轴承端盖工艺设计

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1、专业课程设计专业课程设计 （零件工艺设计部分）（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

2、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，47 和80 两个外圆面，34 和 16 两个内圆面，密封圈内槽以及六个均布的 7的通孔。要求其 7 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 47 外圆面与基准 A 的同轴度误差为 0.03mm，其次就是均布的 7 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

3、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；7 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

4、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

5、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(m)形位公差(mm

6、)端盖左端面12IT93.2端盖右端面12IT93.20.03A右端凸台端面0 25. 016IT71.6外圆面 8080IT106.3外圆面 4747 h6IT71.60.03A内圆面 3434IT106.3内圆面 160 3 . 016IT93.2M6 通孔67IT93.2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

7、，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

8、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/m总余量/mm半精车0.6123.2 粗车1.512.66.3 毛坯14.12.1（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/m总余量/mm精车0.4161.6 半精车0.716.43.2 粗车1.517.16.3 毛坯18.62.6（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/m总余量/mm半精车0.614.13.2 粗车1.514.76.3 毛坯16.22.1（4）80 外圆面加工余量的确定工序名称工序加

9、工余量（单面）/mm工序尺寸/mm表面粗糙度/m总余量/mm粗车1.5806.33毛坯83（5）47 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/m总余量/mm精车0.4471.6 半精车0.747.83.2 粗车1.549.26.3 毛坯52.25.2（6）16 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/m总余量/mm半精车0.7163.2 粗车1.514.66.3 毛坯11.64.4（7）34 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/m总余量/mm粗车1.5346.3 毛坯31

10、3（8）67 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/m总余量/mm扩1.876.3 钻5.25.212.5 毛坯074、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 80 外圆面作为粗基准。采用 80 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 47 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。16 孔

11、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 16 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 16 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

12、，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 20.5 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

13、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(m)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 80IT106.3粗车外圆面 47IT71.6粗车半精车精车内圆面 34IT106.3粗车内圆面 16IT93.2粗车半精车M6 通孔IT93.2钻扩2）确定工

14、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47 外圆面、34 内圆 面粗车Ra12.5车床 CA6140切槽刀三爪自定心卡盘5粗车 145倒角粗车车床 CA6140端面车刀三爪自定心卡盘右端面粗车、半精车Ra3.2 6车端面右端凸台端面粗车、半精车、精车Ra1.6车床 CA6140端面车刀 三爪自定心卡盘47 外圆面粗车、半精车、精车Ra1.6内圆车刀34 内圆面粗车Ra6.3外圆车刀7车内、外圆16 轴孔粗车、半精车Ra3.2车床 CA6140内圆车刀三爪自定心卡盘

15、8车内槽28 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80 外圆面粗车Ra6.3车床 CA6140内圆车刀三爪自定心卡盘11钻扩 67 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 67 均布通孔，以 80 外圆和 16 轴线为基准，通孔的精度达到 IT9。1、加工条件：工件材料：HT200，b =170240MPa，金属模机器造型铸造； 机床：Z525 立式钻床； 刀具

16、：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 o12，二重刃长度 b=3.5mm，横刀长 b=2mm，宽 l=4mm，棱带长度 l1=1.5mm ，2=100，=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=0.430.53mm/r ，由切削367. 11830dl手册表 2.7，系数为 0.5，则： f=(0.430.53)0.5=(0.2150.265)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=2.0 mm / 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=0.93 mm / r 。 以上三个进给量比较得出，受