1【毕业设计论文】GBW92外圆滚压装置设计-毕业设计说明书【有对应的CAD图】

XX 大学 毕业设计(论文) 毕业设计（论文）题目 所 在学 院 专业 班级 姓名 学号 指 导老 师 年月日 声明 本人郑重声明：所呈交的毕业设计是我在导师的指导下独立进行研究本人郑重声明：所呈交的毕业设计是我在导师的指导下独立进行研究 所取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加以注明引用的内容外，本所取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加以注明引用的内容外，本 设计不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果，对本设计设计不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果，对本设计 的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中作了明确说明，并表示了的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中作了明确说明，并表示了 谢意。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。谢意。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。 作者签名：日期：年作者签名：日期：年 月月 日日 毕业设计版权使用授权书 本设计作者完全了解学院有关保留、使用毕业设计的规定，同意学院本设计作者完全了解学院有关保留、使用毕业设计的规定，同意学院 保留并向国家有关部门或资料库送交毕业设计的纸质版和电子版，允许毕保留并向国家有关部门或资料库送交毕业设计的纸质版和电子版，允许毕 业设计进入学院图书馆被查阅和借阅，本人授权闽南理工学院可以将我的业设计进入学院图书馆被查阅和借阅，本人授权闽南理工学院可以将我的 毕业设计的全部或者部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、毕业设计的全部或者部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、 缩印或者扫描等复制手段保存和汇编本毕业设计。缩印或者扫描等复制手段保存和汇编本毕业设计。 保密保密在年解密后适用本授权书；在年解密后适用本授权书； 本设计属于：本设计属于： 不保密不保密。 （请在以上相应的方框内打（请在以上相应的方框内打“” ） 作者签名：日期：年月日作者签名：日期：年月日 指导教师签名：日期：年月日指导教师签名：日期：年月日 毕业设计答辩小组成员名单 姓名职称单位备注 机械设计服务(有图纸 CAD 和 WORD 论文） QQ 1003471643 或 QQ 2419131780 组长 注：样稿，论文不完整，勿抄袭 订做机械设计 (有图纸 CAD 和 WORD 论文） QQ 1003471643 或 QQ 2419131780 毕业设计说明书 G B W 9 2 外圆滚压装置设计 订做机械设计 (有图纸 CAD 和 WORD 论文） QQ 1003471643 或 QQ 2419131780 摘要 本说明书详细介绍了车滚压的加工原理，而且以活柱筒为例，详细设计 了一个用于活柱筒外圆加工的车滚压装置，最后仔细分析了本装置的适用范 围和经济价值等内容。活柱筒的外圆加工通常采用( 车磨) 等工序，但是本 装置采用一种新的方法滚压加工，来实现外圆表面的粗糙度的要求，而 且滚压加工还有提高工件硬度、耐磨性、耐腐蚀性等在切削加工中无法得到 的特性。本装置只需对普通车床加以改造，把大托板上的刀架换成本装置， 就可以实现精密加工的效果。本装置适用于几乎所有外圆表面加工，而且对 那些对表面有较高要求的工件，更能发挥出本装置的优势。本装置是一种工 艺装备，而且结构简单，对于一般的厂家都有能力自行设计并制造出适合其 产品的车滚压装置。 关键词：车滚压、外圆、滚子、粗糙度 订做机械设计 (有图纸 CAD 和 WORD 论文） QQ 1003471643 或 QQ 2419131780 S u m m a r y T h e s p e c i f i c a t i o n e x p o u n d s t h e l a t h i n g - g r i n d i n g p r o c e s s i n g p r i n c i p l e , t a k e s I n n e r p r o p d r u m a s a n e x a m p l e i n d e s i g n i n g a l a t h i n g - g r i n d i n g d e v i c e u s e d i n o u t e r - c i r c l e p r o c e s s i n g o f I n n e r p r o p d r u m i n d e t a i l s , a n d a t l a s t a n a t o m i z e s t h e a p p l i c a t i o n s c o p e a n d e c o n o m i c v a l u e m u l t i p l i e d w i t h o t h e r i n f o r m a t i o n o f t h i s i n s t a l l a t i o n . T h e o u t e r - c i r c l e p r o c e s s i n g o f I n n e r p r o p d r u m u s u a l l y u s e s a w o r k i n g p r o c e d u r e , c a l l e d L a t h i n g G r i n d i n g a n d s o f o r t h . H o w e v e r , t h i s d e v i c e m e n t i o n e d a b o v e a d o p t s a n e w w a y n a m e d R o l l i n g p r o c e s s i n g , a i m i n g a t a c h i e v i n g t h e r e q u e s t s o f c o a r s e n e s s d e g r e e o f o u t e r - c i r c l e , i m p r o v i n g t h e u n o b t a i n a b l e c h a r a c t e r i s t i c s o f t h e w o r k p i e c e s i n t h e p r o c e s s o f C u t t i n g , s u c h a s h a r d n e s s , a b r a s i v e r e s i s t a n c e a s w e l l a s t a r n i s h r e s i s t a n c e a n d s o o n . T h e p r e c i s i o n f i n i s h i n g c o u l d c o m e i n t o e f f e c t a s l o n g a s t h e e n g i n e l a t h e s a r e r e c o n s t r u c t e d a n d t h e t o o l h o l d e r s o n t h e s p l i n t s a r e e x c h a n g e d w i t h t h e L a t h i n g - G r i n d i n g , w h i c h c o u l d a p p l y t o e v e r y o u t e r - c i r c l e s u r f a c e p r o c e s s i n g a n d m o r e o v e r m a k e f u l l u s e o f i t w i t h r e f e r e n c e t o t h o s e w o r k p i e c e s w h o s e s u r f a c e p r o c e s s i n g c a l l s f o r a h i g h e r d e m a n d . A l m o s t e v e r y e c u m e n i c a l m a n u f a c t u r e r c o u l d h a v e t h e c a p a b i l i t y t o p r o d u c e s u i t a b l e l a t h i n g - g r i n d i n g d e v i c e s a l l b y t h e m s e l v e s , b e c a u s e t h i s d e v i c e , a s t e c h n o l o g i c a l e q u i p m e n t , i s o f s i m p l e c o n f i g u r a t i o n . 订做机械设计 (有图纸 CAD 和 WORD 论文） QQ 1003471643 或 QQ 2419131780 K e y w o r d s : L a t h i n g - G r i n d i n g 、O u t e r - c i r c l e 、R o l l e r 、C o a r s e n e s s d e g r e e 目 录 摘要 Summary 第 1 章 绪论 1 1.1 选题意义 1 1.2 滚压加工的概况 1 1 . 2 . 1滚压加工的概念 1 1 . 2 . 2滚压加工的原理 1 1 . 2 . 3滚压加工的特点及其应用场合 2 1 . 2 . 4滚压加工的分类 2 1 . 3本文主要研究内容 4 第 2 章 设计方案的确定 5 2. 1 设计参数 5 2. 2 设计方案的确定 5 第 3 章 工作参数的选择 7 3 . 1 滚压力 7 3 . 2 过 盈 量 7 3 . 3 滚压速度 8 3 . 4 滚压进给量 8 3 . 5 切削用量 8 3 . 6 工件原始表面质量 9 3 . 7 冷却液 9 第 4 章 主要结构的确定及校核 1 0 4 . 1滚子设计及计算 1 0 4 . 1 . 1滚子的设计 1 2 4 . 1 . 2滚子的失效分析 1 2 4 . 2滚压器的尺寸计算 1 3 4 . 3轴承的选择及计算 1 5 4 . 3 . 1轴承的受力分析 1 5 4 . 3 . 2轴承寿命计算 1 6 4 . 4导轨的选定 1 6 4 . 5其余结构的确定 1 7 4 . 5 . 1滚压过盈量的调节机构 1 7 4 . 5 . 2吃刀深度的调节机构 1 7 4 . 5 . 3车刀的选用 1 7 4 . 5 . 4挡屑装置 1 8 4 . 5 . 5冷却装置 1 8 第 5章 外圆滚压加工注意事项 1 9 第 6 章 车滚压的加工效果 2 0 6 . 1尺寸精度和表面粗糙度2 0 6 . 2金属内部的物理变化2 0 6 . 3表面性能的变化2 1 第 7章 车滚压装置的用途 2 2 第 8章 经济价值分析 2 3 结论 2 4 致谢 2 5 参考文献. 2 6 专题 快速制模技术 2 7 附录 1 3 6 附录 2 4 2 - 1 - 第 1 章 绪论 1 . 1 选题意义 对于活柱筒的外圆表面加工，按照传统加工方法( 车磨) ，虽然也能够 满足设计要求 ， 但是，随着产量的增加， 设备需要量也加大，辅助时间加长。 在这种情况下， 我们可以利用 C A 6 1 4 0等普通车床， 加装一种外圆车滚压装置。 该装置对外圆柱面同时进行切削和滚压加工，能获得一定的精糙度和抗疲劳 强度。通过这个装置，不仅可能稳定地控制了活柱筒的表面质量，而且提高 了加工效率, 进而降低了生产成本。 1 . 2 滚压加工的概况 1 . 2 . 1 滚压加工的概念 滚压加工是用滚柱滚压金属表面，将表面凸起部分碾压到凹陷部分，加 工成平滑如镜的表面。与切削加工不同，滚压加工是一种塑性加工。% 滚压加工的工件不仅表面粗糙度瞬间可以达到 Ra0.10. 8m， 而且由于 加工硬化提高其耐磨耗性的同时疲劳强度提高 30%，拥有在切削加工中无法 得到的特性。由于可简单而低成本的进行零部件的超精密加工，滚压加工日 益被以汽车产业为首的精密机械、化学、家电等产业广泛应用，发挥其优势。 1 . 2 . 2 滚压加工的原理 - 2 - 图 1 - 1 滚压加工原理图 如图所示，根据金属变形的理论，工作表面在外力的作用下，被滚压金 属的原子间距离会暂时发生变动或晶粒间产生滑移。 当外力达到一定数值时， 被加工表面金属除产生弹性变形外，还会有塑性变形（即金属的残余变形） 。 由于塑性变形，不仅零件被加工表面的形状发生了变化，而且，其组织结构 和物理性能也发生了变化，使金属被滚压层的组织变得紧密。晶粒变细、晶 粒形状也沿着变形最大的方向延伸。同时在被滚压金属表面层内产生极大的 压缩应力，使金属表面得到强化，提高了表面层的硬度；熨压平了微观不平 度，大大降低了零件的表面粗糙度。被滚压金属表面的强度极限、屈服极限 和疲劳极限行也都有所提高，但其相对延伸率和冲击强度则有所降低。这就 使零件的抗腐蚀能力有所增加，使用性能也得到了改善。 滚压加工时，在碾入区域滚柱将与切削加工面接触并渐渐加压，在塑性 变形区域接触压力超过材料的屈服点，产生局部塑性变形。在滚柱下端最大 负载作用后，在平滑区域开始弹性复原，滚柱渐渐与加工表面分离。在滚压 器的滚压下，工件表面的不平度波峰和波谷被熨平和填平，故在一定的有效 - 3 - 范围内，提高了工件的加工精度。 1 . 2 . 3 滚压加工的特点及其应用场合 1 . 滚压加工的特点 滚压加工是一种无屑光整加工方法。 它是在常温状态下， 利用硬材料 （如 淬火钢、硬质合金以及红宝石等）制成的工具，对被加工零件表面施加一定 的压力，使表面层金属产生塑性变形，改变金属表面层的组织结构和物理性 质，以达到光整表面，校正工件几何形状，提高加工精度的目的。由于滚压 的结果，零件表层金属中产生了极大的压缩应力，因而强化了表面层金属， 提高了强度极限、屈服极限和疲劳极限，使用零件表面产生一层冷硬层，增 加了其耐磨性和谢腐蚀性能。从而，改善了零件的使用性能。 2 . 滚压加工的应用场合 滚压加工常用于加工内圆表面、圆柱面、圆锥面、开式圆弧表面、丝杆 螺纹表面、齿轮齿形表面和平面以及一些不易加工的特殊形状表面等到。工 件的材料可以是钢、铸铁或有色金属。 滚压加工工艺简单，易于掌握，又不需要昂贵的专用设备，大、中、小 型工厂企业均可采用，适用性强，是一种生产效率高能保证产品质量，提高 经济效益的加工方法，具有较高的应用价值。 1 . 2 . 4 滚压加工的分类 1 . 滚压加工的分类 滚压加工在目前还没有统一的分类方法。按加工原理大致可分为单珠 （柱）式滚压加工、多珠（柱）行星式滚压加工、旋风式滚压加工、脉冲式 滚压加工、轮式滚压加工、镗滚压复合加工以及车滚压复合加工等。 - 4 - 单珠（柱）式滚压加工主要用于外圆、内孔、平面和丝杠螺纹表面的滚 压加工，多珠（柱）行星式滚压加工主要用于直径较大的内孔表面的加工； 旋风式滚压加工主要用于外圆表面的加工，特别是用于细长杆圆柱表面的加 工，效果更为显著；脉冲式滚压加工用于内孔表面加工，并能加工不通孔和 非对称间断表面类型的孔，对于壁厚不均匀的内孔，采用脉冲式冯压加工， 能获得较细的内孔表面粗糙度和较高的精度；轮式滚压加工用于大直径深孔 的加工，对于直径大于 4 0 0 m m ，孔深超过去 1 0 m的大直径深孔，采用轮式滚 压加工，能获得较理想的内孔表面粗糙度和精度；镗滚复合加工用于内孔加 工，深孔加工特别常用。 2 . 车滚压加工 车滚压加工是由车滚压机床来实现的，车滚压机床主要由滚压器、车刀 架、顶尖、冷却系统和普通车床组成，其中车刀架位于滚压器前，车刀紧挨 着滚压器，使车削滚压同时顺序进行。 3 . 车滚压的加工条件 ( 1 ) 加工前表面% 由于滚压加工是利用滚柱碾压的加工方法，所以加工后的表面粗糙度受 凸起部分的高度及形状（即加工前状态）的影响。% 如果加工前表面状态粗糙 （凸起部分高，凹陷部分深） ，则不能将凸起部 分完全添埋凹陷部分，造成加工表面粗糙。 另外，凸起部分的形状也影响加工后的表面。由车床或镗床单点切削得 到的规则的凹凸形状，且为容易碾压的高度时，可得到最理想的表面。一般 加工前的表面状况越好，加工后的表面状况越好，同时滚压头的磨耗也少。 如果需要，可增加一道工序。% ( 2 ) 加工前尺寸 - 5 - 由于滚压加工是利用滚柱碾压的加工方法，所以加工前后工件的直径将 发生变化（内径将扩大，外径将减小） 。为了能加工到尺寸公差范围内，应考 虑这个变化量决定前工序的尺寸。直径的变化量与工件的材质、硬度、滚压 量有关，所以最初进行 23 次试加工后决定其尺寸。% ( 3 ) 驱动机械 滚压加工与切削加工不同，不需大扭矩，小功率车床也可以使用。% ( 4 ) 加工部分的壁厚% 滚压加工是用滚柱滚压加工部分的表面，使其致密化。所以，为了能够 承受加工压力，待加工部分应有充分的壁厚（内径的 20%） 。壁厚太薄或部 分薄时，加工后将发生起伏或真圆度下降。% 通常按以下方法解决这个问题：减少滚压量；利用夹具支撑外周； 在削薄壁厚以前实施滚压加工。 ( 5 ) 加工部分的硬度% 滚压头可加工的工件硬度上限值为 40HRC， 但是也特制加工高硬度工件 (硬度上限值为 55HRC)用的滚压头。滚压加工高硬度工件时，加工部分由于 承受压力大，工具寿命缩短。所以为得到所需精度的加工面，主要措施是减 少滚压量。% ( 6 ) 转速和进给量% 向右旋转滚压头进行滚压加工；也可固定滚压头，工件旋转也可得到同 样结果。转速与进给速度根据加工直径不同而不同。 4 . 车滚压加工的优点 一、滚压效率明显高于磨削，而且质量稳定； 二、造价低，调整方便，减少辅助时间； 三、滚压后表面得以强化提高活柱简的使用寿命，经济效益显著。 - 6 - 1 . 3 本文主要研究内容 一、采用合理的结构，同时进行车削和滚压加工； 二、设计合适的滚子以及所需的相关的计算； 三、采用合理的冷却系统； 四、采用有效的微量进给系统； 五、采用合理的结构便于机械的安装、维修和调节。 - 7 - 第 2 章 设计方案的确定 2 . 1 设计参数 设计内容： 活柱筒的外圆加工 工件材料： 2 7 S i M n 加工方法： 车滚压 加工要求： 外径为 0 0.087 92mmf - 内径为 75mm 粗糙度 Ra0.8m 直线度为0.04mmf 选用机床： CA6140 2 . 2 设计方案的确定 活柱筒外圆的车滚压加工是用车滚压机床来实现的，车滚压机床就在普 通车床加装车滚压装置，车滚压装置是由车刀和滚压器组成的，车刀在滚压 器前面，使车削滚压同时顺序进行。装置后面用一特殊的堆堵用来同车床卡 盘一起定位活拄筒，此外还有冷却系统是用来降低车削和滚压温度的。 如下图所示，该装置安装在车床大托板的燕尾槽导轨上，其车削动作是 由摇动车刀架手柄实现的，摇动手柄使车刀径向进给或后退，并按安装在车 刀架上的百分表指示来控制加工尺寸，保证滚压余量。滚压动作是由均习分 布的滚子来实现的，滚子被支承架限制在等分的圆周上，工作时径向滚压力 - 8 - 由跑道承受，因滚子在 3 6 0 度圆周上均布，使向心力具有自动定心作用， 滚压力的轴向分力则传给套，再通过止推轴承传给轴承套，轴承套通过调整 螺母传递给外壳。跑道内孔有个小锥度，通过调整螺母调节滚子在跑道上的 相对位置，从而实现微量调节。工作时，车床主轴上的卡盘卡住活柱筒不用 加工的一头，工件的另一头用与工件加工要求的尺寸一致的一个特制的长锥 堵顶着。长锥堵的长度应略长于滚压装置，这样当滚压完毕后可以把滚压装 置完全退到锥堵上，以便换件，继续下一个工件的加工。为了防止车削过程 中铁屑和冷却液四外飞溅，在前后加装挡板，为了便于在加工过程中观察加 工情况，把位于可视车削过程的部位换成一个可方便打开的挡板。 - 9 - 图 2 - 1 车滚压装置简图 - 10 - 第 3 章 工作参数的选择 3 . 1 滚压力 滚压力是滚压过程中的主要参数，滚压力的大小直接关系到工件表面的 变形程度和加工效率，滚压力的确定是比较复杂的，因为影响滚压力的因素 很多材料的强度和硬度越高，原始表面粗糙度值越大。滚压元件直径越大， 进给量越大，则滚压力相应的也越大。滚压力选取过大 ，滚压后粗犍度不但 得不到降低，相反会引起表面金属疲劳，出现起皮现象。滚压力的选择是有 一定范围的，直观的办法是调节滚压量来控制滚压力的大小，并根据滚压后 的零件表面粗糙度来判断滚压力是否合适。 3 . 2 过 盈 量 滚压过盈量的选择，原则上应尽量使用较小的滚压力，保证精度和粗糙 度的要求。选择过盈量不仅要考虑工件的塑性变形量，而且要考虑到工件在 半径方向上的弹性变形量。活柱筒外圆滚压装置的安装尺寸为被加工圆柱筒 的最小尺寸。以尾座孔活顶尖外套直径来调整滚柱所在圆直径，每次调整到 滚压试件的尺寸及粗糙度满足要求后，再投入批量生产。 根据文献 1 ，滚压的过盈量按下式选取： pe thheD =+ D 式中：tD过盈量，滚压前滚子的对刀尺寸与车刀对刀尺寸之差； p h压下量，滚压后轴径实际尺寸与滚压前车刀对刀尺寸之差； - 11 - e h 弹性恢复量，在挤压作用下，tD高度内，一部分金属产生塑性 变形产生 p h，一部分产生弹性变形 e h 。eD扩张量，其大小与机床工艺刚 度，切削用量（V f i）大小，工件的外形是否规则，弯曲度大小有关。 根据不同的工件材质， p h、 e h 、eD选取不同数值，根据文献 1 ，过盈 量一般选取tD=0.150.25mm 为宜，后面就以tD=0.25mm 来计算。 3 . 3 滚压速度 滚压速度对加工表面的粗糙度及强化程度的影响不大，增大滚压速度可 提高生产效率。但速度过高会引起振动，同时还会增高工件与工具的温升。 经过多次试验, 将活柱筒滚压速度定为 7 2 7 8 m m i n 。 3 . 4 滚压进给量 - 12 - 图 3 - 1 进给量与残留高度的关系 进给量是滚压加工中的主要工艺参数它直接影响到滚压后工件表面的粗 糙度和加工效率。从中可以看出，决定残留高度 h的因素为滚压元件圆弧半 径 R和进给量, 进给量愈小, 则表面残留高度 h愈小。因此，较小的进给量有 利于降低表面粗糙度，但进给量增大可提高生产率。由于滚柱滚压接触面积 较大, 能承受较大滚压力, 可选取较大的进给量。通过试验，对进给量的选择 一般为 f = ( 0 . 0 1 0 . 0 2 ) d m m r ，取 f = 0 . 3 m m r试验效果良好。 3 . 5 切削用量 有关试验证明，加工高强度低合金结构钢 2 7 S i M n时，欲保证高质量、 高效率条件下刀具的耐用度（t = 4 0 m i n ）, 选用普通硬质合金刀片远远满足不 了要求，刀具常因过大磨损导致轴的粗造度值上升，故采用 Y W 2 、7 2 6等普通 硬质合金涂层刀片，能取得满意的效果。 根据文献 1 记载，切削深度为 p a=23mm。由于切削和滚压是同时进 行的，二者必然是同一进给量和切削（滚压）速度。所以车刀切削速度也为 7 2 7 8 m m i n