轴承压盖机械加工工艺规程设计.docx
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轴承压盖机械加工工艺规程设计
柳州铁道职业技术学院
毕业设计
设计题目：
轴承压盖机械加工工艺规程设计
系别__机电工程系
专业___数控技术_____
年级_
学号____
姓名_______
指导教师_____王玉良
2012年12月20日
前言
毕业设计是完成教学计划达到高职生培养目标的重要环节，是教学计划中综合性最强的实践教学环节，它对培养学生的思想、工作作风及实际能力、提高学生全面素质具有很重要的意义。
本设计综合《机械制图》、《AutoCAD》、《机械制造基础》、《机械制造技术》、《计算机应用基础》等多门课程的学习内容，尤其是巩固了《机械制造技术》学习内容的综合应用。
本设计包括考虑企业生产现场，在工艺、夹具、数控编程等方面的计算、制图、运用设计资料、工艺资料，查阅有关标准、规范、手册，使用经验数据进行经验估算等方面的知识具备初步的能力。
同时通过毕业设计，培养学生独立分析、解决问题和综合运用各学科知识的能力。
等部分内容。
通过工艺设计，学生应达到：
1、获得零件机械加工工艺规程设计的能力；
2、获得加工方法及其机床、刀具及切削用量等的选择应用能力；
3、学会使用、查阅各种设计资料、手册和国家标准等，以及学会绘制工序图，标注必要的技术条件等。
在这次毕业设计中，我得到了老师的耐心辅导和支持，得到了同学的帮助。
在此，我对他们表示感谢！
由于我的知识水平有限，设计中难免有错误和不妥之处，在此还诚请指导老师批评指正。
学生：
2012年12月15日
摘要
本毕业设计为一盘类零件的加工工艺设计。
本设计涉及到一张CAD图和一张PRO/E图的绘制，对零件特性的综合分析，和一套完整的加工工艺方案和加工工序卡。
本设计还从工厂的实际加工出发，从工厂的不同加工数量进行分析制作出加工工艺方案。
这是对大学三年所学课程的一次综合使用，能把我们的知识结构进行一次梳理和复习，对我们的以后工作有着很大的帮助。
关键词：
CAD绘图、工艺设计、工艺规程，工序卡。
工艺规程卡？
工艺卡？
工序卡？
一、
零件图
零件三维图
二、零件的分析
（一）生产纲领和生产类型
产品年产量为2000台/年，每台产品用1件该零件，备用率为1%，机械加工废品率为1%。
N=Qn（1+a）（1+b）=>N=2000*（1+1%）（1+1%）=2040
式中：
N-零件的生产纲领；
Q—产品的年产量（台/年）；
n—每台产品中，该零件的数量（件/台）；
a%--零件的备品率；
b%--生产该零件允许的废品率。
零件年产量为2040件，属于中批量生产。
机械零件的生产类型
生产类型
零件的年生产纲领/（件/年）
重型机械
中型机械
轻型机械
单件生产
5
20
100
成批生产
小批生产
中批生产
大批生产
5—100
100--300
300--1000
20—200
200---500
500—5000
100—500
500--5000
50000-50000
大量生产
>1000
>5000
>50000
（二）零件的功用
轴承压盖是机械行业不可或缺的零件之一，其是对轴承起着地位固定压紧、挡油密封的作用。
为保证其的精确定位，要求对其内控加工的精度较高。
其所受的载荷不大，冲击力较小。
由于其右密封的作用，所以其端面的垂直度和粗糙度要求较高。
（三）零件的结构特点
由零件图可以知道，该零件内外都是呈台阶状，加工表面几乎是回转表面。
主要的结构要素是外台阶回转面，退刀槽，内台阶孔，两个固定沉头通孔，为典型的盘类零件结够。
外圆柱面、退刀槽、倒角、内台阶孔可在车床上完成加工；Φ14的沉头通孔在钻床上加工。
其的精度和表面质量要求不高，在车床和钻床上可以直接完成加工。
（四）零件的技术要求
1、尺寸精度要求
内孔φ42
、外圆φ60
2、形状精度要求
零件不作要求
3、位置精度要求
（1）外圆φ60
与零件的中心线的同轴度不大于0.02；
（2）外圆φ91的右端面与零件的中心轴线的垂直度不大于0.02。
4、表面粗糙度：
如图所示。
5、零件的材料及毛坯
从零件的受力分析可知，它受径向和轴向复合作用力，由于其承受中等载荷，工作又较平稳，冲击力很小，所以可采用优质碳素结构钢的45号钢，毛坯料用热轧圆钢。
为了改善组织、切削性能和提高力学性能，毛坯料要经过正火热处理。
为使零件获得良好的综合理学性能，消除和减少内应力，为后续热处理做组织准备，需对零件进行调质处理（HrC32—38）。
由于零件要求具有密封性，对其进行镀锌处理（0.03—0.05）。
三、零件的工艺分析
（一）零件的结构分析
由零件图可以知道，该零件内外都是呈台阶状，加工表面几乎是回转表面。
主要的结构要素是外台阶回转面，退刀槽，内台阶孔，两个固定沉头通孔，为典型的盘类零件结构。
外圆柱面、退刀槽、倒角、内台阶孔可在车床上完成加工；Φ8孔及1Φ14的沉头通孔在钻床上加工，并通过扩孔或锪孔达到粗糙度要求。
其的精度和表面质量要求不高，在车床和钻床上可以直接完成加工。
（二）选择定位基准
加工套类零件的定位精基准，最常用的是内孔，这遵循了基准重合原则及基准统一原则，以保证零件的精度要求。
为了保证内孔的准确定位，先打中心孔。
在单件小批生产情况下，坯料直径、长度又不很大时，可以在普通车床上加工出所需的中心孔；如果坯料直径较大，长度较长，特别是当坯料为较大的模锻件时，则可以在立式钻床上用专用夹具定位夹紧坯料钻出中心孔；在生产批量较大时，可以在专用的双面铣床上铣端面和钻中心孔。
此轴承压盖的坯料直径较大，在普通车床可以钻出A型中心孔。
定位粗基准（未加工表面），即首道工序的基准是毛坯外圆。
（三）加工阶段的划分
轴成压盖加工质量在尺寸和粗糙度上都有较高的要求，为保证加工质量的需要和合理的使用机床设备，把零件的加工阶段主要划分为三个阶段：
粗加工阶段、半精加工阶段和精加工阶段。
内孔φ42
、外圆φ60
的尺寸精度和表面粗糙度都要求较高（公差等级为IT6，表面粗糙度值Ra为1.6，查《机械制图》附表7-4轴的极限偏差可知）。
必须经过粗车→半精车→精加工。
因为精加工可以经济地达到IT6～IT7级公差和Ra1.6～0.8表面粗糙度。
其它外圆和内孔表面，通过半精车便可以达到所需的尺寸精度、表面粗糙度等技术要求，不必进行精加工，因为表面粗糙度值Ra为6.3。
（查《机械制造技术基础》表7.7外圆加工中各种加工方法经济精度和表面粗糙度）
左右扁位则面可以在立式铣床上用平面铣刀铣削的方法获得。
φ8孔及φ14的沉头通孔孔可以在立式钻床上钻削加工，然后通过扩孔或锪孔实现。
1、粗加工阶段
切除毛坯上各外圆柱面上的大部分加工余量。
使毛坯在形状和尺寸上接近零件的图纸要求，为半精加工时提供精基准，留好足够的加工余量为后续加工创造有利条件。
2、半精加工阶段
加工外圆柱面到一定的精度要求，并保证留有一定的加工余量，为其精加工作准备。
同时完成次要表面的加工。
3、精加工阶段
通过磨削加工使零件各尺寸和加工表面达到图纸规定的技术要求。
（四）热处理工序的安排
轴承压盖的材料选用优质碳素结构钢的45号钢，毛坯料用热轧圆钢。
为了改善组织、提高力学性能，为后续工序作好组织和性能上的准备，毛坯料要经过正火热处理。
由于正火处理后钢的硬度不高，便于切削加工，并能获到较好的表面质量，所以最好把其安排在粗加工之后、半精加工之前进行。
调质处理：
该零件要求调质处理，以达到32～38HRC的硬度值，调质处理工序安排在半精加工后，磨削加工前。
（五）加工顺序的安排
1、基准先行
先从加工精基准开始，再以精基准定位加工其他表面。
两端A型中心孔是以后加工各外圆面的精基准，所以应安排先加工。
2、先粗后精
精基准加工好后，车削外圆柱面时，粗、精加工分阶段进行。
粗车前安排正火热处理，以改善材料组织、提高其力学性能，为后续加工做好准备。
3、先主后次
先加工零件的主要表面再加工零件的次要表面。
轴承压盖的内孔φ42
、外圆φ60
、尺寸10的右端面为主要表面，Φ36孔、Φ91外圆、退刀槽、零件的左端面、
Φ91外圆的两侧、零件的右端面和倒角为次要表面。
机械加工完毕，最终要进行检验。
（六）确定工艺方案
（1）下料。
（2）热处理：
正火。
（3）粗车各阶梯外圆及端面，各处留余量1～2mm。
（4）半精车两端面取总长，钻Φ32孔。
（5）半精车各阶梯外圆，Ra1.6外圆及内孔留磨削余量，其余各表面车合。
（6）铣前后扁则面。
（7）钻Φ14沉孔Φ8通孔，铰Φ8通孔，鍃Φ14沉孔。
（8）热处理：
调质32～38HRC。
（9）磨削Ra1.6外圆及内孔合图纸尺寸
（10）表面处理：
镀锌0.03—0.05。
（11）检验、入库。
（七）确定各工序的加工余量，工序尺寸和公差
1、外圆表面的加工
从零件图可知，最大直径为φ91，这一尺寸为自由公差，但并非随意的尺寸，根据图样技术要求（未注公差尺寸按GB/T1804-m），一般是按公差等级IT13来取其公差。
由于坯料是热轧圆钢，其直径便不能随意定一个尺寸，必须根据型材规格表选取合适的直径（见下表）。
为此选用坯料直径φ95，总的加工余量为95－91＝4。
常用型材（圆钢）规格表
直
径
5
5．5
6
6．5
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
38
40
42
45
48
50
52
55
56
58
60
63
65
68
70
75
80
85
90
95
100
105
110
115
120
125
130
140
150
160
170
180
190
200
210
220
240
250
长度
优质钢2m~6m，普通钢当直径小于25时为4m~10m，小于10时常卷成盘状。
考虑到粗、精加工分阶段进行，在粗车时应切去大部分余量，故取粗车的加工余量为3，那么精车的加工余量为总的加工余量减去粗车的加工余量，即4－3＝l。
φ60
部位的尺寸有公差的尺寸，其公差等级同理可取IT13，半精车加工余量亦可以取1，磨削加工余量取0.2，那么粗车的加工余量=95－60－1-0.2=33.8。
2、孔的加工
Φ36孔的表面粗糙度Ra6.3µm,半精车可以达到要求；φ42
内孔的表面粗糙度Ra1.6µm，磨削可以达到要求。
Φ14沉孔和Φ8通孔的表面粗糙度Ra6.3µm，扩孔可以达到，Φ14沉孔需要进行锪孔。
3、φ91外圆两侧扁位面的加工
φ91外圆两侧扁位的表面粗糙度为Ra6.3µm，铣削加工可以达到。
各加工表面的工序间余量，工序尺寸及公差如下表所示。
（具体计算方法参考课本P170例7.2及作业P180（8））
轴承压盖的工序尺寸及加工余量（单位mm）
加工表面
工序
名称
工序间
余量
工序能达到的公差等
级及其标准公差值
工序尺寸
工序尺寸及公差
Φ60
粗车
23.8
IT10（0.12）
61
φ61.8
半精车
1
IT8（0.046）
60.8
φ61
磨削
0.2
IT6（0.019）
60
φ60
（m6）
Φ91
粗车
4
IT14（0.870）
91
φ92
精车
1
IT13（0.54）
90
φ91
φ42
内孔
粗车
8.8
IT14（0.82）
43
φ43
半精车
1
IT10（0.15）
42.8
φ42.8
磨削
0.2
IT6（0.016）
42
φ42
φ36内孔
粗车
3
IT14（0.84）
37
φ37
精车
1
IT13（0.55）
36
φ36
（八）切削用量及刀具的选择
切削用量包括切削速度、进给量和背吃刀量三要素。
合理选择切削用量，对提高切削速度，保证必要的刀具耐用度和经济性，保证加工质量等都有重要意义。
合理选择切削用量必须满足下列基本要求：
（1）保证安全，不致发生人身事故或设备事故；
（2）不致加工质量；
（3）在满足上述两要求的前提下，为充分发挥机床的潜力和刀具的切削性能，应尽量选用较大的切削用量；
（4）不允许超过机床功率。
1、粗车时切削用量的选择
粗车时应考虑提高生产率和保证合理的刀具耐用度，应首先选用较大的背吃刀量，然
后再选择较大的进给量，最后根据刀具耐用度选择切削速度。
（1）背吃刀量
背吃刀量根据加工余量和工艺系统刚度来选择。
粗加工时，在保留半精车余量
（1～3mm）和精车余量（0.1～0.5mm）后，一次走刀应尽可能的切除全部余量。
当加工余量太大，机床功率不足，刀具强度不够，加工余量不均匀以及断续切削时需要分多次走刀加工。
（2）进给量
粗加工时，对表面质量没有太大要求时，合理的进给量应是工艺系统所能承受的最大进给量。
机床进给机构的强度、刀具刀杆的强度和刚度、刀具材料的强度和工件的装夹刚度等也将限制进给量的大小。
（3）切削速度
切削速度的确定可根据已选定的背吃刀量、进给量及刀具的耐用度利用下列公式计算：
v=
式中f为进给量、a
为背吃刀量、T为刀具的耐用度、K
为切削速度的修正系数、其他的系数可通过查表得出。
也可根据生产实践经验和有关资料确定，必须考虑机床的许用功率。
2、半精车、精车时切削余量的选择
半精车和精车必须保证进给精度和表面质量，同时还应兼顾必要的刀具耐用度和生产效率。
（1）背吃刀量
半精车和精车时的背吃刀量是根据加工精度和表面粗糙度要求由粗车后留下的余量确定的。
（2）进给量
半精车和精车时限制进给量提高的主要因素是表面粗糙度。
（3）切削速度
为了抑制积屑瘤的产生，提高工件表面质量，用硬质合金车刀精车时，采用较高切削速度（80～100m/min），高速钢车刀宜采用较低的切削速度。
在选择切削速度时还应考虑：
粗加工时，背吃刀量和进给量均较大，故选择较低的切削速度；精加工时，背吃刀量和进给量均较小，则选择较高的切削速度。
车削加工中硬质合金外圆车刀半精车的进给量
工件材料
表面粗糙度Ra（μm）
切削速度范围（m/min）
刀尖圆孤半径rε（mm）
0.5
1.0
2.0
进给量f（mm/r）
铸铁、青铜、铝合金
6.3
不限
0.25～0.40
0.40～0.50
0.50～0.60
铸铁、青铜、铝合金
3.2
不限
0.15～0.25
0.25～0.40
0.40～0.60
铸铁、青铜、铝合金
1.6
不限
0.10～0.15
0.15～0.20
0.20～0.35
碳钢、合金钢
6.3
＜50
0.30～0.50
0.45～0.60
0.55～0.70
碳钢、合金钢
6.3
＞50
0.40～0.55
0.55～0.65
0.65～0.70
碳钢、合金钢
3.2
＜50
0.18～0.25
0.25～0.30
0.3～0.40
碳钢、合金钢
3.2
＞50
0.25～0.30
0.30～0.35
0.35～0.50
碳钢、合金钢
1.6
＜50
0.10
0.11～0.15
0.15～0.22
碳钢、合金钢
1.6
50～100
0.11～0.16
0.16～0.25
0.25～0.35
碳钢、合金钢
1.6
＞100
0.16～0.20
0.20～0.25
0.25～0.35
下面将具体的说明零件各加工工序的切削用量及刀具的选择：
（1）粗车
刀具选用硬质合金的外圆车刀（YT15），背吃刀量选择3～5mm（余量较小，一次走刀车完余量，余量较大可多次走刀），进给量0.5～0.6mm/r，切削速度75～100m/min（约350r/min）
（2）半精车
刀具选用硬质合金的外圆车刀（YT15），因为表面粗糙度Ra1.6µm，背吃刀量选择1mm，进给量0.1～0.2mm/r，切削速度为45～60m/min。
（3）铣削
平面铣削选用φ18的面铣刀，铣削速度0.3～0.6m/s（铣削时切削速度推荐值表）。
（4）钻孔
采用Φ6的钻头、Φ12的钻头，转速0.3～0.4m/min（查《机械制造技术基础》表4.1高速钢钻头的切削速度）。
（5）扩孔
Φ8的扩孔钻，切削速度为45.7米/分。
（6）锪孔
Φ14的锪孔钻，切削速度为12米/分;
（九）机床功率计算（根据切削用量计算）
在国家标准GB/T122004—1990中将工作功率Pe定义为“同一瞬间切削刃基点的工作力与合成切削速度的乘积”。
所谓的工作力是指（Fe）是指总切削力在合成切削方向的正投影，在工作平面中定义。
工作功率Pe也可以称为切削过程的消耗的总功率。
他包括切削切削功率和进给功率切（分别用Pc和Pf表示）两部分。
前者为主运动消耗的功率，后者为进给运动消耗的功率。
由于后者在工作功率中所占的比例很小（仅为2%--3%），故一般只计算切削功率Pc。
所以工作功率可按下式计算:
Pe
Pc=FcVc×0.001
其中切削力和速度的单位分别为N和m/s;工作功率的单位为KW。
根据求出的的切削功率Pe可用下式计算机床主电动机功率Pe:
Pe
Pc/
m
式中的
m为机床的传动效率，其值一般为0.75—0.85
Pe
Pc/
m=Kc.f.Vc.ap/
m=0.65×0.5×100×5/0.75=6.85KW
由于6.85KW小于机床功率7.5Kw，所以，所选切削用量满足机床要求。
由于此零件年产量为2040件，属于中批量生产。
在生产管理较完善的工厂一般可编制如下表的比较详细的机械加工过程工艺卡片。
柳州铁道职业
技术学院
机械加工工艺过程卡
产品型号
零件图号
01
产品名称
零件名称
轴承压盖
共页
第页
材料牌号
45#
毛坯种类
型材
毛坯外形尺寸
φ95×30
每毛坯可制件数
1
每台件数
1
备注
工序号
工序
名称
工序内容
车间
工段
设备
工艺装备
工序简图
1
下料
按工艺尺寸下φ95×30
锯床
2
正火
改善材料组织、提高其力学性能
3
粗车
1）夹毛坯左端外圆表面，平右端面，车φ60的外圆（长约15.5）
CA6140
三爪卡盘，外圆车刀
游标卡尺
2）夹φ60右端的外圆，车左端面取总长26，车φ91的外圆，钻中心孔，再钻φ32的内孔。
CA6140
φ32的麻花钻
4
车1
夹φ60右端的外圆，1）车φ91外圆至尺寸，到C1的角。
CA6140
三爪卡盘，外圆车刀
游标卡尺
2）车φ34的内孔。
内孔车刀、游标卡尺
5
车2
夹φ91的外圆，1）车φ60
的外圆，倒C1的角。
CA6140
三爪卡盘，外圆车刀
游标卡尺、千分尺
2）车φ36的内孔、φ42
的内孔，倒C1的角。
CA6140
内孔车刀，内径千分表
3）车3×1的槽合。
CA6140
车槽刀、游标卡尺
6
铣
以尺寸26的左右端面定位铣前后扁位面至尺寸
铣床
平口钳，立铣刀、
游标卡尺
7
钳
以φ36的孔和前后扁位面定位，1）钻φ12、φ6孔。
钻床
φ12、φ6麻花钻
2）扩φ14和φ8的孔。
钻床
φ14、φ8扩孔钻
3）锪φ14的沉孔。
钻床
φ14的锪孔钻
8
热处理
调质32～38HRC
热处理炉
9
磨削
磨削Ra1.6外圆及内孔合图纸尺寸
磨床
三爪卡盘、内径千分表
游标卡尺
带螺纹的心轴、千分尺
10
表处理
镀锌0.03—0.5。
11
入库
检验，入库。
设计（日期）
审核（日期）
标准化（日期）
会签（日期）
校对（日期）
柳州铁道职业
技术学院
机械加工工序卡
产品型号
零件图号
01
产品名称
零件名称
轴承压盖
共1页
第1页
车间
工序号
工序名称
材料牌号
2
粗车
45#
毛坯种类
毛坯外形尺寸
每毛坯件数
每台件数
型材
φ95×30
1
1
设备名称
设备型号
设备编号
同时加工件数
CA6140
1
夹具编号
夹具名称
切削液
三爪卡盘
工位器具编号
工位器具名称
工序工时
准终
单件
工步号
工步内容
工艺装备
主轴
转速
（r/min）
切削
速度
（m/min）
进给
量
（mm/r）
切削
深度
（mm）
进给次数
工步工时
机动
辅助
1
夹毛坯表面，平端面
CA6140、三爪卡盘、外圆车刀
500
0.5
1
2
车φ60的外圆（长约15.5）
500
0.5
2
设计（日期）
审核（日期）
标准化（日期）
会签（日期）
校对（日期）
标记
处数
更改文件号
签字
日期
标记
更改文件号
签字
日期
柳州铁道职业
技术学院
机械加工工序卡
产品型号
零件图号
01
产品名称
零件名称
轴承压盖
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