轴承座的加工工艺及数控编程轴承座毕业设计论文

机 械 技 术 学 院 毕 业 设 计 论 文

轴承座的加工工艺及数控编程

无锡职业技术学院

摘

要

随着数控技术的不断发展和应用领域的扩大，数控加工技术对国计民生

的一些重要行业（IT、汽车、轻工、医疗等）的发展起着越来越重要的作用，因为效率、质量是先进制造技术的主体。高速、高精加工技术可极大地提高效率，提高产品的质量和档次，缩短生产周期和提高市场竞争能力。而对于数控加工,无论是手工编程还是自动编程，在编程前都要对所加工的零件进行工艺分析，拟定加工方案，选择合适的刀具，确定切削用量，对一些工艺问题(如对刀点、加工路线等)也需做一些处理。并在加工过程掌握控制精度的方法,才能加工出合格的产品。

本文根据数控机床的特点，针对具体的零件——轴承座，首先对“轴承座”零件进行了简要分析，并阐述了它的部分作用。然后，根据零件的性质及零件图上各端面的粗糙度，确定了毛坯为铸钢件，及毛坯的尺寸和加工余量。最后合理地拟定轴承座的工艺路线图，制定部分工序中该工件的定位和夹紧方案，编制数控加工程序。通过整个工艺的过程的制定，从而对一个零件的加工过程更加熟练掌握，充分运用学校所学知识。

关键词 零件加工；工艺路线；数控技术；程序编制

-

2

无锡职业技术学院

英文翻译：

ABSTRACT

With the continuous development of numerical control technology and application field expands, NC machining technology to the national economy and people's livelihood some important industry (IT, automobile, light industry, medical, etc.) is playing a more and more important role in the development, because the efficiency, quality is the subject of advanced manufacturing technology. High speed and high precision processing technology can greatly improve efficiency, improve product quality and grade, shorten the production cycle and enhance market competition ability. For nc machining, manual programming or automatic programming, before the part that will be processing technology analysis, drafting processing scheme, choosing the appropriate cutting tools, cutting parameter is determined, to some process problems (such as the cutting point, processing route, etc.) also need to do some processing. And master the methods of control accuracy in machining process.

With this article according to the characteristics of the nc machine tool, in view of the specific parts, bearing, first of all \and some of its role. Then, according to the nature of the components and parts drawing on each end surface roughness, determine the blank for the casting, and the size of the blank and machining allowance. Reasonable plan and the technology roadmap of the bearing, the end part of the process of the workpiece clamping scheme, the NC machining program. Through the whole process of the process, machining process and a more skilled, full use of knowledge in school.

-

3

无锡职业技术学院

Key words Parts processing; Process route; numerical control

technology; programming

-

4

无锡职业技术学院

目 录

摘 要 ............................................................................................................................ 2 第1章 绪 论 .............................................................................................................. 6 1.1 课题的研究意义 .............................................................................................. 6 1.2 课题的研究内容 .............................................................................................. 6 第2章 轴承座零件的数控加工工艺规程设计 ........................................................ 8 2.1 零件的分析 ...................................................................................................... 9 2.1.1 零件的功用分析 ........................................................................................ 9

2.1.2 零件的工艺性分析 .................................................................................... 9 2.2 毛坯的确定 .................................................................................................... 10 2.3 确定各表面的加工方法及选择加工机床与刀具 ........................................ 10 2.3.1 加工方法的选择 ...................................................................................... 10 2.3.2 机床与刀具的选用 .................................................................................. 12 2.4 划分加工阶段 ................................................................................................ 13 2.5 安排加工顺序 ................................................................................................ 14 2.6 拟定加工工艺路线 ........................................................................................ 15 2.7 确定加工余量、工序尺寸与公差 ................................................................ 15 2.8 零件的检测 .................................................................................................... 15 2.9填写工艺卡片 ................................................................................................. 16 第3章 轴承座零件的三维造型及编程 .................................................................. 18 3.1 轴承座零件的三维造型 ................................................................................ 18 3.2 轴承座零件的编程 ........................................................................................ 19 小 结 ........................................................................................................................ 20 参考文献 .................................................................................................................... 22 附录 ............................................................................................................................ 23 致 谢 .......................................................................................................................... 24

-

5

无锡职业技术学院

第1章 绪 论

1.1 课题的研究意义

机械制造工艺学毕业课程设计是我们学完了大学的全部基础课、技术基础课以及大部分大部分专业课之后进行的。这是我们对所学各课程的一次深入的综合性的链接，也是一次理论联系实际的训练，也可以算是一次老师对我们所学知识的综合考验。因此它在我们的大学学习生活中占有十分重要的地位。本次课题的研究对象是零件——轴承座。轴承座是装在汽轮机汽缸本体或基础上用来支撑轴承的构件。是轴承和箱体的集合体，以便于应用，这样的好处是可以有个好的配合，更方便的使用，减少了使用厂家的成本。轴承座主要是与轴承配套使用的，轴承外圈和轴承座采用过盈配合，轴承座起一定的支撑作用，以便于轴承的广泛使用。有部分式轴承座、外球面轴承座、滑动轴承座等。每种轴承座又有多种不同型号、不同材质的轴承座，如灰口铸铁座、球墨铸铁座、铸钢座、不锈钢座、铜瓦座等。所以，各个轴承座的用途与安装位置也有所不同。

本次课题便是对轴承座的加工工艺的全过程的研究，其意义是使我们了解数控机床的加工工艺范围、特点、方式、及加工对象，掌握常用机床的选用、夹具的使用等，也是深入理解和综合运用所学各课程知识的平台。

1.2 课题的研究内容

论文的主要研究内容包括以下几方面：

（1）零件分析：包括零件用途、安装使用、实物形状等的分析；零件图纸加工工艺、技术要求、材料毛坯等的分析。

6

无锡职业技术学院

（2）确定加工方法：包括机床的选用、刀具夹具的选择、测量工具的选择等。

（3）安排加工：包括划分加工阶段、安排加工先后顺序、拟定加工工艺路线、编写加工程序等。

（4）检验：包括确定加工余量、工序尺寸与公差范围；确定切削用量及工时定额；填写工艺过程卡和工序卡等。

（5）得出结论

获得的研究成果如下:

零件图纸

工艺过程卡、工序卡 UG三维造型图 程序清单等

7

无锡职业技术学院

第2章 轴承座零件的数控加工工艺规程设计

2.1 零件的分析

8

无锡职业技术学院

2.1.1 零件的图样分析

1.俯视图上、下两侧面平行度公差为0.03mm。并定俯视图上侧面为基准D。

2.主视图上平面（左右两侧同）对基准C（孔?300行度公差为0.03mm。

3.主视图上平面（左右两侧平面度相同）平面度公差为0.008mm，只许凹陷，不许凸起。

4.左视图右侧面对基准C（孔?3000.03mm。

5.铸造后毛坯要进行时效处理。

6.非加工面表面粗糙度为25，主视图上端圆弧外表面不需要加工。 7.未注明倒角C1。 8.材料ZG45。

?0.021?0.021轴线）的平

轴线）的垂直度公差为

2.1.2 零件的工艺性分析

零件的材料为ZG45，灰铸铁生产工艺简单，铸造性能优良，但塑性较差、脆性高，不适合磨削，为此以下是轴承座需要加工的表面以及加工表面之间的位置要求：

1.?300

2.轴承孔两侧面用铣床加工，以便于加工2mm?1mm的槽。

?0.022?83.两个mm定位销孔，先钻2×Φ6mm工艺底孔，待装配时与装0?0.021mm轴承孔可以用车床加工、也可以用铣床镗孔。

配件合钻。销孔与销要过渡配合，精度达到IT8，要先钻后铰才能达到要求。

9

无锡职业技术学院

件用?30mm心轴安装在偏摆仪上，再用百分表测工件右侧面，这是转动心轴，百分表最大与最小差值为垂直度偏差值。

5.主视图上平面对基准C（?300?0.021?0.0214.侧视图右侧面对基准C（?300mm轴线）的垂直度检查，可将工

mm轴线）的平行度检查，可将轴

?0.021承座?300mm孔穿入心轴，并用两块等高垫铁将主视图上平面垫起，这

时用百分表分别测量心轴两端最高点，其差值即为平行度误差。

6.俯视图两侧面平行度及主视图上平面平面度的检查，可将工件放在平台上，用百分表测出。

2.2 毛坯的确定

零件材料为ZG45，考虑零件在机床运行过程中所受冲击不大，零件结构有比较简单，且零件未加工表面的粗糙度要求不高，生产类型为中批生产，故选择金属模铸钢件毛坯。查《机械制造工艺设计简明手册》，选用铸钢件尺寸公差等级为IT12，加工余量等级为G（7级）。

2.3 确定各表面的加工方法及选择加工机床与刀具

2.3.1 加工方法的选择

关于铸钢件的加工，很多老师傅一般都是凭经验，由铸造厂的水平和铸造工艺，还有客户的要求决定。一般情况下，粗糙度Ra12.5以上的表面只需要进行粗加工就可以达到粗糙度要求。该零件主要以铣削加工为主，粗糙度

10

无锡职业技术学院

Ra12.5以上表面（如顶端圆弧面）不加工。各端面采用的加工方法为：粗铣-精铣；

表2-1 孔加工方法可达到的经济精度及表面粗糙度

序 加工方法 号 1 钻孔 2 钻孔—铰孔 经济精度 表面粗糙度Ra 适用范围 IT11～IT12 IT9 12.5 1.6～3.2 0.8～1.6 加工未淬火钢及铸铁的实心毛坯，也可用于加工有色金属（但表面粗糙度较低，孔径小于Φ15～20mm） 除淬火钢外各种材料，毛坯有铸出孔或煅出孔 0.4～0.8 3 钻孔—铰孔—精铰孔 IT7～IT8 4 粗镗（或扩孔） IT11～IT12 6.3～12.5 1.6～3.2 0.8～1.6 5 粗镗（粗扩）—半精IT8～IT9 镗（精扩） 6 粗镗（扩）—半精镗IT7～IT8 （精扩）—精镗（铰） 7 粗镗（扩）—半精镗IT6～IT7 （精扩）—精镗—浮动镗

根据以上表2-1 《孔加工方法可达到的经济精度及表面粗糙度》的部分内容，得出结论Φ13、Φ9、Φ6、Φ4孔的表面粗糙度要求在Ra1.6～3.2且孔径小于Φ15～20mm，故加工方法为：钻-铰孔,Φ8孔做转配孔加工至Φ6。Φ30及Φ35孔属于毛坯有铸出孔且孔径大于20mm，故加工方法为：粗镗-半精镗-精镗。

11

无锡职业技术学院

2.3.2 机床与刀具的选用

1.铣刀刚性要好

一是为提高生产效率而采用大切削用量的需要；二是为适应数控铣床加工过程中难以调整切削用量的特点。

2.铣刀的耐用度要高

尤其是当一把铣刀加工的内容很多时，如刀具不耐用而磨损较快，就会影响工件的表面质量与加工精度，而且会增加换刀引起的调刀与对刀次数，也会使工作表面留下因对刀误差而形成的接刀台阶，降低了工件的表面质量。

除上述两点之外，铣刀切削刃的几何角度参数的选择及排屑性能等也非常重要，切屑粘刀形成积屑瘤在数控铣削中是十分忌讳的。总之，根据被加工工件材料的热处理状态、切削性能及加工余量，选择刚性好，耐用度高的铣刀，是充分发挥数控铣床的生产效率和获得满意的加工质量的前提。

常用铣床的技术资料

表3.29 X61W型万能铣床 工作台最大纵向行程 650mm 工作台工作面积，长×宽 1000mm×250mm 进给机构允许的最大抗力 15000N 主电动机功率 4.5kW 进给电动机功率 1.7kW 机床效率 η=0.75 12

无锡职业技术学院

主轴转数 n（r/min） 65，80，100，125，160，210，255，300，380，490，590，725，945，1225，1500，1800 35，40，51，65，85，105，125，165，205，250，300，390，510，618， 755，980 纵向进给量 vf (mm/min)

表3.30 XA6132型万能铣床和XA5032型立铣床 工作台最大纵向行程 680mm 工作台工作面积，长×宽 1250mm×320mm 进给机构允许的最大抗力 15000N 主电动机功率 7.5kW 进给电动机功率 1.7kW 机床效率 η=0.75 主轴转数 n（r/min） 纵向进给量 vf (mm/min) 30，37.5，47.5，60，75，95，118，150，190，235，300，375，475，600，750，950，1180，1500 23.5，30，37.5，47.5，60，75，95，118，150，190，235，300，375，475，600，750，950，1180 注：原X62W型万能铣床和X5030A型立铣主要参数与此表相近。 根据常用铣床各项技术资料的比较，数据的分析，我选用X5030A型立

铣床进行加工。为便于加工2mm?1mm的槽，选用铣床X6132，镗孔时选用常用车床CA6140。

2.4 划分加工阶段

该零件——轴承座的加工质量要求不是很高，可将加工阶段分为粗加工，半精加工和精加工三个部分。首先将精基准（下底面和Φ30mm圆柱孔中心轴

13

无锡职业技术学院

所在竖直平面）确定好，使后续加工工序都可以采用精基准的定位加工，保证其他表面的精度要求，然后粗铣左右前后上端面，钻底板上的Φ9、Φ13mm孔，及Φ4、Φ6mm孔并将Φ8mm孔钻至Φ6mm（装配作孔），粗镗Φ30、Φ35mm孔；半精加工部分主要加工左右前后上端面和Φ30、Φ35mm孔的半精镗加工，包括铰其他孔（除Φ8mm孔以外）；精加工将各部分加工至尺寸要求。

2.5 安排加工顺序

1. 机械加工工序

（1） 遵循“先基准后其他”的原则，应该首先加工精基准——下底面，

然后再加工其他表面或孔。因为，后续加工中需要以底面作为定位基准。

（2） 遵循“先粗后精”的原则，先粗加工轴承孔左右两侧面然后粗加

工其他四侧面和各大小孔，然后再按顺序逐一进行精加工。

（3） 遵循“先面后孔”的原则，先加工表面后进行盲孔，通孔和台阶

孔等孔加工。因为，孔的加工需要以平面为定位基准，表面加工完成之后，方可选为定位基准。

为基本符合上述三项原则的规定，故定加工工序为：先加工精基准—下底面，其次粗加工轴承孔两侧面及其他四侧面，然后加工孔，之后按顺序逐一半精加工上述部分并割槽、倒角、去毛刺，最后精加工完成。

2. 热处理加工

铸造成型后，对铸钢件进行热处理（人工时效处理），可消除铸造后产生的铸造应力，提高材料的综合力学性能。轴承座在工作中需承受冲击载荷，并且受到很大的应力，故采用人工时效热处理可满足零件的加工要求。

14

无锡职业技术学院

3．辅助工序

在半精加工前后，安排进行倒角、去毛刺和清洗过程，使精加工在定位可靠的情况下，得到良好的质量要求。精加工完成后进行终检过程，以保证产品的质量。

综上所述，该轴承座工序安排顺序为：热处理—基准加工— 粗加工—半精加工—精加工。

2.6 拟定加工工艺路线

根据以上分析，零件轴承座最小表面粗糙度为Ra1.6，查《机械加工工艺手册》，可选择粗铣—半精铣—精铣加工，孔径小于Φ15mm的孔选择钻孔—铰孔加工，孔径大于Φ20mm的孔选择粗镗—半精镗—精镗加工。结合上述加工顺序，拟定加工工艺路线如下：

备料（铸钢件）——清砂——时效处理——涂漆——粗铣——钻孔——粗镗——半精铣——半精镗——精铣——铰孔——精镗——割槽——倒角——检验——入库

2.7 确定加工余量、工序尺寸与公差

根据《机械加工工艺手册》，可查《工序间加工余量》表3-1，得出轴承座端面加工余量及偏差，和内孔加工余量及偏差及精加工余量及偏差值。然后，根据“倒推法”就可以得出工序尺寸。公差由图纸确定为主。

2.8 零件的检测

检验工具：游标卡尺、千分尺、粗糙度仪、百分表

15

无锡职业技术学院

主要检验项目：零件各部分尺寸是否为图纸尺寸，装配部分是否在公差范围内，俯视图两侧面平行度及主视图上平面平面度，Φ30mm孔轴线与前表面的垂直度，各加工面的粗糙度。

?0.021检测上平面对基准C的平行度，可将轴承座?300mm孔穿入心轴，

并用两块等高垫铁将主视图上平面垫起，这时用百分表分别测量心轴两端最高点，其差值（即平行度误差）是否符合要求。检测右侧面对基准C的垂直度，可将工件用Φ30mm心轴安装在偏摆仪上，再用百分表测工件右侧面，百分表最大与最小差值（即垂直度偏差值）是否符合要求。检查其他长度孔径尺寸，需确保游标卡尺、千分尺的读数正确。

2.9 填写工艺卡片

轴承座机械加工工艺过程卡

工序号 工序名称 10 20 30 40 50 铸 清洗 热处理 铣 铣 工序内容 铸造 清洗 人工时效处理 夹轴承孔两侧毛坯，按线找正，铣轴承座底面，照顾尺寸30mm 以已加工底面定位，在轴孔处压紧，铣主视图上面及轴承孔左、右侧面42mm,铣2mm×1mm槽，照顾底面厚度15mm 60 铣 夹42mm两侧面，按底面找正，铣四侧面，保尺寸38mm和82mm X5030A 工艺装备 X5030A B6050

16

无锡职业技术学院

（续） 工序号 工序名称 70 镗 工序内容 以底面及侧面定位，采用弯板式?0.021专用夹具装夹工件，镗?300 工艺装备 CA6140 mm、Φ35mm孔、倒角C1，保?30?0.0210mm中心至上平面距离15 80 钻 ?0.050mm X5030A 以主视图上平面及?30?0.0210mm孔定位，钻Φ6mm、Φ4mm各孔，钻2×Φ9mm孔，钻2×Φ?0.213mm沉孔（深80mm）,钻2×Φ8mm孔至Φ6mm（装配时再进行合钻、铰） 90 100 110 120 涂漆 钳 检 入库 涂漆 去毛刺 检验各部尺寸及精度 入库 17

无锡职业技术学院

第3章 轴承座零件的三维造型及编程

3.1 轴承座零件的三维造型

使用UG6.0软件进行实体造型得如图：

零件图

18

无锡职业技术学院

3.2 轴承座零件的编程

O0100 //左右侧面

T0101 Φ8立铣刀 G54 G90 G00 X0 Y0 Z50 M03 S1200 M08 M98 P1000 L3 G91 G01 X6 G90 Z100 M09 M30

O1000 //子程序

G90 G00 X2 Y-5 Z2 G01 Z-3

G01 Y43 F100 G00 X0 Y0 Z50 M99

O0200 //前后侧面

T0101

G54 G90 G00 X0 Y0 Z50 M03 S1200 M08 M98 P2000 L13 G91 G01 X6 G90 Z100 M09 M30

O2000 //子程序

G90 G00 X2 Y-5 Z2 G01 Z-3

G01 Y57 F100 G00 X0 Y0 Z50 M99

O0300 //孔

T0202 Φ6mm钻头 G54 G90 G00 X0 Y0 Z50 G00 Z2 M03 S600

G99 G81 X9 Y9 Z-20 R3 F120 G98 Y29

G99 X41 Y13 X73

G98 Y29

G00 X200 Y0 Z100 M05 T0303 Φ13钻头 M03 S600

G99 G81 X9 Y29 Z-15 R3 F120 X73 Y9 G00 Z30 M30

19

无锡职业技术学院

小结

在这即将毕业之际，毕业设计就是我们学完了大学的全部基础课、技术基础课以及大部分专业课之后的一次考验。我们进行毕业设计，是对之前所学各课程的一次深入的综合性的总复习,也是一次理论联系实际的训练,因此,它在我们三年的大学生活中占有重要的地位。

对于我个人来说，我希望能通过这次毕业设计对自己的三年的大学生活做出总结，同时为将来工作进行一次适应性训练，从中锻炼自己分析问题、解决问题的能力，为今后自己的工作和生活打下一个良好的基础。说实话这次毕业设计对我来说的确是一次考验。虽然毕业设计的绝大部分内容在以前的课程中均有涉及，但真正自己独立完成一件零件的设计加工，还是遇到了很多问题。当自己面对毕业设计重重困难，在一次又次的打击与挫折下,自己心里不免有些沮丧起来。觉得自己怎么上了三年的大学，竟然连最后的毕业设计都完成不了。然而现实就是现实，没办法，毕业设计是必须完成的。虽然自己心里有这样的挫败感，但不到最后我也不想认输，所以自己只能强迫自己去查资料，去请教其他同学。

从这次毕业设计中也可以看出一些问题:

1.心态:应该保持认真的态度，遇到问题，不能一味的逃避。而是要勇敢地面对，相信自己。当然，既要坚持独立的解决问题，又不能太钻牛角尖，实在解决不了可向他人请教。

2.基础：认真学好基础知识，扎实自己的基本功，使面对问题时不会遇到很多挫折，避免打击自己的自信心。若基础知识学得不扎实，做起毕业设计就会经常卡壳，出现更多问题，甚至导致自己很烦躁，最终无心于设计。故好好学习基础知识很重要。就像盖楼房先要打地基，要盖的楼房越高地基就得越深。

然而，当我着手整理自己的毕业设计成果时，仔细回味这几周的心路历程，那种少有的满足和喜悦让我觉得一切都是值得的。总的说来，我在这次设计中

20

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/4jsg.html