軸承外圈加工工藝設計及改進 朱鵬

1、 杭州萬向職業(yè)技術學院畢業(yè)設計說明書 題 目：軸承外圈的加工工藝設計及其改進系 別： 應用工程系專 業(yè)： 機電一體化技術 班 級： 機電14-4 姓 名： 朱鵬 指導教師： 高創(chuàng)寬 2016年 4 月 26 日畢業(yè)設計原創(chuàng)性聲明本人所呈交的畢業(yè)設計說明書是本人在導師的指導下進行的設計工作所取得的成果。據(jù)我所知，除設計中已經(jīng)注明引用的內容外，本設計不包含其他個人已經(jīng)發(fā)表的成果。對本設計的研究做出重要貢獻的個人和集體，均已在設計說明書中作了明確說明并表示謝意。作者簽名： 日期： 目 錄1.零部件功能與結構45 1.1滾動軸承工作原理4 1.2滾動軸承功能(作用)4 1.3滾動軸承結構分析42.軸承

2、外圈零件圖5 3.軸承外圈零件工藝分析5 4.軸承外圈加工工藝設計 5 4.1加工工藝路線擬定5 4.2填寫工藝卡65.軸承外圈加工工序設計6 5.1工序二：車外圓52.27×7滾道40.74×3.8軸承6 5.2工序三：車外圓52.27×8滾道48.7×15軸承86.軸承外圈加工的改進 10 設計總結12參考文獻13致 謝 14附件1-1 15附件2 161.零件功能與結構 1.1滾動軸承工作原理滾動軸承借助于在內、外圈之間滾動體的滾動實現(xiàn)力的傳遞。內圈緊配合于軸頸上，外圈與所配合裝置之間允許有少許的轉動。當軸轉動時，內圈隨軸頸回轉，并引導滾動體一面繞

3、其軸心自轉；一面沿內外圈滾道公轉。軸承有徑向間隙和軸向游隙，以保證滾動體能自由轉動。滾動體與內、外圈之間的相對運動屬于純滾動。保持架用于維持各滾動體之間的相對位置，防止歪斜和相互碰撞，保證滾動體能沿滾道均勻分布。1.2滾動軸承功能（作用）滾動軸承用于支承軸及軸上零件，并保持軸的正常工作位置和旋轉精度。1.3滾動軸承結構分析滾動軸承屬于軸套類零件，一般由內圈、外圈、滾動體和保持架組成。滾動體與內外圈材料要求有高的硬度和接觸疲勞強度、良好的耐磨性和沖擊韌性。一般用含鉻合金鋼（GCr15、GCr6、GCr15SiMn、GCr9等）制造，熱處理后硬度可達HRC61-65。套圈及滾動體一般采用高碳鉻鋼制

4、造。多數(shù)軸承使用JIS鋼種的SUJ2、大型軸承使用SUJ3制造。在需要耐沖擊的情況下，軸承材料多選用鉻鋼、鉻鉬鋼、鎳鉻鉬鋼，并采用滲炭淬火，使鋼從表面至適當?shù)纳疃扔幸粋€硬化層。具有適當?shù)挠不疃?，細密的組織，合適硬度的表面及心部硬度的滲炭軸承，比使用軸承鋼的軸承具有優(yōu)良的耐沖擊性。進口軸承一般都實施了真空脫氣處理。因此，所用材料清凈度高，氧氣含量少，質量好。同時經(jīng)過恰當?shù)臒崽幚恚S承的滾動疲勞壽命顯著提高。此外，還有可用于在污染環(huán)境中工作的不銹鋼；用于特殊場合的陶瓷材料；還有耐熱性優(yōu)良的高速鋼。本文的軸承外圈材料選用GCr15。2. 軸承外圈零件圖 圖1-1 軸承外圈零件圖3.軸承外圈零件圖工

5、藝分析軸承外圈結構簡單，屬于一般的軸套類零件。主要加工表面要求：外徑尺寸52.270.03；表面粗糙度Ra1.0m；滾道尺寸40.740.03；傾斜角度14°2 '10''；S'E（傾斜度）:0.03；LE（直線度）:無凹形和波浪形。該零件其余加工表面加工精度均較低，不需要高精度機床進行加工，通過車削加工即可達到表面粗糙度以及尺寸公差要求。4. 軸承外圈加工工藝設計4.1加工工藝路線擬定4.1.1方案一工序一、毛坯備料55×16工序二、車外圓52.27×7、滾道40.74×3.8 工序三、車外圓52.27×8、滾

6、道48.7×15 工序四、檢驗工序五、清洗防銹方案二工序一、毛坯備料55×16 工序二、車外圓52.27×8、滾道48.7×15 工序三、車外圓52.27×7、滾道40.74×3.8 工序四、檢驗工序五、清洗防銹選擇：對于方案二而言，若基面選擇不好，會影響零件尺寸精度，這會大大影響零件加工合格率；采用方案一所加工產品的合格率比方案二更穩(wěn)定，也同樣能完成加工要求，故而選擇方案一。4.2填寫工藝卡見附件1-1。5. 軸承外圈加工工序設計 該加工工序主要為車外圓和滾道2個工序，下面重點對其予以介紹。5.1工序二：車外圓52.27×

7、7、滾道40.74×3.85.1.1設備選擇選用CKA6136i數(shù)控車床。5.1.2定位基準與裝夾方案 未加工表面外徑55、滾道46這一面可用為定位基準，裝夾方案為氣壓三爪卡盤自定心裝夾。加工順序 先車外圓52.27×7mm,再車滾道40.74×3.8mm。刀具選擇 VP15TF外圓車刀、VP15TF內孔車刀。5.1.5切削用量選擇 (1) 52.27×7mm外圓 背吃刀量 單邊余量為Z=0.015 a p =（d wd m ）/2 a p =(55-52.3)/2=1.35mm進給量 根據(jù)機械制造工藝與機床夾具設計指導第2版有關公式計算可得： f=0.

8、5mm/r 切削速度 v c=( d w n )/1000 v c=（3.14×55×1600）/1000=251.2m/min5.1.6填寫工序卡 見附件2-2。數(shù)控編程O2051； 程序名M8； 冷卻開T0101； VP15TF外圓車刀G50 S1600； 限制最高車床轉速1600G96 S200 M03； 恒速控制 轉速200 主軸正轉G00 X55； 快速定位Z0；G1 X39 F0.15；G0 X52.3 Z2；G1 Z-7 F0.22；G0 X55 Z2；X47.1；G1 Z0 F0.25；U2.2 W-0.6 F0.1； 相對坐標G03 X51.5 Z-2.1

9、 R2.4；G1 X52.82 Z-4.6；G00 X60 Z100； 快速定位T0202； VP15TF內孔車刀G96 S200 M3； 恒速控制 轉速200 主軸正轉G00 X45.03； 快速定位Z2；G01 Z0.3 F0.5；U-1.28 W-0.37 F0.15； 相對坐標G02 X40.94 Z-1.53 R1.9；G01 X39.73 Z-3.8；G00 Z60；M30； 程序結束并返回5.2工序三：車外圓52.27× 8、滾道48.7× 15 設備選擇 選用CKA6136i數(shù)控車床。定位基準與裝夾方案 已加工表面外徑52.27滾道40.74這一面可作為定位

10、基準，裝夾方案為氣壓卡盤自定心裝夾。5.2.3加工順序 先車外圓52.27×8mm，再車滾道48.7×15mm。5.2.4刀具選擇 VP15TF外圓車刀、VP15TF內孔車刀。切削用量選擇 (1) 52.27×7mm外圓 背吃刀量 單邊余量為Z=0.015 a p =（d wd m ）/2 a p =(55-52.3)/2=1.35mm進給量 根據(jù)機械制造工藝與機床夾具設計指導第2版有關公式計算可得： f=0.5mm/r 切削速度 v c=( d w n )/1000 v c=（3.14×55×1600）/1000=251.2m/min5.2.

11、6填寫工序卡 見附件2-3。數(shù)控編程 O2502； 程序名 T0101； VP15TF外圓車刀 M8； 冷卻開 G50 S1600； 限制最高車床轉速1600 G96 S200； 恒速控制 轉速200 M03； 主軸正轉 G0 X57； 快速定位 Z0； G1 X45 F0.15； G0 X52.3 Z2； G1 Z-8 F0.2； X52.8 F0.5； G0 Z2； X49.1； G1 Z0； U1.14 W-0.3 F0.15； 相對坐標 G03 X52.04 Z-1.5 R1.9； G1 X52.82 Z-3； G00 X60 Z100； 快速定位 T0303； VP15TF內孔車刀

12、G50 S1600； 限制最高車床轉速1600 G96 S200 M3； 恒速控制 轉速200 主軸正轉 G00 X46.4； Z2； G1 Z0 F0.25； X38.9 Z-15 F0.18； G0 Z2； X49.68； G01 Z0.3； X46.28 Z-1.4 F0.15； X39.32 Z-15 F0.22； X38； G00 Z100； M30； 程序結束并返回6.軸承外圈加工工藝的改進6.1刀補的選擇 刀片不同，其磨損也盡不同，采用專用量具檢測零件外徑尺寸、滾道尺寸、外圈總高，根據(jù)零件圖的尺寸上下浮動3絲，也就是±0.03mm，刀補在數(shù)控車床刀具磨損中將零件尺寸盡量

13、控制在中間，根據(jù)量具測出的實際尺寸，適當?shù)赜枰约訙p。零件尺寸大了就減，零件尺寸小了就加，根據(jù)情況適當?shù)倪x擇合適的數(shù)值。6.2 問題的糾正與改進 筆者采用數(shù)控車床加工零件中常常碰到下列問題： 1、問題描述：滾道尺寸的上下浮動過大，例如零件滾道尺寸在上下浮動三絲左右，角度也大幅度滾動，滾動在三絲至五絲左右，正常范圍是一絲以內或一絲到兩絲之內，這會導致外圈總高的尺寸超出零件圖的要求，滾動范圍在0-0.04或0.05mm，或者在此之上，正常±0.03mm。原因：卡盤里鐵屑還沒有吹干凈。解決方法：重新清理一下卡盤。 2、問題描述：滾道尺寸滾動幅度突然增大，在量具上測量滾道時轉動有點困難，零件滾

14、道內表面非常粗糙，或外表面尺寸滾動幅度有點大，零件外表面非常粗糙。 原因：刀具的刀片磨損很大，刀片刀尖向上翹。 解決方法：更換出現(xiàn)問題的刀片。 3、問題描述：外徑52.27滾道40.74這一面滾道的圓角摸起來有點尖尖的感覺，圓角看起來快要沒了。 原因：加工這道工序的車床，換了刀片，沒有調整刀補。 解決方法：弧度變小了往z方向減幾絲；弧度變大了則往z方向加幾絲。設計總結 隨著畢業(yè)設計尾聲的到來，經(jīng)過幾周的奮斗我的畢業(yè)設計終于完成了。在沒有做畢業(yè)設計以前，我只是單純的積累知識，從來沒有想把知識運用到哪些地方，經(jīng)過這次畢業(yè)設計我才知道自己專業(yè)知識的淺薄，雖然我覺得畢業(yè)設計枯燥乏味，但當我完成這個任務

15、時，我打從心底感到高興，我深深地體會到了付出努力獲得回報的喜悅，也是一種提升自己能力的一種方法，驗證自己所學的知識。 畢業(yè)設計是我們專業(yè)課程知識應用實踐的訓練，這是我們邁向社會從事職業(yè)之前一個必不可少的過程。我今天認真地進行畢業(yè)設計，在努力的同時，也為自己的未來打下一份厚實的地基，給自己一份獨自面對困難的信心，鍛煉我自己對困難的一種應變方式，一種難得的經(jīng)驗，尤其是接觸自己平時沒怎么在意的零件，讓我們自覺地對它進行深入的調查研究，既豐富了我們的專業(yè)知識，又端正了我們平常生活的意識，注意細節(jié)，學以致用，我們既是工作也是增長自己見識的機會，考驗自己突破難關的一大步。 在軸承外圈的設計中，從書本上了解

16、的知識，到現(xiàn)在自己實際操作數(shù)控車床加工零件，再到現(xiàn)在開始做這一份畢業(yè)設計，稍稍有了一點了解，從紙上了解到動手操作，看似是一樣的，卻令人有不一樣的實感。隨著畢業(yè)設計的不斷深入，不斷的發(fā)現(xiàn)、解決自己關于這個零件的疑惑，積累了寶貴的經(jīng)驗。不過在切削力的計算中，仔細的找出自己在加工這個零件都用了什么工具，選擇的方法產生的效果，注意自己平常沒發(fā)現(xiàn)的各種小問題，很令人煩惱，也發(fā)現(xiàn)了在書本中學到的也不一定能全部理解，跟動手實踐相互驗證，還不懂，這時需要的是專業(yè)人士的指導，在遇到難題的同時我會去找實習中的小組成員相互討論或者去與指導老師商量。在軸承外圈的加工中也許并沒有表達的太過清楚，做完這份畢業(yè)設計我也只是

17、覺得稍稍了解了這個行業(yè)的知識，這無疑是讓我感到遺憾的，可這不足恰好表明我還是有一定的提升空間，畢竟在提升的過程中就是發(fā)現(xiàn)錯誤，在解決錯誤的同時也就提升了，我們現(xiàn)在才剛剛踏上這個行業(yè)，之后還要看我們對學習的認真，對時間的珍惜，對社會的適應。參考文獻1 陳宏鈞.典型零件機械加工生產實例（第3版）M.北京：機械工業(yè)出版社，2016.2 薛巖.于明.機械加工精度測量及質量控制 M.北京：化學工業(yè)出版社， 2016. 3 劉澤九.滾動軸承手冊（第3版）（精）M.北京：機械工業(yè)出版社，2014 .4 吳拓編.機械制造工藝與機床夾具設計指導（第2版）M.北京:機械工業(yè)出版社,2014.5（美）T.A.Har

18、ris. M.N.Koalas.滾動軸承分析（第5版）第2卷，軸承技術的高等概念M.羅繼偉 等譯.北京：機械工業(yè)出版社，2010. 6 樂兌謙.金屬切削刀具（第二版）M.北京:機械工業(yè)出版社, 2009.7 王伯平互換性與測量技術基礎（第二版）M.北京:機械工業(yè)出版社，2008.8 陳舊曜金屬切削原理（第二版）M.北京:機械工業(yè)出版社，2008.9 崔姚華.數(shù)控加工工藝 M.濟南：山東科學技術出版社，2005.10 葉柏生數(shù)控加工編程與操作 M.武漢:華中科技大學出版社，2005.11 姜全新，唐燕華數(shù)控加工工藝及編程 M.北京:機械工業(yè)出版社，2001.致謝 畢業(yè)設計已經(jīng)接近了尾聲，這也意味

19、著我的大學生活快要結束了，突然有點感概，時間一晃而過，我也將走向社會，隨著這份畢業(yè)設計的完成感覺肩膀一輕，又帶著些微的沉重，為自己的未來而迷茫，但是這份畢業(yè)給了我一點點信心，相信自己只要努力嘗試，就能像這份畢業(yè)設計一樣，自己能克服難關，一點點積攢經(jīng)驗。 首先，我要感謝這份畢業(yè)設計的指導老師高創(chuàng)寬，我能完成這份畢業(yè)設計，克服重重難關，高老師給了我很多建議，并且給我提出具體的修改，還有大致的方向，讓我對這份畢業(yè)設計有了明確的目標，知道自己該怎么完善這篇畢業(yè)設計。我真的非常感謝高老師，只要向他提出自己的疑惑，總是會抽出自己的時間很熱心的給我解惑，給人一種知心朋友的感覺，令我接連不斷的找他商談一個個遇

20、到的難題，他總是給我明確的要求或者大致的方向，讓我們自己動手解決自己所觸碰的難題。 其次，我還要感謝這兩年教導我們課程的老師，他們讓我學到了很多，尤其是黃老師和丑老師，兩位讓我們寫的畢業(yè)論文的經(jīng)歷，在這次的畢業(yè)論文派上了很大的用場，沒有像前面兩次一樣這么慌張，令我理解此時此刻我應該做什么，這件事對我將來的影響，我們在這次畢業(yè)設計能學習到什么，竭盡自己的全力做事態(tài)度的重要性，真是十分感謝。 最后，我要向這兩年內幫助了我的同班同學以及各位朋友說聲謝謝，能在我不懂的地方詳細的替我解惑真是辛苦了，我有現(xiàn)在的收獲，各位也是幫大忙了。做畢業(yè)設計是再一次系統(tǒng)學習的過程，畢業(yè)設計的完成，同樣也意味著新的生活，

21、新的起點，新的開始。希望大家在將來的生活中繼續(xù)追逐最初的目標，然后向著自己夢想所在的地方永不停歇。描   圖描   校底圖號裝訂號附件1-1軸承外圈工藝過程卡產品型號30205/NEW零(部)件圖號共  1 頁產品名稱 軸承外圈零(部)件名稱 第  1 頁材料牌號 GCr15毛坯種類鍛件毛坯外型尺寸55×16每毛坯件數(shù)1每臺件數(shù)1備注工序號工序名稱工      序      內    &

22、#160; 容車間工段設備工 藝 裝 備工時準終單件1備料 毛坯鍛造成外徑55×162車削車外圓52.27×7滾道40.74×3.8軸承CKA6136iVP15TF外圓車刀、VP15TF內孔車刀3 車削車外圓52.27×8滾道48.7×15軸承CKA6136iVP15TF外圓車刀、VP15TF內孔車刀4 檢測檢驗軸承外徑檢測儀、軸承滾道檢測儀、軸承高度檢測儀5 防銹 清洗防銹防銹液標記處數(shù)更改文件號簽字日期標記處數(shù)更改文字號簽字日期編制(日期)審核(日期)會簽(日期) 朱鵬 14/12/8附件2-1機械加工工序卡產品型號零件圖號產品名稱零件名稱軸承外圈共 頁第 頁車 間工 序 號工 序 名 稱材 料 牌 號1備料GCr15毛坯種類毛坯外形尺寸每毛坯可制件數(shù)每臺件數(shù)量鍛造55×1611設備名稱設備型號設備編號同時加工件數(shù)夾具編號夾具名稱切削液工位器具編號工位器具名稱工序工時 (分)準終單件工步號工 步 內 容工 藝 裝 備主軸轉速切削速度進給量切削深度進給次數(shù)工步工時r/minm/minmm/rmm機動輔助1毛坯鍛造成外徑55×16mm1設 計（日 期）校 對（日期）審 核（日期）標準化（日期）會 簽（日期）標記處數(shù)更改文件號簽 字日 期標記處數(shù)更改文件號簽 字日 期附件2-2機械加工