GBW92外圆滚压装置设计

I摘要本说明书详细介绍了车滚压的加工原理，而且以活柱筒为例，详细设计了一个用于活柱筒外圆加工的车滚压装置，最后仔细分析了本装置的适用范围和经济价值等内容。活柱筒的外圆加工通常采用(车—磨)等工序，但是本装置采用一种新的方法——滚压加工，来实现外圆表面的粗糙度的要求，而且滚压加工还有提高工件硬度、耐磨性、耐腐蚀性等在切削加工中无法得到的特性。本装置只需对普通车床加以改造，把大托板上的刀架换成本装置，就可以实现精密加工的效果。本装置适用于几乎所有外圆表面加工，而且对那些对表面有较高要求的工件，更能发挥出本装置的优势。本装置是一种工艺装备，而且结构简单，对于一般的厂家都有能力自行设计并制造出适合其产品的车滚压装置。关键词：车滚压、外圆、滚子、粗糙度IISummaryThespecificationexpoundsthelathing-grindingprocessingprinciple,takesInnerpropdrumasanexampleindesigningalathing-grindingdeviceusedinouter-circleprocessingofInnerpropdrumindetails,andatlastanatomizestheapplicationscopeandeconomicvaluemultipliedwithotherinformationofthisinstallation.Theouter-circleprocessingofInnerpropdrumusuallyusesaworkingprocedure,calledLathing—Grindingandsoforth.However,thisdevicementionedaboveadoptsanewwaynamedRollingprocessing,aimingatachievingtherequestsofcoarsenessdegreeofouter-circle,improvingtheunobtainablecharacteristicsoftheworkpiecesintheprocessofCutting,suchashardness,abrasiveresistanceaswellastarnishresistanceandsoon.TheprecisionfinishingcouldcomeintoeffectaslongastheenginelathesarereconstructedandthetoolholdersonthesplintsareexchangedwiththeLathing-Grinding,whichcouldapplytoeveryouter-circlesurfaceprocessingandmoreovermakefulluseofitwithreferencetothoseworkpieceswhosesurfaceprocessingcallsforahigherdemand.Almosteveryecumenicalmanufacturercouldhavethecapabilitytoproducesuitablelathing-grindingdevicesallbythemselves,becausethisdevice,astechnologicalequipment,isofsimpleconfiguration.Keywords:Lathing-Grinding、Outer-circle、Roller、Coarsenessdegree目录摘要……………………………………………………………………………ⅠSummary………………………………………………………………………Ⅱ第1章绪论…………………………………………………………………11.1选题意义……………………………………………………………11.2滚压加工的概况……………………………………………………11.2.1滚压加工的概念……………………………………………11.2.2滚压加工的原理……………………………………………11.2.3滚压加工的特点及其应用场合……………………………21.2.4滚压加工的分类……………………………………………21.3本文主要研究内容…………………………………………………4第2章设计方案的确定……………………………………………………52.1设计参数……………………………………………………………52.2设计方案的确定……………………………………………………5第3章工作参数的选择……………………………………………………73.1滚压力………………………………………………………………73.2过盈量……………………………………………………………73.3滚压速度……………………………………………………………83.4滚压进给量…………………………………………………………83.5切削用量……………………………………………………………83.6工件原始表面质量…………………………………………………93.7冷却液………………………………………………………………9第4章主要结构的确定及校核……………………………………………104.1滚子设计及计算……………………………………………………104.1.1滚子的设计…………………………………………………124.1.2滚子的失效分析……………………………………………124.2滚压器的尺寸计算…………………………………………………134.3轴承的选择及计算…………………………………………………154.3.1轴承的受力分析……………………………………………154.3.2轴承寿命计算………………………………………………164.4导轨的选定…………………………………………………………164.5其余结构的确定……………………………………………………174.5.1滚压过盈量的调节机构……………………………………174.5.2吃刀深度的调节机构………………………………………174.5.3车刀的选用…………………………………………………174.5.4挡屑装置……………………………………………………184.5.5冷却装置……………………………………………………18第5章外圆滚压加工注意事项……………………………………………19第6章车滚压的加工效果…………………………………………………206.1尺寸精度和表面粗糙度………………………………………………206.2金属内部的物理变化…………………………………………………206.3表面性能的变化………………………………………………………21第7章车滚压装置的用途…………………………………………………22第8章经济价值分析………………………………………………………23结论……………………………………………………………………………24致谢……………………………………………………………………………25参考文献.………………………………………………………………………26专题快速制模技术…………………………………………………………27附录1……………………………………………………………………………36附录2……………………………………………………………………………42-1-第1章绪论1.1选题意义对于活柱筒的外圆表面加工，按照传统加工方法(车—磨)，虽然也能够满足设计要求，但是，随着产量的增加，设备需要量也加大，辅助时间加长。在这种情况下，我们可以利用CA6140等普通车床，加装一种外圆车滚压装置。该装置对外圆柱面同时进行切削和滚压加工，能获得一定的精糙度和抗疲劳强度。通过这个装置，不仅可能稳定地控制了活柱筒的表面质量，而且提高了加工效率,进而降低了生产成本。1.2滚压加工的概况1.2.1滚压加工的概念滚压加工是用滚柱滚压金属表面，将表面凸起部分碾压到凹陷部分，加工成平滑如镜的表面。与切削加工不同，滚压加工是一种塑性加工。滚压加工的工件不仅表面粗糙度瞬间可以达到Ra0.1～0.8μm，而且由于加工硬化提高其耐磨耗性的同时疲劳强度提高30%，拥有在切削加工中无法得到的特性。由于可简单而低成本的进行零部件的超精密加工，滚压加工日益被以汽车产业为首的精密机械、化学、家电等产业广泛应用，发挥其优势。1.2.2滚压加工的原理图1-1滚压加工原理图如图所示，根据金属变形的理论，工作表面在外力的作用下，被滚压金-2-属的原子间距离会暂时发生变动或晶粒间产生滑移。当外力达到一定数值时，被加工表面金属除产生弹性变形外，还会有塑性变形（即金属的残余变形）。由于塑性变形，不仅零件被加工表面的形状发生了变化，而且，其组织结构和物理性能也发生了变化，使金属被滚压层的组织变得紧密。晶粒变细、晶粒形状也沿着变形最大的方向延伸。同时在被滚压金属表面层内产生极大的压缩应力，使金属表面得到强化，提高了表面层的硬度；熨压平了微观不平度，大大降低了零件的表面粗糙度。被滚压金属表面的强度极限、屈服极限和疲劳极限行也都有所提高，但其相对延伸率和冲击强度则有所降低。这就使零件的抗腐蚀能力有所增加，使用性能也得到了改善。滚压加工时，在碾入区域滚柱将与切削加工面接触并渐渐加压，在塑性变形区域接触压力超过材料的屈服点，产生局部塑性变形。在滚柱下端最大负载作用后，在平滑区域开始弹性复原，滚柱渐渐与加工表面分离。在滚压器的滚压下，工件表面的不平度波峰和波谷被熨平和填平，故在一定的有效范围内，提高了工件的加工精度。1.2.3滚压加工的特点及其应用场合1.滚压加工的特点滚压加工是一种无屑光整加工方法。它是在常温状态下，利用硬材料（如淬火钢、硬质合金以及红宝石等）制成的工具，对被加工零件表面施加一定的压力，使表面层金属产生塑性变形，改变金属表面层的组织结构和物理性质，以达到光整表面，校正工件几何形状，提高加工精度的目的。由于滚压的结果，零件表层金属中产生了极大的压缩应力，因而强化了表面层金属，提高了强度极限、屈服极限和疲劳极限，使用零件表面产生一层冷硬层，增加了其耐磨性和谢腐蚀性能。从而，改善了零件的使用性能。2.滚压加工的应用场合滚压加工常用于加工内圆表面、圆柱面、圆锥面、开式圆弧表面、丝杆螺纹表面、齿轮齿形表面和平面以及一些不易加工的特殊形状表面等到。工件的材料可以是钢、铸铁或有色金属。滚压加工工艺简单，易于掌握，又不需要昂贵的专用设备，大、中、小型工厂企业均可采用，适用性强，是一种生产效率高能保证产品质量，提高经济效益的加工方法，具有较高的应用价值。1.2.4滚压加工的分类-3-1.滚压加工的分类滚压加工在目前还没有统一的分类方法。按加工原理大致可分为单珠（柱）式滚压加工、多珠（柱）行星式滚压加工、旋风式滚压加工、脉冲式滚压加工、轮式滚压加工、镗滚压复合加工以及车滚压复合加工等。单珠（柱）式滚压加工主要用于外圆、内孔、平面和丝杠螺纹表面的滚压加工，多珠（柱）行星式滚压加工主要用于直径较大的内孔表面的加工；旋风式滚压加工主要用于外圆表面的加工，特别是用于细长杆圆柱表面的加工，效果更为显著；脉冲式滚压加工用于内孔表面加工，并能加工不通孔和非对称间断表面类型的孔，对于壁厚不均匀的内孔，采用脉冲式冯压加工，能获得较细的内孔表面粗糙度和较高的精度；轮式滚压加工用于大直径深孔的加工，对于直径大于400mm，孔深超过去10m的大直径深孔，采用轮式滚压加工，能获得较理想的内孔表面粗糙度和精度；镗滚复合加工用于内孔加工，深孔加工特别常用。2.车滚压加工车滚压加工是由车滚压机床来实现的，车滚压机床主要由滚压器、车刀架、顶尖、冷却系统和普通车床组成，其中车刀架位于滚压器前，车刀紧挨着滚压器，使车削滚压同时顺序进行。3.车滚压的加工条件(1)加工前表面由于滚压加工是利用滚柱碾压的加工方法，所以加工后的表面粗糙度受凸起部分的高度及形状（即加工前状态）的影响。如果加工前表面状态粗糙（凸起部分高，凹陷部分深），则不能将凸起部分