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哈尔滨理工大学荣成学院 专科生毕业设计（论文）任务书 学生姓名： 李动义 学号： 1030310115 学 院： 荣成学院 专业：机械设计与制造 任务起止时间： 2013年 02月 25日至 2013年 06月 21日 毕业设计（论文）题目： 精密主轴工艺规程制订和工装设计 毕业设计工作内容： 1、实际调研，收集相关资料； 1 3周。 2、结合生产实际，制订零件的机械加工工艺； 3、填写 各 工序的工序卡； 4 7周。 4、设计指定工序的专用夹具，画出装配图； 8 11 周 。 5、设计所有零件的工作图； 12 13周。 5、撰写毕业设计论文； 14 注：要求全部用计算机绘图和打印文稿（交打印件和电子稿） 资料： 1、机械制造工艺学； 2、机床夹具设计及图册； 3、金属切削用量手册； 4、相关的技术资料。 指导教师意见： 签名： 2013年 2 月 24 日 系主任意见： 签名： 2013年 2月 25日 精密主轴 机 械 加 工 工 序 卡 产品型号 零（部）件图号 共 13 页 产品名称 精密主轴 零（部）件名称 第 1 页 车 间 工序号 工序名称 材料牌号 030 粗车 38坯种类 毛坯外形尺寸 每毛坯件数 每台件数 模锻件 540 设备名称 设备型号 设备编号 同时加工 件数 车床 1 夹 具 编 号 夹 具 名 称 切 削 液 工序工时 准终 单件 序号 工 步 内 容 工 艺 装 备 主轴 转速 (r/切削 速度 (m/进给 量 (mm/r) 切削 深度 (走刀次数 时间定额 机动 辅助 031 粗车大端面 专用夹具、游标卡尺、 车刀 400 032 粗车小端面 专用夹具、游标卡尺、 车刀 400 编制（日期） 审核（日期） 会签（日期） 标记 处数 更改文件号 签字 日期 标记 更改文件号 签字 日期 精密主轴 机 械 加 工 工 序 卡 产品型号 零（部）件图号 共 13 页 产品名称 精密主轴 零（部）件名称 第 车 间 工序号 工序名称 材料牌号 050 粗车 38坯种类 毛坯外形尺寸 每毛坯件数 每台件数 模锻件 540 设备名称 设备型号 设备编号 同时加工 件数 钻床 1 夹 具 编 号 夹 具 名 称 切 削 液 工序工时 准终 单件 序号 工 步 内 容 工 艺 装 备 主轴 转速 (r/切削 速度 (m/进给 量 (mm/r) 切削 深度 (走刀次数 时间定额 机动 辅助 051 粗车 58 外圆 专用夹具、游标卡尺、 车刀 430 3 1 052 粗车 50 外圆 专用夹具、游标卡尺、 车刀 430 1 053 粗车 46 外圆 专用夹具、游标卡尺、 车刀 430 054 粗车 45 外圆 专用夹具、游标卡尺、 车刀 400 编制（日期） 审核（日期） 会签（日期） 标记 处数 更改文件号 签字 日期 标记 更改文件号 签字 日期 精密主轴 机 械 加 工 工 序 卡 产品型号 零（部）件图号 共 13 页 产品名称 精密主轴 零（部）件名称 第 3 页 车 间 工序号 工序名称 材料牌号 070 半精车 38坯种类 毛坯外形尺寸 每毛坯件 数 每台件数 模锻件 540 设备名称 设备型号 设备编号 同时加工件数 车床 1 夹 具 编 号 夹 具 名 称 切 削 液 工序工时 准终 单件 序号 工 步 内 容 工 艺 装 备 主轴 转速 (r/切削 速度 (m/进给 量 (mm/r) 切削 深度 (走刀次数 时间定额 机动 辅助 071 半精 车 58 外圆 专用夹具、游标卡尺、 车刀 900 1 072 半精车 50 外圆 专用夹具、游标卡尺、 车刀 900 1 073 半精 车 46 外圆 专用夹具、游标卡尺、 车刀 900 1 074 半精 车 45 外圆 专用夹具、游标卡尺、 车刀 900 1 075 车锥孔 专用夹具、游标卡尺、 车刀 900 1 编制（日期） 审核（日期） 会签（日期） 标记 处数 更改文件号 签字 日期 标记 更改文件号 签字 日期 精密主轴 机 械 加 工 工 序 卡 产品型号 零（部）件图号 共 13 页 产品名称 精密主轴 零（部）件名称 第 4 页 车 间 工序号 工序名称 材料牌号 090 粗磨 38坯种类 毛坯外形尺寸 每毛坯件 数 每台件数 模锻件 540 设备名称 设备型号 设备编号 同时加工件数 磨床 1 夹 具 编 号 夹 具 名 称 切 削 液 工序工时 准终 单件 序号 工 步 内 容 工 艺 装 备 主轴 转速 (r/切削 速度 (m/进给 量 (mm/r) 切削 深度 (走刀次数 时间定额 机动 辅助 091 粗磨 58 外圆 专用夹具、游标卡尺、 磨床 1000 092 粗磨 50 外圆 专用夹具、游标卡尺、 磨床 1000 093 粗磨 46 外圆 专用夹具、游标卡尺、 磨床 1000 094 粗磨 45 外圆 专用夹具、游标卡尺、 磨床 1000 编制（日期） 审核（ 日期） 会签（日期） 标记 处数 更改文件号 签字 日期 标记 更改文件号 签字 日期 精密主轴 机 械 加 工 工 序 卡 产品型号 零（部）件图号 共 13 页 产品名称 精密主轴 零（部）件名称 第 6 页 车 间 工序号 工序名称 材料牌号 120 磨 38坯种类 毛坯外形尺寸 每毛坯件 数 每台件数 模锻件 540 设备名称 设备型号 设备编号 同时加工件数 磨床 1 夹 具 编 号 夹 具 名 称 切 削 液 工序工时 准终 单件 序号 工 步 内 容 工 艺 装 备 主轴 转速 (r/切削 速度 (m/进给 量 (mm/r) 切削 深度 (走刀次数 时间定额 机动 辅助 121 粗磨 58 外圆 专用夹具、游标卡尺、 磨床 1000 122 粗磨 50 外圆 专用夹具、游标卡尺、 磨床 1000 123 粗磨 46 外圆 专用夹具、游标卡尺、 磨床 1000 124 粗磨 45M 外圆 专用夹具、游标卡尺、 磨床 1000 125 粗磨 圆 专用夹具、游标卡尺、 磨床 1000 编制（日期） 审核（日期） 会签（日期） 标记 处数 更改文件号 签字 日期 标记 更改文件号 签字 日期 精密主轴 机 械 加 工 工 序 卡 产品型号 零（部）件图号 共 13 页 产品名称 精密主轴 零（部）件名称 第 7 页 车 间 工序号 工序名称 材料牌号 130 磨 38坯种类 毛坯外形尺寸 每毛坯件 数 每台件数 模锻件 540 设备名称 设备型号 设备编号 同时加工件数 磨床 1 夹 具 编 号 夹 具 名 称 切 削 液 工序工时 准终 单件 序号 工 步 内 容 工 艺 装 备 主轴 转速 (r/切削 速度 (m/进给 量 (mm/r) 切削 深度 (走刀次数 时间定额 机动 辅助 131 磨 3:20 锥孔 专用夹具、游标卡尺、 磨床 1000 132 磨 36 内圆 专用夹具、游标卡尺、 磨床 1000 133 磨 34 内圆 专用夹具、游标卡尺、 磨床 1000 编制（日期） 审核（日期） 会签（日期 ） 标记 处数 更改文件号 签字 日期 标记 更改文件号 签字 日期 精密主轴 机 械 加 工 工 序 卡 产品型号 零（部）件图号 共 13 页 产品名称 精密主轴 零（部）件名称 第 9 页 车 间 工序号 工序名称 材料牌号 180 精磨 38坯种类 毛坯外形尺寸 每毛坯件 数 每台件数 模锻件 540 设备名称 设备型号 设备编号 同时加工件数 磨床 1 夹 具 编 号 夹 具 名 称 切 削 液 工序工时 准终 单件 序号 工 步 内 容 工 艺 装 备 主轴 转速 (r/切削 速度 (m/进给 量 (mm/r) 切削 深度 (走刀次数 时间定额 机动 辅助 181 精磨 58 外圆 专用夹具、游标卡尺、 磨床 1000 182 精磨 50 外圆 专用夹具、游标卡尺、 磨床 1000 183 精磨 46 外圆 专用夹具、游标卡尺、 磨床 1000 184 精磨 45 外圆 专用夹具、游标卡尺、 磨床 1000 编制（日期） 审核（日期） 会签（日期） 标记 处数 更改文件号 签字 日期 标记 更改文件号 签字 日期 精密主轴 机 械 加 工 工 序 卡 产品型号 零（部）件图号 共 13 页 产品名称 精密主轴 零（部）件名称 第 10 页 车 间 工序号 工序名称 材料牌号 190 粗磨 38坯种类 毛坯外形尺寸 每毛坯件 数 每台件数 模锻件 540 设备名称 设备型号 设备编号 同时加工件数 磨床 1 夹 具 编 号 夹 具 名 称 切 削 液 工序工时 准终 单件 序号 工 步 内 容 工 艺 装 备 主轴 转速 (r/切削 速度 (m/进给 量 (mm/r) 切削 深度 (走刀次数 时间定额 机动 辅助 191 粗磨 3:20 锥孔 专用夹具、游标卡尺、 磨床 1000 192 粗磨 内圆 专用夹具、游标卡尺、 磨床 1000 193 粗磨 34 内圆 专用夹具、游标卡尺、 磨床 1000 编制（日期） 审核（日期） 会签（日期） 标记 处数 更改文件号 签字 日期 标记 更改文件号 签字 日 期 精密主轴 机 械 加 工 工 序 卡 产品型号 零（部）件图号 共 13 页 产品名称 精密主轴 零（部）件名称 第 12 页 车 间 工序号 工序名称 材料牌号 230 精磨 38坯种类 毛坯外形尺寸 每毛坯件数 每台件数 模锻件 540 设备名称 设备型号 设备编号 同时加工 件数 磨床 1 夹 具 编 号 夹 具 名 称 切 削 液 工序工时 准终 单件 序号 工 步 内 容 工 艺 装 备 主轴 转速 (r/切削 速度 (m/进给 量 (mm/r) 切削 深度 (走刀次数 时间定额 机动 辅助 231 精磨 纹 专用夹具、游标卡尺、 磨头 100 232 精磨 纹 专用夹具、游标卡尺、 磨头 100 233 精磨 4 螺纹 专用夹具、游标 卡尺、 磨头 80 编制（日期） 审核（日期） 会签（日期） 标记 处数 更改文件号 签字 日期 标记 更改文件号 签字 日期 精密主轴 机 械 加 工 工 序 卡 产品型号 零（部）件图号 共 13 页 产品名称 精密主轴 零（部）件名称 第 13 页 车 间 工序号 工序名称 材料牌号 250 精磨 38坯种类 毛坯外 形尺寸 每毛坯件数 每台件数 模锻件 540 设备名称 设备型号 设备编号 同时加工 件数 主轴锥孔磨床 1 夹 具 编 号 夹 具 名 称 切 削 液 工序工时 准终 单件 序号 工 步 内 容 工 艺 装 备 主轴 转速 (r/切削 速度 (m/进给 量 (mm/r) 切削 深度 (走刀次数 时间定额 机动 辅助 251 磨削内圆锥面 专用 夹具、游标卡尺、 主轴锥孔磨床 10000 50 编制（日期） 审核（日期） 会签（日期） 标记 处数 更改文件号 签字 日期 标记 更改文件号 签字 日期 精密主轴 机 械 加 工 工 序 卡 产品型号 零（部）件图号 共 13 页 产品名称 精密主轴 零（部）件名称 第 11 页 车 间 工序号 工序名称 材料牌 号 210 精车 38坯种类 毛坯外形尺寸 每毛坯件数 每台件数 模锻件 540 设备名称 设备型号 设备编号 同时加工 件数 车床 1 夹 具 编 号 夹 具 名 称 切 削 液 工序工时 准终 单件 序号 工 步 内 容 工 艺 装 备 主轴 转速 (r/切削 速度 (m/进给 量 (mm/r) 切削 深度 (走刀次数 时间定额 机动 辅助 211 精车 纹 专用夹具、游标卡尺、 车刀 100 编制（日期） 审核（日期） 会签（日期） 标记 处数 更改文件号 签字 日期 标记 更改文件号 签字 日期 精密主轴 机 械 加 工 工 序 卡 产品型号 零（部）件图号 共 13 页 产品名称 精密主轴 零（部） 件名称 第 5 页 车 间 工序号 工序名称 材料牌号 110 精车 38坯种类 毛坯外形尺寸 每毛坯件数 每台件数 模锻件 540 设备名称 设备型号 设备编号 同时加工 件数 车床 1 夹 具 编 号 夹 具 名 称 切 削 液 工序工时 准终 单件 序号 工 步 内 容 工 艺 装 备 主轴 转速 (r/切削 速度 (m/进给 量 (mm/r) 切削 深度 (走刀次数 时间定额 机动 辅助 111 扩孔 专用夹具、游标卡尺、 车刀 100 112 扩孔 专用夹具、游标卡尺、 车刀 100 113 车锥孔 专用夹具、游标卡尺、 车刀 80 编制（日期） 审核（日期） 会签（日期） 标记 处数 更改文件号 签字 日期 标记 更改文件号 签字 日期 精密主轴 机 械 加 工 工 序 卡 产品型号 零（部）件图号 共 13 页 产品名称 精密主轴 零（部）件名称 第 8 页 车 间 工序号 工序名称 材料牌号 140 铣 38坯种类 毛坯外形尺寸 每毛坯件数 每 台件数 模锻件 540 设备名称 设备型号 设备编号 同时加工 件数 铣床 1 夹 具 编 号 夹 具 名 称 切 削 液 工序工时 准终 单件 序号 工 步 内 容 工 艺 装 备 主轴 转速 (r/切削 速度 (m/进给 量 (mm/r) 切削 深度 (走刀次数 时间定额 机动 辅助 141 铣 55面 专用夹具、游标卡尺 725 5 142 铣 70面 专用夹具、游标卡尺 725 5 3 1 143 铣 12 9用夹具、游标卡尺 725 5 9 1 编制（日期） 审核（日期） 会签（日期） 标记 处数 更改文件号 签字 日期 标记 更改文件号 签字 日期 机 械 加 工 工 艺 过 程 卡 片 产品型号 零（部）件图号 第 1 页 产品名称 精密主轴 零（部）件名称 共 2 页 材料牌号 坯种类 模锻件 毛坯外形尺寸 540毛坯件数 1 每台件数 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 准终 单件 010 段 自由锻造 1 车间 锻件 020 热处理 热处理 退火 2 车间 热处 理 030 车 车两端面，钻中心孔 3 车间 粗车 三爪卡 盘、游标卡尺、车刀 040 热处理 调质 2 车间 热处 理 050 车 粗车各外圆留加工余量 2试片（金相检验用），钻中心通孔留加工余量 3端 60倒角（工艺用） 3 车间 粗车 爪卡盘、游标卡尺、千分尺、车刀 060 热处理 吊挂在炉内高温时效 2 车间 热处 理 070 车 修研倒角，半精车各外圆和轴肩及端面留加工余量 1锥孔留加工余量 2角 60 3 车间 车 用夹具、三爪卡盘、游标卡尺、千分尺、车刀 080 热处理 中温时效 2 车间 热处 理 090 磨 修研倒角，粗磨各外圆留磨量 45 50圆备上中心架用 3 车间 粗磨 标卡尺、千分尺、专用夹具 100 检验 磁粉探伤 2 车间 检验 检验台 110 车 扩孔 尺寸，精车端面、锥孔和 60倒角，精车各外圆留加工余量 空刀槽，车螺纹部分留加工余量 1去氮化层用） 3 车间 精车 用夹具、三爪卡盘、游标卡尺、千分尺、 车刀 120 磨 磨各部分外圆留 加工余量 纹部分留余量 去氮化层用），上中心架处外圆尺寸一批要一致 3 车间 精磨 标卡尺、千分尺、专用夹具 编制 （日期） 审核 （日期） 会签 （日期） 处 数 更改文件号 签字 日期 标记 处数 更改文件号 签字 日期 机 械 加 工 工 艺 过 程 卡 片 产品型号 零（部）件图号 第 2 页 产品名称 精密主轴 零（部）件名称 共 2 页 材料牌号 坯种类 模锻件 毛坯外形尺寸 540毛坯件数 1 每台件数 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 准终 单件 130 磨 磨锥孔及 60倒角、左端内孔各处， 34至 装堵头用 3 车间 粗磨 标卡尺、千分尺、专用夹具 140 铣 铣右端两处扁平面 55 70铣 12 9 车间 铣 铣床 游标卡尺、千分尺、专用夹具、铣刀 150 钳 锐边倒钝，两端装防氮化堵头 3 车间 钳 160 氮化 工件与试件一起氮 化，检验氮化深度 件上进行硬度检查 2 车间 氮化 170 车 拆去两端防氮化堵头，修光锥孔，两端装上工艺堵头 3 车间 精车 爪卡盘、游标卡尺、千分尺、车刀 180 磨 精磨各外圆留磨量 50 45处一批尺寸要求一致，备上中心架用，检验后拆开工艺堵头 3 车间 精磨 标卡尺、千分尺、专用夹具 190 磨 内磨右端锥孔留磨量 倒角，内磨右端各孔及端面至样图要求 3 车间 精磨 标卡尺、千分尺 、专用夹具 200 热处理 定性处理 2 车间 热处 理 210 车 精车 5h 螺纹至图样要求，装两端堵头 3 车间 精车 爪卡盘、游标卡尺、千分尺、车刀 220 磨 精磨 46 4h 螺纹大径至图样要求，其它外圆留磨量 车间 精磨 标卡尺、千分尺、专用夹具 230 磨 精磨外螺纹三处至图样要求 ） 3 车间 精磨 标卡尺、千分尺、专用夹具 240 磨 精细磨外圆至图样要求，两处 50 45轴承内环至图样要求 3 车间 精细 磨 标卡尺、千分尺、专用夹具 250 磨 主轴与主轴套筒部装后精细磨主轴锥孔 3 车间 精细 磨 主轴锥孔磨床 游标卡尺、千分尺、专用夹具 编制 （日期） 审核 （日期） 会签 （日期） 、 处 数 更改文件号 签字 日期 标记 处数 更改文件号 签字 日期 哈尔滨理工大学专科生毕业论文 I 精密主轴工艺规程制定和工装设计 摘要 机械制造业是一个国家技术进步和社会发展的支柱产业之一，无论是传统产业，还是新型产业，都离不开各式各样的机械设备。而加快产品上市的时间，提高质量，降低成本，加强服务是制造也追求的永恒主题。此篇论文主要内容是对精密主轴加工工艺路线进行的研究、设计，其中包括了各道工序的加工方法，机床、刀具、夹具、辅具、量具的选择，基准面的选取，定位和夹紧方案的拟定。 主轴零件是机床实线旋转运动的执行件，它直接带动工件或刀具参加表面成型运动是机床上的一个关键组件。它是机械加工中经常也遇到的典型 零件之一。在机器中，它主要用来支撑传动零件、传递运动和扭矩。 主轴零件是机床主要部件之一，它的性能，对整机性能有很大的影响，主轴直接承受切削力，速度范围很大，所以对主轴组件的主要性能提出很高的要求。 本文 论述 精密 主轴零件的工艺编制，研究零件机械加工工艺规程的设计问题，介绍工艺规程的组成、制定程序等。说明零件的机械加工工艺结构性，结合生产主要从零件分析、毛坯的选择、工艺路线的拟定、工序内容的确定等几个方面详细的讲述了 精密 主轴零件工艺过程设计以及工艺编制中应注意的问题，以及如何才能达到最理想的表面质量和经济效益 。 关键 词 工艺；装配图；夹具；轴 哈尔滨理工大学专科生毕业论文 录 摘要 . I 第 1 章 零件分析 . 1 件的作用 . 1 件的技术要求 . 1 件的工艺分析 . 1 工阶段的划分 . 1 序顺序安排 . 1 第 2 章 工艺规程设计 . 3 轴的材料、毛坯与热处理 . 3 轴的毛坯 . 3 轴的材料 . 3 轴的热处理 . 4 轴加工工艺过程 . 4 轴加工的主要问题和工艺过程设计 . 4 轴加工定位基准的选择 . 5 轴主 要加工表面加工工序的安排 . 6 轴加工工艺过程 . 7 序内容的拟定 . 10 1 机床的选择 . 10 第 3 章 机械 加工余量和工序尺寸的确定 . 12 外圆表面 . 12 1 用查表方法确定加工余量 . 12 内圆表面 . 12 第 4 章 切削用量及基本工时的确定 . 13 端面 . 13 工条件 . 13 削参数 . 13 中心孔 . 14 工条件 . 14 削参数 . 14 削工时 . 14 粗车外圆工序 切削参数 . 15 螺纹 4 . 19 工条件 . 19 哈尔滨理工大学专科生毕业论文 切削参数 . 19 削工时 . 19 削内圆锥面 . 20 工条件 . 20 削参数 . 20 工工时 . 20 第 5 章 专用夹具设计 . 21 题的指出 . 21 具设计 . 21 位分 析 . 21 位基准的选择 . 21 位元件的选择 . 21 的计算 . 22 具工作原 理 . 23 结论 . 24 致谢 . 25 参考文献 . 26 哈尔滨理工大学专科生毕业论文 1 第 1 章 零件分析 件的作用 该零件为 铣 床主轴，属于精密机床主轴零件。它主要起支撑和传动转矩的作用，是旋转体零件 。其主要由内外圆柱面、内锥面、螺纹及横向深孔等组成，是空心类机床主轴。所以它的主要表面的精度和表面质量要求很高，而且精度也要求稳定。 件的技术要求 1、精密主轴的支撑轴颈是主轴的装配基准，它的制造精度直接影响到主轴部件的旋转精度，故对它提出很高的技术要求。 2、 主轴前段锥孔是安装顶尖等小型夹具或工具锥柄的，其中心线必须与支 撑轴颈中心线严格同轴。 3、主轴前端圆锥面是安装卡盘等较大型夹具的重要表面，其中心线必须与支撑轴颈中心线同轴。 4、主轴轴向定位面与主轴旋转中心线必须垂直，否则会引起主轴周期性的 轴向窜动。因此，必须控制其垂直度要求。 件的工艺分析 在拟定精密主轴工艺工艺过程时，应考虑一些问题。 工阶段的划分 加工过程大致划分为四个阶段： 顶尖孔之前是预加工阶段；打顶尖孔之后至调质前的工序为粗加工阶段调质处理后至表面淬火前的工序为半精加工阶段；表面淬火后工序为精加工阶段。要求较高的支承轴颈和 3:20 锥孔的精加工，则应在最后进行。整个主轴加工的工艺过程，是以主要表面（特别是支承轴颈）的加工为主线，穿插其它表面的加工工序组成的。 这样安排的优点是：粗加工时切除大量金属是产生的变 形，可以在半精加工和精加工中去掉。而主要表面放在最后，可不受其它表面加工的影响，并方便安排热处理工序，有利于机床的选择。 序顺序安排 工序顺序的安排主要根据基面先行、先粗后精、先主后次的原则。并注意下列几点。 哈尔滨理工大学专科生毕业论文 2 处理的安排 主轴毛坯锻造后，一般安排正火处理。其目的是，消除锻造残余应力，改善金属组织，降低硬度，改善切削加工性能。棒料毛坯可不进行该道热处理工序。粗加工后，安排调质处理。其目的是获得均匀细致的索氏体组织，提高零件的综合力学性能，以便在表面淬火时得到均匀致密的硬度层，并 使硬化层的硬度由表面向中心逐渐降低。同时索氏体的金属结构经加工后，表面粗糙度较细。最后，还须对有相对运动的轴颈表面和经常与夹具接触的锥面进行淬火或氮处理，以提高其耐磨性。一般高频淬火安排在粗磨之前；氮化安排在粗磨之后，精磨之前。 圆表面的加工顺序 先加工大直径外圆，以免一开始就降低工件刚度。 孔加工 1、应安排在调质以后进行，因为调质处理变形大，深孔产生弯曲变形后没法纠正，不仅影响棒料通过，还会造成主轴高速转动的不平衡。 2、深孔加工应安排在外圆粗车或半精车之后， 以便有一个较精确的轴颈作定位基面，保证孔与外圆同轴度，时主轴壁厚均匀。如果仅从定位基准考虑，希望始终用顶尖孔定位，避免使用锥堵，深孔加工安排在最后为好。但是深孔加工是粗加工，发热量大，会破坏外圆加工的精度，而且钻偏时，要有余量纠正。所以，深孔加工只能在半精加工阶段进行。 哈尔滨理工大学专科生毕业论文 3 第 2 章 工艺规程设计 轴的材料、毛坯与热处理 轴的毛坯 主轴属于外圆直径相差较大的阶梯轴，为了节省材料和减少加工的劳动量，毛坯常采用锻件。在热锻过程中金属纤维按轴向排列，组织细蜜，具有较高的抗拉、抗弯和抗扭强度。 锻件在铸造方法上又分自由锻和模锻两种。自由锻使用的设备比较简单，但毛坯的精度较低、余量大、生产率低，只适用于单件、小批生产。 模锻一般在模锻压力机上进行，设备比较昂贵，并须专用锻模，但毛坯精度高、加工余量小、生产率高。目前国内精锻毛坯公差外径可达径达 面粗糙度 达 适于在大批条件下锻造形状复杂、精度要求高的主轴。图 2示为 模锻主轴毛坯示意图 图 2轴毛坯图 轴的材料 根据主轴的功用，主轴应具有良好的机械强度和刚度；主轴工作 表面应具有高的耐磨性与加工后尺寸精度的稳定性。这些都与主轴的材料与所选用的热处理方法有关。 45钢是主轴常用的材料，价格较便宜。它经过调质（或正火）、局部加热淬火后回火，表面硬度 52，一般能满足普通机床要求。但与 65尔滨理工大学专科生毕业论文 4 4045钢淬透性差、淬火后变形大、加工后尺寸稳定性差，故高精度主轴常用合金钢。 40 合金结构钢，经调质淬火后具有较高的综合机械性能。 38中碳合金氮化钢，由于氮化温度（ 540 550）比淬火温度低，变形小 。此材料硬度高（中心硬度大于 并具有优良的耐疲劳性能、尺寸稳定性好，是制造高精度主轴的理想材料。因此选择38 轴 的 热处理 善切削加工性能、消除锻造残余应力的热处理 主轴毛坯在锻造过程中，若温度过高，则将使金属组织的晶粒粗大；若锻造温度过低，则造成组织不均匀和过大的残余应力，甚至出现裂纹。这两种情况在主轴锻造过程中往往同时存在，致使主轴强度降低，并由于表面泠硬而不易切削。因此在粗加工前需进行热处理，以改善切削性能，消除锻造残余应力，细化晶粒，并使 金属组织均匀。通常采用退火或正火处理。 备热处理 主轴在粗加工后，最终热处理以前常进行预备热处理，通常为调质或正火。调质处理是淬火后高温回火（回火温度为 500 650），调质后可得到均匀细密的回火索氏体组织，使主轴获得较高的强度和韧性等综合机械性能。调质时由于回火温度高，故主轴容易变形并产生较多的氧化皮。 终热处理 主轴最终热处理包括局部加热淬火后回火（铅浴炉加热淬火、火焰加热淬火、电感应加热淬火等）、渗碳淬火、淡化等。其目的是在保持心部韧性的同时提高表面硬度，使主 轴各工作表面获得较高的耐磨性和抗疲劳强度，以保持主轴的工作精度和提高使用寿命。最终热处理一般放在半精加工之后，因局部淬火后总会有些变形，故需在淬火后安排磨削加工工序以消除淬火变形。 轴加工工艺过程 轴加工的主要问题和工艺过程设计所应采取的相应措施 主轴加工的主要问题是如何保持主轴支承轴颈的尺寸、形状、位置精度和表面粗糙度，主轴前端内锥面的形状精度、表面粗糙度以及它们对支承轴颈的位置精度。 哈尔滨理工大学专科生毕业论文 5 主轴支承轴颈的尺寸精度、形状精度以及表面粗糙度要求，可以采用精密磨削方法保证，磨前应提高精基准的 精度。 保证主轴前端内锥面的形状精度、表面粗糙度同样应采用精密磨削的方法。为了保证外锥面相对支承轴颈的位置精度，以及支承轴颈之间的位置精度，通常采用组合磨削法，在一次装夹中加工这些表面。 主轴锥孔相对于支承轴颈的位置精度是靠采用支承轴颈 A、 让被加工主轴装夹在磨床工作台上（不是装夹在磨床头架主轴上）加工保证的。以支承轴颈作为定位基准加工内锥面，符合“基准重合”原则。让被加工主轴装夹在磨床工作台上而不装夹在磨床头架主轴上，可以避免磨床主轴回转误差对锥孔形状精度的影响；因为磨床头架主轴与被加工主 轴零件只是柔性连接，磨床头架主轴只起带动工件回转的作用，而工件的回转轴心，则取决于定位基准面 A、 精磨前端锥孔之前，应使作为定位基准的支承轴颈 A、 主轴外圆表面的加工，应该以顶尖孔作为统一的定位基准。如果主轴上有通孔，一旦通孔加工完毕，就要用带顶尖孔的工艺锥堵塞到主轴两端孔中，让锥堵的顶尖孔起附加定位基准的作用。既然工艺锥堵要起定位作用，所以工艺锥堵与主轴锥孔的配合质量就十分重要了。随着被加工主轴加工精度的逐步提高，也要相应提高工艺锥堵的精度。 主轴上的通孔，虽然加工精度 要求不高，但深孔的加工比较困难，排屑方式都是不可忽视的问题。主轴深孔的加工属于粗加工，应安排在工艺过程的前部。 轴加工定位基准的选择 主轴加工中，为了保证各主要表面的相互位置精度，选择定位基准时，应遵循“基准重合”与“互为基准”的原则，并能在一次装夹中尽可能加工出较多的表面。 由于主轴外圆表面的设计基准主轴轴心线，根据基准重合的原则考虑选择主轴两端的顶尖孔作为精基准面。用顶尖孔定位，还能在一次装夹中把许多外圆表面及其端面加工出来，有利于保证加工面间的位置精度。所以实心轴在粗加工之前先打顶尖孔。 对于空心轴则以外圆定位，加工通孔，并在两端孔口加工出 30 度倒角或内锥孔（工艺锥面），用两个带顶尖孔的锥堵或带锥堵的心轴装夹工件。 为了保证支承轴颈与主轴内锥面的同轴度要求，宜按“互为基准”的原则选择基准面。例如车大端 3:20 内锥孔时，以与前支承轴颈相邻而它们又是用同一基准加工出来的外圆柱面为定位基准面（因支承轴颈系外锥面不便装夹）；在精车各外圆（包括两个支承轴颈）时，以前、后锥孔内所配锥堵的顶尖孔为定位基面；在粗磨 3:20 内锥孔时，又以两圆柱面为定位基准面；再次用锥堵顶尖孔定位；最后精磨 3:20内锥孔时，直 接以精莫后的哈尔滨理工大学专科生毕业论文 6 前支承轴颈和另一圆柱面定位。定位基准每转换一次，都使主轴的加工精度提高一步。 轴主要加工表面加工工序的安排 精密主轴主要加工表面是 45、 46、 50轴颈，两支轴颈及大头锥孔。它们的加工公差都在 面粗糙度 达到这样高的精度要求，其一般加工路线应是：粗车（ 半精车（ 精车 （ 粗磨（ 精磨（ 精细磨 （ 在机械加工工序中间尚需插入必要的热处理工序，这就决定了主轴加工各主要表面总是循着以下顺序进行的，即粗车 调质（预备热处理） 半精车 精车 淬火（最终热处理） 粗磨 精磨 精细磨 主轴加工工艺过程可划分为三个加工阶段，即粗加工阶段（包括铣端面打顶尖孔、粗车外圆等）；半精加工阶段（半精车外圆，钻通孔，锥孔，钻大头端面各孔，精车外圆等）；精加工阶段（包括精铣键槽，粗、精磨外圆、锥孔等）。 铣 床主轴主轴表 面的加工顺序有如下几种方案： 1、通孔（以毛坯外圆定位，加工后配锥堵） 外圆表面粗加工（以锥 堵顶尖孔定位） 锥孔粗加工（以半精加工后外圆定位，加工后配锥堵） 外圆精加工（以锥堵顶尖孔定位） 锥孔粗加工以精加工后的外圆定位）。 2、圆表面粗加工（以顶尖孔定位） 外圆表面半精加工（以顶尖孔定位） 钻通孔（以半精加工后外圆定位，加工后配锥堵） 外圆表面精加（以锥堵顶尖孔定位） 锥孔粗加工（以精加工后外圆表面定位） 锥孔精加工（以精加工后外圆表面定位） 3、外圆表面粗加工（以顶尖孔定位） 外圆表面半精加 工（以顶尖孔定位） 钻通孔（以半精加工后外圆表面定位） 锥孔粗加工（以精加工后外圆表面定位） 锥孔精加工（以精加工后外圆表面定位，加工后配锥堵） 外圆表面精加（以锥堵顶尖孔定位） 4、外圆表面粗加工（以顶尖孔定位） 外圆表面半精加工（以顶尖孔定位） 钻通孔（以半精加工后外圆表面定位） 锥孔粗加工（以精加工后外圆表面定位，加工后配锥堵） 外圆表面精加（以锥堵顶尖孔定位） 锥孔精加工（以精加工外圆表面定位）。 上述四种加工方案各有优缺点，现简要分析如下： 方案 1：钻通孔放在外圆表面粗加工之前，则需在钻通孔后增加配锥堵的工作；另外，粗加工外圆表面时，加工余 量大，切削力、夹紧力也相应较大，所以用锥堵顶尖孔定位不如用实心轴顶尖孔定位稳定可靠。故此方案对毛坯是实心轴的情况则不适宜，对于实心轴在成批生产情况下是可行的。 哈尔滨理工大学专科生毕业论文 7 方案 2：锥孔粗加工在外圆表面精加工之后，锥孔粗加工时以精加工外圆表面定位，会破坏外圆表面的精度，故此方案不可行。 方案 3：锥孔精加工放在外圆精加工前，锥孔精加工时以半精加工 外圆表面定位，这会影响锥孔加工精度（内孔磨削条件比外圆磨削条件差）；另外精加工外圆时以锥堵顶尖孔定位，有可能破坏锥孔精度，同时锥堵的加工误差还会使外圆表面和内锥表面产生较大的同轴 误差，故此方案也不行。 方案 4：锥孔精加工方在外圆精加工之后，锥孔精加工时以精加工过的外圆定位，锥孔精加工工序的加工余量小，磨削力不大，故不会破坏外圆表面的精度。此外，以外圆表面定位，定位稳定可靠，相比之下此方案最佳。 当主要表面加工顺序确定后，就要合理地插入非主要表面加工工序。对主轴来说非主要表面指的是螺孔、键槽、螺纹等。这些表面的加工一般不易出现废品，所以尽量安排在后边进行，主要表面加工一旦出了废品，非主要表面就不需要加工了，这样可以避免工时的浪费。 但是也不能放在最后，以防在加工非主要表面过程中损害已 精加工过程的主要表面。 对凡是需要在淬硬表面上加工的螺孔、键槽等，都应安排在淬火前加工完毕，否则表面淬硬后就不易加工。在非淬硬表面上的螺孔、键槽等一般在外圆精车之后精磨之前进行。如果在精车之前就加工出这些表面，精车就将在断续表面上进行，容易产生震动，影响表面质量，还容易损坏车刀，加工精度也难以保证。至于主轴螺纹，因它与主轴支承轴颈之间有一定的同轴度要求，所以螺纹应安排在最终热处理之后的精加工阶段进行，这样半精加工后残余应力重新分布所引起变形和热处理后的变形，就不会影响螺纹的加工精度了。 检验工序的合理安 排是保证产品质量的重要措施。每道工序除操作者自检外，还必须安排单独的检验工序。一般在粗加工结束后安排检验工序以检查主轴是否出现气孔、裂纹等毛坯缺陷。对重要工序前后安排检验工序，以便及时发现废品。在主轴从一个车间到另 一个车间时要安排检验工序，使后续车间内产生的废品不致误认为是前车间产生的。在主轴全部加工结束之后要经全面检验方可入库。 轴加工工艺过程 主轴加工工艺过程制定的依据是主轴的结构、技术要求、生产批量和设备条件等。表 2出了中批生产类型工厂加工精密主轴的机械加工工艺过程。 哈尔滨理工大学专科生毕业论文 8 表 2精密主轴机械加工工艺过程 工序号 工序名称 工 序 内 容 定位及夹紧 1 段 自由锻造 2 热处理 退火 3 车 荒车两端面，钻中心孔，荒车各外圆留加工余量 5圆，中心孔 4 热处理 调质 5 车 粗车各外圆留加工余量 2试片（金相检验用），钻中心通孔留加工余量 3端 60倒角（工艺用） 外圆，中心孔 6 热处理 吊挂在炉内高温时效 7 车 修研倒角，半精车各外圆和轴肩及端面留加工余量 1锥孔留加工余量 2角 60 60倒角，外圆，中心架 8 热处理 中温时效 9 磨 修研倒角，粗磨各外圆留磨量 45 50圆备上中心架用 60倒角 10 检验 磁粉探伤 11 车 扩孔 尺寸，精车端面、锥孔和 60倒角，精车各外圆留加工余量 空刀槽，车螺纹部分留加工余量 1去氮化层用） 外圆，中心架， 60倒角 12 磨 磨各部分外圆留加工余量 纹部分留余量 去氮化层用），上中心架处外圆尺寸一批要一致 60倒角 哈尔滨理工大学专科生毕业论文 9 13 磨 磨锥孔及 60倒角、左端内孔各处， 34至 装堵头用 外圆，中心架 14 铣 铣右端两处扁平面 55 70铣12 9圆，扁平面 15 钳 锐边倒钝，两端装防氮化堵头 16 氮化 工件与试件一起氮化，件上进行硬度检查 17 车 拆去两端防氮化堵头，修光锥孔，两端装上工艺堵头 外圆，中心架 18 磨 精磨各外圆留磨量 50 45处一批尺寸要求一致， 备上中心架用，检验后拆开工艺堵头 两端中心孔 19 磨 内磨右端锥孔留磨量 倒角，内磨右端各孔及端面至样图要求 外圆，中心架 20 热处理 定性处理 21 车 精车 5h 螺纹至图样要求，装两端堵头 外圆，中心架 22 磨 精磨 46 4h 螺纹大径至图样要求，其它外圆留磨量 端中心孔 23 磨 精磨外螺纹三处至图样要求 两端中心孔 24 磨 精细磨外圆至图样要求，两处 50 45轴承内环至图样要求 两 端中心孔 25 磨 主轴与主轴套筒部装后精细磨主轴锥孔 从上面的工艺路线可以看出精密主轴有以下特点： 哈尔滨理工大学专科生毕业论文 10 1、从主要表面的加工工序分得很细。如支撑主轴颈 45的外圆表面经过粗车、精车、粗磨、精磨、精细磨多道加工工序，其中还穿插一些热处理工序，以减少轴内应力所引起的变形。 2、顶尖孔要多次修研，使顶尖孔的表面粗糙度值减小，以提高接触精度。 3、合理安排热处理工序。为保证渗氮处理的质量和主轴精度的稳定，渗氮处理前要安排调制和消除应力两道热处理工序。调质处理对渗氮轴非常重要，因为对渗氮主轴，不仅要求调质 后获得均匀细致的索氏体组织，而且要求离表面 8 10 的表面层内的铁素体含量不得超过 5%。表层铁素体的存在，会造成渗氮脆性，引起渗氮质量下降。故渗氮主轴在调质后，必须每件割试样进行检查，不合格者不得转入下道工序。 渗氮主轴由于渗氮很薄，渗氮前如果主轴内应力消除不好，渗氮后出现较大的弯曲变形，以致渗氮层的厚度不够抵消磨削加工时纠正弯曲变形的余量，所以精密主轴渗氮处理前，都要安排除应力工序。 对于非渗氮主轴，虽然表面淬火前不必安排除应力处理，但是在淬火及粗磨后，为了稳定淬硬钢的残余奥氏体组织，使工件尺寸稳定和消除 加工应力，需要安排低温人工时效。时效的次数视零件的精度和结构特点而定。 4、精密主轴上的螺纹在螺纹磨床上直接磨出。为了避免装卸砂轮和带轮时将螺纹碰伤，一般要求对螺纹部分进行淬火处理。但若对已车好的螺纹进行淬火，则会因为应力集中而产生裂纹，故精密主轴上的螺纹多不采用车削、而在淬火、粗磨外圆后用螺纹磨床直接磨出。 序内容的拟定 零件的加工工艺路线拟定以后，下一步该进行的就是工序内容的设计。工序内容包括为每一道工序选择机床和工艺装备，划分工步，确定加工余量、工序尺寸和公差，确定切削用量和工时定额，确定工 序要求的检测方法等。 1 机床的选择 对该零件的加工中所用的机床选择如下 表 2纹磨床 型号 最大安装直径最大安装长度， 工螺纹 螺纹头数 工作精度等级 螺距误差， 电机功率， 径，度，7520A 200750 20200 500 132 6 级 + 哈尔滨理工大学专科生毕业论文 11 表 2床 型号 最大磨削范围（直径 长度），小磨削直径，心高 中心距，件最大重量，转角度， 砂轮最大外径厚度，度，面粗糙度，电机功率，作台 头架 砂轮架 20 1801000 150 +3 90 30 00 50 2床 型号 加工范围 ，大加工直径，大加工长度，架行程， 轴转速 圆度 ，柱度 表面粗糙度，身上 刀架上 纵向 横向 级数 范围，r/901500 490 280 1500 1500 300 24 00 尔滨理工大学专科生毕业论文 12 第 3 章 机械加工余量和工序尺寸的确定 精密主轴零件材料为 38生产类型为小批生产，采用摸锻毛坯。 根据上述原始资料及加工工艺，分别确定各加工表面的机械加工余量、工序尺寸。 外圆表面 由前面确定的加工工艺路线可知，其加工方案为：粗车半精车粗磨磨精磨精细磨（至图样要求） 1 用查表方法确定加工余量 粗车余量 z 粗车 =2车余量 z 精车 =1磨余量 z 粗磨 =余量 z 磨 =磨余量 z 精磨 =余量 z 总 =2+1+内圆表面 由前面确定的加工工艺路线可知，其加工方案为：钻孔扩孔粗磨磨精磨 工件图样上 内孔 钻孔余量 z 钻 =3孔余量 z 扩孔至图样要求 工件图样上 34 的内孔 钻孔余量 z 钻 =3 孔余量 z 扩 =孔余量 z 钻 =于毛柸及以后各道工序（或工步）的加工都有加工公差，因此所规定的加工余量其实只是名义上的加工余量。实际上，加工余量有最大和最小之分。 有本设计规定的零件为中批生产，应该采用调整法加工，因此在计算最大、最小加工余量时，应按照调整法加工方式予以确定。哈尔滨理工大学专科生毕业论文 13 第 4章 切削用量及基本工时的确定 端面 工条件 机床选择： 式车床 刀具选择：刀具材料 杆尺寸 2030(mm刀具角度 主 偏角 0前角 r。 =5刃倾角 s=0 刀尖圆弧半径 =表 12。 削参数 查表 5 1、 被吃刀量的确定 大端：粗车 车 端：粗车 车 、 进给量的确定 大端：粗车 f=0.7 mm/r，精车 f=0.4 mm/r 小端：粗车 f=0.7 mm/r，精车 f=0.4 mm/r 3、 切削速度的确定 查表取粗车速度 V=60m/车速度 V=100m/速（ r/算公式 d 1000(4则： m i n/. 01000d 粗大 m 粗小 m 精大 m 6 精小 查表 ，分别取转速为粗加工 400r/加工 710r/ 则实际切削速度： m i n/ 粗大 m 粗小 m 精大 m 1 粗小 4、 查表 5，实体的端面切削工时计算公式： 哈尔滨理工大学专科生毕业论文 14 T 0 (4同时查表 5 5加工工时： d 小 =50 L=32 d 大 =70 L=42 m 21 小T m 21 大T 精加工工时： d 小 =50 L=32 d 大 =70 L=42 m 12 小T m 12 大T 切削工时的计算： T 小 = T 大 =中心孔 工条件 机床选择： 臂钻床 加工要求：查表 ，确定加工 A 型中心孔 削参数 查表 15，进给量 f=r，切削速度 V=18m/m 81 0 001 0 00 n 查表 ，取实