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滚针轴承使用寿命的研究设计【4张图纸】【优秀】

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摘要

　　　滚动轴承的寿命定义为从轴承开始工作到轴承滚道轮或滚动体的表面，因疲劳最先出现表面剥落的总转数（或者在一定转数下的总旋转时间）。但是，即使尺寸、结构、材料、热处理完全相同条件的轴承运行时，寿命也会有所不同，不是一定的。这是因为材料的疲劳限度本身就存在差异。

　　　这正文中我们将从设计入手，以CF10BUURM螺栓轴承为例。通过对外圈、螺栓轴、保持架的设计与研究与CNC编程探索IKO轴承的秘密。在尺寸精度上，将尺寸控制在公差范围内，保证滚针轴承转动时游隙和摩擦系数。

除了设计我们还要考虑的是：轴承正确的储存，表面的清洁，轴承的选配，安装前的准备，谨慎的安装和拆卸，还有正确的润滑关键词：滚针轴承；疲劳寿命；轴承设计；CNC编程

摘要Ⅲ

AbstractⅣ

目录Ⅴ

1 绪论1

1.1本课题的研究内容和意义1

1.2 国内外的发展概况1

1.2.1 国外滚动轴承工业的发展1

1.2.2 国内滚动轴承工业发展2

1.3本课题应达到的要求3

2整体设计计算4

2.1 CF 10BUURM外形尺寸4

2.2 滚动体的相关计算4

2.2.1滚针直径DW的计算4

2.2.2 滚针长度LW的计算4

2.2.3 滚针中心园直径DPW的计算5

2.2.4 滚针数Z的计算5

2.3 额定载荷5

2.3.1径向额定动载荷5

2.3.2 径向额定静载荷6

3 外圈的设计7

3.1 尺寸的参数符号7

3.2 外圈的尺寸设计7

3.2.1 外圈滚道直径的计算7

3.2.2 外圈滚道宽度的设计计算7

3.2.3 外圈台阶高度和直径的设计7

3.2.4 外圈密封槽宽度b1和外圈密封槽直径D1的取值7

3.3 加工时的注意事项7

3.3.1 外表面倾斜度对轴承质量的影响7

3.4 加工工序9

3.5 CNC编程9

4 螺栓轴的设计12

4.1尺寸的参数符号13

4.2 螺栓轴的尺寸设计13

4.2.1 螺栓轴滚道直径计算13

4.2.2 螺栓轴的滚道宽度13

4.2.3 螺栓轴外挡边直径13

4.3 设计时的注意事项13

4.3.2 材料选择13

4.4 螺栓轴的加工工序14

4.4.1 工艺路线方案一14

4.4.2 工艺路线方案二15

4.4.3 工艺路线方案三15

4.4.4、工艺方案的比较与分析16

4.5 CNC编程16

5 保持架的设计18

5.1 保持架的选择18

5.1.1 “K”型保持架18

5.1.2 “O”型保持架18

5.1.3 “M”型保持架20

5.1.4 三种设计的比较与最终方案的确定20

5.2 尺寸的参数符号20

5.3 保持架的设计计算21

5.3.1 外圈滚道直径D121

5.3.2 外圈挡边公称直径21

5.3.3 保持架的公称外径Dc21

5.3.4 保持架内径22

5.3.5 窗孔引导部位的公称宽度22

5.3.6 窗孔内锁口宽度bc2的选取22

5.3.7 斜角β的确定22

5.3.8 β角与的关系23

5.3.9 窗孔宽度的计算23

5.3.10 冲裁间隙δ与、β的关系24

5.4 保持架设计的注意事项24

5.4.1冲压前的检查24

5.4.2材料的选择24

5.5 保持架的加工工序24

5.6 其他注意事项25

5.7 CF轴承在生产中的应用26

5.7.1 CF轴承在ATC装置中的应用26

5.7.2 CF轴承在无杆气缸里的应用27

6 结论与展望29

6.1结论29

6.2不足之处及未来展望29

致谢30

参考文献31

1 绪论

轴承即使在正常的条件下使用，套圈和滚动体的滚动面也会因受到交变应力作用而发生材料疲劳，以致造成剥落。疲劳剥落是滚针轴承的主要失效形式，因此，轴承的寿命一般情况指其疲劳寿命。疲劳寿命的定义为：一套轴承，其中一个套圈（或垫圈）或滚动体的材料出现第一个疲劳扩展迹象之前，一个套圈（或垫圈）相对另一个套圈（或垫圈）的转数。

在某些特定情况下，轴承也可能因磨损过度或丧失必须的精度而失效，这时轴承的寿命是指磨损寿命或精度寿命，需另行考虑

理论上IKO滚针轴承CF10BUURM的使用寿命为20000~80000小时，但是，实际的寿命取决于许多因素——过早的轴承失效会导致代价高额的设备停工，有时甚至还会导致更严重的后果。

　　　令人满意的IKO滚针轴承使用寿命始于正确的轴承选择。从一开始，轴承设计师通过为不同应用选择正确的轴承来延长轴承使用寿命和设备性能。这个过程要考虑许多因素，例如载荷、硬度、轴承寿命预测、运行环境等等。

1.1 本课题的研究内容和意义

　　　本文主要从设计入手，深入解析IKO滚针轴承，CF10BUURM的使用寿命比国内相同型号产品高3到4倍的原因。

　　　螺栓型滚针轴承可以分为五大类：标准凸轮从动轴承系列、C-Lube 自润滑凸轮从动轴承、CFS系列袖珍凸轮从动轴承、双列圆柱滚子凸轮从动轴承NUCF、英制系列CR。

　　　标准凸轮从动轴承又可以分为：标准凸轮从动轴承CF、偏心杆端凸轮从动轴承CFES、附带偏心套的凸轮从动轴承CFE、附带推力垫圈的凸轮从动轴承CF…W、集中配管用凸轮从动轴承(CF-RU1,CF-FU1)、简易安装用凸轮从动轴承CF-SFU。

　　　在这里我们主要讨论的是标准凸轮从动轴承CF。CF10BUURM,这里的10是代表尺寸，也就是杆端直径的大小。B代表的是杆端顶部带六角孔。UU代表的轴承带密封圈密封，R是指外圈外径面是球面。M这里代表细牙螺纹。

　　　这个轴承可以分为外圈、螺栓轴、密封垫片、侧板、保持架、滚针、螺母七个部分，其中螺母是标准件，不需设计其他的我们将在正文中一一计算与设计。其中外圈和螺栓轴将进行数控车编程。

1.2 国内外的发展概况

随着人类文明的不断进化和科学技术的高速发展，世界轴承工业从弱小起步，由昔日少数几家小厂发展到现今遍布全球。可以说，世界轴承工业在不断的发展壮大中，为世界的工业、农业、国防和科学技术的发展进步做出了巨大的贡献。

1.2.1国外滚动轴承工业的发展

轴承工业中实力较强的企业有德国的INA公司、日本的IKO公司、以及美国的TIMKEN公司等，这些公司代表了世界轴承工业的发展水平和前沿。

1946年威廉?舍弗勒博士和乔治?舍弗勒博士兄弟二人在德国赫尔佐根奥拉赫（Herzogenaurach）创立INA公司。并在1949年就证明了突破思维框架的意义。彼时，他　　　2000年以后中国经济迅速腾飞，轴承行业也不例外，中国的轴承出口量大幅增加，以2013年4月份的德国汉诺威工业博览会来讲。来自中国的参展商有734家，展览面积1.2万平方米。据不完全统计，其中轴承企业有上百家。中国正在有制造大国向着轴承工业强国迈进。

1.3 本课题应达到的要求

1、通过螺栓型滚针轴承CF10BUURM的设计探索尺寸对滚针轴承使用寿命的影响。

　 2、熟练掌握CNC数控仪表车的编程。

　 3、熟练掌握切削尺寸，磨削尺寸的精度。

4、掌握保持器冲压模具的设计。

5、熟练掌握各个零件的加工工序、和工艺。

QQ截图20131121093301.gif

滚针轴承使用寿命的研究设计.gif

内容简介：: 无锡太湖学院信机系机械工程及自动化专业毕业设计论文任务书一、题目及专题：1、题目滚针轴承使用寿命的研究 2、专题二、课题来源及选题依据滚针轴承是带圆柱滚子的滚子轴承，相对其直径，滚子既细又长。这种滚子称为滚针。尽管具有较小的截面，轴承仍具有较高的负荷承受能力，因此，特别适用于径向空间受限制的场合。根据使用场合不同，可选用无内圈的轴承或滚针和保持架组件，此时与轴承相配的轴颈表面和外壳孔表面直接作为轴承的内、外滚动表面，为保证载荷能力和运转性能与有套圈轴承相同，轴或外壳孔滚道表面的硬度，加工精度和表面质量应与轴承套圈的滚道相仿。此种轴承仅能承受径向载荷。滚针轴承理论上的使用寿命是20000-80000小时，但是不规范的使用或者润滑往往加剧了滚针轴承的磨损，使滚针轴承过早的失效这里我们将通过CF10 BUURM轴承的设计与研究探索滚针轴承的使用寿命。三、本设计（论文或其他）应达到的要求：通过螺栓型滚针轴承CF10BUURM的设计探索尺寸对滚针轴承使用寿命的影响。熟练掌握CNC数控仪表车的编程。熟练掌握切削尺寸，磨削尺寸的精度。掌握保持器冲压模具的设计。熟练掌握各个零件的加工工序、和工艺。四、接受任务学生：机械93 班姓名孙苏川五、开始及完成日期：自2012年11月12日至2013年5月25日六、设计（论文）指导（或顾问）：指导教师签名签名签名教研室主任签名系主任签名2012年11月12日无锡太湖学院毕业设计（论文）开题报告题目：滚针轴承使用寿命的研究信机系机械工程及自动化专业学号： 0923131 学生姓名：孙苏川指导教师：陈浩（职称：高工）（职称：）2013年5月25日课题来源自选题目，对滚针轴承使用寿命的研究。科学依据滚针轴承(needle bearing)是带圆柱滚子的滚子轴承，相对其直径，滚子既细又长。这种滚子称为滚针。尽管具有较小的截面，轴承仍具有较高的负荷承受能力，因此，特别适用于径向空间受限制的场合。根据使用场合不同，可选用无内圈的轴承或滚针和保持架组件，此时与轴承相配的轴颈表面和外壳孔表面直接作为轴承的内、外滚动表面，为保证载荷能力和运转性能与有套圈轴承相同，轴或外壳孔滚道表面的硬度，加工精度和表面质量应与轴承套圈的滚道相仿。此种轴承仅能承受径向载荷。IKO轴承日本株式会社IKO是一家有五十多年历史，以生产滚针轴承和直线导轨见长的专业轴承制造商，在世界各地均享有崇高的声誉，是日本生产滚针轴承历史最悠久、品种最齐全、专业化水平最高的生产厂家；IKO卡法创造的四列圆柱滚子重载导轨享誉世界。其产品广泛用于机床以及其他各行业领域。理论上CF螺栓滚轮滚针轴承的平均使用寿命为2000080000小时，是一般国内的4倍左右。但是，实际的寿命取决于许多因素过早的轴承失效会导致代价高额的设备停工，有时甚至还会导致更严重的后果。所以增加滚针轴承的使用寿命很必要。延长IKO滚针轴承使用寿命的诀窍有：1、首先必须保持IKO滚针轴承及其周围环境的清洁。这不仅仅起延长寿命的作用，对于安全作业和生产的作用也是不可忽视的。2、其次使用安装IKO滚针轴承时要认真仔细，在安装使用过程中避免出错，也能降低事故的发生率。3、第三点使用合适、准确的安装IKO滚针轴承工具，工具选用得当，才能保证正确安装。4.最后也是很重要的一点防止IKO滚针轴承的锈蚀，做好防锈措施，这样才能有效延长IKO滚针轴承的使用寿命。总结：首先就是安装问题，安装前一定要仔细阅读安装说明，严格按照安装说明来安装，安装的时候要选用合适的安装工具，不能使用纤维之类的懂，虽然肉眼看不见灰尘，但是灰尘是很容易进入的，这样就会引起轴承振动，噪音等异常，另外就要注意防锈问题。研究内容通过螺栓型滚针轴承CF10BUURM的设计探索尺寸对滚针轴承使用寿命的影响。熟练掌握CNC数控仪表车的编程。熟练掌握切削尺寸，磨削尺寸的精度。掌握保持器冲压模具的设计。熟练掌握各个零件的加工工序、和工艺。拟采取的研究方法、技术路线、实验方案及可行性分析（1）实验方案我们将从个方面探索增加滚针轴承使用寿命的方法，主要从源头，即轴承的设计开始研究如何增加轴承的使用寿命，我们取螺栓型滚针轴承CF10BUURM，从每个零件的设计到最终的装配。（2）研究方法对螺栓轴承CF10BUURM的每个零件进行分析，计算找出最优方案。在CNC数控仪表车上对轴承零件进行设计和编程。研究计划及预期成果研究计划：2009年10月12日-2009年12月25日：按照任务书要求查阅论文相关参考资料，填写毕业设计开题报告书。2010年1月11日-2010年3月5日：填写毕业实习报告。2010年3月8日-2010年3月14日：按照要求修改毕业设计开题报告。2010年3月15日-2010年3月21日：学习并翻译一篇与毕业设计相关的英文材料。2010年3月22日-2010年4月11日：CNC数控编程学习设计，平面磨床的学习。2010年4月12日-2010年4月25日：螺栓轴承的磨加工及组装。2010年4月26日-2010年5月21日：毕业论文撰写和修改工作。预期成果：达到预期的实验结论：按照日本IKO的工艺设计的轴承，使用起来无噪音，游隙较小，较国产的滚针轴承有长足的进步。实验达到预期效果。特色或创新之处使用假设法，对轴承的内部结构大胆假设，然后严谨的计算。获得最终的结论。采用CNC编程，数控车加工，加工速度较快，加工精度较高。已具备的条件和尚需解决的问题实验方案思路已经非常明确，已经具备初步生产的能力。能熟练的掌握CNC编程对保持架和滚针的设计，有许多疑问指导教师意见指导教师签名：年月日教研室（学科组、研究所）意见教研室主任签名：年月日系意见主管领导签名：年月日编号无锡太湖学院毕业设计（论文）题目：滚针轴承使用寿命的研究信机系机械工程及自动化专业学号：学生姓名：指导教师：（职称：高工）（职称：）2013年5月25日III无锡太湖学院本科毕业设计（论文）诚信承诺书本人郑重声明：所呈交的毕业设计（论文）滚针轴承使用寿命研究是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的成果，其内容除了在毕业设计（论文）中特别加以标注引用，表示致谢的内容外，本毕业设计（论文）不包含任何其他个人、集体已发表或撰写的成果作品。班级：机械93 学号： 0923131 作者姓名： 2013 年 5 月 25 日摘要滚动轴承的寿命定义为从轴承开始工作到轴承滚道轮或滚动体的表面，因疲劳最先出现表面剥落的总转数（或者在一定转数下的总旋转时间）。但是，即使尺寸、结构、材料、热处理完全相同条件的轴承运行时，寿命也会有所不同，不是一定的。这是因为材料的疲劳限度本身就存在差异。这正文中我们将从设计入手，以CF10BUURM螺栓轴承为例。通过对外圈、螺栓轴、保持架的设计与研究与CNC编程探索IKO轴承的秘密。在尺寸精度上，将尺寸控制在公差范围内，保证滚针轴承转动时游隙和摩擦系数。除了设计我们还要考虑的是：轴承正确的储存，表面的清洁，轴承的选配，安装前的准备，谨慎的安装和拆卸，还有正确的润滑。关键词：滚针轴承；疲劳寿命；轴承设计；CNC编程 Abstract Bearing life is defined as the total number of revolutions (or total service hours at a constant rotational speed) before a sign of the first flaking appears on the rolling surface of raceway or rolling elements. However, even when bearings of the same size, structure, material and heat treatment are subjected to the same conditions, the bearing lives will show variation. This results from the statistical nature of the fatigue phenomenon. In this text, we will start from design. Take CF10BUURM bolt bearing as an example.Through the design and research of external ring, shaft bolt,cage and CNC programming we will find the secret of IKO bearing. On the dimensional accuracy, we must control the size of tolerance range to ensure the needle roller bearings clearance and friction coefficient. We also need to consider somethings ,such as storing it in a professional room, surface cleaning, bearing selection, the preparation before installation, installation and dismantlement carefully , and correct lubrication.Key words: Needle roller bearings;fatigue life; bearing design;CNC programming 目录摘要Abstract目录1 绪论1 1.1本课题的研究内容和意义1 1.2 国内外的发展概况1 1.2.1 国外滚动轴承工业的发展1 1.2.2 国内滚动轴承工业发展2 1.3本课题应达到的要求32整体设计计算4 2.1 CF 10BUURM外形尺寸4 2.2 滚动体的相关计算4 2.2.1滚针直径DW的计算4 2.2.2 滚针长度LW的计算4 2.2.3 滚针中心园直径DPW的计算5 2.2.4 滚针数Z的计算5 2.3 额定载荷5 2.3.1径向额定动载荷5 2.3.2 径向额定静载荷63 外圈的设计7 3.1 尺寸的参数符号7 3.2 外圈的尺寸设计7 3.2.1 外圈滚道直径的计算7 3.2.2 外圈滚道宽度的设计计算7 3.2.3 外圈台阶高度和直径的设计7 3.2.4 外圈密封槽宽度b1和外圈密封槽直径D1的取值7 3.3 加工时的注意事项7 3.3.1 外表面倾斜度对轴承质量的影响7 3.4 加工工序9 3.5 CNC编程94 螺栓轴的设计12 4.1尺寸的参数符号13 4.2 螺栓轴的尺寸设计13 4.2.1 螺栓轴滚道直径计算13 4.2.2 螺栓轴的滚道宽度13 4.2.3 螺栓轴外挡边直径13 4.3 设计时的注意事项13 4.3.2 材料选择13 4.4 螺栓轴的加工工序14 4.4.1 工艺路线方案一14 4.4.2 工艺路线方案二15 4.4.3 工艺路线方案三15 4.4.4、工艺方案的比较与分析16 4.5 CNC编程165 保持架的设计18 5.1 保持架的选择18 5.1.1 “K”型保持架18 5.1.2 “O”型保持架18 5.1.3 “M”型保持架20 5.1.4 三种设计的比较与最终方案的确定20 5.2 尺寸的参数符号20 5.3 保持架的设计计算21 5.3.1 外圈滚道直径D121 5.3.2 外圈挡边公称直径21 5.3.3 保持架的公称外径Dc21 5.3.4 保持架内径22 5.3.5 窗孔引导部位的公称宽度22 5.3.6 窗孔内锁口宽度bc2的选取22 5.3.7 斜角的确定22 5.3.8 角与的关系23 5.3.9 窗孔宽度的计算23 5.3.10 冲裁间隙与、的关系24 5.4 保持架设计的注意事项24 5.4.1冲压前的检查24 5.4.2材料的选择24 5.5 保持架的加工工序24 5.6 其他注意事项25 5.7 CF轴承在生产中的应用26 5.7.1 CF轴承在ATC装置中的应用26 5.7.2 CF轴承在无杆气缸里的应用276 结论与展望29 6.1结论29 6.2不足之处及未来展望29致谢30参考文献31滚针轴承使用寿命的研究1 绪论轴承即使在正常的条件下使用，套圈和滚动体的滚动面也会因受到交变应力作用而发生材料疲劳，以致造成剥落。疲劳剥落是滚针轴承的主要失效形式，因此，轴承的寿命一般情况指其疲劳寿命。疲劳寿命的定义为：一套轴承，其中一个套圈（或垫圈）或滚动体的材料出现第一个疲劳扩展迹象之前，一个套圈（或垫圈）相对另一个套圈（或垫圈）的转数。在某些特定情况下，轴承也可能因磨损过度或丧失必须的精度而失效，这时轴承的寿命是指磨损寿命或精度寿命，需另行考虑理论上IKO滚针轴承CF10BUURM的使用寿命为2000080000小时，但是，实际的寿命取决于许多因素过早的轴承失效会导致代价高额的设备停工，有时甚至还会导致更严重的后果。令人满意的IKO滚针轴承使用寿命始于正确的轴承选择。从一开始，轴承设计师通过为不同应用选择正确的轴承来延长轴承使用寿命和设备性能。这个过程要考虑许多因素，例如载荷、硬度、轴承寿命预测、运行环境等等。1.1 本课题的研究内容和意义本文主要从设计入手，深入解析IKO滚针轴承，CF10BUURM的使用寿命比国内相同型号产品高3到4倍的原因。螺栓型滚针轴承可以分为五大类：标准凸轮从动轴承系列、C-Lube 自润滑凸轮从动轴承、CFS系列袖珍凸轮从动轴承、双列圆柱滚子凸轮从动轴承NUCF、英制系列CR。标准凸轮从动轴承又可以分为：标准凸轮从动轴承CF、偏心杆端凸轮从动轴承CFES、附带偏心套的凸轮从动轴承CFE、附带推力垫圈的凸轮从动轴承CFW、集中配管用凸轮从动轴承(CF-RU1,CF-FU1)、简易安装用凸轮从动轴承CF-SFU。在这里我们主要讨论的是标准凸轮从动轴承CF。CF10BUURM,这里的10是代表尺寸，也就是杆端直径的大小。B代表的是杆端顶部带六角孔。UU代表的轴承带密封圈密封，R是指外圈外径面是球面。M这里代表细牙螺纹。这个轴承可以分为外圈、螺栓轴、密封垫片、侧板、保持架、滚针、螺母七个部分，其中螺母是标准件，不需设计其他的我们将在正文中一一计算与设计。其中外圈和螺栓轴将进行数控车编程。1.2 国内外的发展概况随着人类文明的不断进化和科学技术的高速发展，世界轴承工业从弱小起步，由昔日少数几家小厂发展到现今遍布全球。可以说，世界轴承工业在不断的发展壮大中，为世界的工业、农业、国防和科学技术的发展进步做出了巨大的贡献。1.2.1国外滚动轴承工业的发展轴承工业中实力较强的企业有德国的INA公司、日本的IKO公司、以及美国的TIMKEN公司等，这些公司代表了世界轴承工业的发展水平和前沿。1946年威廉舍弗勒博士和乔治舍弗勒博士兄弟二人在德国赫尔佐根奥拉赫（Herzogenaurach）创立INA公司。并在1949年就证明了突破思维框架的意义。彼时，他对滚针和保持架组件的研发，导致滚针轴承在工业领域应用的一大突破，填补了该领域的空白。乔治舍弗勒的创新精神和对成功的渴望成为INA公司在全球35家工厂永恒的企业文化的一部分。INA在全世界范围开发并生产滚动轴承、滑动轴承、直线运动产品和汽车发动机部件。作为一个研制与开发方面的合作伙伴，从系统发展的初始阶段开始，INA就与客户紧密合作。每天都会有针对用户的新解决方案诞生，这也意味着每年有1,000种以上新产品投放市场。INA大力投资研发部门，最近特别注重在德国、亚洲和北美的新研发中心的建设。INA品牌广泛用于汽车工业包括发动机、变速箱和底盘，以及工业部门。INA在精密产品成型方面有着同行不可比拟的技术优势并依此为客户提供极佳性价比的解决方案。在工业领域，四个行业管理部门分别在生产机械、动力传输与铁路、重工业和消费产品领域引导着INA和FAG两个品牌的市场推广。IKO是日本汤姆逊公司的注册商标，是一个以科技和技术开发为导向的工业配件制造厂商，产品以针状轴承和导轨轴承为主。IKO东晟轴承日本东晟株式会社IKO是一家有五十多年历史，以生产滚针轴承和直线导轨轴承见长的专业轴承制造商，在世界各地均享有崇高的声誉，是日本生产滚针轴承历史最悠久、品种最齐全、专业化水平最高的生产厂家；IKO卡法创造的四列圆柱滚子重载导轨享誉世界。其产品广泛用于机床以及其他各行业领域。 IKO轴承出品的产品已成为优质名牌产品的代表，通过全球的营销网络实现为用户方便、快捷的服务承诺。IKO针状轴承以其特殊的内部构造实现机械设计的小型、轻量化。导轨轴承以滚针轴承所赋予的高品质为基础，以独特的机械设备做精密加工，以最新机器来作品质评价，产品永远维持着高性能及高品质的水准。1.2.2 国内滚动轴承工业发展中国是世界上较早发明滚动轴承的国家之一，在中国古籍中，关于车轴轴承的构造早有记载。从考古文物与资料中看，中国最古老的具有现代滚动轴承结构雏形的轴承，出现于公元前221207年 (秦朝)的今山西省永济县薛家崖村。新中国成立后，特别是上世纪七十年代以来，在改革开放的强大推动下，轴承工业进入了一个崭新的高质快速发展时期。中国轴承工业的发展历程，大致可以分为五个阶段：第一章萌芽阶段（1949年以前）新中国成立前，我国轴承工业发展十分缓慢。第二章奠基阶段（19491957年） 1949年，瓦房店轴承厂恢复生产，成为中国第一家独立生产轴承的企业。随后哈尔滨轴承厂于1951年4月建成并投入生产。1953年上海市轴承行业形成秦福兴轴承厂、上工轴承厂、荣泰新机器厂和金兴铁工厂4个中心厂及10多个卫星厂。在原苏联的援助下，全国156项重点工程之一的洛阳轴承厂1954年3月底破土动工，1957年开始试制普通轴承13.6万套。至此，我国轴承工业瓦房店、哈尔滨、洛阳、上海四个生产基地初步形成，为轴承制造业的发展奠定了基础。第三章体系形成阶段（19581977年）以四个生产基地为核心，辐射全中国的生产热潮，主机配套的新产品的发展迅速。轴承的配套产业也开始蓬勃发展。第四章快速发展阶段（19782000年）这一阶段轴承工业通过技术改造和引进，改善了生产布局，增强了生产能力，提高了经济效益。与国外先进的生产厂家进行交流，轴承设计水平已逐步接近，或部分达到了国外同类产品的先进水平。第五章向世界轴承工业强国迈进（2001后）2000年以后中国经济迅速腾飞，轴承行业也不例外，中国的轴承出口量大幅增加，以2013年4月份的德国汉诺威工业博览会来讲。来自中国的参展商有734家，展览面积1.2万平方米。据不完全统计，其中轴承企业有上百家。中国正在有制造大国向着轴承工业强国迈进。1.3 本课题应达到的要求 1、通过螺栓型滚针轴承CF10BUURM的设计探索尺寸对滚针轴承使用寿命的影响。 2、熟练掌握CNC数控仪表车的编程。 3、熟练掌握切削尺寸，磨削尺寸的精度。 4、掌握保持器冲压模具的设计。 5、熟练掌握各个零件的加工工序、和工艺。 2整体设计计算2.1 CF 10BUURM外形尺寸平挡圈型滚轮滚针轴承的基本尺寸d、D、B、C、r，应符合GB6445-1996的规定：D=22，d2=10，B =36，B2=23，C=12，=0.3，d1=17，G：M101，=122.2 滚动体的相关计算2.2.1滚针直径DW的计算的取值精度为0.1，允差统一取为-0.01 （2-1）为：0.2 为：0.3 11.5 按靠近原则,至GB309中的优选尺寸,取1.52.2.2 滚针长度Lw的计算 Lw的取值精度为0.1，允许公差按表1选取当有保持架时 KL1是轴承挡边厚度与轴承外圈高度的关系值 KL2是保持架的窗梁厚度系数 KL1、KL2的值查表2-2和表2-3 Lw=C-2KL1-2KL2 =12-2x2-2x1 =6 表2-1：允差 (mm)滚针公称长度滚针长度允差超过到上差下差360-0.186100-0.2210180-0.2718300-0.3330500-0.3950800-0.46 表2-2 KL1系数轴承公称内径dKL1值超过到-61.5 615215-2.5 表2-3 KL2系数外圆公称宽度KL2值超过到-2012024224304 2.2.3 滚针中心园直径DPW的计算（取值精度0.001，允差统一取为0.025）当已知滚针组内径和滚针组外径时， (2-3) =(12+15)/2 =13.52.2.4滚针数Z的计算（取值精度1）有保持架时 (2-4) =3.1413.5/2.5 =16.956 根据元整的原则，查GB309，取Z=172.3 额定载荷2.3.1径向额定动载荷 (2-5)（图纸上标注Cr值以KN为单位，四舍五入至小数点后1位）式中，-考虑到轴承设计、轴承材料和制造技术的进步，提高了计算额定动载荷Cr的系数，使它增大了倍,值查表2-4。-与和有关，值见附表1，中间值用线性插值法求取。=/=1.5/13.5=0.11查附表1得：=88 =520.3=4.4 （2-6） i：轴承中滚动体的列数 =5.43KN 表2-4 ISO281 规定的bm值和寿命相对增加量轴承类型增寿量径向轴承径向和角接触沟型球轴承，及调心球轴承（有装球缺口和外球面轴承除外）1.32.20有装球缺口的轴承1.11.37外球面球轴承1.01.00圆柱滚子轴承、圆锥滚子轴承和实体套圈滚针轴承1.11.37球面滚子轴承1.151.59冲压外圈滚针轴承1.01.00推力轴承推力球轴承1.32.20圆柱滚子轴承和滚针轴承1.01.00圆锥滚子轴承1.11.37球面滚子轴承1.151.59 2.3.2 径向额定静载荷 (2-7) 把查表和计算的数值带入公式得： 3 外圈的设计3.1 尺寸的参数符号 -外圈滚道直径，mm E-外圈滚道宽度，mm D1-外圈密封槽直径，mm b1-外圈密封槽宽度，mm b2-外圈台阶宽度，mm D2-外圈台阶直径，mm C-外圈公称宽度，mm D-轴承公称外径，外圈公称外径，mm3.2 外圈的尺寸设计3.2.1 外圈滚道直径的计算 =12 （3-1） =12+3 =15 在滚针轴承的外圈滚道设计中应满足外圈壁厚，（DDe）轴承的总壁厚（D-d）的45%。即：22-De（22-10）45%=5.4 75.4 所以滚道直径De取15。3.2.2 外圈滚道宽度的设计计算（3-2） =1222 =83.2.3 外圈台阶高度和直径的设计因为两边台阶对称，所以台阶的高度为外圈公称宽度和外圈滚道宽度差的一半。即：b2=1/2（CE)=1/2（12-8）=2 外圈台阶直径D2设计，因为挡圈外径d1=17。装配时平挡圈与内螺栓轴承采取过盈配合，而且平挡圈的内径为12,小于滚道直径De，所以外圈台阶直径D2只需要满足D2d1.且D2小于D，因此我们取D2=183.2.4 外圈密封槽宽度b1和外圈密封槽直径D1的取值 b1=0.6b2=1.2 D1一般取值大于D2且小于0.85D所以我们取D1的值为18.73.3 加工时的注意事项3.3.1 外表面倾斜度对轴承质量的影响我们定义外圈外表面素线对基准端面的倾斜度变动量SD,虽然有关标准暂未作规定，但是如果在生产制造过程中若不严格控制，将会对轴承的安装使用性能造成较大的影响。（具体如图1）（3-3）图3.1 表面倾斜度SD 1、外表面倾斜度对轴承径向游隙的影响当轴承外表面倾斜度越大，轴承安装后径向游隙减小的就越多，径向游隙过小或负值, 将对轴承产生预紧载荷, 不仅影响旋转灵活性, 而且由于磨损加剧, 工作温度升高。将产生抱轴，轴承的使用寿命将大大缩短。 2、外表面倾斜度对轴承径向跳动的影响当这个轴承的螺栓固定时，轴承顶端的径向跳动最大，但由于测量时测的是轴承中部的径向跳动，实际的径向跳动量大于中部的测量值。所以即使中部达标，端面的跳动也比中部大，径向跳动量过大，会降低运动精度，产生振动及噪声，磨损加剧，降低轴承的使用寿命。 3、如何解决表面倾斜度的影响（1）在仪表车上完成割断时，粗车端面的刀具和切割的刀具要尽量保持垂直。（2）在M7475B平面磨床上以粗车的端面为基准面，软磨非基准端面严格控制平行度。（3）在M1083A无芯磨床上软磨外径。（4）热处理过后，在M7475B平面磨床上精磨平面，保证尺寸。（5）在M1420外圆磨床上，磨外圆，保证垂直差和同心度。（6）粗磨滚道、滚道超精、终磨外圆。 3.3.2 材料的选择滚针轴承在工作时承受着高而集中的交应变力同时，在滚动体和套圈之间还产生强烈的摩擦，因此，滚针轴承材料要具有高的硬度和耐磨性，高的弹性极限和接触疲劳强度，足够的韧性和一定的耐腐蚀性，可以承受冲击载荷，具有良好的综合力学性能。所以我们外圈选择硬度和可塑性都比较高的SUJ2。 SUJ2的化学成分：碳(C)0.95-1.10, 硅(Si)0.15-0.35,锰(Mn)0.50,硫(S)0.025,铬(Cr)1.30-1.60,钼(Mo)0.08,镍(Ni)0.25,铜(Cu)0.253.4 加工工序工序一割断、下料（保证管料高度12.6）工序二在M7475B上软磨平面（高度12.3）工序三在M1083A无芯磨床上软磨外圆（保证尺寸22.25）工序四在CNC数控仪表车CJK0660上车加工成型工序五淬火（硬度60-64HRC）工序六在M7475B平面磨床上磨两端面，平行度0.02 工序七精磨两端面，达到尺寸（11.912）工序八在M1420外圆磨床上，修整垂直差，保证尺寸工序九在MZ208B上磨内孔，达到尺寸（15.0115.02）工序十在MZ208B上超精内孔，保证尺寸在（15.00515.01）工序十一终磨外径，保证尺寸（21.9922）工序十二修整外圆弧，R=500 工序十三清洗防锈，备用。 3.5 CNC编程 “CNC”是英文Computerized Numerical Control（计算机数字化控制）的缩写。传统的机械加工都是用手工操作普通机床作业的，加工时用手摇动机械刀具切削金属，靠眼睛用卡尺等工具测量产品的精度的。现代工业早已使用电脑数字化控制的机床进行作业了，数控机床可以按照技术人员事先编好的程序自动对任何产品和零部件直接进行加工了。这就是我们说的“数控加工”。数控加工广泛应用在所有机械加工的任何领域，更是模具加工的发展趋势和重要和必要的技术手段。数控机床是按照事先编制好的加工程序，自动地对被加工零件进行加工。我们要考虑的条件有加工工艺路线（根据定位基准选择最优路线）、工艺参数、刀具的运动轨迹、位移量、切削参数如：主轴转数、进给量、背吃刀量等。以及辅助功能如：换刀、主轴正转、反转、切削液开、关等。这种从零件图的分析到制成控制介质的全部过程叫数控程序的编制。数控机床与普通机床加工零件的区别在于数控机床是按照程序自动加工零件，而普通机床要由人来操作，我们只要改变控制机床动作的程序就可以达到加工不同零件的目的。因此，数控机床特别适用于加工小批量且形状复杂要求精度高的零件由于数控机床要按照程序来加工零件，编程人员编制好程序以后，输入到数控装置中来指挥机床工作。程序的输入是通过控制介质来的1。 1、确定加工蹊径按先主后次，先粗后精的加工原则确定加工蹊径，采取稳固循环指令对外形状举行粗加工，再精加工。 2、装夹要领和对刀点的选择采取气动夹具夹紧，对刀点选在工件的右端面与反转展转轴线的交点。 3、选择刀具根据加工要求，选用三把刀，1号为粗加工平面车刀，2号为镗孔车刀，3号为切槽刀。采取试切法对刀，对刀的同时把端面加工出来。 4、确定切削用量粗车加工平面倒角，主轴转速为1200r/min，直线进给速率为150。镗孔车台阶加工时，主轴转速1200r/min，直线进给速度为50。切槽时，主轴转速为1200r/min，直线进给速率为50。 5、步骤式样 N0010 M08N0020 M03S1200N0030T01N0040G00X24N0050 G00Z0N0060G01X14 F150N0070G00Z0.7N0080G00X18.5N0090G00Z0N00100G03X22.4 W-2.5 R2.5 F150N0110G00Z50N0120T02N0130G00X15.5N0140G00Z2N0150G01Z-2.2 F250N0160G00X13N0170G00Z1N0180G00X17N0190G01Z-2.2 F250N0200 G00X13N0210G00Z1N0220G00X20.3N0230G01Z0.1 F300N0240G01X18W-1.0F150N0250G01Z-2.2 F250N0260G00X16.5N0270G01X14.8W-0.7 F150N0280G01Z-13.0 F250N0290G00X13N0300G00Z30N0310T03N0320G00X14.5N0330G00Z-2.2N0340G01X18.7 F50N0350G00X17.9N0360G01Z0F200N0370G00X15N0380G00Z70M05N0390M09N0400M11N0410M00N0420M10N0430M00N0440M08N0450M03S1200N0460T02N0470G00X15.5N0480G00Z1N0490G01Z-2.3 F200N0500G00X13N0510G00Z1N0520G00X17N0530G01Z-2.3 F200N0540G00X13N0550G00Z1N0560G00X20.5N0570G01Z0.05F350N0580G01X18.0W-1.1 F150N0590G01Z-2.3 F200N0600G00X16.5N0610G01X14.5W-0.8 F150N0620G00X13N0630G00Z20N0640T03N0650G00X14.5N0660G00Z-2.3N0670G01X18.7 F50N0680G00X17.9N0690G01Z0 F200N0700G00Z60N0710T01N0720G00X24N0730G00Z-0.1N0740G01X16 F250N0750G00Z0.6N0760G00X18.5N0770G00Z-0.1F300N0780G03X22.4W-2.5R2.5F150N0790G00X24N0800G00Z70M05N0810M09N0820M11N0830M024 螺栓轴的设计4.1 尺寸的参数符号 B1-螺栓轴的公称宽度，mm G-螺纹大径，mm G1-螺纹长度，mm g1-螺栓轴润滑油孔直径，mm -螺栓轴滚道直径，mm F-螺栓轴的滚道宽度，mm H-顶端内六角大小，mm Db-螺栓轴外挡边直径，mm a1-螺栓轴外挡边宽度，mm4.2 螺栓轴的尺寸设计查表得：G1=12，B1=36.2max，B2=23，g1=4，B=13.2max，H=4 4.2.1 螺栓轴滚道直径计算因为螺栓轴滚道直径和外圈的内接圆配合，所以 =124.2.2 螺栓轴的滚道宽度为了保证加工到位，并且装配时相邻零件的端面靠紧。在螺栓轴的底部会车一个退刀槽，退刀槽的宽度一般为1，所以 F=E-1=74.2.3 螺栓轴外挡边直径平挡圈的外径d1=17，螺栓轴的外挡圈直径也需要满足小于外圈台阶直径D2=18，所以螺栓轴挡边直径Db=d1=174.2.4 内圈外挡边宽度a1的计算 a1（B-b2-B2）=13.2-8-2.5=2.7，因为总体设计时我们B1取值为36，所以这里我们a1的取值为2.5。4.3 设计时的注意事项4.3.2 材料选择滚针轴承的螺栓轴一般要求，淬透性较高，无回火脆性，焊接性相当好，形成冷裂的倾向很小，可切削性及冷应变塑性良好。所以我们选取20CrMo，20CrMo一般在调质或渗碳淬火状态下使用，用于制造在非腐蚀性介质及工作温度低于 250、含有氮氢混合物的介质中工作的高压管及各种紧固件、较高级的渗碳零件，如齿轮、轴等。20CrMo的化学成分：碳 C ：0.170.24硅 Si：0.170.37锰 Mn：0.400.70硫 S ：允许残余含量0.035磷 P ：允许残余含量0.035铬 Cr：0.801.10镍 Ni：允许残余含量0.030铜 Cu：允许残余含量0.030钼 Mo：0.150.25 4.4 螺栓轴的加工工序4.4.1 工艺路线方案一工序一下料20x80 工序二车端面，打中心孔，粗车外径工序三车另端面，打中心孔，粗车外径工序四精车滚道面和挡圈配合面工序五精车另滚道面和挡圈配合工序六精车装配面和螺纹面工序七车退刀槽和倒角工序八切断，车大挡边外径和大端面，打中心孔工序九钻轴向油孔工序十钻径向油孔工序十一钻内六角顶孔工序十二车滚道两挡边工序十三车大挡边侧面工序十四精车小端面并倒角工序十五磨螺纹面工序十六滚丝工序十七挤压内六角工序十八去内六角毛刺工序十九回牙工序二十钻两端油堵孔工序二十一去除毛刺和铁削工序二十二高频淬火工序二十三发黑处理工序二十四粗精磨各外径工序二十五探伤4.4.2 工艺路线方案二工序一下料20x80 工序二粗车端面和外径工序三粗车螺栓轴工序四精车滚道面和挡圈配合面工序五车退刀槽和倒角工序六车另端面，粗车外径工序七精车滚道面和挡圈配合面工序八车退刀槽和倒角工序九切断，车大挡边外径和大端面，打中心孔工序十钻轴向油孔工序十一钻径向油孔工序十二钻内六角顶孔工序十三挤压内六角工序十四去内六角毛刺工序十五滚丝工序十六回牙工序十七钻两端油堵孔工序十八去除毛刺和铁削工序十九高频淬火工序二十发黑处理工序二十一粗精磨各外径工序二十二探伤4.4.3工艺路线方案三工序一下料回火工序二粗车外形并打顶尖孔工序三钻铰油堵孔工序四钻径向油孔工序五铣起子槽工序六调质处理工序七精车大端面和外径工序八精车小端面保证尺寸工序九精车各外径到指定尺寸工序十车越程槽和倒角工序十一高频淬火，回火工序十二粗精磨个外径至指定尺寸工序十三滚丝工序十四清理油孔工序十五发黑处理工序十六超精滚道工序十七探伤4.4.4 工艺方案的比较与分析上述三个工艺方案的特点在于：方案一是加工轴的基本外型尺寸，从加工两端面到加工轴的阶梯，后加工油孔，越程槽和倒角，再加工螺纹，属于我们正常加工方案，使用机器为加工中心。方案二和方案一相似，只是打孔和攻丝的先后不同，但是机器不需要加工中心，普通数控仪表车就可以完成生产，适合小厂，小批量生产。方案三步骤比较简洁，适合大批量生产。我们这里是小批量生产，而且精度要求较高，结合公司实际，我们选取第二种方案。4.5 CNC编程 1、确定加工蹊径按先主后次，先精后粗的加工原则确定加工蹊径，采取稳固循环指令对外形状举行粗加工，再精加工，然后车退刀槽。2、装夹要领和对刀点的选择采取气动夹具夹紧，对刀点选在工件的右端面与反转展转轴线的交点。3、选择刀具根据加工要求，选用四把刀，1号为粗加工外圆车刀，2号为切槽刀。4、确定切削用量车外圆，粗车主轴转速为1000r/min，进给速率为120，切槽，主轴转速为1000r/min，进给速率为50。5、步骤式样 N0010 M08N0020M03S1000N0030T01N0040G00X18N0050G00Z0N0060G01X0.1 F120N0070G00Z0.5N0080G00X15N0090G01Z-33.4 F200N0100G00X18N0110G00Z1N0120G00X13N0130G01Z-33.4 F200N0140G00X18N0150G00Z1N0160G00X12.2N0170G01Z-33.4 F200N0180G00X16N0190G01X17.3W-0.8 F150N0200G00X18N0210G00Z1N0220G00X10.2N0230G01Z-25.4 F200N0240G00X18N0250G00Z1N0260G00X8N0270G01Z0.1F300N0280G01X10.3W-1.0 F150N0290G00X12N0300G00Z20N0310T02N0320G00X12.5N0330G00Z-25.5N0340G01X9.2 F50N0350G00X17.5N0360G00Z-33.5N0370G01X11.2 F50N0380G00X18N0390G00Z60M05N0400M09N0410M11N0420T01N0430G00X21N0440M02调转螺栓轴，程序再次运行。5 保持架的设计滚针轴承由于其体积小、承受负荷能力大、重量轻、转速转高、支承刚性较好、工作时回转精度较高、运转平稳、回转力矩较小等优点，得到越来越广泛的应用。我国滚针轴承的生产品种、产量均在迅速发展，有带保持架的喝不带保持架的，但带保持架的发展迅速。保持器的作用是分隔滚动体，将滚动体本身保持住或者使其与一个套圈保持在一起，引导滚动体在正确轨道上滚动.对于不同结构的滚针轴承，保持架的形状各不相同。这里我们将对三种形状的保持器进行分析，找到最适合的保持器。5.1 保持架的选择5.1.1 “K”型保持架一般情况下无套圈滚针轴承，其优点是刚性和强度都较高，常采用车制成型，工艺简单：对于小尺寸轴承,“K”型保持架的优势更显突出，在一些使用场合（汽车发动机连杆小端轴承）采用“K”形式最佳方案。生产中其锁针问题可通过两种途径解决。 1、车成型冲窗孔滚压锁口滚压锁口工序一般在专用滚锁口机上进行，亦可在车床上进行，内外锁口同时滚压效果较好，要求正转及反转各两次。此工艺的锁针原理是利用滚轮的滚压作用使锁口部的金属产生塑性变形，致使窗口的内外锁口部分尺寸略微减少，即使锁口尺寸略小于滚针直径，达到锁针的目的。 2、车成型冲窗孔（同时形成内外锁口）此工艺是在冲窗孔工序中，一次冲压所需窗孔形状（如图5.1所示），其中部为内锁口（B-B剖视）bc2=-0.2=1.3,使滚针无法从内径方向掉出：其两端为外锁口和引导部位（A-A剖视）bc1 ，通过一定的冲裁间隙，使保持架的切断面形成斜面，一方面使滚针无法从外径方向掉出，同时也保持了滚针在孔内有一定的间隙，而不夹针2。生产实验得出外锁口尺寸一般选取：bc1=（0.050.10）根据冲裁理论，冲裁零件的断面形状是由圆角带、光亮带和断裂带形成。在一定的冲裁间隙范围内，冲裁件的断面形成如图5.2所示的形状，其参数表见表5-5；这里斜角的大小直接影响滚针保持架组件的旋转灵活性2，从生产试验得出值按照公式：（5-1） 5.1.2 “O”型保持架多用于有外圈带双挡边或带冲压外圈的滚针轴承。此类保持架一般采用内锁口，我们在生产实践中，经过反复实验，采用了一种内冲窗孔直接形成内锁口的锁针工艺，即通过较大的冲裁间隙直接形成冲裁斜度，以实现bc2Dw(图5.3示)，达到锁针的目的，内锁针可减少车槽工序，窗梁厚度增加，强度增大，冲窗孔时，窗孔过梁扭曲变形小，锁针可靠。内锁口尺寸及斜角的确定与K系列相同。图5.1 “K”型保持架冲压锁口锁针原理滚针公称直径bc1外锁口外口公称宽度 bc2内锁口内口公称宽度图5.2 冲裁件的断面形状表5-5 材料与冲压面的关系材料退火硬化软钢0.50.35中硬钢0.30.2硬钢0.20.1 CC 图5.3 “O”型保持架内锁针原理 5.1.3 “M”型保持架多用于无套圈滚针轴承，其优点是可以保持较多的滚针数，而且可以具有较大的滚针长度，能使轴承获得最理想的负荷容量。 “M”型保持架一般采用冲压方法加工，其工艺经过如下几个阶段：冲压成型冲窗孔成M型（同时形成内外锁口），其锁针原理如图5.4所示。图5.4 “M”型保持架锁针原理 5.1.4 三种设计的比较与最终方案的确定 “K”型方案一：该工艺对冲窗孔工序要求不太严格，且锁针效果较好，国外应用较广泛，国内也有厂家使用。但存在的问题是滚印的均匀性受保持架壁厚差的影响，故影响锁针质量的稳定性。 “K”型方案二：该工艺简单，加工工艺性好，经济性较好，每件可以降低成本0.5元以上，而且锁针可靠，引导滚针性能好，但是其锁针受保持架材料性能及滚针直径的影响。 “O”型方案：该工艺简单，无需车槽工序，窗梁厚度增加，强度增大，冲窗孔时窗孔过梁扭曲变形小，锁针可靠，可收到明显的技术经济效果。 “M”型方案：该生产生产效率和利用率都较高，锁针可靠，质量较稳定，但需多道冲压工序，工艺复杂，且保持架强度需要通过软氮化处理，或气体碳氮共渗处理，工艺成本较高。综上所述，这里的保持架外圈带双挡边，而且对锁针没有太多的要求，这里的保持器主要的作用是分隔滚动体，防止滚动体倾斜，导致滚针抱死，产生硬摩擦，减少滚针轴承的寿命。所以我们选择“O”型保持架。5.2 尺寸的参数符号 D1外圈滚道直径，mm Dc保持架公称外径，mm 滚针中心园直径，mm D2外圈挡边公称直径，mm bc2内锁口内口公称宽度，mm 窗孔引导部位公称宽度，mm bc2窗孔外锁口外公称宽度，mm dc1保持架内径，mm h0凸模压入深度，mm t保持架的壁厚，mm t断裂带在垂线上的有效厚度，mm 滚动体对保持架的径向游动量，mm 保持架对滚动体的径向游动量，mm 最大剪应力方向与垂线间的夹角，（）5.3 保持架的设计计算5.3.1 外圈滚道直径D1 由下式确定 (5-2) =13.5+1.5 =155.3.2 外圈挡边公称直径按下式计算（5-3） =14.025 D2采用基孔制，公差带按H6选用。 5.3.3 保持架的公称外径Dc 保持架公称外径按下式计算（5-4） =13.725 Dc采用基轴制，公差按h11选用，值见表表6 值与DC的关系D2505080801201201801802602603603605000.30.40.50.60.70.81.0 5.3.4 保持架内径（5-5） =12.35.3.5 窗孔引导部位的公称宽度 =+0.1 的偏差统一规定为+0.05mm。5.3.6 窗孔内锁口宽度bc2的选取根据冲裁理论，冲裁零件窗孔的断面形状由圆角带、光亮带和断裂带形成。在一定的冲裁间隙范围内，冲裁件窗孔的断面形成斜度，并且冲裁间隙越大，光亮带就越小，圆角断裂面斜度增大。根据实践经验一般选取 bc2=（0.050.10）5.3.7 斜角的确定从图5.5可以看出，只有=CAB，保持将产生径向位移（也就是图中保持架向上产生位移）时才能实现A1点与圆O1的A点相接触，保证的值。在RtBCA和RtO1AB中， ABC=ABO1 CAB=CO1A = = = 为保证的所有值都能实现A1点与A点相接触（相切或相交），又因余弦为减函数，故应取bc2的最小值。 CAB= 即 =21.04 图5.5 保持架尺寸设计图 5.3.8 角与的关系由图5.5知，在O1CA中由几何关系知CO1A= （5-6）即 5.3.9 窗孔宽度的计算从图5.5中可以看出，等于A2点横坐标的两倍，直线A1A2与保持架外径圆相交于A2点。点的坐标为：（5-7）直线A1A2的倾斜角斜率是（5-8）故方程为保持架外径圆方程联立求解，舍去负值得（5-9） 5.3.10 冲裁间隙与、的关系冲裁模的间隙应根据材料的性质和厚度来确定。当冲裁模具有合理冲裁间隙时，凸模和凹模刃口所产生的裂纹能够互相衔接起来。根据冲裁理论，凸模尺寸bc2，凹模的尺寸应为，与bc2之差就为所需的合理冲裁间隙值3，即：（5-10）5.4 保持架设计的注意事项5.4.1冲压前的检查首先将冲压模具放在压力机的工作平台上,将上模安装并固定在压力机的凸模上, 调整上模部分凸模与下模部分凹模, 使之上下左右对齐, 要求凸、凹模吻合后无任何相刮现象。将模具的底座紧固在压力机的平台上。最后,调整压力机的冲压行程, 使凸模在冲压过程中下落到凹模的合适位置, 紧固好压力机的凸模后即可冲压工件。 5.4.2材料的选择上模部分的凸模是一个成形凸模,材料为GCr15 ,淬火后的硬度为58-62 HRC。凹模的材料为GCr15 , 淬火后的硬度为58-62 HRC。保持架的材料为ST12,ST12是普通冷轧钢，一般用于汽车制造、电气产品、机车车辆、航空、精密仪表、保持架等。 ST12力学性能：屈服强度a MPa280;抗拉强度 MPa270410;断后伸长率（L0=80mm，b=20mm）%28 ST12成分：碳(C)0.10 锰(Mn)0.50 磷(P)0.035 硫(S)0.035, Alt a0.020 5.5 保持架的加工工序工序一落料工序二拉伸工序三冲孔工序四车端面工序五跳槽工序六去毛刺工序七淬火工序八磷化5.6 其他注意事项除了从设计入手，我们还有其他一些可以增加IKO轴承使用寿命的方法。 1、正确的储存原则上，所有IKO滚针轴承在安装之前都应该保存在它们原来的包装中。它们需要留在清洁、无湿气、相对恒温的环境中。滚动轴承应该远离灰尘、水和腐蚀性化学物质。摇动和震动可能会永远破坏轴承的机械性能，因此在处理和储存过程中必须避免震动。 2、清洁清洁对IKO滚针轴承非常重要。轴承环转动面和滚动元件的表面粗糙度通常为1/10 m，如此光滑的表面对污染物造成的损坏非常敏感。转动面之间的润滑层通常为0.21 m，大于润滑剂粒径的颗粒型杂质会受到滚动元件的过度碾压而在轴承钢中产生局部压力，最终会导致永久性材料疲劳。除了这一点，外界环境中的灰尘颗粒大小可达10 m，也会对轴承造成损坏。因此，清洁无尘的环境对轴承的存储和安装来说至关重要。 3、全面准备再安装轴承应该使用合适的工具谨慎地安装和拆卸。行业专家们估计，过早的轴承失效情况中的16%是由于不正确的安装。对大量安装（例如在生产装置中）来讲，通常要严格控制条件安装，还可以采用合适的轴承安装设备。但是，在维护或替换工作中，环境是多种多样的。因此，为确保最长的轴承使用寿命，全面的准备工作对轴承安装很必要。 4、谨慎安装和拆卸要根据不同的应用以及轴承尺寸和类型，选择合适的安装方法（机械的或液压的）和工具。这里是轴承安装的一些基本原则： 1. 不要在滚动元件上施加安装力，这很容易导致滚动元件和座圈接触面的局部超载，从而导致轴承的过早失效。 2. 不要用任何硬的工具（例如锤子、起子等）直接敲在轴承表面上，这会导致轴承环的断裂或碎裂。 3. 遵守受人推崇的安装设备供应商的指导。设计师们应该注意到，设计良好的轴承位置可以大大简化轴承的安装和拆卸，因而降低维护成本。5、正确适当的润滑润滑剂可以隔离金属轴承表面（例如滚动元件、轴承环和轴承罩），因此减小摩擦、保护金属部件以及防治污染和杂质。有各种各样的润滑剂（包括油脂、油和固体）可供不同的运行条件选用。正确选用润滑剂对延长轴承和设备的使用寿命非常重要，轴承寿命是取决于润滑剂寿命的。所以正确的设计、储存、安装、润滑都是延长滚针轴承使用寿命的必不可少的因素。5.7 CF轴承在生产中的应用 5.7.1 CF轴承在ATC装置中的应用高速加工中心是高速机床的典型产品，高速是指切削效率比较高。为了配合机床的高效率，作为加工中心的重要部件之一的自动换刀装置（Automatic Tool Changer，ATC ）的高速化也相应成为高速加工中心的重要技术内容。加工中心是由机械设备与数控系统组成的，适用于复杂零件加工的高效自动化机床。它与一般数控机床的显著区别是对零件进行多序加工的能力，即在一次装夹中自动完成铣、镗、钻、扩、铰、攻螺纹等加工。之所以加工中心能够广泛运用，是因为其能够利用刀库实现自动换刀。因此自动换刀装置功能的好坏关系到整个加工中心的性能。随着切削速度的提高，切削时间的不断缩短，对换刀时间的要求也在逐步提高，换刀的速度已成为高水平加工中心的一项重要指标。自动换刀装置可分为五种基本形式，即转塔式、180回转式、回转插入式、二轴转动式和主轴直接式。按照换刀过程有无机械手参与，分成有机械手换刀和无机械手换刀两种情况。在有机械手换刀的过程中，使用一个机械手将加工完毕的刀具从主轴中拔出，与此同时，另一机械手将在刀库中待命的刀具从刀库拔出，然后两者交换位置，完成换刀过程。无机械手换刀时，刀库中刀具存放方向与主轴平行，刀具放在主轴可到达位置换刀时，主轴移到刀库换刀位置，利用主轴将加工用毕刀具插人刀库中要求的空位处，然后刀库中待换刀具转到待命位置。主轴将待用刀具从刀库中取出，并将刀具插人主轴。为了提高换刀速度，我们一般采用机械结构，因为机械凸轮结构的换刀速度要大大高于液压和气动结构。日本SODIC公司生产的MC450立式加工中心的机械凸轮结构的快速换刀装置，刀到刀换刀时间只有0.6s。为了准确的控制机械手，取出和换刀具，我们在一个机械手上安装了凸轮沟槽+机械手驱动轴上6个滚轮轴承。如图5.6、图5.7所示，凸轮旋转时，通过外面上的沟槽，带动ATC机械手驱动轴上的6个滚轮轴承旋转，从而将凸轮的旋转运动转换成与之成90的ATC机械手驱动轴的旋转运动。在金属切削机床高速化发展的今天，机械凸轮结构的换刀装置被越来越多的公司所采用的，也促进了它的配件CF轴承的飞速发展，也对轴承质量提出了新的挑战。图5.6 （ATC）自动换刀装置图5.7 （ATC）自动换刀装置5.7.2 CF轴承在无杆气缸里的应用无杆气缸是指利用活塞直接或间接方式连接外界执行机构，并使其跟随活塞实现往复运动的气缸。这种气缸的最大优点是节省安装空间。可以分为两类：磁性无杆气缸和机械式无杆气缸（图5.8）。无杆气缸的始祖是德国origa气动设备有限公司，气缸无杆的概念最初由origa提出并实践，origa凭自己先进的技术研发实力，开启了无杆时代的大门。为了防止泄漏及防尘需要，在开口部采用聚氨脂密封带和防尘不锈钢带固定在两端缸盖上，活塞架穿过槽，把活塞与滑块连成一体。活塞与滑块连接在一起，带动固定在滑块上的执行机构实现往复运动。这种气缸的特点是：1) 与普通气缸相比，在同样行程下可缩小1/2安装位置；2) 不需设置防转机构；3) 适用于缸径1080mm，最大行程在缸径40mm时可达7m；4) 速度高，标准型可达0.10.5m/s；高速型可达到0.33.0m/s。其缺点是：1) 密封性能差，容易产生外泄漏。在使用三位阀时必须选用中压式；2) 受负载力小，为了增加负载能力，必须增加导向机构。针对发现的缺点我们生产出了CF-W类带

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