水冷调心轴承座的工艺设计

李庆丰 梁鹏军 张元贞 （天津天铁冶金集团有限公司机械装修部，河北涉县 056404)

水冷调心轴承座的工艺设计

李庆丰 梁鹏军 张元贞 （天津天铁冶金集团有限公司机械装修部，河北涉县 056404)

烧结齿辊破碎机滑动轴承的支撑体是水冷调心轴承座，它由水冷调心轴承底座、水冷调心轴承盖组配而成，有两组加工表面，它们之间有一定的位置要求。通过加工工艺设计，并结合工艺对水冷调心轴承座进行加工工序的确定，在加工内球面时使用了专用工装。满足了用户单位备件的使用要求。

轴承座 加工 工艺 工装 设计

1 前言

水冷调心轴承座是整个齿辊破碎机主要部件，其加工质量的好坏将直接影响齿辊破碎机的使用寿命，所以对于水冷调心轴承座整体加工工艺的设计及工序的优化设计具有重要的意义。水冷调心轴承座是由分体的水冷调心轴承底座、水冷调心轴承盖组配，采用双头螺栓连接后配合加工ø452 mm和ø470+0.096mm的两个孔。这两个孔之间有很高的位置度要求。并且内球孔ø470+0.096mm加工时需要设计制造专用工装才能加工，从而保证其加工精度和表面粗糙度，最终确保它们之间的位置度要求。

2 水冷调心轴承座的工艺设计

2.1 水冷调心轴承座的工艺分析

水冷调心轴承座由水冷调心轴承底座、水冷调心轴承盖组配而成。共有两组加工表面，它们之间有一定的位置要求如下。

2.1.1 以轴承座中心高310 mm为中心的加工表面

这些加工表面包括：轴承底座的底平面;520 mm尺寸的轴承底座、轴承盖相配合的子口面;轴承底座80 mm尺寸的上平面;轴承盖的ø40 mm尺寸的上平面。连接孔4-ø33 mm、螺孔4-M30×120 mm孔深150 mm及轴承盖上的M30的螺孔、M24螺孔ø20.5 mm的通孔、ø32 mm的通孔。

2.1.2 以ø470+0.096孔为中心的加工表面

分体的水冷调心轴承底座、水冷调心轴承盖，采用双头螺栓连接配合加工ø452 mm和ø470+0.096mm的两个孔。加工孔后拆开，轴承底座销子定位孔为ø30+0.033mm。

这两组加工表面之间有的位置要求，主要是：ø470+0.096mm孔与底平面的垂直度不大于0.04 mm;ø452 mm与ø470+0.096mm两孔的同轴度不大于0.03 mm。

由以上分析可知，对于这两组加工表面，必须首先加工轴承座中心高度方面的平面。然后以底平面为基准加工ø452 mm、ø470+0.096mm两孔。特别是内球孔ø470+0.096mm加工时需设计制造专用工装才能加工。

2.2 毛坯的要求

考虑到齿辊破碎机24 h连续工作，零件在生产过程中长期连续受载，内孔与调心滑动轴承接触，需要耐磨。故选用ZG340-640铸钢件，它具有高强度、高硬度、高耐磨性能，比较适合烧结生产的工作要求。

2.3 基准的选择

根据粗基准选择原则和零件的实际情况，选择水冷调心轴承孔中心为粗基准。根据精基准选择原则，选择水冷调心轴承座底平面为精基准。

2.4 制定工艺路线

2.4.1 水冷调心轴承底座加工工序

（1) 划线。 先以 ø452 mm、ø470+0.096mm中心孔线为基准，划520 mm尺寸子口面加工线，80 mm尺寸上平面线，330 mm尺寸上、下平面线。

（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) 把水冷调心底轴承座、水冷调心轴承盖钳装在一起，按照水冷调心轴承盖的4-ø32 mm孔线钻孔、攻丝、扩孔，加工4-ø32 mm、4-M30 mm成活。再用4-M30×220 mm的双头螺杆、4-M30 mm螺母把二者连接在一起（合加工)。

（5) 粗、精镗ø452 mm孔成活（合加工)。

（6) 粗、精镗ø470+0.096mm孔成活（合加工)。

（7) 把轴承座、轴承盖拆开。

（8) 划 ø30+0033mm、4-ø33 mm 孔线。

（9) 钻、铰 ø30+0033mm、钻 4-ø33 mm。

（10) 检验。

2.4.2 水冷调心轴承盖加工工序

（1) 先以 ø452 mm、ø470+0.096mm中心孔线为基准，划520 mm尺寸子口面加工线、145 mm尺寸的上、下平面线、315 mm尺寸的上平面线。

（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) 工艺同水冷调心轴承底座的工序4～工序7。

（5) 划M24 mm孔线。

（6) 钻 ø20.5 mm，攻丝M24 mm。

（7) 检验。

3 机械加工余量及毛坯尺寸的确定

水冷调心轴承座的材质为ZG340-640，毛坯重量约为385 kg，生产类型为批量生产，采用木模砂型铸造获得毛坯。根据上述资料及加工工艺，分别确定各加工表面的机械加工余量，工艺尺寸及毛坯尺寸如下。

3.1 水冷调心轴承底座加工余量及毛坯尺寸的确定

3.1.1 内孔表面

由图形可知ø452 mm孔在ø470+0.096mm两端，每端宽度各为20 mm。ø452 mm为自由尺寸公差，表面粗糙度要求较低，选取毛坯直径余量为2Z=10 mm。

ø470+0.096mm球孔分布在孔ø452 mm中间，宽度为130 mm，考虑到铸造操作难度，选用与ø452 mm一起。也就是内孔毛坯尺寸统一为ø442 mm。

3.1.2 底平面

底平面尺寸是880×280 mm，为了减少切削面、增大接触面的稳定性，设计两处265×280 mm深5mm的凹槽。查《金属机械加工工艺人员手册》表5-14，选取底平面余量8 mm。

3.1.3 上平面及520 mm子口面

考虑铸造性能的可行性，520 mm子口面高度只有20 mm，选取与上平面平齐。查《金属机械加工工艺人员手册》表5-14，选取上平面毛坯余量为7 mm。

3.1.4 80 mm尺寸上平面

该面为自由尺寸公差，表面粗糙度要求较低。选取平面余量5 mm。

3.1.5 螺栓孔、销子孔

4-ø33 mm 通孔，4-M30×120 mm 孔深 150 mm，ø30+0.033mm的孔，毛坯为实体，不用铸出。

3.2 水冷调心轴承盖加工余量及毛坯尺寸的确定

3.2.1 内孔表面

由图形知，ø452 mm的孔在ø470+0.096mm的孔两端，两端宽度都是20 mm，ø452 mm为自由尺寸公差，表面粗糙度要求较低。选取直径方向毛坯余量2Z=10 mm。

ø470+0.096mm球孔分布在孔ø452 mm中间，宽度为130 mm，考虑到铸造操作难度，选用与ø452 mm一起。也就是内孔毛坯尺寸统一为ø442 mm。

3.2.2 下平面及520 mm子口面

考虑铸造性能的可行性，520 mm子口面高度只有25 mm，选取与下平面平齐。查《金属机械加工工艺人员手册》5表-14，选取下平面毛坯余量7 mm。

3.2.3 上平面

315 mm尺寸上平面是装油杯，为自由尺寸公差，表面粗糙度要求较低。选取平面毛坯余量为5 mm。145 mm上面是螺母接触面，为自由尺寸公差，表面粗糙度要求较低。选取平面毛坯余量5 mm。

3.2.4 螺栓孔、油杯孔

4-ø32 mm 通孔，M24×120 mm 深 24 mm，ø20.5 mm的孔，毛坯都为实体，不铸出。

水冷调心轴承底座、水冷调心轴承盖，毛坯加工余量见毛坯图1、图2。

4 加工工序及切削参数的确定

依据设计的加工工艺方案对水冷轴承座及水冷调心轴承盖的各个加工工序的切削参数进行确定。

4.1 水冷调心轴承底座的加工工序及切削参数的确定

图1 水冷调心轴承底座毛坯图

图2 水冷调心轴承盖毛坯图

水冷调心轴承底座的加工工序中工序3、5、6是重点工序需要加以说明。

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。

切削用量的选择：

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

进给量S的选择：前3次取S=1.5 mm/双行程，最后一次取S=1.5 mm/双行程;

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

以上选择的切削用量保证了子口面的加工精度要求。

4.1.2 工序5：粗、精镗ø452 mm孔成活（合加工)。选用机床：T612。

切削深度t的选择：分3次加工，粗加工=2 mm（两次)，精加工=1 mm;

进给量f：粗、精加工均选取f=0.15 mm/r;切削速度：43 m/min。

以上加工获得了精度良好的内孔。

4.1.3 工序6：粗、精镗ø470+0.096mm孔成活（合加工)

选用机床T612及内球面专用卡具。

切削深度：分4次加工，粗加工=2.5 mm（两次)，精加工=0.1 mm(两次);

进给量f：粗加工选取f=0.15 mm/r、精加工选取f=0.10 mm/r;

切削速度：43 m/min。

以上加工获得良好的内球面精度。本工序内球面专用卡具的设计见下5。

4.2 水冷调心轴承盖的加工工序及切削参数的确定

水冷调心轴承盖的加工工序中子口面的加工同轴承底座的子口面的加工，与轴承座一起加工的内球孔的加工为合加工，4.1中已叙述。

5 水冷轴承座加工工装设计

水冷轴承座是对开式且内孔直径为球形，在镗床上加工球面须用专用工装，才能完成球面的加工，设计的工装如下图3、图4。

图3 内球面专用夹具的俯视图

图4 主视图

5.1 夹具的装卡及调整

5.1.1 工装装在镗床平圆盘上，用4个M20T型槽螺栓固定。

5.1.2 连杆座装在镗床平圆盘径向进给滑枕上，用M16T型槽螺栓固定。

5.1.3 用手摇镗床进给手柄，使滑枕带动联杆并带动旋转刀架转动，无卡滞现象。

5.1.4 调整连杆螺母，使旋转刀架刀杆处于合理位置。

5.2 工作原理

加工的方法是：启动镗床，通过手摇进给手柄或挂自动进给，滑枕沿滑道运动，推动导架、连杆、旋转刀架，镗刀，使镗刀以旋转刀架为中心做轴向旋转运动，镗床平圆盘做径向圆周运动，镗刀的合运动轨迹为球面，达到加工内球面的目的。

6 结论

通过此次对水冷轴承座的分体加工工艺、加工工序以及工装的设计，取得了以下几项成果。

6.1 为以后轴承座类的分体加工积累了丰富的经验。

6.2 内球孔的加工工装设计，满足了水冷轴承座内孔的技术要求，达到了现场的使用要求。同时也提高了我厂技术人员的工装设计能力。

6.3 水冷轴承座的成功制作，满足了使用单位的备件需求，同时也为我厂创造了可观的效益。

[1]孟少农.机械加工工艺手册（第1卷)[M].北京:机械工业出版社，1991.

[2]陈明.机械制造工艺学[M].北京:机械工业出版社，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 责编 崔建华)

李庆丰，工程师，1993年7月毕业于天津大学机电分校模具设计与制造专业，现在天铁集团机械装修部从事管理工作。