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JX16-37 【JX16-37】SML2601无限长外径滚压机的设计二维+三维+论文

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摘 要本说明书详细介绍了滚压的加工原理，而且设计了一个用于细长轴外圆加工的滚压装置，最后仔细分析了本装置的适用范围和经济价值等内容。细长轴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滚压装置。 关键词：滚压，外圆，滚子 IIIAbstractIn this paper, the principle of rolling processing is introduced in detail, and a rolling device is designed for the processing of the outer circle of the slender shaft. The application scope and economic value of the device are analyzed. Slender shaft is processed on the outer circle of the commonly used (cars, grinding and other processes, but the device by a new method-rolling processing, to achieve external circular surface roughness requirements and rolling process and improve workpiece hardness, wear resistance, resistance to corrosion are not available in machining characteristics. The device is suitable for almost all outer circular surface machining, and can exert the advantage of the device for the workpieces with higher requirements on the surface. The utility model has the advantages of simple structure, and the utility model has the ability to design and manufacture a rolling device which is suitable for the product. Key Words：Rolling, outer circle, roller目 录摘 要IAbstractII目 录III第1章 绪论11.1 选题的背景、目的和意义11.2 滚压加工基本原理21.3 国内外细长轴研究现状51.3.1 国内外研究现状51.3.2 滚压技术的发展6第2章 细长轴加工变形理论分析82.1卡盘-顶尖装夹变形分析82.2顶尖-顶尖装夹变形分析92.3卡盘-卡盘装夹变形分析112.4本章小结14第3章 总体方案分析163.1设计参数163.2设计方案确定163.3工作参数的选择173.3.1 滚压力173.3.2 过盈量173.3.3 滚压进给量18第4章 主要结构的确定及校核194.1 滚子设计及计算194.1.1 滚子的设计194.1.2 滚子的失效分析204.2 滚压器的尺寸计算224.3 轴承的选择及计算234.3.1 轴承的受力分析234.3.2 轴承寿命计算234.4 滚压过盈量调节机构24第5章 结论26参考文献27致 谢28 第1章 绪论第1章 绪论1.1 选题的背景、目的和意义轴部是机械加工中常见的零件，通常，长度与直径之比（长径比）20的轴称为细长轴，它广泛用于工业生产中。如发动机的凸轮轴、拉床和拉刀、光杠、机螺钉、卫星天线杆、等都是典型的长轴。此外，在纺织、造纸、印染机械中，也有大量的无缝钢管制造。细长轴的形状虽然简单，但在切削过程中，由于长度与直径比，在切削力作用下容易产生弯曲变形和振动，损坏工件与刀具之间的相对位置，从而导致大的加工误差，使细长轴车削加工一直是机械加工的难点。的特点和困难在于：（1）由于工件的大直径比，使刚度很差，在切削力和重力作用下，工件会产生弯曲变形，导致圆柱度误差增大，不能满足加工要求。（2）由于切削力和离心力的共同作用，加工过程容易产生振动，工件表面粗糙度无法保证。（3）在切割过程中，由于大的轴向尺寸和散热性差，在切削热的作用下，细长轴随着切削温度的增大和轴向伸长的增大，很难继续切削，严重的将被卡住而无法加工。（4）细长轴的轴向尺寸过大，进给速度小，加工时间长，刀具磨损严重，使工件容易产生锥度。针对细长轴车削加工的上述困难，将细长轴车削后的竹形鼓形，往往几何误差。如图1-1所示。图1-1 细长轴车削几何误差在细长轴类零件的加工过程中，上述问题的解决主要依赖于操作者的经验，这就要求工人的技术水平更高。工人需要对机器及辅助设备、刀具和切削参数进行严格筛选。如果有一个参数处理，会影响零件的加工精度。数据显示，每一个加工的一个合格的细长轴零件，以废少数。因此，传统的加工方法生产效率低，劳动强度大，产品质量不稳定，容易产生浪费，增加加工成本，已不能满足现代生产的要求。随着科学技术的不断更新，工业零件的加工精度越来越高。如何提高细长轴的加工质量，特别是细长轴的精加工质量是机械加工领域中的一个难题。细长轴类零件广泛应用于工业生产、需求、机械需要高质量的细长轴类产品，不仅要求细长轴具有较高的平直度和表面粗糙度，而且表面耐腐蚀、耐磨性和耐疲劳性能也提出了更高的要求。因此，处理难度更大。为了满足日益严格的加工要求，满足现代生产的需要，改变了传统的细长轴加工工艺和方法，实施专业化生产势在必行。细长轴精加工阶段主要采用研磨法，研磨加工不仅容易使细长轴表面划伤，而且生产效率低，生产周期长，劳动强度大，加工成本高，磨削时会产生大量的切削热，容易导致细长轴表面燃烧，损害了细长轴的表面质量。当细长轴的长径比增大时，轴的刚度会进一步降低，磨削不能进行精确定位的轴，也由于细长轴受磨削力的影响，容易产生变形，磨削加工难度大，严重影响了细长轴的加工精度。传统的研磨方法，虽然可以减少振动和弯曲，提高加工精度，但这种方法不能很好的解决问题的本质。针对传统磨矿方法的不足，在轧制加工方法中，细长轴精加工不仅可以减少细长轴的变形，提高加工效率，改善细长轴表面粗糙度，提高细长轴的表面质量。1.2 滚压加工基本原理金属变形理论，当力被施加在工件表面时，表面金属原子之间的距离会产生相对滑动之间的临时变化，粮食或压力。如果压力继续增大并达到一定值，不仅金属工件表面会产生弹性变形，而且还会产生塑性变形。由于工件被加工的金属表面由于塑性变形而变形，其物理性质和结构将发生较大变化，晶粒形状将方向最大伸长变形和晶粒细化，微观结构是纤维化，分子排列在一个更加紧凑有序，由于残余应力层的形成，往往产生疲劳裂纹有良好的抑制作用和强度增加，挤压金属层的组织变得越来越紧密，从而提高表面耐磨性，耐腐蚀性和合规性。因此，滚动加工工件具有优良的切削和磨削特性。滚轮与金属表面具有高硬度和光滑的表面，将在接触面上，塑性加工表面的局部微塑性变形，在车轮作用下。图2所示的滚动原理图。轧制变形区主要有三个部分：弹性压缩区、塑性变形区和弹性回复区。一个区域是滚动初始阶段的弹性压缩区。在初始阶段，辊与被加工表面的表面接触，并在处理后的表面的压力受到辊的压力，产生弹性变形，并逐渐增加。二区是一个轧制塑性变形区。当被加工表面的压力影响到辊的压力达到材料的屈服极限时，材料的表面被加工以产生塑性变形。区域是滚动端部的弹性回复区。当工件表面的轧辊，金属表面加工会产生弹性恢复过程。轧制是一种无屑加工方法。它在常温下加工的情况下，通过采用硬质合金、硬质合金或红宝石等工具，对零件加工表面施加一定压力，金属表面层产生塑性变形，改变组织结构和金属表面的物理性质，对整个表面进行光的修正，提高工件的加工精度。由于轧制，金属表面强化，提高极限强度、屈服极限和疲劳极限，对工件表面产生一层冷冻层，提高其耐磨性和耐腐蚀性，可提高产品的性能。滚压加工常用于加工圆柱面、内圆面、圆锥面、齿轮齿面、螺纹表面和平面等，都难以加工表面具有特殊形状，如工件材料可以是钢、铸铁和有色金属。轧制过程简单，易于掌握，不需要昂贵的专用设备，具有良好的适用性，是一种生产效率高、加工质量好的加工方法。A.入口弹性压缩区 B.塑性变形区 C.出口弹性恢复区图1-2 滚压加工原理图常用的滚轧加工方法主要分为2种轧制工艺和轧制滚动加工。（1）辊轧工艺。辊轧加工是指在滚筒上安装不同形状的滚压工具，并且在加工件上的辊在相对轧辊上，零件的表面起到了形成的水平。根据压力的不同方式，可分为三类机械（刚性）、弹簧和液压。机械方法用于轧制加工，结构简单，成本低，但加工件表面光洁度不理想。液压的方式是用于加工大批量零件，或是对轧制压力的要求很高的零件。液压压力可以提供均匀的压力，但滚动装置的结构更为复杂。弹簧装置的结构比液压压力更简单，压力相对均匀，且压力调节更方便，适合中等体积的中等尺寸零件的加工。滚轮加工示意图，如图1-3所示。图1-3 滚轮滚压加工示意图（2）滚动处理。钢球与滚轧辊之间的区别是，辊轧模具是前者对后者进行更换的。滚动球相比，滚动轴承有一定的优点：当球在轴面上的轴向进给时，产生的滑动摩擦要远小于滚子的滚动，从而可以减少轴的轴向载荷，可以显著增加球的滚动压力。在轧制时，滚动球也可以选择标准件，可以降低生产轧制工具的成本，在实际生产中具有广泛的应用范围。对球的滚动表面的加工图，如图1-4所示。图1-4 滚珠滚压圆柱体外表面1.3 国内外细长轴研究现状由于细长轴类零件已广泛应用于工业各个领域，国内外学者对细长轴的变形进行了深入的研究。在细长轴的加工过程中，无论是鼓形误差还是竹形误差，都可以概括为细长轴的尺寸误差。产生尺寸误差的因素很多，但主要包括机床的机械变形、机床的几何误差、刀具的磨损、机床热变形的伺服误差和机床的主轴、数控插补算法的误差等。1.3.1 国内外研究现状国内外学者对细长轴的研究主要集中于加工工艺的改进，提出了一种实用的技术。如刀具几何参数的合理选择，对细长轴加工中起重要作用。刀具几何角度选择的尺寸和表面残余应力不仅影响切削力的大小，切削温度也会影响刀具的切削温度。合理选择刀具几何角度，可以大大提高细长轴的加工质量。合理的切削参数对细长轴的加工有重要影响。合理选择切削参数，不仅要考虑刀具的使用寿命和工件的质量和生产效率，还要考虑切削力和切削温度，以尽量减少振动和冲击在切削过程中的作用。对应于切削参数的不同加工阶段，如表1.1所示。表1-1 切削用量表虽然这些措施可以提高细长轴的加工质量，但工人的技术水平较高，生产效率低，所以应用有限。随着刀具的使用也是提高细长轴加工质量的重要措施，国内专家根据细长轴的特点，开发了各种专用于细长轴的刀具。自我为中心的王志民框架设计，可以有效地提高定心作用，提高长轴的加工质量。磁力与刀具是一种非接触式支承，是一种新型的细长轴的新技术。它不仅克服了工具载体与工件表面接触的缺陷，而且可以减少摩擦系数，减小切削力。韩荣第对刀架在细长轴的使用过程影响的理论研究。许多国外的学者对细长轴的加工变形的研究主要集中在对其机理的研究上。通过模型分析和计算过程中的误差，以及系统误差补偿的发展，在监控过程中产生的误差，通过数控系统或其它装置进行误差补偿。计算机技术和传感器技术的飞速发展，为实现误差补偿系统提供了依据。镍等。研制了一种多自由度的激光光学系统，可同时测量线的误差和角度误差。如果基于一定数量的热电偶建立误差模型，可以实现误差补偿方案。刘分析了细长轴加工生产过程中各部位的误差来源和图表的形式，最后得到了加工系统弹性变形过程中产生的主要原因的尺寸误差的结论。机床等在车削加工过程中，机床-工件-刀具系统的变形、尺寸误差引起的热误差进行了建模和预测。设计和开发的实时误差补偿系统，该系统是用来纠正车削加工中心的热误差和几何误差，并通过具体的切削实验测试系统的切削性能。1.3.2 滚压技术的发展在1927个由苏联第一次使用，在加工的机车车轴的整理阶段。1929、德国在汽车、飞机曲轴上加强了轧制技术的使用，但经过长期的时间，轧制技术还没有得到开发和应用。在第二十个世纪的五十年代，欧洲和美国和其他西方国家开始对轧制技术的研究，并开始应用在圆柱筒体的外圆面，密封面与轴承加工和轧制技术开始得到广泛的应用。首先，在汽车工业中使用的轧制技术，几乎所有的发动机曲轴使用轧制过程中，以加强，这样不仅提高了耐磨性的曲轴，但也延长了生命的曲轴。在20世纪60年代，轧制技术开始渗透除汽车行业发展的行业，并出现了辊振动，超声波轧制加工方法，轧制的精度和效率，轧制模型得到了进一步改善。在前苏联马尔可夫AI和印度专家人数邮编等专家。通过研究证明振动滚压和超声波不仅可以获得理想的表面粗糙度，而且可以提高加工表面粗糙度的一致性。英国和福特汽车公司是第一个研究滚动设备的公司，在生产和加工中，只要用普通机床稍加修改就可以满足常规轧制工艺的要求，为进一步推广和发展轧制技术打下良好的基础。德国的技术性贸易壁垒，美国希拉公司进行详细的研究，对滚压工具滚压刀具的加工精度，可调性能做出了重要的贡献。在中国最早的1950开始内外圆表面加工，螺杆加工，齿轮加工等领域的滚动技术，探索和研究，并在螺杆的加工技术。龚柯允的燕山大学将轧制技术用于细长轴加工，轧制机的设计，并通过理论分析和对细长轴滚压加工技术参数的实验确定。王迎香抽油杆表面滚压强化实验和不同轧制工艺参数对工件的疲劳性能和表面残余应力的实验数据总结。东风汽车公司采用滚轧工艺，对球墨铸铁的加工制造，不仅提高了曲轴的强度，而且提高了曲轴的疲劳强度，提高了80%。轧制技术已广泛应用于汽车、航空、冶金、机械等各个领域。我国的轧制技术还处于起步阶段，与国外先进的轧制技术相比还存在很大的差距。随着行业的发展，客户对产品质量的要求也越来越高，轧制技术也越来越受到关注。27第2章 细长轴加工变形理论分析2.1卡盘-顶尖装夹变形分析卡盘顶尖的装夹方式在细长轴的加工中是最常使用的装夹方式。当采用卡盘顶尖的装夹方式时，可以将系统简化为超静定梁问题建模。具体模型如图2-1所示。图2-1 卡盘-顶尖装夹受力分析图中：X表示刀具切削点的横坐标。Y表示刀具切削点的偏移量。x、y分别为切削点左侧，距离卡盘一侧任意一点的横坐标和纵坐标。由材料力学可知B点处的支撑反力为：由于y方向合力为零可以求得左端点A的支反力为：由上式可知如果刀具切削点位置已知，则X、均可以看做是常数，曲线方程是确定的。选取绕曲线上任意一点便可以推导出弯矩方程： 上式中扰度向下为负值，并且规定当杆件受到压力时的进给力为正。桡曲线近似微分方程为：上式中E表示材料的弹性模量，I表示细长轴截面对中性轴的惯性矩。上式整理可得到：令得到：此微积分方程对应的齐次方程的通解为因此原方程的解为：将起始端偏移量和转角均为零，将其分别带入边界条件：得到：特解表达式为：，因为被加工细长轴工件是连续的，因此上式用刀尖处的坐标X、Y分别代替x、y，便可以得到加工店位置在y方向上的偏移量。表达式如下所示。 2.2顶尖-顶尖装夹变形分析顶尖-顶尖的装夹方式力学模型可以简化为一端固定铰支一端移动铰支的简支梁结构，力学模型如图2-2所示。超静定梁问题建模。具体模型如图2-1所示。图2-2 顶尖-顶尖装夹受力分析图中：X表示刀具切削点的横坐标。Y表示刀具切削点的偏移量。x、y分别为切削点左侧，距离卡盘一侧任意一点的横坐标和纵坐标。上图中，由模型受力分析可分别得到：切削点左端任意一点的弯矩为：细长轴变形的近似微分方程式为：，式中令，则上式可写成 其特解为 此微积分方程对应的齐次方程 因此原方程的解为：，则因为边界条件，得到当x趋近与1时，y趋近于0时，X也趋近与1得到：则此方程为： 由于切削点也在左段曲线上，可以用代替上式中的从而得到切削点的偏移量Y随着X的变化方程： 2.3卡盘-卡盘装夹变形分析卡盘-卡盘的装夹方式力学模型可以简化为两端固定，受轴向力和切削力的超静定梁结构，力学模型如图2-3所示。图2-3 卡盘-卡盘装夹受力分析图中：X表示刀具切削点的横坐标。Y表示刀具切削点的偏移量。x、y分别为切削点左侧，距离卡盘一侧任意一点的横坐标和纵坐标。由理论力学可知左侧任意一点处的弯矩为：受力右侧任意一点处的弯矩为：由静力平衡条件可知：受力点左右两端的近似微分方程分别为： 此微积分方程对应的齐次方程 若令，则该齐次方程的通解为： 只需确定的一个特解就是，就可以确定原方程的解为其中、为积分常数。令方程的特解为，则，得到：，则通解为： 该方程为细长轴的刀尖点左半段的绕曲线方程，其斜率为： 轴的左端A端固定，当， 解得： 同理，对于刀尖点右半段的方程 对应的齐次方程的通解为 设原方程的解为 其中，为原方程对应的齐次方程的通解，为原来方程的一个特解。令，解得：， 得到微分方程的解为： 该方程为细长轴的刀尖点右半段的绕曲线方程，其斜率为： 在处，有， 解得： 至此，对于同一个刀尖点，我们得到细长轴右侧，左侧两段的绕曲线方程。 2.4本章小结本章主要研究了细长轴在卡盘顶尖、顶尖顶尖以及卡盘卡盘三种不同装夹方式下，细长轴受力弯曲的变形情况，并且给出了相应的挠曲线方程，本章研究可以为细长轴加工时装夹方式及参数的确定提供依据。第4章 第3章 总体方案分析3.1设计参数滚压机是加工光杆的机器，可以提高光杆工件表面的耐磨性、耐蚀性和配合性。加工长度无限制式滚压机不需要特别的进给装置，从理论上讲，可加工无限长度的轴，可加工直径范围由2.050mm。主要参数如下： 最大镗孔直径：2.050mm； 主电机功率：2.2kW； 工作精度：0.005mm； 外形尺寸（长宽高）：5000mm12000mm13500mm；布局形式：卧式。3.2设计方案确定如下图所示，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，工作时径向滚压力由跑道承受，因滚子在360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，不定心方式的轴外圆滚光工具，滚针呈倾斜配置，工件似同在无心磨上一边旋转，一边自动进给，根据工件的直经，滚针架在锥度芯轴内平行移动，从面跟踪工件大小，范围在直经0.05mm。加工长度无限制式滚压机不需要特别的进给装置，从理论上讲，可加工无限长度的轴，可加工径范围由2.050mm。图3-1 滚压机工作原理光杆滚压效果滚压技术是一种压力光整加工，是利用金属在常温状态的冷塑性特点，利用滚压刀具对工件表面施加一定的压力，使工件表层金属产生塑性流动，填入到原始残留的低凹波谷中，而达到工件表面粗糙值降低。由于被滚压的表层金属塑性变形，使表层组织冷硬化和晶粒变细，形成致密的纤维状，并形成残余应力层，硬度和强度提高，从而改善了工件表面的耐磨性、耐蚀性和配合性。滚压是一种无切削的塑性加工方法。3.3工作参数的选择3.3.1 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。3.3.2 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：式中：过盈量，滚压前滚子的对刀尺寸与车刀对刀尺寸之差；压下量，滚压后轴径实际尺寸与滚压前车刀对刀尺寸之差；弹性恢复量，在挤压作用下，高度内，一部分金属产生塑性变形产生，一部分产生弹性变形。扩张量，其大小与机床工艺刚度，切削用量（）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，、选取不同数值，根据文献1，过盈量一般选取=0.150.25mm为宜，后面就以=0.25mm来计算。3.3.3 滚压进给量图3-2 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=(0.010.02)dmm/r，取f=0.3mm/r试验效果良好。第4章 主要结构的确定及校核4.1 滚子设计及计算4.1.1 滚子的设计1.滚子的选择常用的滚子有滚珠、圆柱滚子和圆锥滚子等。滚珠仅用于滚压力较小，生产率低及刚性差的工件滚压；圆柱滚子由于没有滚压后角，加工时金属层塑性变形的条件比较恶劣，圆柱在加工中处于滚动旋转连带进给的运动状态，因此常在加工表面产生滑移，留下滚柱后缘的进给压痕，加之摩擦力较大，影响了加工表面质量，且一般径向不能调整；圆锥滚子是在克服圆柱滚子缺陷的基础上发展的一种滚压工具，其优点是：由于存在滚压后角，使滚柱与工件表面加工中易于形成“水滴”状压痕，宽度方向在前，向后渐窄，这样不仅避免了挤压时塑性材料流向加工表面形成加工中易于形成的鱼鳞状堆积，而且还可防止滚柱后沿在已加工表面所产生的进给压痕，使孔加工质量得以改善，其次锥柱滚子加工时与工件表面的实际接触面积较大，故能承受圈套的滚压力，选用的较大的进给量，生产率比用圆柱滚子为高。相比而言，圆锥滚子优点较多，故本滚压装置采用的是圆锥滚子。2.滚子的尺寸的确定下图为圆锥滚子的结构图：图4-1 滚子结构滚子直径及圆弧半径会影响加工表面的质量：滚子直径越大，滚子接触工件表现积越大，塑性变形不充分；当滚子直径及圆弧半径过小时，则会给加工表现留下压痕。根据文献1P6有：已知 ；取； 取 ； 取； 取； 取。3.滚子的材料的确定由于滚子所处的工作环境要求硬度高和耐磨性好，所以本装置采用的滚子材料为9SiCr。9SiCr属于合金工具钢，也是一种冷作模具钢，该类钢淬透性好，耐磨性高，具有回火稳定性，但加工性能差，硬度值（HRC）不小于62。适用于形状复杂、变形小、耐磨性要求高的低速切削刃具，如钻头、螺纹工具、手动绞刀、搓丝板及滚丝轮等；也可以做冷作模具，如冲模、打印模等，此外，还用于制造冷轧辊，矫正辊以及细长杆件。4.滚柱数目的确定滚柱的数目按活柱筒外径不同取相应的值。滚柱数目的多少，不仅影响着活柱表面的加工精度（粗糙度），也影响着生产率。在一般情况下，进给量与滚柱数目成正比，滚柱数目与生产率成正比。但是滚柱数目过多，又增加了装配的难度，即各滚柱周向最低点尺寸应保持在同一平面的同一圆周上。滚柱数目可按以下两条原确定。(1）尽量采用偶数滚柱采用偶数，滚柱径向成对作用的力易使加工中工具定心，可减少其走偏，提高被加工圆柱的直线性。(2）当被加工件的直径时，取n=46个；当，取n=68个，当时，取n=1012个。已知活柱筒的直径，最终选取滚子数为6个。4.1.2 滚子的失效分析虽然滚子在工作过程中存在磨损，但是由于所选的滚子材料有及好的耐磨性，在其还没磨损到失效时已经发生了另外一种失效接触疲劳破坏。当承受载荷的球或滚子在平面上运动或曲面上运动时，会在滚动接触状态下发生疲劳，这种失效现象称为接触疲劳。接触疲劳的特征是相互接触的滚动零件，在高的接触压力作用下，经过一定周期的接触应力循环后，在工作表面的局部地区产生小片或小块剥落，形成麻点或凹坑，使零件在工作中产生噪音、磨损、振动及温升，从而导致零件失效。以下是对滚子的疲劳校核：滚子在加工过程产生的作用力P，该作用力存在下列公式：其中 滚压厚度，已知=0.25mm；滚子半径，已知=5mm；滚子实际工作长度，可知10mm；工件材料的硬度，查文献10可知，27SiMn的硬度为HB240280，取=260kg/2600N/。代入公式有，得=36770N接触疲劳一般按最大接触压力进行疲劳设计，根据文献7P228P22有的计算公式： 式中 b接触面尺寸，其公式为式中 ，弹性体1，2的弹性模量，=N/； ，两圆柱半径，=5mm =46mm； ，弹性体的泊松比，=0.3代入公式中得，b=1.39mm故 =1685MPa查文献7表9-7可知经淬为处理的钢许用接触压力1917 MPa，由于，所以接触疲劳强度满足要求。4.2 滚压器的尺寸计算图4-2 加工示意图上图中的D就是滚压器的尺寸，就是滚子间的安装后的尺寸，这个尺寸还是可以调节的，以下计算的是最理想的情况，仅作为调试的参考，图中是滚压前的尺寸，也就是车削后应达到的尺寸，同样也是作调试的一个参考。是滚压后的弹性加复量。为公差值中值尺寸，也是加工后的理想尺寸。假设加工尺寸为，则=31.9565mm。可知滚压前的尺寸 式中 接触应力，为材料的抗拉强度，查文献10可知，27SiMn的=100kg/mm1000N/，且=1.5=1500 N/；工件材料的硬度，查文献10可知，27SiMn的硬度为HB240280，取=260kg/2600N/；E 弹性模量，E=N/；工件滚压前的表面粗糙度，一般取=6.3； 滚柱半径，已知=3mm；工件的外径，有=16mm；代入公式有 31.98mm可知滚压器的尺寸 式中 工件的内径，有=0mm代入公式有=31.7165mm4.3 轴承的选择及计算4.3.1 轴承的受力分析从滚压原理可知，止推球轴承的受力来没有支源于滚压加工的轴向反作用力，所以先分析滚子滚压受力情况，如下图所示:图4-3 滚子受力分析其中=36770N，且有=2.3故=16857N从图上可知，滚压中产生一个径向力和一个轴向力，其中径向力基本都通过跑道传到壳体上，而轴向力通过安置一个推力球轴承，从而把轴向力传递到壳体上。从上面简图上，我们可以看到支承推力球轴承的套比较长，而且不应与工件有摩擦，所以在后头还需用一个深沟球轴承来保证同轴度。该深沟球轴承基本没受什么力，相比而言，推力球轴承要比深沟球轴承寿命要短多了，所以下面只计算推力球轴承的寿命。4.3.2 轴承寿命计算1滚动轴承的基本额定寿命计算公式式中 以小时数（h）表示的轴承的基本额定寿命； 轴承工作转速，已知=250r/min；C基本额定运载荷，查文献9P923，可知推力球轴承51124的基本额定运载荷C=62.5kN；P当量动载荷；寿命指数，对球轴承=3，滚子轴承= 。2滚动轴承的当量动载荷计算当量运载荷的一般计算公式为：式中 载荷性质系数，查文献9表6-1-19有，=1.4；轴承所受的径向载荷，有=0；轴承所受的轴向载荷，有=16857N；径向系数，查文献9表6-1-20有，=0；轴向系数，查文献9表6-1-20有，=1。代入公式有 =23600N有=1238h如果每天工作8小时，则5个月一换轴承。4.4 滚压过盈量调节机构滚压过盈量的大小在主要取决跑道内孔的加工尺寸、滚子的尺寸以及车刀加工后的余量。在这些大的尺寸都确定后，还一个设计可以微量的调节过盈量。就是在跑道内孔加工一个小锥度，这样就可通过调节调整螺母的位置来调节滚子在跑道上的相对位置，从而实现微量调节。跑道承受着滚子传递来的滚压力，磨损比较严重，故有耐磨性好的铬轴承钢GCr15。GCr15的硬度为170207，其特点是耐磨性高，淬透性好，疲劳寿命高，一般经淬火、低温回火后使用，淬火后冰冷处理，可保证高尺寸精度，氰化处理可进一步提高耐磨性、耐热性、疲劳强度及尺寸稳定性。用于制造大型机械的轴承钢球、滚子和套圈，还可制造弹性极限、高耐磨、高接触疲劳强度的较大负荷零件，在该装置中可作为易损件，一旦失效就另换一个。结论第5章 结论在加工轴类零件时，当其长径比大于 20 时，轴的刚性明显变差，使用传统的去材料加工方法时，极易出现振动、弯曲、锥度和出现竹节变形等问题。此类轴件的热扩散性也比较差，受切削热的作用也会加剧长轴的变形；加工时一次走刀时间过长，使刀具磨损严重。这些原因都会影响长轴的加工精度和表面质量。本文采用滚压加工的方法对长轴的表面进行光整加工，设计了新型的滚压装置。本文研究确定了长轴滚压加工设备的整体方案，其能够完成对长轴表面的光整加工。研究确定了滚压装置以及滚压工具的结构。圆周径向对称分布的滚子对长轴施加的滚压力的合力接近零，避免了加工长轴时使用跟刀架而经常出现的竹节变形。在绪论中已经把滚压加工的原理和分类等介绍了很详细了，滚压加工在加工质量上还是有其优势的。滚压装置充分利用了滚压加工的特点，而且利用现在比较常见，甚至可以说有点过时的普通车床加以改造而成，可以加工出较好质量的产品，这也算是一种对资源的充分利用。现今外圆加工往往采用(车磨)等工序，但是本项目的创新之处在于其采用滚压加工来实现外圆表面的粗糙度的要求，这样不仅可以比通常采用的(车磨)工序更省时，而且所加工的圆柱面还具有一定的抗疲劳强度。工厂生产的目的在很在程度上就是为了利润，如何用最低的成本制造出最好的产品是工厂最关心的，一般情况下这两者是相互矛盾的。但是滚压装置却能比较好实现了这个目标，我想这就是本装置的最大优势。事实证明，滚压在实际应用能收到了良好的效果，它滚压平稳，被加工长轴表面质量稳定，完全达到了图纸的要求，而且它还具有效率高、耐用度高、结构合理、工序集中、辅助时间短、操作方便、劳动强度低等优点，因此滚压装置还是有较大的使用和推广价值。参考文献参考文献1濮良贵，继名刚机械设计北京：机械工业出版社，2006.52王兰美机械制图北京：高等教育出版社，2004.23褚瑞卿建材通用机械与设备武汉：武汉工业大学出版社，1996.14李新城材料成型学北京：机械工业出版社，2006.15文九巴机械工程材料北京：机械工业出版社，2007.16刘鸿文简明材料力学北京：高等教育出版社，2006.47刘建寿，赵红霞金属生产过程设备武汉：武汉理工大学出版社，2005.18赵雪松，赵晓芬机械制造技术基础武汉：华中科技大学出版社，2006.9 9刘建寿，宋郁琴挤压和滚压光整加工，2005年第10期第33卷第46-47页10张祥珍.金属机械与设备上册.武汉工业大学出版社，200311廖汉元. 滚压机设计.北京：机械工业出版社，199812武汉建筑材料工业学院（许林发主编）.建筑材料机械及设备.中国建筑工业出版社，198013机械工程手册编辑委员会.机械工程手册.北京：机械工业出版社，2004 14朱昆原，许林发.建材机械工程手册.武汉工业大学出版社，200015机械设计手册.机械工业出版社，200416 kandaY，sanoY，Yashima Y.A consideration of grinding limit based on. frachure mechanics. Power technology，1986(3)：5-717 sikong L，Hashimoto H，Ashima S，Breakage behavior of fine particles of brittle minerals and