ProE螺旋千斤顶三维模型设计

欢迎下载本文档参考使用 如果有疑问或者需要欢迎下载本文档参考使用 如果有疑问或者需要 CADCAD 图纸的请联系图纸的请联系 q1484406321q1484406321 河南理工大学万方科技学院本科毕业论文河南理工大学万方科技学院本科毕业论文 I 摘要 螺旋千斤顶是一种小型的起重设备 体积小方便携带 制造成本低 所以在日常生活中被广泛应用 螺旋千斤顶主要由螺杆 螺母 手柄 底座 大伞齿轮 小伞齿轮 机架 棘轮组 升降套筒等零部件组装而成的 在本次设计过程中螺旋 传动的计算和各零部件的设计与选材最为重要 并且重点运用了机械设 计方面的知识 另外还运用了辅助绘图工具 AutoCAD Pro E 等 本文从螺旋千斤顶的零部件的设计与选材等多方面 阐述了它设计 的全过程 尤其在工艺规程设计中 运用了大量的科技加工理论及计算 公式 对它进行了精确的计算 特别是在螺旋传动部分 通过对螺杆稳 定性校核 螺母纹牙的计算 自锁性校核和各种强度计算 通过各种科 学的计算使设计出来的螺旋千斤顶更加能够满足各种实际需要 关键字关键字 千斤顶 螺旋传动 AutoCAD Pro E 欢迎下载本文档参考使用 如果有疑问或者需要欢迎下载本文档参考使用 如果有疑问或者需要 CADCAD 图纸的请联系图纸的请联系 q1484406321q1484406321 河南理工大学万方科技学院本科毕业论文河南理工大学万方科技学院本科毕业论文 II Abstract As the spiral jack is a kind of lifting equipment besides it has small size portability and low cost so it is widely used in our daily life Spiral jack is consist with screw nut handle base large bevel gear runlet gears rack ratchet set lifting the sleeve and other parts It is most important to calculate the spiral driven and design and selection for the parts in this design process what is more used the knowledge of mechanical design in addition to used CAD tools such as AutoCAD Pro E and so on This article described the whole process of its design from the spiral jack design to the selection of components and other aspects It was precisely calculated because it used a large number of scientific processing theory and formula especially in process planning In the spiral transmission part through the calculation of wear resistance stability check of the screw the calculation of the nut thread teeth self locking of the check and variety of strength calculation through a variety of scientific calculations the screw jack designed will meet the actual demand In this design we used Pro E to design a number of parts and transmission of three dimensional modeling it clearly show the various parts of the shape and structure Keywords spiral screw transmission AutoCAD Pro E 欢迎下载本文档参考使用 如果有疑问或者需要欢迎下载本文档参考使用 如果有疑问或者需要 CADCAD 图纸的请联系图纸的请联系 q1484406321q1484406321 河南理工大学万方科技学院本科毕业论文河南理工大学万方科技学院本科毕业论文 III 目录 前言 1 1 千斤顶的概述 2 1 1 千斤顶国内外研究状况 2 1 2 千斤顶的种类及应用 2 2 金属材料的分析及选用原则 5 2 1 金属材料的分析 5 2 2 金属材料的选用原则 7 3 千斤顶材料的选择及主要零件的加工工艺 9 3 1 千斤顶主要零件材料选择以及加工工艺 10 3 2 托杯 底座材料的确定 13 3 3 螺母和手柄材料的确定 14 4 主要零件的参数设置及加工路径分析 15 4 1 概述 15 4 2 杆类零件的材料 毛坯及热处理 16 4 2 1 杆类零件的材料 16 4 2 2 杆类零件的热处理 16 5 工艺装备的选择 17 5 1 夹具的选择 17 5 2 刀具的选择 18 5 2 1 刀具材料的基本要求 18 5 2 2 常用的刀具材料 19 5 3 量具的选择 21 5 4 切削用量的选择 21 5 4 1 对加工质量的影响 21 5 4 2 对刀具寿命的影响 22 5 4 3 对加工时间的影响 22 5 5 进给路线的确定 24 5 6 加工顺序的确定 26 5 6 1 加工阶段的划分 26 5 6 2 划分加工阶段的原因 27 5 7 车螺纹时的主轴转速的确定 30 5 8 加工余量的确定 32 欢迎下载本文档参考使用 如果有疑问或者需要欢迎下载本文档参考使用 如果有疑问或者需要 CADCAD 图纸的请联系图纸的请联系 q1484406321q1484406321 河南理工大学万方科技学院本科毕业论文河南理工大学万方科技学院本科毕业论文 IV 6 螺纹类型的确定 33 6 1 螺纹的选择 33 7 零件尺寸的计算 34 7 1 螺杆 34 7 1 1 螺杆直径及螺纹的计算 34 7 1 2 自锁性的验证 35 7 1 3 螺杆强度的验证 35 7 1 4 螺杆稳定性的验证 36 7 1 5 螺杆柔度 37 7 2 螺母 38 7 2 1 螺母设计与计算 38 7 2 2 螺母螺纹牙的强度计算 38 7 2 3 安装要求 39 7 2 4 螺母的相关尺寸计算 39 7 3 托杯的尺寸计算 39 7 4 手柄 40 7 4 1 手柄的设计与计算 40 7 4 2 结构 41 7 5 底座设计 41 8 千斤顶使用说明 43 8 1 千斤顶的工作原理 43 8 2 千斤顶的使用注意事项 43 致 谢 46 参考文献 47 欢迎下载本文档参考使用 如果有疑问或者需要欢迎下载本文档参考使用 如果有疑问或者需要 CADCAD 图纸的请联系图纸的请联系 q1484406321q1484406321 河南理工大学万方科技学院本科毕业论文河南理工大学万方科技学院本科毕业论文 V 设计任务书 设计题目 螺旋千斤顶 千斤顶结构简图 设计条件 1 最大起重量 F 40kN 2 最大升距 H 200mm 3 低速 设计工作量 欢迎下载本文档参考使用 如果有疑问或者需要欢迎下载本文档参考使用 如果有疑问或者需要 CADCAD 图纸的请联系图纸的请联系 q1484406321q1484406321 河南理工大学万方科技学院本科毕业论文河南理工大学万方科技学院本科毕业论文 VI 绘制出总装配图一张 标注有关尺寸 填写标题栏及零件明细表 编写设计计算说明书一份 欢迎下载本文档参考使用 如果有疑问或者需要欢迎下载本文档参考使用 如果有疑问或者需要 CADCAD 图纸的请联系图纸的请联系 q1484406321q1484406321 河南理工大学万方科技学院本科毕业论文河南理工大学万方科技学院本科毕业论文 1 前言前言 千斤顶是用刚性顶举件作为工作装置 通过顶部托座或底部托爪在 小行程内顶升重物的轻小起重设备 千斤顶广泛用于载重车辆或移动设 备上支撑设备自重 调整设备水平的重要液压元件 千斤顶是一种起重高度小 小于 1m 的最简单的起重设备 它有机械 式和液压式两种 机械式千斤顶又有齿条式与螺旋式两种 由于起重量 小 操作费力 一般只用于机械维修工作 在修桥过程中不适用 液压 式千斤顶结构紧凑 工作平稳 有自锁作用 故使用广泛 其缺点是起 重高度有限 起升速度慢 千斤顶主要用于厂矿 交通运输等部门作为 车辆修理及其它起重 支撑等工作 千斤顶结构轻巧坚固 灵活可靠 一人即可携带和操作 应用广泛 欢迎下载本文档参考使用 如果有疑问或者需要欢迎下载本文档参考使用 如果有疑问或者需要 CADCAD 图纸的请联系图纸的请联系 q1484406321q1484406321 河南理工大学万方科技学院本科毕业论文河南理工大学万方科技学院本科毕业论文 2 1 千斤顶的概述千斤顶的概述 1 1 千斤顶国内外研究状况千斤顶国内外研究状况 A 系列 高性能蜗轮螺杆螺纹阳极升降机提供了 3 种型号 标准型 回转 型和高性能型 所有型号都采用了丝杆或螺母运动式配置 承重为 130kN 至 300kN 而定制产品则可高达 2000kN 可采用向上旋转或向 下旋转的安装形式 拥有一体式铸造的活塞和提升螺杆 可承受较高的 温度和负载循环 A 系列可应用于严峻的工业环境中 S 系列 与标准蜗轮螺旋升降机相比 我们的高性能产品系列一般在负载循 环能力上要高出 50 而且 这些系列在制造时即达到了最高耐用标 准 同时拥有多种不同的配置和配件选择 其标准承重范围为 25kN 至 200kN M 系列 英制单面推杆可提供与 E 系列类似的精确正传动 标准承重为 5kN 至 1000kN 配备可实现间歇性负载循环的蜗轮螺杆 或者配备 可实现更高负载循环 节省能源并延长负载寿命的滚珠螺杆 使用标准 材料或不锈钢制造 是特殊环境应用的理想选择 带丝杆或螺母运动式 并可定制 1 2 千斤顶的千斤顶的种类种类及应用及应用 千斤顶是一种起重高度小的最简单的起重设备 它有机械式和液 压式两种 机械式千斤顶又有齿条式与螺旋式两种 由于起重量小 操作费力 一般只用于机械维修工作 在修桥过程中不适用 液压工 程千斤顶结构紧凑 工作平稳 有自锁作用 故使用广泛 其缺点是 起重高度有限 起升速度慢 液压千斤顶分为通用和专用两类 欢迎下载本文档参考使用 如果有疑问或者需要欢迎下载本文档参考使用 如果有疑问或者需要 CADCAD 图纸的请联系图纸的请联系 q1484406321q1484406321 河南理工大学万方科技学院本科毕业论文河南理工大学万方科技学院本科毕业论文 3 专用液压千斤顶使专用的张拉机具 在制作预应力混凝土构件时 对预应力钢筋施加张力 专用液压千斤顶多为双作用式 常用的有穿 心式和锥锚式两种 穿心式千斤顶适用于张拉钢筋束或钢丝束 它主要由张拉缸 顶 压缸 顶压活塞及弹簧等部分组成 它的特点是 沿拉伸机轴心有一 穿心孔道 钢筋 或钢丝 穿入后由尾部的工具锚锚固 顶举重物的轻小型起重设备 千斤顶以人力驱动为主 起重量范 围大 顶举高度一般不超过 400 毫米 广泛应用于设备检修和安装 按结构特征可分为齿条千斤顶 螺旋千斤顶和液压千斤顶3 种 1 齿条千斤顶 由人力通过杠杆和齿轮带动齿条顶举重物 起 重量一般不超过 20 吨 可长期支持重物 主要用在作业条件不方便 的地方或需要利用下部的托爪提升重物的场合 如铁路起轨作业 2 螺旋千斤顶 由人力通过螺旋副传动 螺杆或螺母套筒作为 顶举件 普通螺旋千斤顶靠螺纹自锁作用支持重物 构造简单 但传 动效率低 返程慢 自降螺旋千斤顶的螺纹无自锁作用 装有制动器 放松制动器 重物即可自行快速下降 缩短返程时间 但这种千斤顶 构造较复杂 螺旋千斤顶能长期支持重物 最大起重量已达 100 吨 应用较广 下部装上水平螺杆后 还能使重物作小距离横移 3 液压千斤顶 由人力或电力驱动液压泵 通过液压系统传动 用缸体或活塞作为顶举件 液压千斤顶可分为整体式和分离式 整体 式的泵与液压缸联成一体 分离式的泵与液压缸分离 中间用高压软 管相联 液压千斤顶结构紧凑 能平稳顶升重物 起重量最大已达 750 吨 传动效率较高 故应用较广 但易漏油 不宜长期支持重物 螺旋千斤顶和液压千斤顶为进一步降低外形高度或增大顶举距离 可做成多级伸缩式的 欢迎下载本文档参考使用 如果有疑问或者需要欢迎下载本文档参考使用 如果有疑问或者需要 CADCAD 图纸的请联系图纸的请联系 q1484406321q1484406321 河南理工大学万方科技学院本科毕业论文河南理工大学万方科技学院本科毕业论文 4 欢迎下载本文档参考使用 如果有疑问或者需要欢迎下载本文档参考使用 如果有疑问或者需要 CADCAD 图纸的请联系图纸的请联系 q1484406321q1484406321 河南理工大学万方科技学院本科毕业论文河南理工大学万方科技学院本科毕业论文 5 2 金属材料的分析及选用原则金属材料的分析及选用原则 2 1 金属材料的分析金属材料的分析 机械制造中最常用的材料是钢和铸铁 其次是有色金属合金 非金 属材料如塑料 橡胶等 在机械制造中也得到了广泛的应用 金属材料主要指铸铁和钢 它们均是铁碳合金 它们的区别主要在 于含碳量的不同 含碳量小于 2 的铁碳合金称为钢 含碳量大于 2 的 称为铁 1 铸铁 常用的铸铁有灰铸铁 球墨铸铁 可锻铸铁 合金铸铁等 其中灰 铸铁和球墨铸铁属脆性材料 不能辗压和锻造 不易焊接 但具有适当 的易熔性和良好的液态流动性 因而可铸成形状复杂的零件 灰铸铁的 抗压强度高 耐磨性 减振性好 对应力集中的敏感性小 价格便宜 但其抗拉强度较钢差 灰铸铁常用作机架或壳座 球墨铸铁强度较灰铸 铁高且具有一定的塑性 球墨铸铁可代替铸钢和锻钢用来制造曲轴 凸 轮轴 油泵齿轮 阀体等 2 钢 钢的强度较高 塑性较好 可通过轧制 锻造 冲压 焊接和铸造 方法加工出各种机械零件 并且可以用热处理和表面处理方法提高机械 性能 因此它应用极为广泛 钢的类型很多 按用途分 钢可分为结构钢 工具钢和特殊用途钢 结构钢可用于加工机械零件和各种工程结构 工具钢可用于制造各种刀 具 模具等 特殊用途钢 不锈钢 耐热钢 耐腐蚀钢 主要用于特殊 欢迎下载本文档参考使用 如果有疑问或者需要欢迎下载本文档参考使用 如果有疑问或者需要 CADCAD 图纸的请联系图纸的请联系 q1484406321q1484406321 河南理工大学万方科技学院本科毕业论文河南理工大学万方科技学院本科毕业论文 6 的工况条件下 按化学成分 钢可分为碳素钢和合金钢 碳素钢又包括 普通碳素结构钢和优质碳素结构钢 普通碳素结构钢 如 Q215 Q235 一般只保证机械强度而不保证化学成分 不宜进行热处理 通常用于不太重要的零件和机械结构中 碳素钢的性能主要取决于其含 碳量 含碳量越多 其强度越高 但塑性越低 低碳钢的含碳量低于 0 25 其强度极限和屈服极限较低 塑性很高 可焊性好 通常用于 制作螺钉 螺母 垫圈和焊接件等 含碳量在 0 1 0 2 的低碳钢零 件可通过渗碳淬火使其表面硬而心部韧 一般用于制造齿轮 链轮等要 求表面耐磨而且耐冲击的零件 中碳钢的含碳量在 0 3 0 5 之间 它的综合力学性能较好 因此可用于制造受力较大的螺栓 螺母 键 齿轮和轴等零件 含碳量在 0 55 0 7 的高碳钢具有高的强度和刚性 通常用于制作普通的板弹簧 螺旋弹簧和钢丝绳 合金结构钢是在碳钢 中加入某些合金元素冶炼而成 每一种合金元素低于 2 或合金元素总 量低于 5 的称为低合金钢 每一种合金元素含量为 2 5 或合金元素 总含量为 5 10 的称为中合金钢 每一种合金元素含量高于 5 或合金 元素总含量高于 10 的称为高合金钢 加入不同的合金元素可改变钢的 机械性能并具有各种特殊性质 例如铬能提高钢的硬度 并在高温时防 锈耐酸 镍使钢具有良好的淬透性和耐磨性 但合金钢零件一般都需经 过热处理才能提高其机械性能 此外 合金钢较碳素钢价格高 对应力 集中亦较敏感 因此只有当碳素钢难于胜任工作时才考虑采用 用碳素钢和合金钢浇铸而成的铸件称为铸钢 通常用于制造结构复 杂 体积较大的零件 但铸钢的液态流动性比铸铁差 且其收缩率较铸 铁件的大 故铸钢的壁厚常大于 10 其圆角和不同壁厚的过渡部 分应比铸铁件大 表 2 1 是常用的金属材料的机械性能 欢迎下载本文档参考使用 如果有疑问或者需要欢迎下载本文档参考使用 如果有疑问或者需要 CADCAD 图纸的请联系图纸的请联系 q1484406321q1484406321 河南理工大学万方科技学院本科毕业论文河南理工大学万方科技学院本科毕业论文 7 表 2 1 常用钢铁材料的机械性能 材料机械性能 名称牌号 抗拉强度 b N mm2 屈服强度 s N mm2 硬度 HBS 普通碳 素结构钢 Q215 Q235 Q255 Q275 335 410 375 460 410 510 490 610 215 235 255 275 优质碳 素结构钢 20 35 45 410 530 600 245 315 355 156 197 220 合金结 构钢 18Cr2Ni4W 35SiMn 40Cr 40CrNiMo 20CrMnTi 65Mn 118 785 981 980 1079 735 835 510 785 835 834 430 260 229 247 269 217 285 铸钢 ZG230 450 ZG270 500 ZG310 570 450 550 570 230 270 310 130 143 153 灰铸铁 HT150 HT200 HT250 145 195 240 150 200 170 220 190 240 球墨铸 铁 QT450 10 QT500 7 QT600 3 QT700 2 450 500 600 700 310 320 370 420 160 210 170 230 190 270 225 305 2 2 金属材料的选用原则金属材料的选用原则 从各种各样的材料中选择出合适的材料是一项受到多方面因素制约 欢迎下载本文档参考使用 如果有疑问或者需要欢迎下载本文档参考使用 如果有疑问或者需要 CADCAD 图纸的请联系图纸的请联系 q1484406321q1484406321 河南理工大学万方科技学院本科毕业论文河南理工大学万方科技学院本科毕业论文 8 的工作 通常应考虑以下几个原则 1 载荷的大小和性质 应力的大小 性质及其分布状况 对于承受拉伸载荷为主的零件宜选用钢材 承受压缩载荷的零件应 选用铸铁 脆性材料原则上只适用于制造承受静载荷的零件 承受冲击 载荷时应选择塑性材料 2 零件的工作条件 在腐蚀介质中工作的零件应选用耐腐蚀材料 在高温环境下工作的 零件应选耐热材料 在湿热环境下工作的零件应选用防锈能力较好的材 料 如不锈钢 铜合金等 零件在工作中有可能发生磨损的部位 要提 高其表面硬度 以增强耐磨性 应选择适于进行表面处理的淬火钢 渗 碳钢 氮化钢 金属材料的性能可通过热处理和表面强化 如喷丸 滚 压等 来提高和改善 因此要充分利用热处理和表面处理的手段来发挥 材料的潜力 3 零件的尺寸及质量 零件尺寸的大小及质量的好坏与材料的品种及毛坯的制取方法有关 对外形复杂 尺寸较大的零件 若考虑用铸造毛坯 则应选用适合铸造 的材料 若考虑用焊接毛坯 则应选用焊接性能较好的材料 尺寸小 外形简单 批量大的零件 适于冲压和模锻 所选材料就应具有较好的 塑性 4 经济性 选择零件材料时 当用价格低廉的材料能满足使用要求时 就不应 选择价格高的材料 这对于大批量制造的零件尤为重要 此外 还应考 虑加工成本及维修费用 为了简化供应和储存的材料品种 对于小批制 造的零件 应尽可能减少同一部设备上使用材料的品种和规格 使综合 经济效益最高 欢迎下载本文档参考使用 如果有疑问或者需要欢迎下载本文档参考使用 如果有疑问或者需要 CADCAD 图纸的请联系图纸的请联系 q1484406321q1484406321 河南理工大学万方科技学院本科毕业论文河南理工大学万方科技学院本科毕业论文 9 3 千斤顶材料的选择千斤顶材料的选择及主要零件的加工工艺及主要零件的加工工艺 千斤顶属于传力螺旋传动 这种螺旋传动类型主要是承受很大的轴 向力 为间歇性工作方式 每次的工作时间较短 工作的速度也不高 而且要求有自锁能力 千斤顶是一种常见的中间传递机构 其构成的主 要零部件 如图所示 由上图可知 该千斤顶主要有以下几部分组成 下部是底座 中间 是起重螺杆 其上部分别是旋转杆 螺钉和顶盖 千斤顶是作用力的中间传递机构 是顶起重物的部件 使用时 只 欢迎下载本文档参考使用 如果有疑问或者需要欢迎下载本文档参考使用 如果有疑问或者需要 CADCAD 图纸的请联系图纸的请联系 q1484406321q1484406321 河南理工大学万方科技学院本科毕业论文河南理工大学万方科技学院本科毕业论文 10 需按逆时针方向转动上面的旋转杆 使起重螺杆向上升起 通过顶盖将 重物顶起 也即实现了作用力的传递 综上所述千斤顶的组成零件有托杯 螺钉 手柄 挡环 螺母 紧 定螺钉 螺杆 底座 挡环 对于螺钉 挡环等零件 属于标准件 可 以根据要求 选取适当的型号 而对于托杯 手柄 螺母 螺杆 底座 需要进行具体的设计 3 1 千斤顶主要零件材料选择以及加工工艺千斤顶主要零件材料选择以及加工工艺 1 螺钉 零件的材料及热处理对零件的使用性能和寿命有着很大的影响 考 虑到材料的综合性能及经济性 本课题所设计的螺钉的材料应选用 30 钢 因其加工精度并不算太高 因此采用 粗车其外形轮廓 车螺纹 铣槽 热处理 精车的加工方案 2 托杯 欢迎下载本文档参考使用 如果有疑问或者需要欢迎下载本文档参考使用 如果有疑问或者需要 CADCAD 图纸的请联系图纸的请联系 q1484406321q1484406321 河南理工大学万方科技学院本科毕业论文河南理工大学万方科技学院本科毕业论文 11 本课题所设计的顶盖采用的材料是 45 钢 因为它具有较高的强度 硬度和耐磨性 其加工工艺路线为 粗车其外形 铣削内形 铣槽 热处理 精车 3 手柄 因为 45 钢具备较高的强度 硬度和耐磨性 在机械制造中主要用 欢迎下载本文档参考使用 如果有疑问或者需要欢迎下载本文档参考使用 如果有疑问或者需要 CADCAD 图纸的请联系图纸的请联系 q1484406321q1484406321 河南理工大学万方科技学院本科毕业论文河南理工大学万方科技学院本科毕业论文 12 于制造受力较大的机械零件 因此本课题所设计的起重螺杆 选用 45 钢 因其结构简单 故只需 粗车 热处理 精车三个工序即可 4 底座 底座的加工质量对机器的性能和使用寿命有着直接的影响 本课题 所设计的底座采用的材料是铸铁 HT300 因为铸铁具有较好的耐磨性 铸造性 切削性和减振性 而且成本低廉 其加工方法多采用铸造 毛 坯在铸造时应注意防止砂眼和气孔的产生 为了减少残余应力 底座铸 造后应进行时效处理 5 起重螺杆 欢迎下载本文档参考使用 如果有疑问或者需要欢迎下载本文档参考使用 如果有疑问或者需要 CADCAD 图纸的请联系图纸的请联系 q1484406321q1484406321 河南理工大学万方科技学院本科毕业论文河南理工大学万方科技学院本科毕业论文 13 通过对材料的综合性能及经济性的分析比较 本课题所设计的起重螺杆 采用45钢 因为它在机构中起传递作用 所以它需要具备较高的强度 硬度和耐磨性 因此 采用淬火35 45HRC 其加工工艺路径为 粗车 调质处理 加工其外圆轮廓 加工通孔 车矩形螺纹 攻内 螺纹 淬火处理 精车 3 2 托杯 底座材料的托杯 底座材料的确定确定 对于托杯和底座 我们可以看出 在工作的时候 需要承受较大的 压应力 所以 在材料选择时 我们应该选取强度较高的材料 根据材 料的一般性质 强度随着含碳量的增加而提高 所以 底座材料我们可 欢迎下载本文档参考使用 如果有疑问或者需要欢迎下载本文档参考使用 如果有疑问或者需要 CADCAD 图纸的请联系图纸的请联系 q1484406321q1484406321 河南理工大学万方科技学院本科毕业论文河南理工大学万方科技学院本科毕业论文 14 以选择 HT300 该零件可以经过锻造正火处理 已达到强度要求 而托 杯材料 我们选择 45 3 3 螺母和手柄材料的螺母和手柄材料的确定确定 表 3 1 上表即是螺母和手柄常用的几种材料 根据实验的要求可知 该千斤顶受力不大 转速较低 而且主要承 受的是压应力 所以由表 1 2 我们选择 45 钢作为手柄的材料 而对于螺母 需要较高的强度和耐磨性 所以由表 1 2 我们选择 ZCuSn5Pb5Zn5 铸锡青铜 作为螺母的材料 欢迎下载本文档参考使用 如果有疑问或者需要欢迎下载本文档参考使用 如果有疑问或者需要 CADCAD 图纸的请联系图纸的请联系 q1484406321q1484406321 河南理工大学万方科技学院本科毕业论文河南理工大学万方科技学院本科毕业论文 15 4 主要零件的参数设置及加工路径分析主要零件的参数设置及加工路径分析 4 1 概述概述 杆类零件是机械加工中常见的典型零件之一 其中阶梯传动杆应用 较广 其加工工艺能较全面地反映杆类零件的加工规律及共性 根据杆类零件的功用及工作条件 其技术要求主要体现在以下几个 方面 尺寸精度 杆类零件的主要表面常为两类 一类是与内圈配合 的外圆杆颈 即支承杆颈 其尺寸精度要求较高 通常为 IT 5 IT7 另一类为与各类传动件配合的杆颈 即配合杆颈 其精度稍低 常为 IT6 IT9 几何形状精度 主要指杆颈表面 外圆锥面 锥孔等重要表面 的圆度 圆柱度 其误差一般应限制在尺寸公差范围内 对于精密杆 需在零件图上另行规定其几何形状精度 相互位置精度 包括内 外表面 重要杆面的同轴度 圆的径 向跳动 重要端面对轴心线的垂直度 端面间的平行度等等 表面粗糙度 杆的加工表面都有粗糙度的要求 一般需要根据 加工的可能性和经济性来确定 支承杆颈常为 0 2 1 6 m 传动件配 合杆颈常为 0 4 3 2 m 其他 热处理 倒角 倒棱及外观修饰等的要求 欢迎下载本文档参考使用 如果有疑问或者需要欢迎下载本文档参考使用 如果有疑问或者需要 CADCAD 图纸的请联系图纸的请联系 q1484406321q1484406321 河南理工大学万方科技学院本科毕业论文河南理工大学万方科技学院本科毕业论文 16 4 2 杆类零件的材料 毛坯及热处理杆类零件的材料 毛坯及热处理 4 2 1 杆类零件的材料杆类零件的材料 杆类零件材料 常用 45 钢 精度较高的杆可选用 40Cr 轴承 钢 GCr15 弹簧钢 65Mn 也可选用球墨铸铁 对于高速 重载的杆 可 选用 20CrMnTi 20Mn2B 20Cr 等低碳合金钢或 38CrMoAl 氮化钢 杆类毛坯 常用圆棒料和锻件 大型杆或结构复杂的杆可采用 铸件 4 2 2 杆类零件的热处理杆类零件的热处理 锻造毛坯在加工前 均需安排正火或退火处理 使钢材内部晶粒细 化 消除锻造应力 降低材料硬度 改善切削加工性能 毛坯经过加热 锻造后 可使金属内部纤维组织沿表面均匀分布 获得较高的抗拉 抗 弯及抗扭强度 调质一般安排在粗车之后 半精车之前 以获得良好的物理力学性 能 表面淬火一般安排在精加工之前 这样可以纠正因淬火引起的局部 变形 精度要求高的杆 在局部淬火或粗磨之后 还需进行低温时效处理 经综合考虑 本课题所设计的起重螺杆可采用 45 钢 因其在机构 中起传递作用 则需要有较高的强度 硬度和耐磨性 因此 采用淬火 35 45HRC 欢迎下载本文档参考使用 如果有疑问或者需要欢迎下载本文档参考使用 如果有疑问或者需要 CADCAD 图纸的请联系图纸的请联系 q1484406321q1484406321 河南理工大学万方科技学院本科毕业论文河南理工大学万方科技学院本科毕业论文 17 5 工艺装备的选择工艺装备的选择 工艺装备选择的合理与否 将直接影响工件的加工精度 生产效率 和经济效益 应根据其生产类型 具体加工条件 工件结构特点和技术 要求等综合因素来选择工艺装备 5 1 夹具的选择夹具的选择 一般来说 单件 小批量生产时应首先采用各种通用夹具和机床附 件 如各种卡盘 机床用平口虎钳 分度盘 回转台等 如条件具备 可选用组合夹具 以提高生产效率 对于大批和大量生产 为提高生产 率应尽量采用专用高效夹具 多品种中 小批量生产可采用可调整夹具 或成组夹具 另外 夹具的精度还应与零件的加工精度相适应 具体选择原则如下 1 单件小批量生产时 优先选用组合夹具 可调夹具和其它通 用夹具 以缩短生产准备时间和节省生产费用 2 成批生产时才考虑采用专用夹具 并力求结构简单 3 零件的装卸要快速 方便 可靠 以缩短机床的停顿时间 4 夹具上各零部件应不防碍机床对零件各表面的加工 即夹具 要敞开 其定位 夹紧机构元件不能影响加工中的走刀 5 为提高数控加工的效率 批量较大的零件加工可以采用多工 位 气动或液压夹具 6 夹具应具有较高的定位精度 尽可能做到定位基准与设计基 准重合 以减小定位误差 各夹具元件应具有较好的精度保持性 以利 于长期可靠地使用 7 排屑要方便 顺畅 以避免切屑聚集破坏工件的定位及切屑 带来的大量热量引起热变形 影响加工质量 欢迎下载本文档参考使用 如果有疑问或者需要欢迎下载本文档参考使用 如果有疑问或者需要 CADCAD 图纸的请联系图纸的请联系 q1484406321q1484406321 河南理工大学万方科技学院本科毕业论文河南理工大学万方科技学院本科毕业论文 18 因为本课题所要加工的起重螺杆形状较简单 采用通用夹具即可 因此可选用三爪卡盘 顶尖 尾座和万能分度头等 5 2 刀具的选择刀具的选择 通常 我们应根据机床的加工能力 工件材料的性能 加工工序 切削用量以及其它相关因素正确地选用刀具及刀柄 刀具选择总的原则 是 安装调整方便 刚性好 耐用度和精度高 在满足加工要求的前提 下 尽量选择较短的刀柄 以提高刀具加工的刚性 选择刀具时 一般优先采用通用的标准刀具 尽量不用或少用特殊 的非标准刀具 若采用机械集中加工 则可采用各种高效的专用刀具 复合刀具和多刃刀具等 尽量使用不重磨刀片 少用焊接式刀片 刀具 的类型 规格和精度等级应符合加工要求 我们都知道 刀具材料通常是指刀具切削部分的材料 在切削过程 中 刀具切削部分直接承担切削工作 刀具切削性能的好坏对于切削加 工效率 刀具寿命 刀具消耗 加工成本 加工精度和表面质量等都有 着密切的关系 而刀具的切削性能 首先取决于切削部分的材料 5 2 1 刀具材料的基本要求刀具材料的基本要求 在切削过程中 刀具切削部分不仅要承受很大的切削力 切削热的 作用 同时刀具与工件及切屑之间产生剧烈的摩擦 因而发生磨损 在 切削余量不均匀或切削断续表面时 刀具还将受到很大的冲击和振动 因此要保持刀具的切削能力 刀具切削部分的材料必须具备以下的几个 基本性能 A 高的硬度和耐磨性 硬度是刀具材料应具备的最基本性能 要 实现切削 刀具材料的硬度必须高于工件材料的硬度 常温下一般应在 60HRC 以上 一般刀具硬度越高 耐磨性越好 耐磨性除了与硬度有关 欢迎下载本文档参考使用 如果有疑问或者需要欢迎下载本文档参考使用 如果有疑问或者需要 CADCAD 图纸的请联系图纸的请联系 q1484406321q1484406321 河南理工大学万方科技学院本科毕业论文河南理工大学万方科技学院本科毕业论文 19 外 还与刀具金相组织中的碳化物的种类 数量 大小及分布情况有关 系 刀具材料含耐磨合金碳化物越多 晶粒越细 分布越均匀 耐磨性 就越好 B 足够的强度和韧性 刀具切削部分要承受很大的切削力和冲击 力 因此 刀具材料必须要有足够的强度和韧性 以防止在承受冲击和 振动时不致发生断裂和崩刃的现象 一般用刀具材料的抗弯强度和冲击 韧性值来反映材料的强度和韧性 C 良好的耐热性和导热性 刀具材料的耐热性是指在高温下仍能 保持其硬度和强度基本不变的性能 这是刀具材料必备的关键性能 耐 热性越好 刀具材料在高温时抗塑性变形的能力 抗磨损的能力就越强 高温硬度是耐热的重要指标 常用耐热温度来表示 如高速钢约为 600 硬质合金可达 800 1000 刀具材料的导热性越好 切削时产 生的热量越容易传出去 从而可以降低切削部分的温度 以减轻刀具的 磨损 D 良好的工艺性 为了便于制造 要求刀具材料应具有较好的被 加工性能 包括热加工性能 热处理性能 热塑性 可旱性 淬透性等 和机械加工性能 可磨削加工性等 E 经济性 经济性是评定刀具材料性能的重要指标之一 有些材 料制成刀具尽管很贵 但因其使用寿命长 生产效率高 加工的零件综 合单件成本不一定高 经济性应综合考虑各方面的因素 此外 对于高速加工刀具 还需要具备高强度 高化学稳定性 高 抗冲击能力等性能 5 2 2 常用的刀具材料常用的刀具材料 刀具材料的种类很多 常用的有工具钢 硬质合金 陶瓷 金刚石 欢迎下载本文档参考使用 如果有疑问或者需要欢迎下载本文档参考使用 如果有疑问或者需要 CADCAD 图纸的请联系图纸的请联系 q1484406321q1484406321 河南理工大学万方科技学院本科毕业论文河南理工大学万方科技学院本科毕业论文 20 和立方氮化硼等 其中 工具钢又包括碳素工具钢 合金工具钢和高速 钢三种 碳素工具钢和合金工具钢因耐热性很差 故只宜做手工刀具 陶瓷 金刚石和立方氮化硼由于质脆 工艺性差及价格昂贵等原因 因 此仅在较小的范围内使用 所以 目前最常用的刀具材料是高速钢和硬 质合金 另外 在选用刀具时还应注意以下几点 1 在数控机床上铣削平面时 应采用镶装可转位硬质合金刀片的 铣刀 一般采用两次走刀 一次粗铣 一次精铣 当连续切削时 粗铣 刀直径要小一些 精铣刀直径要大一些 最好能包容待加工面的整个宽 度 当加工余量大 且加工面又不均匀时 刀具直径要选得小些 否则 当粗加工时会因接刀刀痕过深而影响加工质量 2 高速钢立铣刀多用于加工凸台和凹槽 最好不要用于加工毛坯 面 因为毛坯面有硬化层和夹砂现象 刀具会很快被磨损 3 加工余量较小 并且要求表面粗糙度值较低时 应采用镶立方 氮化硼刀片的端铣刀或镶陶瓷刀片的端铣刀 4 镶硬质合金的立铣刀可用于加工凹槽 窗口面 凸台面和毛坯 表面 5 镶硬质合金的玉米铣刀可以进行强力切削 铣削毛坯表面和用 于孔的粗加工 6 精度要求较高的凹槽加工时 可以采用直径比槽宽小一些的立 铣刀 先铣槽的中间部分 然后再利用刀具半径补偿功能铣削槽的两边 直到达到精度要求为止 7 对于一些立体型面和变斜角轮廓外形的加工 常采用球头铣刀 环形铣刀 锥形铣刀和盘形铣刀 8 在数控铣床上钻孔 一般不采用钻模 钻孔深度为直径的 5 倍 欢迎下载本文档参考使用 如果有疑问或者需要欢迎下载本文档参考使用 如果有疑问或者需要 CADCAD 图纸的请联系图纸的请联系 q1484406321q1484406321 河南理工大学万方科技学院本科毕业论文河南理工大学万方科技学院本科毕业论文 21 左右的深孔加工容易折断钻头 应注意冷却和排屑 钻孔前最好先用中 心钻钻一个中心孔或用一个刚性较好的短钻头锪窝引正 锪窝除了可以 解决毛坯表面钻孔引正问题外 还可以代替孔口倒角 经过综合分析考虑 本次设计所选用的刀具为外圆车刀 切断刀 球头铣刀 方牙螺纹刀 中心钻 麻花钻 丝锥 刀具材料选用常用的 硬质合金 5 3 量具的选择量具的选择 单件 小批量生产时应广泛采用通用量具 如游标卡尺 千分尺 百分尺和千分表等 大批 大量生产时应采用极限量规 如通规 止规 和高效的专用检验夹具 量仪等 量具的精度必须与加工精度相适应 因本零件属于小批量生产 因此 选用通用量具即可 如游标卡尺 千分尺等 5 4 切削用量的选择切削用量的选择 正确地选择切削用量 对保证产品质量 提高效率 降低加工成本 具有重要的作用 切削用量的选择主要根据工件的材料 加工精度和表 面粗糙度的要求进行 同时还要兼顾刀具的耐用度 工艺系统的刚度和 机床功率等条件 对于高效率的金属切削机床加工来说 被加工材料 切削刀具 切削用量是三大要素 因为这些条件决定着加工质量 刀具 寿命和加工时间 5 4 1 对加工质量的影响对加工质量的影响 1 切削速度的影响 因为切削速度对切削温度的影响最大 所以 切削速度主要是通过温度来影响加工质量的 随着切削速度的增加 切 削温度上升 工件的温升变化和刀具磨损加快 使误差加大 同时工件 欢迎下载本文档参考使用 如果有疑问或者需要欢迎下载本文档参考使用 如果有疑问或者需要 CADCAD 图纸的请联系图纸的请联系 q1484406321q1484406321 河南理工大学万方科技学院本科毕业论文河南理工大学万方科技学院本科毕业论文 22 表面层的热应力 金相组织也发生变化 使工件表面质量下降 2 进给速度的影响 在中等以上进给速度时 降低进给速度可以 降低表面粗糙度值 但当低速切削时 由于存在塑性变形故可使粗糙度 值增大 粗加工时为提高生产效率 可以选取较高的进给速度 切断 精加工或用高速钢刀具切削时 宜选取较低的进给速度 有时还可以选 择极小的进给速度 空行程运动 特别远距离返回程序原点或机床参考 点时可以设定尽量大的进给速度 3 被吃刀量的影响 随着被吃刀量的增大 切削力成正比地增加 工艺系统会发生变形 振动等 使加工精度和表面粗糙度下降 5 4 2 对刀具寿命的影响对刀具寿命的影响 切削速度 进给量 被吃刀量增加时 刀具磨损加剧 耐用度降低 其中影响最大的是切削速度 其次是进给量 影响最小的是被吃刀量 因此精密的刀具不宜采用高速切削和较大的进给速度 5 4 3 对加工时间的影响对加工时间的影响 在一定切削条件下 合理地选择切削用量是提高切削效率 保证刀 具耐用度和加工质量的主要手段 所以 经济的 有效的加工方式 要求必须合理地选择切削条件 合理选择切削用量的基本原则是 a 粗加工时 一般以提高生产效率 为主 即在工艺系统刚性允许时 应首先选择一个尽可能大的被吃刀量 以减少走刀次数 但也应考虑经济性和加工成本 b 当零件的精度要 求较高时 则应考虑适当留出半精加工和精加工的切削余量 在进行半 精加工和精加工时 应在保证加工质量的前提下 兼顾切削效率 经济 性和加工成本 c 精加工时 加工精度和表面粗糙度要求较高 加工 余量不大且较均匀 选择切削用量时应着重考虑如何保证加工质量 并 欢迎下载本文档参考使用 如果有疑问或者需要欢迎下载本文档参考使用 如果有疑问或者需要 CADCAD 图纸的请联系图纸的请联系 q1484406321q1484406321 河南理工大学万方科技学院本科毕业论文河南理工大学万方科技学院本科毕业论文 23 在此基础上尽量提高生产率 因此 精车时应选用较小的被吃刀量和进 给速度 并选用性能高的刀具材料和合理的几何参数 以尽可能提高切 削速度 其次选择一个较大的进给量 最后在主轴转速确定时 主要根 据工件材料 刀具材料 机床功率和加工性质 粗车 精车 等条件来确 定允许的切削速度 在确定每道工序的具体切削用量时 应根据刀具的耐用度 切削用 量手册和机床说明书中的规定来合理选择 也可以结合实际经验用类比 法来确定切削用量 在选择切削用量时要充分保证刀具能加工完一个零 件 或保证刀具耐用度不低于一个工作班 最少不低于半个工作班的工 作时间 背吃刀量主要受机床刚度的限制 在机床刚度允许的情况下 尽可 能使背吃刀量等于工序的加工余量 这样可以减少走刀次数 提高加工 效率 对于表面粗糙度和精度要求较高的零件 要留有足够的精加工余 量 数控加工的精加工余量可以比通用机床加工时的余量小一些 在确定切削用量时 要根据被加工工件的材料 硬度 切削状态 背吃刀量 进给量以及刀具耐用度等情况 最后选择出合适的切削速度 欢迎下载本文档参考使用 如果有疑问或者需要欢迎下载本文档参考使用 如果有疑问或者需要 CADCAD 图纸的请联系图纸的请联系 q1484406321q1484406321 河南理工大学万方科技学院本科毕业论文河南理工大学万方科技学院本科毕业论文 24 表 5 1 为车削加工时的选择切削条件的参考数据 根据经验选择 一般粗车切削深度为 2 3mm 半精车切削深度为 0 5 2mm 精车切削深度为 0 2 0 5mm 本课题所加工的起重螺杆为 45 钢 由上表可知 切削速度应在 70 220mm min 之间 根据经验 我们选择 Vc 80mm min 由公式 S 1000Vc dw dw 未加工工件的 直径 可以计算出 粗车时主轴转速 S 720r min 精车时 S 1200r min 5 5 进给路线的确定进给路线的确定 在数控机床加工过程中 进给路线的确定是非常重要的 它与工件 的加工精度和粗糙度直接相关 所谓进给路线就是指数控机床在加工过 欢迎下载本文档参考使用 如果有疑问或者需要欢迎下载本文档参考使用 如果有疑问或者需要 CADCAD 图纸的请联系图纸的请联系 q1484406321q1484406321 河南理工大学万方科技学院本科毕业论文河南理工大学万方科技学院本科毕业论文 25 程中刀具刀位点相对于工件运动的轨迹 确定进给路线 就是确定刀具 的移动路线 进给路线不仅包括切削加工时的进给路线 还包括刀具到 位 对刀 退刀和换刀等一系列过程的刀具运动路线 进给路线不仅反 映了加工内容 也说明了加工顺序 确定数控车削进给路线的工作重点 主要在于确定粗加工及空 行程的进给路线 因为精加工切削过程的进给路线基本上都是沿其 零件设 计图确定的轮廓顺序进行的 车削进给路线泛指刀具从对刀点 或机床固定原点 开始运动起 直至返回该点并结束加工程序所经过的路径 包括切削加工的路径及刀 具切入 切出等非切削空行程路径 其基本原则是 1 选择工件刚性破坏小的路线 以减少加工变形对加工精度的 影响 2 切入和切出的路线应考虑外延 以保证加工的表面质量 3 力求空行程路线最短 可通过巧用起刀点 将起刀点与其对 刀点重合在一起 巧设换 转 刀点 如果将第二把刀的换刀点也设置 在合适点位置上 则可缩短空行程距离 在合理安排 回零 路线时 应使其前一刀终点与后一刀起点间的距离尽量减短 或者为零 即可满 足进给路线为最短的要求 4 力求切削进给路