轴承外圈加工基本工艺设计及改进朱鹏.doc

杭州万向职业技术学院
毕业设计阐明书

题 目：轴承外圈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
指引教师： 高创宽

4 月 26 日

毕业设计原创性声明

本人所呈交毕业设计阐明书是本人在导师指引下进行设计工作所获得成果。据我所知，除设计中已经注明引用内容外，本设计不包括其她个人已经刊登成果。对本设计研究做出重要贡献个人和集体，均已在设计阐明书中作了明确阐明并表达谢意。

作者签名： 日期：
目 录

1.零部件功能与构造 4 5
1.1滚动轴承工作原理 4
1.2滚动轴承功能(作用) 4
1.3滚动轴承构造分析 4
2.轴承外圈零件图 5
3.轴承外圈零件工艺分析 5
4.轴承外圈加工工艺设计 5
4.1加工工艺路线拟定 5
4.2填写工艺卡 6
5.轴承外圈加工工序设计 6
5.1工序二：车外圆Φ52.27×7滚道Φ40.74×3.8轴承 6
5.2工序三：车外圆Φ52.27×8滚道Φ48.7×15轴承 8
6.轴承外圈加工改进 10
设计总结 12
参照文献 13
致 谢 14
附件1-1 15
附件2 16
1.零件功能与构造
1.1滚动轴承工作原理
滚动轴承借助于在内、外圈之间滚动体滚动实现力传递。内圈紧配合于轴颈上，外圈与所配合装置之间容许有少量转动。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、外圈之间相对运动属于纯滚动。保持架用于维持各滚动体之间相对位置，防止歪斜和互相碰撞，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，并保持轴正常工作位置和旋转精度。
1.3滚动轴承构造分析
滚动轴承属于轴套类零件，普通由内圈、外圈、滚动体和保持架构成。
滚动体与内外圈材料规定有高硬度和接触疲劳强度、良好耐磨性和冲击韧性。普通用含铬合金钢（GCr15、GCr6、GCr15SiMn、GCr9等）制造，热解决后硬度可达HRC61-65。
套圈及滚动体普通采用高碳铬钢制造。多数轴承使用JIS钢种SUJ2、大型轴承使用SUJ3制造。在需要耐冲击状况下，轴承材料多选用铬钢、铬钼钢、镍铬钼钢，并采用渗炭淬火，使钢从表面至恰当深度有一种硬化层。具备恰当硬化深度，细密组织，适当硬度表面及心部硬度渗炭轴承，比使用轴承钢轴承具备优良耐冲击性。
进口轴承普通都实行了真空脱气解决。因而，所用材料清净度高，氧气含量少，质量好。同步通过恰当热解决，轴承滚动疲劳寿命明显提高。
此外，尚有可用于在污染环境中工作不锈钢；用于特殊场合陶瓷材料；尚有耐热性优良高速钢。
本文轴承外圈材料选用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
轴承外圈构造简朴，属于普通轴套类零件。
重要加工表面规定：外径尺寸Φ52.270.03；表面粗糙度Ra1.0μm；滚道尺寸Φ40.740.03；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。该零件别的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规定。

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、检查
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、检查
工序五、清洗防锈

选取：对于方案二而言，若基面选取不好，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合格率比喻案二更稳定，也同样能完毕加工规定，故而选取方案一。
4.2填写工艺卡
见附件1-1。

5. 轴承外圈加工工序设计
该加工工序重要为车外圆和滚道2个工序，下面重点对其予以简介。
5.1工序二：车外圆Φ52.27×7、滚道Φ40.74×3.8
5.1.1设备选取
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刀具选取
VP15TF外圆车刀、VP15TF内孔车刀。
5.1.5切削用量选取
(1) Φ52.27×7mm外圆
①背吃刀量 单边余量为Z=0.015
a p =（d w—d m ）/2
a p =(55-52.3)/2=1.35mm
②进给量 依照《机械制造工艺与机床夹具设计指引第2版》关于公式计算可得：
f=0.5mm/r
③切削速度 v c=( π d w n )/1000
v c=（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
G50 S1600； 限制最高车床转速1600
G96 S200 M03； 恒速控制 转速200 主轴正转
G00 X55； 迅速定位
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； 相对坐标
G03 X51.5 Z-2.1 R2.4；
G1 X52.82 Z-4.6；
G00 X60 Z100； 迅速定位
T0202； VP15TF内孔车刀
G96 S200 M3； 恒速控制 转速200 主轴正转
G00 X45.03； 迅速定位
Z2；
G01 Z0.3 F0.5；
U-1.28 W-0.37 F0.15； 相对坐标
G02 X40.94 Z-1.53 R1.9；
G01 X39.73 Z-3.8；
G00 Z60；
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设备选取
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刀具选取
VP15TF外圆车刀、VP15TF内孔车刀。
5.2.5切削用量选取
(1) Φ52.27×7mm外圆
①背吃刀量 单边余量为Z=0.015
a p =（d w—d m ）/2
a p =(55-52.3)/2=1.35mm
②进给量 依照《机械制造工艺与机床夹具设计指引第2版》关于公式计算可得：
f=0.5mm/r
③切削速度 v c=( π d w n )/1000
v c=（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
G50 S1600； 限制最高车床转速1600
G96 S200； 恒速控制 转速200
M03； 主轴正转
G0 X57； 迅速定位
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； 相对坐标
G03 X52.04 Z-1.5 R1.9；
G1 X52.82 Z-3；
G00 X60 Z100； 迅速定位
T0303； VP15TF内孔车刀
G50 S1600； 限制最高车床转速1600
G96 S200 M3； 恒速控制 转速200 主轴正转
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； 程序结束并返回

6.轴承外圈加工工艺改进
6.1刀补选取
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，依照零件图尺寸上下浮动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，依照量具测出实际尺寸，恰本地予以加减。零件尺寸大了就减，零件尺寸小了就加，依照状况恰当选取适当数值。
6.2 问题纠正与改进
笔者采用数控车床加工零件中经常遇到下列问题：
1、问题描述：滚道尺寸上下浮动过大，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，正常范畴是一丝以内或一丝到两丝之内，这会导致外圈总高尺寸超过零件图规定，滚动范畴在0—-0.04或0.05mm，或者在此之上，正常±0.03mm。
因素：卡盘里铁屑还没有吹干净。
解决办法：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。
因素：刀具刀片磨损很大，刀片刀尖向上翘。
解决办法：更换浮现问题刀片。
3、问题描述：外径Φ52.27滚道Φ40.74这一面滚道圆角摸起来有点尖尖感觉，圆角看起来将近没了。
因素：加工这道工序车床，换了刀片，没有调节刀补。
解决办法：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

随着毕业设计尾声到来，通过几周奋斗我毕业设计终于完毕了。在没有做毕业设计此前，我只是单纯积累知识，从来没有想把知识运用到哪些地方，通过这次毕业设计我才懂得自己专业知识浅薄，虽然我觉得毕业设计枯燥乏味，但当我完毕这个任务时，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喜悦，也是一种提高自己能力一种办法，验证自己所学知识。
毕业设计是咱们专业课程知识应用实践训练，这是咱们迈向社会从事职业之前一种必不可少过程。我今天认真地进行毕业设计，在努力同步，也为自己将来打下一份厚实地基，给自己一份独自面对困难信心，锻炼我自己对困难一种应变方式，一种难得经验，特别是接触自己平时没怎么在乎零件，让咱们自觉地对它进行进一步调查研究，既丰富了咱们专业知识，又端正了咱们寻常生活意识，注意细节，学以致用，咱们既是工作也是增长自己见识机会，考验自己突破难关一大步。
在轴承外圈设计中，从课本上理解知识，到当前自己实际操作数控车床加工零件，再到当前开始做这一份毕业设计，稍稍有了一点理解，从纸上理解到动手操作，看似是同样，却令人有不同样实感。随着毕业设计不断进一步，不断发现、解决自己关于这个零件疑惑，积累了宝贵经验。但是在切削力计算中，仔细找出自己在加工这个零件都用了什么工具，选取办法产生效果，注意自己寻常没发现各种小问题，很令人烦恼，也发现了在课本中学到也不一定能所有理解，跟动手实践互相验证，还不懂，这时需要是专业人士指引，在遇到难题同步我会去找实习中小构成员互相讨论或者去与指引教师商量。在轴承外圈加工中也许并没有表达太过清晰，做完这份毕业设计我也只是觉得稍稍理解了这个行业知识，这无疑是让我感到遗憾，可这局限性正好表白我还是有一定提高空间，毕竟在提高过程中就是发现错误，在解决错误同步也就提高了，咱们当前才刚刚踏上这个行业，之后还要看咱们对学习认真，对时间爱惜，对社会适应。

参照文献

[1] 陈宏钧.典型零件机械加工生产实例（第3版）[M].北京：机械工业出版社，.
[2] 薛岩.于明.机械加工精度测量及质量控制 [M].北京：化学工业出版社，
.
[3] 刘泽九.滚动轴承手册（第3版）（精）[M].北京：机械工业出版社， .
[4] 吴拓编.机械制造工艺与机床夹具设计指引（第2版）[M].北京:机械工业出版社,.
[5]（美）T.A.Harris. M.N.Koalas.滚动轴承分析（第5版）第2卷，轴承技术高等概念[M].罗继伟 等译.北京：机械工业出版社，.
[6] 乐兑谦.金属切削刀具（第二版）[M].北京:机械工业出版社，.
[7] 王伯平．互换性与测量技术基本（第二版）[M].北京:机械工业出版社，.
[8] 陈旧曜．金属切削原理（第二版）[M].北京:机械工业出版社，.
[9] 崔姚华.数控加工工艺 [M].济南：山东科学技术出版社，.
[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，.
[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，.

道谢

毕业设计已经接近了尾声，这也意味着我大学生活将近结束了，突然有点感概，时间一晃而过，我也将走向社会，随着这份毕业设计完毕感觉肩膀一轻，又带着些微沉重，为自己将来而迷茫，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同样，自己能克服难关，一点点积攒经验。
一方面，我要感谢这份毕业设计指引教师高创宽，我能完毕这份毕业设计，克服重重难关，高教师给了我诸多建议，并且给我提出详细修改，尚有大体方向，让我对这份毕业设计有了明确目的，懂得自己该怎么完善这篇毕业设计。我真非常感谢高教师，只要向她提出自己疑惑，总是会抽出自己时间很热心给我解惑，给人一种知心朋友感觉，令我接连不断找她商谈一种个遇到难题，她总是给我明确规定或者大体方向，让咱们自己动手解决自己所触碰难题。
另一方面，我还要感谢这两年辅导咱们课程教师，她们让我学到了诸多，特别是黄教师和丑教师，两位让咱们写毕业论文经历，在这次毕业论文派上了很大用场，没有像前面两次同样这样慌张，令我理解此时此刻我应当做什么，这件事对我将来影响，咱们在这次毕业设计能学习到什么，竭尽自己全力做事态度重要性，真是十分感谢。
最后，我要向这两年内协助了我同班同窗以及各位朋友说声谢谢，能在我不懂地方详细替我解惑真是辛苦了，我有当前收获，各位也是帮大忙了。做毕业设计是再一次系统学习过程，毕业设计完毕，同样也意味着新生活，新起点，新开始。但愿人们在将来生活中继续追逐最初目的，然后向着自己梦想所在地方永不断歇。

描   图

描   校

底图号

装订号

附件1-1
轴承外圈工艺过程卡
产品型号
　30205/NEW
零(部)件图号

共  1 页
产品名称
　 轴承外圈
零(部)件名称

第  1 页
材料牌号
GCr15
毛坯种类
锻件
毛坯外型尺寸
Φ55×16
每毛坯件数
1
每台件数
1　
备注

工序号
工序
名称
工      序      内      容
车间
工段
设备
工 艺 装 备
工时
准终
单件
1
备料
毛坯锻导致外径Φ55×16

2
车削
车外圆Φ52.27×7滚道Φ40.74×3.8轴承

CKA6136i
VP15TF外圆车刀、VP15TF内孔车刀

3
车削
车外圆Φ52.27×8滚道Φ48.7×15轴承

CKA6136i
VP15TF外圆车刀、VP15TF内孔车刀

4
检测
检查

轴承外径检测仪、轴承滚道检测仪、轴承高度检测仪

5
防锈
清洗防锈

防锈液

标记
处数
更改文献号
签字
日期
标记
处数
更改文字号
签字
日期

编制(日期)
审核(日期)
会签(日期)

朱鹏 14/12/8

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
同步加工件数

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
毛坯锻导致外径Φ55×16mm

1

设 计（日 期）
校 对（日期）
审 核（日期）
原则化（日期）
会 签（日期）

标记
处数
更改文献号
签 字
日 期
标记
处数
更改文献号
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
同步加工件数
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）
原则化（日期）
会 签（日期）

标记
处数
更改文献号
签 字
日 期
标记
处数
更改文献号
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
同步加工件数
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）
原则化（日期）
会 签（日期）

标记
处数
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签 字
日 期
标记
处数
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签 字
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