轴瓦课程设计.docx

洛阳理工学院课程设计

洛阳理工学院

课程设计说明书

课 程 名 称 机械制造工艺学
设 计 课 题 轴瓦机械加工工艺规程设计
专 业 机械设计制造及其自动化
班 级 B140233
姓 名
学 号 B14023327

2016年 3 月 14 日

课 程 设 计 任 务 书

机械工程 学院 机械设计制造及其自动化 专业
学生姓名 罗孟龙 班级 B140233 学号 B14023327
课程名称： 机械制造工艺学
设计题目： 轴瓦机械加工工艺规程设计

设计内容：
1．产品零件图 1张
2．毛坯图 1张
3．机械加工工艺过程综合卡片 1份
4．机械加工工艺工序卡片 1份
5．课程设计说明书 1份

设计要求：
大批生产（或中批生产或单件小批生产）

设计（论文）开始日期 年 月 日
设计（论文）完成日期 年 月 日

指导老师 邹玲昊

课程设计评语

机械工程 学院 机械设计制造及其自动化 专业
学生姓名 罗孟龙 班级 B140233 学号 B14023327
课程名称： 机械制造工艺学
设计题目： 轴瓦机械加工工艺规程设计

课程设计篇幅：

图 纸 共 2 张
说明书 共 16 页

指导老师评语：

年 月 日 指导老师 邹玲昊

目录

1.轴瓦的分析 1
1.1轴瓦的结构及特点 1
1.2明确工件的年生产纲领 2
1.3熟悉工件零件图和工序图 2
1.4加工方法 3
1.5零件的工艺分析 3
2.毛坯的选择 4
2.1毛坯种类的选择 4
2.2毛坯形状及尺寸的确定 4
3.工艺路线的拟定 5
3.1定位基准的选择 5
3.2制定工艺路线 5
3.3零件加工余量的确定 7
3.4确定切削用量和基本工时 9
总 结 15
参考文献 16

16

1.轴瓦的分析
1.1轴瓦的结构及特点
轴被轴承支承的部分称为轴颈，与轴颈相配的零件称为轴瓦。轴瓦是滑动轴承和轴接触的部分，非常光滑，一般青铜、减摩合金等耐磨材料制成，也叫“轴衬”，形状为瓦状的半圆柱面。滑动轴承工作时，轴瓦与转轴之间要求有一层很薄的油膜起润滑作用。如果由于润滑不良，轴瓦与转轴之间就存在直接的摩擦，摩擦会产生很高的温度，虽然轴瓦是由于特殊的耐高温合金材料制成，但发生直接摩擦产生高温仍然足于将轴瓦烧坏。轴瓦还可能由于负荷过大、温度过高、润滑油存在杂质或黏度异常等因素造成烧瓦。烧瓦后滑动轴承就损坏了。导轴承在水轮机中的作用是限制转轴运行的摆度范围，维持安装时调整好的轴线位置，并承受由水轮机主轴传来的径向力和振动力。
在装配关系上，从改善轴承受力条件出发，轴承位置应尽量接近转轮，使转轮对轴承位置的悬臂最短，这样可使水轮机工作更稳定且轴承本身工作条件更好。从设计图纸上看，对轴瓦内圆弧表面和上下两个断面的粗糙度要求较高，分别为0.2和1.6，外圆弧表面粗糙度要求比内圆弧表面有所降低为6.3。在内圆弧表面要求精度高原因是与轴瓦直接紧密配合的轴承合金——ZChSnSbN-6要与轴直接接触，当轴旋转时，它与轴之间有相对运动、有摩擦，因此为了减小摩擦，只通过它们之间的油膜的存在来减小摩擦是不够的，还必需减小它们之间的摩擦系数，这就是对它的粗糙度要求高的原因。为了达到表面粗糙度0.2，需要对搪锡后的轴瓦进行精磨，而上下两个端面只要通过粗车—半精车后就能达到1.6的精度要求。
首先要熟悉轴瓦的结构及设计思想，完成零件的绘图，再结合已学的专业知识分析轴瓦机械中的功能及装配位置关系，讨论、分析零件总体设计的合理性、经济性、加工性能、所需采用的热处理工艺和装配的合理性等，根据所给零件的技术要求，选择合理的毛坯形式，进行工艺分析，对总体工艺过程进行合理的规划，在老师指导下，编制工艺分析文件，查阅加工设备信息，把可能选用的设备型号记录下来，在工艺分析的基础上制订工艺路线，编制加工工艺过程卡，编制详细的加工工序卡并绘制加工工序图，最后编写设计说明书。

1.2明确工件的年生产纲领
机床夹具是在机床上装加工件的一种装置，其作用是使工件相对机床和刀具有一个正确的位置，并在加工过程中保持不变。它是夹具总体方案确定的依据之一，它决定了夹具的复杂程度和自动化程度。如大批量生产时，一般选择机动、多工件同时加工，自动化程度高的方案，结构也随之复杂，成本也提高较多。

1.3熟悉工件零件图和工序图
零件图给出了工件的尺寸、形状和位置、表面粗糙度等精度的总体要求，工序图则给出了夹具所在工序的零件的工序基准、工序尺寸、已加工表面、待加工表面、以及本工序的定位、夹紧原理方案，这是夹具设计的直接依据。
已知待加工工件如下图1-1所示，2XΦ8H7孔及上，下表面均加工成，钻四个通孔：四个Φ6H7孔夹具。

图1-1 工件零件图

1.4加工方法
了解工艺规程中本工序的加工内容，机床、刀具、切削用量、工步安排、工时定额，同时加工零件数。这些是在考虑夹具总体方案、操作、估算夹紧力等方面必不可少的,根据零件图可知，本道工序的内容是钻四个通孔：四个Φ6H7孔。

1.5零件的工艺分析
1零件图样分析
1) φ100-0.04-0.01mm为轴瓦在自由状态下尺寸。
2)轴瓦上两面与最大外圆表面平行度公差为0.05mm。
3)铁基厚度为3.5mm，巴氏合金不小于1.5mm。
4）在轴瓦的内表面开有油槽与油孔。
5）轴瓦剖面上有定位槽，在装配时与相配件组成一体。
6)轴瓦加工有两种常用方法；一种是采用双金属材料（铁基双金属板）加工，多用于批量生产，一种是采用无缝钢管材料，后挂巴氏合金的加工方法，多用于修配或批量生产。

2.毛坯的选择

2.1毛坯种类的选择
由于该零件为精度较高的小型零件，不需要机械加工。成批生产加工，双金属材料(铁基双金属板)板，采用压弯成形。

2.2毛坯形状及尺寸的确定
毛坯的总余量如表2-1所示。

表2-1 毛坯的总余量

主要面尺寸
零件尺寸(mm)
总余量(mm)
毛坯尺寸(mm)
φ110外圆
110
70
180
80长
100
6
86
5厚
5
1
5

毛坯为铁基双金属片下料尺寸180mm×86mm×6mm,示意图如下

3.工艺路线的拟定

3.1定位基准的选择

加工时以两个端面及中心线为基准。基准面的选择是工艺规程设计的重要过程之一。基面的选择正确与否，可以是加工质量得到保证，生产效率提高，否则，不但加工工艺过程漏洞百出，更有甚者，还会造成零件的大批报废，使生产无法正常进行，难以加工期内完成加工任务。
定位基准有粗基准和精基准之分，通常先确定精基准，然后再确定粗基准。
1 精基准选择
考虑要保证零件的加工精度和装夹准确方便，依据“基准重合”原则和“基准统一”原则，以粗加工后零件轴线为主要的定位精基准。
2 粗基准的选择
对于零件而言，尽可能选择不加工表面为粗基准。而对有若干各不加工表面的工件，则应以与加工表面要求相对应位置精度较高的不加工表面作为粗基准。根据这个基准选择原则，本零件选择零件的圆柱齿轮端面为主要的定位粗基准

3.2制定工艺路线
这里结合工序实际情况制定了工艺路线。

工序号
工序名称
工序内容
工艺装备
1
下料
铁基双金属板下料尺寸180mm×86mm×6mm
剪床
2
压弯
压弯成形
压力机专用工装
3
铣
铣径向剖分面，保证尺寸55mm尺寸
X52K专用工装
4
车
两片轴瓦合起来加工，先车一端面倒角1×45°
C620专用工装
5
车
倒头车另一端，保证尺寸80mm 倒角1×45°
C620专用工装
6
钻
钻φ6mm油孔，孔边倒钝
台钻专用工装
7
车
两边轴瓦合起来加工，车油槽，尺寸宽8mm，深1mm
C620专用工装
8
冲
冲定位槽凸台，保证尺寸宽10mm，长5.5mm，深1.4mm，一边距端面15mm
冲床专用工装
9
钳
修毛刺

10
电镀
全部镀锡
电镀
11
刮瓦
外圆定位，粗刮轴瓦内壁，尺寸 5mm表面粗糙度 0.4μm
刮瓦轴专用工装
12
精刮瓦
外圆定位，精刮瓦至图样尺寸，表面粗糙度 0.2μm
刮瓦机专用工装
13
检验
检查各部尺寸及精度

14
入库
包装入库

3.3零件加工余量的确定
根据零件毛坯条件:材料铁基双金属片，生产类型批量生产。本设计采用查表修正和经验估计法相结合来各加工表面的机械加工余量，工序尺寸及毛坯尺寸。
工序3 铣径向剖分面 该表面精度IT7，表面粗糙度为Ra1.6。以毛坯的内外表面为定位，查表选择粗铣-半精铣-精铣

工序名称
工序余量(mm)
工序达到的公差
等级mm
粗糙度mm
工序尺寸及极限
偏差mm
毛坯
5
IT16
14

粗铣
2.5
IT14
12.5

半精铣
1.5
IT11
6.4

精铣
1
IT7
1.6

工序4与工序5车削端面，加工精度为IT6，表面粗糙度为Ra1.6，以一端面为定位，粗车右端面，保证工序尺寸，以另一端为定位，粗车右端面，再半车右端精车右端，最后半精车和精车左端面，最后倒角。

工序名称
工序余量(mm)
工序达到的公差
等级mm
粗糙度mm
工序尺寸及极限
偏差mm
毛坯
4.5
IT14
14

粗铣
2
IT10
9

半精铣
1.5
IT8
4

精铣
倒角
1
1
IT6
IT14
1.6
12.5

工序6钻直径为φ6的油孔，并倒钝。加工精度为IT12，表面粗糙度为Ra12.5。

工序名称
工序余量
工序达到的公差
等级mm
粗糙度
工序尺寸及极限偏差mm
钻φ6的油孔
6
IT11
12.5

倒钝角C0.5
0.5
IT11
12.5

工序7车油槽（粗车）

工序名称
工序余量
工序达到的公差
等级mm
粗糙度
工序尺寸及极限偏差mm
车油槽
1
IT11
12.5

倒钝角C0.5
0.5
IT11
12.5

工序8冲凸台

工序名称
工序余量
工序达到的公差
等级mm
粗糙度
工序尺寸及极限偏差mm
冲凸台
1.4
IT10
12.5

工序11刮瓦 加工精度为IT10，表面粗糙度为Ra0.2

工序名称
工序余量
工序达到的公差
等级mm
粗糙度
工序尺寸及极限偏差mm
粗刮瓦
0.8
IT10
0.4

工序12 精刮瓦

工序名称
工序余量
工序达到的公差
等级mm
粗糙度
工序尺寸及极限偏差mm
精刮瓦
0.1
IT10
0.2

3.4确定切削用量和基本工时
工序3 铣径向面 采用 粗铣-半精铣-精铣
加工材料：外铁基内巴氏合金， 退火
机床：X52K卧式铣床 取7.5kw。使用专用夹具。
刀具：采用硬质合金铣刀，采用端铣刀，因为切削深度аp小于4mm，取直径为80mm。Z=20。但铣削宽度аe小于90mm，所以选择d=125mm，齿数为4。
1) 粗铣 满足IT14 Ra12.5
查切削手册加工余量为2.5mm，所以选择аp为2.5mm，一次走到完成，fr为0.4mm，n为158r/min。
（1） 进给速度Vf=fzZn=0.4×4×158=252.8mm/min,根据表选取Vf=220mm/min
（2） 切削速度Vc=3.14dn/1000=3.14×125×158/1000=62.015m/min。根据表选取Vc=60mm/min。
（3） 检验机床功率 根据表 Pcc=2.7kw,Pcc小于Pcm=7.5×0.75=5.56kw。因此选择的切削用量可以采用。
（4） 计算基本工时由于其直径刚好与铣刀直径一致，则转两转即可所以大约T=L/Vf=0.5min。
2)半精铣 需满足IT11，Ra=6.4mm。
查切削手册，加工余量为1.5，所以选аp=1.5，fz为0.2mm，n为200m/min。
（1） 进给速度Vf=fzZn=0.2×4×200=160mm/min,根据表选取Vf=140mm/min。
（2） 切削速度Vc=3.14dn/1000=3.14×125×200=78.5m/min。根据表选取Vc=75mm/min。
（3） 检验机床功率 根据表 Pcc=1.9kw,Pcc小于Pcm=7.5×0.75=5.56kw。因此选择的切削用量可以采用。
（4） 计算基本工时由于其直径刚好与铣刀直径一致，则转两转即可所以大约T=L/Vf=0.785min。
2) 精铣 需满足IT7，Ra1.6。
查切削手册加工余量为1mm，所以选择аp为0.5mm，一次走到完成，fr为0.08mm，n为350r/min。
(1) 进给速度Vf=fzZn=0.08×4×350=112mm/min,根据表选取Vf=110mm/min。
(2) 切削速度Vc=3.14dn/1000=137.375m/min。根据表选取Vc=130mm/min。
(3) 检验机床功率 根据表 Pcc=1.9kw,Pcc小于Pcm=7.5×0.75=5.56kw。因此选择的切削用量可以采用。
(4) 计算基本工时由于其直径刚好与铣刀直径一致，则转两转即可所以大约T=L/Vf=1min。
工序4和5 车端面和倒角
加工工序相同，所以它们的加工工序为粗车-半精车-精车-倒角，根据切削用量手册。机床：可选为C620-1卧式车床，中心高为200mm，使用专用夹具。
刀具：刀具材料为YT15，16×25mm,Kr=90,ro=15,аo=12，rb=0.5mm，选刀架尺寸为B×H=16×25mm，刀片厚度为4.5mm。
1） 粗车 加工精度为IT10,Ra=9mm
（1） 确定被吃刀量аp
粗车两端面加工余量各为2mm，一次走刀则аp=2mm
（2） 确定进给量f
加工材料为铁基与巴氏合金，车刀刀杆尺寸为25×25mm，切削深度为25mm，则进给量为0.8-1.0mm/r，取f=1mm/r。
（3） 确定切削速度V
查相关手册得аp=2mm/r，f=1mm/r查的V=3m/s，由于实际切削过程使用条件改变，6个修正参数如下：
Ktv=1.0 KTv=1.0 Kkv=1.0 Kkrv=0.73 Kmv=1.0 Ksv=0.85 则修正后的V=3×60×1.0×1.0×1.0×0.73×1.0×0.85=111.69mm/min则n=1000Vc/3.14d=323.36r/min 根据C620车床选300r/min，则实际切削速度为V=105.57mm/min。
（4） 检验机床功率 主切削力Fc

Cfc=540,xFc=1.0，yFc=0.66，nFc=0，
Fc=540×2×1×1×0.16×0.89=153.8N
切削时消耗的功率Pc为
Pc=FcVc/300×100=0.5kw<7.5kw
机床功率足够可以加工，则可以得出系统强度也满足使用。
（5） 计算基本工时所以T=L/fn=0.18min。
2） 半精车 加工精度为IT8，粗糙度Ra6
(1) 确定被吃刀量аp
粗车两端面加工余量各为1.5mm，一次走刀则аp=1.5mm
(2) 确定进给量f
加工材料为铁基与巴氏合金，车刀刀杆尺寸为25×25mm，切削深度为25mm，则进给量为0.6-0.8mm/r，取f=0.7mm/r。
(3) 确定切削速度V
查相关手册得аp=1.5mm/r，f=0.7mm/r查的V=1m/s，由于实际切削过程使用条件改变，6个修正参数如下：
Ktv=1.0 KTv=1.0 Kkv=1.0 Kkrv=0.73 Kmv=1.0 Ksv=0.85 则修正后的V=1×60×1.0×1.0×1.0×0.73×1.0×0.85=37.23mm/min则n=1000Vc/3.14d=107.66r/min 根据C620车床选300r/min，则实际切削速度为V=100mm/min。
则实际切削速度为V=35.55mm/min。
（5） 计算基本工时所以T=L/fn=0.78min。
3） 精车 加工精度为IT6，粗糙度Ra1.6
（1）确定被吃刀量аp
粗车两端面加工余量各为1mm，一次走刀则аp=1mm
（2） 确定进给量f
加工材料为铁基与巴氏合金，车刀刀杆尺寸为25×25mm，切削深度为2mm，则进给量为0.05-0.1mm/r，取f=0.07mm/r。
（3） 确定切削速度V
查相关手册得аp=0.5mm/r，f=0.07mm/r查的V=0.1m/s，由于实际切削过程使用条件改变，6个修正参数如下：
Ktv=1.0 KTv=1.0 Kkv=1.0 Kkrv=0.73 Kmv=1.0 Ksv=0.85 则修正后的V=0.1×60×1.0×1.0×1.0×0.73×1.0×0.85=3.72mm/min则n=1000Vc/3.14d=10.77r/min 根据C620车床选10r/min，则实际切削速度为V=3.5mm/min。
（4） 计算基本工时由于其直径刚好与铣刀直径一致，则转两转即可，所以大约为T=L/fn=1.1min。
4） 倒角
取倒角主轴转速n=68r/mm，相关数据查表可得。
钻φ6的油孔以及倒钝角
1） 确定进给量f，根据切削手册f=0.36-0.44mm/r，加工零件厚度较薄时，应乘以0.75得 f=0.27-0.33mm/r。根据立式钻床Z535，先取f=0.3，选φ6的钻头。
2） 切削速度：根据切削手册 V=5mm/min，所以n=1000Vc/3.14d=245.10r/mm。根据机床说明书取n=240r/mm，故速度V=3.14dn/1000=4.62m/min。
3） 切削工时T=L/nf=6/8.4=0.7min。
工序7 车油槽，Ra=12.5 IT11
所以改道工序只需进行粗车就可以了。
机床: C620机床 专用夹具
刀具： 采用成形车刀 硬质合金材料
（1） 确定被吃刀量аp
粗车两端面加工余量各为1mm，一次走刀则аp=1mm
（2） 确定进给量f
加工材料为铁基与巴氏合金，车刀刀杆尺寸为25×25mm，切削深度为1mm，则进给量取f=0.2mm/r。
（3） 确定切削速度V
查相关手册得аp=1mm/r，f=0.2mm/r查的V=3m/s，n=1000Vc/3.14d=520.88r/min 根据机床说明书 取n=400r/mm故实际切削速度为 V=3.14dn/1000=1.38m/s 。
（4） 检验机床功率 主切削力Fc
Pc=1.7kw。切削功率修正系数，Kkrpc=0.94，Kropc=1，则Pc=1.6kw，查得Fc=153.8N,Pc=FcVc/6x1000=2.12kw，则功率小于机床给的功率7.5kw。则满足加工要求。Cfc=540，xFc=1.0，yFc=0.66，nFc=0，
Fc=540×2×1×1×0.16×0.89=153.8N。切削时消耗的功率Pc= FcVc/600×100=2.12kw。
（5） 切削工时 所以T=L/fn=110/80=1.375min。
冲定位槽凸台 Ra=12.6 精度IT11
所以该道工序只需进行一般的冲压就可以了。
机床: 一般冲床 专用夹具
刀具： 采用成形车刀 硬质合金材料
（1） 确定被吃刀量аp
粗车两端面加工余量各为1.4mm，一次走刀则аp=1.4mm
（2） 确定进给量f
加工材料为铁基与巴氏合金，车刀刀杆尺寸为25×25mm，切削深度为1mm，则进给量取f=0.2mm/r。
(4) 切削工时 T=0.4min。
工序11与12
刮瓦和精刮瓦 加工精度为IT10，表面粗糙度为Ra0.2与Ra0.4
选择一般刮瓦机 专用夹具
刮瓦的加工余量为0.8mm，则被吃刀量аp=0.8mm。
精刮瓦加工余量为0.1mm，则被吃刀量аp=0.05mm。分两次刮完，应留有的间隙：根据0.6/1000+0.2-0.025 1000:110=0.6:x x=0.66
则它的间隙为0.086-0.091mm。

总 结
通过这次课程设计，我对工艺学这门课程有了更加深刻的理解，通过实践,加深了对工艺学理论知识的理解和认识，对机械工艺加工过程的设计的也有了初步的认识，通过本次设计，使自己基本掌握了在设计机械加工工艺过程中应该考虑的问题和注意的问题，机床的选择夹具的择、以及工序余量的确定、粗糙度的保证。同时对机械各个零部件的结构、作用、及其之间的装配关系有了更加深刻的感性与理性认识，特别是对轴瓦的设计、各工序加工的先后顺序、粗糙度选择以及它在轴承中的位置和作用等等。，使自己学到了很多在课堂中学不到的但实际当中非常有用的知识，我想如果我再多做几次这样的实践，一定能够做水力设计方面的设计工作。课程设计是一个自我学习的过程，在课程设计中很多需要用到的知识其实是我们课本上从未涉及到的，这就需要自己查阅相关的书籍资料或者在网上搜集相关信息，在以后的学习工作中，自我学习能力也是非常关键的的能力。我们本身实践机会太少，与真实的生产加工接触太少，缺乏对工艺的基本理解.在如此短暂的一个星期内想要把这样复杂涉及多方面知识的课程设计做好是很难的，因此我们抓不住每一个细节去完善，但我们也尽量去完善能做到的一切细节。在面对一大堆毫不熟悉的概念时，我们往往会表现出沮丧与失去信心，但这正是锻炼耐心的一个好机会。机械加工涉及到方方面面，无论哪一个生产环节出了问题，就会对产品的生产制造造成难以弥补的损失，因此对于一个合格的工程师与工艺师，最需要的就是对各种矛盾的解决能力，有耐心去解决在工艺设计中所面临的各种麻烦。在设计阶段我们考虑得越周到，在生产过程中我们所付出的代价就越少。
总之，这次学到了很多，但是这些成绩的取得，还与邹聆昊老师的细心指导密切相关，在此，我衷心的向老师道声谢，谢谢邹老师在平时学习时给予的关心和设计中给予的指导。

参考文献

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