轴承端盖工艺设计

专业课程设计

（零件工艺设计部分）

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

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

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：

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 ，，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：

  ，

其中，，查得修正系数：，，，故实际的切削速度：

（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。

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=2.8×0.81=2.26kw。

由于M c < M m ，Pc < PE ，故切削用量可用，即：

 。

3、计算工时

4、扩孔至Φ7

查《切削手册》表2.10，扩孔进给量为：f=0.7~0.8 mm / r ，并由机床使用说明书最终选定进给量为：f=0.81 mm / r 。

根据资料，切削速度 ，其中为用钻头钻同样尺寸实心孔时的切削速度，故：，，根据机床使用说明书选取： 。

基本工时： 。

五、绘制机械加工工艺过程卡片