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：*****..................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（4）Φ80外圆面加工余量的确定（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 0.4 47 1.6 5.2半精车 0.7 47.8 3.2 粗车 1.5 49.2 6.3 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 0.7 16 3.2 4.4粗车 1.5 14.6 6.3 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 1.5 34 6.3 3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 1.8 7 6.3 7钻 5.2 5.2 12.5 毛坯4、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：2）确定工艺路线：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b ε=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<==d l ，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=2.0 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=0.22 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=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：(m/min)0v y x p m v c k fa T d c v vvvz = ，其中，22.055.009125.025.01.55.90========f y x a m z mm d v v p v Cv，，，，，，，，查得修正系数：0.1=v Tk ，85.0=lv k ，0.1=tv k ，故实际的切削速度：m in/5.985.022.01601.55.955.0125.025.0m v c =⨯⨯⨯⨯=（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 ，修正系数均为1.0，故MC=31.78 N •m 。