中山市飞步脚轮有限公司
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脚轮轴承套管的设计
发表时间:16:06:00
设计说明书
一零件的分析
（一） 零件的作用
此脚轮轴承套管是机械加工中常见的一种零件，在各类机器中应用很广泛，主要起支撑或导向作用。
（二） 零件的工艺分析
此脚轮轴承套管的主要加工表面为外圆表面和内孔表面，主要的技术要求为：表面粗糙度要求，尺寸精度要求，位置精度要求。具体分析如下：
1.φ34js7mm的外圆表面。
表面粗糙度ra=6.3um，尺寸精度为φ34±0.0125mm,此外圆相对于轴心线的圆跳动公差为0.01mm
2.φ22h7mm的内孔。
此内孔主要工作表面，粗糙度要求较高为ra=1.6um，尺寸精度为φ22 mm。
3.φ42mm的左端面与轴心线的垂直度公差为0.01mm。
4.φ4mm孔等次要加工表面及内孔。
工艺规程设计
（一） 确定毛坯的制造形式
零件材料为zqsn6-6-3，因为脚轮轴承套管在工作时主要起支撑轴承的作用，考虑到机器工作的连续性要求及零件的粗糙度、尺寸精度要求较高，所以选用热轧圆棒料作为毛坯。
（二） 基准的选择
1. 粗基准的选择
对于这种一般的零件而言，选择毛坯外圆作为粗基准即可。
2. 精基准的选择
精基准的选择是相对于粗基准而言的。对于此脚轮轴承套管精基准的选择主要考虑到左端面与轴心线的垂直度要求、φ34js7mm的外圆与轴心线的圆跳动要求以及外圆和内孔的尺寸精度要求。所以在加工外圆时用左端面和内孔作为精基准，用心轴定位，两顶尖装夹即可。加工内孔时用已加工过的外圆表面作为精基准即可保证内孔的尺寸精度要求。
（三） 制定工艺路线
工序一：按上工艺草图车至尺寸，6个零件同时加工，尺寸均相同；
工序二：用软卡爪夹住φ42mm外圆，找正钻孔φ20.5mm成单件：
工序三：1.用软卡爪夹住φ35mm外圆
2.车左端面，取总长40mm至尺寸
3.车孔φ22 mm
4.车内槽φ24mmx16mm至尺寸
5.铰孔φ22h7mm至尺寸
6.倒角
工序四：1.工件套心轴，装夹于两顶尖之间
2.车φ34js7mm至尺寸
3.车阶台平面6至尺寸
4.倒角
工序五：以端面和孔定位，钻φ4mm孔
工序六：检验入库
（四） 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定
此脚轮轴承套管的材料为zqsn6-6-3，零件的最大径向尺寸为42mm，查《工艺手册》得，机械单边加工余量1.5。因为此脚轮轴承套管为6件同时加工，割断刀尺寸为2mm，毛坯零件轴向尺寸为40.5mm，轴向单边加工余量为1.5mm，所以零件的毛坯尺寸可定为：φ45mmx260mm。
分别确定个加工表面的机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸如下：
1.φ42mm的外圆
工序名称 工序余量 工序尺寸 公差等级 尺寸公差
半精车 1.4 φ42 it8 φ42
粗车 1.6 φ43.4 it12 φ43.4
毛坯 φ45
2. φ34js7的外圆
工序名称 工序余量 工序尺寸 公差等级 尺寸公差
精车 0.5 φ34 it7 φ34±0.0125
半精车 1.4 φ33.5 it8 φ33.5
粗车 9.1 φ34.9 it12 φ34.9
毛坯 φ45 φ
3. φ24的内孔
工序名称 工序余量 工序尺寸 公差等级 尺寸公差
扩 3.5 φ24 it10 φ24
钻 -- φ20.5 it11 φ20.5
毛坯 --
4.φ22h7的内孔
工序名称 工序余量 工序尺寸 公差等级 尺寸公差
精铰 0.06 φ22 it7 φ22h7
粗铰 0.14 φ21.94 it9 φ21.94
扩 1.3 φ21.8 it10 φ21.8
钻 -- φ20.5 it11 φ20.5
毛坯 --
（五）确定切削用量及基本工时
工序一：按工艺草图车至尺寸，6个同时加工。本工序采用计算法确定切削用量，具体分析如下：
1.加工条件：
工件材料：zqsn6-6-3人工时效热处理，热轧圆棒料。
加工要求：粗车轴套各外圆至尺寸，表面粗糙度要求值为ra200um
加工设备：ca6140卧式车床
刀具：刀片材料为硬质合金yt5，刀杆尺寸为16mmx25mm，
kr=90°, γ=15°, α=8°,r =0.5mm
2.计算切削用量
1已知毛坯长度方向的加工余量为7mm，因为此毛坯已经考虑到割断后的6零件的加工余量，因此端面可以全部加工。可以分两次加工，ap=3mm计。
2.确定进给量f：根据《切削用量简明手册》，和加工条件以及工件直径为45mm，得f=0.4~0.5mm/r。按ca6140车床说明书取f=0.5mm/r
3.计算切削速度：根据《切削用量简明手册》，和加工条件可得vc=67~73m/min,取vc=70m/min
4.确定主轴转速n：
n=1000x70/3.14x45=495r/min,据ca6140车床说明书取n=500r/min.所以实际切削速度为 vc=500x45x3.14/1000=70.65m/min。
4. 计算切削工时：
车削基本时间tb=ljz/nfap=45/500x0.5x3=0.06min
所以车削端面所需时间为tm=3tb=3x0.06=0.18min
5．粗车外圆至φ42mm
确定切削用量：外圆单边余量为1.5mm，所以取ap=1.5mm可一次切除。根据《切削用量简明手册》，和加工条件以及工件直径为42mm，
得f=0.4~0.5mm/r。按ca6140车床说明书取f=0.5mm/r。根据《切削用量简明手册》，和加工条件可得 vc=67~73m/min,取vc=70m/min所以主轴转速n=1000x70/3.14x42=530r/min, 据ca6140车床说明书取n=500r/min.所以实际切削速度为 vc=500x42x3.14/1000=65.94m/min。
车削基本时间tb=ljz/nfap=42/500x0.5x3=0.056min
5. 粗车外圆至φ35mm
确定切削用量：外圆单边余量为3.5mm，所以取ap=3mm可二次切除。根据《切削用量简明手册》，和加工条件以及工件直径为35mm，
得f=0.4~0.5mm/r。按ca6140车床说明书取f=0.5mm/r。根据《切削用量简明手册》，和加工条件可得vc=67~73m/min,取vc=70m/min所以主轴转速n=1000x70/3.14x35=637r/min, 据ca6140车床说明书取n=710r/min.所以实际切削速度为 vc=710x35x3.14/1000=78.03m/min。
车削基本时间tb=ljz/nfapi==35/710x0.5x3x2=0.066min。
工序二：此工序是钻φ20.5mm的孔。
1.加工条件：
工件材料：zqsn6-6-3人工时效热处理，热轧圆棒料。
加工要求：钻φ20.5mm的孔。
加工设备：ca6140卧式车床
刀具：φ20.5mm麻花钻，刀具材料为高速钢钻头
2.确定切削用量：根据工件材料，刀具的材料以及麻花钻的尺寸查《手册》得f=0.52~0.64 mm/r，取f=0.56mm/r。由手册得f=0.56mm/r刃磨形式为标准，d=20.5mm时vc=12m/min，切削速度的修正系数ktv=1.09，kcv=1，故：v=12x1.09x1=13.08m/min.
所以n=1000x13.08/3.14x20.5=203.2 r/min。根据z525钻床说明书，可选择n=272 r/min。所以实际切削速度
vc=272x20.5x3.14/1000=17.5 m/min.
车削基本时间tb=l/nf=257/272x0.56=1.69min
工序三：
工件材料：zqsn6-6-3人工时效热处理，热轧圆棒料。
加工设备：ca6140卧式车床
刀具：φ22h7mm铰刀。
1.车端面。切削用量的确定：此工步的轴向加工余量为0.5mm，所以取ap=0.5mm，可一次加工。根据《切削用量简明手册》，和加工条件以及工件直径为42mm，得f=0.4~0.5mm/r。按ca6140车床说明书取f=0.5mm/r。根据《切削用量简明手册》，和加工条件可得 vc=67~73m/min,取vc=70m/min所以主轴转速n=1000x70/3.14x42=530r/min, 据ca6140车床说明书取n=500r/min.所以实际切削速度为 vc=500x42x3.14/1000=65.94m/min。
车削基本时间tb=ljz/nfap=42/500x0.5x0.5=0.33min
得f=0.4~0.5mm/r。按ca6140车床说明书取f=0.5mm/r。根据《切削用量简明手册》，和加工条件可得 vc=67~73m/min,取vc=70m/min所以主轴转速n=1000x70/3.14x42=530r/min, 据ca6140车床说明书取n=500r/min.所以实际切削速度为 vc=500x42x3.14/1000=65.94m/min。
车削基本时间tb=ljz/nfap=42/500x0.5x0.5=0.33min
2.扩孔至φ22 mm。
1.加工条件：
工件材料：zqsn6-6-3人工时效热处理，热轧圆棒料。
加工要求：扩至φ22 mm。
加工设备：ca6140卧式车床
刀具：扩孔钻，刀具材料为高速钢钻头
2.确定切削用量：根据扩孔钻的直径和工件的硬度可以查表的f=1.0~1.2mm/r，取f=1.0mm/r, 手册得f=1.0mm/r刃磨形式为标准，d=22mm时vc=17m/min，切削速度的修正系数ktv=1.09，kcv=1，故：v=17x1.09x1=18.53m/min.所以n=1000x18.53/3.14x22=268 r/min。根据c616说明书，可选择n=320 r/min。所以实际切削速度
vc=320x22x3.14/1000=22.01 m/min.
车削基本时间tb=l/nf=40/320x1=0.125min
3.车内槽
确定切削用量：此工步的单边加工余量为1mm，所以取ap=1mm，可一次加工。根据《切削用量简明手册》，和加工条件以及工件直径为24mm，得f=0.3~0.4mm/r。按ca6140车床说明书取f=0.3mm/r。根据《切削用量简明手册》，和加工条件可得 vc=67~73m/min,取vc=67m/min所以主轴转速n=1000x67/3.14x22=969r/min, 据ca6140车床说明书取n=900r/min.所以实际切削速度为 vc=900x22x3.14/1000=62.17m/min。
车削基本时间tb=ljz/nfap=16/900x1x0.3=0.06min
4.铰孔
确定切削用量：此工步的单边加工余量为0.03mm，所以取ap=0.03mm，可一次加工。根据《切削用量简明手册》，和加工条件以及工件直径为22mm，得f=0.3~0.4mm/r。按ca6140车床说明书取f=0.3mm/r。根据《切削用量简明手册》，和加工条件可得 vc=67~73m/min,取vc=70m/min所以主轴转速n=1000x70/3.14x22=1011r/min, 据ca6140车床说明书取n=1120r/min.所以实际切削速度为 vc=1120x22x3.14/1000=77.37m/min。
车削基本时间tb=ljz/nfap=24/1120x0.3x0.03=2.3min
工序4
1. 车外圆
确定切削用量：此工步的单边加工余量为0.5mm，所以取ap=0.5mm，可一次加工。根据《切削用量简明手册》，和加工条件以及工件直径为34mm，得f=0.4~0.5mm/r。按ca6140车床说明书取f=0.41mm/r。根据《切削用量简明手册》，和加工条件可得 vc=85~90m/min,取vc=90m/min所以主轴转速n=1000x90/3.14x34=843r/min, 据ca6140车床说明书取n=900r/min.所以实际切削速度为 vc=900x34x3.14/1000=96.08m/min。
车削基本时间tb=ljz/nfap=32/900x0.5x0.5=0.14min
2.台阶面
1已知毛坯长度方向的加工余量为0.5mm，因此端面可以全部加工。ap=0.5mm，可以次加工。
2.确定进给量f：根据《切削用量简明手册》，和加工条件以及工件直径为33mm，得f=0.4~0.5mm/r。按ca6140车床说明书取f=0.5mm/r
3.计算切削速度：根据《切削用量简明手册》，和加工条件可得vc=85~90m/min,取vc=85m/min
4.确定主轴转速n：
n=1000x85/3.14x33=830r/min,据ca6140车床说明书取n=900r/min.所以实际切削速度为 vc=900x33x3.14/1000=93.26m/min。
6. 计算切削工时：
车削基本时间tb=ljz/nfap=1/900x0.5x0.5=0.004min
工序五.
1.加工条件：
工件材料：zqsn6-6-3人工时效热处理，热轧圆棒料。
加工要求：钻φ4mm的孔。
加工设备：z525
刀具：φ4mm麻花钻，刀具材料为高速钢钻头
2.确定切削用量：根据工件材料，刀具的材料以及麻花钻的尺寸查《手册》得f=0.18~0.22 mm/r，取f=0.22mm/r。由手册得f=0.22mm/r刃磨形式为标准，d=4mm时vc=19m/min，切削速度的修正系数ktv=1.09，kcv=1，故：v=19x1.09x1=20.71m/min.
所以n=1000x20.71/3.14x4=1648.9 r/min。根据z525钻床说明书，可选择n=1360 r/min。所以实际切削速度
vc=1360x4x3.14/1000=42.7 m/min.
车削基本时间tb=l/nf=6/1360x0.22=0.02min