玉米脱粒机关键部件的设计与加工【含CAD图纸优秀毕业课程设计论文】

购买设计文档后加 费领取图纸 购买设计文档后加 费领取图纸 16 届毕业设计 玉米脱粒机关键部件的设计与加工 学生姓名 王炳楷 学 号 8011212233 所属学院 机械电气化工程学院 专 业 机械设计制造及其自动化 班 级 16 指导教师 王龙 日 期 塔里木大学机械电气 化工程学院制 购买设计文档后加 费领取图纸 前 言 脱粒是种子玉米收获和加工的关键环节之一，玉米脱粒机的性能决定了种子玉米的破碎与损伤程度。玉米种子破损后活力降低，影响种子的发芽和生长。因此，降低玉米脱粒损伤成为机械脱粒研究的重要问题。 本文以玉米脱粒机为研究对象，介绍玉米脱粒机的工作原理，阐明了玉米脱粒机设计参数的选择和确定原则及方法；通过在网络上，书本上等各种信息渠道查阅大量的现有资料，同时进行一定的社会实际调查，设计出了效率更高，工作原理更科学的玉米脱粒机。为了满足现代玉米脱粒的高要求，需要对原有的传统玉米脱粒机的结构和参数进行 设计改进；通过对传统的玉米脱粒机的分析了解与比较，发现传统玉米脱粒机存在脱粒效率不够高，破损率不够高的缺点。为了优化传统挤搓试玉米脱粒机，在起机构上改进为变径板齿类型。同时采用螺旋式推进工作，对板齿的尺寸和机构也经过计算得到最新、最科学的设计参数。这使得新型玉米脱粒机的脱粒效率和破损率均得到了合理的优化。 同时本课题涉及机械加工制造的实体加工，在进行设计过程中本人进行了相关的实体加工。根据所设计的玉米脱粒机的关键零部件安排合理的机械加工工艺，制定工艺卡片和工序卡片等机械加工所必要的设计。利用车床、铣床、数控 机床、线切割、钳工等现有的加工条件进行金属加工，并制作出所设计的关键部件（主轴及其上关键零件）。以便于对所设计的作品的可加工性及性价比的估量。 关键词： 玉米脱粒；板齿；主轴；挤搓；脱粒装置 购买设计文档后加 费领取图纸 目 录 1 绪论 . 1 题背景 . 1 题的目的和意义 . 1 米脱粒机的工作原理及工作过程 . 2 2 玉米脱粒机主要部件的参数设计 . 4 粒机类型的确定 . 4 粒主轴参数的设计 . 6 粒元件参数的设计 . 9 轴上槽口参数的确定 . 13 3 主轴及其零件的机械加工 . 15 轴的加工 . 15 上零件的加工 . 21 轴和轴上零件的装配 . 24 总 结 . 25 致 谢 . 26 参考文献 . 27 塔里木大学毕业设计 1 1 绪论 题背景 玉米是世界上三大粮食作物之一，其种植面积仅次于水稻和小麦。世界范围内的玉米每年种植面积约 08产量可达 108t。美国是世界玉米种植面积最大、总产量最多的国家，玉米产量占全球玉米总产量 43%。玉米作为美国第一大农作物，种植面积占耕地面 积的 24%。美国集中了世界上最大的种业集团公司，且拥有强大的研发队伍，雄厚的资金支持，掌握世界最先进的种质资源和育种手段，从玉米的收获到加工，包含脱粒在内的几乎实现了全程完全机械化，牢牢控制着世界玉米产业的制高点 2。 我国玉米种植面积约 108耕地面积 占世界玉米种植面积 我国玉米产量常年保持在 108t，占世界玉米产量的 20%，种植面积，玉米产量均居世界第二位。玉米是我国北方的第二大粮食作物，种植面积约占全国的 3/41。 小型家用玉米脱粒机的出现是随着中 国农业的发展而出现的，为顺应发展的需要，随着玉米的常量增加，对于玉米脱粒机的需求增大，对于玉米脱粒机性能的要求增加。玉米脱粒机的应用在农业上非常广泛。玉米脱粒是玉米种子的收获与加工的最关键环节之一，玉米脱粒机的性能决定了玉米种子的脱净率和破损程度。玉米种子破损后活力降低，影响种子的发芽和生长。因此对玉米脱粒机的性能提升成为了机械研究的重要问题。因此许多的技术人员也在不断地更新设计更好的玉米脱粒机，用以实现更有效率的脱粒。当前我国大力农业现代化建设，各种作物的需求量不断增加，尤其是对玉米的脱粒工作要求更为苛刻 ，对于脱粒机的效率和破损率提出了严峻的考验，以往的脱粒机主要为钉齿击打式或挤搓式，效率偏低，破损率偏高。故急需要一种适应范围广，效率高，质量高，操作简便的玉米脱粒机。对比传统脱粒机的性能，不难发现仍有许多不足之处需要改进。因此，需要在原有玉米脱粒机的基础上，对原有的结构及尺寸进行设计改进，以求来满足高水准脱粒的需求，螺旋变径板齿挤搓式玉米脱粒机就此应运而生。 题的目的和意义 玉米脱粒机是一种常用的结构相对简易的连续脱粒机械。它是利用轴上工作零件即不同尺寸、形状的板齿的旋转与玉米体进行挤搓实现 脱粒的，是现代化农业生产不可缺少的重要机械设备之一，在农业部门的各个级层中得到了相当广泛的应用，已经遍及普通个体农户、玉米种子厂、粮食加工厂等一些农业及粮食产业等部门。主要是用来对玉米进行脱粒工作。在农业及粮食业部门，玉米脱粒机主要用来脱粒进而成为玉米种子或出售的粮食。玉米脱粒机类型较多、结构差异大、设计参数多，并且各参数之间相互联系和相互影响，使得设计和选择工作复杂、难度大，尤其是一些主要参数，如果选择和组合不当，将会严重影响玉米脱粒机的工作效率和工作性能。然而对传统玉米 塔里木大学毕业设计 2 脱粒机进行科学的优化设计便可以达到 提高玉米脱净率，降低玉米籽粒破损率和断芯率的目的。 所以针对玉米失活有机体特点，在系统分析和研究玉米生理特性、物理特性和力学特性的基础上，开展玉米籽粒的力学特性、玉米籽粒果柄断裂机理及其脱粒和新型脱粒技术研究，提高种子质量和价值具有重要的现实意义。 米脱粒机的工作原理及工作过程 米脱粒机的工作原理 玉米脱粒机按照工作方式主要分为挤搓式和击打式两种玉米脱粒机，均可达到对玉米穗进行脱粒的目的，这两种机型也是最常用的，而目前我国的传统玉米脱粒机多以击打式的为主。玉米脱粒机根据结 构可分为板齿式脱粒机和钉齿式脱粒机，目前我国传统的玉米脱粒机以钉齿式脱粒机居多。 本次设计中的玉米脱粒机的工作方式选择采用板齿挤搓式的玉米脱粒机，板齿叶片的排列方式采用 9 螺旋线的螺旋排列方式、板齿结构采用冠状板齿和平板齿轴向相间排列、周向 45 排列方式，板齿尺寸的设计采用渐变径方式设计。因为玉米物料经脱粒后外径变小，故轴的脱粒工作区从起始端到结束端板齿的尺寸依次增高来保证脱离装置与果穗的吻合度。板齿成对安装，每组尺寸有两个冠状板齿和平板齿。轴的右端利用两张螺旋推进叶进行送料，左端利用两张排芯口压板进行排料 。即它是由一根主轴及其上面通过卡槽安装的板齿叶片组成，其结构如图 1示。 图 1米脱粒机工作示意图 设计的变径变间距组合式螺旋板齿脱粒轴，在脱粒是是玉米果穗轴线沿脱粒主轴轴线接近一致，从而使玉米碎芯率降低。在主轴上采取变间距螺旋平板齿、冠状板齿。从主轴前段到后段，冠状齿间距增大，平板齿间距减小，冠状齿和平板齿直径都增加。脱离开始阶段增加螺旋冠状齿与玉米果穗的脱离接触，从完整的玉米果穗上剥落玉米籽粒，脱粒后期阶段增加螺旋平板齿与玉米果穗的脱离接触，保证低的玉米籽粒破损率。新型螺旋板齿脱离装置既保 证了玉米果穗的脱净率，又降低了玉米籽粒破损率和碎芯率。 塔里木大学毕业设计 3 米脱粒机的工作过程 转轴通过轴承安装在机器箱体两端的轴承座上，转轴右端的轴头与驱动装置相联。料槽右侧顶面和左侧开有进料口和出料口。该机器的工作过程是：玉米物料从右端进料口加入进入加料区，当主轴转动时，玉米物料受到螺旋叶片的法向推力的作用，该推力的轴向分力将玉米物料推进脱粒工作区，该推力的径向分力作为对玉米物料的摩擦力，以便于带着物料绕轴转动。当玉米物料在工作区时同样受到脱粒板齿的法向作用力来实现对玉米物料的轴向推进和周向绕轴转动。同 时由于物料本身的重力和偏斜角度的板齿对物料的摩擦力的缘故，使得玉米物料自身也做绕自轴自转运动。在此一系列的相对运动下板齿的顶端与玉米物料上的玉米粒进行摩擦、挤搓等相对作用从而达到脱粒的加工目的。脱下的玉米种子直接落入脱粒工作区正下方的脱粒收集区，其间设有过滤装置防止脱粒后的玉米芯或断裂破损的玉米芯落入玉米粒收集区。经过脱粒工作区的已脱粒完全的玉米芯被轴向力送往排芯区，在排芯口压板的作用下被拨出机器箱体，完成整个脱粒过程。 塔里木大学毕业设计 4 2 玉米脱粒机主要部件的参数设计 本设计通过改进传统挤搓式脱粒机主轴的主要结构参数进 行设计。传统的脱粒机结构如图 2 图 2统玉米脱粒机结构图 1 喂料斗 2 3 大皮带轮 4 皮带外罩 5 机架 6 小皮带轮 7 电动机 8 出料斗 9 排芯口压板装置 10 排芯口 11 脱粒主轴 12 脱粒区 本设计大体结构与传统的脱粒机结构相同，为实现更高效率的脱粒和低的籽粒破损率，对脱粒区内主轴上的脱粒零件进行尺寸和形状上的改进。 粒机类型的确定 粒方式的选择 玉米脱粒装置的种类有很多，按脱粒原 理主要分为挤搓式、碾压式、打击式和差速式 4 类。近年来，随着国家高水平机械化精量播种作业，对种子质量要求十分严格，特别是脱粒环节。相对于其他几种脱粒方式而言，挤搓式脱粒装置脱粒性能好，对不同类型种子玉米的适应性强、效率高、玉米籽粒破损率低。 挤搓式脱粒工艺是仿生技术的一种应用，模仿人工用手进行玉米脱粒。由于排芯口设有压板，正常工作时物料始终充满机器内部，所以板齿波动果穗时候具有一定的推力，即果穗在收到推挤的情况下与栏栅凹版接触，与其即滑动又滚动从而达到脱粒的目的。同时，果穗之间也存在着一定的压力和摩擦力，机内 所有的果穗均有机会相互充分挤搓，进一步达到完全脱粒的目的。 因此本设计的脱离方式选择为挤搓式脱粒 7。 粒结构的选择 脱粒主轴的进料区应该由较强的输送能力，能够将脱粒物料均匀、有序的喂入；脱粒工作区应该保证脱粒效率高、脱净率高，同时应避免因脱粒元件打击力过大而造成的玉米籽粒暗伤和破损， 塔里木大学毕业设计 5 且有利于物料轴向输送；排芯区应该具有较大的波动能力便于脱粒后穗芯的排出，因此对于轴上零件的结构选择尤为重要。分别选取如图 2示的 3 类带有不同脱粒元件的脱粒主轴，进行相关的资料查阅和试验。 （ a） 钉齿类 （ b） 直板齿类 （ c） 变径螺旋板齿类 图 2有不同脱粒元件的脱粒轴 对于玉米脱粒来讲，首先应该将玉米籽粒破损率降到最小，再次基础上尽可能的降低籽粒含杂率、提高脱净率。因此对比性能从这项性能进行比较，得到相应对比结果见表 2示 : 表 2类脱粒轴性能对比表 脱粒轴类型 果穗脱净率 /% 籽粒含杂率 /% 籽粒破损率 /% 钉齿类 板齿类 旋板齿类 据表格所显示的性能参数，依照三项主要参考性能，无 论从哪一项来看，螺旋板齿类主轴的 塔里木大学毕业设计 6 性能最为优良，故最终决定 c 类型的脱粒结构为本设计的最终脱粒结构类型 3。 粒主轴参数的设计 粒主轴直径计算 主轴上安装有脱粒元件，主轴的作用是带动脱粒元件转动，板齿元件推动果穗螺旋转动从而脱粒，所以主轴的转速元件外缘（板齿顶部）线速度决定。元件外缘线速度是一保证不伤害玉米籽粒为前提，经查阅资料得知相关实验表明脱粒高度一般保持在 80下。超过 80米籽粒将在自由落体的过程中受到伤害。据此计算元件外缘线速度。 根据公式： （ 2 和 （ 2 式中： h 籽粒距地面高度 g 重力加速 度 t 下落时间 v 到达地面的瞬时速度 当 s=，有公式 2 2： v=4m/s 查阅相关数据，参考以往传统脱粒机参数，当主轴外缘线速度 v=4m/s 时，主轴转速大约为V=240r/生产效率为每小时 5 吨 （ 5t/h） 根据公式： 60（ 2 得主 轴直径： d=660 主轴结构如图 2示，其形状为阶梯状。 图 2轴阶梯结构图 其功能分别为轴承段，轴肩段，动力输出段，轴肩段，轴承段，动力输入段。根据机械设计对轴肩的要求，理论轴直径（ 左向右依次为 40， 50， 60， 50， 40， 35。 轴长度参数设计 主轴长度是决定脱粒质量的重要参数，过短则脱净率能达到要求，过长则增加无用负载。所以主轴的长度同样要经过大量的资料查阅和相关的计算。因为轴承是标准件且本轴承工作时同时受径 塔里木大学毕业设计 7 向和轴向力，所以根据轴 承段的直径 40 可以查标准件表格，如表 2示。 表 2承标准件查询表 轴承类型 国内型号 内径 径度速r/量 锥滚子轴承 33108 40 75 26 5000 锥滚子轴承 30208 40 80 18 5000 锥滚子轴承 32208 40 80 23 5000 比三类轴承参数，编号 30208 轴承最为合适，故选用此编号轴承。得知轴承宽度 b=18照机械设计标准要求，此段要为轴承端盖留有一定的长度，一边轴向定 位，故两个轴承段的长度均为： 0 通过参考传统脱粒机的主轴长度参数和查阅相关资料显示，此轴动力输出段长度 主轴的12 14 倍，为后续参数计算方便，结合实际工作要求我们取 00。 通过参考传统脱粒机的主轴长度参数和查阅相关资料，根据此轴动力输入段直径 35 得知相应带轮宽度约为 40有余长后，设计此段长 0 根据机械设计标准要求，此轴 50 轴肩宽度为 上所述，主轴各段轴长度如图 29。 图 2轴各段轴长示意图 轴的 校核 根据此机械的生产效率和主轴转速，电机型号选用标准电机，转速 n=960r/出功率P= 的强度校核计算 为防止脱粒主轴在工作时，由于受到载荷的作用从而引起主轴断裂等破坏的现象发生，现对其强度进行校核计算。此轴所受的弯矩不大，则暂不考虑，即此轴只按照轴所受的扭矩来校核轴的强度。轴的扭转强度条件为： 塔里木大学毕业设计 8 （ 2 式中： T 扭转切应力（ T 轴所受的扭矩（ N 轴的抗扭界面系数（ n 轴的转速（ r/ P 轴传递的功率（ d 计算界面处的直径（ T 许用扭转切应力（ 将 d=60P=n=240r/入式（ 2得： 5 0 0 0 0 3 T根据机械设计手册标准查表得知，许用扭转切应力取值为 T =25 T =主轴所受的实际扭矩小于该轴的许用扭矩，扭转强度符合标准。 的刚度校核计算 轴在载荷的作用下，将产生弯曲或扭转变形。若变形量超过允许的限度 ，就会影响轴上零件的正常工作，甚至会丧失机器应有的工作性能。因此，对于本轴还要做一次刚度校核计算。同强度校核一样，此轴所受的弯矩不大，则暂不考虑，即此轴只按照轴所受的扭矩来校核轴的刚度。轴的扭转刚度条件为： （ 2 式中： 单位扭转角（ /m） T 轴所受的扭矩（ N G 轴的材料的剪切弹性模量，对于钢材 G=104 轴界面的极惯性矩（ 对于圆周324 ； 许用单位扭转角（ /m），对于精度要求不高的轴 1（ /m） 将 带入式（ 2： 塔里木大学毕业设计 9 2 将 d=60P=n=240r/入式（ 2： 410 即轴工作所受载荷时的实际单位扭转角小于该轴的许用的单位扭转角，扭转刚度符合标准 10。 粒元件参数的设计 粒板齿的结构原理 如图 2c） 所示的组合式螺旋板齿脱粒元件，结构较复杂，脱粒装置有固定在脱粒主轴上呈螺旋线分布的螺旋平板齿、螺旋冠状板齿等组成。脱粒元件采用变径变间距组合式，其排列展开图如图 2示（其中 h 为螺旋线间距； 为螺旋角度）， 自脱粒机进料口到排芯口方向，脱离装置上分布的冠状板齿间距增大，平板齿间距减小，且冠状板齿与平板齿的直径均有增加。螺旋冠状板齿设计成顶部带冠形状，起作用如同人工用竹签子先将玉米果穗上的局部籽粒挤掉，以便后面挤搓顺利。 图 2粒元件展开示意图 如图 2示，随着进料端到出料端的不断变化，板齿的高度（ 及两板齿的中心间距（ n/2）不断在增大。图中， r 为脱粒主轴半径， l 为脱粒主轴长度， 为圆锥顶部半角度数，螺距。 图 2齿变径变间距螺旋工作示意图 塔里木大学毕业设计 10 要想保证玉米脱粒工作进行时，机器内部的果穗不堆积，运输通畅全面，无阻塞和滞留，则必须使主轴工作区内每一个螺距内的脱粒果穗体积等于包括本螺距在内的前一个螺距上的玉米果穗的体积之和，数学表达式为： ()(111212211 （ 2 式中， 第 1、第 2 只第 n 个螺距的长度（ E 为脱粒主轴单位长度内输送果穗的体积（ r ； V 为第 1、第 2 至第 n 个螺距的体积（ 即 010 9 （ 2 式中， Q 表示生产 率（ kg/h）； n 表示脱粒主轴的转速（ r/ 表示物料密度（ kg/示物料填充系数。 旋板齿排列角度的确定 经查阅相关资料及数据，结合前人试验结果显示，当主轴转速控制在 220r/240r/，选取螺旋板齿角度较小时（ 3 6 ）进行脱粒时，随着转轴高速的旋转，板齿对玉米籽粒的表皮刮伤严重；当选取螺旋板齿角度适中（ 6 12 ）进行脱粒时，脱粒效果良好，破损率最低；当选取螺旋板齿角度过大（ 12 30 ）进行脱粒时，板齿对果穗压力较大，容易出现碎芯情况。所以本设计取适中角度参数范围中的 9。 旋板齿半径的确定 由上图可知，脱粒螺旋板齿的最小半径 须大于主轴半径 r，即： （ 2 此外，由图 2示意的变径板齿螺旋线的几何关系可知，在第一个螺距体积不变时，当 距 最小值。而且第一个螺距体积不能小于单位长度的脱粒果穗输送量，用以保证玉米果穗在脱粒主轴螺旋板齿内部 全面的输送和籽粒全面的流动。 由式（ 2得出： k 1 211)( （ 2 对于图 2，脱粒轴的第 k 个螺距所能容纳的玉米果穗体积为： 1 22t a n （ 2 塔里木大学毕业设计 11 由式 （ 2和 （ 2可得： 11 220 221 ta n （ 2 将式 （ 2带入到式 （ 2中，并等式两边同时取极限，当 S 趋于 0 时， 近于 简后得： )33(3 221 （ 2 由此可得： /21 （ 2 因此，由式（ 2式（ 5够得到组合螺旋板齿的最小半径为： （ 2 由上式（ 2以看出，玉米脱粒机组合式螺旋板齿的最小半径与脱粒主轴的半径、脱粒机生产率及脱粒主轴的工作转速有关。 旋板齿螺距的确定 设计时，变径变间距螺旋式板齿螺旋线方程为等脚圆锥螺旋线，起 参数方程为： )s in)c o s) （ 2 式中， c= b= a 为常数，为变径变间距圆锥顶半角， t 为参数，其值分别为0,2 ,4， 2m 为参数。 由式（ 2得，螺旋线的半径为： )e x p(22 （ 2 则变径变间距 螺旋 板齿的第 k 个 螺距为： )1(2e x p ()2e x p (1 （ 2 则板齿的第 k 个间距为： 2/a （ 2 )1(2e )2e 2 k （ 2 按照设计的组合式螺旋板齿玉米脱粒机结构以及工 作参数可知：生产率 Q=5t/h，脱粒轴螺旋板齿脱粒区长度 L=400粒轴直径 d=60粒作业转速 n=240r/玉米果穗在脱粒轴 塔里木大学毕业设计 12 不断的挤搓、挤压的过程中，脱粒穗芯能够在螺旋板齿之间完全填充，因此，填充系数可选为 ，脱粒物料的密度 =460kg/ 通过查阅相关资料与调查，统计数据计算得出玉米籽粒平均高度范围在 均果穗长度约 方便后续计算玉米籽粒平均高度取值为 11均果穗长度取值为 15齿起始端螺距应该为果穗长度的 2/3， 即 0上述分析可以得知，将各参数代入式（ 2得： E= 将 E 代入式（ 2结合式（ 2得组合式螺旋板齿最小半径为： 组合式螺旋板齿最小板齿半径为 80足 要求，故取 0计的整个脱粒轴工作区有 4 个螺距且起始端 00有： 091t a n 1m a x L 可得 =由式（ 2 2： 0s 则 a=b=式（ 2可以计算出： 0011 即可得到： 已知组合式螺旋板齿最大半径为 其代入式（ 2： 6c o s)e x p ( 所以得到 行线性插值 ，即可得到中间两个螺距系数 m 分别为 将组值代入式（ 2得个脱粒板齿中心脱粒间距分别为： 013图 2何关系可以得出，螺旋板齿半径为： 11 t a n)( （ 2 其中 0各螺旋板齿半径 分别为： 24各板齿高度为： 579 塔里木大学毕业设计 13 轴上槽口参数的确定 主轴上需设计圆周排列的排芯口压板卡槽、脱粒板齿卡槽和螺旋推进叶卡槽以及一个在动力输入端与带轮配合的键槽。在设计轴类零件上的槽类数据时，必须考虑其受力、载荷以及轴的各段长度和直径。此外，由于键类零件属于标准件，所以设计键槽时要根据键类零件标准查表得出。 如图 2图 2示的脱粒主轴长度及各段直径参数，主轴的动力输入 段直径 5长 0过查阅键类零件尺寸标准表，如图 2示： 图 2类零件配合尺寸标准 根据轴径和轴长，选取轴上键槽的深度、宽度、长度尺寸分别为： h=5b=10l=25图 2示。 （ a） （ b） 图 2槽尺寸示意图 根据上述螺旋脱粒板齿的参数计算，考虑主轴工作区的轴径，脱粒板齿、排芯口压板、螺旋推进叶片的厚度均取 5脱粒板齿深度取 5芯口压板长度取 190度取 5旋 塔里木大学毕业设计 14 推进叶片长度取 200度取 10斜角度取 15 度。即整个脱粒主轴结构尺寸如图 2示。 图 2粒主轴结构尺寸示意图 塔里木大学毕业设计 15 3 主轴及其零件的机械加工 对于本次设计进行实体的机械加工来说，前期准备是十分必要的。首先要查阅大量的有关实体加工的工艺类书籍，同时向校内实训中心的老师傅咨询以往经验，以便于了解相关的大体流程以及其中的需要注意的多个细节 ,进而针对本次加工做出最为合理的机械加工工艺安排。 材料上面，经过对设计要求 的参考，对照现实中对实体性能的要求，同时考虑校内现有的加工条件以及目前市场上钢材的价格情况，在指导老师的指导下，本次实体加工选用中碳钢（ 45 号钢材）为加工的原材料。其原因有三点： 原因一： 45 号钢材在目前钢材市场上最为普遍，有良好货源且价格相对便宜。 原因二：考虑到目前校内加工条件，对于加工来讲 45 号钢材相对方便加工，各类加工要求相对容易实现。 原因三： 45 号钢材的物理性能和力学性能均为适中，可以适应多种作业情况。 综上所述，本次实体加工包括主轴及脱粒板齿在内的所有零件均选取性价比较高的 45 号钢材进行加工。 对校内的现有加工条件调查如下： 马鞍式车床（ 2603000卧式铣床、数控车床、立式数控铣床、数控线切割床、砂轮磨光机、切割机、立式钻床、牛头刨床、电弧焊机、气焊设备、钳工等。 轴的加工 主轴是本次设计所涉及的多个零件中最重要的，工作量最大，要求最高的零件，其加工过程将涉及车、铣等多个加工方法，加工过程相对较为复杂繁琐。充分的前期准备与合理的加工工艺的安排可以有效地提高加工效率，节约加工时间，同时还可以在一定程度上对保证加工质量起到关键性的作用。依次作为基础，可以尽可能避免因加 工失误而导致的原材料报废以及加工工具的损坏，尽可能的节约加工成本。 在对轴进行加工时，要根据所设计安排的加工工艺规程、每一工步的工艺要求，严格执行，确保零件的加工质量。此外，加工轴类零件普遍要求尽量减少装夹次数和对刀次数。因为加工机床为机械式结构，从细微的角度来讲每一次重新装夹、对刀都是有着不同的误差。减少装夹次数和对刀次数，这样可减少或避免工件因多次安装而产生的定位误差，有利于提高工件加工表面间的相互位置精度，并且可减少装卸工件所需要的辅助时间，有利于提高 J 加工效率。同时要合理佩戴安全帽、手套、眼镜及相关 安全防护器具，对人身安全做到万无一失。 塔里木大学毕业设计 16 轴零件图的分析 每一个零件想要达到最好的加工质量和最大的加工效率，都离不开对图纸的分析，通过分析零件图纸，可以确定零件的加工工艺过程，选择最为合理的切削用量，规避加工过程中可能出现的问题并加以解决。 零件图给出了工件的结构、工件的尺寸、工件的形状和工件的位置、表面粗糙度以及其他加工精度等总体要求。首先对零件图进行深入的分析以便于后续加工工艺的设定，从而有效的进行机械加工。已知工件零件图如 图 3示 ： 图 3轴零件图 从 图中可以看出零件主 题为一根阶梯轴，轴径结构较为简单，且加工量只有一根，因此选择普通车床进行该轴的外圆机械加工。此轴全长为 910于长轴系列。对长轴的加工问题比较复杂，比如长轴刚性较差，在加工过程中因机床或刀具等多因素的影响，工件易产生弯曲，加工会出现锥度，或是竹节形缺陷以及掉头装夹后接刀处留有接刀痕等问题，所以对长轴的加工工艺有特殊的要求 12。 对于加工长轴所面临的各种复杂问题，解决措施有如下几点方法： 方法一：采用跟刀架。跟刀架为车床的通用除件，它用来在刀具切削点附近支承工件并与刀架溜板一起作纵向移动。跟刀架与工 件接触处的支承一块一般用耐磨的球墨铸铁或青铜制成，支承爪的圆弧，使用过程中适当的滴加机油润滑，以免擦伤工件，采用跟刀架能抵消加工时径向切削分力和工件自重的影响，从而减少切削振动和工件变形，但必须注意仔细调整，使跟刀架的中心与机床顶针中心保持一致。 塔里木大学毕业设计 17 方法二：合理选择车刀角度。为减少径向切削力，宜选用较大主偏角；前刀面应磨出 R=角一般取 0=150刃倾角 s 取正值，使切屑流向待加工表面；车刀表面粗糙度值要小，并经常保持切削刃锋利。 方法三：改进装夹方法。在 车削 长轴时，一般均采用一头夹和一头顶的装夹方法。用 卡盘 装夹工件时，在尾座上采用弹性顶尖，这样当工件受切削热而伸长时，顶针能轴向伸缩，以补偿工作的亭台形，减少工件的弯曲 。 从零件图纸上来看，该轴的最左侧的拍芯区部分有 2 个位置对称的拨板安装卡槽，中间脱粒工作区部分有 16 个按照螺旋位置排列的板齿安装卡槽，右面进料区部分有 2 个位置对称的螺旋推进叶片的安装卡槽，最右侧的动力输入部分有 1 个键槽，用来与带轮配合为此轴提供动力。 全轴的卡槽、键槽一共有 21 个，属于多槽类轴，加工量较大。且槽的深度、宽度、长度并不统一，排列位置也不是平常的位置排列，而是有角度的螺旋排列。因此，选择数控铣床进行该轴表面上的槽的机械加工为最佳选择。 首先拟定铣槽加工方案，然后进行 G 代码数控编程。为确保零件加工 的顺利进行，避免加工失误，先对所编程序进行试运行，并用尼龙棒料做试验，顺利成功加工后再进行实体加工。在使用数控铣床进行加工时，由于多个槽存在角度的位置要求，且需要多次拆卸、装夹零件，所以应该在加工前在零件表面画标记作为每个槽加工时的依次的对刀点或装夹点，以便保证加工精度 11。 以冠状板齿第 4 组卡槽和轴上的键槽为例，编写数控铣床所用的 G 代码如下： 购买设计文档后加 费领取图纸 18 冠状板齿（第 4 组）卡槽铣槽程序 92 0 0020 00 0 0030 900 01 200 0060 0070 0080 0090 0100 0110 0120 15 200 01 0150 0160 0170 0180 0190 0200 0210 0220 305 0230 槽加工程序 92 0 0020 00 0 0030 1200 01 200 42 5 0060 0070 0 5 01 0090 5 5 01 0110 5 01 0130 0 5 01 0150 5 5 00 05 02 购买设计文档后加 费领取图纸 19 轴的工艺安排 针对上述对主轴零件图的分析，根据现有加工条件的状况，制定最为合适的加工工艺过程与工艺规程。该轴加工过程分为：车端面 粗车外圆 车另一端面 粗车外圆 精车外圆 铣槽 检验。 主轴机械加工工艺过程卡片如图 3示： 图 3械加工工艺过程卡片 从图中可以看出整个加工过程分为 6 道工序，依据每道工序的内容和要求，制作每道工序的机械加