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本科论文目 录摘 要IAbstractII引 言11 风电变桨轴承概述21.1风电变桨轴承简介21.2风电变桨轴承的基本结构21.3风电变桨轴承国内外研究现状41.4 风电变桨轴承工艺设计研究目的与意义51.5 论文的主要研究内容52 零件分析72.1结构分析72.2工艺分析82.3技术要求分析122.4 轴承内外圈毛坯料选择173 工艺规程设计193.1基准选择193.2制定工艺路线204 确定切削用量及进给量相关计算274.1外圈车加工相关计算274.2外圈孔加工相关计算284.3内圈车加工相关计算294.4内圈铣齿相关计算304.5内圈孔加工相关计算31结 论32参考文献33附录2 源程序清单35致 谢40本科论文摘 要随着中国风电行业迅速的发展，风电对轴承使用的要求提高也是必然的，而风电属于一种特殊的轴承，其使用环境恶劣，需要高维修成本，要求高寿命。风电轴承较高的技术复杂度使其成为风电行业公认的国产化难度最大的两个部分之一。为了打破这一局面，中国各轴承行业经过产业逐渐形成的规模化，系统化，关键技术不断突破，中国风电轴承产品技术和质量上有了一定的突破性。2447滚动体为70mm的钢球，为非国标件，应用于风力发电机的叶片部位，调整叶片的方向，使得能够更好的与风向吻合，提高发电效率，2447为轴承径向一端钢球中心到另一端钢球中心的距离为2447mm，变桨轴承的受力情况复杂，而且轴承承受的冲击和振动比较大，因此，要求轴承既能承受冲击，又能承受较大载荷。所以对于硬度，载荷，硬化层深度要求比较高，东方电气2447风电变桨轴承内外圈加工工艺采用表面淬火后硬度2447采用表面淬火后硬度外圈为5763 HRC，内圈为5360 HRC，外圈硬化层深度要求大于6.7，内圈硬化层要求齿面2.2，齿根1.2。由于其应用的环境较为普通轴承更为恶劣，所以其对于防腐工艺的要求也比较高，需经过喷锌，喷砂，喷漆处理，以满足其使用要求1。关键词：风电变桨轴承；工艺；优化；工序； AbstractWith the rapid development of China's wind power industry, it is inevitable to improve the requirements of wind power for the use of bearings. Wind power belongs to a special bearing, which has a bad use environment, high maintenance cost and high life. The high technical complexity of wind power bearing makes it one of the two most difficult parts of localization recognized by wind power industry. In order to break this situation, China's bearing industry has gradually formed a large-scale, systematic and key technology breakthrough, and China's wind power bearing product technology and quality has a certain breakthrough.2447Scroll as 70mm The steel ball of is a non-national standard part, which is applied to the blade part of the wind turbine to adjust the direction of the blade, so as to better match the wind direction and improve the power generation efficiency, two thousand four hundred and forty-seven The distance from the ball center at one radial end of the bearing to the ball center at the other end is 2447mm The force of the pitch bearing is complex, and the bearing bears large impact and vibration It is required that the bearing can not only bear impact, but also bear large load. Therefore, the requirements for hardness, load and hardening layer depth are relatively high two thousand four hundred and forty-seven The hardness of the inner and outer rings of the wind turbine pitch bearing after surface quenching two thousand four hundred and forty-seven The hardness of outer ring after surface quenching is 57 63 HRC , inner circle is53 60HRC , the outer ring hardening layer depth is required to be greater than 6.7mm, inner ring hardening layer required tooth surface 2.2mm，dedendum 1.2mm 。 Because the application environment of the bearing is worse than that of the common bearing, the requirements for the anticorrosion process are also higher, which need to be treated by zinc spraying, sand blasting and painting to meet the use requirements. Keywords: Wind turbine pitch bearing; process; optimization; process引 言随着中国风电行业迅速的发展，风电对轴承使用的要求提高也是必然的，而风电属于一种特殊的轴承，其使用环境恶劣，需要高维修成本，要求高寿命。风电轴承较高的技术复杂度使其成为风电行业公认的国产化难度最大的两个部分之一。为了打破这一局面，中国各轴承行业经过产业逐渐形成的规模化，系统化，关键技术不断突破，中国风电轴承产品技术和质量上有了一定的突破性。经过多年发展，我国风电轴承产业逐渐形成了规模化、系列化生产，产业规模不断扩大，关键技术不断突破，龙头企业不断涌现，各个企业对于技术的要求也不断提高，如何在保证日渐提高的技术要求的同时，还能够保证产能，这对于加工方法的选择，工序的安排就显得尤为重要。是否意味着随着技术要求的不断提高，就要使得加工成本增加，或者使得加工效率下降，影响产能， 合适的工艺能够在保证技术条件的同时，不影响加工速率，不影响加工废品率，不会因为技术条件的提高，使得成本也增加，在生产合格产品的同时，维持原成本或降低成本，不影响产能2。1风电变桨轴承概述1.1风电变桨轴承简介随着新型能源的崛起，风能作为一种清洁的可再生能源，越来越受到世界各国的重视，随之风力发电机的市场便应运而生，而轴承则是发电机组最为重要的部件之一，由于使用的场景特殊，其需要满足的技术要求远远高于普通轴承，工艺也较为复杂3。东方电气2447风电为变桨轴承，滚动体为70mm的钢球，为非国标件，应用于风力发电机的叶片部位，调整叶片的方向，使得能够更好的与风向吻合，提高发电效率，2447为轴承径向一端钢球中心到另一端钢球中心的距离为2447mm，变桨轴承的受力情况复杂，而且轴承承受的冲击和振动比较大，因此，要求轴承既能承受冲击，又能承受较大载荷。所以对于硬度，载荷，硬化层深度要求比较高，2447采用表面淬火后硬度2447采用表面淬火后硬度外圈为5763 HRC，内圈为5360 HRC，外圈硬化层深度要求大于6.7，内圈硬化层要求齿面2.2，齿根1.2。由于其应用的环境较为普通轴承更为恶劣，所以其对于防腐工艺的要求也比较高，需经过喷锌，喷砂，喷漆处理，以满足其使用要求。 优化轴承加工的工艺，使得在满足相应的技术要求的前提下，调整工序，创新加工方法，提高生产效率的同时也能有效的降低生产成本，对于如今对于风电轴承的大量需求具有重大意义。1.2风电变桨轴承的基本结构内圈部分。内圈部分是轴承与风力发电机叶片主轴配合的主要部分，与轴一起运转，带动外圈转动4。图1.1内圈外圈部分。外圈部分在整套变桨轴承系统中主要起到支撑的作用，连接内圈与叶片，实现运动的传导。图1.2外圈密封系统。由于风电轴承工作环境的恶劣有的风沙大，有的过于潮湿，为了防止内部出现锈蚀，密封就显得尤为重要，用特殊的橡胶条进行密封。图1.3密封保持架。用于固定轴承内滚动体，使得滚动体能均匀的排列在两个套圈之间做滚动运动，保持架除了能够引导滚动体转动之外还能改善轴承内部润滑性能。图1.4保持架滚动体。是存在于内圈与外圈之间的可滚动部分，通常为钢球它能够直接影响到轴承的符合能力以及它的使用性能。图1.5滚珠1.3风电变桨轴承国内外研究现状1.3.1风电变桨轴承国内研究现状近年来风力发电在国内外受到越来越多的追捧，但是国内风电轴承在很长的一个阶段里依靠国外进口，价格昂贵，加大了每千瓦风电设备造价，也制约了风电成本的下降。据专家透露，风电轴承中,偏航轴承和变桨轴承的技术门槛相对较低,而主轴轴承和增速器轴承的技术含量较高,发电机轴承基本上为技术成熟的通用产品。目前，国内风电轴承企业的产能主要集中在偏航轴承和变浆轴承上,且以3兆瓦以下风电设备配套轴承为主，对于主轴轴承和增速器轴承,基本依靠进口,只有个别国内企业初步涉足。近年来技术逐渐趋于成熟，风电大型轴承的市场也越来越火爆，我国也已经成为继欧洲，美国和印度之后发展风电的主要市场之一，中国已经跻身可再生能源大国行列，从各个地区的发展来看每年在数量以及兆瓦上都在不断上升，可以说前景非常广阔，未来很长一段时间都将保持高速发展，同时盈利能力也随着技术的成熟而稳定提升。1.3.2风电变桨轴承国外研究现状根据宋智晨;周修杰;宛学智 2012-2016年中国风力发电行业投资分析及前景预测报告所显示对于欧洲等国，其起步早于我国，技术较为我国也更成熟，政府对于风电行业的限制也逐渐放宽，世界风电整机设备制造业主要集中欧洲的丹麦、德国、西班牙和亚洲的印度，北美洲的美国。其中欧洲地区的风电整机设备制造业生产能力占世界的50%以上，是最重要的风电整机生产地，也是最大的风电设备出口地区。美国和印度是后来居上的国家，其发展速度不容小视。美国的GEWIND公司占世界风电设备市场的16%左右，成为世界上风电设备制造业发展最快的国家之一。越来越多的扶植政策也相应出台，其前景不言而喻。1.4 风电变桨轴承工艺设计研究目的与意义1.4.1 课题背景风力发电的快速发展，对于变桨轴承的市场需求水涨船高，国内的技术逐渐趋于成熟，对于轴承的技术要求也越来越高，在提高要求的同时，配套的工艺也需要不断提升，使得产能得到保障。 1.4.2 研究目的与意义在我国，轴承行业中高端产品需求主要集中在汽车、风电、铁路、冶金、机床等领域。根据中国机械工业联合会数据统计，我国风电轴承产业规模不断扩大，2014我国风电轴承产业主营业务收入达到183亿元。风电市场的火爆程度可见一斑，风电轴承对于加工工艺的要求也格外严格，硬度的要求比较高，对轴承零件进行需要高温回火处理，稳定零件尺寸精度；确保在温差较大的环境中轴承的高可靠性运转。在满足上述技术要求的基础上，风电轴承的制造还要特别注重以下关键技术的研究和应用：轴承可靠性设计、制造和试验技术；轴承工况和受力分析，制造轴承零件的钢材钢种的优选；钢材质量（尤其是外协锻件钢材质量）控制技术和控制措施；有效硬化层深度的控制，变形和淬火裂纹的防止；提高材料低温机械性能；加工过程中还要进行尺寸和形状精确测量、表面淬火淬硬层深度检测、裂纹和其他缺陷的无损检测等的检测技术；特大型轴承寿命和可靠性试验加载，工况近似模拟，状态检测和试验数据采集及处理方法用。使得在满足相应的技术要求的前提下，通过调整工序，创新加工方法，保证生产效率同时也能有效的维持原生产成本、降低成本。 1.5 论文的主要研究内容1.5.1 研究内容（1）内外圈车加工工艺设计。（2）内外圈孔加工工艺设计。（3）内外圈热处理加工工艺设计。（4）轴承性能要求。1.5.2 设计要求（1）正确的绘制各零件的三维模型、二维零件图纸和二维装配图纸；（2）正确的对各零件进行分析，确定毛坯图纸并绘制；（3）确定各零件加工工艺路线；（4）确定零件正确的机械加工工艺过程，计算公式引用正确；（5）设计说明书撰写条理清晰，文字通顺，格式规范。1.5.3 预期研究成果（1）待加工各零件的零件图（标准CAD图电子文件，并打印图纸）各1张；（2）待加工各零件的毛坯图1张；（标准CAD图电子文件，并打印图纸）各1张；（3）轴承内外圈装配图（标准CAD图电子文件）：1张；（4）各零件机械加工工艺过程卡各1张；（5）各零件各道工序的工序卡（单独打印并于机械加工工艺过程卡订在一起）若干张；（6）设计说明书一份，40页以上；（7）各零件机械加工产品实物（金属件）；（8）毕业答辩PPT一份。2 零件分析2.1结构分析图2.1 动环组件总装示意图本设计产品由于它是套在轴上跟随转动的零件，由于它本身不能够为自己提供动力需要靠锋利风力提供动力，而且它本身的直径有一定的尺寸，所以同轴度需要得到保证，所以内圈与风机的轴之间的光洁度要求比较高，对于加工的尺寸精确程度也比较高，而且本产品使用的环境条件多为海上或沙漠等条件比较恶劣的地方，要求使用寿命也比较长，对滚道的热处理加工硬度要求比较严格，所以加工中出现影响其密封或硬度的情况都视为不合理，轴承加工后需要进行相应的模拟测试，对于力矩不符合要求，滚道，齿轮硬度不符合要求的不能交货，由于锻件成本价格比较高，这就要求在加工时，对每一道工序严格把控，出现偏差及时更改。本组件一共有四个部分：1号：内圈部分，内圈部分是轴承与风力发电机叶片主轴配合的主要部分，与轴一起运转，带动外圈转动。2号：外圈部分，外圈部分在整套变桨轴承系统中主要起到支撑的作用，连接内圈与叶片，实现运动的传导。3号：保持架。用于固定轴承内滚动体，使得滚动体能均匀的排列在两个套圈之间做滚动运动，保持架除了能够引导滚动体转动之外还能改善轴承内部润滑性能。4号：滚动体。是存在于内圈与外圈之间的可滚动部分，通常为钢球它能够直接影响到轴承的符合能力以及它的使用性能。由于保持架以及滚动体，均采用直接外购的方式，在这里对于保持架，滚动体的加工工艺不做研究。2.2 工艺分析2.2.1外圈加工工艺分析图2.2 轴承外圈全剖视图本轴承的第一部分为外圈，从图中我们可以看出，该轴承外圈是在一个环形的锻件基础上进行加工的，所以我们要选择一个环形的锻件，从图中可以看出，轴承外圈尺寸为，外径为mm，内径为mm，高为mm，根据此尺寸，选择环形锻件各部分留量3mm，用于防止外部锈蚀，以及为加工留出余量。图2.3 外圈俯视图首先我们将上图的孔给排除掉得到的是如下图圆环，该圆环可以通过车来加工得到。图2.4吊装孔外形轮廓我们可以从图中看出，外圈上的吊装孔为沉孔，该沉孔底部带有一定角度，所以我们可以通过钻来加工，因为钻头的头部有角度。所以我们先选用数控钻进行加工，再选择摇臂钻进行倒角。图2.5 螺钉孔我们可以从图中看到沉孔，螺钉孔也为沉孔，该沉孔底部同样带有一定角度，所以我们采用，与吊装孔相同的加工方式。图2.6油孔我们可以看出，油孔同样为沉孔，但是油孔底部没有角度，所以我们可以选择数控钻，直接进行加工。2.2.2内圈加工工艺分析图2.7外圈零件图本轴承的第二部分为内圈，从图中我们可以看出，该轴承内圈是在一个环形的锻件基础上进行加工的，所以我们要选择一个环形的锻件，从图中可以看出，轴承内圈尺寸为，外径为mm，内径为mm，高为mm，根据此尺寸，选择环形锻件各部分留量3mm，用于防止外部锈蚀，以及为加工留出余量。 图2.8内圈俯视图首先我们将上图的孔给排除掉得到的是如上图圆环，该圆环可以通过车来加工得到。图2.9吊装孔我们可以从图中看出，内圈圈上的吊装孔也为沉孔，该沉孔底部带有一定角度，所以我们可以通过钻来加工，因为钻头的头部有角度。所以我们先选用数控钻进行加工，再选择摇臂钻进行倒角。图2.10安装孔通过上图我们可以看出，安装孔为通孔，我们可以采用数控钻进行加工。2.2.3防腐加工工艺分析图2.11防腐加工由于风电轴承特殊的使用环境，对于防腐的要求比较高，我们采用，先进行喷砂，再喷锌，最后进行喷漆的加工方法。2.3技术要求分析技术要求是在进行机械设计的时候对加工零件提出的技术性的要求，有时候我们不能够在图形中表达清楚除了尺寸以外的其他加工要求，这种情况我们就应该在图纸中用文字描述的方式来进行完全的文字描述。2.3.1轴承外圈技术要求分析图2.12变桨轴承载荷坐标系由于风电变桨轴承，安装的位置是风力发电机的叶片，要承受整个叶片的重量，外圈部分是连接叶片与内圈的关键部分，对于其的载荷要求，要能够承受整个叶片的重量，风力发电机的叶轮直径150米，搭配166米高塔筒，风机高度241米，这就是东方电气的V150-4.0/4.2MW机型大致尺寸要求，叶片采用，用铝合金挤压成型的等弦长叶片。由于兆瓦级比较高，它的重量相对加大，大致为15吨左右。考虑沟道表面硬度对轴承静强度的影响，参考文献1，表面硬度对轴承的静承载能力的影响系数，最终求出沟道表面硬度为 5662HRC，此时取值 HRC=56；利用差值求得HV=620最终静强度计算结果为：最大接触载荷（KN）为129.61KN，外圈最大接触应力（MPa）为2850.87，内圈最大接触应力（MPa）为2902.41，外圈安全系数为 1.42，内圈安全系数为1.40。轴承许用静接触应力为 4200Mpa，通过极限载荷计算可知滚动体与沟道接触的最大应力为 3296.7Mpa，小于材料的许用接触应力，且变桨轴承的静强度安全系数 1.23，该轴承满足要求。图2.13外圈零件图对于轴承外圈的工艺技术要求有：1. 锻件调质硬度260HB。2. 20锥销孔必须与塞子79配合加工,塞子的滚道部分必须在锥销定位后,与套圈滚道配加工。3. 滚道表面淬火,硬度为 5763HRC,硬化层深度6.7。4. 滚道边缘圆角（R3)处淬火时不允许收敛；装球孔处的滚道部分作成软带。5. 粗车滚道时用压板压端面至少4点。6. 滚道法向留量：0.3mm径向留量：0.84mm。7. 小外内径为所有工序找正基准。8. 密封槽未注尺寸公差应小于±0.3mm，除锐边倒钝C0.3。9.精车滚道时，以基准端面为加工定位面，用压板压端面至4点。2.3.2轴承内圈技术要求分析图2.14变桨轴承载荷坐标系由于风电变桨轴承，安装的位置是风力发电机的叶片，要承受整个叶片的重量，内圈部分是连接叶片与外圈的部分，对于其的载荷要求，要能够承受整个叶片的重量加上整个外圈的重量，有外圈的分析可知，风力发电机的叶轮直径150米，搭配166米高塔筒，风机高度241米，叶片采用，用铝合金挤压成型的等弦长叶片。由于兆瓦级比较高，它的重量相对加大，大致为15吨左右。外圈的重量大概在3吨左右。考虑沟道表面硬度对轴承静强度的影响，参考文献6，表面硬度对轴承的静承载能力的影响系数，最终求出沟道表面硬度为 5662HRC，此时取值 HRC=56；利用差值求得HV=620最终静强度计算结果为：内圈最大接触应力（MPa）为2902.41，内圈安全系数为1.40。图2.15内圈零件图对于轴承内圈的工艺技术要求有：1.锻件调质硬度260HB。2.滚道表面淬火,硬度为 5763HRC,硬化层深度6.8。3.滚道边缘圆角（R3)处淬火时不允许收敛。4.圆周上允许有宽度70mm的淬火软带;上、下滚道两软带位置重合；5.车滚道时，用压板压端面至少 4点。6.滚道法向留量：0.8mm,径向留量：2.24mm。7.大内外径为所有工序找正基准。8.齿面、齿根淬火，硬度 53 60HRC，齿面硬化层深度不小于2.2mm，齿根硬化层深度不小于1.2mm。9.除锐边最大R2。10.精车滚道时，以非基准端面为加工定位面，用压板压端面至少4点；11.滚道应与外圈滚道配车，尺寸按游隙与外圈滚道配车，同时应保证内、外圈滚道的两滚道心距相互差不大于0.02mm。2.3.3防腐技术要求分析图2.16防腐对于轴承防腐的工艺技术要求有：1.轴向、径向游隙0,旋转精度和形位公差为喷涂前要求,所有尺寸为完成喷涂后尺寸。2.加脂,加密封空载时启动摩擦力矩为715KN.m3。机械性能需保证达到技术条件最低要求,屈服强度700MPa（按照EN10083取样检测）3.在-40°条件下,低温冲击功KV2不应低于27J（三组试验平均值）其中单个试验值不低于3次试验平均值的70%。4.除齿及各螺纹孔应防外,按DIN EN 13507进行表面预处理后,喷砂处理达到ISO 8501-1规定的Sa2.5级密封圈、滚道及齿面应覆盖保护好。5.DIN EN ISO 2063标准进行热喷锌密封圈、滚道及齿面应覆盖保护好。6.外表面基面热喷锌,锌层厚度100200m，相互差不大于50m。 7.外表面非基面热喷锌,锌层厚度不小于150m。8.外表面侧面热喷锌，锌层厚度不小于150m。9.所有外表面喷漆，喷海虹老人牌油漆，漆层厚度不小于150m。10.中间漆:聚酰胺环氧漆，采用Hempel-Hempadur45880-12170干膜厚度不小于100m。11.面漆:聚胺脂漆，采用Hempel-Hempadur55210 RAL 7035干膜厚度不小于50m。12.内、外圈安装孔内壁喷涂环氧富锌漆干膜厚度不小于60m。齿面及齿根表面涂 Cortec VPCI 369或类似防锈油防护,螺纹孔涂防锈油。 2.4 轴承内外圈毛坯料选择2.4.1外圈毛坯料选择用于制造风电轴承外圈的毛坯的材料为采用徐州罗特艾德环锻有限公司购买的毛坯料，材料使用为45号钢，考虑到自己购买钢材在进行锻造，车削，其成本大大增加，采用外购毛坯，其性价比远远超过自行加工。由于风电轴承对于硬度，载荷等技术要求比较高，所以采用具有强度高，硬度大，抗变形能力强的油脂碳素结构钢，45号钢。对于技术条件的要求，使得自行加工锻件成本过高，所以采用外购。锻造件是指金属被施加压力，通过塑性变形塑造要求的形状或合适的压缩力的物件。锻件的类型非常多，用途也非常的广泛，在轴承行业，所有轴承毛坯料均采用锻件，易于加工，硬度也比较高，对于轴承所需要的环形精度要求也比其他类型的毛坯较高。图2.17外圈毛坯件2.4.2内圈毛坯料选择用于制造风电轴承内圈的毛坯的材料同样为采用徐州罗特艾德环锻有限公司购买的毛坯料，材料使用为45号钢。由环形锻件，粗车至内圈相应的加工尺寸。图2.18内圈毛坯图3 工艺规程设计3.1基准选择零件在加工工艺过程中所用的基准称为工艺基准，工艺基准又可进一步分为：工序基准、定位基准和装配基准。基准的选择有以下原则：尽可能采用设计基准或装配基准作为定位基准。尽可能使定位基准和测量基准重合。尽量保证所有加工的基准选择统一，除第一道工序外， 相抵触而不能保证加工精度时，就必须放弃这个原则。选择精度较高、装夹稳定可靠的表面作为精基准。定位基准一共分为两类：粗基准和精基准，由于在开始加工之前，所有的可加工面都是未经加工的毛坯表面，这种表面作为基准我们称之为粗基准，已经加工过的表面作为基准，这种面就是精基准。3.1.1车的基准的选择基准的选择，对于能否精确的对零件进行加工起到了至关重要的作用，一旦选择了错误的基准，会使得零件的加工出现误差，达不到精度要求，出现二次加工的现象，严重的，可能还会导致零件的直接报废，造成不必要的经济损失，影响企业信誉度以及交付情况。1.外圈的基准选择图3.1外圈基准面精车滚道时，以准端面为加工定位面，用压板压端面至少4点小外内径为所有工序找正基准。2.内圈基准选择图3.2内圈基准面大外内径为所有工序找正基准。精车滚道时，以非准端面为加工定位面，用压板压端面至少4点。3.1.2孔的基准选择由于大部分的孔都为通孔，对于基准的选择，影响不大，非通孔位于，基面或者非基面时，选择相应的面进行加工即可。对于径向孔的加工，要求与内外圈相应的滚道加工时基面选择一致，即内圈以非准端面为加工定位面，外圈以准端面为加工定位面4。3.2制定工艺路线一个合格优质的工艺路线，应该是基于对工序的排列以及对于加工方法的选择综合考虑的结合，使得加工的产品，尺寸精确，位置相关信息也同时满足要求，在满足这些要求以后，需要考虑降低加工成本，提高生产效率12。3.2.1外圈加工工艺路线规划外圈需要加工的包括毛坯的整个面，上端面，下端面，以及内圆，外圆。综合考虑，各个端面的技术要求加工的精度范围，加工表面的加工，尺寸大小，材料的物理性质加工性可以得出如下加工路线：下料粗车钻孔粗车钻孔热处理钻孔精车钻孔修车探伤退磁清洗清洁。工艺过程如下：工序1：对于毛坯料进行粗车，使用齐齐哈尔第一机床厂C5225E2.5米立式车床，刀具采用华菱超硬PCBN车刀，因为此刀具具有硬度大，耐磨性好等特点，其技术指标虽不是同类产品中最好的，但是考虑到价格方面因素，综合考虑加工成本，故选择此刀具，工艺过程如下，1.车基面，车去表层铁锈即可，不做精确要求，大概在0.1mm左右、车削外径，相应工艺尺寸要求为2449.5±0.3mm，车削后对其进行倒角，大小为C2。工序2：车小外内径，相应工艺尺寸要求为2445.5±0.3mm、车削后对其进行倒角，大小为C2。工序3：非基面的车削，由于基面未进行精确地尺寸要求，所以在进行非基面加工时，对于尺寸要求比较精确，具体尺寸为256±0.2mm，车削后对其进行倒角，大小为C2，同时进行大外内径的车削，尺寸为2457±0.3mm，车削后对其进行倒角，大小为C2。 工序4：在初步的车加工结束后，进行孔的加工，装球孔加工，共两孔，采用BOSM-4040数控钻，位置具体要求距离基面184.5±0.3mm，两孔轴向距离84.5±0.3mm，尺寸要求为mm工序5：手工对堵球孔进行打磨要求间隙0.03-0.08mm工序6：采用Z3050摇臂钻，进行锥销孔的加工用20钻头。工序7：孔加工初步完成后，进行滚道的车加工，采用齐齐哈尔第一机床厂C5225E2.5米立式车床，刀具采用华菱超硬PCBN车刀，滚道夹球尺寸为2376.16±0.2mm，滚道距离非基面以及两滚道之间距分别为100±0.05mm，84.5±0.2mm，滚道内具体尺寸见图纸。工序8：采用数控钻进行油孔以及外径螺纹孔的加工，具体数据见图纸工序9：孔加工后，进行热处理加工，采用萨伊感应中频滚道淬火设备，耦合间隙选择在3mm，淬火液的浓度，应控制在18%-30%之间，淬火液温度应控制在30度-42度之间，硬度5763 HRC，淬火后硬化层深度大于6.7mm，淬火后进行回火处理。工序10：热处理后进行探伤处理，无裂痕后可以进行下一步加工。工序11：转到摇臂钻设备，对已经钻好的孔进行倒角处理以及铰螺纹的加工，切削量，切削线速度120150m，每转切深0.06mm0.15mm。刀具采用内冷u钻，加工过程中及时观察保证冷却液浇注充分，u钻加工工件时线速度应在120米150米之间，加工中采用每转进给的切削方式，每转进给的进刀量应该0.050.15之间。工序12：由于热处理的加工，由于热胀冷缩，工件会产生变形，此时再次进行车加工，加工到成品尺寸，精车基面，夹球尺寸为49±0.2mm、倒角C2，精车外径止口外径为mm；止口宽13±0.5mm倒角C2精车小外内径，2446.5±0.3mm，倒角C2。工序13：翻转工件，进行非基面的加工精车非基面255±0.2mm，倒角C2，精车大外内径mm，倒角C2。工序14：采用数控钻进行端面孔的加工，数量以及尺寸要求见图纸。工序15：用摇臂钻对刚才加工的孔进行倒角处理，各个倒角要求不同，详见图纸。工序16：基面的成品尺寸车加工修车基面成品尺寸夹球mm外径mm，进行密封槽的车削，尺寸具体要求见图纸。工序17：精车滚道，滚道夹球尺寸2377±0.15mm，距离非基面的距离以及两滚道中心距离84±0.2mm；100±0.05mm，滚道弧度为R3，车端面密封槽，直径2476±0.25mm。工序18：淬火表面探伤、退磁，探伤无裂纹、残磁0.3mT。工序19：手工进行钝化锐角、打磨软带软带宽度160-180mm深0.25-0.45mm。到此，外圈的加工就结束了。之所以有的工序进行多个部位的加工，考虑到频繁调换工件会增加不必要的时间。工序20：清洗清洁。3.2.2内圈工艺路线规划内圈需要加工的包括毛坯的整个面，上端面，下端面，以及内圆，外圆。综合考虑，各个端面的技术要求加工的精度范围，加工表面的加工，尺寸大小，材料的物理性质加工性可以得出如下加工路线：下料粗车热处理滚道探伤精车粗铣齿精铣齿倒角淬火，回火探伤钻孔修车探伤退磁清洗清洁。与外圈相同对于毛坯料进行粗车，使用齐齐哈尔第一机床厂C5225E2.5米立式车床，刀具采用华菱超硬PCBN车刀，因为此刀具具有硬度大，耐磨性好等特点，其技术指标虽不是同类产品中最好的，但是考虑到价格方面因素，综合考虑加工成本，故选择此刀具。工艺过程如下：工序1：车基面，车去表层铁锈即可，不做精确要求，大概在0.1mm左右、车削外径，相应工艺尺寸要求为2711±0.3mm，车削后对其进行倒角，大小为C2。工序2：车内径、齿台、倒角，相应工艺尺寸要求为2203±0.3mm、2131±0.3mm车削后分别对其进行倒角，大小为C2，C4。工序3：非基面的车削，由于基面未进行精确地尺寸要求，所以在进行非基面加工时，对于尺寸要求比较精确，具体尺寸为256±0.2，车削后对其进行倒角，大小为C4，同时进行小外内径的车削，尺寸为2438±0.3mm，车削后对其进行倒角，大小为C2。工序4：.进行滚道、油沟的车削，尺寸分别为2519.24±0.2mm；84.5±0.2mm；100±0.05mm；油沟尺寸R3;圆角R6;深3.5mm;长度9mm;倒角R4。工序5：采用萨伊感应中频滚道淬火设备，耦合间隙选择在3mm，淬火液的浓度，应控制在18%-30%之间，淬火液温度应控制在30度-42度之间，硬度5763 HRC，淬火后硬化层深度大于6.8mm，淬火后进行回火处理。工序6：热处理后进行探伤处理，无裂痕后可以进行下一步加工。工序7：进行基面的精车加工精车基面，夹球尺寸为夹球49±0.2mm；、内径mm，精车齿台直径mm，其余具体尺寸形象描述见图纸、倒角C5。精车大内外径，2448±0.3mm，倒角C2。工序8：调转工件进行非基面的加工精车非基面，高度为255±0.2mm，倒角C5，精车小内外径，直径mm；高度mm。工序9：接下来进行齿的加工，尺寸要求为，模数16；齿数134；公法线长度及偏差；跨测齿数16，公法线长度变动量0.149mm。手工进行齿廓的倒角，尺寸为C工序10：齿加工后，进行热处理加工，采用萨伊感应中频齿淬火设备，耦合间隙选择在3mm，淬火液的浓度，应控制在18%-30%之间，淬火液温度应控制在30度-42度之间，硬度硬度5360 HRC，淬火后硬化层深度硬层深：齿面2.2mm，齿根1.2mm，淬火后进行回火处理。工序11：齿面探伤，采用磁粉探伤，对工件损失较小，检查为无淬火裂纹方可进行下一步加工。工序12：采用摇臂钻，对端面的孔进行加工，具体数量尺寸要求见图纸。工序13：对刚才加工的孔进行倒角处理，具体倒角数据根据不同的孔也不同，见图纸。工序14：工件调到车加工处，修车非基面，车端面密封槽，2418±0.25mm；mm。工序15：修车基面、大内外径，尺寸分别为mm；mm，车径向密封槽，位置21±0.1mm；宽8±0.2mm；深8.5±0.1mm；长6±0.2mm;角度15°，倒角C2。工序16：精车滚道，滚道夹球尺寸为2517mm，滚道尺寸为R3。工序17：淬火表面探伤、退磁，探伤无裂纹、残磁0.3mT。工序19：钝化锐角、打磨软带，手工打磨软带宽度160-180mm深0.25-0.45mm。工序20：清洗清洁3.2.3防腐工艺路线规划防腐加工需要设计轴承的所有地方，上下端面，内圆外圆，以及孔的内部。对于风电轴承，防腐处理也比较重要，直接关系到轴承的使用寿命。防腐加工路线：拆除密封表面清洁安装密封安装防护喷漆喷砂喷锌喷漆拆除防护清洗清洁。防腐工艺顺序如下：工序1：人工手工拆下成品密封圈，在装配过程中，为了防止灰尘进入轴承内部，会在轴承上安装一条密封圈，拆下是为了使得接下来的喷涂中，需要更换专用的密封圈。要求密封严实，严禁杂物掉入滚道。工序2：人工手工去掉多余润滑脂，轴承在装配时，需要向内部注入油脂。有些油脂会残留在表面，以及表面的一些防锈油。要求密封严实，严禁杂物掉入滚道。工序3：人工手工镶防尘带（橡皮筋）安装包 防腐专用密封条，防止喷涂的微小颗粒进入轴承内部。要求密封严实，严禁杂物掉入滚道。工序4：人工手工装上油孔螺纹丝堵，防止砂粒打伤螺纹孔和进入滚道。要求密封圈压紧，接头严实。工序5：人工手工装上螺纹孔丝堵，防止砂粒打伤、损坏螺纹孔。要求严禁砂粒打伤螺纹，和进入滚道内。工序6：人工手工齿装上防喷块，防喷盖板，防止砂粒打伤齿表面。要求严禁砂粒打伤螺纹。工序7：用防腐连线进行安装孔内壁喷漆（表面3），采用环氧富锌底漆 厚度40100m。要求油漆Hempel 17360(色号19840)。工序8：人工手工安装孔防护，用橡胶堵堵上，防止漆面被喷伤。工序10：采用防腐连线防腐面喷砂处理，按DIN EN 13507进行预处理。要求外观符合ISO 8501-1 Sa3级。工序11：人工手工用风管进行表面砂尘清理，对喷砂后的表面进行清洁，以便接下来进行喷漆处理，方式漆层将砂粒，封在轴承表面。工序12：用防腐连线进行喷锌（表面1），厚度100200m。要求按ISO 2063进行热喷锌每个面相互差50m。工序13：用防腐连线进行喷漆（表面2），中间漆，聚酰胺环氧漆 厚度100m，要求用Hempel 45880。面漆，聚胺脂漆 厚度80m要求用Hempel 55210(浅灰色) RAL 7035。工序14：人工手工拆掉封闭用橡胶棒、防喷块盖板、胶带、丝堵。工序15：用丝锥清洁螺纹孔，注意油孔不允许用丝锥过。工序16：用吸尘器清理轴承表面，要求特别注意密封圈周围的灰尘，一定要清净，严禁掉入沟道。工序17：人工手工拆下喷涂用密封圈，要求特别注意密封圈周围的灰尘，一定要清净，严禁掉入沟道。4确定切削用量及进给量相关计算4.1外圈车加工相关计算1：粗车，将毛坯料外径切割到2711±0.3mm，小外内径2445.5±0.3mm，大外内径2457±0.3mm，非基面高256±0.2mm，加部分C2倒角。 加工轨迹的面积÷加工效率每小时=工时 (4-1)加工轨迹的面积=25462.35平方毫米加工效率每小时=4125平方亳米2546.2÷41254小时 2：精车，确保定位准确车外径至mm，小外内径2446.5±0.3mm，大外内径mm，非基面高255±0.2mm，滚道夹球尺寸为2376.16±0.2mm。3：修车，小内径mm，滚道夹球尺寸为2377±0.15mm。这几道工序用到了车床车端面，齐齐哈尔第一机床厂C5225E2.5米立式车床，刀具采用华菱超硬PCBN车刀。1.外径选择切削用量：（1）确定切削深度： ap=2711-2710=1mm；（2） 确定刀具进给量f：当ap=1mm时，工件直径大于2700mm时，f=0.6；（3）确定切削速度： （4-2）计算可知V=2mm/s小外内径选择切削用量：（1）确定切削深度： ap=2446.5-2445.5=1mm；（2） 确定刀具进给量f：当ap=1mm时，工件直径大于2400mm时，f=0.5；（3）确定切削速度： 计算可知V=2mm/s 大外内径选择切削用量：（1）确定切削深度：ap=2458-2457=1mm；（2） 确定刀具进给量f：当ap=1mm时，工件直径大于2400mm时，f=0.5；（3）确定切削速度： 计算可知V=2mm/s滚道选择切削用量：（1）确定切削深度：ap=2377-2376=1mm；（2） 确定刀具进给量f：当ap=1mm时，工件直径大于2400mm时，f=0.5；（3）确定切削速度： 计算可知V=2mm/s 非基面选择切削用量：（1）确定切削深度：ap=256-255=1mm；（2） 确定刀具进给量f：当ap=1mm时，工件直径大于200mm时，f=0.3；（3）确定切削速度： 计算可知V=2mm/s4.2外圈孔加工相关计算 安装孔，使用35的钻头，以轴承圆心为中心，2594mm为直径，且360°数量为98均布的孔。油孔，直径为8.6mm，位置参见工艺图纸，根据工艺要求，确定位置。根据作业指导书确定，选择的转速通常在每分钟 50r80r。切削量，切削线速度120150mm，每转切深0.06mm0.15mm。刀具采用内冷u钻，加工过程中及时观察保证冷却液浇注充分，加工中采用每转进给的切削方式，每转进给的进刀量应该0.050.15之间13。由公式:n=1000v/d=（1000×1.4）/（3.14×8.6）=51.8r/s。按机床说明书，取n=52r/s。按公式算得切削速度为:Vc=（·d·n）/1000=（3.14×8.6×52）/1000=1.40m/s。计算结果符合作业指导书。4.3内圈车加工相关计算1：粗车，将毛坯料进行切割，内径2203±0.3mm，大内外径2449.5±0.3mm，小内外径2438±0.3mm，非基面高256±0.2mm，加部分C2倒角，车滚道，2519.24±0.2mm 加工轨迹的面积÷加工效率每小时=工时 (4-1)加工轨迹的面积=24362.35平方毫米加工效率每小时=4125平方亳米24362.35÷41254小时 2：精车，确保定位准确车内径mm，大内外径2448±0.3mm，小内外径mm，非基面高255±0.2mm，加部分C2倒角。 3：修车，确保定位准确车大内外径mm，基面mm车滚道2517mm加部分C2倒角。1.大内外径选择切削用量：（1）确定切削深度： ap=2449.5-2448=1.5mm；（2） 确定刀具进给量f：当ap=1.5mm时，工件直径大于2400mm时，f=0.5；（3）确定切削速度： （4-2）计算可知V=2mm/s2.小内外径选择切削用量：（1）确定切削深度： ap=2438-2436=2mm；（2） 确定刀具进给量f：当ap=2mm时，工件直径大于2400mm时，f=0.5；（3）确定切削速度： 计算可知V=2mm/s 3.内径选择切削用量：（1）确定切削深度：ap=2203-2131=72mm；（2） 确定刀具进给量f：当ap=72mm时，工件直径大于2000mm时，f=1；（3）确定切削速度： 计算可知V=2mm/s4.滚道选择切削用量：（1）确定切削深度：ap=2519.24-2517=2.24mm；（2） 确定刀具进给量f：当ap=2.24mm时，工件直径大于2400mm时，f=0.5；（3）确定切削速度： 计算可知V=2mm/s 5.非基面选择切削用量：（1）确定切削深度：ap=256-255=1mm；（2） 确定刀具进给量f：当ap=1mm时，工件直径大于200mm时，f=0.3；（3）确定切削速度： 计算可知V=2mm/s 4.4内圈铣齿相关计算根据模数16；齿数134；公法线长度及偏差；跨测齿数16，公法线长度变动量0.14，进行铣齿。采用中高碳钢端铣刀具，结合工件硬度，确定进给量为2mm。4.5内圈孔加工相关计算安装孔，使用35直径的钻头，以轴承圆心为中心，2300mm为直径，且360°数量为92均布的孔。结 论本论文是我实习以来的工作总结。主要研究的是国电2447风电变桨轴承的加工工艺。我在实习过程中，先后去过机加工车间、装配车间、质保部这三个地方实习，使我对国电2447风电变桨轴承的加工有着大致的了解。 国电2447风电变桨轴承的结构看似简单，但其加工工艺，工序是十分复杂的，而且其加工工艺求在论文中，我介绍了一套轴承外圈与内圈的加工工艺。但由于我刚刚接触轴承行业，所以本论文的理论性并不是极其的专业。所以我也只能说是粗略介绍。阅读此论文，可对国电2447风电变桨轴承有个感性的认识。轴承行业的加工工艺还有很多的研究课题等待着我去研究。尤其是现在，虽然我国的轴承行业的生产制造和质量方面有着显著的提高但是和国外的工业比较还有着很大的差距。生产制造和质量方面的差距是由很多原因造成的，如材料的差距，加工工艺的差距，结构设计的差距等等。而通过我的实习，也有了一些自己的想法。我个人认为应该想办法提高加工设备的稳定性，如加强设备的保养和从国外引进一些机床，并且要重视技术工人的入厂技术培训，使技术工人的素质提高，从而提高产品的质量。当然，关于如何进一步系统的提高我国风电轴承行业的水平，还需要日后不断地研究发展。把加工过程中总结的经验技术经验整理保存，对于今后展开自我研发具有重大意义，把国外的先进技术与我国行业现状充分结合。参考文献1 GJB2691-2000滚动轴承通用规范S2 彭兰.安置误差对轴承径向游隙测试的影响J.轴承，2014(10）：40-433 周俊福，姚心仪.用回归分析法探讨单列向心球轴承径向和轴向游隙的关系J，轴承，13-154 李媛媛，叶亚飞.风力发电机专用轴承J.轴承，2014(2)：48-495 熊礼俭.风力发电新技术与发电工程设计、运行、维护及标准规范实用手册K.北京：中国科技文化出版社，20056 赵永强，李俊峰，许洪华.风力发电技术发展状况与趋势分析J.中国科技产业，2006(2)：69-717 郭金东，赵栋利，李亚西，等.风力发电浅谈J.电力设备，2014(6）：82-848 彭丽娟.大型风力发电机组新技术专车向J.现代科技译丛，2012(6)：3-49 李亚西，武鑫，赵斌，等.世界风力发电现状及发展趋势J，2014(1)：6-710 姚兴佳，王士荣，董丽萍.风力机的工作原理J可再生能源，2016(2)：87-89 11 侯宁.影响转盘轴承承载能力的四个参数J.建筑机械，2002(1)：21-22.12 黄筱调，余云霓，洪荣晶，等。回转支承数控加工工艺与装备的应用研究J.建筑机械，2017(2)：56-58,62.13 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