车床床身,主轴,传动齿轮的设计.doc

车床床身 定义：床身是机床精度要求很高的带有导轨(山形导轨和平导轨)的一个大型基础部件，用于支撑和连接车床的各个部件，并保证各部件在工作时有准确的相对位置。 产品作用：床身是机床的基础部件，用于连接其他部件，主要拥有减振、抗振、抗压的作用。是车床工作时支撑整体的主要部分。 产品使用要求：（1）精度要求相对较高； （2）要有减振、减压的作用； （3）抗磨损性高，不易变形有一定的刚度。 使用材料：HT150、HT200 a机床开机后的转速很高极易产生振动，笨重的铸铁材料及其高含量的石墨可以起到减震的效果，这是主要目的；（减震） b超重的机床床身性价比最高的就是铸铁；（造价低，加工容易） c铸铁材料强度，刚度都很高，塑性变形小，不易产生形变；（不易变形） 毛坯制造方法：铸造成型 成型方法：灰铸铁制造的床身需要精加工，床身导轨表面我主要选择刨削；床身孔的加工方法选择镗削工艺。 刨削加工：（1）定义：利用刨刀与工件在水平方向上的相对直线往复运动的切削加工。（2）特点：①成本低；②应用广泛；③加工方式简单；④加工精度较高；⑤成产率低。 镗削加工：（1）定义：是一种用刀具扩大孔或其它圆形轮廓的内径车削工艺，其应用范围一般从半粗加工到精加工，所用刀具通常为单刃镗刀(称为镗杆)。 （2）特点：①适应性强；②可以有效地校正原有孔轴线的偏斜或位置误差；③加工质量好；④应用广泛；⑤成本较低。 （3）应用：主要适用于批量生产，精加工箱类零件上的直径较大的孔。 表面处理：机床床身铸造产品作为一种大型铸件必须要经过热处理才能提高本身的使用性能，改善床身铸件的内在质量。为使床身铸件有所需要的力学性能、物理性能和化学性能，除合理选用材料和各种成形工艺外，热处理工艺是必不可少的。 由于热处理不能改变石墨的形状、分布，故对提高力学性能作用不大，因此在灰铸铁的生产中，热处理主要用于消除铸件的内应力和改善其切削加工工艺。方法：应力退火，消除铸件白口的退火以及表面淬火。 ① 应力退火：消除内应力退火通常是将铸件缓慢加热到500摄氏度到560摄氏度，保温一段时间（每10mm截面保温一小时），然后以极缓慢的速度随炉冷至150摄氏度到200摄氏度后出炉。此时，铸件的内应力基本上被消除.应当指出，若退火温度超过温560摄氏度或保时间过长，会引起石墨化，使铸件的强度与硬度降低，是不适宜的.????? 当铸件形状复杂，厚薄不均时，由于浇注后冷却过程中各部位的冷却速度不同，往往在铸件内部产生很大的应力。因此，对精度要求较高或大型、复杂的铸件（如机床床身、机架等）在切削加工之前，都要进行一次消除内应力的退火，有时甚至在粗加工之后还要进行一次它不仅削弱了铸件的强度，而且在随后的切削加工之后，由于应力的重新分布而引起变形，甚至开裂。 ②表面淬火：是将刚件的表面层淬透到一定的深度，而心部分仍保持未淬火状态的一种局部淬火的方法。表面淬火时通过快速加热，使刚件表面很快到淬火的温度，在热量来不及穿到工件心部就立即冷却，实现局部淬火。目的在于获得高硬度，高耐磨性的表面，而心部仍然保持原有的良好韧性。可以是床身更加耐磨损。 车床主轴 工作状态：轴承受交变弯曲和扭转的复合应力，载荷和转速不高，冲击载荷也不大，属于中等载荷的轴；大端的轴颈、锥孔和卡盘、顶尖之间有摩擦，这些部位要求有较高的硬度和耐磨性。 工作条件及使用性能要求：与滚动轴承配合;轻载荷或中等载荷，转速低[PV≤150N·m/(cm2·s)];精度要求不很高;冲击,交变载荷不大 材料选择：40Cr 毛坯成型方法：锻压 成型工序流程：锻造——正火——粗机加工——调制（获得较好综合机械性能的回火索氏体）——精机加工——轴颈表面高频淬火（淬火层硬度为56~58HRC，深度为1 mm。表面组织为回火马氏体+少量残余奥氏体，提高其耐磨性能。）——精磨。从流程可以看出，主轴的正火是确保基体具有一定的综合力学性能，同时为最终的热处理作好组织准备，满足主轴的工作需要，除要求的两处有硬度要求外，主轴的其他部分不再进行淬火，因此正火是必不可少的预备热处理工序。 传动齿轮 工作状态：齿轮工作时相互之间既有转动，又有相对滑动，转速较高，同时还要承受一定圆周、径向、轴向载荷。 材料选择：低碳合金钢20CrMo、20CrMnTi。通过热处理，齿面可获得足够的硬度、强度、耐磨度，而心部由于为低碳，又具有足够冲击韧性及抗弯曲强度，具有良好的综合机械性能。两种材料的主要区别在于20CrMnTi的理论冲击韧性、耐磨性值较20CrMo略低（实际情况是20CrMnTi材料已使用多年，未发现什么问题，20CrMo冲击韧性、耐磨性性能在摩托车上是否过剩，20CrMnTi是否可以代替20CrMo使用，一直是争议问题