朱鹏论文终.docx
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朱鹏论文终
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
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：
目录
摘要4
1零部件功能与结构5
1.1滚动轴承工作原理5
1.2滚动轴承功能（作用）5
1.3滚动轴承结构分析5
2轴承外圈零件图6
3轴承外圈零件工艺分析6
4轴承外圈加工工艺设计6
4.1加工工艺路线拟定6
4.2填写工艺卡7
5轴承外圈加工工序设计7
5.1工序二：
车外圆Φ52.27×7滚道Φ40.74×3.8轴承7
5.2工序三：
车外圆Φ52.27×8滚道Φ48.7×15轴承9
6轴承外圈加工的改进11
设计总结13
参考文献14
致谢15
附件1-116
附件217
摘要
轴承工业作为机械工业的基础产业和骨干行业，其发展水平的高低，往往标志着一个国家机械工业及其相关产业的发展水平。
本文以“轴承外圈的加工工艺设计及其改进”为题，文中主要介绍了零件性能与结构、零件加工工艺设计、零件加工工序设计以及零件加工工艺的改进。
尤其是对零件加工出现误差的原因做了详细分析，并提出了相应的解决措施。
所获成果对改善轴承加工工艺具有积极意义。
关键词：
工艺分析；轴承；工艺设计；
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。
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
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Φ40.74×3.8
5.1.1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
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=0.015
ap=（dw—dm）/2
ap=（55-52.3）/2=1.35mm
②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=0.18mm/r
③切削速度vc=（πdwn）/1000
vc=（3.14×55×1600）/1000=251.2m/min
5.1.6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1600
G96S200M03；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；
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Φ48.7×15
5.2.1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
（1）Φ52.27×7mm外圆
①背吃刀量单边余量为Z=0.015
ap=（dw—dm）/2
ap=（55-52.3）/2=1.35mm
②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=0.18mm/r
③切削速度vc=（πdwn）/1000
vc=（3.14×55×1600）/1000=251.2m/min
5.2.6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1600
G96S200；恒速控制转速200
M03；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；
G1X52.82Z-3；
G00X60Z100；快速定位
T0303；VP15TF内孔车刀
G50S1600；限制最高车床转速1600
G96S200M3；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。
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与指导老师商量。
在轴承外圈的加工中也许并没有表达的太过清楚，做完这份毕业设计我也只是觉得稍稍了解了这个行业的知识，这无疑是让我感到遗憾的，可这不足恰好表明我还是有一定的提升空间，毕竟在提升的过程中就是发现错误，在解决错误的同时也就提升了，我们现在才刚刚踏上这个行业，之后还要看我们对学习的认真，对时间的珍惜，对社会的适应。
参考文献
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机械工业出版社，2016.
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化学工业出版社，
2016.
[3]刘泽九.滚动轴承手册（第3版）（精）[M].北京：
机械工业出版社，2014.
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机械工业出版社,2014.
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机械工业出版社,2009.
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机械工业出版社，2008.
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机械工业出版社，2008.
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山东科学技术出版社，2005.
[10]叶柏生．数控加工编程与操作[M].武汉:
华中科技大学出版社，2005.
[11]姜全新，唐燕华．数控加工工艺及编程[M].北京:
机械工业出版社，2001.
致谢
毕业设计已经接近了尾声，这也意味着我的大学生活快要结束了，突然有点感概，时间一晃而过，我也将走向社会，随着这份毕业设计的完成感觉肩膀一轻，又带着些微的沉重，为自己的未来而迷茫，但是这份毕业给了我一点点信心，相信自己只要努力尝试，就能像这份毕业设计一样，自己能克服难关，一点点积攒经验。
首先，我要感谢这份毕业设计的指导老师高创宽，我能完成这份毕业设计，克服重重难关，高老师给了我很多建议，并且给我提出具体的修改，还有大致的方向，让我对这份毕业设计有了明确的目标，知道自己该怎么完善这篇毕业设计。
我真的非常感谢高老师，只要向他提出自己的疑惑，总是会抽出自己的时间很热心的给我解惑，给人一种知心朋友的感觉，令我接连不断的找他商谈一个个遇到的难题，他总是给我明确的要求或者大致的方向，让我们自己动手解决自己所触碰的难题。
其次，我还要感谢这两年教导我们课程的老师，他们让我学到了很多，尤其是黄老师和丑老师，两位让我们写的毕业论文的经历，在这次的毕业论文派上了很大的用场，没有像前面两次一样这么慌张，令我理解此时此刻我应该做什么，这件事对我将来的影响，我们在这次毕业设计能学习到什么，竭尽自己的全力做事态度的重要性，真是十分感谢。
最后，我要向这两年内帮助了我的同班同学以及各位朋友说声谢谢，能在我不懂的地方详细的替我解惑真是辛苦了，我有现在的收获，各位也是帮大忙了。
做毕业设计是再一次系统学习的过程，毕业设计的完成，同样也意味着新的生活，新的起点，新的开始。
希望大家在将来的生活中继续追逐最初的目标，然后向着自己梦想所在的地方永不停歇。
附件2-1
机械加工工序卡
产品型号
零件图号
产品名称
零件名称
轴承外圈
共页
第页
车间
工序号
工序名称
材料牌号
1
备料
GCr15
毛坯种类
毛坯外形尺寸
每毛坯可制件数
每台件数量
锻造
Φ55×16
1
1
设备名称
设备型号
设备编号
同时加工件数
夹具编号
夹具名称
切削液
工位器具编号
工位器具名称
工序工时（分）
准终
单件
工步号
工步内容
工艺装备
主轴转速
切削速度
进给量
切削深度
进给次数
工步工时
r/min
m/min
mm/r
mm
机动
辅助
1
毛坯锻造成外径Φ55×16mm
1
设计（日期）
校对（日期）
审核（日期）
标准化（日期）
会签（日期）
标记
处数
更改文件号
签字
日期
标记
处数
更改文件号
签字
日期
附件2-2
机械加工工序卡
产品型号
零件图号
产品名称
零件名称
轴承外圈
共页
第页
车间
工序号
工序名称
材料牌号
2
车削
GCr15
毛坯种类
毛坯外形尺寸
每毛坯可制件数
每台件数量
锻造
Φ55×16
1
1
设备名称
设备型号
设备编号
同时加工件数
车床
CKA6136i
夹具编号
夹具名称
切削液
气压三爪自定心卡盘
工位器具编号
工位器具名称
工序工时（分）
准终
单件
工步号
工步内容
工艺装备
主轴转速
切削速度
进给量
切削深度
进给次数
工步工时
r/min
m/min
mm/r
mm
机动
辅助
1
车外圆Φ52.27×7mm
VP15TF外圆车刀
1600
251.2
0.15
0.03
1
2
车滚道Φ40.74×3.8mm
VP15TF内孔车刀
1600
0.15
0.2
1
设计（日期）
校对（日期）
审核（日期）
标准化（日期）
会签（日期）
标记
处数
更改文件号
签字
日期
标记
处数
更改文件号
签字
日期
附件2-3
机械加工工序卡
产品型号
零件图号
产品名称
零件名称
轴承外圈
共页
第页
车间
工序号
工序名称
材料牌号
3
车削
GCr15
毛坯种类
毛坯外形尺寸
每毛坯可制件数
每台件数量
锻造
Φ55×16
1
1
设备名称
设备型号
设备编号
同时加工件数
车床
CKA6136i
夹具编号
夹具名称
切削液
气压卡盘
工位器具编号
工位器具名称
工序工时（分）
准终
单件
工步号
工步内容
工艺装备
主轴转速
切削速度
进给量
切削深度
进给次数
工步工时
r/min
m/min
mm/r
mm
机动
辅助
1
车外圆Φ52.27×8mm
VP15TF外圆车刀
1600
251.2
0.15
0.03
1
2
车滚道Φ48.7×15mm
VP15TF内孔车刀
1600
0.15
0.9
1
设计（日期）
校对（日期）
审核（日期）
标准化（日期）
会签（日期）
标记
处数
更改文件号
签字
日期
标记
处数
更改文件号
签字
日期
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