钻床主轴零件的加工工艺规程说明书

1、 夹具设计钻床主轴零件的加工工艺规程说明书 所属学院 机械电气化工程学院 专 业 机械设计制造及其自动化 班 级 机械131班 指导教师 廖 结 安 塔里木大学教务处制钻床主轴目 录1零件的工艺分析.4 1.1零件的功用分析.4 1.2分析零件的技术要求.4 1.3零件的工艺审查.42确定零件的生产类型.5 3确定毛坯的种类和制造方法.5 4拟定零件加工工艺路线.5 4.1选择定位基准.5 4.2表面加工方法的选择.6 4.3加工阶段的划分.6 4.4工序的集中与分散.6 4.5工序顺序的安排.6 4.6确定工艺路线.75机床设备及工艺装备的选用.96确定加工余量，计算工序尺寸及公差.97确定

2、切削用量及时间定额.108编制工艺文件.129小结.1510参考文献.15钻床主轴零件的加工工艺规程1零件的工艺分析1.1零件的功用分析钻床是指用钻头在工件上加工孔的机床，是具有广泛用途的通用性机床，可对零件进行钻孔、扩孔、铰孔、锪平面和攻螺纹等加工。在钻床上配有工艺装备时，还可以进行镗孔,在钻床上配万能工作台还能进行分割钻孔、扩孔、铰孔。而钻床主轴在钻床上也起着必不可少的作用，它可以支撑零件传动，承受载荷，传递扭矩等。1.2分析零件的技术要求1）尺寸70mm对公共轴线A-B的圆跳动公差为0.01mm。2）尺寸40mm对公共轴线A-B的同轴度公差为0.008mm。3）尺寸40mm对公共轴线A-

3、B的同轴度公差为0.008mm。4）花键轴部份外圆32mm对公共轴线A-B的圆跳动公差为0.03.mm。5）花键轴花键的齿侧面对基准轴线C的平行度公差为0.05mm，对称度公差为0.012mm。6）莫氏4号的内圆锥孔对公共轴线A-B的圆跳动公差为0.015mm。7）40mm×52mm的左端面对公共轴线A-B的圆跳动公差为0.02mm。8）锥孔接触面涂色检查接解面75%。9）热处理先整体调质处理2832HRC，尺寸70mm×138mm部分淬火4248HRC。1.3零件的工艺审查根据零件的技术要求及其在产品中的装配要求，结合生产类型和生产条件，从工艺角度出发，对零件图样进行工艺

4、性审查。1）钻床主轴结构比较复杂，又属细长轴类零件，其刚性较差。因此所有表面加工分为粗加工、半精加工和精加工三次，而且工序分得很细，这样经过多次加工以后，逐次减小了零件的变形误差。2）安排足够的热处理工序，也是保证消除零件内应力，减少零件变形的手段。3）为了保证支撑轴和锥孔的同轴度，加工过程中，配用锥堵使外圆和锥孔的加工能达到圆跳动公差为0.015mm要求。4）在磨削莫氏4号锥孔时，利用基准轴径A做为支撑部位，用基准轴径B找正工件，保证了锥孔与基准轴的同轴度。5）无论是车削还是磨削，工件夹紧力要适度，在保证工件无轴向窜动的条件下，应尽量减小夹紧力，避免工件产生弯曲弯形，特别是在最后精车、精磨时

5、，更应重视这一点。2确定零件的生产类型零件的生产类型是指企业（或车间、工段、班组、工作地等）生产专业化程度的分类，它对工艺规程的制订具有决定性的影响。零件的生产类型一般可分为大量、成批生产和单件生产三种，不同的生产类型有着完全不同的工艺特征。零件的生产类型是按零件的生产纲领来确定的。生产纲领是指企业在计划期内应当生产的产品产量和进度计划。年生产纲领是包括备品和废品在内的某产品的年产量。零件的年生产纲领N为：N=Qm(1+a%)(1+b%)式中N零件的生产纲领（件/年）； Q产品的年产量（台、辆/年）； m每台（辆）产品中该零件的数量（件/台、辆）； a%备品率，一般取2%4%； b%废品率，一

6、般取0.3%0.7%。根据公式可计算求得零件的年生产纲领，再通过查表，就能确定该零件的生产类型。由于此零件没有要求，因此我组讨论选用单件小批量生产类型。3确定毛坯的种类和制造方法在制订机械加工工艺规程时，正确选择合适的毛坯，对零件的加工质量、材料消耗和加工工时都有很大的影响。显然毛坯的尺寸和形状越接近成品零件，机械加工的劳动量就越少，但是毛坯的制造成本就越高，所以应根据生产纲领，综合考虑毛坯制造和机械加工的费用来确定毛坯，以求得最好的经济效益。 零件材料为45Cr，运行时经常受到冲击性载荷，需要保证零件的强度。因此综合零件工艺特性，生产纲领大小及其经济性，确定为锻件经过自由锻造后进行正火处理以

7、消除锻件在锻造过程中产生的内应力，提高材料的性能。4拟定零件的加工工艺路线4.1选择定位基准粗基准：用未加工过的表面所作的定位基准。 精基准：用已加工过的表面所作的定位基准。 （1）粗基准的选择原则 选择粗基准时，主要考虑的问题是如何使各道工序均有足够的加工余量以及工件安装的稳定性。 选择原则为： 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； 合理分配各加工表面的余量； 尽量选用面积大而平整的表面为粗基准，以保证定位准确、夹紧可靠； 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。 钻床主轴毛坯为自由锻件，毛坯精度低，最初加工工序应选加工余量小的表面为粗基准，且只

8、是用一次。（2）精基准的选择原则 选择精基准时，主要考虑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： 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。 基准统一原则；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。 自为基准原则；当精加工某些重要表面时，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。 互为基准；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； 保证工件定位准确、夹紧可靠、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；

9、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。 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。钻床主轴属轴类零件，设计基准为圆柱的表面，工序基准为两中心孔，选轴的轴线为定位基准，既符合基准重合原则，又符合基准统一原则。 4.2表面加工方法的选择（1）70的外圆柱表面：表面粗糙度为1.6，属于IT7IT8级，需要经过粗车、半精车、精车才能达到。但是因为该段淬火4248HRC。查机械工程材料第75页淬火 可知在淬火时工件

10、会有很大的内应力，往往会引起工件的变形所以在淬火后腰安排磨销以修正变形的外圆。硬度又比较高，所以取消精车改为粗磨。（2）40的外圆柱表面：表面粗糙度为0.8属于公差等级为IT5级需要经过粗车、半精车、粗磨、精磨才能达到。 （3）M36×1.56h外螺纹：该外螺纹在40的外圆柱表面上，所以也要经过粗车、半精车、精车这三部才能进行螺纹切削。该处外表面车削要比图纸M36×1.56h的外圆直径小0.2mm，这样便于外螺纹的配合。外螺纹小径= 导程×公称直径×0.62=1.5×36×0.62=33.48mm。 （4）30的外圆柱表面：此外圆没有

11、标注粗糙度要求，也没有长度要求所以安自由公差来切削。 （5）32：表面粗糙度为1.6，属于IT7IT8级，需要经过粗车、半精车、精车才能达到。此处还有一个花键，要铣削。4.3加工阶段的划分 在选定钻床主轴各表面加工方法后，就需进一步确定这些加工方法在工艺路线中的顺序及位置，这就涉及加工阶段划分方面的问题。对于精度要求较高的表面，总是先粗加工后精加工，但工艺过程划分成几个阶段是对整个加工过程而言的，不能拘泥于某一表面的加工。 为能保证该零件的技术要求及尺寸精度，可将加工阶段划分为：粗加工-半精加工-精加工三个阶段，并用到车，铣和磨三个工种，完成其全部加工过程。4.4工序的集中与分散 工序集中与工

12、序分散是拟定工艺路线时，确定工序数目（或工序内容多少）的两种不同的原则。工序数目少而各工序的加工内容多，称为工序集中。工序数目多而各工序的加工内容少，称之为工序分散。工序的集中与分散是确定工序内容多与少的依据，它直接影响整个工艺路线的工序数目及设备、工装的选用等。由于该零件的生产类型为单件小批生产，确定选用工序集中的原则组织工序内容，一方面可以采用万能、通用机床配以专用夹具加工，以提高生产率；另一方面也可以减少工件的装夹次数，有利于保证各加工表面之间的相互位置精度，并可以缩短辅助时间。4.5工序顺序的安排机械加工工序： （1）遵循“先基准后其他”原则；钻床主轴的定位精基准为回转面的轴线，应先加

13、工回转表面，修研中心孔，保证基准的精度，从而保证整个零件的尺寸精度。 （2）遵循“先粗后精”原则；对于主要表面，先进行粗加工，后进行精加工，工序分开，以减少变形，保证加工质量。 （3）遵循“先主后次”原则；先加工莫氏四号锥孔、40mm圆柱表面、40mm圆柱表面等装配表面，保证其加工精度，后加工35×12mm及32×12.2mm两花键等次要表面。 （4）遵循“先面后孔”原则；先加工回转表面，再加工长孔和花键。热处理工序： （1）毛坯集结后应进行正火处理，以改善加工性能，消除内应力。 （2）机械加工之前，粗加工之后，应进行调质处理，消除内应力，为下一步加工消除变形。 （3）半精

14、加工之前，精加工之后，应进行淬火处理，提高材料硬度和耐磨性，保证零件性能。 （4）在工艺过程的最后，应进行时效处理，消除机械加工内应力。4.6确定工艺路线机械加工中，加工路线对零件的加工精度，表面质量以及加工效率有着直接的影响。因此，确定好的加工路线是保证加工精度、表面质量、提高效率的工艺措施之一，其确定与工件要求的零件表面质量、机床进给机构的间隙，刀具耐用度以及零件轮廓形状有关。以下便是针对本零件的结构确定其工艺路线。工艺路线一： 准备毛坯正火调质把小端深入主轴孔，夹住台阶处平端面，钻中心孔粗车、半精车这头外圆调头夹大端托小钻中心孔粗车半精车小端端各处外圆铣，用分度头夹大端顶小端，铣两长孔，

15、至图样要求热处理70mm×138mm部分淬火4248HRC夹大端顶小端，精车小端各段外圆，倒角分度头夹端、顶小端、粗铣、半精铣花键夹小端，顶大端（活顶尖），粗磨各段外圆夹小端，中心架托大端70mm处，粗磨锥孔车螺纹M36×1.56h至图样要求磨内圆锥孔修中心孔工艺路线二： 准备毛坯正火夹小端托大端钻中心孔粗车这头外圆调头夹大端托小钻中心孔粗车小端端各处外圆调质半精车各处外圆铣，用分度头夹大端顶小端，铣两长孔，至图样要求夹大端托小端精车各处外圆分度头夹端、顶小端、粗铣、半精铣花键车螺纹M36×1.56h至图样要求热处理70mm×138mm部分淬火4248H

16、RC夹小端，顶大端，粗磨大端外圆夹小端，中心架托大端70mm处，粗磨锥孔 方法一与方法二相比较，方法一要用到大型车床，大型车床的每小时的能耗比小型车床的能耗高，经济效益就相对的低了不符合任务书的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。调质后进行粗车，磨耗会比较高，刀具的磨损也会提高，零件的尺寸误差就会提高。综合以上所说采用方案二比方案一好些。具体的加工路线如下：1锻造模锻2热处理正火3划线划端面及外形线，做为粗加工的参考尺寸线4粗车1）小端插入主轴孔，夹小端，粗车大端面，钻中心孔A6.32）夹小端端部，顶大端中心孔，车大端外圆70mm留加工余量5mm3

17、）倒头车32mm处至尺寸40mm长40mm5粗车夹大端，上中心架，托40mm处，车小端面，钻中心孔A6.3，总长留加工余量17mm（中心孔工艺凸台），粗车小端外圆各部留加工余量5mm，大端长138mm，留加工余量2mm。（钻小端中心孔后，改夹大端顶小端中心孔）6热处理调质处理2832HRC7车夹大端，顶小端，半精车小端外圆32mm至35mm长40mm8车夹大端，中心架托35mm处，半精车小端面，修研中心孔。夹大端顶小端，去掉中心架，加工小端外圆各部尺寸，留加工余量3mm9车夹小端，托40mm处，半精车70mm端面和外圆，总长1045mm (其中有工艺凸台15mm)。外圆留加工余量1.5mm，钻

18、孔及精车莫氏4号圆锥孔，留余量1.52.5mm10车夹大端，顶小端，半精车小端各部外圆，留加工余量1.5mm11划线划35mm×12mm及32mm×12.2mm长孔线12铣用分度头夹大端顶小端，铣两长孔，至图样要求13热处理对70mm×138mm处，进行局部淬火，硬度4248HRC14精车夹大端顶小端，精车小端各段外圆，倒角，留磨削加工余量0.8mm15精车夹小端，中心架托40mm，精车70mm，倒角，留磨削加工余量0.8mm中心架改托70mm处，精车莫氏4号锥孔，倒角，留磨削加工余量0.30.5mm16铣分度头夹端、顶小端、粗铣、半精铣花键，留磨削余量0.3mm

19、17磨夹小端，顶大端（活顶尖），粗磨各段外圆，留精磨余量0.4mm18磨夹小端，中心架托大端70mm处，粗磨锥孔，留磨削余量0.3mm ,装锥堵19车夹大端，顶小端，车螺纹M36×1.56h至图样要求20热处理时效处理（消除机械加工内应力）21磨修研两端中心孔，采用两中心孔定位夹紧工作，半精磨各段外圆尺寸，留精磨余量0.3mm22磨精磨花键至图样要求23磨采用两中心孔定位装夹工作，精磨轴外圆各部尺寸至图样要求24钳取出左端（大头）锥堵25磨夹小端用中心架托A基准轴径40mm，以B基准轴径40mm找正，精磨莫氏4号圆锥孔及端面至图样要求26车夹大端，托小端30mm轴径，车掉小端工艺凸台

20、，保图样尺寸1030mm27检验检查各部尺寸及精度28入库涂油入库5机床设备及工艺装备的选用机床的选择： （1）工序4,5,7,8,9,10,15,19,26在C6163车床上加工； （2) 工序12,16分别在X53k,XA6132铣床上加工； （3）工序17,18,21,22,23,25在M1432磨床上加工。刀具的选择：该零件无特殊表面，一般采用通用或标准刀具，车床上车端面用45号车刀，车圆柱面用90度车刀，车螺纹用螺纹车刀，立铣刀，花键铣刀，修研中心钻等。量具的选择： 直径为30mm的轴，直径为40mm主分别采用10分度，50分度的游标卡尺，直径为40mm，40mm，32g6mm的轴和

21、花键轴采用外径千分尺，M36×1.5-6h采用螺纹千分尺，直径为31.27锥孔采用内径千分尺。6确定加工余量，计算工序尺寸及公差 根据机械工人切削手册查询可得如下结果：70的外圆柱表面：粗糙度Ra1.6 ，IT 7，粗车4mm，半精车4mm，粗磨0.6mm；40的外圆柱表面：粗糙度Ra0.8，IT7，粗车6mm，半精车1.2mm，粗磨0.8mm，半精磨0.3，精磨0.1mm；32：粗糙度Ra1.6，IT6，粗车6mm，半精车1.2mm，粗磨0.8mm；莫氏锥孔：粗糙度 IT6，钻孔19的钻头，粗镗0.8mm，半精镗0.5mm，精镗0.5mm，粗磨，0.2mm；内孔：粗糙度IT11，钻

22、-扩；30内孔：粗糙度IT7钻-扩-粗车-精车；通孔两端的600锥角及键槽：粗糙度IT7粗车-半精车-精车； 根据各工序加工余量的选定，因中间40和那32段比较长，在锻造过程中会产生的弯曲变形会比较大，要多留些余量来车削修整外圆。所以这两段外圆在加5mm的切削余量。毛坯锻造以后的大小是由79×151和52×462和44×417三个圆柱构成的毛坯。根据质量守恒定律可以算出毛坯的大小：圆柱的体积=底面积×高 毛坯的长度=（79的体积+40的体积+44的体积）+中心台体积/0.98锻造时的磨耗。/（40×40）=（×39.5×39

23、.5×151+×26×26×462+×22×22×417）+（×15×15×17）/0.98锻造时的磨耗。/（40×40）=（39.5×39.5×151+ 26×26×462+ 22×22×417）/0.98锻造时的磨耗。/（40×40）=（1560.2×151+676×462+484×417）=（218435+201828）478.15+2.44 4817确定切削用量及时间定额工序4：

24、粗车工步1：小端插入主轴孔，夹小端，粗车大端面1) 切削深度；单边余量为 2) 进给量；根据机械加工工艺手册1取f=0.8mm/r3) 计算切削速度；其中：, , , 。修正系数见切削手册11表1.28,即 , , , , 。所以 4) 确定机床主轴转速；与405r/min相近的机床转速为。现选取。所以实际切削速度5) 切削工时； ;其中; ; ; 工步2：车大端外圆70mm 车大端外圆和车大端面的切削用量相同，在此不再类似，计算工时如下：切削工时： ；其中； 工步3：倒头车32mm处至尺寸40mm长40mm1) 切削深度；单边余量为 2) 进给量；根据机械加工工艺手册1取3) 计算切削速度；

25、 其中：, , , 。修正系数见切削手册11表1.28,即 , , , , 。所以： 4) 确定机床主轴转速； 与1015r/min相近的机床转速为。现选取。所以实际切削速度： 5) 切削工时； ；其中； 工序12：夹大端顶小端，铣两长孔，至图样要求1）选择刀具 刀具选取不重磨损硬质合金端铣刀，刀片采用YG8,，。2）决定铣削用量 （1）决定铣削深度； 因为加工余量不大，一次加工完成 （2）决定每次进给量及切削速度； 根据X51型铣床说明书，其功率为为，中等系统刚度。 根据表查出 ，则: 按机床标准选取 当时 按机床标准选取 （3）计算工时；切削工时：，则机动工时为： 工序16：粗铣、半精铣花

26、键1) 切削深度；查机械加工工艺手册1表10-119,取2) 进给量；查机械加工工艺手册1表10-118与表10-119按机床选取3) 切削速度；根据机械加工工艺手册1表10-70,及10-66,查得4) 确定机床主轴； 按机床说明书(见机械加工工艺手册1表6-39),与相近的机床转速为。现选取。 所以实际切削速度： 当时，工作台的每分钟进给量应为： 查机床说明书有5)切削工时；按机械加工工艺手册1表6.2-1。 8编制工艺文件机械加工工艺过程卡片：（厂名）机械加工工艺规程卡片产品型号零件图号产品名称零件名称钻床主轴共1页第1页材料牌号45Cr毛坯种类锻件毛坯外形尺寸每件毛坯可制件数1每台件数

27、1备注工序号工序名称工序内容车间工段设备工艺装备工时（s）准终单件1锻造自由锻 2热处理 正火3划线划线面及外形线，作为粗基准加工的参照尺寸线车床C61634粗车1） 小端插入主轴孔，夹小端，粗车大端面，钻中心孔A6.32） 夹小端端部，顶大端中心线，车大端外圆直径70mm留加工余量5mm3） 倒头车直径32（-0.009-0.021）mm处至尺寸直径40（00.3）mm长40mm车床C6163三爪卡盘5粗车加大端，上中心架，托直径40（00.3）mm处，钻中心孔A6.3，总长留加工余量5mm，照顾大端长138mm，留加工余量2mm。（钻小端中心孔后，改夹大端顶小段中心孔。车床C6163三爪卡

28、盘6热处理调质处理28-32HRC7车夹大端，顶小端，半精车小端外圆直径32（-0.0090.025）mm至直径35（00.2）mm长40mm车床C6163三爪卡盘8车车大端，中心架托直径35（00.2）mm处，半精车小端端面，修研中心孔。夹大端顶小端，去掉中心架，加工小端外圆各部尺寸，留加工余量3mm车床C6163三爪卡盘9车夹小端，托直径40mm(+0.013-+0.002)mm处，半精车直径70mm端面和外圆，总长1045mm（其中有工艺凸台15mm）。外圆加工余量为1.5mm，钻孔及精车莫氏4号圆锥孔，留余量1.5-2.5mm车床C6163三爪卡盘1011车划线夹大端，顶小端，半精车小

29、端各部外圆，留加工余量1.5mm 划线35mm*12mm及32mm12.2mm长孔线车床C6163三爪卡盘12铣用分度圆夹大端顶小端，铣两长孔至图样铣床XA6132X53K分度头13热处理对直径70mm*138mm处，进行局部淬火，硬度为42-48HRC14精车夹小端，中心架托直径40（+0.013+0.002）mm,精车直径70mm,倒角，留磨削加工余量0.8mm车床C6163三爪卡盘锥堵15精车夹小端，中心架托直径40（+0.013+0.002）mm,精车直径70mm,倒角，留磨削加工余量0.8mm中心架改托直径70mm处，精车莫氏4号锥孔，倒角，留磨削加工余量0.30.5mm车床C616

30、3三爪卡盘锥堵16铣分度头夹大端，顶小端，粗铣，半精铣花键，留磨削余量0.3mm铣床XA613217磨夹小端，顶大端（活顶尖），粗磨各段外圆，留精磨余量0.4mm磨床M143218磨夹小端，中心架托大端直径70mm处，粗磨锥孔，留磨削余量0.3mm，装锥堵磨床M143219车夹大端，顶小端，车螺纹M36*1.5-6H至图样要求车床C6163三爪卡盘20热处理时效处理（消除机械加工内应力）21磨修磨两端中心孔，采用两中心孔定位加紧工作，半精磨各段外圆尺寸，留精磨余量0.3mm磨床M143222磨精磨花键至图样要求花键轴磨床描图23磨采用两中心孔定位装夹工作，精磨轴外圆 各部尺寸至图样要求磨床M1

31、43224钳取出左端（大头）锥堵描校25磨夹小端用中心架托A基准轴经直径40（+0.0130.002）mm,以及基准轴经直径40（+0.006-0.005）mm找正，精磨莫氏4好圆锥孔及端面至图样要求磨床M1432 26车夹大端，托小端直径30（-0.2-0.4）mm轴经，车掉小端工艺凸台，保图样尺寸1030mm车床C6163三爪卡盘底图号 27检验检查各部尺寸及精度 28入库涂油入库装订号 设计（日期）校对（日期）审核（日期）标准化（日期）会签（日期）标记处数更改文件号签字日期标记处数更改文件号签字日期9小结这次设计是大学学习中重要的一门科目，它要求我们把大学里学到的所有知识系统的组织起来，进行理论联系实际的总体考虑，需把金属切削原理及刀具、机床概论、公差与配合、机械加工质量、机床夹具设计、机械制造工艺学等专业知识有机的结合起来。同时也培养了我们的自学与创新能力。因此本次设计综合性和实践性强、涉及知识面广。所以在设计中既了解了基本概念、基本理论，又注意了生产实践的需要，将各种理论与生产实践相结合，来完成本次设计。这次设计重在培养学生灵活运用所学知识，提高发现、提出、分析和解决实际问题的能力，更是在学完大学所学的所有专业课及生产实习的一次理论与实践相结合的综合训