轴承端盖工艺设计

专业课程设计（零件工艺设计部分）姓名：学号：20090..................班级：机械工程学院09级工业工程班指导教师：李方义、查黎敏2013年1月17日一、零件的工艺分析1、端盖的用途端盖是应用广泛的机械零件之一，是轴承座的主要外部零件。端盖的一般作用是：轴承外圈的轴向定位；轴承工作过程的防尘和密封（除本身可以防尘和密封外，也常和密封件配合以达到密封的作用）；位于车床电动机和主轴箱之间的端盖，主要起传递扭矩和缓冲吸震的作用，使主轴箱的转动平稳。因此该零件应具有足够的强度、刚度、耐磨性和韧性，以适应其的工作条件。该零件的主要工作表面为左右端面以及左端面的外圆表面，在设计工艺规程时必须重点考虑。端盖加工工艺的可行性与合理性直接影响零件的质量、生产成本、使用性能和寿命等。2、端盖工艺性分析该端盖主要由平面、外圆面以及孔系组成，其结构简单、形状普通，属于一般的盘盖类零件。端盖主要加工表面有左、右和凸台等三个端面，Φ47和Φ80两个外圆面，Φ34和Φ16两个内圆面，密封圈内槽以及六个均布的Φ7的通孔。要求其Φ7孔的右端加工平面对于基准A的垂直度公差是0.03mm，端盖的Φ47外圆面与基准A的同轴度误差为0.03mm，其次就是均布的φ7孔的加工端面要求为平面，可以防止加工过程中钻头偏斜以保证孔的加工精度。其中，端面和内外圆面均要求车削加工，可以采用半精车和粗车，并且粗、精加工应分开进行，以保证表面粗糙度要求；φ7通孔的加工采用钻铰来达到精度要求。其余非配合表面加工精度较低，不需要高精度机床加工，通过粗车和半精车就可以在正常的生产条件下，采用较经济的方法加工出来；此外，该零件材料为铸铁HT200，切削加工性能较好。综上所述，该端盖零件的工艺性能良好。（1）工件的时效处理对于毛坯为铸件的盖类零件，因其各部位厚度不均匀，存在较大的铸造内应力，容易造成变形等缺陷，因此必须安排人工时效处理。对于本端盖，其精度要求一般，则可利用粗、精加工工序间的自然停放和运输时间，得到自然时效处理的效果。其自然时效处理的时间越长越好，否则会影响端盖配合精度的稳定性。对于特别精密的端盖，在粗加工和精加工工序间还应安排一次人工时效，以消除铸造内应力，提高精度稳定性。（2）加工工艺的顺序应先面后孔作为端盖上主要的两类加工表面——平面和孔，从定位稳定可靠的角度上分析，平面比孔要优越得多，同时还可以使孔的加工余量均匀；从加工难度上分析，平面比孔容易加工；从有利加工的进行上分析，采用先加工平面后加工分布在平面上的孔，由于铸件表面的凹凸不平和夹砂等缺陷已被切除，大大有利于孔加工的进行。（3）加工阶段粗、精加工分开端盖为铸铁件，预留的加工余量较多，在粗加工中切削余量较大，夹紧力、切削力较大，且削热较多，因此对加工精度影响也较大；再加上粗加工是切削毛胚表面金属，工件内应力重新分布，也会引起工件变形。因此，粗、精加工分为两个加工阶段，有利于把粗加工后，由于各种原因引起的工件变形充分暴露出来，在精加工阶段得以消除。（4）工件的清洗同时，清洗这一步也十分重要。清洗工作对保证机器装配质量、延长机器使用寿命均有重要意义，尤其是对精密配合件、密封件更为重要。清洗的目的是除去零件表面上的油污及杂质。常用的清洗液有煤油、汽油、碱液及化学清洗液等，清洗时可采用擦洗、浸洗、喷洗超声波清洗等方法。3、端盖的技术要求端盖的各项技术要求如下表所示加工表面尺寸偏差（mm）公差及精度等级表面粗糙度(μm)形位公差(mm)端盖左端面12IT93.2端盖右端面12IT93.2⊥0.03A右端凸台端面025.016IT71.6外圆面Φ80Φ80IT106.3外圆面Φ47Φ47h6IT71.6⊙0.03A内圆面Φ34Φ34IT106.3内圆面Φ1603.016IT93.2M6通孔6×Φ7IT93.2该端盖主要实现轴承轴向定位的功能，必须满足端盖的位置度要求，即垂直度和同轴度的要求，因此加工精度要求较高；端盖在工作中需承受载荷，为增加其耐磨性，对端盖要求时效处理。二、零件毛胚的选择1、确定毛坯种类由于该端盖在工作过程中要承受冲击载荷，为增强强度和冲击韧度，获得纤维组织，毛坯选用铸件。材料采用灰铸铁HT200，它是有容易变形、吸振性好、耐磨性强及切削性好等优点。该端盖的轮廓尺寸不大，生产类型为中批产量，为提高生产率和铸件精度，减少加工余量，宜采用金属模机器造型方法铸造毛坯，毛坯拔模斜度为5°。此外为消除残余应力还应安排人工时效。2、确定毛坯的尺寸公差：（1）铸件公差等级：由端盖的功能和技术要求，确定该铸件毛坯的尺寸公差等级为CT-10。（2）铸件材质系数：确定端盖的材料为HT200。（3）锻件分模线形状：根据该端盖的形位特点，选择零件方向的对称平面为分模面，属于平直分模线。（4）零件表面粗糙度：该端盖的各加工表面粗糙度如零件图所示。3、确定加工余量该零件各表面的加工余量是由各个表面的粗糙度、加工方法以及加工等级来确定的。（1）左端面加工余量的确定工序名称工序加工余量/mm工序尺寸/mm表面粗糙度/µm总余量/mm半精车0.6123.22.1粗车1.512.66.3毛坯14.1（2）右端凸台端面加工余量的确定工序名称工序加工余量/mm工序尺寸/mm表面粗糙度/µm总余量/mm精车0.4161.62.6半精车0.716.43.2粗车1.517.16.3毛坯18.6（3）右端面加工余量的确定工序名称工序加工余量/mm工序尺寸/mm表面粗糙度/µm总余量/mm半精车0.614.13.22.1粗车1.514.76.3毛坯16.2（4）Φ80外圆面加工余量的确定工序名称工序加工余量（单面）/mm工序尺寸/mm表面粗糙度/µm总余量/mm粗车1.5806.33毛坯83（5）Φ47外圆面加工余量的确定工序名称工序加工余量（单面）/mm工序尺寸/mm表面粗糙度/µm总余量/mm精车0.4471.65.2半精车0.747.83.2粗车1.549.26.3毛坯52.2（6）Φ16内圆面加工余量的确定工序名称工序加工余量（单面）/mm工序尺寸/mm表面粗糙度/µm总余量/mm半精车0.7163.24.4粗车1.514.66.3毛坯11.6（7）Φ34内圆面加工余量的确定工序名称工序加工余量（单面）/mm工序尺寸/mm表面粗糙度/µm总余量/mm粗车1.5346.33毛坯31（8）6×Φ7均布通孔加工余量的确定工序名称工序加工余量/mm工序尺寸/mm表面粗糙度/µm总余量/mm扩1.876.37钻5.25.212.5毛坯04、毛坯零件图三、制定工艺路线1、定位基准的选择（1）粗基准的选择作为粗基准的表面应平整，没有飞边、毛刺或其他表面欠缺。这里选择端盖左端面和φ80外圆面作为粗基准。采用φ80外圆面定位加工内孔可保证孔的壁厚均匀；采用端盖右端面作为粗基准加工左端面，可以为后续工序准备好精基准。（2）精基准的选择根据该端盖零件的技术要求，选择端盖右端面和φ47孔作为精基准，零件上的很多表面都可以采用它们作基准进行加工，即遵循“基准统一”原则。Φ16孔的轴线是设计基准，选用其作精基准定位端盖两端面，实现了设计基准和工艺基准的重合，保证了被加工表面的端面垂直度和同轴度要求。选用端盖右端面作为精基准同样是遵循了“基准重合”原则，因为该端盖在轴向方向上的尺寸多以该端面作设计基准。2、工序顺序的安排1）机械加工工序（1）遵循“基准先行”原则，首先加工精基准——端盖右端面和φ16中心孔。（2）遵循“先粗后精”原则，先安排粗加工工序，后安排精加工工序。（3）遵循“先面后孔”原则，先加工端盖右端面，再加工φ16中心孔。2）热处理工序铸造成型后，对铸件进行退火处理，可消除铸造后产生的铸造应力，提高材料的综合力学性能。该端盖在工作过程中不承受冲击载荷，也没有各种应力，为了工件达到要求的硬度使用调质处理HBS220-240。3）辅助工序在精加工后，安排去毛刺、清洗和终检工序。综上所述，该端盖工序的安排顺序为：粗加工——基准加工——热处理——精加工——检验。3、确定加工的设备、刀具、和夹具在加工的时候要跟据零件的形状和特点，合理选用各种装夹工具。还要根据加工部位的吃刀量来确定每个工序应选用的刀具，并适当调整刀具角度。该零件毛坯的外形规则，在加工左右端面、右端凸台端面和内、外圆面以及凸台上的2×0.5退刀槽时，在车床上可以用三爪卡盘夹紧；在加工孔系时采用“一定位销，一防转挡销和两可转动压板自制夹具”来定位夹紧。4、工序的集中与分散选用工序集中原则安排端盖的加工工序。该端盖的生产类型为大批生产，可以采用万能型机床配以专用工、夹具，以提高生产率；而且运用工序集中原则使工件的装夹次数少，不但可缩短辅助时间，而且由于在一次装夹中加工了许多表面，有利于保证各加工表面的相对位置精度要求。5、拟定工艺路线1）各表面加工方法的选择：加工表面公差及精度等级表面粗糙度(μm)加工方案端盖左端面IT93.2粗车——半精车端盖右端面IT93.2粗车——半精车右端凸台端面IT71.6粗车——半精车——精车外圆面Φ80IT106.3粗车外圆面Φ47IT71.6粗车——半精车——精车内圆面Φ34IT106.3粗车内圆面Φ16IT93.2粗车——半精车M6通孔IT93.2钻——扩2）确定工艺路线：工序号工序名称加工表面加工方案技术要求机床设备刀具夹具1铸造金属模机器造型，HT200CT-102清理清除浇冒口、型砂、分边、毛刺等3热处理人工时效4粗车退刀槽Φ47外圆面、Φ34内圆面粗车Ra12.5车床CA6140切槽刀三爪自定心卡盘5粗车1×45°倒角粗车车床CA6140端面车刀三爪自定心卡盘6车端面右端面粗车、半精车Ra3.2车床CA6140端面车刀三爪自定心卡盘右端凸台端面粗车、半精车、精车Ra1.67车内、外圆Φ47外圆面粗车、半精车、精车Ra1.6车床CA6140内圆车刀三爪自定心卡盘Φ34内圆面粗车Ra6.3外圆车刀Φ16轴孔粗车、半精车Ra3.2内圆车刀8车内槽Φ28内槽粗车Ra12.5车床CA6140内切槽刀三爪自定心卡盘9车端面左端面粗车、半精车Ra3.2车床CA6140端面车刀三爪自定心卡盘10车外圆Φ80外圆面粗车Ra6.3车床CA6140内圆车刀三爪自定心卡盘11钻——扩6×φ7孔右端面钻、扩Ra6.3钻床麻花钻、扩孔钻三爪自定心卡盘12去毛刺钳工台平挫13清洗清洗机三爪自定心卡盘14终检四、切削用量的选择及工序时间计算：工序09钻、扩6×Φ7均布通孔，以Φ80外圆和Φ16轴线为基准，通孔的精度达到IT9。1、加工条件：工件材料：HT200，σb=170~240MPa，金属模机器造型铸造；机床：Z525立式钻床；刀具：根据《切削手册》，选择高速钢麻花钻钻头，粗钻时do=5.1mm，钻头采用双锥后磨横刀，后角αo＝12°，二重刃长度bε=3.5mm，横刀长b=2mm，宽l=4mm，棱带长度l1=1.5mm，2φ=100°，β=30°。2、选择切削用量（1）确定进给量按加工要求确定进给量：查《切削手册》，f=0.43~0.53mm/r，367.11830dl，由《切削手册》表2.7，系数为0.5，则：f=(0.43~0.53)×0.5=(0.215~0.265)mm/r；按钻头强度选择进给量：查《切削手册》表2.8，钻头允许进给量为f=2.0mm/r；按机床进给机构强度选择进给量：查《切削手册》表2.9，机床进给机构允许轴向力为8330N时，进给量为f=0.93mm/r。以上三个进给量比较得出，受限制的进给量是工艺要求，其值为：0.215~0.265mm/r。根据《简明手册》表4.2-16，最终选择进给量f=0.22mm/r。由于是通孔加工，为避免即将钻穿时钻头折断，应在即将钻穿时停止自动进给而改为手动进给。根据《切削手册》表2.19查出，钻孔时轴向力Ff=2500N，轴向力修正系数为1.0，故Ff=2500N。根据Z525立式钻床使用说明书，机床进给机构允许的最大轴向力为8830N﹥Ff，故所选进给量可用。（2）确定钻头磨钝标准及寿命查《简明手册