轴承内外圈套锻工艺研究【含CAD图纸优秀毕业课程设计论文】

购买设计文档后加 费领取图纸 购 买设计文档后加 费领取图纸 本科毕业设计 题 目： 轴承内外圈套锻工艺研究 学 院： 机电工程学院 专 业： 机械设计制造及其自动化 姓 名： 学 号： 指导教师： 2016 年 5 月 17 日 购买设计文档后加 费领取图纸 摘 要 锻造工业是一个国家的重要产业，套锻工艺的发展无时不刻都在影响着国家经济的发展，人类的进步离不开套锻工艺的发展。在全球经济发展的大环境下，中国各个行业被其他国家的先进技术影响的同时，越来越多的外国企业和品牌传播到中国已经成为现实。在新的市场需求的推动下，对轴承内外圈套锻工艺进行改良和优化是当务之急。生产轴承内外圈套锻工艺的企业，必须充分考虑到在轴承内外圈套锻工艺运行中可能出现的问题，尽量使轴承内外圈套锻工艺的自动化程度越高越好，从而来保证轴承的传动精度，特别是针对圆锥滚子轴承，国内 轴承内外圈套锻工艺 的研发及制造要与全球号召的高效、精度高等主题保持一致。 套锻工艺是通过一次对轴承毛坯进行加热同时生产出两个套圈，本文就轴承的内外圈套锻工艺进行了设计，通过阐述了套锻工艺的发展现状以及工艺流程，最后设计出针对圆锥滚子轴承的套锻模具。 关键词： 套锻 轴承内外圈 制造 模具 购买设计文档后加 费领取图纸 is of on is of on is on Is of a of of At is in is of is do is C so as to by a In at in of is of 购买设计文档后加 费领取图纸 目 录 1 绪论 . 1 题的来源与研究的目的和意义 . 7 课题研究的内容 . 10 究的意义 . 10 2 轴承内外圈套锻工艺总体结构的设计 . 错误 !未定义书签。 割部分设计方案的选择 . 错误 !未定义书签。 割部分的工作原理 . 错误 !未定义书签。 动杆的结构设计 . 错误 !未定义书签。 3 机械传动部分的设计计算 . 错误 !未定义书签。 割电机的 选型计算 . 错误 !未定义书签。 传动的设计计算 . 错误 !未定义书签。 线导轨的设计计算 . 错误 !未定义书签。 平移动气缸在选型计算 . 错误 !未定义书签。 4 轴承内外圈套锻工艺中主要零件的三维建模 . 错误 !未定义书签。 割锯片的三维建 模 . 错误 !未定义书签。 带轮的三维建模 . 错误 !未定义书签。 缸的三维建模 . 错误 !未定义书签。 承内外圈套锻工艺的三维建模 . 错误 !未定义书签。 5 轴承内 外圈套锻工艺中主要零件的强度分析与校核 错误 !未定义书签。 动轴承强度的校核计算 . 错误 !未定义书签。 结 论 . 11 参考文献 . 12 致 谢 . 13 1 套锻工艺为一个料段经套切后辗扩成两个套圈，只产生一个连皮料芯，将提高材料利用率，降低制造成本。另外，其可以是同一型号的内外圈成套锻造，有利于生产组织与管理，也可以是不同型号的两件套圈进行套锻，工艺灵活多变，且适合大批量生产。 工艺路线如图 1所示。本工艺方案具有如下技术特点： （ 1）采用中频感应电炉代替原煤气加热炉加热材料，加热速度快、氧化烧损少（烧损率约 为煤气炉的 1/4），加热质量好（料段温度均匀性好），热效率高，工人劳动强度大幅降低，易于实现自动化，为加热有效控制提供 了条件。另外长期困扰作业环境的油烟、粉尘及高温顽症将得到根本治理， 气将不再排放，鼓风机噪声污染也不复存在，将取得经济效益与社会效益的双丰收。 （ 2）套锻工艺为一个料段经套切后辗扩成两个套圈，只产生一个连皮料芯，将提高材料利用率，降低制造成本。另外它可以是同一型号的内外圈成套锻造，有利于生产组织与管理，也可以是不同型号的两件套圈进行套锻，工艺灵活多变，且适合大批量生产。 （ 3）本工艺方案生产的两个套圈均采用整径，消除了椭圆和锥度，可达到统一尺寸和提高几何精度的目的。为进一步压缩留量与公差提供了 可能性。 2. 具体实施过程及技术难点分析以某圆锥滚子轴承内外套圈的套锻工艺为例。 2 （ 1）按照工艺路线确定合理工艺及加工方法，确定圆锥滚子轴承内外圈套锻的工艺及加工方法，如图 2所示。 （ 2）按照工艺方案设计内外套圈锻件图，并确定下料重量。根据该套锻生产线上中频电感应炉、压力机、扩孔机、整经机的加工能力及性能、精度等因素，确定内外套圈锻件的留量、公差，按照内外套圈滚道成形辗扩的方案绘制出锻件图，如图 3所示。 下料重量计算方法 下列各式中所出现的 外圈锻件重量 内圈锻件重量 根据内套 锻件内径尺寸 度尺寸 取一定辗扩比，确定内套反挤时冲头直径 皮料芯重量 取中频感应加热氧化火耗系数为 计算出下料重量 3 按照料锻长径比 取合适棒料直径，最终确定棒料直径及下料长度，然后按照下料重量及棒料直径，选择合适下料设备（选用 （ 3）料段加热工序 中频感应电加热的原理是利用金属“超肤”效应，在感应器内通入交变电流产生交变磁场，在其作用下金属坯料内部便产生了交变涡流，由涡流发热和磁化发 热便直接将金属坯料加热，从而避免金属坯料加热温度不均的问题。其加热速度快、氧化烧损少，加热质量好且非常稳定，易于实现自动化，为加热温度的有效控制创造了条件。 中频感应加热炉改造的关键点是增加红外线加热温度控制装置，以控制坯料锻造温度，解决重油加热炉加热温度不均的问题。其控制原理为：在出料口设置一个感温探头，接收温度信号，通过传感器将温度信号转换成电信号，再将锻造温度时时动态地反映在温度数显仪上，实现加热温度的连续控制。 （ 4）分套工序 分套是整个套锻成败的关键工序，其作用是把内套坯料从外套坯料中分离 出来，既要保证内外套及内圈连皮料芯重量分配合理，又要使分开外套环坯及大料芯的尺寸满足进一步加工的要求，如图 4所示。 4 图 3各种尺寸的选取：根据外套锻件高度 定外套环坯高度 1+（ 5 10） 因为 1=确定分套冲头直径 根据体积不变定律，外套环坯下端面截面积应与锻件小端截面积相等。所以分套支持凹模下端内径尺寸 分套支持凹模内表面角度 2 应与外圈内锥角度 1 大致相等。在生产过程中曾出现分套后外套环坯下端面及内套坯料上端面毛刺现象， 在后序的辗扩过程中会造成端面折叠，严重者造成产品报废。 经反复观察试验、调试，发现以下 3个因素影响分套毛刺的产生：发现温度高时出现分套毛刺现象，因此我们严格控制分套时的温度在 1050左右，并保持稳定；分套冲头与分套穿孔凹模间隙。经反复试验，最终确定 2床导轨与滑块间隙。间隙大时会因为偏载而啃伤冲头与凹模，造成分套毛刺，因此应保持机床导轨与滑块之间较小的间隙量。 （ 5）分套工序 分套后形成的外圈环坯是一个外锥内直坯料，与外圈锻件形状差异太大，不能直接在扩孔机上辗扩。于是 我们设计了一种胀孔冲头，将内径胀为锥形，外径胀为近似直筒形，与外圈形状接近，以利于辗扩成形（见图 5）。 5 图 5 中左图为最初胀孔工序，右图为改进后胀孔工序。其中两图主要区别在于胀孔下冲头的结构设计。从左图中我们可以看到胀孔冲头是一个整体，有效工作面占到整个体积不到 1/5，也就是说，工人在换型号或在调整毛坯尺寸过程中要做 4/5 无用功，我们大概计算出此胀孔冲头最轻也有 20就增加了拆卸与安装的工作量，为调整工作造成了很大不便。再加上这种冲头是专门针对具体 7类轴承外套所设计，所以就无法有效再利用，这就造 成了模具大量浪费，增加了生产成本。于是将胀孔冲头设计为组合式。如右图中所看到的胀孔下冲头与胀孔下冲头座。这一改进使胀孔冲头有效工作面积提高到 50%以上，重量由原来20拆卸方便，只需松开紧定螺钉，并用装卸螺钉旋入装卸螺孔内，就可轻松将胀孔冲头取出。这样，模具调整变得方便，且大幅降低了劳动强度，节省了模具费用开支。 （ 6）内套坯料成形工序 圆锥滚子轴承内套圈成形辗扩锻造一直是本行业技术难点之一。特别是坯料成形方法，既要保证套圈轴向材料的分布合理性，又要考虑成形时设备的受力情况，巧妙地让金 属沿最小阻力方向流动。原小型圆锥内套锻件的全封闭正挤压成形工艺方法，由于设备受力不合理不能采用，反挤压工艺又达不到材料分布的要求。于是我们通过考察与试验创新了一种新的半封闭反挤压成形制坯工艺，如图 6所示 6 由锻造前后体积不变定律可知，坯料小端面截面积应与内套锻件小端面截面积相等，所以可以计算出成形凹模内径尺寸即毛坯小端面外径。由于分套后内圈重量与连皮料芯重量是一定的，如图 6所示，挤压成形时内圈大挡边以下金属材料在成形凹模内部成形，重量由 寸保证，挡边部分金属材料由卸料板控制高度，外径开放，重量由 分套时坯料控制，这就是半封闭反挤压成形工艺的特点所在，既保证了挤压后毛坯形状，又能够合理地沿轴向对材料进行分布，同时保证了设备受力的合理性。成形完成后对坯料进行穿底平高，然后就可以在扩孔机上辗扩成形。 （ 7）扩孔机上辗扩成形 圆锥形内外套圈在 250扩孔机上成形辗扩，在锻造厂是一种成熟工艺，关键是掌握好成品锻件的尺寸及几何公差，给下一步的整径预留合理的整径量。 （ 8）整径工序 为了提高车工的加工效率、降低加工难度，决定对外套进行整外径；内套整内径，并规定内外套圈保持 间的整径 量。避免因整径量小而造成的尺寸几何公差不合格和整径量大而造成的整径面拉伤等缺陷。 3. 经济与社会效益分析 从附表中可以看出， 2013年 1月 2013年 10月套段生产的 30222等 7 3个型号、约 套，与原工艺相比实际节约原材料（ 91. 4t。由此可见，套锻工艺不仅节约了材料，降低了成本，提高了企业竞争力，而且在环境保护方面也取得了显著的成效。 4. 结语 套锻是通过一次加热同时生产出两个套圈，用此方法生产圆锥滚子轴承能够有效节约材料、提高产量，从而提高企业竞争力。采用中频感 应炉代替煤气炉对棒料进行加热，不仅减小了棒料的氧化，且没有二氧化碳的排放及鼓风机噪声的产生，在环境保护方面也取得了显著成效。因此，应当将套锻工艺广泛应用到轴承套圈锻造加工中。 1 绪论 题的来源与研究的目的和意义 我国生产的轴承内外圈套锻工艺结构简陋，切割效率始终不高，虽然经过几十年的发展，近期产品的质量较早期有所提高。但受国产配套件质量及设计水平等的影响，我国目前生产的轴承内外圈套锻工艺的总体水平与进口产品及港口用户的要求仍有较大差距，轴承内外圈套锻工艺的生产也是如此，为满 足市场需求，开发出一种新型的轴承内外圈套锻工艺势在必行！ 相信此种轴承内外圈套锻工艺的出现将会大大提高棒材的切割能力和质量，为企业的生产的年产能方面，以及经济效益方面能够带来显著的进步，同时也在某种程度上推进了套锻工艺的不断发展。 随着国际标准化（ 实施，世界轴承内外圈套锻工艺以采用新材料、新技术、新工艺、新结构为基础 ,19世纪 80 年代，美国的 过几年的运行，为该公司创造了不菲的利润。继美国 国的入了相当大的人力和精力来开发 8 研制棒材切割机，并且与二十世纪中期投入到了北美等市场。当前，全世界各大机械人厂商为了提高产品的竞争力，都大力进行轴承内外圈套锻工艺的研发工作。现在国外等著名轴承内外圈套锻工艺的品牌中，都有轴承内外圈套锻工艺的销售，全世界轴承内外圈套锻工艺的应用越来越广泛。有一点值得注意的是，轴承内外圈套锻工艺的市场，由最初的日本，欧洲，已经渗透到北美市场，因此轴承内外圈套锻工艺是当今棒料生产加工企业比配的设备已经成为主要趋势。 西方资本主义国家有巨大的轴承内外圈套锻工艺销售市场，机械人工业是西方资本主义国家的套锻工艺之一。 目前国外特别是美国正在考虑发展轴承内外圈套锻工艺的功率最大化，产能最优化的问题。自“九五”期间轴承内外圈套锻工艺的开发和研制已经被列入美国的重大科技攻关计划，以跟踪世界技术的发展和开发适合美国套锻工艺发展的轴承内外圈套锻工艺。 我国从 1953年开始生产轴承内外圈套锻工艺，于 1958年自行设计制造切割半径在 50、 70、 90、 120、 500等棒材的轴承内外圈套锻工艺之后，为了适应棒材生产厂家的需要， 1959年又制造了 500、 1000、 1200等大直径的轴承内外圈套锻工艺。 为了满足棒材生产工业发展需要，我国于 1970年研制了大型轴承内外圈套锻工艺。经运转实践证明效果很好。同年，福建的金明公司更是大量引入外来技术人才，全身心地投入到了棒材切割机的研发中，利用丰富的人力资源和设备，研发出了多种可夹持不同直径棒料的切割机，与同年 12也投入市场，获得了非常大的经济利润。近几年又研制出 70 轴承内外圈套锻工艺，其设计能力为 1750t/h，实际达到 2508t/h，是设计值的 目前机械式轴 承内外圈套锻工艺将逐渐被全自动轴承内外圈套锻工艺所代替。传统的机械式的轴承内外圈套锻工艺已经不能完全满足当今市场的需要，迫切需要各种多功能的轴承内外圈套锻工艺来满足市场需求，如是福建金明公司加大人力开发出了五个规格十四种类型的轴承内外圈套锻工艺，然而我国机械人业所需的轴承内外圈套锻工艺全部依赖进口，这使得国产机械人配备轴承内外圈套锻工艺后，成本增加很大，而装备自行开发生产轴承内外圈套锻工艺，其成本提高不大，说明轴承内外圈套锻工艺的市场前景令人乐观。传统的轴承内外圈套锻 9 工艺的产品图如下图 1、图 2所示： 图 1 图 2 10 课题研究的内容 本次设计主要针对轴承内外圈套锻工艺进行设计，从轴承内外圈套锻工艺的整体方案出发，然后具体细化出具体内部结构，其具体内部结构主要包括以下几个方面： （ 1）通过网络和图书馆查找各种关于棒材切割机的相关资料，对轴承内外圈套锻工艺进行方案的比较和预定。 （ 2）分析轴承内外圈套锻工艺的结构与参数 （ 3）确定设计总体方案 （ 4）确定具体设计方案 （ 5）轴承内外圈套锻工艺的三维图的绘制、 件图的绘制。 （ 6）说明书的整理 究的意义 本论文主要研究运用 过对轴承内外圈套锻工艺进行设计，来了解轴承内外圈套锻工艺的结构组成、工作原理以及以后的发展趋势和现状。该课题来自于棒料加工型机械公司的生产实际，通过设计出轴承内外圈套锻工艺，从而来掌握轴承内外圈套锻工艺的整个设计生产流程，培养工程意识。 我国生产的轴承内外圈套锻工艺结构简陋，切割效率始终不高，虽然经过几十年的发展，近期产品的质量较早期有所提高。但受国产配套件质量及设计水平等的影响，我国目前生产的轴承内外圈套锻工艺的总体水平与进口 产品及港口用户的要求仍有较大差距，轴承内外圈套锻工艺的生产也是如此，为满足市场需求，开发出一种新型的轴承内外圈套锻工艺势在必行！本文运用大学所学的知识，提出了轴承内外圈套锻工艺的结构组成、工作原理以及主要零部件的设计中所必须的理论计算和相关强度校验，构建了轴承内外圈套锻工艺总的指导思想，从而得出了该轴承内外圈套锻工艺的优点是高效，经济，并且校正质量高，运行平稳的结论。 通过设计轴承内外圈套锻工艺，要求学生掌握大学四年所学到的知识，了解机械原理，机械设计，以及传动机构设计等方面的知识，综合运用三维绘图 软件，二维绘图软件对机械设备进行设计。通过本次毕业设计，综合提高学生的实际应 11 用水平和设计能力。 相信此种轴承内外圈套锻工艺的出现将会大大提高棒材的切割能力和质量，为企业的生产的年产能方面，以及经济效益方面能够带来显著的进步，同时也在某种程度上推进了套锻工艺的不断发展。 结 论 本次毕业设计的题目是轴承内外圈套锻工艺的设计，直到今天，毕业设计总算接近尾声了，通过这次对于轴承内外圈套锻工艺的设计，使我们充分把握的设计方法和步骤，不仅复习所学的知识，而且还获得新的经验与启示，在各种软件的使用找 到的资料或图纸设计，会遇到不清楚的作业，老师和学生都能给予及时的指导，确保设计进度，本文所设计的是轴承内外圈套锻工艺的设计，通过初期的方案的制定，查资料和开始正式做毕设，让我系统地了解到了所学知识的重要性，从而让我更加深刻地体会到做一门学问不易，需要不断钻研，不断进取才可要做的好，总之，本设计完成了老师和同学的帮助下，在大学研究的最感谢帮助过我的老师和同学，是大家的帮助才使我的论文得以通过。 12 参考文献 1 徐灏等 第 2、 3册 )M(第二版） 锻工艺出版社，2003:98 100 2 程悦荪 M国农业出版社，1981:67 69 3 周纪良 M锻工艺出版社， 1991:102 105 4 吉林工业大学教研室编 M国农业出版社，1982:209 211 5 成大先主编 减（变）速器电机与电器 M学工业出版社， 1999:81 83 6 朱冬梅 M等教育出版社， 2000:303 305 7 陈立德 M等教育出版社， 2002:222 225 8 陈立德 M等教育出版社，2002:44 46 9 刘劲 M锻工艺出版社， 2000:59 61 10 陈立周 M金工业出版社， 1985:77 79 11拖拉机编辑部主编 M海科学技术出版社， 1980:109 114 12 周纪良 套锻工艺结构型式和结构图谱 J979： 47 63 13 周纪良，孔维恭，于瑞玺 J1988:32 39 14 高象平，李齐隆等 M东科技出版社， 1987:66 70 15 . 13 49 16 . 103 致 谢 在此论文完成之际，我的心里感到特别高兴和激动，在这里，我打心里向我的导师和同学们表示衷心的感谢！因为有了老师的谆谆教导，才让我学到了很多知识和做人的道理，由衷地感谢我亲爱的老师，您不仅在学术上对我精心指导，在生活上面也给予我无微不至的关怀支持和理解，在我的生命中给予的灵感，所以我才能顺利地完成大学阶段的学业，也学到了很多有 用的知识，同时我的生活中的也有了一个明确的目标。知道想要什么，不再是过去的那个爱玩的我了。导师严谨的治学态度，创新的学术风格，认真负责，无私奉献，宽容豁达的教学态度都是我们应该学习和提倡的。通过近半年的设计计算，查找各类轴承内外圈套锻工艺的相关资料，论文终于完成了，我感到非常兴奋和高兴。虽然它是不完美的，是不是最好的，但在我心中，它是我最珍惜的，因为我是怎么想的，这是我付出的汗水获得的成果，是我在大学四年的知识和反映。四年的学习和生活，不仅丰富了我的知识，而且锻炼了我的个人能力，更重要的是来自老师和同学的潜移默化让我学到很多有用的知识，在这里，谢谢老师以及所有关心我和帮助我的人，谢谢大家。 另外也感谢我的父母，朋友和同学们的帮助。在做设计感觉受挫，枯燥与迷茫时，是他们在悉心的为我释放压力，鼓励我不要气馁，勇敢面对。每周一次和父母的通话，与朋友和同学的长谈后都使我精神放松，斗志倍增，以饱满的热情重新投入到工作中去，感谢他们，正是他们的不懈支持和充分理解才能使我顺利完成毕业设计。