车床主轴的选材 加工路线 热处理

《金属学与热处理》课程设计报告 45钢车床主轴的热处理工艺设计学院化学工程与现代材料专业金属材料工程姓名高治峰学号********指导教师张美丽完成时间目录摘要 (1)1 引言 (2)2 设计分析2.1 车床的使用工况及性能要求析 (3)2.2 45号钢的成分及性能点 (3)2.2.1 45号钢的元素成分及其作用 (4)2.2.2 45号钢的性能 (4)2.3 热处理技术条件 (5)2.3.1加工工艺路线 (5)3 热处理工艺分析3.1 锻坯正火 (5)3.1.1锻坯正火的作用 (5)3.1.2 热处理工艺 (5)3.1.3 操作技巧 (5)3.2调质 (6)3.2.1 调质目的 (6)3.2.2 热处理工艺 (6)3.2.3 操作技巧 (6)3.3 锥孔及外锥体的局部淬火 (6)3.3.1 局部淬火方式 (6)3.3.2 热处理工艺 (6)3.3.3 操作技巧 (6)3.4 花键高频淬火 (6)3.4.1 淬火方式 (6)3.4.2 花键高频淬火工艺参数 (7)3.4.3 花键回火工艺参数 (7)3.4.4 操作技巧 (7)4 结语 (8)参考文献 (9)摘要主轴是机床上传递动力的零件，常需承受弯曲、扭转、疲劳、冲击载荷的作用，同时在滑动与转动部位还受到摩擦力的作用。

因此，要求主轴具有高强度、硬度、足够的韧性及疲劳强度、变形小等性能。

而45号钢为优质碳素结构用钢，硬度不高且容易切削加工，直接用在车床主轴上不太合适，所以需要对45号钢进行适当的热处理。

在主轴大端上需要使用锻坯正火，消除毛坯的锻造应力，降低硬度以改善切削加工性能，然后再进行调质，使主轴具有良好的综合力学性能，最后经过淬火后高温回火，其硬度可达220～250 HBS，提高主轴的硬度，使主轴能达到良好的工作性能。

在锥孔进行局部淬火使键槽部位不淬硬，提高耐磨性；在花键部分可采用高频淬火减少变形并达到表面淬硬。

车床主轴经过适当的热处理工艺，可以达到良好的工作性能，使主轴能在正常的工作中有足够的硬度，且在花键等部分有良好的耐磨性。

车床主轴的加工工艺
车床主轴的加工工艺是指对车床主轴进行加工的过程和方法。

车床主轴一般是由铸铁或铸钢材料制成的圆柱体，用于传递动力和旋转工件。

加工工艺包括下列步骤：
1.原材料选择：根据主轴的用途和要求选择合适的材料。

常见的材料有碳素钢、合金钢等。

2.铸造：将选定的材料熔化并倒入模具中，冷却后形成主轴的初步形状。

3.粗加工：通过车削、铣削等方法对主轴进行粗加工，将其外形形状和尺寸加工到接近最终要求。

4.热处理：主轴经过热处理，如淬火、回火等，使其获得适当的硬度和韧性。

5.精加工：对经过热处理的主轴进行精加工，使用精车、磨床等工艺，进一步提高主轴的精度和表面质量。

6.装配：将主轴与车床的其他零部件进行装配，如安装轴承、齿轮等。

7.表面处理：对主轴进行表面处理，如镀铬、热处理等，以提高其表面硬度和耐磨性。

8.检测：对加工完成的主轴进行检测，包括尺寸、形状、硬度等的检测，确保其达到设计要求。

以上是车床主轴加工的一般工艺流程，具体的加工工艺还会根据不同的要求和设计进行调整和改进。

40cr机床主轴热处理工艺流程下载提示：该文档是本店铺精心编制而成的，希望大家下载后，能够帮助大家解决实际问题。

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车床主轴箱齿轮的选材与热处理一、车床主轴箱齿轮图如下：二、车床主轴箱齿轮的工作条件：车床主轴箱是一变速装置，通常将主动轴的一种转换为从动轴的一种或多种转速，而这种转速的改变主要是通过一系列相互啮合的不同齿数的齿轮来实现的。

因此主动齿轮会对与其啮合的从动轮轮齿施加推动力，从而带动从动轮的旋转。

所以齿轮会受到外力的影响，从而导致齿轮自身会产生相应的应力。

虽然齿轮所承受的应力远低于材料的屈服点，但长时间工作也有可能导致齿轮产生裂纹而断裂。

齿轮在转动过程中，接触面的齿面会产生滑动摩擦，从而磨损齿面而导致轮齿的断裂。

齿轮在传动过程中，会由于换挡、启动或啮合不良而使齿轮受到冲击载荷的作用，从而使齿轮变形甚至断裂。

以上均是齿轮的工作环境，为了能使齿轮在上述环境下能正常工作，就得要求齿轮的自身条件能符合上述条件。

三、车床主轴箱齿轮材料的性能及选择：首先分析一下车床主轴箱齿轮材料的力学性能要求；为了满足齿轮的工作的条件，防止出现疲劳、磨损以及断裂等情况的出现，需要求齿轮必须有较高的硬度及好的耐磨性，齿面有较高的疲劳强度，齿轮心部要有足够的强度和韧度，通常情况下要求齿轮心部的硬度达170-217HB齿面硬度达45-50HRC。

根据对齿轮力学性能的要求，应从具有好的综合性能指标这个要素选材，工业生产中常用的金属材料主要是钢、铸铁及合金。

其中铸铁的含碳量较高，因此其硬度和耐磨性都较好。

但有一点，其塑性、韧性都较差，不过价格较便宜，对于一些低速、低冲击载荷条件下工作的齿轮可用铸铁；若用钢材制作齿轮则需考虑钢的含碳量，低碳钢的含碳量小于等于0.25%，含碳量较低，因此塑性、韧性较好，强度、硬度较低，很容易变形，不适合做齿轮；高碳钢的含碳量在0.60%~2.11%之间，含碳量较高，所以其强度、硬度及耐磨性都较好，但塑性、韧性差易断裂，也不适合做齿轮；中碳钢的含碳量在0.25%~0.6%,位于低碳钢与高碳钢之间，其性能也同样位于两者之间，有较好的综合性能，因此中碳钢适合做齿轮。

一、齿轮1.渗碳及碳氮共渗齿轮的工艺流程毛坯成型→预备热处理→切削加工→渗碳（碳、氮共渗）、淬火及回火→（喷丸）→精加工2.感应加热和火焰加热淬火齿轮用钢及制造工艺流程配料→锻造→正火→粗加工→精加工→感应或火焰加热淬火→回火→珩磨或直接使用→调质→3.高频预热和随后的高频淬火工艺流程锻坯→正火→粗车→高频预热→精车（内孔、端面、外圆）滚齿、剃齿→高频淬火→回火→珩齿二、滚动轴承1.套圈工艺流程棒料→锻制→正火→球化退火车削加工→去应力退火→淬火→冷处理→低温回火→粗棒料→钢管退火磨→补加回火→精磨→成品2.滚动体工艺流程（1）冷冲及半热冲钢球钢丝或条钢退火→冷冲或半热冲→低温退火→锉削加工→软磨→淬火→冷处理→低温回火→粗磨→补加回火→精磨→成品（2）热冲及模锻钢球棒料→热冲或模锻→球化退火→锉削加工→软磨→淬火→冷处理→低温回火→粗磨→补加回火→精磨→成品（3）滚子滚针钢丝或条钢（退火）→冷冲、冷轧或车削→淬火→冷处理→低温回火→粗磨→附加回火→精磨→成品三、弹簧1.板簧的工艺流程切割→弯制主片卷耳→加热→弯曲→余热淬火→回火→喷丸→检查→装配→试验验收2.热卷螺旋弹簧工艺流程下料→锻尖→加热→卷簧及校正→淬火→回火→喷丸→磨端面→试验验收3.冷卷螺旋弹簧工艺流程下料→锻尖→加热→卷簧及校正→去应力回火→淬火→回火→喷丸→磨端面→试验验收四、汽车、拖拉机零件的热处理1.铸铁活塞环的工艺流程（1）单体铸造→机加工→消除应力退火→半精加工→表面处理→精加工→成品（2）简体铸造→机加工→热定型→内外圆加工→表面处理→精加工→成品2.活塞销的工艺流程棒料→粗车外圆→渗碳→钻内孔→淬火、回火→精加工→成品棒料→退火→冷挤压→渗碳→淬火、回火→精加工→成品热轧管→粗车外圆→渗碳→淬火、回火→精加工→成品冷拔管→下料→渗碳→淬火、回火→精加工→成品3.连杆的工艺流程锻造→调质→酸洗→硬度和表面检验→探伤→校正→精压→机加工→成品4.渗碳钢气门挺杆的工艺流程棒料→热镦→机加工成型→渗碳→淬火、回火→精加工→磷化→成品5.合金铸铁气门挺杆的工艺流程合金铸铁整体铸造（间接端部冷激）→机械加工→淬火、回火→精加工→表面处理→成品合金铸铁整体铸造（端部冷激）→机械加工→消除应力退火→精加工→表面处理→成品钢制杆体→堆焊端部（冷激）→回火→精加工→成品钢制杆体→对焊→热处理→精加工→表面处理→成品6.马氏体型耐热钢排气阀的工艺流程马氏体耐热钢棒料→锻造成型→调质→校直→机加工→尾部淬火→抛光→成品7.半马氏体半奥氏体型耐热钢（Gr13Ni7Si2）排气阀的工艺流程棒料→顶锻→精压→热处理→精加工→成品8.奥氏体耐热钢排气阀的工艺流程棒料→顶锻→精压→阀面和尾部堆焊耐热合金→热处理→杆部滚压或软氮化→精加工→成品9.半轴调质的工艺流程合金结构钢棒料→锻造成形→正火或退火→机械加工→调质→校直→精加工→成品10.半轴的表面淬火的工艺流程棒料→锻造成形→预先热处理→校直→机械加工→表面淬火→校直→精加工→成品11.柱塞副和喷油嘴偶件的工艺流程热扎退火棒料→自动机加工成型→热处理→精加工→时效→成品12.拖拉机履带板（1）40SiMn2履带板的热处理热轧成形→下料→机加工→热处理→成品（2）ZGMn13履带板的热处理铸造成型→热处理→成品五、金属切削机床零件的热处理1.机床导轨（1）MM7125平面磨床立柱镶钢导轨锻造→正火→机加工→消除应力退火→机加工→淬火→回火→磨（2）M9025工具曲线磨床镶钢导轨锻造→退火→机加工→淬火→回火→磨（3）S788轴承磨床镶钢导轨机加工→消除应力退火→机加工→渗碳→淬火→回火→磨→时效（4）MZ208轴承磨床镶钢导轨锻造→退火→机加工→消除应力退火→机加工→淬火→冰冷处理→回火→磨→时效2.机床主轴（1）CA6104车窗主轴（45钢）下料→粗加工→正火→机加工→高频淬火→回火→磨（2）T68、T611镗床的镗杆及MGB132磨床的主轴（35CrMoAlA钢）下料→粗车→调质→精车→消除应力处理→粗磨→渗氮→粗磨（3）SGC630精密丝杠车床主轴（12CrNi3A）锻造→正火→机加工→渗碳→正火→校直→消除应力→机加工→头部淬火→颈部淬火→回火→磨→时效（4）X62W万能升降台铣床主轴（球墨铸铁QT60-2）铸造→机加工→淬火→回火（5）M1040无心磨床主轴（球墨铸铁QT60-2）铸造→机加工→正火→机加工3.丝杠（1）7级或7级精度一下的一般丝杠（45钢）下料→正火或调质→校直→消除应力处理→机加工（2）6级或6级以上精密不淬硬丝杠（T10或T12钢）球化退火→机加工→消除应力处理→机加工→时效→精加工（3）中大型精密淬硬丝杠（CrWMn）锻造→球化退火→机加工→消除应力→机加工→消除应力→机加工→淬火、回火→冰冷处理→回火→探伤→机加工→时效→精加工→时效→精加工（4）中小型精密淬硬丝杠（9Mn2V）锻造→球化退火→机加工→消除应力→机加工→淬硬淬火→回火→冰冷处理→回火、探伤→机加工→时效→精加工→时效→精加工（5）滚珠丝杠（GCr15，GCr15SiMn）4.弹簧卡头（1）卧式多轴自动车床夹料卡头（9SiCr）锻造→退火→机加工→淬火→回火→机加工→磨开口→胀大定型（2）卧式多轴自动车床送料卡头（T8A钢）锻造→退火→机加工→淬火→回火→磨（3）仪表机床小型专用卡头（60Si2）退火→机加工→淬火→回火→磨（4）磨阀辨机床专用卡头（65Mn）锻造→正火→高温→回火→机加工→淬火→回火→机加工5.摩擦片（1）X62W万能升降台铣床摩擦片（A3）机加工→渗碳→淬火→回火→机加工→回火（2）DLMO电磁离合器摩擦片（65Mn）冲片→淬火→回火→磨（3）电磁离合器摩擦片（6SiMnV）锻造→退火→切片→淬火→回火→磨6.FW250万能分度头主轴（45）锻造→正火→机加工→淬火→回火→机加工7.万能分度头蜗杆（20Cr）正火→机加工→渗碳→机加工→淬火→回火→机加工8.三爪卡盘卡爪（45）正火→机加工→淬火→回火→高频淬火→回火→法蓝→磨加工9.三爪卡盘丝（45）锻造→正火→机加工→淬火→回火→法蓝→磨六、活塞1.20CrMnMo钢制活塞的热处理锻造→正火→检验→机加工→渗碳→检验→正火→淬火→清洗→回火→检验→喷砂→磨削2.钒钢活塞的热处理下料→锻造→检验→预先淬火→球化退火→检验→机加工→淬火→回火→检验→磨削七、凿岩机钎尾锻造→退火→检验→渗碳→检验→淬火→回火→清洗→检验→磨削。

一、机床主要零件选材及热处理摘录（仅供参考）
2、导轨
3、丝杠
注：热处理技术要求系指丝杠螺纹部分。

软丝杠的方头和轴颈一般需C42或G48。

注：（1）、表中的齿根最大弯曲应力及齿面最大接触应力按GB3480和GB10062规定计算；
（2）、齿轮的有效渗碳硬化层和渗氮层深度分别见附表4-1和附表4-2。

附表4-1：齿轮的有效渗碳硬化层深度(mm)
5、蜗轮副(蜗杆及蜗轮)
说明：经渗碳的蜗杆，其有效渗碳硬化层深度见附表5-1。

7、齿条
齿条可参照齿轮选择材料和制定热处理技术要求。

工作频繁的齿条应采用硬化措施。

细长齿条宜采用渗氮处理（或氮碳共渗或硫氮碳共渗处理）。

精度低的齿条可采用整体淬火。

工作不频繁或受力不大的齿条可以不采用硬化措施，其中要求调质的齿条宜用易切削非调钢YF40MnV或YF45MnV。

8、箱体
箱体一般采用灰铸铁制造，并经高温时效处理。

主轴箱等要求较高的箱体宜用HT300或HT350，一般箱体采用HT200或HT250。

要求刚度高受力大的箱体可采用球墨铸铁QT600-3制造。

单件小批量生产的箱体可采用45钢或Q235钢焊接结构。

这些箱体亦须进行高温时效处理。

说明：本资料是根据1993年北京机床研究所材料部编写的《《机床八类主要零件选材及热处理》整理而成。

其中，省去了一些解释文字。

二、机床行业热处理技术要求表示方法
注：冷卷弹簧的定形、消除应力处理可用“Hh”表示。

主轴的加工工艺路线
主轴的加工工艺路线包括以下几个步骤：
1. 材料剪切：首先将原材料进行剪切或切割，以得到适合加工的工件。

2. 粗加工：对工件进行粗加工，包括车削、铣削、钻削等操作，以使工件初步达到设计要求的形状和尺寸。

3. 热处理：对粗加工后的工件进行热处理，包括淬火、回火等工艺，以增加工件的硬度和耐磨性。

4. 精加工：对热处理后的工件进行精加工，包括磨削、拉削、刨削等操作，以使工件达到设计要求的精度和表面质量。

5. 表面处理：对精加工后的工件进行表面处理，包括电镀、喷涂、氧化等工艺，以增加工件的耐腐蚀性和美观度。

6. 检测与调整：对加工完成的工件进行检测，包括尺寸测量、硬度测量、表面质量检验等，以确保工件符合设计要求。

如有需要，进行必要的调整。

7. 组装和包装：对通过检测的工件进行组装和包装，以方便运输和使用。

8. 质量控制：对整个加工过程进行质量控制，包括使用符合要求的设备和工具、制定合理的工艺流程、操作规范等，以确保加工出的主轴达到设计和客户要求的质量标准。

零件选材及其热处理工艺一、机床主轴1、工作条件及失效形式主轴是机床主轴部件的关键零件之一，主要起支承传动件和传递转矩的作用，其工作条件为：（1）承受交变载荷、交变弯曲载荷或拉—压载荷。

（2）局部（轴颈、花键等处）承受摩擦和磨损。

（3）特殊条件下受高温或介质作用。

主轴的失效形式主要是疲劳断裂和轴颈处磨损，有时也发生冲击过载断裂，个别情况下发生塑性变形或腐蚀失效。

2、性能要求：（1）由于机床的主运动由其提供，主轴工作时的运动精度对工件加工质量将产生直接影响，因此必须保证主轴工作时具有很高的运动精度。

（2）高的疲劳强度，以防轴疲劳断裂。

（3）优良的综合力学性能，即较高的屈服强度和抗拉强度、较高的韧性，以防塑性变形及过载或冲击载荷作用下的折断和扭断。

（4）局部承受摩擦的部位具有高硬度和耐磨性，以防磨损失效。

（5）在特殊条件下工作时应具有特殊性能，如蠕变抗力、耐腐蚀性等。

3、主轴的选材与热处理不同工作要求的机床主轴，其性能要求是不同的，加工工艺也是有差异的，因此选用的材料及相应的热处理工艺也会不同．3.1 普通机床主轴的选材与热处理工艺普通机床往往用于一般精度要求的工件加工．机床主轴通常采用滚动轴承支承，直接影响主轴回转工作精度的轴颈没有直接的运动磨损．因此，针对主轴工作时承受交变载荷的受力特性，一般选用综合机械性能较好的材料．同时，作为提供机床主运动的基准件，主轴的几何质量好坏直接影响机床主运动的精度，因此通常对普通机床主轴关键表面的几何质量提出下列要求⋯：1) 轴颈的直径精度为IT6，圆度、圆柱度应限制在直径公差之内；2) 配合轴颈(装配传动件的轴颈)相对支承轴颈(装配轴承的轴颈)的径向圆跳动为0．01～0．03 mm，端面圆跳动为0.005～0.010mm；3) 支承轴颈的表面粗糙度为Ra0．63～0．16µm，配合轴颈为Ra2.5—0.63µm．从几何精度要求和经济性两方面考虑，主轴的加工一般采用车削基础上的磨削工艺来实现，可见，主轴用材必须同时具有良好的车削工艺性和磨削工艺性．3.1.1主轴选材依据主轴的工作环境和工作要求，普通机床主轴材料通常选用下列3类：1) 中碳结构钢：常用牌号45，50，55结构钢；2) 中碳合金钢：常用牌号40Cr，50Cr合金钢；3) 锰钢：常用牌号65Mn合金钢．3.1.2热处理工艺一般首先采用整体表面淬火或整体调质后主轴头部内外锥、主轴颈及花键表面淬火，然后进行低温回火的常规热处理工艺根据需要，硬度一般可控制在42—47HRC，45—50HRC 或48—53HRC等3种状态．在工程实际中，有时为得到较好的耐磨性，应提高表面硬度，通常选用含碳量较高的50。

45钢车床主轴加工工艺路线
45 钢是一种常用的中碳结构钢，具有良好的机械性能和加工性能，常用于制作机械零件和工具。

以下是一个45 钢车床主轴的加工工艺路线：
1. 下料：根据设计尺寸和形状，将45 钢棒料切割成适当的长度。

2. 锻造：将下料后的钢棒加热到一定温度，然后进行锻造，以改善材料的组织结构和力学性能。

3. 正火：将锻造后的主轴进行正火处理，以消除锻造应力和改善材料的力学性能。

4. 粗加工：对主轴进行粗加工，包括车削、铣削、钻削等，以去除大部分余量，为后续的精加工做好准备。

5. 调质：对主轴进行调质处理，以提高材料的硬度和强度。

6. 半精加工：对主轴进行半精加工，包括车削、铣削、钻削等，以进一步去除余量，为后续的精加工做好准备。

7. 淬火：对主轴进行淬火处理，以提高材料的硬度和耐磨性。

8. 精加工：对主轴进行精加工，包括车削、磨削、镗削等，以达到设计要求的尺寸和形状精度。

9. 珩磨：对主轴进行珩磨处理，以提高表面质量和精度。

10. 检验：对主轴进行检验，以确保其符合设计要求和质量标准。

11. 包装：对主轴进行包装，以方便运输和储存。

需要注意的是，具体的加工工艺路线可能因不同的加工要求和设备条件而有所不同，以上仅为参考。

同时，在加工过程中还需要注意安全和环保问题。