数控技术毕业设计说明书-叉车滚轮的工装设计

叉车滚轮的工装设计 0 XX 学院 毕 业 设 计 说 明 书 题目 叉车滚轮的工装设计 二级学院 直属学部 专业 数控技术 班级 数控车 51101 学生姓名 学号 指导教师姓名 职称 评阅教师姓名 职称 2015 年 9 月 摘摘 要要 叉车滚轮应用于农业机械 建筑机械 和水利机械 是其中很重要的构件之一 该厂生产的产品大都远销美国 巴西等国家 年生产几十万件 属于大批量生产 根 据公司现有设备 该产品加工多用专用设备 本文主要是介绍了叉车滚轮的加工工艺及加工中所需要的专用夹具的设计 首先 对零件进行了工艺性分析了解各加工面所需要打到的加工精度 确定各个加工面的加 工余量 制定合理的能够满足加工需要的工艺方案 为了保证零件的加工精度需要进 行基准面的选择和对零件的定位 并遵循一定基本原则 并进行定位误差的分析 加 工中还涉及到各种加床夹具的设计 本文主要介绍的是专用工艺方案的设计 主要有 夹具的定位 零件与零件的连接 夹具体与机床的连接和误差分析 关键词 关键词 加工工艺 工艺方案 夹具 叉车滚轮的工装设计 0 目录目录 绪论绪论 1 第第 1 1 章章 国内外研究现状及发展趋势国内外研究现状及发展趋势 3 第第 2 2 章章 零件的工艺分析及生产类型的确定零件的工艺分析及生产类型的确定 3 2 1 工艺分析 3 2 2 生产类型 4 第第 3 3 章章 工艺过程设计工艺过程设计 7 3 1 加工方法的选择 8 3 2 加工基准的选择 10 3 3 初定工艺路线 13 第第 4 4 章章 毛坯的选择毛坯的选择 15 第第 5 5 章章 确定机械加工余量及毛坯 设计毛坯图确定机械加工余量及毛坯 设计毛坯图 17 5 1 确定机械加工余量 19 5 2 确定毛坯尺寸 22 5 3 设计毛坯图 26 第第 6 6 章章 工序设计工序设计 28 6 1 选择加工设备与工艺设备 30 6 2 确定工序尺寸 31 第第 7 7 章章 确定切削用量及基本时间确定切削用量及基本时间 32 第第 8 8 章章 夹具的设计夹具的设计 34 8 1 设计分析 36 8 2 定位基准的选择 38 8 3 结构设计 40 8 4 中心高度的定位 41 8 5 夹具材料的选择 42 第第 9 9 章章 总结总结 43 致谢致谢 44 参考文献参考文献 45 叉车滚轮的工装设计 0 绪论绪论 机床夹具是在切削加工中 用以准确地确定工件位置 并将其牢固地夹紧的工艺 装备 它的重要作用是 可靠地保证工件的加工精度 提高加工效率 减轻劳动强 度 冲锋发挥和扩大机床的工艺性能 因此夹具在机械制造中占有重要的地位 机床 夹具的设计是工艺装备设计中的一个重要组成部分 是保证产品质量和提高劳动生产 率的一项技术措施 我们在设计中也应该注意一些重要方法 我们必须深入生产实践 调查研究 因为 这样有利于我们掌握一些重要资料 例如 1 工件的图纸 详细阅读图纸 了解工件被加工表面的技术要求 该件在机械中的位置和作用 以及 装配中的特殊要求 2 工艺文件 了解工件的工艺过程 本工序的加工要求 工 件已加工面及及待加工面的状况 基准面的选择状况 可用的机床设备的主要规格 与夹具连接部分的尺寸及切削用量等 3 生产纲领 夹具的结构形式应与工件批 量大小相适应 做到经济合理 4 制造与使用夹具的状况等 我深刻明白要想做好 这次夹具设计 我也要了解并注意设计夹具出现的问题 对夹具最基本的要求是 工 件的定位准确 定位精度满足加工要求 工件夹紧牢固可靠 操作安全方便 成本低 廉 工件夹具中的定位精度 主要是定为基准是否与工序基准重合 定位基准的形式 和精度 定位元件的形式和精度 定位元件的布置方式 定位基准与定位元件的配合 状况等因素有关 这些因素所造成的误差 可以通过数学计算求得 在采取提高定位 精度的措施时 要注意到夹具制造上的可能性 在总的定位精度满足加工要求的条件 下 不要过高的提高工件在夹具中的定位精度 夹具在机床上的定位精度 和刀具在 夹具上的导向精度也不应忽视 夹具在机床上的定位精度 主要与定位元件表面与机 床配合处的位置精度 夹具与机床连接处的配合间隙等因素有关 因此 提高夹具制 造精度 减小配合间隙就能提高夹具在机床上的定位精度 如果定位精度要求很高 而通过提高夹具制造精度的措施已不可能或不合理时 应采用调整法或就地加工法解 决 即在安装夹具时找正定位表面的准确位置 或在夹具安装后加工定位表面 使夹 具在机床上获得高精度定位 刀具在夹具上的导向精度通常利用导向元件或对刀元件 来保证 因此影响刀具在夹具上的导向精度的因素有 导套中心到定位元件产生变形 等 夹具中出现过定位时 可通过撤销多余定位定位元件 使多余定位元件失去限制 重复自由度的能力 增加过定位元件与定位基准的配合间隙等办法来解决 常州工学院毕业设计 1 制造技术的重要性是不言而喻的 它与当今的社会发展密切相关 现代制造技术 是当前世界各国研究和发展的主题 特别是在市场经济的今天 它更占有十分重要的 地位 人类的发展过程是一个不断制造的过程 在人类发展的初期 为了生存 制造 了石器以便于狩猎 此后 出现了陶器 铜器 铁器 和一些简单的机械 如刀 剑 弓 箭等兵器 锅 壶 盆 罐等用具 犁 磨 碾 水车等农用工具 这些工 具和用具的制造过程都是简单的制造过程 主要围绕生活必需和存亡征战 制造资 源 规模和技术水平都非常有限 随着社会的发展 制造技术的范围 规模的不断扩 大 技术水平的不断提高 向文化 艺术 工业发展 出现了纸张 笔墨 活版 石 雕 珠宝 钱币金银饰品等制造技术 到了资本主义和社会主义社会 出现了大工业 生产 使得人类的物质生活和文明有了很大的提高 对精神和物质有了更高的要求 科学技术有了更快更新的发展 从而与制造工艺的关系更为密切 蒸汽机的制造技术 的问世带来了工业革命和大工业生产 内燃机制造技术的出现和发展形成了现代汽 车 火车和舰船 喷气涡轮发动机制造技术促进了现代喷气客机和超音速飞机的发 展 集成电路制造技术的进步左右了现代计算机的水平 纳米技术的出现开创了微创 机械的先河 因此 人类的活动与制造密切相关 人类活动的水平受到了限制 宇宙 飞船 航天飞机 人造飞机 人造卫星以及空间工作站等技术的出现 使人类活动走 出了地球 走向太空 本文是与叉车滚轮有关的工装设计 叉车应用与工业机械中 通常用与托运大或 笨重的货物 以减轻人力劳动强度从而节约企业成本 插车在托运器重货物是靠其两侧的支撑架来实现的 支撑架在唾弃重物时由上下 两根轴支撑通过链条带动把重物托起 在运转过程中由于存在着摩擦使链条在带动托 运架旋转时产生很大的噪音很震动 为消除这种现象在插车中用了很多的轴承 滚动轴承是一种通用性很强 标准化 系列化程度很高的基础元件 由于各种机 械有着不同的工作条件 对滚动轴承在载荷能力 结构和使用性能等方面都提出了各 种不同的要求 为此 滚动轴承就需要有各式各样的结构 但最基本的结构是由内 圈 外圈 滚动体和保持架组成 1 内圈通常与轴配合 并与轴一起旋转 2 外圈通常与轴承座孔或机械部件外壳配合 起支撑作用 但在某些场合也有外圈旋 转 内圈固定的 或内外圈都是旋转的 叉车滚轮的工装设计 2 3 滚动体借助保持架均匀的排列在内圈和外圈之间 滚动体有球 圆柱滚子 滚针 圆锥滚子和球面滚子等 它们的形状大小和数量直接影响轴承的承载能力和使用性 能 4 保持架将轴承中的一直组滚动体等距离隔开 引导滚动体在正确的滚道上运动 改 善轴承内部载荷分配和润滑性能 为了适应某些使用要求 有的轴承会增加或减少一些零件 如无内圈 无外圈 即无内圈有无外圈 或带防尘盖 密封圈及安装调整用的紧定套 轴承在工作时对其影响最大的除了他的制造精度外其游隙对其影响也很大如果游 隙选择不正确同样不能正常工作 轴承的游隙可分为径向游隙和轴向游隙 径向游隙 指一个圈固定不动另一个相对固定套圈径向移动量 轴向游隙是指一个套圈固定另一 个移动套圈相对移动套圈轴向偏移量 游隙又有工作游隙 安装游隙和原始游隙之 分 原始游隙指未安装前的游隙 安装游隙指安装后的游隙 由于安装过盈配合的原 因 内圈在安装时会有相应的膨胀 使游隙减小 一般原始游隙大于安装游隙 工作 游隙指轴承在运转时的游隙 轴承在运转时由于材料和受摩擦产生的热不一样 使轴 承内外圈的热膨胀不同使游隙变大或减小 由于离心力的不同内膨胀小于外圈的膨 胀 也造成游隙减小 一般来说工作游隙有大与安装游隙 由于游隙的存在又潜在要 求轴承的沟道精度要高 给造成加工带来难度 所以在设计轴承时一定要多方考虑轴 承的游隙 本课题所涉及到的是叉车两侧的滚动轴承 它的结构外观图为 图图 0 10 1 滚动轴承外观图滚动轴承外观图 这类轴承很一般的深沟球的工作原理基本一样 所不同的是该轴承是双滚道 内 圈固定在车体上 外圈旋转并起一定的支撑作用 剖开图如下 常州工学院毕业设计 3 图图 0 20 2 滚动轴承结构图滚动轴承结构图 如图所示 该产品由内圈 外圈 滚动体密封槽组成 他于一般深沟球轴承的区 别在与 他是双滚道 没有保持架 内圈由轴做成 轴的两段各有一个孔 他是用来 安装用的 用螺栓连接在车架上 内圈固定外圈旋转 为防止灰尘等一些杂物进入滚 道影响轴承的旋转精度 在轴承的两端装有密封圈来防止硬度大的颗粒进入滚道 同 时还可以提高轴承的使用寿命 第第 1 1 章章 国内外研究现状及发展趋势国内外研究现状及发展趋势 随着经济的高速发展 国家基本建设的规模越来越大 需要吊运的物品的质量 体积和起升高度都越来越大 起重机愈来愈显示其优越性 市场容量迅速上升 引起 了国际知名厂商的关注 国内起重机行业也兴起了起重机开发热潮 早在 2002 年 徐 工集团就已经成为了世界最大的起重机生产商之一 而大吨位起重机的关键技术一直 掌握在外国手中 为了能够更好的吸收外国的技术 提高设计水平 加快设计步伐 徐工集团与吉林大学签订了合作开发大吨位轮式起重机整体与结构设计计算软件的项 目 支腿作为保证起重机正常工作的主要结构 其强度是否符合设计要求 对整体设 计非常重要 从以上分析可以发现 叉车滚轮零件是机器及部件的基础件 它将机器 及部件中的轴 轴承和齿轮等零件按一定的相互位置关系装配成一个整体 并按预定 传动关系协调其运动 叉车滚轮的装配基准面与加工中的定位基准面应有一定的平面 度和表面粗糙度要求 各支承孔与装配基准面之间应有一定距离尺寸精度的要求 其 中设计专用夹具和组合镗头的应用进一步提高叉车滚轮的加工精度和效率 特别是在工装的设计上 要求根据被加工零件的加工要求 设计得高效 省力 叉车滚轮的工装设计 4 经济合理 并能保证加工质量 机床夹具在保证产品优质 高产 低成本 充分发挥现有设备的潜力 便于工人 掌握复杂或精密零件加工技术 减轻工人的劳动强度 夹具在机械制造各行业的运 用 大幅度提高了机械零件的质量和产品的稳定性 提高了劳动生产率 降低了产品 的成本 近年来在计算机技术和数值分析方法支持下发展起来的有限元分析方法得到了广 泛的应用 早在 20 世纪 50 年代末 60 年代初国际上就有很多国家投入大量的人力和 物力开发具有强大功能的有限元分析程序 其中最为著名的是由美国国家宇航局 NASA 在 1995 年委托美国计算科学公司和贝尔航空系统公司开发的 NASTRAN 有限元 分析系统 从那时到现在 世界各地的研究机构和大学也发展了一批规模小但使用灵 活 价格较低的专用或通用的有限元分析软件 主要由德国的 ASKA 英国的 PAFEC 法国的 SYSTUS 美国的 ABQUS ADINA ANSYS BERSAFE BOSOR ELAS MARC 和 STARDYNE 等公司的产品 当今国际上有限元分析方法和软件发展呈现出以下一些趋势 1 从单纯的结构力学计算发展到求解许多物理场问题 2 有求解线性工程问题进展到分析非线性问题 随着科学技术的发展 线性理论 已经远远不能满足设计的要求 3 增强可视化的前置建模和后置数据处理功能 早期有限元分析软件研究重点在于推导新的高效率求解方法和高精度单元 随着 数值方法的逐步完善 尤其是计算机运算速度的飞速发展 整个计算系统用于求解运 算的时间越来越少 而数据准备和运算结果的表现问题却日益突出 4 与 CAD 软件的无缝集成 当今有限元分析系统的另一个特点是与通用 CAD 软件的集成使用 即在用 CAD 完 成部件或零件的造型设计后 自动生成有限元网格并进行计算 5 在 Wintel 平台上的发展 早期的有限元分析软件基本上都是在大中型计算机 主要是 Mainframe 上开发和 运行的 后来又发展到以下工程工作站 EWS Engineering WorkStation 为平台 他 们的共同特点是采用 UNIX 操作系统 PC 机的出现使计算机的应用出现了根本的变化 1 深入生产实践调查研究 在深入生产实践调查研究中 应当掌握下面一些资料 工程图纸 工艺文件 常州工学院毕业设计 5 生产纲领 制造与使用夹具情况等 2 制订工艺工艺规程的程序 计算生产纲领 确定生产类型 分析产品装配图 对零件图样进行工艺审查 确定毛坯的种类 形状 尺寸及精度 拟定工艺路线 划分工艺规程的组成 选择的定位基准 选择零件表面的加工方法 安排加工顺序 选择机床设备 等 进行工序设计 确定各工序加工余量 切削余量 工序尺寸及工差 选择 工艺装备 计算时间定额等 确定工序的技术要求及检验方法 填写工艺文 件 3 确定工件的夹紧方式和设计夹紧机构 夹紧力的作用点和方向应符合夹紧原则 进行夹紧力的分析和计算 以确定加 紧元件和传动装置的主要尺寸 4 确定夹具其他部分的结构形式 如分度装置 对刀元件和夹具体等 5 绘制夹具总装配图 在绘制总装配图时 尽量采用 1 1 比例 主视图应选取面对操作者的工作位 置 绘图时 先用红线或双点划线画出工件的轮廓和主要表面 如定位表面 夹紧表面和被加工表面等 其中 被加工表面用网纹线或粗实线画出加工余 量 工件在夹具上可看成是一个假想的透明体 按定位元件 导向元件 夹紧 机构 传动装置等顺序 画出具体结构 6 标注各部分主要尺寸 公差配合 和技术要求 7 标注零件编号及编制零件明细表 在标注零件编号时 标准件可直接标出国家标准代号 明细表要注明夹具名 称 编号 序号 零件名称及材料 数量等 8 绘制家具零件图 拆绘夹具零件图的顺序和绘制夹具总装配图的顺序相同 叉车滚轮的工装设计 6 第第 2 2 章章 零件的工艺分析及生产类型的确定零件的工艺分析及生产类型的确定 2 12 1 工艺分析工艺分析 机械制造工业是国民经济中一个十分重要的产业 它为国民经济各部门科学研 究 国防建设和人民生活提供各种技术装备 在社会主义建设事业中起着中流砥柱的 作用 从农业机械到工业机械 从轻工业机械到重工业机械 从航空航天设备到机车 车辆 汽车 船舶等设备 从机械产品到电子电器 仪表产品等 都必须有机械及其 制造 减速器也是有些设备中所不可缺少的 我们应该了解减速器的机械制造工艺过 程才能把产品制造出来 滚轮图样的视图完整 尺寸 公差及技术要求齐全 成品图可以看出精度要求 高 由零件成品图可以看出 R350 圆弧 该圆弧用于受力部分 外圈加工精度要求高通 过磨床来满足加工要求 轴的加工于外圈略有不同 在加工轴时 两沟道的相对位置 精度要求很高 而且形位公差要求也较高 在加工事要用到专用夹具 以提高生产效 率 轴承结构简单加工工艺过程相对简单 但精度要求很高 使加工困难 加工时为 提高生产率通常采用专用设备 根据零件结构可知 轴承加工通常由车加工和磨加 工 车加工属于粗加工阶段 精度要求相对底一些 在车加工阶段对与设备可采用数 控车普通车和液压车 在磨加工阶段 为节约成本对于一些要求不高的端面外径通常 采用普通磨床也可以满足要求 但一些要求高的如滚道在加工时企业一般采用专用设 备来实现 常州工学院毕业设计 7 图图 1 11 1 零件图零件图 2 22 2 生产类型生产类型 叉车滚轮应用与农业机械 建筑机械 和水利机械 是其中很重要的构件之一 该厂生产的产品大都远销美国 巴西等国家 年生产几十万件 属于大批量生产 根 据公司现有设备 该产品加工多用专用设备 叉车滚轮的工装设计 8 第第 3 3 章章 工艺过程设计工艺过程设计 3 13 1 加工方法的选择加工方法的选择 选择各表面的加工方法与零件的技术要求材料 生产规模 现场加工提条件 生 产率和经济性要求等有关 应综合考虑 该构件是回转类零件 结构相对比较简单 只是各要加工精度和表面粗糙度要求 较高 外圈加工大致包括 粗车 精车 粗磨 热处理 精磨 轴加工大致为 粗车 精车 铣 钻 粗磨 热处理 精磨 3 23 2 加工基准的选择加工基准的选择 基准选择是工艺规程设计的重要工作之一 基准选择的正确于合理可以使加工质 量得到保证 生产率得到提高 否则加工工艺过程中会问题百出 更有 甚者还会造 成零件大批报废 粗基准的选择 因该零件是回转类零件 故以外径作为粗基准 精基准的选择 根据精基准选择原则 完全可以选择一端面和外径作为精基准 在加工是外圈的 精度有专用机床来保证 他是通过外圈的外径和一端面做为加工基准 轴则选择外径 和中心孔 以便实现基准重合和基准统一从而保证零件的加工质量并使夹具的设计 制造简化 中心孔的要求根据金属切削手册查得 中心孔有 A B C 三种结构 根据零件具 体情况选择 A 型中心孔 最终不需要保留中心孔 工件直径 D0 18 时 中心孔直径 d 为 2 5mm L 为 6mm D 为 6mm 中心孔图见下页 常州工学院毕业设计 9 图图 2 12 1 孔结构孔结构 3 33 3 初定工艺路线初定工艺路线 制定工艺路线的出发点 应当是使零件的几何形状 尺寸精度及位置精度等技术 要求得到合理的保证 在生产纲领已确定为大批生产的条件下 可以考虑采用万能性 机床配以专用夹具 并适当配置专用机床进行加工 工序以分散为主 某些工序尽量 集中来提高生产率 应划分加工阶段 将粗精加工分开 刀具 量具的选择可以专用 通用的相结合 选择除此以外 还应当考虑经济效果 以便使生产成本下降 根据以 上分析 初拟工艺路线方案 内 外圈加工过程 棒料 锻造 退火 车加工 热处理 磨加工 精研或抛光 零件检验 防锈 入库 由于钢球和密封圈是采购成品不需要加工 1 外圈加工路线 车端面内孔 车另一端面外径 软磨两端面 软磨外径 精车内孔倒角 车沟道 车密封槽 铣装球缺口 车外倒角 渗碳淬火 磨两端面 磨外径 磨圆弧 磨滚 道 探伤 磷化处理 终磨滚道 2 车端面内孔 车另一端面外径 软磨两端面 软磨外径 精车内孔倒角 车沟 道 车密封槽 铣装球缺口 渗碳淬火 车外倒角 磨两端面 磨外径 磨圆弧 磨滚道 探伤 磷化处理 终磨滚 分析比较 两加工方案基本相同 不同点在于方案一是先车倒角在热处理 方案二是先热处 理在倒角 表面看方案二有点不合理 因为在淬火后零件的硬度变大车刀很难在车的 动 费工费时不经济 但是我们应该想到在热处理后零件热胀冷缩会使好的倒角多少 产生微量变形 严重的会造成倒角过小或过大 不能满足顾客的要求 而热处理带来 的微量变形又不好控制 所以在顾客的度要求较高时采用方案二来实现 根据本图纸 顾客的要求选择方案一是完全可以满足顾客的需要 2 内圈加工工艺 叉车滚轮的工装设计 10 1 车外径端面倒角 软磨外径 车沟道 车密封槽 铣装球缺口 铣台阶面 钻孔 沟道高频淬火 磨外径 磨滚道 倒角 磷化处理 沟道抛光 2 车外径端面倒角 软磨外径 车沟道 车密封槽 铣装球缺口 沟道高频淬火 磨外径 磨滚道 倒角 铣台阶面 钻孔 磷化处理 沟道抛光 分析比较 这两种种工艺方案从工序步骤和使用设备来看没有差别 他们所不同的是工序步 骤的先后顺序不一样 方案二采用的是工序分散加工方案一是采用了工序集中来实现 加工 方案一是通过一次装夹来完成多个工序和工步 采用基准同意符合加工工艺选 择原则 但不适合大批量生产 现在企业在满足顾客要求的同时是以赢利为目的 相 同的设备相同的步骤那个可以先完成哪个就是做好的 方案二就满足了企业的要求 综合上述分析该构件的外圈和轴的加工工艺方案确定为 1 外圈加工路线 车端面内孔 车另一端面外径 软磨两端面 软磨外径 精车内孔倒角 车沟道 车密封槽 铣装球缺口 车外倒角 渗碳淬火 磨两端面 磨外径 磨圆弧 磨滚 道 探伤 磷化处理 终磨滚道 2 内圈加工工艺 车外径端面倒角 软磨外径 车沟道 车密封槽 铣装球缺口 沟 道高频淬火 磨外径 磨滚道 倒角 铣台阶面 钻孔 磷化处理 沟道抛光 工序和设备使用比较 方案一 工序 车端面内孔 端面尺寸至 内孔尺寸至设备为 10531 2 0 0 6 28 A6140 量具游标卡尺 工序 车另一端面外径 外径尺寸至设备为 CA6140 量具游标卡 1 04 40 尺 工序 软磨两端面 尺寸至 设备为端面磨床 量具为端面仪 02 0 30 常州工学院毕业设计 11 工序 软磨外径 尺寸至 设备为外圆磨床 量具 D913 02 040 工序 精车内孔倒角 设备 CA6140 工序 车沟道 尺寸至 设备 CA6140 或液压车床 量具刮色球 0 1 0 8 30 工序 车密封槽 设备普通车床 量具样板 工序 铣装球缺口 缺口大小为 R3 设备为卧式铣床 量具游标卡尺 工序 车倒角 设备 CA6140 量具游标卡尺 工序 热处理 工序 磨双端面 设备为端面磨床 量具 G903 尺寸至 01 030 工序 磨外径 设备外圆磨床 尺寸 量具 D913 02 0 0 05 40 工序 X 磨圆弧 设备 3ME2116 量具 D913 工序 磨沟道 设备为内圆磨床 量具为刮色球或 H903A 工序 探伤 磷化 工序 终磨沟道 设备为精密内圆磨床 量具 D012 2 内圈加工工艺 工序 车外径端面倒角 使用设备 CA6140 测量工具千分尺 轴长度尺寸为 05 0 80 工序 软磨外径 尺寸至 使用设备为外圆磨床 测量工具为千分 01 0 6 21 尺 工序 车沟道 尺寸至同时要求的还有形位公差 测量工具为 D923 0 04 0 86 2 R 使用设备为 CJK0640B 工序 车密封槽 使用设备为 CL6140 测量工具为游标卡尺 工序 铣装球缺口 R3 使用设备为 X6132 测量工具为游标卡尺 工序 沟道高频淬火 设备高频淬火机 工序 磨外径 尺寸至 设备为 MT1083 使用量具为 D923 01 0 4 21 工序 磨沟道 尺寸至使用设备为 M1432B 测量工具为沟位置样板 04 0 0 86 2 R 或 D022 叉车滚轮的工装设计 12 工序 铣台阶面 使用设备为铣床 量具为游标卡尺 工序 钻孔 使用设备钻床 量具为游标卡尺 工序 沟道抛光 使用设备为滚道超精机 使用量具为沟位置样板 此外还有车倒角 和磷华等工艺和外圈的像似 方案二 工序 车端面内孔 端面尺寸至 内孔尺寸至设备为 10531 2 0 0 6 28 A6140 量具游标卡尺 工序 车另一端面外径 外径尺寸至设备为 CA6140 量具游标卡 1 04 40 尺 工序 软磨两端面 尺寸至 设备为端面磨床 量具为端面仪 02 0 30 工序 软磨外径 尺寸至 设备为外圆磨床 量具 D913 02 040 工序 铣装球缺口 缺口大小为 R3 设备为卧式铣床 量具游标卡尺 工序 车沟道 尺寸至 设备 CA6140 或液压车床 量具刮色球 0 1 0 8 30 工序 车密封槽 设备普通车床 量具样板 工序 车倒角 设备 CA6140 量具游标卡尺 工序 精车内孔倒角 设备 CA6140 工序 热处理 工序 磨双端面 设备为端面磨床 量具 G903 尺寸至 01 030 工序 磨外径 设备外圆磨床 尺寸 量具 D913 02 0 0 05 40 工序 X 磨圆弧 设备 3ME2116 量具 D913 工序 磨沟道 设备为内圆磨床 量具为刮色球或 H903A 工序 探伤 磷化 工序 终磨沟道 设备为精密内圆磨床 量具 D012 2 内圈加工工艺 工序 车外径端面倒角 使用设备 CA6140 测量工具千分尺 轴长度尺寸为 05 0 80 常州工学院毕业设计 13 工序 软磨外径 尺寸至 使用设备为外圆磨床 测量工具为千分 01 0 6 21 尺 工序 车沟道 尺寸至同时要求的还有形位公差 测量工具为 D923 0 04 0 86 2 R 使用设备为 CJK0640B 工序 车密封槽 使用设备为 CL6140 测量工具为游标卡尺 工序 铣装球缺口 R3 使用设备为 X6132 测量工具为游标卡尺 工序 沟道高频淬火 设备高频淬火机 工序 磨外径 尺寸至 设备为 MT1083 使用量具为 D923 01 0 4 21 工序 磨沟道 尺寸至使用设备为 M1432B 测量工具为沟位置样板 04 0 0 86 2 R 或 D022 工序 铣台阶面 使用设备为铣床 量具为游标卡尺 工序 钻孔 使用设备钻床 量具为游标卡尺 工序 沟道抛光 使用设备为滚道超精机 使用量具为沟位置样板 此外还有车倒角 和磷华等工艺和外圈的像似 方案三 工序 车端面内孔 端面尺寸至 内孔尺寸至设备为 10531 2 0 0 6 28 A6140 量具游标卡尺 工序 车另一端面外径 外径尺寸至设备为 CA6140 量具游标卡 1 04 40 尺 工序 软磨两端面 尺寸至 设备为端面磨床 量具为端面仪 02 0 30 工序 软磨外径 尺寸至 设备为外圆磨床 量具 D913 02 040 工序 铣装球缺口 缺口大小为 R3 设备为卧式铣床 量具游标卡尺 工序 车沟道 尺寸至 设备 CA6140 或液压车床 量具刮色球 0 1 0 8 30 工序 车密封槽 设备普通车床 量具样板 工序 车倒角 设备 CA6140 量具游标卡尺 叉车滚轮的工装设计 14 工序 磨圆弧 设备 3ME2116 量具 D913 工序 热处理 工序 磨双端面 设备为端面磨床 量具 G903 尺寸至 01 030 工序 磨外径 设备外圆磨床 尺寸 量具 D913 02 0 0 05 40 工序 X 精车内孔倒角 设备 CA6140 工序 磨沟道 设备为内圆磨床 量具为刮色球或 H903A 工序 探伤 磷化 工序 终磨沟道 设备为精密内圆磨床 量具 D012 2 内圈加工工艺 工序 车外径端面倒角 使用设备 CA6140 测量工具千分尺 轴长度尺寸为 05 0 80 工序 软磨外径 尺寸至 使用设备为外圆磨床 测量工具为千分 01 0 6 21 尺 工序 车沟道 尺寸至同时要求的还有形位公差 测量工具为 D923 0 04 0 86 2 R 使用设备为 CJK0640B 工序 沟道高频淬火 设备高频淬火机 工序 铣装球缺口 R3 使用设备 为 X6132 测量工具为游标卡尺 工序 车密封槽 使用设备为 CL6140 测量工具为游标卡尺 工序 磨外径 尺寸至 设备为 MT1083 使用量具为 D923 01 0 4 21 工序 磨沟道 尺寸至使用设备为 M1432B 测量工具为沟位置样板 04 0 0 86 2 R 或 D022 工序 铣台阶面 使用设备为铣床 量具为游标卡尺 工序 钻孔 使用设备钻床 量具为游标卡尺 工序 沟道抛光 使用设备为滚道超精机 使用量具为沟位置样板 此外还有车倒角 和磷华等工艺和外圈的像似 经过综合比较 考虑到加工的原则 先面后孔原则 采用方案一比较合适 常州工学院毕业设计 15 第第 4 4 章章 毛坯的选择毛坯的选择 滚动轴承在工作时承受着高而集中的交变应力同时在滚动体和套圈之间还产生强 烈的摩擦 因此 滚动轴承钢要求具有高的硬度和耐摩性 高的弹性极限和接触疲劳 强度 足够的任性和一定的耐腐蚀性 一般轴承材料用 GCr15 但对于一些应用场合 要求有优良的耐摩性 耐疲劳性 又可以承受冲击载荷 要求具有良好的综合力学性 能 用轴承钢可以满足要求 但为了节约成本可以采用 20CrMo 该产品外圈在受力时 要求很高的硬度又要求一定的塑性和任性 根据上述分析故外圈材料可为 20CrMo 内 圈为 GCr15 为提高生产率外圈采用锻件 内圈采用棒料 叉车滚轮的工装设计 16 第第 5 5 章章 确定机械加工余量及毛坯 设计毛坯图确定机械加工余量及毛坯 设计毛坯图 5 15 1 确定机械加工余量确定机械加工余量 钢质模弧形面的机械加工余量按 JB3835 85 确定 确定时 根据估算锻件重量 加工精度及锻件形状复杂系数 由表 3 1 56 可查得除孔以外各内外表面的加工余量 孔的加工余量由表 3 1 57 查得 表中余为量值单面余量 参考 机械加工工艺手 册 1 锻件重量 根据零件成品外圈重量估算为小于 0 4kg 轴为 0 6kg 2 加工精度 零件的各表面为精度 F2 磨削加工 3 锻件形状复杂系数 S 因为锻件为薄形圆盘 其厚度与直径之比 0 2 所以锻件形状复杂系数为复杂级 S4 4 机械加工余量 根据锻件重量 F2 S4 查表 3 1 56 由于表中形状复杂系数 只列 S1 和 S3 则 S2 参考 S1 S4 参考 S3 定 由此查得直径方向为 1 5 2 0mm 水平 方向为 1 5 2 0mm 即锻件各外径的单面余量为 1 5 2 5mm 各轴向尺寸的单面余量 为 1 5 2 0mm 锻件中心两孔的单面余量按表 3 1 57 查得为 2 0mm 5 25 2 确定毛坯尺寸确定毛坯尺寸 锻件的基本要求 1 锻件正火处理 硬度不大于 229HB 2 正火后的脱碳层 包括脱碳与贫碳 不得超过 0 6mm 3 锻件不允许有裂纹 白点 夹渣 气泡 缩孔及残余内裂等缺陷 4 锻件表面氧化皮垫坑 毛刺垫坑 折叠 凹心等缺陷最大深度不大于 0 5mm 5 毛刺不大于 0 6 0 6 上面查得的加工余量适用于机械加工表面粗糙度 Ra 1 6 Ra 1 6 的表面 余量要 适量增大 分析本零件 本零件采用锻件 外径尺寸根据机械设计手册查得外径毛坯尺寸为 45mm 滚道挡边尺寸为 25mm 轴承宽度为 35mm 轴的毛坯为棒料 根据机械 设计手册查的轴的毛坯尺寸为 25mm 长度为 85 除 40mm 的外圆面为 Ra0 8 以 外 其余各表面皆 Ra 1 6 因此这些表面的毛坯尺寸只需将零件的尺寸加上所得的余 量值即可 由于有的表面只需粗加工 这时可取所查得值中的小值 当表面需经粗加 工和半精加工时 可取较大值 40mm 的外圆面采用粗磨和精磨 故需增加这些加 工工序的加工余量 参考外圆柱表面加工余量 表 3 2 3 确定粗磨单面余量为 0 2mm 精磨余量 0 05mm 故需增加这个加工工序的加工余量 参考内孔加工余量确 定精磨的加工余量为 0 3mm 则毛坯尺寸如下表所示 常州工学院毕业设计 17 表表 4 14 1 零件毛坯 锻件 尺寸零件毛坯 锻件 尺寸 mmmm 零件尺寸 单面加工余量 锻件尺寸 41 0 34 0 2 45 34 1 0 0 2 25 38 5 34 5 30 0 36 0 2 30 5 38 17 0 0 2 3 33 4 31 0 10 0 2 27 5 35 3 设计毛坯图设计毛坯图 1 确定毛坯尺寸公差 毛坯尺寸公差根据锻件重量 形状复杂系数 分模线形状种类及锻件精度等级从 有关的表中查得 本零件锻件重量小于 0 4KG 形状复杂系数为 S4 零件的材料为轴承钢其最高含 量大于 3 因此锻件材质系数为 M2 采取平直分模线 锻件为普通精度等级 则毛坯 公差可由表 3 1 42 表 3 1 44 查得 本零件毛坯尺寸允许偏差如表下表所列 表表 4 24 2 毛坯 锻件 尺寸允许公差偏差毛坯 锻件 尺寸允许公差偏差 mmmm 锻件尺寸 偏差 根据 45 5 1 7 0 表 3 1 42 38 5 5 1 7 0 表 3 1 42 30 5 5 1 7 0 表 3 1 42 33 4 5 1 7 0 表 3 1 42 27 4 1 6 0 表 3 1 42 25 4 1 6 0 表 3 1 42 16 5 4 1 4 0 表 3 1 44 叉车滚轮的工装设计 18 2 确定圆角半径 锻件的圆角半径按表 3 1 49 确定 参考 机械加工工艺手册 本锻件各部分的 H B 皆小于 2 故可用下式计算 外圆角半径 r 0 05H 0 5 内圆角半径 R 2 5r 0 5 为简化起见 本锻件的内外圆角半径分别取相同数值 以最大的 H 进行计算 r 0 05 8 0 5 mm 0 9mm r 圆整为 1mm R 2 5 1 0 5 mm 3mm 以上所取的圆角半径数值能保证各表面的加工余量 3 确定锻件倒角 本锻件由于上 下模膛深度相等 起模角以模 31mm 的一侧计算 L B 34 34 1 H B 6 5 34 0 191 按表 3 1 51 机械加工工艺手册 查得 外倒角 1X45 倒角 1X45 4 确定分模位置 由于毛坯是 H D 的圆盘类锻件 应采用轴向分模 这样可冲内孔 使材料利用率 得到提高 为了便于起模及便于发现上 下模锻造过程中错移 分模线位置选在最大 外径的中部 分模线为直线 5 确定毛坯的热处理 滚动轴承毛坯经锻造后应安排正火 以消除残余的锻造应力 并使不均匀的金相 组织通过重新结晶而得到细化而均匀的组织 从而改善了加工性 零件锻件毛坯见图 纸 常州工学院毕业设计 19 第第 6 6 章章 工序设计工序设计 6 16 1 选择加工设备与工艺设备选择加工设备与工艺设备 1 选择机床 工序 是粗车 半精车 各工序的工 步数不多 成批生产不要求很高的生产率 故选用卧式车床就能满足要求 本零件外 廓尺寸不大 精度要求高 选用最常用的 C620 1 型卧式车床即可 参考 机械加工 工艺手册 表 8 1 1 工序 XIII XIV 为粗磨和精磨 粗磨和精磨可选用 M120W 万能外圆磨床 参 考 机械制造工艺设计简明手册 表 4 2 11 工序 XVI 铣宽 1 0 2mm 的对称两槽 选用 X62 卧式升降台铣床 工序 XV 钻 4mm 的小孔 可采用专用夹具在立式钻床上加工 可选 Z518 16 0 0 型立式钻床 参考 机械制造工艺设计简明手册 表 4 2 14 工序 XVII 铣台阶 由于所加工的表面是弧形面 所以必须选用双立轴圆工作台 铣床才能完成加工 因此选用 X7010 型双立轴圆工作台铣床 工序 XVIII 抛光 2 选择夹具 本产品于公司现有产品像似 如外圈通用于主滚轮的外圈 所以很多加工是用专 用设备 不需要再另外设计 轴的加工相对于别的轴承略有不同 在车加工时采用三 爪卡盘夹紧 在磨加工时有专用的设备 一般单沟道内圈加工通常采用无心磨床和专 用磨床外圈采用外圈的专用磨床 夹具部分有床子本身的夹具 但是在轴加工时由于 是双沟道加工困难 又因精度要求高故在磨削加工时用到专用夹具 其夹具见夹具设 计部分 3 选择刀具 在车床上加工的工序 一般选用硬质合金车刀 加工铁 镍基高温合金 GH135 材 料零件采用钨钴类硬质合金 粗加工用 YA6 半精加工采用 YG8 精加工采用 YG6X 为提高生产率及经济性 可选用可转位车刀 GB5343 1 85 或 GB5343 2 85 磨削高温合金比较困难 主要是砂轮易粘附堵塞 磨削力大 磨削温度高 工 件表面易烧伤 表面质量和磨削精度不易保证 所在外圆磨时 应选用白刚玉 WA GB 砂轮为粗磨 精磨时宜采用单晶刚玉 WA GB 砂轮 因为磨削薄壁工件时应选 用硬度低的磨具 所以选用中软级 K ZR 组织疏松的砂轮 粒度为 46 60 结合剂多 用陶瓷 V A 台阶面铣采用面铣刀按表 9 2 7 参考 机械加工工艺手册 选中齿锯片铣刀 GB6120 85 铣刀的直径为 40mm 齿数 z 32 材料为 W2Mo9Cr4VCo8 磨滚道是由于滚道精度要求较高砂轮的选用根据机械加工工艺手册选择砂轮型 号为 P500X200X305A100L6V35m s 钻 114mm 小孔按表 8 18 参考 机械加工工艺人员手册 选用硬质合金 16 0 0 叉车滚轮的工装设计 20 钻头 钻头的直径为 5 5mm 的整体硬质合金麻花钻 4 选择量具 根据企业现有设备量具的选择可根据需要选用 车加工阶段用游标卡尺和千分 尺 车沟道时采用刮色球来测量 该零件加工精度要求相对一般零件要求教高 在对 每一步的加工测量都要进行严格正确的方法进行测量 磨加工测量所需量具和测量方 法具体过程见下页的过程控制卡 量具结构改制方案 实质是根据以有量具进行改进 以有的量具结构不够清晰 工作过成表达不清 楚 现对其进行改进 要求 把某一轴的旋转改为另一部件的左右摆动 让其走圆 弧 在满足要求时采用了两种结构方案 方案一在测投处装一手柄 手柄的上下摇动 可以使测头左右摆动 方案二是采用凸轮机构 在测头版上加工出凸轮轮廓线 把凸 轮的上下移动转换为测头的左右摆动 分析比较 方案一结构简单但不能体现机械设计原理不能体现科学 一个量具出现两次手工 操作 由于人操作误差的存在使测量不精确 方案二采用凸轮结构 结构相对复杂 使用科学方便简化人工操作 使测量精确 方案二是在一个平面上做凸轮的轮廓曲 线 使加工困难很难保证其位置精度 另外在进行装配时由于孔小凸轮很难固定在轴 上 结构如下 图图 5 15 1 凸轮结构凸轮结构 零件 20 在 要和零件 19 连接但由于孔太小螺钉不能实现装夹 对次需改进方案 根据方案二的结构 在平板上做凸轮轮廓线比较困难 装配困难 把凸轮轮廓线做在 19 上 下方用一倒杆 把盘型凸轮做成圆柱凸轮 简化结构 装配方便 结构简图如 下 常州工学院毕业设计 21 图图 5 25 2 圆柱凸轮结构圆柱凸轮结构 本结构采用槽的高度差在旋转时使倒杆上下移动 支板绕支点上下摆动 摆动角 度等于圆弧所对应的角度 槽的高度差即是支板在摆动时上下移动的距离 具体结构 见原理图 5 选择冷却液 除了精磨用防锈冷却液以外 都可选用乳化液进行切削冷却 6 26 2 确定工序尺寸确定工序尺寸 确定工序尺寸一般的方法是 由表面加工的最后工序往前推算 最后工序的工序 尺寸按零件图样的要求标注 当无基准转换时 同一表面多次加工的工序尺寸只与工 序 工步 的加工余量有关 当基准不重合时 工序尺寸应用工艺尺寸链解算 确定圆柱面表面多次加工的工序尺寸只与加工余量有关 前面根据有关资料已查出本零件各圆柱面的总加工余量 毛坯余量 应将总加工 余量分为各工序的加工余量 然后由后向前计算工序尺寸 中间工序尺寸的公差按加 工方法的经济加工精度确定 本零件的余量见零件锻件图和零件车加工图和零件成品图 叉车滚轮的工装设计 22 第第 7 7 章章 确定切削用量及基本时间确定切削用量及基本时间 工序 车端面 外圆及台阶面 切削用量及基本时间的确定工序 车端面 外圆及台阶面 切削用量及基本时间的确定 1 切削用量 本工序为粗车 已知加工材料为轴承钢高温合金 GH135 b 1079Mpa 锻件 有 外皮 机床为 C620 1 型卧式车床 工件装卡在三爪卡盘上 所选刀具为 YA6 硬质合金可转位车刀 根据 机械加工工艺手册 表 8 4 4 选择 刀杆尺寸 B H 16mm 20mm 刀片厚度 4 5mm 根据表 19 1 51 参考 机械加工工 艺手册 每转进给量 0 3mm r 前角 o 5 后角 ao 15 主偏角 kr 75 副偏角 kr 10 刃倾角 s 0 刀尖圆弧半径 r 0 8mm 确定粗车外圆 36 mm 端面及台阶面的切削用量 确定切削深度 ap 由于单边余量仅为 1 25mm 若要考虑模锻斜度及公差 其最大单边余量为 1 5mm 可在一次走刀内完成 故 ap 38 5 36 2mm 1 25mm 确定进给量 f 根据表 8 4 4 参考 机械加工工艺手册 粗车难加工材料的进给量 在铁 镍基 高温合金 刀杆尺寸为 B H 16mm 20mm ap 2mm 工件直径 50mm 时 f 0 2 0 3mm r 按 C620 1 机床进给量 选择 f 0 22mm r 确定的进给量尚需满足机床进给机构强度的要求 故需进行校验 C620 1 机床进给机构允许的进给力 Fmax 3530N 根据表 1 21 参考 切削用量 简明手册 第三版 当铁 镍基的 b 1079Mpa ap 2mm f 0 22mm r kr 75 kr 10 v 65m min 时的进给力 Ff 1280N Ff 的修正系数为 K oFf 1 0 K sFf 1 0 KkrFf 1 17 故实际进给力为 Ff 1280 1 17N 1497 6N 由于切削时的进给力小于机床进给机构允许的进给力 故所选的 f 0 22mm r 可以 使用 选择车刀磨钝标准及耐用度 根据 切削用量简明手册 表 1 9 车刀后刀面最大磨损量为 1mm 可转车刀耐用 度 T 30min 常州工学院毕业设计 23 确定切削速度 v 切削速度 v 可根据公式计算 也可直接由表中查出 现采用查表法确定切削速 度 根据 机械加工工艺手册 表 19 1 54 中 工件材料 GH135 粗加工 f 0 22mm r ap 1 25mm 故可查得 v 42m min n 1000v d 1000 42 38 5 r min 347 4 r min 按 C620 1 机床的转速 机械制造工艺设计简明手册 表 4 2 8 选择 n 370r min 6 17r s 则实际切削速度 v 44 7m min 校验机床功率 由 切削用量简明手册 表 1 24 当 b 1079Mpa ap 2mm f 0 22mm r v 46m min 时 Pc 3 7KW 机床的有效功率 PE PE 7 0 75KW 5 25KW 故 Pc PE 所选的切削用量可在 C620 1 机床进行加工 最后决定用量为 ap 1 25mm f 0 22mm r v 44 7m min n 370r min 确定端面和台阶面的切削用量 采用粗车外圆 34mm 的车刀加工这些表面 加工余量皆可一次走刀完成 车端 面及台阶面的 ap 1 0mm f 0 2mm 主轴转速与车外圆 34mm 相同 2 基本时间 确定粗车外圆 36 mm 的基本时间 根据 机械制造工艺设计简明手册 表 6 2 1 车外圆基本时间为 Tj iL fn l l1 l2 l3 i fn 式中 l 5mm l1 ap tgKv 2 3 kr 75 l1 2mm l2 0 l3 0 f 0 22mm r 叉车滚轮的工装设计 24 n 6 17r s i 1 则 T 5 2 0 22 5 8 s 5s 确定粗车端面的基本时间 Tj iL fn L d d1 2 l1 l2 l3 式中 d 38 5mm d1 27mm l1 2mm l2 4mm l3 0 f 0 2mm r n 6 17r s i 1 Tj 5 75 2 4 0 2 5 8 s 10s 确定粗车外径的基本时间 T iL fn L d d1 2 l1 l2 l3 式中 d 45mm d1 36mm l1 0 l2 4mm l3 0 f