【文章內(nèi)容簡介】 ） 第 5 頁 引 言 科學(xué)技術(shù)和社會(huì)生產(chǎn)的不斷發(fā)展， 對(duì)機(jī)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(jī)械加工工藝過程自動(dòng)化是實(shí)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(dòng)條件，但是采用這種自動(dòng)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(huì)有顯著的經(jīng)濟(jì)效益。 隨著消費(fèi)向個(gè)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(jī)床來加工。而通用機(jī)床的自動(dòng)化程度不高，基本上由人工操作，難于進(jìn)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(fù)雜零 件，只能借助靠模和仿行機(jī)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(fù)雜精度要求高的零件的自動(dòng)化生產(chǎn)，迫切需要一種靈活的、通用的，能夠適應(yīng)產(chǎn)品頻繁變化的“柔性”自動(dòng)化機(jī)床。數(shù)控機(jī)床才得已產(chǎn)生和發(fā)展。 軸承襯套 是軸承中的一個(gè)零件，其作用 是為了減少軸運(yùn)動(dòng)時(shí)的摩擦與磨損而設(shè)計(jì)出來的，基本用途與軸承無異，而且相對(duì)成本較便宜，但摩擦阻力較大，所以只會(huì)使用于部份部件上 ，同時(shí) 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(dòng)。在裝配軸與 軸承襯套 時(shí)，兩者間會(huì)加入潤滑劑以減少其轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的摩擦力。 在運(yùn)動(dòng)部件中，由于長期摩擦?xí)斐闪慵p，這時(shí)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(gè)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(jìn)行。毛坯制造的尺寸不準(zhǔn)確、形狀不規(guī)則、氧化變質(zhì)層過深等，會(huì)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(huì)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(xué) 院 畢業(yè)設(shè)計(jì)說 明 書 （ 論 文 ） 第 6 頁 第一章 零件的結(jié)構(gòu)分析和特點(diǎn) 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(duì) 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(diǎn) 套類零件一般由外圓、內(nèi)孔、端面、臺(tái)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(xué) 院 畢業(yè)設(shè)計(jì)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(shí)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(xué) 院 畢業(yè)設(shè)計(jì)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?，它通常與運(yùn)動(dòng)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(shí)達(dá) IT6；形狀精度應(yīng)控制在孔徑公差以內(nèi)，一些精密軸套的形狀精度則應(yīng)控制在孔徑公差的 1∕2～ 1∕3，甚至更高。對(duì)于長的套筒零件，形狀精度除圓度要求外，還應(yīng)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(jī)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(dāng) 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(shí)用作定位面時(shí)，則端面對(duì)內(nèi)孔軸線應(yīng)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(yīng)為 ～ ，要求更高的內(nèi)圓，值應(yīng)達(dá)到 ～ ，本次設(shè)計(jì)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(xué)成分（摘自 GB/T6991999） 牌號(hào) 材料內(nèi)所含化學(xué)成分（質(zhì)量分?jǐn)?shù)） % C Si Mn P S Cr Ni 45鋼 ～ ～ ～ ≦ ≦ ≦ ≦ 40Cr ～ ～ ～ — — ～ — 平 頂 山工 業(yè)職業(yè) 技 術(shù)學(xué) 院 畢業(yè)設(shè)計(jì)說 明 書 （ 論 文 ） 第 9 頁 45Mn2 ～ ～ ～ — — — — 表 22 45 鋼、 40Cr 和 45Mn2 力學(xué)性能（摘自 GB/T6991999） 牌號(hào) 熱處理 屈服點(diǎn) /MPa ≧ 抗拉強(qiáng)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(xiàn)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(qiáng)度，切削性良好。經(jīng)調(diào)質(zhì)處理后具有良好的綜合力學(xué)性能，用于制造受力較大要求強(qiáng)度、塑性和韌性都較高的機(jī)械零件，如機(jī)床齒輪、主軸，發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸、軸承 襯套 等，應(yīng)用十分廣泛。 綜上，此次設(shè)計(jì)軸承 襯套 材料選用 45 鋼，毛坯尺寸精度要求為 IT11～ IT12 級(jí) 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(qiáng)化組織，細(xì)化晶粒，改善切削性能，提高鍛件的力學(xué)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(jī)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(fù)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(shí)，要選強(qiáng)度高、耐用度好的刀具，以便滿足粗車時(shí)大背吃刀量、大進(jìn)給量的要求。 精車時(shí)，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(shí)間和方便對(duì)平 頂 山工 業(yè)職業(yè) 技 術(shù)學(xué) 院 畢業(yè)設(shè)計(jì)說 明 書 （ 論 文 ） 第 10 頁 刀，應(yīng)盡量采用機(jī)夾刀和機(jī)夾刀片。 外形加工刀具的選擇與加工軸類零件 時(shí)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(qiáng)度和剛性差，切削用量比車削外圓時(shí)適當(dāng)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(hào) 零件 名稱 軸承襯套 零件圖號(hào) 04 序號(hào) 刀具號(hào) 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(yù)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(zhǔn) 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(duì)夾具主要有兩大要求：一是夾具應(yīng)具有足夠的精度和剛度；二是夾具應(yīng)有可靠的定位基準(zhǔn)。選用夾具時(shí)，通?？紤]以下幾點(diǎn)： 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(zhǔn)備時(shí)間。 2）在成批生產(chǎn)時(shí)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(jī)床的停機(jī)時(shí)間。 4）夾具在機(jī)床上安裝要準(zhǔn)確可靠，以保證工件在正確的位置上加工 。 本設(shè)計(jì)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(jī)床上零件的安裝方法與普通機(jī)床一樣，要合理選擇定位基準(zhǔn)和夾緊方案， 為了提平 頂 山工 業(yè)職業(yè) 技 術(shù)學(xué) 院 畢業(yè)設(shè)計(jì)說 明 書 （ 論 文 ） 第 11 頁 高數(shù)控機(jī)床的效率，在確定定位基準(zhǔn)與夾緊方案時(shí)應(yīng)注意以下幾點(diǎn)： 1）力求設(shè)計(jì)、工藝與編程計(jì)算的基準(zhǔn)統(tǒng)一，這樣有利于編程時(shí)數(shù)值計(jì)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(jī)人工調(diào)試加工方案，以充分發(fā)揮數(shù)控機(jī)床的效能。 零件在加工時(shí)的定位基準(zhǔn)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(zhǔn)都選擇三爪卡盤夾持外圓柱表面的方式。針對(duì)該零件的結(jié)構(gòu)特性，需要掉頭裝夾才能完成整個(gè)零件的加工。第一次以毛坯外圓為定位基準(zhǔn)，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(zhǔn)，完成右端外形加工。軟爪夾外圓時(shí)，必須經(jīng)過自鏜，并檢驗(yàn)軟爪 的跳動(dòng)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(jī)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(jī)床中處于正確的位置，保證在切削力的作用下不松動(dòng)、不脫落。根據(jù)工件直徑的大小，用卡盤扳手適當(dāng)?shù)乃砷_三爪自定心卡盤，然后將工件裝入卡盤，伸出適當(dāng)?shù)拈L度，再用卡盤扳手沿順時(shí)針方向?qū)⒐ぜA持牢固。 裝夾工件時(shí)應(yīng)注意 的 事項(xiàng) 1） 懸伸件的長度應(yīng)不大于長度和直徑比的 4～ 5 倍，大于時(shí)應(yīng)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(yīng)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(yīng)夾持牢固，使其在加工過程中位置不變。夾持薄壁件時(shí)，要適當(dāng)用力，不要使工件產(chǎn)生過大的夾緊變形，切削用量也應(yīng)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）