【文章內(nèi)容簡介】 ） 第 5 頁 引 言 科學技術(shù)和社會生產(chǎn)的不斷發(fā)展， 對機械產(chǎn)品的性能、質(zhì)量、生產(chǎn)率和成本提出了越來越高的要求。機械加工工藝過程自動化是實現(xiàn)上述要求的重要技術(shù)措施之一。他不僅能夠提高品質(zhì)質(zhì)量和生產(chǎn)率，降低生產(chǎn)成本，還能改善工人的勞動條件，但是采用這種自動和高效率的設(shè)備需要很大的初期投資，以及較長的生產(chǎn)周期，只有在大批量的生產(chǎn)條件下，才會有顯著的經(jīng)濟效益。 隨著消費向個性化發(fā)展，單件小批量多品種產(chǎn)品占到 70%～ 80%，這類產(chǎn)品的零件一般采用通用機床來加工。而通用機床的自動化程度不高，基本上由人工操作，難于進一步提高生產(chǎn)率和保證質(zhì)量。特別是由曲線、曲面組成的復雜零 件，只能借助靠模和仿行機床或者借助畫線和樣板用手工操作的方法來完成，其加工精度和生產(chǎn)率受到極大影響。 為了解決上述問題，滿足多品種、小批量，特別是結(jié)構(gòu)復雜精度要求高的零件的自動化生產(chǎn)，迫切需要一種靈活的、通用的，能夠適應產(chǎn)品頻繁變化的“柔性”自動化機床。數(shù)控機床才得已產(chǎn)生和發(fā)展。 軸承襯套 是軸承中的一個零件，其作用 是為了減少軸運動時的摩擦與磨損而設(shè)計出來的，基本用途與軸承無異，而且相對成本較便宜，但摩擦阻力較大，所以只會使用于部份部件上 ，同時 方便拆卸、軸向固定及軸向位置調(diào)整。 軸承襯套 多被放置于軸與承托結(jié)構(gòu)中 ，而且非常緊貼承托結(jié)構(gòu)，只有軸能在 軸承襯套 上轉(zhuǎn)動。在裝配軸與 軸承襯套 時，兩者間會加入潤滑劑以減少其轉(zhuǎn)動時產(chǎn)生的摩擦力。 在運動部件中，由于長期摩擦會造成零件磨損，這時候采用銅軸套，就能減少摩擦。如果 軸承襯套 磨損到一定的地步，只需要更換 軸承襯套 即可，從而節(jié)約更換軸或座的成本。 在軸承 襯套 的整個制造過程中，車削加工既要受到上工序毛坯質(zhì)量的影響，又要影響到下面工序的進行。毛坯制造的尺寸不準確、形狀不規(guī)則、氧化變質(zhì)層過深等，會造成材料利用率低、車削加工效率低、加工成本高，直接影響到車削加工質(zhì)量。車削加工質(zhì)量如果不好，又會造成熱處理變形、裂紋等，造成磨削加工困難，生產(chǎn)效率低，成本提高，加工質(zhì)量不穩(wěn)定，甚至造成廢品。 總之，車削加工工序關(guān)系到材料利用率、生產(chǎn)效率、加工成本，直接影響到 零件 成品質(zhì)量和成品。因此，軸承 襯套 車削加工在軸承制造中有著不可忽視的地位和作用。 平 頂 山工 業(yè)職業(yè) 技 術(shù)學 院 畢業(yè)設(shè)計說 明 書 （ 論 文 ） 第 6 頁 第一章 零件的結(jié)構(gòu)分析和特點 零件 (見圖 1)的幾何元素包括內(nèi)外圓柱面、內(nèi)外溝槽和端面倒角，其中 Φ58mm 外圓、Φ45mm外圓和 Φ30mm內(nèi)圓有較高的尺寸精度與表面粗糙度要求。 Φ58mm外圓對 Φ30mm內(nèi)孔軸線有同軸度為 的技術(shù) 要求。 零件 的結(jié)構(gòu)特點 套類零件一般由外圓、內(nèi)孔、端面、臺階和溝槽等組成，如齒輪、法蘭盤、套環(huán)和軸承平 頂 山工 業(yè)職業(yè) 技 術(shù)學 院 畢業(yè)設(shè)計說 明 書 （ 論 文 ） 第 7 頁 環(huán)等，這些表面不僅有形狀精度、尺寸精度和表面粗糙度的要求，而且位置精度要求較高，有的零件壁較薄，加工中容易變形， 軸承襯 套零件主要靠車削加工，如何保證加工精度，是車削 襯 套零件首要解決的問題 ，同時零件表面為同軸度要求較高的內(nèi)外圓表面，零件壁的厚度較薄且易變形，零件長度大于直徑等。 平 頂 山工 業(yè)職業(yè) 技 術(shù)學 院 畢業(yè)設(shè)計說 明 書 （ 論 文 ） 第 8 頁 第二章 零件的加工工藝分析 2． 1 襯 套零件的技術(shù)要求 襯套 零件的主要表面是內(nèi)、外圓柱表面，此類零件的技術(shù)要求如下： 尺寸精度和幾何形狀精度 襯套 零件的內(nèi)圓表面是起支承或?qū)蜃饔玫闹饕砻妫ǔＥc運動著的軸、刀具或活塞相配合。 襯套 零件內(nèi)圓直徑的尺寸精度一般為 IT7，精密的軸套有時達 IT6；形狀精度應控制在孔徑公差以內(nèi)，一些精密軸套的形狀精度則應控制在孔徑公差的 1∕2～ 1∕3，甚至更高。對于長的套筒零件，形狀精度除圓度要求外，還應有圓柱度要求。 襯套 零件的外圓表面是自身的支承表面，常以過盈配合或過渡配合同箱體、機架上的孔相連接。外圓直徑的尺寸精度一般為 IT7～ IT6,形狀精度控制在外徑公差以內(nèi)。 相互位 置精度 內(nèi)、外圓之間的同軸度是 襯套 零件最主要的相互位置精度要求，一般為 ～ 。 當 襯套 零件的端面（包括凸緣端面）在工作中須承受軸向載荷，或雖不承受軸向載荷，但加工時用作定位面時，則端面對內(nèi)孔軸線應有較高的垂直度要求，一般為 ～ 。 表面粗糙度 為保證零件的功用和提高其耐磨性，內(nèi)圓表面粗糙度值應為 ～ ，要求更高的內(nèi)圓，值應達到 ～ ，本次設(shè)計粗糙度值為 。 零件毛坯及材料的分析 由圖 1—1 所示零件圖可知，零件最大直徑為 Φ58mm，總長為 60mm，由此毛坯選為Φ60mm65mm的棒料。 零件材料為 45 鋼，切削加工性能較好，無熱處理和硬度要求 。 表 21 45 鋼、 40Cr 和 45Mn2 化學成分（摘自 GB/T6991999） 牌號 材料內(nèi)所含化學成分（質(zhì)量分數(shù)） % C Si Mn P S Cr Ni 45鋼 ～ ～ ～ ≦ ≦ ≦ ≦ 40Cr ～ ～ ～ — — ～ — 平 頂 山工 業(yè)職業(yè) 技 術(shù)學 院 畢業(yè)設(shè)計說 明 書 （ 論 文 ） 第 9 頁 45Mn2 ～ ～ ～ — — — — 表 22 45 鋼、 40Cr 和 45Mn2 力學性能（摘自 GB/T6991999） 牌號 熱處理 屈服點 /MPa ≧ 抗拉強度/MPa ≧ 伸長率 /% ≧ 斷面收縮率 /% ≧ 沖擊吸收 功 /J ≧ 45 鋼 正火 355 600 16 40 39 40Cr 淬火－回火 980 785 9 45 47 45 淬火－回火 885 735 9 45 4 文獻中指出： 45 鋼屬于優(yōu) 質(zhì)非合金結(jié)構(gòu)剛（中碳鋼），具有一定的塑性和韌性，較高的強度，切削性良好。經(jīng)調(diào)質(zhì)處理后具有良好的綜合力學性能，用于制造受力較大要求強度、塑性和韌性都較高的機械零件，如機床齒輪、主軸，發(fā)動機曲軸、軸承 襯套 等，應用十分廣泛。 綜上，此次設(shè)計軸承 襯套 材料選用 45 鋼，毛坯尺寸精度要求為 IT11～ IT12 級 材料的可鍛性 ： 可鍛性是指金屬在受到鍛壓后，可改變自己的形狀而又不產(chǎn)生破裂的性能。碳鋼隨含碳量的增加可鍛性下降。 45 鋼的含碳量在 ～ 之間，其熱鍛工藝特性：塑性高，變形抗力比較低，鍛造溫度范圍寬。 鍛件經(jīng)修整后一般還需要通過熱處理，鍛件熱處理常采用正火（或退火），以消除過熱組織或形變強化組織，細化晶粒，改善切削性能，提高鍛件的力學性能。 零件加工設(shè)備的選擇 本次加工零件是典型的軸套類零件，主要加工有內(nèi)外圓柱面、外圓柱面、溝槽等的加工，故選擇臥式高效數(shù)控車床即可完成所有加工面的加工要求。具體說，加工零件有粗精車外形、車槽、鉆孔、鏜內(nèi)孔、車內(nèi)槽等工序。所需刀具不超過五把。故選擇國產(chǎn) CKA6140 型臥式數(shù)控車床即可滿足上述要求。該機床規(guī)格為直徑 460 500mm， X 軸行程為 225mm， Z 軸行程為 600mm，尾座體行程 380mm，摧力為 9000N，主軸轉(zhuǎn)速范圍為 30～ 4000r/min。 X/Z 定位精度和重復定位精度分別為 和 。刀架容量是 4 把。數(shù)控系統(tǒng)為 FANUC 0i。工件在依次裝夾中即可完成外圓、車槽、鉆孔、鏜孔等工步的加工。 零件加工刀具的選擇 粗車時，要選強度高、耐用度好的刀具，以便滿足粗車時大背吃刀量、大進給量的要求。 精車時，要選精度高、耐用度好的刀具，以保證加工精度的要求。 為減少換刀時間和方便對平 頂 山工 業(yè)職業(yè) 技 術(shù)學 院 畢業(yè)設(shè)計說 明 書 （ 論 文 ） 第 10 頁 刀，應盡量采用機夾刀和機夾刀片。 外形加工刀具的選擇與加工軸類零件 時區(qū)別不大。尤其內(nèi)孔刀需要特別注意選用，因刀桿受孔徑尺寸限制，刀具強度和剛性差，切削用量比車削外圓時適當小一些。為了避免重新裝夾刀具，外表面的粗、精車使用同一把車刀，內(nèi)孔的粗、精鏜使用同一把鏜刀。根據(jù)零件結(jié)構(gòu)形狀及工件材料的性質(zhì)，襯套零件的切削用刀具如表所列。 表 23 襯套零件數(shù)控車削加工工具卡 產(chǎn)品名稱或代號 零件 名稱 軸承襯套 零件圖號 04 序號 刀具號 刀具名稱 數(shù)量 加工表面 刀尖半徑 R／ mm 刀尖方位 T 備注 1 T0101 90176。外圓車刀 1 粗、精車外輪廓 3 2 T0202 Φ28mm 麻花鉆 1 鉆預孔 3 T0303 75176。粗精鏜刀 1 粗、精車內(nèi)輪廓 3 4 T0404 切斷刀（ 2mm） 1 切槽、切斷 編制 宋云飛 審核 批準 共 1 頁 第 1 頁 零件夾具的選擇及零件的裝夾 零件夾具的選擇 數(shù)控加工對夾具主要有兩大要求：一是夾具應具有足夠的精度和剛度；二是夾具應有可靠的定位基準。選用夾具時，通?？紤]以下幾點： 1）盡量選用可調(diào)整夾具、組合夾具及其它通用夾具，避免采用專用夾具，以縮短生產(chǎn)準備時間。 2）在成批生產(chǎn)時才考 慮采用專用夾具，并力求結(jié)構(gòu)簡單。 3）裝卸工件要迅速方便，以減少機床的停機時間。 4）夾具在機床上安裝要準確可靠，以保證工件在正確的位置上加工 。 本設(shè)計加工的 是套 類零件，在車床上只需用三 爪 卡盤裝夾定位 。 零件的裝夾方案 數(shù)控機床上零件的安裝方法與普通機床一樣，要合理選擇定位基準和夾緊方案， 為了提平 頂 山工 業(yè)職業(yè) 技 術(shù)學 院 畢業(yè)設(shè)計說 明 書 （ 論 文 ） 第 11 頁 高數(shù)控機床的效率，在確定定位基準與夾緊方案時應注意以下幾點： 1）力求設(shè)計、工藝與編程計算的基準統(tǒng)一，這樣有利于編程時數(shù)值計算的簡便性和精確性。 2）盡量減少裝夾次數(shù)，盡可能在一次定位裝夾后，加工出全部待加 工表面。 3）避免采用占機人工調(diào)試加工方案，以充分發(fā)揮數(shù)控機床的效能。 零件在加工時的定位基準主要是外圓和內(nèi)孔。如圖 1 所示的 襯套 零件，外形規(guī)則，生產(chǎn)批量小，粗、精基準都選擇三爪卡盤夾持外圓柱表面的方式。針對該零件的結(jié)構(gòu)特性，需要掉頭裝夾才能完成整個零件的加工。第一次以毛坯外圓為定位基準，裝夾右端，車左端 Φ58mm外圓及 Φ30mm內(nèi)孔，保證 Φ58mm外圓與 Φ30mm內(nèi)孔的同軸度 要求；然后工件掉頭，第二次采用軟爪夾 Φ58mm 精車外圓為定位基準，完成右端外形加工。軟爪夾外圓時，必須經(jīng)過自鏜，并檢驗軟爪 的跳動量 。這樣才能保證右端 Φ30mm內(nèi)孔和 Φ58mm外圓的同軸度 。 工件在機床三爪卡盤中定位和夾緊 在車削加工中，工件必須隨主軸一起旋轉(zhuǎn)。正確的裝夾能夠保證工件在機床中處于正確的位置，保證在切削力的作用下不松動、不脫落。根據(jù)工件直徑的大小，用卡盤扳手適當?shù)乃砷_三爪自定心卡盤，然后將工件裝入卡盤，伸出適當?shù)拈L度，再用卡盤扳手沿順時針方向?qū)⒐ぜA持牢固。 裝夾工件時應注意 的 事項 1） 懸伸件的長度應不大于長度和直徑比的 4～ 5 倍，大于時應該用頂尖支撐。 2）用三爪自定心卡盤夾持工件，要 有一定的夾緊長度；棒料伸出的長度應考慮零件的加工長度和必要的安全距離。 3）棒料的中心線盡量與主軸的中心線重合，如果裝夾已經(jīng)精車過的工件外圓，必須使用軟爪，或在工件外圓上墊一層軟金屬，以免損傷已加工表面。 4）工件應夾持牢固，使其在加工過程中位置不變。夾持薄壁件時，要適當用力，不要使工件產(chǎn)生過大的夾緊變形，切削用量也應選小些。 零件加工順序的安排和確定 零件加工順序的安排 1）