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工程材料与热加工
基础课程设计
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2020年4月19日
文档仅供参考
一轴类零件
1、零件名称：C6132车床主轴
2、零件图：
3、选材
1、技术要求和生产性质
（1）技术要求：在滚动轴承中运转，承受交变弯曲和扭转应力，
σb≥800Mpa，δ≥
9%，α≥0.6MJ/m2，内锥孔和外锥体硬度40～45HRC，其余部位
220～250HBS
（2）生产性质：大批生产
2、选材分析
（1）工作条件
车床主轴，带动工件旋转，并能承受一定的载荷。它在滚动轴
承中运转，还需要
承受摩擦。因而其工作条件为：
a．传递扭矩，承受拉、压载荷；
b．轴颈承受较大的摩擦；
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2020年4月19日
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c．承受一定的冲击载荷。
（2）失效形式
轴被轴承支承的部分成为轴颈。主轴在工作时由于轴颈和轴
承的接触会产生摩
擦，导致表面发热、磨损。同时交变载荷长期作用也会是轴疲劳
断裂。因此车床
主轴的主要失效形式有：
a.疲劳破坏造成断裂
b.过度磨损导致失效
（3）综合分析
C6132车床主轴需要承受较大的抗拉强度，具有较大的冲击
韧性，对局部锥孔需
要进行另外热处理，其余部位的硬度也有一定要求，而且要大批
量生产，选用的
材料应比较常见且较便宜。
（4）选材方案
方案一：
从碳钢中选择。一般车床主轴多用45钢，其价格相对较便宜，
在调质处理后力学性能有所改进。45钢在热处理后σb为650～
800Mpa，αk≥450J/m2，硬度可达到220～250HBS。而此处要求
σb≥800Mpa，αk≥0.6MJ/m2。45钢硬度能满足要求，但其抗
拉强度和冲击韧性太低，不满足要求。
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2020年4月19日
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方案二：
从合金钢中选择。选择40Cr这种中碳合金调质钢。它的价格要
比普通的45钢高。但性能更好。其力学性能：σb≥1000Mpa，
αk≥600J/m2，调质后硬度达220～250HBS，局部淬硬，表面硬
度可达46～55HRC。因此它具有较高的疲劳强度，能抵抗一定程
度的变形。同时合金钢中Cr的加入可有效提高淬透性，整体力学
性能较好。
结论：
综上所述，应选择40Cr作为C6132车床主轴的材料。
4、零件毛坯生产
车床主轴承受重载，交变载荷，并高速旋转，适合采用锻件。
锻造能使材料的力学性能更加良好。锻造毛坯有三个方案：
方案一：
采用自由锻。自由锻成本低，很经济。可是自由锻消耗时间
厂，效率比较低，只适用于小批量生产。该车床主轴要求大批量
生产，条件不符。
方案二：
采用锤上模锻。与自由锻相比，生产率高，加工余量小，可锻
出形状复杂的锻件，而且能节省金属材料，降低生产成本。可是
其型槽复杂造价高。
方案三：
采用压力机上模锻。选择平锻机上模锻，适合制造长轴和带孔
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2020年4月19日
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