减振器端盖机械加工工艺及工艺设备设计

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1端盖零件的用途、技术要求及工艺分析
1.1 AAW-400减振器端盖的用途
AAW-400减振器端是非常重要的机械零件之一。端盖的一般作用是：（a）轴承外圈的轴向定位；（b）防尘和密封，除本身可以防尘和密封外，也常和密封件配合以达到密封的作用；（c）位于车床电动机和主轴箱之间的端盖，主要起传递扭矩和缓冲吸震的作用，使主轴箱的转动平稳。
因此该零件应具有足够的强度、钢度耐磨性和韧性，以适应端盖的工作条件。该零件的主要工作表面为内孔以及右端面的外端，在设计工艺规程时必须重点考虑。端盖加工工艺的可行性与合理性直接影响零件的质量、生产成本、使用性能和寿命等。
1.2端盖的技术要求
图1为端盖零件简图，根据端盖的尺寸精度、技术要求和功用，经过是深入分析，该端盖零件的特点是: 内圆加工精度高，该零件的设计径向基准为该圆中心线，孔右端面的外端为轴向设计基准。所有表面粗糙度为3.2。
从所给零件图分析可知，该端盖主要由个台阶圆与圆孔组成，零件内孔槽的作用是定位。
磨性，对端盖要求时效处理。
1.3端盖的工艺性分析
分析零件图可知，端盖的所有端面和内圆均要求车销加工( 内孔需要钻削和镗削外)；零件左端面为平面，可以防止加工过程中偏斜；另外，该零件除主要表面表面加工精度均较低，不需要高精度机床加工，通过车削，钻削的粗加工和半精加工就可以在正常的生产条件下，采用较经济的方法加工出来。即该零件的工艺性能良好。
2.1选择毛坯
由于该零件的结构比较简单，在工作工程中不会受很大的力。由于该端盖在工作过程中要承受冲击载荷，为增强其强度和冲击韧度，和较好的组织，结合零件的外形毛坯选用棒料，该端盖的轮廓尺寸不大，选择45钢，他的切削加工性能，及热处理后的性能满足该零件的使用性能。由型料的长度计算公式L=l+b+2z+k+m结合零件图纸可得L=38+5+2*2+20+23.5=90.5mm。查《校准圆钢棒料的公称直径表》，如果选直径为85mm的型料作为毛坯，单边加工余量只有1.5mm很难满足粗糙度的要求，故选直径为90mm的棒料作为毛坯。
查《优质碳素结构钢力学性能》表可知，未处理的45钢硬度为229ＨＢＣ，经查阅相关手册可知粗车——半精车——粗磨——精磨达到表面粗糙度要求。
该零件各表面的加工余量是由各个表面的粗糙度、加工方法以及加工等级来确定的。具体方法及结果如下


2.1.0外圆加工余量的确定
工序名称        工序加工余量/mm        工序尺寸/mm        尺寸公差/mm        表面粗糙度/µm
精磨
粗磨
半精车        0.1
0.3
1.1        82.00
82.1
82.4        （0,0.022）
（0，0.054）        3.2
5
粗车        1.5        83.5        （0，0.14）
（0,0.54）        8
12.5
毛坯                85               
2.1.1 内孔加工余量的确定
工序名称        工序加工余量/mm        工序尺寸/mm        尺寸公差/mm        表面粗糙度/µm
半精镗
钻孔        1.00
16.00        17.00
16.00                3.2
12.5
毛坯                0               
2.1.2左端凸起端面的加工余量的确定
工序名称        工序加工余量/mm        工序尺寸/mm        尺寸公差/mm        表面粗糙度/µm
精磨
粗磨
半精车        0.1
0.3
1.1        60.00
60.1
60.4        0,0.19
0，0.013
0,0.046        3.2
5
8
粗车        21.5        61.5        0,0.46        12.5
毛坯                82.00               
2.1.3右端面加工余量的确定
工序名称        工序加工余量/mm        工序尺寸/mm        尺寸公差/mm        表面粗糙度/µm
精磨
粗磨
半精车        0.1
0.3
1.1        38
38.1
38.4        0，0.016
0,0.039
0,0.1        3.2
5
8
粗车        1.5        39.5        0,0.39                12.5
毛坯                41.00               
2.1.5左端内孔加工余量的确定
工序名称        工序加工余量/mm        工序尺寸/mm        尺寸公差/mm        表面粗糙度/µm
精磨
粗磨
半精车        0.1
0.3
1.1        70
69.9
69.6        0.019,0
0.046,0
0.12,0        3.2
5
8
粗车        51.5               68.5        0.46,0
        12.5
毛坯                17               
2.1.6内槽的加工
工序名称        工序加工余量/mm        工序尺寸/mm        尺寸公差/mm        表面粗糙度/µm
半精车        8        78                3.2
粗车                70                6.3
2.1.6内孔中间凸台的加工
工序名称        工序加工余量/mm        工序尺寸/mm        尺寸公差/mm        表面粗糙度/µm
精磨
粗磨
半精车        0.1
0.3
1.1        62
61.9
61.6        0.019,0
0.046,0
0.12,0        3.2
5
8
粗车        53.5              60.5        0.46,0        12.5
毛坯                17               
3、工艺路线的确定
3.1定位基准的选择
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。
3.1.1粗基准的选择
以右端非加工面和右端面为主要的定位粗基准
3.1.2精基准的选择
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，以精加工后的 孔中心轴线为主要的定位精基准。
3.2表面加工方法的确定
加工表面        尺寸精度等级        表面粗糙度Ra/um        加工方案
端盖内孔                3.2        钻削—镗削
端盖右端面                3.2        粗车-半精车-粗磨-精磨
端盖外圆面        IT6        3.2        粗车-半精车-粗磨-精磨
左端凹下端面        IT7        3.2        粗车-半精车-粗磨-精磨
内孔
IT6        3.2        粗车-半精车-粗磨-精磨
内孔
        3.2        粗车-半精车-粗磨-精磨
内槽
IT6        3.2        粗车-半精车-粗磨-精磨
SR50球面
外圆

IT6        3.2
3.2        粗车-半精车-粗磨-精磨
粗车-半精车-粗磨-精磨
3.3加工工序的安排
3.3.1主要加工工序
（1）遵循“先基准后其他”原则，首先加工基准 内圆中心轴线。
（2）遵循“先粗后精”原则，先安排粗加工工序，后安排精加工工序。
（3）遵循“先主后次”原则，先加工端盖右端面，后加工端盖外圆面。
（4）遵循“先面后孔”原则，先加工端盖端面，再加工端盖的各孔。
3.3.2辅助加工工序
由于加工零件为端盖，材料为45钢，主要面进行热处理工序，当加工完主要平面后，可安排一次中检。加工完后，需去除毛刺，在安排清洗和终检工序。
3.4确定工艺路线
在综合考虑上述工序顺序安排原则的基础上，列出端盖的工艺路线。
表X：端盖的工艺路线及设备、工装的选用
序号        工序名称        机床设备        刀具        量具
0        正火处理                       
1        粗钻、半精镗 内圆
卧式镗床        高速钢镗刀        游标卡尺
2        粗车，精车右端面        车床CK6140        外圆车刀       
3        粗车，精车外圆表面        车床CK6140        外圆车刀       
4        粗车、半精车左端凹下外圆及倒角        车床CK6140        外圆车刀       
5        车 孔、 孔及倒角
车床CK6140        盲孔车刀       
6        粗车、半精车SR50球面及倒角        车床CK6140        盲孔车刀       
7        内孔槽及倒角        车床CK6140        内槽车刀       
8        切断        车床CA6140        切断车刀       
9        粗磨、精磨        磨床        砂轮       
10        镀铬                       
11        中检                        塞规、百分表、卡尺等
12        清洗        清洗机               
1        终检                        塞规、百分表、卡尺等
4、机床设备及工艺装备的选用
4.1机床设备的选用
考虑到本文的端盖零件精度要求不是很高，本文采用的机床主要有：卧式镗床、车床CK6140。
4.2工艺装备的选用
根据以上机床设备进行加工时，要选用的工艺装备有车刀、钻头、百分表、游标卡尺等。由于该零件由圆角、圆弧的存在用普通车床加工时只能采用如下方法：１．手动车削法：用手摇大拖板和中拖板的进给手柄，两手配合车削出圆弧的大致形状。然后用样板检验，修整不符合尺寸要求的地方，直至达到要求。
此法加工精度低，效率低，适合单件加工。
2.靠模车削法：即中拖板的进给由靠模实现。优点是加工精度较高，效率高。缺点是半径较小的圆弧不易加工，不能加工半球面以上的球面。
3.圆弧刀架车削法：把小拖板和刀架换成圆弧刀架，直接车削即可，加工精度高，效率高，但加工内孔较难。
更为重要的一点，选用普通车床工步较多，不能再一次安装下完成零件的加工，
所以选数控机床完成车削任务。有图纸要求可知：该零件需要磨削加工才能达到粗糙度和公差等级要求。由于该零件属于薄壁零件，故该零件在磨削加工中需专用夹具，根据所学知识选开口套筒环作为夹具，使三爪单动卡盘在装夹过程中分布在零件上的受力均匀。
综上所述，选用普通车床加工该零件的话主要有以下弊端：加工难度大、难以保证加工精度要求，对工人的技术要求较高。故选用数控车床来完成该零件的加工任务。
5、切削用量的计算
5.1工序1：粗镗、半精 内圆
5.1.1粗镗孔至 ，
2Z=1mm则
Z=0.5mm

查有关资料，确定镗床的切削速度为v=40m/min，f=0.3mm/min由于卧式镗床主轴转数为无级调数，故以上转数可以作为加工时使用的转数。
5.1.2半精镗孔至
2Z=0.18mm，Z=0.09mm
f=0.2mm/r
v=40m/min


5.2工序2：粗车右端端面
加工要求：粗车 端面及表面粗糙度值R 为3.2。
机床：卧式车床CK6140。
刀具：刀片材料为YG6
确定端面最大加工余量：已知毛坯长度方向单边余量为3.5mm，加工等级取IT12级，取，

v=115r/min

则，

半精车各表面：  v=150r/min   f=0.18

6.数控加工程序：

O0001
N010 G50 X150.0 Z100.0;
N020 G30 U0 W0;
N030 G50 S1000 T0303 M03;
N040 G96 S406 M08;
N050 G00 X95.0 Z3.0;
N060 G01 X0 Z1.0 F0.5;
N070 Z0;
N080 G00 X83.0;
N090 G01 Z-40.0;
N100 X82.4 F0.18
N110 G30 U0 W0 T0300;
N120 T0202 ;
N130 G00 X0 Z0;
N140 G01 X60.4 Z-24.0;
N150 G00 X0 ;
N160 G01 Z-31.0;
N170 G02 X60.4 Z-25 R49.0;
N180 G01 X0;
N190 X16.0 Z-34.0;
N195 G96 S575 F0.18;
N200 G01 X18.0 Z-12.0;
N210 G02 X61.0 Z-26.0 R50.0;
N220 G03 X62.0 Z-25 R1;
N230 G01 Z21.0;
N240 X69.0;
N250 G02 X70.0 Z-20.0 R1;
N260 G01 Z0;
N270 G30 U0 W0 T0200;
N280 TO101;
N290 G96 S575 F0.18;
N300 G00 X60 Z0;
N310 G01 Z-7.0;
N320 X78.0;
N330 G30 U0 W0 T0400;
N340 T0101;
N350 G96 S575 F0.18;
N360 G00 X90.0 Z-33.0;
N370 G01 X63.0;
N380 U-27.0 W-6.0;
N390 X45.0;
N400 G00 X90.0;
N410 GO1 X82.0 Z-30.0;
N420 G03 X78.0 Z-32.0 R2.0;
N430 G01 X66.0 Z32.0;
N440 G03 X60.0 Z-35.0 R3.0;
N450 G01 Z36.0;
N460 G03 X56.0 Z38.0 R2.0;
N470 G01 X0;
N480 G00 X150.0 Z100.0 T0400 M09;
N490 M02;
主要参考文献：
1        王先逵敏. 机械制造工艺学.北京：机械工业出版社版，1995
2        孙丽媛.机械制造工艺及专用夹具设计指导.北京：冶金工业出版社，2003
3        王光斗，王春福.机床夹具设计手册.上海：上海科学出版社，1988
4        吴宗泽，罗圣国.机械设计课程设计手册.北京：高等教育出版社，1998

附录1：机械加工工艺过程卡片
中北大学        机械加工工艺过程卡片        产品型号                零件图号        B5       
                产品名称                零件名称        AAW-400减振器端盖        共        1        页        第1               
材料牌号        45钢        毛坯种类        棒料        毛坯外形尺寸                每毛坯可制件数        1        每台件数                备注       
工序号        工序名称        工序内容        车间        工段        设备        工艺装备        工时
                                                        准终        单件
0        热处理        对毛坯正火处理                                               
1        粗镗内圆        粗镗内圆至16mm，Ra=12.5                        卧式镗床        高速钢镗刀、游标卡尺               
2        半精镗 内圆
半精镗 内圆至17mm,Ra=3.2
                卧式镗床        高速钢镗刀               
3        粗车右端面        粗车左端凸起端面至1mm                        车床CK6140        硬质合金外圆车刀               
4        半精车右端面        粗铣右端面至0mm，Ra=3.2                        车床CK6140        硬质合金外圆车刀               
5        粗车外圆        粗车外圆至83mm，Ra=12.5                        车床CK6140        硬质合金外圆车刀               
6        粗车左端凹下外圆        粗车外圆至66mm，Ra=12.5                        车床CK6140        硬质合金外圆车刀               
7        半精车外圆        半精车外圆至82mm ，Ra=3.2                        车床CK6140        硬质合金外圆车刀               
8        半精车左端凹下外圆及倒角        半精车左端凹下外圆至60mm, ，Ra=3.2                        车床CK6140        硬质硬质合金盲孔车刀               
9        粗车 孔
粗车 孔至60mm，Ra=12.5
                车床CK6140        硬质硬质合金盲孔车刀               
10        粗车 孔
粗车 孔至69mm,Ra=12.5
                车床CK6140        硬质硬质合金盲孔车刀               
11        粗车球面SR50        粗车球面SR50，Ra=12.5                        车床CK6140        硬质硬质合金盲孔车刀               
12        半精车 、 、球面SR50及倒角至要求尺寸        车倒角，Ｒa=3.2                        车床CK6140        硬质硬质合金盲孔车刀               
13        热处理        端盖圆柱表面淬火、低温回火                        淬火机                       
14        车内孔槽至
车内孔槽至要求尺寸，Ra=3.2                        车床CK6140        硬质硬质内槽车刀               
15        切断并倒角        切断零件与毛坯的连接，Ra=6.3                        车床CK6140        硬质硬质切断刀               
16        粗、精磨        粗、精磨零件表面，使粗糙度达到要求                        磨床        砂轮               
17        校正                                                       
18        中检                                        塞规、百分表、卡尺等               
19        清洗                                清洗机                       
20        终检                                        塞规、百分表、卡尺等               
                                                                                设计（日期）        审核（日期）        标准化（日期）        会签（日期）       
                                                                                                               
                                                                                                               
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转瞬成雨

里面活塞与轴的配合，粗糙度可达0.01不?