课程设计轴瓦综述.docx
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课程设计轴瓦综述
序言---------------------------------------------------------------------------------1
一、零件的分析---------------------------------------------------------------2
二、工艺规程的设计---------------------------------------------------------5
三、加工过程中刀具、切削用量、切削液、装夹方式的要求---------------------------------------------------------------------------------10
四、夹具设计----------------------------------------------------------------12
五、心得----------------------------------------------------------------------15
序言
机械加工工艺课程设计是在《机械制造技术》等专业课程所学的理论知识上,发挥专业知识解决实际生产问题的一次实践训练。
通过这次课程设计能巩固我们所学的理论知识和专业技能,提高自己解决实际生产问题的能力。
在设计中能逐步掌握查阅手册及查阅有关书籍的能力。
在设计中逐步培养自己的动手能力,理论联系实际的运用,并培养了我们一丝不苟的工作态度,严谨的工作作风,对我们今后参加工作有极大的帮助。
我们在完成课程设计的同时,也培养了我们正确使用技术资料,国家标准,有关手册,图册等工具书,进行设计计算,数据处理,编写技术文件等方面的工作能力,也为我们以后的工作打下坚实的基础,所以我们要认真对待这次综合能力运用的机会!
其主要目的是:
1.培养学生综合分析和解决本专业的一般工程问题的独立能力,拓宽和深化所学的知识。
2.培养学生树立正确的设计思想,设计思维,掌握工程设计的一般程序,规范和方法。
3.培养学生正确的使用技术知识,国家标准,有关手册,图册等工具书,进行设计计算,数据处理,编写技术文件等方面的工作能力和技巧。
4.培养学生进行调整研究,面向实际,面向生产,向工人和工程技术人员学习的基本工作态度,工作作风和工作方法。
由于能力有限,实践生产的经验不足,设计中还有很多不足之处,希望老师多加指教。
一、零件的分析
1.1零件特点
轴瓦是轴承中直接和轴颈接触的部分,滑动轴承工作的好坏主要取决于轴瓦的精度。
为了改养和提高轴瓦的承载能力,常用减摩材料制成。
与轴颈具有良好的配合性能,其内圆柱必须保证较高的形状精度和尺寸精度,由机械加工工序来达到.并经过以主轴外圆为基准,研点配刮接触点逐步达到规定的圆柱度的要求。
为了使润滑油能分布到轴承工作表面上去,在轴承上承受载荷的内表面需开油沟和油孔。
为了减少润滑油在轴瓦的端部泄漏,油沟不应开通,其一般往沟的长度是轴瓦长度的80%左右。
轴瓦要安装在钢制的轴瓦座中,为了避免安装误差导致其轴瓦的工作性能。
在加工过程中尚需保证位置精度和其它尺寸精度,提高机械效率和延长使用寿命。
1.2零件的工艺分析。
1)在批量加工中油沟的加工是可息用专用工具车削或拉削的。
而在小批量和单件的加工的.一般靠划线后由钳工手工凿创成形,由于凿油沟后仍需精加工,沟槽为深度要大于图纸的规定
2)轴瓦是剖分的,当半靖加工时,为保证加工的质量要求,一般是焊锡将二片合成整圆,作为整体加工。
铣40球面圆弧时,共表面粗糙度数值不应大于Ra1.6,Ra的数值越小越好,在两块合拢时粘结力牢固均匀。
3)虽然内孔直径130的公差图注为0.01mm,考虑到外割槽底径对内孔轴线的径向圆跳动为0.03,倍加工为0.10公差的内孔,后道以内孔定位安装加工外割槽底径时不易达到径向圆跳动的公差,所以土心勃前对内孔提出工艺要求为宜,其安装表面的工艺公差应必然小于图纸提出的公差。
4)两剖分面合拢,浇锡粘合,有时操作不当会产生错位,车加工不注意时导致二剖分轴瓦出现壁薄壁厚状况,浇锡后车床半精加工时要以端面剖分线和纵向坐标线、横向坐标线多次校对,力求将壁薄壁厚状况降到最小。
5)轴瓦经过烙锡工序、Ф5孔、2-Ф10孔的钳工配作工序后,轴瓦内表面是不能达到圆柱度公差为0.012。
轴瓦孔应进行配刮,配刮时常用与其相配的轴来研点。
先刮下轴瓦,再刮上轴瓦。
研点时,将轴瓦表面涂上红丹,然后把轴和轴承装好,其紧匠程度以能转动轴为立,研点配刮轴瓦至规定接触点。
6)由于ZQSn牌号的铸造锡青铜性能中杭拉强度仅为180-250N/mm,该零件的孔径与壁厚的比值也达到10倍,其壁厚仅为10mm,在径向尺寸上的刚性则很差.如用一般的三爪卡盘、四爪卡盘夹住工件外圆加工,卡爪夹紧处的外画就易产生呢显的弹性变形。
半粉车加工后的内孔在放松卡爪时弹性变形部分获得恢复,其内孔的几何形状成为三角形圆或多角形圆。
若变形量大则会影响径向圆跳动误差0.03和导致最后的刮削工序因余量不均匀无法实现圆柱度公差0.012mm,对于这一点可采用增大卡爪和工件的接触面积的方法来解决。
8)轴瓦材抖一般是经过铸造而成的毛坯形状,为了消除铸造应力,减少偏析.改善组织及提高铸件的机械性能,有时也在粗加工之前需进行扩散退火。
其工艺为600-700℃加热,保温4-5小时,在扩散退火后用水冷,以防止脆性相的析出。
该轴瓦零件如有可能在备料工序以后加热处理―扩散退火则为更妥.
2、
工艺规程设计
2.1确定毛坯的制造形式
零件的毛坯应铸造而成。
2.2选择定位基准
基面选择是工艺规程设计中的重要工作之一。
基面选择得正确与合理可以使加工质量得到保证,生产率得以提高。
否则,加工工艺过程中回问题百出,更有甚者,还会造成零件的大批报废,是生产无法正常进行。
2.2.1粗基准的选用
粗基准的选择应遵循如下几个原则:
1、保证不加工表面与加工表面相互位置要求原则。
当有些不加工表面与加工表面之间有相互位置要求时,一般不选择加工表面作为粗基准。
2、保证各加工表面的加工余量合理分配的原则。
应选择重要加工表面为粗基准。
3、粗基准不重复使用的原则。
粗基准的精度低,粗糙度数值大,重复使用会造成较大的定位误差,因此,同一尺寸方向的粗基准,通常只允许使用一次。
根据零件图分析,为满足凸台对中心孔的同轴度要求,故采用小圆柱中心线和端面为粗基准。
2.2.2精基准的选用
精基准的选用首先应该考虑如下几个原则:
1、基准重合原则。
尽可能使设计基准和定位基准重合,以减少定位误差。
2、基准统一原则。
尽可能使用同一定位基准加工个表面,以保证各表面的位置精度。
如轴类零件常用两端顶尖孔作为统一的定位基准。
3、互为基准原则。
当两个加工表面间的位置精度要求比较高的时候,可用互为基准的原则反复加工。
4、自为基准的原则。
当要求加工余量小而均匀时,可选择加工表面作为自身的定位基准。
经分析零件可知,为了保证加工尺寸精度和其他技术要求,我们选用大圆柱中心线和凸台端面为精基准。
2.3拟定工艺路线
为保证几何形状、尺寸精度、位置精度及各项技术要求,必须判定合理的工艺路线。
工序1铸造
工序2刨
工序3粗车外圆Ф165,内孔Ф130,
工序4掉头装夹,按图样凿削油槽,
工序5掉头装夹,车另一端面,控制总长165
工序6以Ф165外圆定位装夹,铣Ф40球面圆弧深2.5。
长度165.
工序7心轴装夹,内孔定位,车140槽。
工序8外圆端面定位,四角爪盘装夹,车内孔130,倒内圆弧R12。
工序9掉头装夹,倒内圆弧R12.
工序10心轴装夹,车割外槽宽140,倒角1*45°
工序11对工件熔锡,二片分离。
工序12与轴瓦座配合。
工序13粗精刮孔壁Ф130,保证圆柱度0.012.
工序14按图样要求检验
工序15入库
上述工艺路线中要求装夹次数多,过于复杂。
且难保证精度要求。
根据零件的几何形状、尺寸精度及位置精度等技术要求,以及加工方法所能达到的经济精度,在生产纲领已确定的情况下,可以考虑采用万能性机床配以专用工卡具,并尽量使工序集中来提高生产率。
工序号
工序名称
工序内容
设备
工艺装备
1
铸
按图浇铸
2
刨
两端面定位夹紧,刨出即可
B6050
3
粗车
两块合做,车端面Ra2.5车一端Ф165外圆,内孔Ф130上偏差+0.1,下偏差0.内孔、外圆均倒角45°
C6132
通用夹具
4
粗车
掉头装夹,车另一端面,控制总长165,车另一端Ф165,内孔、外圆均倒角45°
C6132
通用夹具
5
钳
按图样要求凿削油槽120°、R1.5、宽3.保证位置与形状。
通用夹具
6
铣
以Ф165外圆定位装夹,铣Ф40球面圆弧深2.5,长度135.
X5030
通用夹具
7
浇锡
两块合拢,在Ф40圆弧内浇铣,要求均匀。
C6132
通用夹具
8
车
心轴装夹,内孔定位,车割140槽。
C6132
专用夹具
9
车
外圆端面定位,四角爪盘装夹,车内孔,倒内圆弧。
C6132
通用夹具
10
车
掉头装夹,校准外圆。
倒
内圆弧R12。
C6132
通用夹具
11
精车
心轴装夹,车割外槽宽140
C6132
12
熔锡
对工件加热,熔锡,二片分离
13
钳
与轴瓦座配合,
台站
14
刨
粗、精刨孔壁Ф130,保证圆柱度0.012.
15
钻
钻孔Φ5和2×Φ10的孔
Z
专用夹具
16
入库
油封入库
2.4加工余量的确定
毛坯留有余量,为R170×170。
三、加工过程中刀具、切削用量、
切削液、装夹方式的要求
4.1 刀具
精加工时要求刀具锋利,一方面可减少刀具与工件的摩擦,另一方面可提高刀具切削工件时的散热能力,从而减少工件上残余的内应力。
例如在铣削薄壁类零件的大平面时,我们使用了单刃铣削法,刀具参数选取了较大的主偏角Kr=75°-93°和较大的前角γo≤30°,目的就是为了减少切削抗力Fy的作用。
由于这种刀具切削轻快,减少了薄壁类零件的变形,在车间得到广泛的应用。
在薄壁零件的车削中,合理的刀具角度对车削时切削力的大小,车削中产生的热变形、工件表面的微观质量都是至关重要的。
刀具前角大小,决定着切削变形与刀具前角的锋利程度。
前角大,切削变形和摩擦力减小,但前角太大,会使刀具的楔角减小,刀具强度减弱,刀具散热情况差,磨损加快。
所以,一般车削钢件材料的薄壁零件时,用高速刀具,前角取6°~30°,用硬质合金刀具,前角取5°~
20°。
刀具的后角大,摩擦力小,切削力也相应减小,但后角过大也会使刀具强度减弱。
在车削薄壁零件时,用高速钢车刀,刀具后角取
6°~12°,用硬质合金刀具,后角取4°~12°,精车时取较大的后角,粗车时取较小的后角。
车薄壁零件的内外圆时,取大的主偏角。
4.2 切削用量
采用合理的切削用量是保证零件精度的关键因素。
在加工精度要求较高的薄壁类零件时,一般采取对称加工,使相对的两面产生的应力均衡,达到一个稳定状态,加工后工件平整。
但当某一工序采取较大的吃刀量时,由于拉应力、压应力失去平衡,工件便会产生变形。
薄壁零件车削时变形是多方面的,装夹工件时的夹紧力,切削工件时切削力,工件阻碍刀具切削时产生的弹性变形和塑性变形,使切削区温度升高而产生热变形。
所以,我们要在粗加工时,背吃刀量和进给量可以取大些;精加工时,刀量一般在0.2~0.5mm,进给量一般在0.1~0.2mm/r,甚至更小,切削速度6~120m/min,精车时用尽量高的切削速度,但不易过为高。
如上述所说的,合理选择好切削用量,从而到达减少零件变形的目的
4.3 切削液的要求
切削液主要用来减少切削过程中的摩擦和降低切削温度。
合理使用切削液对提高刀具的耐用度和加工表面质量、加工精度具有重要作用。
因此,在加工中为防止零件变形必须合理使用充分的切削液。
4.4 装夹的要求
由于薄壁类零件的形状和结构的多样性以及本身具有刚度低的特点,装夹时施力的作用点不同,产生的变形就不同。
大量实践证明,增大工件与夹具的接触面积或轴向夹紧,可有效降低零件装夹时的变形。
如在铣削加工薄壁件时,大量使用弹性压板,目的就是增加接触零件的受力面积;在车削薄壁套的内径及外圆时,无论是采用简单的开口过渡环,还是使用弹性芯轴、液体塑料夹具等,均采用的是增大工件装夹时的接触面积。
这种方法有利于承载夹紧力,从而避免零件的变形。
轴向夹紧工装由于制造简单,在实践中被广泛使用。
在切削加工时,刀具、切削用量、切削液和正确的装夹方式需同时兼顾,才能杜绝或减少薄壁类零件的变形。
优化夹具设计,由于工件壁薄,刚性较差,如果采用常规方法装夹,工件将会受到轴向切削力和热变形的影响出现弯曲变形,很难达到技术要求。
四、夹具设计
为了提高劳动生产率,保证加工质量,降低劳动强度,需要设计专用夹具。
经过与指导老师协商,和对零件的分析,决定钻Φ5的进油孔。
3.1夹具设计的困难及解决方法
轴瓦属于片状零件,直接将其用夹具装夹进行钻孔,会产生较大的垂直压力将轴瓦压变形。
为解决这方面的问题,将做成一个半圆形的块状模子,能和轴瓦的内表面相配合并支撑轴瓦零件,可以保证其不会变形。
为解决排屑问题,在块状模子中钻一个Φ10的通孔,使其能顺利排屑,不影响加工效率。
(如下图)
3.2钻套的高度和排屑间隙
钻套高度与所钻孔的孔距精度、工件材料、孔加工深度、刀具刚度、工件表面形状等因素有关。
查表9-13得钻套高度一般取
,因此H取14mm。
加工钢时的排屑间隙为,
,故h取9mm。
下图为效果图
3.3确定钻套位置尺寸和公差
钻套轴线在夹具上的位置是以定位元件的定位表面或定位元件轴心线为基准来标注的。
钻套位置尺寸以工件相应尺寸的平均尺寸为基本尺寸,其公差取为工件相应尺寸公差的1/5~1/2.偏差对称标注。
故夹具偏差为Φ5±0.011。
下图为夹具装配体的效果图:
附:
轴瓦的机械加工工序卡、零件图、夹具体、夹具装配图。
参考文献
【1】秦国华,路东.机械制造技术.北京:
国防工业出版社,2009
【2】廖念钊,莫雨松,杨兴骏.互换性与技术测量.北京:
中国计量出版社,2007
【3】邹青.机械制造技术基础课程设计指导教程,北京:
机械工业出版社,2004
【4】东北重型机械学院.机床夹具设计手册.上海:
上海科学技术出版社1980
【5】冯开平,左宗义,机械制图.广州:
华南理工大学出版社2007
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