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IT5—IT6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Ra≤1.25μm；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IT5—IT6，其对支承轴颈A、B的径向圆跳动是0.01—0.015mm。
（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） ＝5000×1×（1+5％）×（1+1.5％） ＝5328
月产量＝年产量/12＝444 日产量＝年产量/ 254=21 3.1.2 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：5000～50000 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。
平均流水线节拍?流水线实际年时基数?60?（1-?）
零件年产量η——损失系数
（1） 工作时间内设备修理的损失 η1 （2） 自然情况的损失 η2 （3） 清理设备的损失 η3 （4） 工人休息的损失 η4
3580?60?（1-0.08）?37.09（分钟） ∴平均流水线节拍?5328
η = η1 +η2 +η3 +η4 = 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 车床主轴 铣床主轴 外圆磨床砂轮轴 专用车床主轴 齿轮磨床主轴 材料 45钢 65Mn 40Cr 18CrMnTi 预备热处理 最终热处理 表面硬度HRC 45—52 45—50 52—55 58—63 65以上 正火或调制 局部加热淬火后回火 调质 调质 正火 高频加热淬火后回火 局部加热淬火后回火 渗碳淬火后回火 氮化 卧式镗床主轴 调质，消除 38CrMoAlA 精密外圆磨床砂轮轴 内应力处理
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。