轴承外圈加工工艺设计及改进 朱鹏2

第1页共18页杭州万向职业技术学院毕业设计说明书题目：轴承外圈的加工工艺设计及其改进系别：应用工程系专业：机电一体化技术班级：机电14-4姓名：朱鹏指导教师：高创宽2016年4月26日第2页共18页毕业设计原创性声明本人所呈交的毕业设计说明书是本人在导师的指导下进行的设计工作所取得的成果。据我所知，除设计中已经注明引用的内容外，本设计不包含其他个人已经发表的成果。对本设计的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在设计说明书中作了明确说明并表示谢意。作者签名：日期：第3页共18页目录1.零部件功能与结构························451.1滚动轴承工作原理·····················41.2滚动轴承功能(作用)····················41.3滚动轴承结构分析·····················42.轴承外圈零件图·························53.轴承外圈零件工艺分析······················54.轴承外圈加工工艺设计······················54.1加工工艺路线拟定·····················54.2填写工艺卡························65.轴承外圈加工工序设计······················65.1工序二：车外圆Φ52.27×7滚道Φ40.74×3.8轴承·······65.2工序三：车外圆Φ52.27×8滚道Φ48.7×15轴承········86.轴承外圈加工的改进·····················10设计总结····························12参考文献····························13致谢·····························14附件1-1···························15附件2·····························16轴承外圈加工工艺与改进第4页共18页1.零件功能与结构1.1滚动轴承工作原理滚动轴承借助于在内、外圈之间滚动体的滚动实现力的传递。内圈紧配合于轴颈上，外圈与所配合装置之间允许有少许的转动。当轴转动时，内圈随轴颈回转，并引导滚动体一面绕其轴心自转；一面沿内外圈滚道公转。轴承有径向间隙和轴向游隙，以保证滚动体能自由转动。滚动体与内、外圈之间的相对运动属于纯滚动。保持架用于维持各滚动体之间的相对位置，防止歪斜和相互碰撞，保证滚动体能沿滚道均匀分布。1.2滚动轴承功能（作用）滚动轴承用于支承轴及轴上零件，并保持轴的正常工作位置和旋转精度。1.3滚动轴承结构分析滚动轴承属于轴套类零件，一般由内圈、外圈、滚动体和保持架组成。滚动体与内外圈材料要求有高的硬度和接触疲劳强度、良好的耐磨性和冲击韧性。一般用含铬合金钢（GCr15、GCr6、GCr15SiMn、GCr9等）制造，热处理后硬度可达HRC61-65。套圈及滚动体一般采用高碳铬钢制造。多数轴承使用JIS钢种的SUJ2、大型轴承使用SUJ3制造。在需要耐冲击的情况下，轴承材料多选用铬钢、铬钼钢、镍铬钼钢，并采用渗炭淬火，使钢从表面至适当的深度有一个硬化层。具有适当的硬化深度，细密的组织，合适硬度的表面及心部硬度的渗炭轴承，比使用轴承钢的轴承具有优良的耐冲击性。进口轴承一般都实施了真空脱气处理。因此，所用材料清净度高，氧气含量少，质量好。同时经过恰当的热处理，轴承的滚动疲劳寿命显著提高。此外，还有可用于在污染环境中工作的不锈钢；用于特殊场合的陶瓷材料；还有耐热性优良的高速钢。本文的轴承外圈材料选用GCr15。轴承外圈加工工艺与改进第5页共18页2.轴承外圈零件图图1-1轴承外圈零件图3.轴承外圈零件图工艺分析轴承外圈结构简单，属于一般的轴套类零件。主要加工表面要求：外径尺寸Φ52.270.03；表面粗糙度Ra1.0μm；滚道尺寸Φ40.740.03；倾斜角度14°2'10''；∠S'E（倾斜度）:0.03；—LE（直线度）:无凹形和波浪形。该零件其余加工表面加工精度均较低，不需要高精度机床进行加工，通过车削加工即可达到表面粗糙度以及尺寸公差要求。4.轴承外圈加工工艺设计4.1加工工艺路线拟定4.1.1方案一轴承外圈加工工艺与改进第6页共18页工序一、毛坯备料Φ55×16工序二、车外圆Φ52.27×7、滚道Φ40.74×3.8工序三、车外圆Φ52.27×8、滚道Φ48.7×15工序四、检验工序五、清洗防锈4.1.2方案二工序一、毛坯备料Φ55×16工序二、车外圆Φ52.27×8、滚道Φ48.7×15工序三、车外圆Φ52.27×7、滚道Φ40.74×3.8工序四、检验工序五、清洗防锈选择：对于方案二而言，若基面选择不好，会影响零件尺寸精度，这会大大影响零件加工合格率；采用方案一所加工产品的合格率比方案二更稳定，也同样能完成加工要求，故而选择方案一。4.2填写工艺卡见附件1-1。5.轴承外圈加工工序设计该加工工序主要为车外圆和滚道2个工序，下面重点对其予以介绍。5.1工序二：车外圆Φ52.27×7、滚道Φ40.74×3.85.1.1设备选择选用CKA6136i数控车床。5.1.2定位基准与装夹方案未加工表面外径Φ55、滚道Φ46这一面可用为定位基准，装夹方案为气压三爪卡盘自定心装夹。5.1.3加工顺序轴承外圈加工工艺与改进第7页共18页先车外圆Φ52.27×7mm,再车滚道Φ40.74×3.8mm。5.1.4刀具选择VP15TF外圆车刀、VP15TF内孔车刀。5.1.5切削用量选择(1)Φ52.27×7mm外圆①背吃刀量单边余量为Z=0.015ap=（dw—dm）/2ap=(55-52.3)/2=1.35mm②进给量根据《机械制造工艺与机床夹具设计指导第2版》有关公式计算可得：f=0.5mm/r③切削速度vc=(πdwn)/1000vc=（3.14×55×1600）/1000=251.2m/min5.1.6填写工序卡见附件2-2。5.1.7数控编程O2051；程序名M8；冷却开T0101；VP15TF外圆车刀G50S1600；限制最高车床转速1600G96S200M03；恒速控制转速200主轴正转G00X55；快速定位Z0；G1X39F0.15；G0X52.3Z2；G1Z-7F0.22；G0X55Z2；X47.1；轴承外圈加工工艺与改进第8页共18页G1Z0F0.25；U2.2W-0.6F0.1；相对坐标G03X51.5Z-2.1R2.4；G1X52.82Z-4.6；G00X60Z100；快速定位T0202；VP15TF内孔车刀G96S200M3；恒速控制转速200主轴正转G00X45.03；快速定位Z2；G01Z0.3F0.5；U-1.28W-0.37F0.15；相对坐标G02X40.94Z-1.53R1.9；G01X39.73Z-3.8；G00Z60；M30；程序结束并返回5.2工序三：车外圆Φ52.27×8、滚道Φ48.7×155.2.1设备选择选用CKA6136i数控车床。5.2.2定位基准与装夹方案已加工表面外径Φ52.27滚道Φ40.74这一面可作为定位基准，装夹方案为气压卡盘自定心装夹。5.2.3加工顺序先车外圆Φ52.27×8mm，再车滚道Φ48.7×15mm。5.2.4刀具选择VP15TF外圆车刀、VP15TF内孔车刀。5.2.5切削用量选择轴承外圈加工工艺与改进第9页共18页(1)Φ52.27×7mm外圆①背吃刀量单边余量为Z=0.015ap=（dw—dm）/2ap=(55-52.3)/2=1.35mm②进给量根据《机械制造工艺与机床夹具设计指导第2版》有关公式计算可得：f=0.5mm/r③切削速度vc=(πdwn)/1000vc=（3.14×55×1600）/1000=251.2m/min5.2.6填写工序卡见附件2-3。5.2.7数控编程O2502；程序名T0101；VP15TF外圆车刀M8；冷却开G50S1600；限制最高车床转速1600G96S200；恒速控制转速200M03；主轴正转G0X57；快速定位Z0；G1X45F0.15；G0X52.3Z2；G1Z-8F0.2；X52.8F0.5；G0Z2；X49.1；G1Z0；U1.14W-0.3F0.15；相对坐标G03X52.04Z-1.5R1.9；轴承外圈加工工艺与改进第10页共18页G1X52.82Z-3；G00X60Z100；快速定位T0303；VP15TF内孔车刀G50S1600；限制最高车床转速1600G96S200M3；恒速控制转速200主轴正转G00X46.4；Z2；G1Z0F0.25；X38.9Z-15F0.18；G0Z2；X49.68；G01Z0.3；X46.28Z-1.4F0.15；X39.32Z-15F0.22；X38；G00Z100；M30；程序结束并返回6.轴承外圈加工工艺的改进6.1刀补的选择刀片不同，其磨损也尽不同，采用专用量具检测零件外径尺寸、滚道尺寸、外圈总高，根据零件图的尺寸上下浮动3丝，也就是±0.03mm，刀补在数控车床刀具磨损中将零件尺寸尽量控制在中间，根据量具测出的实际尺寸，适当地予以加减。零件尺寸大了就减，零件尺寸小了就加，根据情况适当的选择合适的数值。6.2问题的纠正与改进笔者采用数控车床加工零件中常常碰到下列问题：1、问题描述：滚道尺寸的上下浮动过大，例如零件滚道尺寸在上下浮动三丝左右，角度也大幅度滚动，滚动在三丝至五丝左右，正常范围是一丝以内或一轴承外圈加工工艺与改进第11页共18页丝到两丝之内，这会导致外圈总高的尺寸超出零件图的要求，滚动范围在0—-0.04或0.05mm，或者在此之上，正常±0.03mm。原因：卡盘里铁屑还没有吹干净。解决方法：重新清理一下卡盘。2、问题描述：滚道尺寸滚动幅度突然增大，在量具上测量滚道时转动有点困难，零件滚道内表面非常粗糙，或外表面尺寸滚动幅度有点大，零件外表面非常粗糙。原因：刀具的刀片磨损很大，刀片刀尖向上翘。解决方法：更换出现问题的刀片。3、问题描述：外径Φ52.27滚道Φ40.74这一面滚道的圆角摸起来有点尖尖的感觉，圆角看起来快要没了。原因：加工这道工序的车床，换了刀片，没有调整刀补。解决方法：弧度变小了往z方向减几丝；弧度变大了则往z方向加几丝。轴承外圈加工工艺与改进第12页共18页设计总结随着毕业设计尾声的到来，经过几周的奋斗我的毕业设计终于完成了。在没有做毕业设计以前，我只是单纯的积累知识，从来没有想把知识运用到哪些地方，经过这次毕业设计我才知道自己专业知识的浅薄，虽然我觉得毕业设计枯燥乏味，但当我完成这个任务时，我打从心底感到高兴，我深深地体会到了付出努力获得回报的喜悦，也是一种提升自己能力的一种方法，验证自己所学的知识。毕业设计是我们专业课程知识应用实践的训练，这是我们迈向社会从事职业之前一个必不可少的过程。我今天认真地进行毕业设计，在努力的同时，也为自己的未来打下一份厚实的地基，给自己一份独自面对困难的信心，锻炼我自己对困难的一种应变方式，一种难得的经验，尤其是接触自己平时没怎么在意的零件，让我们自觉地对它进行深入的调查研究，既丰富了我们的专业知识，又端正了我们平常生活的意识，注意细节，学以致用，我们既是工作也是增长自己见识的机会，考验自己突破难关的一大步。在轴承外圈的设计中，从书本上了解的知识，到现在自己实际操作数控车床加工零件，再到现在开始做这一份毕业设计，稍稍有了一点了解，从纸上了解到动手操作，看似是一样的，却令人有不一样的实感。随着毕业设计的不断深入，不断的发现、解决自己关于这个零件的疑惑，积累了宝贵的经验。不过在切削力的计算中，仔细的找出自己在加工这个零件都用了什么工具，选择的方法产生的效果，注意自己平常没发现的各种小问题，很令人烦恼，也发现了在书本中学到的也不一定能全部理解，跟动手实践相互验证，还不懂，这时需要的是专业人士的指导，在遇到难题的同时我会去找实习中的小组成员相互讨论或者去