軸承內外圈套鍛工藝研究【含CAD圖紙優(yōu)秀畢業(yè)課程設計論文】

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購買設計文檔后加 費領取圖紙 購 買設計文檔后加 費領取圖紙 本科畢業(yè)設計 題 目： 軸承內外圈套鍛工藝研究 學 院： 機電工程學院 專 業(yè)： 機械設計制造及其自動化 姓 名： 學 號： 指導教師： 2016 年 5 月 17 日 購買設計文檔后加 費領取圖紙 摘 要 鍛造工業(yè)是一個國家的重要產業(yè)，套鍛工藝的發(fā)展無時不刻都在影響著國家經濟的發(fā)展，人類的進步離不開套鍛工藝的發(fā)展。在全球經濟發(fā)展的大環(huán)境下，中國各個行業(yè)被其他國家的先進技術影響的同時，越來越多的外國企業(yè)和品牌傳播到中國已經成為現(xiàn)實。在新的市場需求的推動下，對軸承內外圈套鍛工藝進行改良和優(yōu)化是當務之急。生產軸承內外圈套鍛工藝的企業(yè)，必須充分考慮到在軸承內外圈套鍛工藝運行中可能出現(xiàn)的問題，盡量使軸承內外圈套鍛工藝的自動化程度越高越好，從而來保證軸承的傳動精度，特別是針對圓錐滾子軸承，國內 軸承內外圈套鍛工藝 的研發(fā)及制造要與全球號召的高效、精度高等主題保持一致。 套鍛工藝是通過一次對軸承毛坯進行加熱同時生產出兩個套圈，本文就軸承的內外圈套鍛工藝進行了設計，通過闡述了套鍛工藝的發(fā)展現(xiàn)狀以及工藝流程，最后設計出針對圓錐滾子軸承的套鍛模具。 關鍵詞： 套鍛 軸承內外圈 制造 模具 購買設計文檔后加 費領取圖紙 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 購買設計文檔后加 費領取圖紙 目 錄 1 緒論 ........................................................ 1 題的來源與研究的目的和意義 ............................ 7 課題研究的內容 ....................................... 10 究的意義 ............................................. 10 2 軸承內外圈套鍛工藝總體結構的設計 ........... 錯誤 !未定義書簽。 割部分設計方案的選擇 .................. 錯誤 !未定義書簽。 割部分的工作原理 ...................... 錯誤 !未定義書簽。 動桿的結構設計 ....................... 錯誤 !未定義書簽。 3 機械傳動部分的設計計算 ..................... 錯誤 !未定義書簽。 割電機的 選型計算 ...................... 錯誤 !未定義書簽。 傳動的設計計算 ........................ 錯誤 !未定義書簽。 線導軌的設計計算 ...................... 錯誤 !未定義書簽。 平移動氣缸在選型計算 .................. 錯誤 !未定義書簽。 4 軸承內外圈套鍛工藝中主要零件的三維建模 ..... 錯誤 !未定義書簽。 割鋸片的三維建 模 ...................... 錯誤 !未定義書簽。 帶輪的三維建模 ........................ 錯誤 !未定義書簽。 缸的三維建模 .......................... 錯誤 !未定義書簽。 承內外圈套鍛工藝的三維建模 ............ 錯誤 !未定義書簽。 5 軸承內 外圈套鍛工藝中主要零件的強度分析與校核 錯誤 !未定義書簽。 動軸承強度的校核計算 .................. 錯誤 !未定義書簽。 結 論 ...................................................... 11 參考文獻 ..................................................... 12 致 謝 ...................................................... 13 ` 1 套鍛工藝為一個料段經套切后輾擴成兩個套圈，只產生一個連皮料芯，將提高材料利用率，降低制造成本。另外，其可以是同一型號的內外圈成套鍛造，有利于生產組織與管理，也可以是不同型號的兩件套圈進行套鍛，工藝靈活多變，且適合大批量生產。 工藝路線如圖 1所示。本工藝方案具有如下技術特點： （ 1）采用中頻感應電爐代替原煤氣加熱爐加熱材料，加熱速度快、氧化燒損少（燒損率約 為煤氣爐的 1/4），加熱質量好（料段溫度均勻性好），熱效率高，工人勞動強度大幅降低，易于實現(xiàn)自動化，為加熱有效控制提供 了條件。另外長期困擾作業(yè)環(huán)境的油煙、粉塵及高溫頑癥將得到根本治理， 氣將不再排放，鼓風機噪聲污染也不復存在，將取得經濟效益與社會效益的雙豐收。 （ 2）套鍛工藝為一個料段經套切后輾擴成兩個套圈，只產生一個連皮料芯，將提高材料利用率，降低制造成本。另外它可以是同一型號的內外圈成套鍛造，有利于生產組織與管理，也可以是不同型號的兩件套圈進行套鍛，工藝靈活多變，且適合大批量生產。 （ 3）本工藝方案生產的兩個套圈均采用整徑，消除了橢圓和錐度，可達到統(tǒng)一尺寸和提高幾何精度的目的。為進一步壓縮留量與公差提供了 可能性。 2. 具體實施過程及技術難點分析以某圓錐滾子軸承內外套圈的套鍛工藝為例。 ` 2 （ 1）按照工藝路線確定合理工藝及加工方法，確定圓錐滾子軸承內外圈套鍛的工藝及加工方法，如圖 2所示。 （ 2）按照工藝方案設計內外套圈鍛件圖，并確定下料重量。根據(jù)該套鍛生產線上中頻電感應爐、壓力機、擴孔機、整經機的加工能力及性能、精度等因素，確定內外套圈鍛件的留量、公差，按照內外套圈滾道成形輾擴的方案繪制出鍛件圖，如圖 3所示。 下料重量計算方法 下列各式中所出現(xiàn)的 外圈鍛件重量 內圈鍛件重量 根據(jù)內套 鍛件內徑尺寸 度尺寸 取一定輾擴比，確定內套反擠時沖頭直徑 皮料芯重量 取中頻感應加熱氧化火耗系數(shù)為 計算出下料重量 ` 3 按照料鍛長徑比 取合適棒料直徑，最終確定棒料直徑及下料長度，然后按照下料重量及棒料直徑，選擇合適下料設備（選用 （ 3）料段加熱工序 中頻感應電加熱的原理是利用金屬“超膚”效應，在感應器內通入交變電流產生交變磁場，在其作用下金屬坯料內部便產生了交變渦流，由渦流發(fā)熱和磁化發(fā) 熱便直接將金屬坯料加熱，從而避免金屬坯料加熱溫度不均的問題。其加熱速度快、氧化燒損少，加熱質量好且非常穩(wěn)定，易于實現(xiàn)自動化，為加熱溫度的有效控制創(chuàng)造了條件。 中頻感應加熱爐改造的關鍵點是增加紅外線加熱溫度控制裝置，以控制坯料鍛造溫度，解決重油加熱爐加熱溫度不均的問題。其控制原理為：在出料口設置一個感溫探頭，接收溫度信號，通過傳感器將溫度信號轉換成電信號，再將鍛造溫度時時動態(tài)地反映在溫度數(shù)顯儀上，實現(xiàn)加熱溫度的連續(xù)控制。 （ 4）分套工序 分套是整個套鍛成敗的關鍵工序，其作用是把內套坯料從外套坯料中分離 出來，既要保證內外套及內圈連皮料芯重量分配合理，又要使分開外套環(huán)坯及大料芯的尺寸滿足進一步加工的要求，如圖 4所示。 ` 4 圖 3各種尺寸的選?。孩俑鶕?jù)外套鍛件高度 定外套環(huán)坯高度 1+（ 5～ 10） 因為 1=確定分套沖頭直徑 根據(jù)體積不變定律，外套環(huán)坯下端面截面積應與鍛件小端截面積相等。所以分套支持凹模下端內徑尺寸 ④分套支持凹模內表面角度α 2 應與外圈內錐角度α 1 大致相等。⑤在生產過程中曾出現(xiàn)分套后外套環(huán)坯下端面及內套坯料上端面毛刺現(xiàn)象， 在后序的輾擴過程中會造成端面折疊，嚴重者造成產品報廢。 經反復觀察試驗、調試，發(fā)現(xiàn)以下 3個因素影響分套毛刺的產生：發(fā)現(xiàn)溫度高時出現(xiàn)分套毛刺現(xiàn)象，因此我們嚴格控制分套時的溫度在 1050℃左右，并保持穩(wěn)定；分套沖頭與分套穿孔凹模間隙。經反復試驗，最終確定 2～床導軌與滑塊間隙。間隙大時會因為偏載而啃傷沖頭與凹模，造成分套毛刺，因此應保持機床導軌與滑塊之間較小的間隙量。 （ 5）分套工序 分套后形成的外圈環(huán)坯是一個外錐內直坯料，與外圈鍛件形狀差異太大，不能直接在擴孔機上輾擴。于是 我們設計了一種脹孔沖頭，將內徑脹為錐形，外徑脹為近似直筒形，與外圈形狀接近，以利于輾擴成形（見圖 5）。 ` 5 圖 5 中左圖為最初脹孔工序，右圖為改進后脹孔工序。其中兩圖主要區(qū)別在于脹孔下沖頭的結構設計。從左圖中我們可以看到脹孔沖頭是一個整體，有效工作面占到整個體積不到 1/5，也就是說，工人在換型號或在調整毛坯尺寸過程中要做 4/5 無用功，我們大概計算出此脹孔沖頭最輕也有 20就增加了拆卸與安裝的工作量，為調整工作造成了很大不便。再加上這種沖頭是專門針對具體 7類軸承外套所設計，所以就無法有效再利用，這就造 成了模具大量浪費，增加了生產成本。于是將脹孔沖頭設計為組合式。如右圖中所看到的脹孔下沖頭與脹孔下沖頭座。這一改進使脹孔沖頭有效工作面積提高到 50%以上，重量由原來20拆卸方便，只需松開緊定螺釘，并用裝卸螺釘旋入裝卸螺孔內，就可輕松將脹孔沖頭取出。這樣，模具調整變得方便，且大幅降低了勞動強度，節(jié)省了模具費用開支。 （ 6）內套坯料成形工序 圓錐滾子軸承內套圈成形輾擴鍛造一直是本行業(yè)技術難點之一。特別是坯料成形方法，既要保證套圈軸向材料的分布合理性，又要考慮成形時設備的受力情況，巧妙地讓金 屬沿最小阻力方向流動。原小型圓錐內套鍛件的全封閉正擠壓成形工藝方法，由于設備受力不合理不能采用，反擠壓工藝又達不到材料分布的要求。于是我們通過考察與試驗創(chuàng)新了一種新的半封閉反擠壓成形制坯工藝，如圖 6所示 ` 6 由鍛造前后體積不變定律可知，坯料小端面截面積應與內套鍛件小端面截面積相等，所以可以計算出成形凹模內徑尺寸即毛坯小端面外徑。由于分套后內圈重量與連皮料芯重量是一定的，如圖 6所示，擠壓成形時內圈大擋邊以下金屬材料在成形凹模內部成形，重量由 寸保證，擋邊部分金屬材料由卸料板控制高度，外徑開放，重量由 分套時坯料控制，這就是半封閉反擠壓成形工藝的特點所在，既保證了擠壓后毛坯形狀，又能夠合理地沿軸向對材料進行分布，同時保證了設備受力的合理性。成形完成后對坯料進行穿底平高，然后就可以在擴孔機上輾擴成形。 （ 7）擴孔機上輾擴成形 圓錐形內外套圈在 250擴孔機上成形輾擴，在鍛造廠是一種成熟工藝，關鍵是掌握好成品鍛件的尺寸及幾何公差，給下一步的整徑預留合理的整徑量。 （ 8）整徑工序 為了提高車工的加工效率、降低加工難度，決定對外套進行整外徑；內套整內徑，并規(guī)定內外套圈保持 間的整徑 量。避免因整徑量小而造成的尺寸幾何公差不合格和整徑量大而造成的整徑面拉傷等缺陷。 3. 經濟與社會效益分析 從附表中可以看出， 2013年 1月 — 2013年 10月套段生產的 30222等` 7 3個型號、約 套，與原工藝相比實際節(jié)約原材料（ 91. 4t。由此可見，套鍛工藝不僅節(jié)約了材料，降低了成本，提高了企業(yè)競爭力，而且在環(huán)境保護方面也取得了顯著的成效。 4. 結語 套鍛是通過一次加熱同時生產出兩個套圈，用此方法生產圓錐滾子軸承能夠有效節(jié)約材料、提高產量，從而提高企業(yè)競爭力。采用中頻感 應爐代替煤氣爐對棒料進行加熱，不僅減小了棒料的氧化，且沒有二氧化碳的排放及鼓風機噪聲的產生，在環(huán)境保護方面也取得了顯著成效。因此，應當將套鍛工藝廣泛應用到軸承套圈鍛造加工中。 1 緒論 題的來源與研究的目的和意義 我國生產的軸承內外圈套鍛工藝結構簡陋，切割效率始終不高，雖然經過幾十年的發(fā)展，近期產品的質量較早期有所提高。但受國產配套件質量及設計水平等的影響，我國目前生產的軸承內外圈套鍛工藝的總體水平與進口產品及港口用戶的要求仍有較大差距，軸承內外圈套鍛工藝的生產也是如此，為滿 足市場需求，開發(fā)出一種新型的軸承內外圈套鍛工藝勢在必行！ 相信此種軸承內外圈套鍛工藝的出現(xiàn)將會大大提高棒材的切割能力和質量，為企業(yè)的生產的年產能方面，以及經濟效益方面能夠帶來顯著的進步，同時也在某種程度上推進了套鍛工藝的不斷發(fā)展。 隨著國際標準化（ 實施，世界軸承內外圈套鍛工藝以采用新材料、新技術、新工藝、新結構為基礎 ,19世紀 80 年代，美國的 過幾年的運行，為該公司創(chuàng)造了不菲的利潤。繼美國 國的入了相當大的人力和精力來開發(fā)` 8 研制棒材切割機，并且與二十世紀中期投入到了北美等市場。當前，全世界各大機械人廠商為了提高產品的競爭力，都大力進行軸承內外圈套鍛工藝的研發(fā)工作?，F(xiàn)在國外等著名軸承內外圈套鍛工藝的品牌中，都有軸承內外圈套鍛工藝的銷售，全世界軸承內外圈套鍛工藝的應用越來越廣泛。有一點值得注意的是，軸承內外圈套鍛工藝的市場，由最初的日本，歐洲，已經滲透到北美市場，因此軸承內外圈套鍛工藝是當今棒料生產加工企業(yè)比配的設備已經成為主要趨勢。 西方資本主義國家有巨大的軸承內外圈套鍛工藝銷售市場，機械人工業(yè)是西方資本主義國家的套鍛工藝之一。 目前國外特別是美國正在考慮發(fā)展軸承內外圈套鍛工藝的功率最大化，產能最優(yōu)化的問題。自“九·五”期間軸承內外圈套鍛工藝的開發(fā)和研制已經被列入美國的重大科技攻關計劃，以跟蹤世界技術的發(fā)展和開發(fā)適合美國套鍛工藝發(fā)展的軸承內外圈套鍛工藝。 我國從 1953年開始生產軸承內外圈套鍛工藝，于 1958年自行設計制造切割半徑在 50、 70、 90、 120、 500等棒材的軸承內外圈套鍛工藝之后，為了適應棒材生產廠家的需要， 1959年又制造了 500、 1000、 1200等大直徑的軸承內外圈套鍛工藝。 為了滿足棒材生產工業(yè)發(fā)展需要，我國于 1970年研制了大型軸承內外圈套鍛工藝。經運轉實踐證明效果很好。同年，福建的金明公司更是大量引入外來技術人才，全身心地投入到了棒材切割機的研發(fā)中，利用豐富的人力資源和設備，研發(fā)出了多種可夾持不同直徑棒料的切割機，與同年 12也投入市場，獲得了非常大的經濟利潤。近幾年又研制出 70 軸承內外圈套鍛工藝，其設計能力為 1750t/h，實際達到 2508t/h，是設計值的 目前機械式軸 承內外圈套鍛工藝將逐漸被全自動軸承內外圈套鍛工藝所代替。傳統(tǒng)的機械式的軸承內外圈套鍛工藝已經不能完全滿足當今市場的需要，迫切需要各種多功能的軸承內外圈套鍛工藝來滿足市場需求，如是福建金明公司加大人力開發(fā)出了五個規(guī)格十四種類型的軸承內外圈套鍛工藝，然而我國機械人業(yè)所需的軸承內外圈套鍛工藝全部依賴進口，這使得國產機械人配備軸承內外圈套鍛工藝后，成本增加很大，而裝備自行開發(fā)生產軸承內外圈套鍛工藝，其成本提高不大，說明軸承內外圈套鍛工藝的市場前景令人樂觀。傳統(tǒng)的軸承內外圈套鍛` 9 工藝的產品圖如下圖 1、圖 2所示： 圖 1 圖 2 ` 10 課題研究的內容 本次設計主要針對軸承內外圈套鍛工藝進行設計，從軸承內外圈套鍛工藝的整體方案出發(fā)，然后具體細化出具體內部結構，其具體內部結構主要包括以下幾個方面： （ 1）通過網(wǎng)絡和圖書館查找各種關于棒材切割機的相關資料，對軸承內外圈套鍛工藝進行方案的比較和預定。 （ 2）分析軸承內外圈套鍛工藝的結構與參數(shù) （ 3）確定設計總體方案 （ 4）確定具體設計方案 （ 5）軸承內外圈套鍛工藝的三維圖的繪制、 件圖的繪制。 （ 6）說明書的整理 究的意義 本論文主要研究運用 過對軸承內外圈套鍛工藝進行設計，來了解軸承內外圈套鍛工藝的結構組成、工作原理以及以后的發(fā)展趨勢和現(xiàn)狀。該課題來自于棒料加工型機械公司的生產實際，通過設計出軸承內外圈套鍛工藝，從而來掌握軸承內外圈套鍛工藝的整個設計生產流程，培養(yǎng)工程意識。 我國生產的軸承內外圈套鍛工藝結構簡陋，切割效率始終不高，雖然經過幾十年的發(fā)展，近期產品的質量較早期有所提高。但受國產配套件質量及設計水平等的影響，我國目前生產的軸承內外圈套鍛工藝的總體水平與進口 產品及港口用戶的要求仍有較大差距，軸承內外圈套鍛工藝的生產也是如此，為滿足市場需求，開發(fā)出一種新型的軸承內外圈套鍛工藝勢在必行！本文運用大學所學的知識，提出了軸承內外圈套鍛工藝的結構組成、工作原理以及主要零部件的設計中所必須的理論計算和相關強度校驗，構建了軸承內外圈套鍛工藝總的指導思想，從而得出了該軸承內外圈套鍛工藝的優(yōu)點是高效，經濟，并且校正質量高，運行平穩(wěn)的結論。 通過設計軸承內外圈套鍛工藝，要求學生掌握大學四年所學到的知識，了解機械原理，機械設計，以及傳動機構設計等方面的知識，綜合運用三維繪圖 軟件，二維繪圖軟件對機械設備進行設計。通過本次畢業(yè)設計，綜合提高學生的實際應` 11 用水平和設計能力。 相信此種軸承內外圈套鍛工藝的出現(xiàn)將會大大提高棒材的切割能力和質量，為企業(yè)的生產的年產能方面，以及經濟效益方面能夠帶來顯著的進步，同時也在某種程度上推進了套鍛工藝的不斷發(fā)展。 結 論 本次畢業(yè)設計的題目是軸承內外圈套鍛工藝的設計，直到今天，畢業(yè)設計總算接近尾聲了，通過這次對于軸承內外圈套鍛工藝的設計，使我們充分把握的設計方法和步驟，不僅復習所學的知識，而且還獲得新的經驗與啟示，在各種軟件的使用找 到的資料或圖紙設計，會遇到不清楚的作業(yè)，老師和學生都能給予及時的指導，確保設計進度，本文所設計的是軸承內外圈套鍛工藝的設計，通過初期的方案的制定，查資料和開始正式做畢設，讓我系統(tǒng)地了解到了所學知識的重要性，從而讓我更加深刻地體會到做一門學問不易，需要不斷鉆研，不斷進取才可要做的好，總之，本設計完成了老師和同學的幫助下，在大學研究的最感謝幫助過我的老師和同學，是大家的幫助才使我的論文得以通過。 ` 12 參考文獻 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用的知識，同時我的生活中的也有了一個明確的目標。知道想要什么，不再是過去的那個愛玩的我了。導師嚴謹?shù)闹螌W態(tài)度，創(chuàng)新的學術風格，認真負責，無私奉獻，寬容豁達的教學態(tài)度都是我們應該學習和提倡的。通過近半年的設計計算，查找各類軸承內外圈套鍛工藝的相關資料，論文終于完成了，我感到非常興奮和高興。雖然它是不完美的，是不是最好的，但在我心中，它是我最珍惜的，因為我是怎么想的，這是我付出的汗水獲得的成果，是我在大學四年的知識和反映。四年的學習和生活，不僅豐富了我的知識，而且鍛煉了我的個人能力，更重要的是來自老師和同學的潛移默化讓我學到很多有用的知識，在這里，謝謝老師以及所有關心我和幫助我的人，謝謝大家。 另外也感謝我的父母，朋友和同學們的幫助。在做設計感覺受挫，枯燥與迷茫時，是他們在悉心的為我釋放壓力，鼓勵我不要氣餒，勇敢面對。每周一次和父母的通話，與朋友和同學的長談后都使我精神放松，斗志倍增，以飽滿的熱情重新投入到工作中去，感謝他們，正是他們的不懈支持和充分理解才能使我順利完成畢業(yè)設計。