轴承端盖工艺设计

1、_SHANDONG UNIVERSITY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

2、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,其次就是均布的小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，端面和内外圆面均要求车削加工，可以采用半精车和粗车，并

3、且粗、 精加工应分开进行，以保证表面粗糙度要求；小7通孔的加工采用钻钱来达到精度要求。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

4、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一一平面和孔，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

5、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向尺寸偏差（mm公差及精度等级表面粗糙度（科m）形位公差（mm）端盖左端面12IT93.2端盖右端面12I

6、T93.2±0.03A右端凸台端面16°0.25IT71.6外圆面8080IT106.3外圆面47 47 h6IT71.6O0.03A内圆面3434IT106.3内圆面16160.3IT93.2M6通孔6X7IT93.2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

7、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-10O(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

8、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/总余量/mm半精车0.6123.2粗车1.512.66.32.1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/总余量/mm精车0.4161.6半精车0.716.43.22.6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/总余量/mm半精车0.614.13.2粗车1.514.76.32.1毛坯16.2(4)80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/总余

9、量/mm粗车 毛坯1.580836.33(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/总余量/mm精车0.4471.65.2半精车0.747.83.2粗车 毛坯1.549.252.26.3(6)16内圆囿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/总余量/mm半精车 粗车 毛坯0.71.51614.611.63.26.34.4(7)34内圆囿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/总余量/mm粗车 毛坯1.534316.33(8) 6X7均布通孔加工余量的确定工序名称工序加工余量/

10、mm工序尺寸/mm表面粗糙度/总余量/mm扩钻 毛坯1.85.275.206.312.574、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680外圆面作为粗基准。采用 小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 647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

11、 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，首先加工精基准一一端盖右端面和小化中心孔。(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 小化中心孔。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

12、-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：粗加工一一基准加工一一热处理一一精加工一一检验。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2X0.5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

13、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：加工表向公差及精度等级表面粗糙度（m）加工方案端盖左端面IT93.2粗车一一半精车端盖右端面IT93.2粗车一一半精车右端凸台端面IT71.6粗车一一半精车一一精车外圆囿80IT106.3粗车外圆囿47IT71.6粗车一一半精车一一精车内圆囿34IT106.3粗车内圆囿16IT93.2粗车一一半精车M6通孔IT93.2扩2）确定工艺路线:工序号工序名称加上表面加工方案技

14、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粗车退力槽47外圆囿、34内圆囿粗车Ra12.5车床CA6140切槽力三爪自定心卡盘5粗车1X45°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47外圆囿粗车、半精车、精车Ra1.6车床CA6140内圆车刀三爪自定心卡盘34内圆囿粗车Ra6.3外圆车刀16轴孔粗车、半精车Ra3.2内圆车刀8车内槽28内槽粗车Ra12.5车床CA6140内切槽

15、力三爪自定心卡盘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外圆囿粗车Ra6.3车床CA6140内圆车刀三爪自定心卡盘11钻一一扩6X 4 7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6X7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, (rb =170240MPa,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

16、双锥后磨横 刀，后角a o=12° ,二重刃长度 be=3.5mm,横刀长b=2mm,宽l=4mm,棱带长度l1=1.5mm , 2小=100° , B =30° 。2、选择切削用量(1)确定进给量l 30 .2按加工要求确定进给量：查切削手册-1.67 ； 3,f=0.430.53mm/r , d 18，由切削手册表 2.7,系数为 0.5,则：f=(0.430.53)X0.5=(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

17、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，受限制的进给量是工艺要求，其值为：0.2150.265mm/r。根据简 明手册表4.2-16,最终选才?进给量f=0.22 mm /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可知后刀面最大磨损限度为0.6mm,寿命T=

18、45min(3)确定切削速度查切削手册表2.30,切削速度计算公式为：ad。"vc = _ xvv kv(m/min) T ap f其中,cv =9.5, d0 =5.1mm, 2V =0.25, m =0.125, ap =9, xv =0, yv =0.55, f =0.22查得修正系数:kTvF.O, klv=0.85,尿=1.0,故实际的切削速度:vc9.5 5.1025600.125 1 0.220.550.85 = 9.5m / min(4)检验机床扭矩及功率查切削手册表 2.20,当f < 0.26 , do < 19mm时，Mt = 31.78N?m,修正

19、系数均为1.0,故 MC=31.78 N?m。查机床使用说明书：Mm =144.2 N?m。查切削手册表2.23，钻头消耗功率：Pc=1.3 kw< 查机床使用说明书可知，PE=2.8X 0.81=2.26kw。由于M c < M m , Pc < PE ,故切削用量可用，即: f =0.22mm/r, n = nc =272r /min , vc=15.4m/min3、计算工时L 12 tm =0.20 minnf 272 0.224、扩孔至中7查切削手册表2.10,扩孔进2&量为：f=0.70.8 mm / r，并由机床使用说明书最终选定进 给量为：f=0.81

20、mm / r 。根据资料，切削速度v=0.4v钻，其中v钻为用钻头钻同样尺寸实心孔时的切削速度，故：v =0.4 9.5 = 3.8m/min1000 3.8ns 二19.8 二= 61.1r/min，根据机床使用说明书选取:nw = 97r / minL y 匚 12ty = -=0.15min基本工时：97 0.8197 0.81五、绘制机械加工工艺过程卡片山东大学机械加工工艺过程卡片产品型号 产品名称树干喷涂机零件图号 零件名称A4端盖共 1 页第 1页材料牌号HT200毛坯种类铸件毛坯外形尺寸 83X 33每毛坯可制件数1每台件数4备注工序号工序名称工序内容车间工段设备工艺装备工时准终

21、单件1铸造材料HT20Q金属模机器造型，毛坯拔模斜度为5°铸造2清理清除浇冒口、型砂、分边、毛刺等3热处理人工时效热处理4粗车退力槽粗车所有退力槽至 2X0.5机加工车床CA6140切槽刃、游标卡尺、三爪自定心卡盘5粗车倒角粗车所有倒角至1X45。机加工车床CA6140端面车刀、游标卡尺、三爪自定心卡盘6粗车端面粗车右端面和右端凸台端面机加工车床CA6140端面车刀、游标卡尺、三爪自定心卡盘7粗车内、外圆粗车47外圆囿、34内圆面和16轴孔内圆囿机加工车床CA6140内、外圆车刀、游标卡尺、三爪自定心卡盘8热处理调质处理后表面硬度 HBS220-240热处理9半精车和精车内、 外圆面

22、半精车16轴孔内圆囿，精车34内圆囿机加工车床CA6140内、外圆车刀、游标卡尺、三爪自定心卡盘10平相车和相车端面半精车右端面，精车右端凸台端机加工车床CA6140端面车刀、游标卡尺、三爪自定心卡盘11粗车内槽粗车28内槽，Ra6.3机加工车床CA6140内切槽刀、游标卡尺、三爪自定心卡盘12粗车外圆粗车80外圆囿，Ra6.3机加工车床CA6140外圆车刀、游标卡尺、三爪自定心卡盘13粗车、半精车端面粗车、半精车左端面，Ra3.2机加工车床CA6140端面车刀、游标卡尺、三爪自定心卡盘14钻、扩孔钻孔至。5.2 ,扩孔至。7, Ra6.3机加工钻床Z5725A麻花钻、扩孔钻、游标卡尺、三爪自

23、定心卡盘15去毛刺去毛刺钳工台平挫16清洗清洗机三爪自定心卡盘17终检设计（日期）审核（日期）标准化（日期）会签（日期）卜记数更改文件号签字日期标记处数更改文件号签字日期六、绘制机械加工工序卡片山东大学机械加工工序卡片产品型号零件图号A4产品名称树干喷涂机零件名称端盖车间 机加工 毛坯种类铸件设备名称 卧式车床夹具编号工位器具编号工序号4毛坯外形尺寸 83X 33设备型号CA6140工序名称粗车退刀槽. 每毛坯可制件数1设备编号材料牌号 HT200每台件数4同时加工件数夹具名称三爪自定心卡盘工位器具名称1切削液乳化液工序工时（分）准终单件工步号工步内容工艺装备主轴转速切削速度进给量切削深度进给

24、次数工步工时r/minm/minmm/rmm机动辅助01我正，使用三爪自定心卡盘夹住左端02粗车退力槽至2X0.5硬质合金切槽力600700.322设计（日期）校对（日期）审核（日期）标准化（日期）会签（日期）杯记处数更改文件号签字日期标记处数更改文件号签字日期山东大学机械加工工序卡片产品型号产品名称零件图号A4树干喷涂机零件名称端盖共页第页车间工序号工序名称材料牌号机加工6粗车端面HT200毛坯种类毛坯外形尺寸每毛坯可制件数每台件数铸件 83X 3314设备名称一设备型号设备编号同时加工件数卧号床CA61401夫具编力夹具名称切削液三爪自定心卡盘乳化液工位器具编号工位器具名称工序工时（分）准

25、终单件工步内容工艺装备01粗车右端大端面见平，去除毛坯余重 1.5mm45°硬质合金端面车刀02粗车右端凸台端面，去除毛坯余量1.5mm45°硬质合金端面车刀主轴转速切削速度进给量切削深度进给次数工步工时r/minm/minmm/rmm机动辅助600700.21.51600700.21.51设计（日期）校对（日期）审核（日期）标准化（日期）会签（日期）示记处数更改文件号签字日期标记处数更改文件号签字日期山东大学机械加工工序卡片产品型号零件图号A4产品名称树干喷涂机零件名称端盖共页第页'-d- 0车间工序号工序名称材料牌号机加工07粗车内、外圆HT200毛坯种类毛坯外

26、形尺寸每毛坯可制件数每台件数铸件 83 X 3314设备名称设备型号设备编号同时加工件数卧号床CA61401夫具编力夹具名称切削液三爪自定心卡盘乳化液工位器具编号工位器具名称工序工时（分）准终单件工步内容01粗车凸台外圆 52.2至49.202粗车内孔37至3403粗车轴孔内圆囿至17.4工艺装备主轴转速切削速度进给量切削深度进给次数工步工时r/minm/minmm/rmm机动辅助93度硬质合外圆金刀600700.30.75293度硬质合内圆金刀600700.31.5193度硬质合内圆金刀600700.30.752设计（日期）校对（日期）审核（日期）标准化（日期）会签（日期）示记处数更改文件号

27、签字日期标记处数更改文件号签字日期山东大学机械加工工序卡片产品型号产品名称01半精车轴孔内圆囿全1693度硬质合内圆金刀02半精车凸台外圆至47.893度硬质合外圆金刀03精车凸台外圆至4793度硬质合外圆金刀零件图号A4树干喷涂机零件名称端盖共页第页车间工序号工序名称材料牌号机加工9半精车和精车内、 外圆面HT200毛坯种类毛坯外形尺寸每毛坯可制件数每台件数铸件 83 X 3314设备名称设备型号设备编号同时加工件数卧号床CA61401夫具编p夹具名称切削液三爪自定心卡盘乳化液工位器具编号工位器具名称工序工时（分）准终单件主轴转速切削速度进给量切削深度进给次数工步工时r/minm/minmm

28、/rmm机动;辅助800900.10.71800900.10.7110001450.10.22设计（日期）校对（日期）审核（日期）标准化（日期）会签（日期）示记处数更改文件号签字日期标记处数更改文件号签字日期山东大学机械加工工序卡片产品型号零件图号A4产品名称树干喷涂机零件名称端盖共页第页1车间工序号工序名称材料牌号机加工10斗相车和相车端面HT200毛坯种类毛坯外形尺寸每毛坯可制件数每台件数铸件 83 X 3314r设备名称一设备型号设备编号同时加工件数卧号床CA61401夫具编力夹具名称切削液-J三爪自定心卡盘乳化液工位器具编号工位器具名称工序工时（分）%6准终单件%.2%. 16 .工步

29、号工步内容工艺装备主轴转速切削速度进给量切削深度进给次数工步工时r/minm/minmm/rmm机动辅助01半精车右端面，保证精度Ra=3.245°硬质合金端面车刀800900.10.6102半精车右端凸台端45°硬质合金端面车刀800900.10.7103精车右端凸台端，保证凸台长为16mm,精度Ra=1.6mm45°硬质合金端面车刀10001450.10.22设计（日期）校对（日期）审核（日期）标准化（日期）会签（日期）杯记处数更改文件号签字日期标记处数更改文件号签字日期山东大学机械加工工序卡片产品型号零件图号A4产品名称树干喷涂机零件名称端盖共页第页车间工序

30、号工序名称材料牌号机加工11粗车内槽HT2001毛坯种类毛坯外形尺寸每毛坯可制件数每台件数铸件 83 X 3314设备名称一设备型号设备编号同时加工件数产卧号床CA614018-LLL夫具编P夹具名称切削液三爪自定心卡盘乳化液701 .工位器具编号工位器具名称工序工时（分）I准终单件1工步号工步内容工艺装备主轴转速切削速度进给量切削深度进给次数工步工时r/minm/minmm/rmm机动辅助01粗车28内槽，保证精度Ra6.3硬质合金内切槽力600700.312设计（日期）校对（日期）审核（日期）标准化（日期）会签（日期）杯记处数更改文件号签字日期 t示记处数更改文件号签字日期山东大学机后口工工序卡片产品型号零件图号A4产品名称树干喷涂机零件名称端盖共页第页!1车间工序号工序名称材料牌号机加工12粗车外圆HT200毛坯种类毛坯外形尺寸每毛坯可制件数每台件数铸件 83X 3314