台钻主轴说明书Z

1 引言

随着现代制造业的发展，越来越多的设备被运用到制造业中，而制造业也需要越来越多的设备来满足发展。企业需要发展，就需要投入大量的设备和人才。本文将结合台式钻床展开研究，并结合主轴展开工艺。由于条件不足，且本人经验和水平都还很有限，设计中一定存在许多不足之处，望各位老师给予指正。

通过该毕业设计，使学生达到以下目的：能使用CAD正确绘制形零件的二维图形，加强对在大学所学的绘图知识复习，提高运用知识的能力。

学生应该在指导教师的指导之下能够独立的完成一项给定的设计任务，编写符合要求的设计说明书，并正确绘制有关图表。学生在毕业设计工作中，应该综合运用多学科的理论知识与实际操作技能，分析与解决设计任务书中的相关问题。

学生应学会依据技术课题任务，进行资料的调研、收集、加工与整理和正确使用工具书；培养学生掌握有关工程设计的程序、方法与技术规范，图纸绘制、编写技术文件的能力；培养学生掌握实验、测试等科学研究的基本方法；锻炼学生分析与解决工程实际问题的能力。

学生应能树立正确的设计思想；培养学生严肃认真的科学态度和严禁求实的工作作风；在工作设计中，应能树立正确的工程意识与经济意识，树立正确的生产观点、经济观点与全局观点。

1.1 机械制造业的发展趋势

21世纪初机械制造业的重要特征表现在它的全球化、网络化、虚拟化以及环保协调的绿色制造等，人类不仅要摆脱繁重的体力劳动，而且要从烦琐的计算分析等脑力劳动中解放出来，以便有更多的精力从事高层次的创造性劳动。智能化促进柔性化，它使生产系统具有更完善的判断与适应能力。

近年来产品更迭不断加快，各种各样的需求不断增加。一些发达工业国家，例如美国、西德、瑞士等国统计表明，1995-1998年机械零件的种类增加了50%；80%的工作人员不直接与材料打交道，而与信息打交道；85%的活动不直接增加产品的附加值，产品、工艺过程、组织管理日益复杂化；设计、工艺准备等均占去为完成用户订货总时间的65%以上。另一方面，在激烈的市场竞争中，供货期与质量往往起着比价格更为重要的作用，灵捷化就成为摆在机械制造业面前的头等重大课题。

机械制造行业是创造人类财富的支柱产业，但同时又大量消耗掉人类社会的有限资源，并且是造成当前环境污染问题的主要根源之一，为此，机械行业实施可持发展战略已势在必行。绿色制造正是基于这一点而产生和发展起来的，是机械行业的发展趋势，或者说绿色制造是21世纪制造业的可持续发展模式。

1.2机械制造业的发展特点

随着经济的发展，机械制造业的发展趋势是柔性化、灵捷化、智能化和信息化。（1）柔性化——使工艺装备与工艺路线能适随着当今社会的发展机械制造行业受到了越来越多人的关注。

（2）灵捷化——使生产力推向市场准备时间为最短，使工厂机械灵活转向。

（3）智能化——柔性自动化的重要组成部分，它是柔性自动化的新发展和延伸。（4）信息化——机械制造业将不再由物质和能量借助于信息的力量生产出的价值，而是由信息借助于物质和能量的力量生产出的价值，因此信息产业和智力产业将成为社会的主导产业，机械制造业也将是由信息主导的，并采用先进生产模式、先进制造系统、先进制造技术和先进组织合理方式的全新的机械制造业。

2主轴零件加工工艺规程设计

2.1 主轴零件工艺分析

2.1.1 台式钻床主轴工艺分析

图2-1 台式钻床主轴

产品名称:台式钻床主轴

通空X6132卧式铣床主轴的零件图工艺分析，来确定零件加工的内容、加工要求，初步确定各个加工结构的加工方法。 2.1.2 确定台式钻床主轴的加工内容

（1）尺寸为?９.8±0.05，φ50

-0.008的左右两端面

（2）尺寸为?９.8±0.05，φ

6-0.004

-0.012，φ5.90

-0.1，φ50

-0.008各外圆

（3）大头部分为?6.4，?6.2，及M6内螺纹孔。， （4）宽为4的圆柱定位销 （5）M6系列螺纹 （6）30o±5’锥角

（7）内孔及两端A4中心孔 2.1.3确定台钻主轴的加工要求

（1）垂直于φ

6-0.004

-0.012外圆轴线的任意正截面上，该圆必须位于半径

差为公差值0.002的两个同心圆之内

（2）两支承轴颈φ

6-0.004

-0.012的轴线必须位于直径为公差值0.006，且

与公共基准轴线同轴的圆柱面内

（3）30o±5’锥角和φ

6.2-0.007

-0

内孔的轴线，必须位于直径为公差值

0.01，且与A,B 公共基准轴线同轴的圆柱面内

（5）当令箭绕A,B 公共基准轴线作无轴向移动回转时，在φ

6-0.004

-0.012外圆左

端面上最外缘一点测量的轴向跳动量不得大于公差值0.005

（6）长度165处高频淬火，HRC48 （7）主轴材料为常用合金调制钢 2.1.4确定台式钻床主轴各结构的加工方法

（1）尺寸为?９.8±0.05，φ6-0.004 -0.012，φ5.90 -0.1，φ50

-0.008的外圆选择粗车 →

半精车 → 磨削的方案。

（2）平面类可用车削好的方法 （3）M6系列螺纹，可用车螺纹的方法

（4）钻孔φ6.4，镗好大头部分孔及车好30o±5’锥角

另外，在加工表面的形位公差的要求上，在加工时要根据定位基准来保证。

2.2 零件的材料分析

主轴主要是表面的加工顺序，在很大的程度上取决于定位基准的选择，轴类零件本身的结构特征和主轴上主重要表面的位置精度要求都决定了以轴线为定位基准是最理想。这样既基准统一，又使定位基准和设计基准重合。一般多以外圆为粗基准，以轴两端的顶尖孔为精基准。主轴是铣床的关键零件之一，其前端直接与夹具相连接，用以夹持并带动工件旋转完成表面成形运动。为保证机床的加工精度，要求主轴有很高的回转精度，工作时要求承受弯矩和扭矩作用，又要求主轴有足够的刚性、耐磨性和抗振性，所以主轴的加工质量对机床的工作精度有很大影响。为此，对主轴的技术要求有以下几个： （1）支承轴颈

主轴的两支承轴颈与相应轴承的内孔配合，是主轴组件的装配基准，其制造精度将直接影响到主轴组件的旋转精度。当支承轴颈不同轴时，主轴产生径向圆跳动，影响以后铣床使用时工件的加工质量，所以，对支承轴颈提出了很高要求。 (2)装夹表面

主轴后端锥孔是用于安装顶尖或轴的莫氏锥孔，其中心线必须与支承轴颈中心严格同轴，否则，会使工件产生圆度、同轴度误差，主轴锥孔锥面的接触率大于75%。 (3)螺纹表面

主轴的螺纹表面用于锁紧螺母的配合。当螺纹表面中心线与支承轴颈中心线歪斜时，会引起主轴组件上锁紧螺母的端面跳动，导致滚动轴承内圈中心线倾斜，引起主轴径向跳动，所以，加工主轴上的螺纹表面，必须控制其中心线与支承轴颈中心线的同轴度。

(4)轴向定位面

主轴轴向定位面与主轴回转轴线要保证垂直度，否则会使主轴周期性轴向窜动，影响被加工工件的端面平面度，加工螺纹时则会造成螺纹矩误差。

轴类零件是机器中经常遇到的典型零件之一，它主要用于支撑传动零部件，传递扭矩和承受载荷，轴类零件是旋转体零件，其长度大于直径，一般由同心轴的外圆柱面，圆锥面，内孔和螺纹及相应的端面所组成，根据结构形状不同，轴类零件可分为光轴，阶梯轴，空心轴和曲轴等。轴的长径比小于5的短轴，大于20的称为细长轴，大多数介于两者之间。轴用轴承支承，与轴承配合的轴段称为轴颈。轴颈是轴的装配基准，它们的精度和表面质量一般要求很高，其技术要求一般根据轴的主要功用和工作条件制定，通常有以下几项：

（1）尺寸精度

起支承作用的轴颈为了确定轴的位置，通常对其尺寸精度要求较高（IT5~IT7），装配传动件的轴颈尺寸精度一般要求较低（IT6~IT9）

（2）几何形状精度

轴类零件的几何形状精度主要是指轴颈、外锥面、莫氏锥孔等的圆锥、圆柱度等，一般应将其公差限制在尺寸公差范围内，对精度要求较高的内外圆表面，应在图纸上标其允许偏差。

（3）相互位置精度

轴类零件的位置精度要求主要是由在机械中的位置和功用决定的。应保证装配传动件的轴颈对支承轴颈的同轴度要求，否则会影响到传动件的传动精度，并产生噪音。普通精度的轴器配合轴段对支承轴颈的径向跳动一般为0.01~0.03mm，高精度轴通常为0.001~0.005mm。

（4）表面粗糙度

一般与传动件相配合的轴径表面粗糙度为Ra2.5~Ra0.63um，与轴承相配合的轴径的表面粗糙度为Ra0.63~Ra0.16um。

2.2.1 零件图、毛坯图

●零件图

图2-2 零件图

●毛坯图

2.2.2工艺分析

（1）为了消除粗车，粗磨和热处理后产生的内应力，稳定工件的实际尺寸，所以在工艺过程中安排了两次时效处理器，即长时间的低温补充回火。低温回火时，工件应吊直，回火后不允许校直。

（2）为了保证钻轴的精度，所以在工艺过程中安排了粗车，半精车，粗磨，半精磨

和精磨。经过如此多的工序安排，逐步消除圆度误差反映，使支承轴颈A,B的圆度

公差在0.002mm内。

粗车，半精车采用一夹一顶，一提高工件的刚性，减小变形。另外应先车?９.8±x184时的弹性变形，提高外圆的圆柱度精度。

0.05x39,再车φ6-0.004

-0.012

（3）粗车和半精车钻轴时因为工件的刚性差，由于切削时径向力Fv的作用，工件的中间部位很容易出现“让刀”，使工件的母线呈现中凸。为了减小径向力Fv对工件的作用，可使用主偏角Kr为90o的偏刀，并要求刃倾角为正值。

（4）钻轴两端中心孔的连线是支承轴颈A和B的公共基准轴线。因此工艺过程中分别安排了三次研磨中心孔。粗磨前可用四棱硬质合金和氧化铝研磨膏中心孔；半精磨和精磨前可用油石顶尖和氧化铝研磨膏研磨中心孔。粗磨前中心孔经研磨后，表面粗糙度Ra为0.8um；半精磨合精磨前中心孔，空经研磨后表面粗糙度Ra为0.4um。

外圆时，工件采用一夹一顶装夹，其目的也是为了提高工件刚性。三爪卡盘夹紧粗磨φ6-0.004

-0.012

处得外圆长度应尽可能短，避免工件夹顶后产生过定位，外圆处得径跳应调整到0.02mm内。

2.2.3台钻简介

台钻结构主要由底座，工作台

主轴，进给操作手柄，主轴箱，立柱组成其中台钻主轴时它们得主要部件，是经典的机械零件。台式钻床钻孔直径一般在13毫米以下，最大不超过16毫米。其主轴变速一般通过改变三角带在塔型带轮上的位置来实现，主轴进给靠手动操作，由于加工的孔径较小，故台钻的主轴转速一般较高，最高转速可高达玩转、分，最低

亦在400转/分左右。主轴的转速可用改变三角胶带轮上的位置来调节

台钻实物图

台钻二维内部图

台钻主轴三维图纸（UG NX绘制）

2.2.4机床的选择

热处理设备的选择

工序三中，正火处理的设备选用

摇臂钻床主轴，材料是40Cr钢，该钢价加工容易，经适当的热处理以后可获得一定的韧性、塑性和耐磨性。正火可促进组织球化，改进硬度小于160HBS毛坯的切削性能。在温度550~570℃进行回火，该钢具有最佳的综合力学性能。该钢的淬透性高于45钢，适合于高频淬火，火焰淬火等表面硬化处理等。因为这个零件为铸钢零件，为达到消除工件的内应力，稳定组织和尺寸，改善机械性能，采用人工时效处理，且采用HARDUN系列型号的时效炉可按照工艺要求自动实现升温、保温、断电等功能。记录仪表具备记录、超温报警、断偶报

警等功能。

HARDUN时效炉

（1.1）外圆表面和内孔加工设备的选择

工序二，工序四，工序十二，工序十三的设备选用。

摇臂钻床主轴主要加工表面都属于回转体，并且精度等级高，采用数控车床进行粗、精加工。再用磨床进行表面光整。

车削时采用的是型号为CK7525A数控车床，如图3-17，其主要用于车削内外圆柱面、圆锥面及其它旋转体零件，可加工各种常用的公制、英制、模数和径节螺纹，并能拉削油沟和键槽。其结构刚度与传动刚度均较高，精度稳定，并能进行强力切削。

图为CK7525A数控车床

工序六，工序八，工序十中磨削的设备选用

磨削外圆时采用的是型号为MA1320外圆磨床。MA1320/H型外圆磨床适宜磨削圆柱形或圆锥形的回转体工件外圆，宜于小批或成批生产车间使用。工作台纵向移动由液压无级驱动，也可用手轮传动。工件由直流电机可控硅无级调速。砂轮架横向移动具有液压快速进退，自动周期进给和手动微量进给。砂轮架主轴轴承采用三块扇形瓦滑动轴承支承。工件、砂轮、油泵和冷却泵分别由独立电机动。

图为MA1320外圆磨床

孔类的加工设备选择

选用型号为T68的卧式镗床，图3-21是镗床中应用最广泛的一种。它主要是孔加工，镗孔精度可达IT7，除扩大工件上已铸出或已加工的孔外，卧式镗床还能铣削平面、钻削、加工端面和凸缘的外圆，以及切螺纹等，主要用在单件小批量生产和修理车间，加工孔的圆度误差不超过 5微米，表面粗糙度为Ra0.63～1.25微米。

T68的卧式镗床

2.2.5定位与夹紧方案的分析

基准的分类

基准是零件上用来确定其他点、线、面位置所依据的那些点、线、面。按其功用不同，基准可分为设计基准和工艺基准两大类。

（1）设计基准设计基准是图纸上所采用的基准。它是标注设计尺寸的起点。（2）工艺基准工艺基准是在工艺过程中所使用的基准。工艺过程是个复杂的过程，按用途不同工艺基准又可分为定位基准、工序基准、测量基准和装配基准。这里需

要选择的是定位基准。工艺基准是在加工、测量和装配时所使用的必须是实在的。然而作为基准的点、线、面有时并不一定具体存在（如孔和外圆的中心线，两平面的对称中心面等），往往通过具体的表面来体现，用以体现基准的表面称为基面。零件在加工过程中，定位基准的选择不仅对加工精度和确定加工顺序有很大的影响，而且对工装夹具的设计与制造影响也很大。由于定位基准是由零件上具体表面的体现，因此，定位基准的选择实际上是定位基面的选择。

2.2.6定位基准的选择原则

在进行基准的选择时，一般遵循以下几条基本原则。

●粗基准选择原则用没有经过加工的表面作为定位基准称为粗基准。对于待加

工零件而言，选择粗基准时，必须要达到以下两个基本要求：其一，应保证所有加工表面都有足够的加工余量；其二，应保证工件的加工表面和不加工表面之间有一定的位置精度。粗基准的选择如下:

①相互位置要求原则

②加工余量合理分配原则

③重要表面原则

④不重复使用原则

⑤便于工件装夹原则

未加工外圆表面作为粗基准，粗铣75mm 对于曲轴零件一开始以两端φ100+0.025

+0.003

×140mm两平面、270mm上平面。

●精基准的选择原则精加工的选择应有利于保证加工精度，并使零件装夹方便。

在选择时，主要应考虑以下几点。

①基准重合原则

②基准统一原则

③自为基准原则

④互为基准原则

⑤便于装夹原则

对于曲轴零件选取了两端的A6.3中心孔以及两端φ100+0.025

已加工外圆表

+0.003

面作为精基准。

辅助基准的选择辅助基准的选择是为了便于装夹或易于实现基准统一而认为制成的一种定位基准。对于曲轴类零件加工所使用的两个中心孔

2.2.7刀具选用

序号刀具加工表面图例

T01 外圆精车

刀

精车左、右端外轮廓

T02 外圆粗车

刀

粗车左、右端外轮廓

T06 A12中心钻钻中心孔

T08 φ6内孔车

刀

车φ6内孔

T11 螺纹刀车M45x1.5外圆螺纹T12 M6丝锥攻M6螺纹

T14 外圆砂轮磨削台钻轴各外圆

T15 内圆砂轮磨削30度锥孔

2.2.8量具选择一览表

名称图例0～125mm游标卡尺

0～200mm游标卡尺

2.2.9夹具选用一览表

三爪卡盘活动顶尖

固定顶尖

中心架2.3.0加工的流程图示一览表

工序1—毛坯

工序2—粗车

工序4—半精车

工序5—粗磨

工序8—半精磨

工序10—精磨

工序12—车螺纹

工序13—车