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薄壁瓦制造工艺及其工装设计【说明书+CAD】,说明书+CAD,薄壁,制造,工艺,及其,工装,设计,说明书,CAD

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各位老师、各位同学，上午好：我是机械0702班42号张波，我的毕业设计题目是薄壁瓦加工工艺及其工装设计，我的指导老师是周小灵老师。在此，我十分感谢周老师长期以来对我精心的指导。1、 设计背景薄壁瓦是支承轴的零件或部件，轴颈与轴瓦为面接触，属于滑动摩擦。与滚动轴承相比，具有承载能力大、耐冲击和振动，广泛应用于高速、大功率和低速重载的机器中；运转平稳性能好，可以得到很高的旋转精度，因此常用作金属切削机床的主轴轴承；剖分式结构便于安装和检修调试，成为大型设备选择支承方式的唯一可行途径；此外，结构简单、成本低廉，可长期运转而无需加注润滑剂。综上所述，滑动轴承凭借其显著的优越性被石油及化工企业广泛应用于生产设备与机器之中。我国薄壁瓦市场发展迅速，产品产出持续扩张，国家产业政策鼓励薄壁瓦产业向高新技术产品方向发展，国内企业新增投资项目投资逐渐增多，从而使得国内对于机械设备备用件生产上的技术水平得到提高，从而使得国内机械设备的使用成本降低。二、设计流程1、大量查阅技术文献资料，搜集信息，了解国内国外薄壁瓦加工的发展历程、发展趋势，了解我国薄壁瓦加工与国外相比有哪些优势和劣势。2、根据任务书给定的参数要求，构思工作原理、结构设计。通过设计计算，查阅国家标准，认真合理选用各零部件的型号，比如说：材料选择，检验半圆周长载荷力F等等。3、绘制草图。在确定各零部件型号和尺寸后，我开始绘制草图，通过草图的绘制，再次检查各零部件的尺寸选择是否正确。4、设计零件，选择标准件。5、校核。6、绘制装配图、零件。通过对草图的修改和完善后，就可以得到我们生产所需的正式图纸。3、 薄壁瓦主要结构我设计的薄壁瓦，往复行程为18cm，最大锯割厚度为55厚的木板，主要包括电动机、齿轮减速器、往复杆机构、锯条夹持机构、底座、外壳等。4、 设计的主要内容设计说明书的主要内容包括1、电动曲线锯设计的总体方案2、电动机的确定3、齿轮及齿轮轴的设计4、滚动轴承的校核5、往复杆组件设计五、传动装置简图下面我们再来看看传动装配图，这是电动机，在这里我们选用单相串励电动机，它具有启动转矩大、转速高、体积小、重量轻、调速方便等特点。6、 齿轮的选择因为偏心轮可以将圆周运动转换为曲线运动、能平衡往复杆高速运转所造成的滚性力，所以本次设计采用偏心轮，因齿轮轴的齿数为奇数、为了提高使用寿命，在这里我们选用偶数齿轮。7、 设计过程中考虑的因素在满足设计要求的同时，我还考虑了很多的实际问题，比如说零部件的加工工艺性是否良好，是否便于加工，加工的成本是怎么样的，零部件间的装配工艺性是否合理等，尽可能地达到工厂批量生产的要求。8、 制图中注意的因素一个好的设计人员，不单要能设计出产品，也需要能清晰地表达设计地思想，这就需要良好的制图技巧，在本次毕业设计过程中，我严格按照制图的标准绘制图纸，比如说：按国家标准选择线型、线宽、线色，使得线条粗细有致、区分明确，准确表达视图之间的关系，装配图和零件图之间的关系，部件图与零件图之间的关系，同时尽量使图纸的表达简单、明了，易于理解，标准件按照国家标准绘制，图框尺寸也按照相应的国家标准。当然，由于水平的欠缺，我的研究中必然会出现这样那样的不足或漏洞，比如说：单位重量出力低，噪声、震动大，外观设计还不够美观等问题，恳切的希望各位老师多多批评和指导。在此，我要感谢的是在我的设计过程中给与我支持的所有的人，特别是我的导师吴吉平教授，评阅老师汤迎红教授。如果没有他们的帮助，我想我的设计一定不能达到这个境界。也感谢在座的各位评委，希望得到你们更多的指导。 32011届毕业设计（论文）薄壁瓦制造工艺及其工装设计教 学 部： 机电信息工程教学部 专 业： 机械设计制造及其自动化 学 生 姓 名： 张 波 班 级：机械0702 学号 0712110242 指导教师姓名： 周 小 灵 职称 副 教 授 最终评定成绩 2011年5月 湖南工业大学科技学院毕业设计（论文）薄壁瓦制造工艺及其工装设计教 学 部：机电信息工程教学部专 业：机械设计制造及其自动化学 号：0712110242学生姓名： 张 波指导教师：周小灵 副教授 2011年5月湖南工业大学科技学院毕业设计（论文）摘 要工业汽轮机是一种将热能（蒸汽）转化为机械能（涡轮）动力的，是能量转换中的关键技术装备。工业汽轮机分为：工业驱动气轮机和工业发电汽轮机，工业驱动汽轮机：其用户主要分布在石化、炼油、化工、化肥、冶金、火力发电、制药、水泥、造纸等领域。发电汽轮机：其用户主要分布在城市区域热电联产、企业自备电站、城市垃圾电站等领域。 由于设备及燃料价格日益上涨，当前汽轮机用户较过去更加重视高效率和低投资，近年来，汽轮机的研究发展集中在低缸部分。然而，薄壁瓦作为十分重要的部件，在备用件生产方面，国内存在着技术问题，使得设备使用成本上升。 薄壁瓦是支承轴的零件或部件，轴颈与轴瓦为面接触，属于滑动摩擦。与滚动轴承相比，具有承载能力大、耐冲击和振动，广泛应用于高速、大功率和低速重载的机器中；运转平稳性能好，可以得到很高的旋转精度，因此常用作金属切削机床的主轴轴承；剖分式结构便于安装和检修调试，成为大型设备选择支承方式的唯一可行途径；此外，结构简单、成本低廉，可长期运转而无需加注润滑剂。综上所述，滑动轴承凭借其显著的优越性被石油及化工企业广泛应用于生产设备与机器之中。我国薄壁瓦市场发展迅速，产品产出持续扩张，国家产业政策鼓励薄壁瓦产业向高新技术产品方向发展，国内企业对新增投资项目投资逐渐增多，从而推动国内对于机械设备备用件生产上的技术水平得到提高，使得国内机械设备的使用成本降低。关键词：汽轮机，薄壁瓦，轴承瓦IABSTRACTIndustrial steam turbine is a thermal energy (steam) into mechanical energy (turbine) power, is the key to energy conversion technology and equipment. Industrial steam turbine into industrial drive steam turbines and industrial gas turbine power generation. Industrial steam turbine driven, its users are mainly distributed in the petrochemical, refining, chemicals, fertilizer, metallurgy, thermal power generation, pharmaceuticals, cement, paper and other fields. Power generation turbine, its users are mainly distributed in cogeneration in urban areas, areas of enterprise-owned power plants, urban garbage power station. As equipment and fuel prices rising, current user more attention than in the past for steam turbine high efficiency and low investment in recent years, research and development focused on low cylinder of steam turbine parts. However, the thin-wall tile as a very important part in the production of spare parts, technical problems in China, making device usage rising costs. Thin-wall tile is the support shaft of the part or parts, axle and bearing as a contact, belonging to the sliding friction. And scroll bearing compared, has hosted ability large, and resistance impact and vibration, widely application Yu high speed, and high power and low speed overload of machine in the; running smooth performance good, can are is high of rotating precision, therefore often as metal cutting machine tool of spindle bearing; profile fractional structure easy installed and maintenance debugging, became large device select supporting way of only feasible way; in addition, structure simple, and cost low, can long-term running and without raise lubricant. To sum up, sliding bearing by virtue of its significant advantages is widely used in the production of oil and chemical enterprises plant and machinery. Chinas rapid development of the thin-wall tile market, continued expansion of product output, thin-walled national industrial policy to encourage industries to high-tech product development, new investment projects of domestic enterprises investment rise, allowing for machinery and equipment spare parts production in China on the technical level is improved, making use of mechanical equipment in China cost reduction.Keywords:turbine，Thin tile，Bearing Bush薄壁瓦制造工艺及其工装设计目 录第1章 绪论3 1.1选题背景、目的和意义3 1.2机械加工工艺现状3 1.3主要设计思路和内容4 1.4预期设计结果4第2章 薄壁瓦加工工艺分析5 2.1薄壁瓦使用状况及工艺设计要求5 2.2薄壁瓦的结构特点和工艺分析5 2.3零件的技术要求分析53.5.1加工表面的尺寸精度、形状精度和位置精度53.5.2加工表面粗糙度以及表面质量方面的其它要求7 2.4零件的结构工艺性能分析7第3章 薄壁瓦工艺规程设计8 3.1材料分析8 3.2确定毛胚的种类和制造方式8 3.3毛胚形状与尺寸的确定9 3.4工艺路线的制定93.4.1加工方法的选择93.4.2加工阶段的划分123.4.3工序的集中与分散123.4.4工序路线方案的确定133.4.5工艺路线分析153.4.6工序设计153.4.7加工余量的确定173.4.8确定加工余量的方法173.4.9工序尺寸及其公差的确定18 3.5具体的制造工艺,零件和毛胚图如下193.5.1壁厚和合金厚度尽寸和公差的确定213.5.2轴瓦半圆周长尽寸和公差的确定213.5.3轴瓦钢背和合金层表面粗糙度的确定213.5.4轴瓦自由状态弹张量和宽度公差的确定223.5.5巴氏合金轴承浇铸过程中的温度控制及工艺223.5.6薄壁瓦的尺寸技工差计算确定.24 3.5.7 电镀锡的原理及工艺.25 第4章 设备工艺装备的选择27 4.1设备的选择27 4.2工艺装备的选择27第5章切削用量计算28 5.1削用量的选择285.1.1背吃刀量的选择285.1.2进给量f的选择285.1.3切削速度v的选择28结论29参考文献30致谢31附录. 32第1章 绪论1.1 选题背景、目的和意义工业汽轮机是一种将热能（蒸汽）转化为机械能（涡轮）动力的，是能量转换中的关键技术装备。工业汽轮机分为工业驱动气轮机和工业发电汽轮机。工业驱动汽轮机，其用户主要分布在石化、炼油、化工、化肥、冶金、火力发电、制药、水泥、造纸等领域。发电汽轮机，其用户主要分布在城市区域热电联产、企业自备电站、城市垃圾电站等领域。 近些年，由于设备及燃料价格日益上涨，当前汽轮机用户较过去更加重视高效率和低投资，近年来，汽轮机的研究发展集中在低缸部分。然而，薄壁瓦作为十分重要的部件，在备用件生产方面，国内存在技术问题，使得设备使用成本上升。 我国薄壁瓦市场发展迅速，产品产出持续扩张，国家产业政策鼓励薄壁瓦产业向高新技术产品方向发展，国内企业对新增投资项目投资逐渐增多，促使国内对于机械设备备用件生产上的技术水平得到提高，从而使得国内机械设备的使用成本降低。1.2 机械加工工艺现状薄壁瓦是支承轴的零件或部件，轴颈与轴瓦为面接触，属于滑动摩擦。与滚动轴承相比，具有承载能力大、耐冲击和振动，广泛应用于高速、大功率和低速重载的机器中；运转平稳性能好，可以得到很高的旋转精度，因此常用作金属切削机床的主轴轴承；剖分式结构，便于安装和检修调试，成为大型设备选择支承方式的唯一可行途径；并且，结构简单、成本低廉，可长期运转而无需加注润滑剂。综上所述，滑动轴承凭借其显著的优越性被石油及化工企业广泛应用于生产设备与机器之中。随着机械制造业的迅速发展以及科学技术的进步，机械制造工艺的内涵和面貌正不断的发生着变化，近年来的技术进展和发展趋势主要为以下几点：（1）常规工艺的不断优化：常规工艺的不断优化是实现高效化、强韧化、轻量化，以形成优质高效、低耗、少污染的先进使用工艺为主要目标，同时实现工艺设备、辅助工艺、工艺材料、检测系统的成套工艺服务，使优化工艺易于为企业所使用。（2）新型加工方法的不断出现和发展：各种新型加工方法及工艺，包括精密加工、超精密加工、特种加工和复合加工等的产生改变了传统的加工工艺，为适应机械产品的更新换代提出了更好的加工方法及工艺。（3）自动化等高新技术与工艺的紧密结合：计算机与自动化技术与工艺及设备相结合，使传统的工艺面貌发生了很大的变化。1.3 主要设计思路和内容本课体的设计主要内容包括： 对薄壁瓦的使用及技术条件进行分析；对薄壁瓦材料以及毛坯的选择；薄壁瓦加工工艺及热处理工艺的确定；工序余量、工差、尺寸链的计算；主要表面切削用量的计算。具体技术路线是： 调研，查阅相关文献资料，了解目前薄壁瓦加工工艺状况。 通过分析了解薄壁瓦使用及技术条件，选择材料及毛坯； 确定薄壁瓦加工工艺，确定工序尺寸、工序公差、切削用量，并绘制详细的加工工艺卡片，最后进行优化设计。1.4 预期设计结果通过设计薄壁瓦的新型加工工艺，大大的改善原有的加工工艺及加工精度，更好的保证了产品质量，很好的提高产品的生产率。第2章 薄壁瓦加工工艺分析2.1 薄壁瓦使用状况及工艺设计要求薄壁瓦是轴承部份的重要零件，轴承的传动部份是实现其他各部分各种精确的传动前提，如汽轮机的发电机转动，就是由轴承带动而实现，而轴承的良好运转及防止轴承在运转过程中过度磨损，轴承瓦起到关键的作用，而薄壁瓦利用自身的磨损代替轴承的磨损，而且有更好的润滑作用，在现在更多的机械中得到广泛的运用。本课题主要任务是完成薄壁瓦加工工艺及工装设计的制定，薄壁瓦的加工艺其主要技术要求如下：（1）薄壁瓦的加工工艺技术要求，见给定的加工工艺卡和图纸，强调加工安全性。（2）薄壁瓦的加工艺规程设计，应满足加工质量、生产率和经济性要求，并结合生产车间实际情况。2.2 薄壁瓦的结构特点和工艺分析薄壁瓦是支撑轴的重要零件或部件，它的加工质量对轴承传动的效果以及轴承的使用寿命都有很大的影响，它的加工质量直接决定的轴承传动的使用性能，因此它的加工质量的保证是非常重要的。薄壁瓦本属于轴承瓦类，不但有一般轴承的特点而且有自己的特殊性，其装配、使用维护效果都很理想，主要特点是:弹性大、比压小、导热快、精度高等，而且可以代替轴承部分磨损，从而增加轴承的使用寿命。2.3 零件的技术要求分析2.3.1 加工表面的尺寸精度、形状精度和位置精度 薄壁瓦加工尺寸、精度要求，如图2.1.1、2.1.2所示：图2.1.1 薄壁瓦加工尺寸、精度要求图2.1.2 薄壁瓦加工尺寸、精度要求2.3.2 加工表面粗糙度以及表面质量方面的其它要求表面粗糙度反映的是零件被加工表面上的微观几何形状误差。它主要由加工过程中刀具和零件表面间的摩擦、切削分离时表面金属层的塑性变形以及工艺系统的高频振动等原因形成的。从零件图上可知表面粗糙度的要求。对表面质量的要求较高。热处理及其它要求（如动平衡、未注圆角、去毛刺、毛坯要求等）。2.4 零件的结构工艺性能分析零件的结构工艺性分析是指所设计的零件在能满足使用要求的前提下制造的可行性和经济性。它包括零件的整个工艺过程的工艺性，如铸造、锻造、冲压、焊接、热处理、切削加工等的工艺性，涉及面很广，具有综合性。而且在不同的生产类型和生产条件下，同样一种零件制造的可行性和经济性可能不同，因此对其结构工艺性的要求也不同。所以，在对零件进行工艺性分析时，必须根据具体的生产类型和生产条件，全面、具体、综合地分析。在制订机械加工工艺规程时，主要进行零件的切削加工工艺性分析，它主要涉及如下几点：（1）工件应便于在机床或夹具上装夹，并尽量减少装夹次数。（2）刀具易于接近加工部位，便于进刀、退刀、越程和测量，以及便于观察切削情况等。（3）尽量减少刀具调整和走倒次数。（4）尽量减少加工面积及空行程，提高生产率。（5）便于采用标准刀具，尽可能减少刀具种类。（6）尽量减少工件和刀具的受力变形。（7）改善加工条件，便于加工，必要时应便于采用多刀、工件加工。（8）有适宜的定位基准，且定位基准至加工面的标注尺寸应便于测量。根据上面的要求我们可以对薄壁瓦的结构工艺性进行合理的分析，使零件在各个工艺过程都具有良好的工艺性。例如：薄壁瓦加工中，中心线是定位基准，由于轴瓦是圆柱形，中心掌握很难，加工时一般以端面为基准进行加工测量。同时为了确保定位基准的精度，在工艺过程中要对定位基准修研。为了消除残余应力，整个工艺过程要安排消除残余应力热处理，并严格规定机械加工后和热处理后要装夹在模具上，以防止产生残余应力。为了消除加工过程中的变形，每次处理之后，要装夹在模具座上压紧，以便散热和测量，并进一步的进行加工。第3章 薄壁瓦工艺规程设计机械加工工艺是规定产品或零件机械加工工艺过程和操作方法，是指导生产的重要的技术性文件。它直接关系到产品的质量、生产率及其加工产品的经济效益，生产规模的大小、工艺水平的高低以及解决各种工艺问题的方法和手段都要通过机械加工工艺来体现，因此工艺规程的编制的好坏是生产该产品的质量的重要保证的重要依据。在编制工艺时须保证其合理性、科学性、完善性。 机械加工工艺规程的作用：指导生产；组织生产和管理生产；新建、扩建或改建工厂及车间。工艺规程的设计原则：技术上的先进性；经济上的合理性；良好的劳动条件。3.1 材料分析材料的分析主要是对任务书及工艺进行分析。工艺分析是从加工制造的角度对零件进行分析，主要包括零件的图纸分析和零件的结构分析。其具体见第2章。薄壁瓦对材料性能的要求，要求锡基轴承合金钢材料，材料调质硬度值25-30HBS，。另外，薄壁瓦是支承轴的零件或部件，轴颈与轴瓦为面接触，属于滑动摩擦。与滚动轴承相比，具有承载能力大、耐冲击和振动。因此其尺寸精度和形状精度要求也比较高，所以对毛坯材料的加工性能等要求也比较高，20/ChSnSb11-6作为零件的毛坯材料，20/ChSnSb11-6是一种含0.35%的铅量的锡基轴承合金钢，故本课题可选此材料。3.2 确定毛胚的种类和制造方式毛坯的种类很多，每一种毛坯又有许多不同的制造方法。常用的毛坯主要有：（1）轧制件 主要包括各种热轧和冷拉圆钢、方钢、六角钢等型材。（2）铸件 铸件适用于形状较复杂的毛坯。（3）锻件 锻件适用于强度要求高、形状较简单的毛坯。（4）焊接件 焊接件是将型材或板料等焊接成所需的毛坯，简单方便，生产周期短，但常需经过时效处理消除应力后才能进行机械加工。（5）其它毛坯 如冲压件、粉末冶金和塑料压制件等。选择毛坯时应全面考虑下列因素：（1）零件的材料及力学性能要求（2）零件的结构形状与尺寸（3）生产纲领的大小（4）现有生产条件（5）充分考虑利用新技术、新工艺、新材料的性能根据对薄壁瓦的分析和任务书的要求，薄壁瓦是支撑轴传动部分的一个重要零件，要保证其良好的机械性能，和保证零件的工作可靠。而且承载能力大、耐冲击和振动，且硬度比轴承小，散热能力强，所以综合考虑采用轧制件。3.3 毛胚形状与尺寸的确定毛坯尺寸和零件图上相应的设计尺寸之差称为加工总余量，又叫毛坯余量。毛坯尺寸的公差称为毛坯公差。毛坯余量和毛坯公差的大小同毛坯的制造方法有关，生产中可参考有关工艺手册和标准确定。毛坯余量确定后，将毛坯余量附加在零件相应的加工表面上，即可大致确定毛坯的形状与尺寸。此外，在毛坯制造、机械加工及热处理时，还有许多工艺因素会影响到毛坯的形状与尺寸。3.4 工艺路线的制定制订工艺过程时，首先要制订工艺路线，然后详细进行工序设计，这两个过程是相互联系的，需进行反复和综合的分析。制订工艺路线是制订工艺过程的总体布局，其任务是确定工序的数量、内容和顺序，需要从以下方面进行考虑。3.4.1 加工方法的选择首先确定零件主要表面最终工序的加工方法零件是由若干个基本表面组成的。由于零件的主要表面直接影响零件和产品的质量，所以应首先确定其最终工序的加工方法。（1）工件材料的性质加工方法的选择，常受工件材料性质的限制，例如淬火钢淬火后应采用磨削加工；而有色金属磨削困难，常采用高速精密车削或金刚镗进行精加工。（2）工件的结构形状和尺寸外圆表面多采用车削或磨削，回转体零件上较大直径的孔亦可采用车削或磨削，箱体上孔径较大或长度较短的孔宜选用镗削，孔径较小时宜用铰削。（3）各种加工方法所能达到的经济精度和表面粗糙度选定的加工方法应能达到所需要的加工精度和表面粗糙度，并符合经济性的要求。在正常加工条件下（采用符合质量标准的设备和工艺设备，以及标准技术等级的工人不延长加工时间）所能保证的加工精度，称为经济加工精度，简称经济精度。常用加工方案所能达到的经济加工精度和表面粗糙度。表3.1 常用加工方案所能达到的经济加工精度和表面粗糙度：表1-6外圆表面加工方案的经济精度和表面粗糙度序号加工方案经济精度等级表面粗糙度Ra/m适用范围1粗车IT11级以下5012.5适用于淬火以外的各种金属零件加工2粗车-半精车IT8106.33.23粗车-半精车-精车IT781.60.84粗车-半精车-精车为-滚压(或抛光)IT780.20.0255粗车-半精车-磨削IT780.80.4主要用于淬火钢，但不宜用于有色金属6粗车-半精车-磨削-精磨IT670.40.17粗车-半精车-磨削-精磨-超精工IT50.10.0128粗车-半精车-精磨-金刚石车IT560.40.025主要用于要求较高的有色金属9粗车-半精车-粗磨-精磨-超精磨(镜面磨削)IT50.080.008主要用于淬火钢，也用于未淬火钢，但不宜用于有色金属10精车-半精车-粗磨-精磨- 研磨IT50.320.008表3.2 常用加工方法所达到的经济加工精度和表面粗糙度：加工表面加工方法经济精度等级IT表面粗糙度Ra/m外圆柱面粗 车细 车精 车金刚石车1113910785612.5501.66.30.81.60.0251.25粗 磨精 磨68570.40.80.10.4研 磨超精加工5650.040.10.0120.1圆柱孔钻 孔扩 孔111310113.2501.612.5粗 铰精 铰810781.63.20.20.8粗 镗细 镗精 镗1213911786.312.51.63.20.40.8粗 磨精 磨78670.20.80.10.2珩 磨研 磨67560.040.20.1拉 孔680.41.6平面粗刨、粗铣半精刨、半精铣111381012.5501.66.3拉 削780.83.2粗 磨精 磨79670.83.20.20.8研 磨刮 研56570.10.20.8表3.3 基于上述要求，将重要的表面的最终加工方法列于如下:加工表面尺寸精度等级表面粗糙度等级Ra/ m最终加工方案备注外圆表面IT9-103.2细车见图IT9-113.2细车见图IT6-80.8粗磨见图内圆表面IT9-111.6细车见图IT9-113.2细车见图IT7-80.4精镗见图对口面IT6-70.4精磨见图3.4.2 加工阶段的划分当零件的加工质量要求比较高时，往往不可能在一道工序中完成全部加工工作，而必须分几个阶段来进行加工。加工阶段：整个工艺过程一般需划分为如下几个阶段：预先加工阶段 这一阶段的主要任务是毛胚的准备和预先热处理。粗加工阶段 这一阶段的主要任务是切大部分余量，关键问题是提高生产率。半精加工阶段 这一阶段的主要任务是为零件主要表面的精加工做好准备，并完成一些次要表面的加工。精加工阶段 这一阶段的主要任务是保证零件主要表面的尺寸精度、形状精度、位置精度及表面粗糙度要求。这是关键的加工阶段，大多数零件的加工经过这一加工阶段就已完成。光整加工阶段 对于零件尺寸精度和表面粗糙度要求很高的表面，还要安排光整加工。这一阶段的主要任务是提高尺寸精度和减小表面粗糙度值，一般不用来纠正位置误差。位置精度由前面工序保证。划分加工阶段的原因（1）利于保证加工质量。（2）合理使用设备。（3）便于安排热处理。（4）便于及时发现毛坯缺陷，以及避免损伤已加工表面。3.4.3 工序的集中与分散工序集中与工序分散是拟定工艺路线时，确定工序数目或工序内容多少的两种不同原则，它与设备类型的选择有密切的关系。（1）工序集中工序集中就是将工件的加工集中在少数几道工序内完成，每道工序的加工内容较多。其特点是：1）采用高效专业设备及工艺装备，生产率高2）工件装夹次数减少，易于保证表面间位置精度，还能减少工序间运输量，缩短生产周期。3）工序数目少，可减少机床数量、操作工人数和生产面积，还可简化生产计划和生产组织工作。4）因采用结构复杂的专业设备及工艺设备，故投资大，调整和维修复杂，生产准备工作量大，转换新产品比较费时。（2）工序分散工序分散就是将工件的加工，分散在较多的工序内进行，每道工序的加工内容很少，最少时每道仅有一个简单的工步。其特点是：1）设备及工艺装备比较简单，调整和维修方便，工人容易掌握，生产准备工作量少，又易于平衡工序时间，易适应产品的更换。2）可采用最合理的切削用量，减少机动时间。3）设备数量少，操作工人多，占用生产面积大。（3）工序集中与分散的选用 工序集中与工序分散各有利弊，应根据生产类型、现有生产条件、工件结构特点和技术要求等进行综合分析后选用。一般来说，大批量生产适于采用工序集中原则，可采用较复杂的机械集中，如多刀、多轴机床、各种高效组合机床和自动机加工；对于一些结构简单的产品，如轴承生产，也可采用分散的原则。成批生产应尽可能采用效率高的机床，使工序适当集中。单件小批生产采用组织集中，以便简化生产组织工作。3.4.4 工序路线方案的确定制定工艺路线的出发点应是使零件的几何形状，尺寸精度及位置精度等技术要求能得到合理的保证。在已确定为大批生产的条件下，可以考虑采用专用机床加工再配以专用夹具。除此之外，还应当考虑经济效果，以便使生产成本尽量降低。根据上面的分析，下面对工艺路线方案进行确定。1、工序顺序的安排复杂零件的机械加工工艺路线要经过一系列切削加工、热处理和辅助工序。因此在拟定工艺路线时，工艺人员要全面地把切削加工、热处理和辅助工序三者一起加以考虑。应遵循以下原则。1）切削加工工序的安排原则（1）先基面后其它（2）划分加工阶段（3）先主后次（4）先面后孔（5）安排加工顺序时还要考虑车间设备布置情况2）热处理工序的安排原则为了消除内应力、改善性能而进行的预先热处理工序，如时效、正火、退火等，应安排在粗加工之前。对于精度要求较高的零件有时在粗加工之后，甚至半精加工后还安排一次时效处理。为提高零件的综合力学性能而进行的热处理，如调质，应安排在粗加工之后半精加工之前进行，对于一些没有特别要求的零件，调质也常作为最终热处理。为了得到高硬度的表面而进行的渗碳、淬火等工序，一般应安排在半精加工之后，精加工之前。对整体淬火的零件，则应在淬火之前，尽量将所有用金属切削刀具加工的表面都加工完，经过淬火后，一般只能进行磨削加工。为提高零件硬度、耐磨性、疲劳强度和抗蚀性而进行的渗氮处理，由于渗氮层较薄，引起工件的变形极小，故应尽量靠后安排，一般安排在精加工或光整加工之前。为了减小渗氮后工件的变形，渗氮前要加一消除应力工序。3）辅助工序的安排原则辅助工序包括工件的检验、去毛刺、清洗和涂防锈油等，其中检验工序是主要的辅助工序，它保证产品质量有极重要的作用。辅助工序一般应安排在：（1）粗加工全部结束后，精加工之前；（2）工件从一个车间转向另一个车间前后；（3）重要工序加工前后；（4）零件全部加工结束之后。2、工序路线方案的确定制定工艺路线的出发点应是使零件的几何形状，尺寸精度及位置精度等技术要求能得到合理的保证。在已确定为大批生产的条件下，可以考虑采用专用机床加工再配以专用夹具。除此之外，还应当考虑经济效果，以便使生产成本尽量降低。根据上面的分析，下面对工艺路线方案进行确定。表3.4 薄壁瓦加工工艺过程编排：工序号工序工序内容定位基准加工设备预先热处理1备料轧制圆钢2热处理正火处理3车车割试样，保证总长以及内外圆的光洁度，垂直度外圆4检验检验瓦壳尺寸5钳工浇注巴氏合金层，确保合金厚度尺寸6热处理人工时效处理加工阶段7车加工两端面，确保尺寸和垂直度外圆8检着色检查合金浇铸质量9车加工内外圆尺寸，保证内外圆光洁度，同心度外圆10铣钻孔，保证尺寸精度中心线11磨加工外圆光洁度，消除外圆棱角外圆12划线划分剖分线以孔中心线13线切割切割工件中心线14镗镗垃圾槽中心线15磨加工对口面，保证光洁度，修整对口面中心线16检复测检验模孔径尺寸17镗镗定位唇缺口加工阶段18钳冲定位唇19电镀表面镀锡20镗内孔光洁度、壁厚加工21检按图总检22钳清洗，油封包装入库3.4.5 工艺路线分析毛胚：决定采用轧制毛胚，因本零件批量大，精度要求高，且是一根超长的细长轴零件不能满足要求，棒料加工余量太大不精济。所以选择轧制件。预先加工：主是给定足够余量的毛坯原件以及对毛胚的质量进行检验，和对毛胚进行热处理，及时的发现毛胚是否存在缺陷，如存在可及时的报废。加工阶段：主要是除去毛胚的大部份的余量，为后面的半精加工做好准备。由于毛坯零件的材质问题，加工过程中需要多次热处理来去除残余应力，而加工过程产生的毛刺等就由半精加工中的多次粗磨来除去。另外，可以使零件达到一定的精度等级和加工余量，为后续的精加工作准备。后续的精加工是使各部尺寸达到图纸要求。别外在工序中为了除去残余应力采用了多次的去应力热处理，为了保证零件基准的准确，采用多次磨、镗都是为了提高零件的加工质量。3.4.6 工序设计基准：基准是用来确定生产对象上几何要素的几何关系所依据的那些点、线、面。基准根据其功用的不同可分别为设计基准和工艺基准。在工件工序图中，用来确定本工序加工表面位置的基准，加工表面与工序基准之间，一般有两次核对位置要求：一是加工表面对工序基准的距离要求，即工序尺寸要求；另一次是加工表面对工序基准的形状位置要求，如平行度，垂直度等。工件定位时，用以确定工件在夹具中位置的表面（或点，线）称为定位基准，定位基准的选择，一般应本着基准重合原则，尽可能选用工序基准作为定位基准，工件在定位时，每个工件的夹具中的位置是不确定的，一般是限制工件的六个自由度，分别是指：沿三坐标轴的移动自由度，和绕三坐标轴转动的自由度。基面的选择是工艺规程设计的重要工作之一，基面选择正确合理，可以使加工质量的到保证，减轻劳动强度，生产效率得到提高。否则，会使加工困难，甚至造成加工零件报废。1）粗基准的选择粗基准选择原则：选择粗基准，主要是选择第一道机械加工工序的定位基准，以便为后续工序提供精基准。为了方便地加工出精基准，使精基准面获得所需加工精度，选择粗基准，以便于工件的准确定位。选择粗基准的的出发点是：一要考虑如何合理分配各加工表面的余量；二要考虑怎么样保证不加工表面与加工表面间的尺寸及相互位置要求，一般应按下列原则来选择：(1) 若工件必须首先保证某重要表面的加工余量均匀，则应优先选择该表面为粗基准。(2)若工件每个表面都有加工要求，为了保证各表面都有足够的加工余量，应选择加工量最少的表面为粗基准。(3)若工件必须保证某个加工表面与加工表面之间的尺寸或位置要求，则应选择某个加工面为粗基准。(4)选择基准的表面应尽可能平整，没有铸造飞边，浇口，冒口或其他缺陷。粗基准一般只允许使用一次。2）精基准的选择精基准选择原则：选择精基准时，应从整个工艺过程来考虑如何保证工件的尺寸精度和位置精度，并要达到使用起来方便可靠。一般应按下列原则来选择：(1)基准重合原则；应选择设计基准作为定位基准。(2)基准统一原则；应尽可能在多数工序中选用一组统一的定位基准来加工其他各表面，采用统一基准原则可以避免基准转换过程所产生的误差，并可使各工序所使用的夹具结构相同或相似，从而简化夹具的设计和制造。(3) 自为基准原则；有些精加工或光整加工工序要求加工余量小而均匀，应选择加工表面本身来作为定位基准。(4) 互为基准原则；对于相互位置精度要求高的表面，可以采用互为基准，反复加工的方法。(5) 可靠，方便原则；应选择定位可靠，装夹方便的表面作为精基准。3.4.7 加工余量的确定工艺路线拟定之后，就要对每道工序进行详细设计，其中包括正确地确定每道工序应保证的工序尺寸。而工序的确定与工序的加工余量有密切的关系。加工余量的大小对零件加工质量和生产率均有较大的影响。加工余量过大，不仅增加了机械加工量、降低了和产效率，而且浪费原材料和能源，增加刀具消耗，使加工成本升高。有时，还不能保存零件最耐磨的表面层。如车床的导轨面，过大的余量会将导轨面耐磨的表面层切去。余量过小则不能保证消除前工序各种误差和表面的缺陷层。因此，合理确定加工余量的大小是制订工艺规程的重要任务之一。3.4.8 确定加工余量的方法1) 分析计算法在影响因素清楚、统计分析资料齐全的情况下，可以采用分析计算法，用式计算出来。计算时，应根据所采用的加工方法特点，将计算合理简化。对于单边余量 对于双边余量2) 查表法查表法是根据根据提供的资料查出各表面的总余量以不同加工方法的工序余量，方便迅速，使用广泛。但表中提供的数据不一定与具体加工情况完全相符，余量值大多偏大，须根据工厂的具体情况加以修正。3) 经验法经验法由一些有经验的工艺设计人员或工人根据经验确定的余量。这种方法大都用于单件小批量生产。综合本课题为大批量生产方式，轴类零件的加工，采用查表的方法。确定工序间加工余量的选用原则：a) 为缩短加工时间，降低制造成本，应采用最小的加工余量。b) 加工余量应保证得到图样上规定的精度和表面粗糙度。c) 要考虑零件热处理时引起的变形，否则可能产生废品。d) 要考虑采用的加工方法、设备及加工过程中零件可能产生的变形。e) 要考虑被加工零件尺寸大小，尺寸越大，加工余量大，因为零件尺寸增大后，由切削力、内应力引起的变形的可能性也增加。f) 选择加工余量时，还要考虑工序尺寸公差的选择。因为公差工的界限决定加工余量的最大尺寸与最小尺寸。其工序公差不应超出经济加工精度的范围。g) 本工序的余量应大于上一工序留下的表面缺陷层厚度。h) 本工序的余量必须大于上工序的尺寸公差和几何形状公差。表3.5 粗车外圆精车外圆余量轴的直径d零件长度粗车外圆的公差100100250250500500800800120012002000直径余量100.60.8110180.70.911.10.1818300.911.11.31.40.213050111.11.31.51.70.2550801.11.11.21.41.61.80.3由上表可选精车余量为1.1公差为0.3mm.3.4.9 工序尺寸及其公差的确定工序尺寸及其公差的确定有两种情况：一种是工序尺寸及其公差与零件上某设计尺寸或其他工序尺寸相关，需要通过解算尺寸链来确定，另一种是工序尺寸及其公差仅与工序余量有关，如加工过程中不存在基准的转换的情况。由于本课题是轴类零件其工序基准，测量基准，设计基准统一，其工序尺寸及其公差仅与公序余量有关。可按如下的方法计算。确定该加工表面的总余量，再根据加工路线确定各工序的基本余量，校核对每一道工序的加工余量是否合理。自终加工工序起，即从设计尺寸开始，到第一道工序，逐次加上或减去各工序的基本余量，便可计算出各道工序的基本工序尺寸。除终加工工序外，根据工序的加工方法和经济精度等级，确定其工序工差和表面粗糙度。按入体原则以单向偏差方式标注工序尺寸，并可作适当的调整。3.5 具体制造工艺,零件和毛胚图如下图3.6.1 薄壁瓦零件图图3.6.2 薄壁瓦零件图图3.7 毛坯零件图3.5.1 壁厚和合金厚度尽寸和公差的确定 表3.8 壁厚公差：轴瓦外径双层三层双层三层合格品一等品 20450.008 0.013 0.0080.012 4575 0.0120.017 0.0080.013 751100.0130.018 0.010 0.0151102000.018 0.025 0.0150.022 表3.9 合金厚度公差表：轴 瓦 合 金合 金 层 厚 度外径 110 外径110巴 氏 合 金 0.200.40 0.250.50铜 基 合 金0.300.60 0.300.70铝 基 合 金0.300.700.300.80 由表中可以得出，轴瓦巴壁厚尺寸为3mm（合金厚度1mm），公差取0.05mm.3.5.2 轴瓦半圆周长尽寸和公差的确定 表3.10 轴瓦半圆周长公差：轴 瓦 外 径 2045 4575 75110110160160200半圆周长公差0.030 0.0350.0400.0450.050 轴瓦外径为100mm，由上图可得半圆周长公差为：0.040mm。 3.5.3 轴瓦钢背和合金层表面粗糙度的确定 表3.11 钢背表面粗糙度Ra值如表规定：轴 瓦 外 径 Ra（mm ）合格品 一等品 1100.80 0.63 1101.250.80 有表可得，轴瓦光洁度为0.80，但根据生产使用要求选择光洁度为1.60.表3.12 合金层表面粗糙度Ra 值按表规定：轴 瓦 合 金Ra合格品 一等品巴氏合金 0.630.40铜基合金0.800.63铝基合金 由表格可得，合金层粗糙度Ra为0.80。 3.5.4 轴瓦自由状态弹张量和宽度公差的确定 表3.13 轴瓦宽度公差按表规定：轴 瓦 外 径110 110250轴瓦宽度公差0.250.40 轴瓦钢背表面对量规座孔的贴合度应大于或等于钢背面积的85%，且不贴合面应呈分散分布，其中最大面积应小于或等于钢背面积的10%。由表可得，轴瓦宽度公差为：0.25mm，而更具加工要求，我们加工工件要求更高，所以将公差定在0.1mm，使得轴瓦尺寸精度更高。 表3.14 轴瓦在自由状态时的弹张量按表规定：轴瓦外径 160 160弹 张 量 0.32.00.52.5 由表可得，弹张量为：0.3-2.0，所以在检验时，需要保持尺寸精度。 3.5.5 巴氏合金轴承浇铸过程中的温度控制及工艺 1）与浇注环节相关的温度控制 (1)钢背挂锡温度 在轴承本体（刚背）挂锡过程中，锡液温度的高低至关重要，它是浇铸质量的前提保证，挂锡温度必须严格控制，锡液温度过高，易使挂锡表面氧化，形成不良过渡层，使巴氏合金与本体的结合强度降低，温度过低，易使过渡层面不均匀，其结果也会使结合质量变差，合理的温度范围宜控制在（29015）C。 (2)巴氏合金的浇注温度 巴氏合金的浇注温度是保证轴承合金各种性能指标的重要条件，对合金的金相组织分布影响最大。 浇注温度：浇注时巴氏合金温度过高，合金中形成的氧化物过多，易产生晶粒粗大，同时也是产生疏松缺陷的重要根源；温度过低，合金流动性差，而且合金液中结晶核心聚集、长大，同样也引起组织粗大，最终导致合金强度降低，合金浇注温度宜控制在（41010） C。 (3) 轴承本体的预热温度 本体预热温度是通过两个方面最终影响合金浇注质量的。一是影响挂锡质量；二是影响合金的结晶度，从而影响合金的组织和性能。轴承本体预热温度预热温度过高，易使轴承本体表面氧化，影响挂锡量，温度过低，易形成激冷层，导致过渡层厚度增加，同样影响挂锡质量。浇注工件的温度控制在（18020）C。 (4) 浇注夹具的预热温度 浇注过程中所使用夹具的温度，也会局部影响轴承的浇铸质量，严重时，会使轴承局部产生热裂倾向。 夹具预热温度：夹具温度过高，使合金局部过热，不利于合金结晶；夹具温度过低，易使局部合金过早结晶，从而使合金随后的结晶过程变得不均匀。严重时，会使轴承局部产生热裂现象。主要是使浇注工件产生了一定的温度梯度。夹具的温度控制在（26015） C。 2）工艺准备工作 （1）镀锡前的准备工作 轴瓦在浇铸合金前应对浇铸表面进行镀锡，在镀锡前必须进行自检。确定其浇铸合金的表面无明显氧化痕迹后方可镀锡。如发现表面有油污或其它污物，可按下面步骤清洗： 在清洗液中或者在浓度为10%-15%的苛性钠溶液（80C-100C）中清除油污或其它污物，时间一般为8min-10min。 去油污后，在70C-80C的热水中清洗，并检查其浇铸表面除油污质量，若表面无水珠存在，则可认为合格。 用浓度为8%-12%的盐酸刷洗除锈。 酸洗后，再浸入70C-80C的热水中清洗，检查浇铸表面，若无明显氧化痕迹则可认为合格。 不镀锡的表面涂一层均匀的保护剂。 保护剂配方：石墨粉+水+水玻璃（2）镀锡 锡液的温度严格控制在300C-320C之间。 将瓦体放入自动控温的锡锅中加热，浸泡时间1h。 从锡液中取出瓦体，检查镀锡质量。良好的锡面应该是银白色镜面，锡液能在表面流动。若发现锡面发暗，锡层不均匀或者没有镀上锡的地方，应向该处撒上氯化铵粉末，然后用钢丝刷用力刷，再重新浸入锡液中镀锡；若锡面出现蓝、黄等颜色，说明锡液温度过高，应该立即降低锡液温度，然后重新镀锡，直到合格为止。 (3)工装的预热 搅拌工具预热至150C-200C。 浇包预热至250C-300C。 浇铸试样的模具预热至60C以上。 离心浇铸的夹具、石棉垫和浇道预热至150C-200C。 (4)轴瓦合金的浇铸 浇注前，首先检查离心机及其它辅助设备的工作状况是否良好。将机器空转1min-2min，观察其运行是否正常。发现问题及时解决。 将轴瓦待浇铸表面重新刷一层助溶剂，然后放置在装夹工装中，装卡在离心机上。 注意：上述步骤进行得要迅速，保证瓦体在浇铸前温度不低于280C，否则需要重新将轴瓦浸入锡液中升温并重新镀锡。 安装浇道，启动离心机，待至规定转速后，开始浇铸。在浇铸过程中和浇铸后，要不停地向轴瓦外表面喷水冷却直至温度降至150C以下。 卸下轴瓦，放置于100C左右的炉中，缓慢冷却至室温。 3.5.6 薄壁瓦的尺寸技工差计算确定 封闭环：增环：减环： 基本尺寸：R=50-2-1=47mm上偏差ES：ES=+0.04-（-0.065+0）=0.105下偏差EI：EI=0-（0+0.015） =-0.015所以，加工检验时应保证的尺寸及其偏差为：。3.5.7 电镀锡的原理及工艺 将直流电流的正负极分别用导线连接到镀槽的阴、阳极上，当直流电通过两电极及两极间含金属离子的电解液时，电镀液中的的阴、阳离子由于受到电场作用，发生有规则的移动，阴离子移向阳极，阳离子移向阴极，这种现象叫“电迁移” 。此时，金属离子在阴极上还原沉积成镀层，而阳极氧化将金属转移为离子。当然，离子的移动除电迁移外，还可以通过对流和扩散迁移。 图3.15 电镀装置工作简图在电镀过程中，影响镀层的因素有很多，但最重要的因素有：（1） 渡液影响：主盐溶液、配离子的影响、附加盐作用；（2） PH值：如PH值上升，意味着阳极效率比阴极高；PH值下降，意味着阴极效率比阳极高。（3） 电流参数的影响：电流密度，电流波形；（4） 添加剂的影响：包括络合物、平整剂、光亮剂；（5） 温度的影响：温度升高，扩散加速，浓差极化下降，同时，温度升高，使离子的脱水过程加快，离子和阴极表面活性增强，也降低了电化学极化，所以，温度升高，阴极极化作用降低，镀层结晶粗大。（6） 搅拌影响：搅拌可降低阴极极化，使晶粒变粗；但可提高电流密度，从而提高生产效率，此外，搅拌还可增强整平剂的效果。（7） 基体金属对镀层的影响：基体金属性质的影响、表面加工状态的影响。（8） 前处理的影响：镀件电镀前，需对镀件表面作精整和清理，这样才能得到健全、致密、结合良好的镀层。 第4章 设备工艺装备的选择4.1 设备的选择选择设备时应考虑以下几点：（1）机床精度与工件精度相适应。（2）机床规格与工件的外形尺寸、工序的性质。另外，机床的切削用量范围应和工件要求的合理切削用量相适应。（3）所选设备与现有加工条件相适应，如设备负荷的平衡状况等。如果没有现成设备供选用，经过方案的技术经济分析后，也可提出专用设备的设计任务书或改装旧设备。有时在试制新产品及小批生产时，较多地选用数控机车或加工中心设备，以减少工艺装备的设计与制造，从而大大缩短生产周期和提高经济性。根据现有的设备具体选择机床，参见机械加工工序卡。4.2 工艺装备的选择工艺装备（简称工装）应根据生产类型、具体加工条件、工件结构特点和技术要求等进行合理选择。（1）夹具的选择。 单件小批生产应首先采用各种通用夹具和机床附件，如卡盘、机床用平口虎钳、分度头等。有组合夹具的，可采用组合夹具。对于中、大批和大量生产，为提高劳动生产率而采用专用高效夹具。中、小批生产应用成组技术时，可采用可调和成组夹具。（2）刀具的选择。一般优先采用标准刀具，必要时也可采用各种高效的专用刀具、复合刀具、多刃刀具等。刀具的类型、规格和精度等级应符合加工要求。（3）量具的选择。单件小批生产应广泛采用通用量具，如游标卡尺、百分表和千分尺等。大批大量生产应采用极限量块和高效的专用检验夹具和量仪等。量具的精度需与加工精度相适应。工艺装备的选择，参见机械加工工序卡。第5章 切削用量计算5.1 削用量的选择选则切削用量主要应根据工件的材料、精度要求以及刀具的材料、机床功率和刚度等情况，在保证工序质量的前提下，充分利用刀具的切削性能和机床的功率、转矩等特性，获得高生产率和低加工成本。从刀具耐用角度出发，首先应选定背吃刀量,其次选定进给量f，最后选定切削速度v。粗加工时，加工精度和表面粗糙度要求不高，毛胚余量较大。因此，选择粗加工的切削用量时，要尽量的保证较高的金属切除率，以提高生产率；精加工时，加工精度和表面粗糙度要求较高，加工余量小且均匀。因此，选择切削用量时应着重保证加工质量，并在此基础上尽量提高生产率。5.1.1 背吃刀量的选择粗加工时，背吃刀量应根据加工余量和工艺系统刚度来确定。由于粗加工时是以提高生产率为主要目标，所以在留出半精加工、精加工余量后，应尽量将粗加工余量一次切除。一般可达8-10mm。当遇到断续切削、加工余量较大或不均匀时，则应考虑多次走刀，