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腳輪軸套的設計
發表時間:2012/7/9 23:39:07
設計腳輪軸套的機械加工工藝規程及工藝裝備
一． 零件的分析
（一）、零件的作用：題目給定的零件是C6132A腳輪軸套，腳輪軸套是套在轉軸上，在機器中可起支承、定位、導向或保護軸的作用，比如轉軸和填料之間就要用腳輪軸套，腳輪軸套以∅55的中心孔和M60的螺紋固定在軸上，通過三個∅9的孔來定位。
（二）、零件的工藝分析：該腳輪軸套零件的圖樣的視圖正確、完整，尺寸、公差齊全。
①腳輪軸套的外形尺寸為105mm×105mm×59mm，屬于小型零件。
②外圓 和 、粗糙度Ra3.2μm，內孔 、粗糙度Ra3.2μm的尺寸精度和粗糙度要求較高。
③腳輪軸套大端和小端的徑向圓跳動均不得大于0.03mm，三個小孔下平面的端面圓跳動公差不得大于0.03mm且粗糙度Ra3.2μm，大端螺紋同軸度公差值為 0.10mm。
④題目中規定該腳輪軸套零件的材料為HT150，灰鑄鐵，屈服強度為150MPa，屬于中強度鑄鐵件，鑄造性能好，工藝簡單，價格便宜，鑄造應力小，可不用人工時效，有一定機械強度和良好的減震性。
（三）零件的生產類型: 依據設計題目知，年生產量為500件，重量為0.86kg屬輕型零件，生產環境良好，生產類型為小批量生產。
二． 確定毛坯
根據用途，零件材料HT150、考慮到腳輪軸套的工作過程中有交變載荷和沖擊性載荷，為增強腳輪軸套的強度和沖擊韌度，以使金屬纖維盡量不被切斷，保證零件的工作可靠，因此選用鍛件。由于生產綱領為小批生產而且零件的尺寸并不很大，為提高生產率和鍛件精度，采取模鍛成型。經查《金屬機械加工工藝人員手冊》取等級為2級精度底面及側面澆注確定待加工表面的加工余量為3±0.8mm。
三、零件的機械加工工藝規程
（一）定位基準的選擇：正確選擇零件在加工中的定位基準，滿足定位可靠且精度高、方便定位、方便加工、方便裝夾并使夾具結構簡單等具體要求，才能確保零件的加工余量。
（1）粗基準的選擇與確定：按照有關粗基準的選擇原則，當零件有不同加工表面時，應以這些不加工表面作粗基準；若零件有若干個不加工表面時，則應以與加工表面要求相對位置精度較高的不加工表面作為粗基準。作為粗基準的表面應平整、沒有飛邊、毛刺或其它表面的缺陷。在本設計中由于本腳輪軸套全部表面都需加工，而孔作為精基準應先進行加工，因此應選外圓及其端面為粗基準。
（2）精基準的選擇與確定：選擇精基準主要應該考慮基準重合的問題。設計基準，工序基準，定位基準相重合，可以減少定位誤差和基準不重合引起的誤差， 本零件孔是其設計基準（亦是裝配基準和測量基準），為避免由于基準不重合而產生的誤差，應選孔為定位基準，即遵循“基準重合”的原則。即選 內孔及其端面作為精基準。
（二）確定各加工表面的加工方案
本零件的加工表面有外圓、內孔、端面及螺紋等，材料為HT150。參考教材中有關資料，其加工方法選擇如下：
外圓面：公差等級為IT6，表面粗糙度為Ra3.2μm ，需進行粗車—半精車—精車。
外圓面：公差等級為IT7，表面粗糙度為Ra3.2μm ，需進行粗車—半精車—精車。
內孔：公差等級為IT7，表面粗糙度為Ra3.2μm ，需進行粗鏜—半精鏜—精鏜。
14和 上下端加工面：表面粗糙度為Ra3.2μm ，需進行粗車—半精車。
14和 ：根據公差等級和表面粗糙度，采用鉆孔—擴孔。
腳輪軸套兩端面：本零件的端面為回轉體端面，尺寸精度都要求不高，表面粗糙度為Ra12.5μm，經粗銑即可。
腳輪軸套外圓側面：根據側面的公差尺寸要求，采用粗銑—半精銑。
M60×1.5螺紋：一般指用成形刀具或磨具在工件上加工螺紋的方法,主要有車削、銑削、攻絲、套絲、磨削、研磨和旋風切削等，加工本零件選擇車削。
（三）制定工藝路線
（1）劃分加工階段：粗加工階段，半精加工階段，精加工階段。
（2）熱處理工序：①預備熱處理:為了改善工件材料的切削性能，消除毛坯制造時的內應力，在機械加工以前進行熱處理，處理方法有退火與正火，調質。為了消除腳輪軸套內部殘余應力，進行熱處理的方法為正火。
②最終熱處理: 為了提高材料的強度、表面硬度和耐磨性，半精加工后，磨削前后進行熱處理，處理方法有調質、淬火、滲碳淬火、氮化。加工軸承選擇的最終熱處理為淬火。
（3）安排機械加工工序順序：先基準后其他，先主后次，先粗后精，先面后孔，對工序進行安排如下：
工序1 鍛造
工序2 熱處理：正火
工序3 粗銑腳輪軸套兩端面
工序4 粗鏜、半精鏜 的腳輪軸套內孔
工序5 粗車、半精車 外圓；粗車、半精車定位孔上下加工面
工序6 鉆、擴至圖樣尺寸 14mm和
工序7 車螺紋，并倒角
工序8 熱處理：淬火
工序9 精鏜 的腳輪軸套內孔，并倒角
工序10 精車 外圓，精車定位孔上下加工面，并倒角
工序11 粗銑、半精銑腳輪軸套兩側面
工序12 去毛刺、清洗
工序13 檢驗入庫
（4）確定各工序所用設備及工藝裝備
機床、刀具、夾具及量具的選擇
根據腳輪軸套的切削要求，零件大小、結構尺寸、工藝路線、保證加工余量和經濟合理性的要求。確定選擇以下設備及工藝裝備：
① 根據工序4和工序9鏜、半精鏜、精鏜，工序5和工序10粗車、半精車、精車和工序6車螺紋的要求，選擇CA6140型車床，選用車刀YT15，夾具為三爪卡盤。
② 工序3和工序11粗銑、半精銑，各工序的工步數不多，單件、小批量生產，本零件外輪廓尺寸不大，精度要求不是很高，選用立式銑床X5012即可，選用高速鋼套式銑刀。
③工序6由于鉆孔直徑為 14mm和 ，孔徑較小，位置要求不是很高，考慮其經濟性要求，故選用Z525型號立式鉆床即可滿足其加工性能，刀具為麻花鉆頭。
④根據零件的生產類型、加工精度及測量方法，選用通用量具，如鋼尺、游標卡尺、千分尺、百分表等。
綜上，腳輪軸套加工機床及工藝裝備的選擇如下：
工序號 工序名稱 機床 刀具和夾具 量具及測量方法
1 鍛造 空氣錘 錘頭 鋼尺
2 熱處理 高頻淬火電爐 火鉗 洛氏硬度計
3 粗銑 立式銑床X5012 三爪卡盤 游標卡尺
4 粗鏜、半精鏜 CA6140型車床 YT15、三爪卡盤 游標卡尺、內徑千分尺
5 粗車、半精車 CA6140型車床 YT15、三爪卡盤 游標卡尺、外徑千分尺
6 鉆、擴孔 Z525立式鉆床 麻花鉆頭 內徑千分尺
7 車螺紋 CA6140型車床 成形車刀、三爪卡盤 內徑千分尺
8 熱處理 高頻淬火電爐 火鉗 洛氏硬度計
9 精鏜 CA6140型車床 YT15、三爪卡盤 內徑千分尺
10 精車 CA6140型車床 YT15、三爪卡盤 外徑千分尺
11 粗銑、半精銑 立式銑床X5012 高速鋼套式銑刀
組合夾具 游標卡尺
12 檢驗 測量輔具 精密量具
（5）確定加工余量、工序尺寸和公差
考慮零件的加工效率、加工成本和加工質量，確定工序的加工余量、工序尺寸及公差如下表所示：
加工表面 加工方案 加工余量 精度等級 表面粗糙度/μm 尺寸及精度 工序余量
腳輪軸套兩端面 粗銑 2.0 IT12 Ra12.5 59 2.0
腳輪軸套外圓兩側面 粗銑 5.0 IT12 Ra12.5 46 2.5
半精銑 1.0 IT10 Ra6.3 45-0.39
36-0.39 1.0
腳輪軸套內孔 粗鏜 2.0 IT12 Ra12.5 57.5
2.0
半精鏜 1.0 IT10 Ra6.3 ϕ 55.5 1.0
精鏜 0.5 IT7 Ra3.2 0.5
腳輪軸套大端外圓 粗車 2.0 IT12 Ra12.5 ϕ 71.5 2.0
半精車 1.0 IT10 Ra6.3 ϕ 70.5 1.0
精車 0.5 IT6 Ra3.2 0.5
腳輪軸套小端外圓 粗車 2.0 IT12 Ra12.5 ϕ 66.5 2.0
半精車 1.0 IT10 Ra6.3 ϕ 65.5 1.0
精車 0.5 IT7 Ra3.2 0.5
定位孔上下面 粗車 2.0 IT12 Ra12.5 17.5 2.0
半精車 1.0 IT10 Ra6.3 16.5 1.0
精車 0.5 IT7 Ra3.2 16 0.5
定位孔 鉆孔 2.0 IT12 Ra12.5 ϕ 15、ϕ 10 2.0
擴孔 1.0 IT10 Ra6.3 ϕ 14、ϕ 9 1.0
螺紋 車螺紋 0.015 ϕ 60
四、課程設計總結
這次課程設計，由于理論知識的不足，再加上平時沒有什么設計經驗，一開始的時候有些手忙腳亂，不知從何入手。本人通過查閱大量有關資料、請教同學和自學課本知識，終于勉強將課程設計完成了，但難免有些疏忽和遺漏甚至錯誤的地方，希望老師給予批評指正。。在設計中遇到了很多實際問題，有一些得到了解決，但還有一些問題沒有得到解決，需要在以后的學習中加強思考。雖然這個設計做的不是很好，但是通過這次課程設計本人學到了許多東西，使我懂得了理論與實際相結合是很重要的，只有理論知識是遠遠不夠的，只有把所學的理論知識與實踐相結合起來，才能真正用到現實工作中，同時也培養了自學能力，使我終身受益。
五、參考文獻
[1] 鄒青. 機械制造技術基礎課程設計指導教程[M].北京：機械工業出版社，2004
[2] 張茂.機械制造技術基礎[M].北京：機械工業出版社，2008
[3] 王伯平.互換性與測量技術基礎(第3版)[M].北京：機械工業出版社，2010
[4] 趙如福. 金屬機械加工工藝人員手冊[M]. 上海: 上海科學技術出版社，2006
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