：0.620=12mm/r 横向进给量为： 0.0183mm/r工序 17：粗磨莫氏 6 号锥度，选择磨刀宽为 40mm，内圆磨床工件的回转速度 V=27 m/min 工件的转速为： 235.6 r/min纵向进给量为：0.540=20mm/r 横向进给量： 0.015mm/r计算走刀次数：0.075/0.015=5 5 次走刀切完工序 18：粗、精铣花键，粗、精铣工件每转进给量各为 2.2mm/r 和 0.8mm/r。根据进给量查出转速为 0.235m/s=13.8m/min，和 0.240m/s=14.76m/min，功率按大者算为 0.6kw，滚刀转速为为13.8/（3.140.1 ）=44r/min 和 14.76/（3.140.1）=47r/min。工序 19：机床采用普通铣床即可，查得选用 X53K 型号铣床，功率 10kw；夹具选用机用平口虎钳，铣刀，选用直并立铣刀，齿数 4，选用 W18Cr4V 高速钢。量具通常选用键槽检验量规。选择每齿的进给量为：0.021mm查得切削速度为 70m/min n=1000v/3.14d=1858r/min选择车床的实际转速：n 实 =1500 r/min 计算实际的切削速度：v 实 =56.5 m/min 每分钟进给量为：5.9mm/min工序 20：车各螺纹和大端端面，选用螺纹车刀，YG15 硬质合金，车螺纹时机床采用普通车床即可，因此选用 CA6140 型车床。夹具选用活顶尖，量具查选用通端螺纹环规 【1】 。根据要加工的螺纹的要求查的：V=90 m/min 计算转速：n1=1000v/3.14d=363r/min n2=1000v/3.14d=291r/min n3=1000v/3.14d=252.8 r/min。车端面的计算：S=0.6mm/r v=36 m/min n=1000v/3.14d=44 r/min工序 21：粗磨外圆 Y1、Y3、Y5、Y10.1、Y10.2 时同工序 16 选择外圆磨床 MB1332 功率为：10KW。磨刀宽为：30mm 。磨料选用：棕钢玉。纵向进给量为：0.630=18mm/r, 工件的回转速度为 50r/min横向进给量为：0.021mm ,回转速度分别为：11m/min 11.8m/min 12.1m/min 15.7m/min 15.7m/min 精磨 Y6 Y7 Y8 处： 纵向进给量为：0.530=15m/r,工件转速相同为 50r/min回转速度分别为：12.6m/min 14m/min 14.1m/min 横向进给量为：0.009mm工序 22：粗磨 1：12 两锥面，根据两锥面特点，余量相同且锥度相同，为了提高效率采用专用组合磨床。夹具仍然选用锥堵配活顶尖，磨具需符合被加工面的特征，选用单斜边砂轮，磨料选用棕刚玉 A（GZ） ，选用量具采用测量锥度的锥度量规，外径千分尺和游标卡尺。查得轴向进给量均为 20.5mm/r，转速为 98 r/min，工件的回转速度计算为：23.2 m/min 32.33 m/min，查得横向的进给量为：0.0201mm.工序 23：精磨 1：12 两锥面、短锥和大端外端面，采用专用组合磨床。夹具仍然选用锥堵配活顶尖，磨具需符合被加工面的特征选用单斜边砂轮，加工大端时采用双斜边一号砂轮同时加工短锥和端面，磨料选用棕刚玉 A（GZ） ，选用量具采用测量锥度的锥度量规，外径千分尺和游标卡尺。静 磨 锥 面 ： 纵 向 的 进 给 量 为 0.4 30=12mm ， 计 算 工 件 的 回 转 速 度 为 V=40r/min n=1000v/3.14d=169.2 r/min，查得横向进给量为：0.0072mm/r。加工 Y12 处时纵向进给量为：0.430=12mm 计算工件的回转速度为 V=35 m/min n=1000v/3.14d=106 r/min横向进给量为：0.0093mm/r。同理计算精磨短锥处时，纵向进给量为：12mm，计算工件回转速度为：35 m/min，计算转速为：106 r/min，横向进给量为 0.0093mm/r工序 24：精磨莫氏 6 号锥孔，主轴加工在大批生产时往往采用专用主轴锥孔磨床，并且配合专用夹具，量具除了采用锥度量规外还需