水冷調(diào)心軸承座的工藝設(shè)計

李慶豐 梁鵬軍 張元貞 （天津天鐵冶金集團(tuán)有限公司機(jī)械裝修部，河北涉縣 056404)

水冷調(diào)心軸承座的工藝設(shè)計

李慶豐 梁鵬軍 張元貞 （天津天鐵冶金集團(tuán)有限公司機(jī)械裝修部，河北涉縣 056404)

燒結(jié)齒輥破碎機(jī)滑動軸承的支撐體是水冷調(diào)心軸承座，它由水冷調(diào)心軸承底座、水冷調(diào)心軸承蓋組配而成，有兩組加工表面，它們之間有一定的位置要求。通過加工工藝設(shè)計，并結(jié)合工藝對水冷調(diào)心軸承座進(jìn)行加工工序的確定，在加工內(nèi)球面時使用了專用工裝。滿足了用戶單位備件的使用要求。

軸承座 加工 工藝 工裝 設(shè)計

1 前言

水冷調(diào)心軸承座是整個齒輥破碎機(jī)主要部件，其加工質(zhì)量的好壞將直接影響齒輥破碎機(jī)的使用壽命，所以對于水冷調(diào)心軸承座整體加工工藝的設(shè)計及工序的優(yōu)化設(shè)計具有重要的意義。水冷調(diào)心軸承座是由分體的水冷調(diào)心軸承底座、水冷調(diào)心軸承蓋組配，采用雙頭螺栓連接后配合加工?452 mm和?470+0.096mm的兩個孔。這兩個孔之間有很高的位置度要求。并且內(nèi)球孔?470+0.096mm加工時需要設(shè)計制造專用工裝才能加工，從而保證其加工精度和表面粗糙度，最終確保它們之間的位置度要求。

2 水冷調(diào)心軸承座的工藝設(shè)計

2.1 水冷調(diào)心軸承座的工藝分析

水冷調(diào)心軸承座由水冷調(diào)心軸承底座、水冷調(diào)心軸承蓋組配而成。共有兩組加工表面，它們之間有一定的位置要求如下。

2.1.1 以軸承座中心高310 mm為中心的加工表面

這些加工表面包括：軸承底座的底平面;520 mm尺寸的軸承底座、軸承蓋相配合的子口面;軸承底座80 mm尺寸的上平面;軸承蓋的?40 mm尺寸的上平面。連接孔4-?33 mm、螺孔4-M30×120 mm孔深150 mm及軸承蓋上的M30的螺孔、M24螺孔?20.5 mm的通孔、?32 mm的通孔。

2.1.2 以?470+0.096孔為中心的加工表面

分體的水冷調(diào)心軸承底座、水冷調(diào)心軸承蓋，采用雙頭螺栓連接配合加工?452 mm和?470+0.096mm的兩個孔。加工孔后拆開，軸承底座銷子定位孔為?30+0.033mm。

這兩組加工表面之間有的位置要求，主要是：?470+0.096mm孔與底平面的垂直度不大于0.04 mm;?452 mm與?470+0.096mm兩孔的同軸度不大于0.03 mm。

由以上分析可知，對于這兩組加工表面，必須首先加工軸承座中心高度方面的平面。然后以底平面為基準(zhǔn)加工?452 mm、?470+0.096mm兩孔。特別是內(nèi)球孔?470+0.096mm加工時需設(shè)計制造專用工裝才能加工。

2.2 毛坯的要求

考慮到齒輥破碎機(jī)24 h連續(xù)工作，零件在生產(chǎn)過程中長期連續(xù)受載，內(nèi)孔與調(diào)心滑動軸承接觸，需要耐磨。故選用ZG340-640鑄鋼件，它具有高強(qiáng)度、高硬度、高耐磨性能，比較適合燒結(jié)生產(chǎn)的工作要求。

2.3 基準(zhǔn)的選擇

根據(jù)粗基準(zhǔn)選擇原則和零件的實際情況，選擇水冷調(diào)心軸承孔中心為粗基準(zhǔn)。根據(jù)精基準(zhǔn)選擇原則，選擇水冷調(diào)心軸承座底平面為精基準(zhǔn)。

2.4 制定工藝路線

2.4.1 水冷調(diào)心軸承底座加工工序

（1) 劃線。 先以 ?452 mm、?470+0.096mm中心孔線為基準(zhǔn)，劃520 mm尺寸子口面加工線，80 mm尺寸上平面線，330 mm尺寸上、下平面線。

（2) 刨310 mm尺寸底平面成活。

（3) 刨330 mm尺寸上平面，520 mm尺寸子口面，310mm尺寸上平面，80 mm尺寸上平面。

（4) 把水冷調(diào)心底軸承座、水冷調(diào)心軸承蓋鉗裝在一起，按照水冷調(diào)心軸承蓋的4-?32 mm孔線鉆孔、攻絲、擴(kuò)孔，加工4-?32 mm、4-M30 mm成活。再用4-M30×220 mm的雙頭螺桿、4-M30 mm螺母把二者連接在一起（合加工)。

（5) 粗、精鏜?452 mm孔成活（合加工)。

（6) 粗、精鏜?470+0.096mm孔成活（合加工)。

（7) 把軸承座、軸承蓋拆開。

（8) 劃 ?30+0033mm、4-?33 mm 孔線。

（9) 鉆、鉸 ?30+0033mm、鉆 4-?33 mm。

（10) 檢驗。

2.4.2 水冷調(diào)心軸承蓋加工工序

（1) 先以 ?452 mm、?470+0.096mm中心孔線為基準(zhǔn)，劃520 mm尺寸子口面加工線、145 mm尺寸的上、下平面線、315 mm尺寸的上平面線。

（2) 刨145 mm尺寸上平面，315 mm尺寸上平面。

（3) 刨 520 mm尺寸子口面，145 mm尺寸下平面，刨315 mm尺寸底平面成活。

（4) 工藝同水冷調(diào)心軸承底座的工序4～工序7。

（5) 劃M24 mm孔線。

（6) 鉆 ?20.5 mm，攻絲M24 mm。

（7) 檢驗。

3 機(jī)械加工余量及毛坯尺寸的確定

水冷調(diào)心軸承座的材質(zhì)為ZG340-640，毛坯重量約為385 kg，生產(chǎn)類型為批量生產(chǎn)，采用木模砂型鑄造獲得毛坯。根據(jù)上述資料及加工工藝，分別確定各加工表面的機(jī)械加工余量，工藝尺寸及毛坯尺寸如下。

3.1 水冷調(diào)心軸承底座加工余量及毛坯尺寸的確定

3.1.1 內(nèi)孔表面

由圖形可知?452 mm孔在?470+0.096mm兩端，每端寬度各為20 mm。?452 mm為自由尺寸公差，表面粗糙度要求較低，選取毛坯直徑余量為2Z=10 mm。

?470+0.096mm球孔分布在孔?452 mm中間，寬度為130 mm，考慮到鑄造操作難度，選用與?452 mm一起。也就是內(nèi)孔毛坯尺寸統(tǒng)一為?442 mm。

3.1.2 底平面

底平面尺寸是880×280 mm，為了減少切削面、增大接觸面的穩(wěn)定性，設(shè)計兩處265×280 mm深5mm的凹槽。查《金屬機(jī)械加工工藝人員手冊》表5-14，選取底平面余量8 mm。

3.1.3 上平面及520 mm子口面

考慮鑄造性能的可行性，520 mm子口面高度只有20 mm，選取與上平面平齊。查《金屬機(jī)械加工工藝人員手冊》表5-14，選取上平面毛坯余量為7 mm。

3.1.4 80 mm尺寸上平面

該面為自由尺寸公差，表面粗糙度要求較低。選取平面余量5 mm。

3.1.5 螺栓孔、銷子孔

4-?33 mm 通孔，4-M30×120 mm 孔深 150 mm，?30+0.033mm的孔，毛坯為實體，不用鑄出。

3.2 水冷調(diào)心軸承蓋加工余量及毛坯尺寸的確定

3.2.1 內(nèi)孔表面

由圖形知，?452 mm的孔在?470+0.096mm的孔兩端，兩端寬度都是20 mm，?452 mm為自由尺寸公差，表面粗糙度要求較低。選取直徑方向毛坯余量2Z=10 mm。

?470+0.096mm球孔分布在孔?452 mm中間，寬度為130 mm，考慮到鑄造操作難度，選用與?452 mm一起。也就是內(nèi)孔毛坯尺寸統(tǒng)一為?442 mm。

3.2.2 下平面及520 mm子口面

考慮鑄造性能的可行性，520 mm子口面高度只有25 mm，選取與下平面平齊。查《金屬機(jī)械加工工藝人員手冊》5表-14，選取下平面毛坯余量7 mm。

3.2.3 上平面

315 mm尺寸上平面是裝油杯，為自由尺寸公差，表面粗糙度要求較低。選取平面毛坯余量為5 mm。145 mm上面是螺母接觸面，為自由尺寸公差，表面粗糙度要求較低。選取平面毛坯余量5 mm。

3.2.4 螺栓孔、油杯孔

4-?32 mm 通孔，M24×120 mm 深 24 mm，?20.5 mm的孔，毛坯都為實體，不鑄出。

水冷調(diào)心軸承底座、水冷調(diào)心軸承蓋，毛坯加工余量見毛坯圖1、圖2。

4 加工工序及切削參數(shù)的確定

依據(jù)設(shè)計的加工工藝方案對水冷軸承座及水冷調(diào)心軸承蓋的各個加工工序的切削參數(shù)進(jìn)行確定。

4.1 水冷調(diào)心軸承底座的加工工序及切削參數(shù)的確定

圖1 水冷調(diào)心軸承底座毛坯圖

圖2 水冷調(diào)心軸承蓋毛坯圖

水冷調(diào)心軸承底座的加工工序中工序3、5、6是重點工序需要加以說明。

4.1.1 工序3：刨330 mm尺寸上平面，520 mm尺寸子口面，310 mm尺寸上平面，80 mm尺寸上平面。本工序中520 mm尺寸子口面的加工，存在公差要求和粗糙度要求。

切削用量的選擇：

切削深度t：由于子口520+0.11mm深度為20 mm，需要分4次加工，前3次取t=6 mm，最后一次取t=2 mm;

進(jìn)給量S的選擇：前3次取S=1.5 mm/雙行程，最后一次取S=1.5 mm/雙行程;

切削速度的選擇：前3次取V=18.9 m/min;最后一次取V=22 m/min。

以上選擇的切削用量保證了子口面的加工精度要求。

4.1.2 工序5：粗、精鏜?452 mm孔成活（合加工)。選用機(jī)床：T612。

切削深度t的選擇：分3次加工，粗加工=2 mm（兩次)，精加工=1 mm;

進(jìn)給量f：粗、精加工均選取f=0.15 mm/r;切削速度：43 m/min。

以上加工獲得了精度良好的內(nèi)孔。

4.1.3 工序6：粗、精鏜?470+0.096mm孔成活（合加工)

選用機(jī)床T612及內(nèi)球面專用卡具。

切削深度：分4次加工，粗加工=2.5 mm（兩次)，精加工=0.1 mm(兩次);

進(jìn)給量f：粗加工選取f=0.15 mm/r、精加工選取f=0.10 mm/r;

切削速度：43 m/min。

以上加工獲得良好的內(nèi)球面精度。本工序內(nèi)球面專用卡具的設(shè)計見下5。

4.2 水冷調(diào)心軸承蓋的加工工序及切削參數(shù)的確定

水冷調(diào)心軸承蓋的加工工序中子口面的加工同軸承底座的子口面的加工，與軸承座一起加工的內(nèi)球孔的加工為合加工，4.1中已敘述。

5 水冷軸承座加工工裝設(shè)計

水冷軸承座是對開式且內(nèi)孔直徑為球形，在鏜床上加工球面須用專用工裝，才能完成球面的加工，設(shè)計的工裝如下圖3、圖4。

圖3 內(nèi)球面專用夾具的俯視圖

圖4 主視圖

5.1 夾具的裝卡及調(diào)整

5.1.1 工裝裝在鏜床平圓盤上，用4個M20T型槽螺栓固定。

5.1.2 連桿座裝在鏜床平圓盤徑向進(jìn)給滑枕上，用M16T型槽螺栓固定。

5.1.3 用手搖鏜床進(jìn)給手柄，使滑枕帶動聯(lián)桿并帶動旋轉(zhuǎn)刀架轉(zhuǎn)動，無卡滯現(xiàn)象。

5.1.4 調(diào)整連桿螺母，使旋轉(zhuǎn)刀架刀桿處于合理位置。

5.2 工作原理

加工的方法是：啟動鏜床，通過手搖進(jìn)給手柄或掛自動進(jìn)給，滑枕沿滑道運(yùn)動，推動導(dǎo)架、連桿、旋轉(zhuǎn)刀架，鏜刀，使鏜刀以旋轉(zhuǎn)刀架為中心做軸向旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，鏜床平圓盤做徑向圓周運(yùn)動，鏜刀的合運(yùn)動軌跡為球面，達(dá)到加工內(nèi)球面的目的。

6 結(jié)論

通過此次對水冷軸承座的分體加工工藝、加工工序以及工裝的設(shè)計，取得了以下幾項成果。

6.1 為以后軸承座類的分體加工積累了豐富的經(jīng)驗。

6.2 內(nèi)球孔的加工工裝設(shè)計，滿足了水冷軸承座內(nèi)孔的技術(shù)要求，達(dá)到了現(xiàn)場的使用要求。同時也提高了我廠技術(shù)人員的工裝設(shè)計能力。

6.3 水冷軸承座的成功制作，滿足了使用單位的備件需求，同時也為我廠創(chuàng)造了可觀的效益。

[1]孟少農(nóng).機(jī)械加工工藝手冊（第1卷)[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社，1991.

[2]陳明.機(jī)械制造工藝學(xué)[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社，2005.

Technological Design of Water Cooled Center Adjustable Bearing Block

Li Qingfeng,Liang Pengjun,Zhang Yuanzhen

The sliding bearing of toothed roll crusher at sintering plant is supported by a water cooled center adjustable bearing block,which consists of a bearing base and shaft covers with two groups of position required machining surfaces.Special fixture was used during inner spheroid machining by machining process design and the determination of bearing block machining procedure in combination with the process.The spare part requirement by the customer was met.

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（收稿 2010-11-07 責(zé)編 崔建華)

李慶豐，工程師，1993年7月畢業(yè)于天津大學(xué)機(jī)電分校模具設(shè)計與制造專業(yè)，現(xiàn)在天鐵集團(tuán)機(jī)械裝修部從事管理工作。