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脚轮轴套的设计

发表时间:16:06:00

设计脚轮轴套的机械加工工艺规程及工艺装备
一． 零件的分析
（一）、零件的作用：题目给定的零件是c6132a脚轮轴套，脚轮轴套是套在转轴上，在机器中可起支承、定位、导向或保护轴的作用，比如转轴和填料之间就要用脚轮轴套，脚轮轴套以∅55的中心孔和m60的螺纹固定在轴上，通过三个∅9的孔来定位。
（二）、零件的工艺分析：该脚轮轴套零件的图样的视图正确、完整，尺寸、公差齐全。
①脚轮轴套的外形尺寸为105mm×105mm×59mm，属于小型零件。
②外圆 和 、粗糙度ra3.2μm，内孔 、粗糙度ra3.2μm的尺寸精度和粗糙度要求较高。
③脚轮轴套大端和小端的径向圆跳动均不得大于0.03mm，三个小孔下平面的端面圆跳动公差不得大于0.03mm且粗糙度ra3.2μm，大端螺纹同轴度公差值为 0.10mm。
④题目中规定该脚轮轴套零件的材料为ht150，灰铸铁，屈服强度为150mpa，属于中强度铸铁件，铸造性能好，工艺简单，价格便宜，铸造应力小，可不用人工时效，有一定机械强度和良好的减震性。
（三）零件的生产类型: 依据设计题目知，年生产量为500件，重量为0.86kg属轻型零件，生产环境良好，生产类型为小批量生产。
二． 确定毛坯
根据用途，零件材料ht150、考虑到脚轮轴套的工作过程中有交变载荷和冲击性载荷，为增强脚轮轴套的强度和冲击韧度，以使金属纤维尽量不被切断，保证零件的工作可靠，因此选用锻件。由于生产纲领为小批生产而且零件的尺寸并不很大，为提高生产率和锻件精度，采取模锻成型。经查《金属机械加工工艺人员手册》取等级为2级精度底面及侧面浇注确定待加工表面的加工余量为3±0.8mm。
三、零件的机械加工工艺规程
（一）定位基准的选择：正确选择零件在加工中的定位基准，满足定位可靠且精度高、方便定位、方便加工、方便装夹并使夹具结构简单等具体要求，才能确保零件的加工余量。
（1）粗基准的选择与确定：按照有关粗基准的选择原则，当零件有不同加工表面时，应以这些不加工表面作粗基准；若零件有若干个不加工表面时，则应以与加工表面要求相对位置精度较高的不加工表面作为粗基准。作为粗基准的表面应平整、没有飞边、毛刺或其它表面的缺陷。在本设计中由于本脚轮轴套全部表面都需加工，而孔作为精基准应先进行加工，因此应选外圆及其端面为粗基准。
（2）精基准的选择与确定：选择精基准主要应该考虑基准重合的问题。设计基准，工序基准，定位基准相重合，可以减少定位误差和基准不重合引起的误差， 本零件孔是其设计基准（亦是装配基准和测量基准），为避免由于基准不重合而产生的误差，应选孔为定位基准，即遵循“基准重合”的原则。即选 内孔及其端面作为精基准。
（二）确定各加工表面的加工方案
    本零件的加工表面有外圆、内孔、端面及螺纹等，材料为ht150。参考教材中有关资料，其加工方法选择如下：
 外圆面：公差等级为it6，表面粗糙度为ra3.2μm ，需进行粗车—半精车—精车。
 外圆面：公差等级为it7，表面粗糙度为ra3.2μm ，需进行粗车—半精车—精车。
 内孔：公差等级为it7，表面粗糙度为ra3.2μm ，需进行粗镗—半精镗—精镗。
 14和 上下端加工面：表面粗糙度为ra3.2μm ，需进行粗车—半精车。
 14和 ：根据公差等级和表面粗糙度，采用钻孔—扩孔。
脚轮轴套两端面：本零件的端面为回转体端面，尺寸精度都要求不高，表面粗糙度为ra12.5μm，经粗铣即可。
脚轮轴套外圆侧面：根据侧面的公差尺寸要求，采用粗铣—半精铣。
m60×1.5螺纹：一般指用成形刀具或磨具在工件上加工螺纹的方法,主要有车削、铣削、攻丝、套丝、磨削、研磨和旋风切削等，加工本零件选择车削。
（三）制定工艺路线
（1）划分加工阶段：粗加工阶段，半精加工阶段，精加工阶段。
（2）热处理工序：①预备热处理:为了改善工件材料的切削性能，消除毛坯制造时的内应力，在机械加工以前进行热处理，处理方法有退火与正火，调质。为了消除脚轮轴套内部残余应力，进行热处理的方法为正火。
②最终热处理: 为了提高材料的强度、表面硬度和耐磨性，半精加工后，磨削前后进行热处理，处理方法有调质、淬火、渗碳淬火、氮化。加工轴承选择的最终热处理为淬火。
（3）安排机械加工工序顺序：先基准后其他，先主后次，先粗后精，先面后孔，对工序进行安排如下：
工序1     锻造
工序2     热处理：正火
工序3 粗铣脚轮轴套两端面
工序4     粗镗、半精镗 的脚轮轴套内孔
工序5     粗车、半精车 外圆；粗车、半精车定位孔上下加工面
工序6     钻、扩至图样尺寸 14mm和
工序7      车螺纹，并倒角
工序8      热处理：淬火
工序9      精镗 的脚轮轴套内孔，并倒角 
工序10     精车 外圆，精车定位孔上下加工面，并倒角
工序11     粗铣、半精铣脚轮轴套两侧面
工序12     去毛刺、清洗                    
工序13     检验入库   

（4）确定各工序所用设备及工艺装备
机床、刀具、夹具及量具的选择
根据脚轮轴套的切削要求，零件大小、结构尺寸、工艺路线、保证加工余量和经济合理性的要求。确定选择以下设备及工艺装备：
① 根据工序4和工序9镗、半精镗、精镗，工序5和工序10粗车、半精车、精车和工序6车螺纹的要求，选择ca6140型车床，选用车刀yt15，夹具为三爪卡盘。
② 工序3和工序11粗铣、半精铣，各工序的工步数不多，单件、小批量生产，本零件外轮廓尺寸不大，精度要求不是很高，选用立式铣床x5012即可，选用高速钢套式铣刀。
③工序6由于钻孔直径为 14mm和 ，孔径较小，位置要求不是很高，考虑其经济性要求，故选用z525型号立式钻床即可满足其加工性能，刀具为麻花钻头。
④根据零件的生产类型、加工精度及测量方法，选用通用量具，如钢尺、游标卡尺、千分尺、百分表等。
综上，脚轮轴套加工机床及工艺装备的选择如下：
工序号 工序名称 机床 刀具和夹具 量具及测量方法
1 锻造 空气锤 锤头 钢尺
2 热处理 高频淬火电炉 火钳 洛氏硬度计
3 粗铣 立式铣床x5012 三爪卡盘 游标卡尺
4 粗镗、半精镗 ca6140型车床 yt15、三爪卡盘 游标卡尺、内径千分尺
5 粗车、半精车 ca6140型车床 yt15、三爪卡盘 游标卡尺、外径千分尺
6 钻、扩孔 z525立式钻床 麻花钻头 内径千分尺
7 车螺纹 ca6140型车床 成形车刀、三爪卡盘 内径千分尺
8 热处理 高频淬火电炉 火钳 洛氏硬度计
9 精镗 ca6140型车床 yt15、三爪卡盘 内径千分尺
10 精车 ca6140型车床 yt15、三爪卡盘 外径千分尺
11 粗铣、半精铣 立式铣床x5012 高速钢套式铣刀
组合夹具 游标卡尺
12 检验  测量辅具 精密量具

（5）确定加工余量、工序尺寸和公差
考虑零件的加工效率、加工成本和加工质量，确定工序的加工余量、工序尺寸及公差如下表所示：
加工表面 加工方案 加工余量 精度等级 表面粗糙度/μm 尺寸及精度 工序余量
脚轮轴套两端面 粗铣 2.0 it12 ra12.5 59 2.0
脚轮轴套外圆两侧面 粗铣 5.0 it12 ra12.5 46 2.5
 半精铣 1.0 it10 ra6.3 45-0.39
36-0.39 1.0
脚轮轴套内孔 粗镗 2.0 it12 ra12.5   57.5
2.0
 半精镗 1.0 it10 ra6.3 ϕ 55.5 1.0
 精镗 0.5 it7 ra3.2   0.5
脚轮轴套大端外圆 粗车 2.0 it12 ra12.5 ϕ 71.5 2.0
 半精车 1.0 it10 ra6.3 ϕ 70.5 1.0
 精车 0.5 it6 ra3.2   0.5
脚轮轴套小端外圆 粗车 2.0 it12 ra12.5 ϕ 66.5 2.0
 半精车 1.0 it10 ra6.3 ϕ 65.5 1.0
 精车 0.5 it7 ra3.2   0.5
定位孔上下面 粗车 2.0 it12 ra12.5 17.5 2.0
 半精车 1.0 it10 ra6.3 16.5 1.0
 精车 0.5 it7 ra3.2 16 0.5
定位孔 钻孔 2.0 it12 ra12.5 ϕ 15、ϕ 10 2.0
 扩孔 1.0 it10 ra6.3 ϕ 14、ϕ 9 1.0
螺纹 车螺纹  0.015  ϕ 60 

四、课程设计总结
这次课程设计，由于理论知识的不足，再加上平时没有什么设计经验，一开始的时候有些手忙脚乱，不知从何入手。本人通过查阅大量有关资料、请教同学和自学课本知识，终于勉强将课程设计完成了，但难免有些疏忽和遗漏甚至错误的地方，希望老师给予批评指正。。在设计中遇到了很多实际问题，有一些得到了解决，但还有一些问题没有得到解决，需要在以后的学习中加强思考。虽然这个设计做的不是很好，但是通过这次课程设计本人学到了许多东西，使我懂得了理论与实际相结合是很重要的，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，才能真正用到现实工作中，同时也培养了自学能力，使我终身受益。

五、参考文献
[1] 邹青. 机械制造技术基础课程设计指导教程[m].北京：机械工业出版社，2004
[2] 张茂.机械制造技术基础[m].北京：机械工业出版社，2008
[3] 王伯平.互换性与测量技术基础(第3版)[m].北京：机械工业出版社，2010
[4] 赵如福. 金属机械加工工艺人员手册[m]. 上海: 上海科学技术出版社，2006