多功能粉碎机的设计

摘 要粉碎机械是应用机械力对固体物料进行粉碎作业，使之变为小块、细粒或粉末的机械。目前粉碎机在各生产、科研、医疗等行业被广泛应用。除了以上行业外还有矿产、涂料、冶金等行业，甚至科研单位都非常需要粉碎机。因此，如何设计出更符合各行各业生产需要的、先进的粉碎机是粉碎机生产单位的当务之急。目前国内外市场出现了多种原理的粉碎机，尤其是锤片式和盘片式粉碎机在工农业生产中，已经得到广泛的应用，而且应用操作简单方便，但是这两种机型在性能上，锤片机应用广而应用在物料的粗加工上，盘片式机用于半精或精加工。为此，本设计将锤片式和盘片式优点性能结合，设计出了性能优良的的多功能粉碎机。本次毕业设计所做主要工作和结论如下：1、了解了与粉碎机相关的知识；熟悉了粉碎机粉碎原理与分类，调查了国内外应用性能现状与市场前景，明确了多功能粉碎机的意义与基本原理。2、通过查阅资料、市场调研确定了多功能粉碎机相关的总体方案。采取活动锤片和磨片结构；动、静片采用螺钉紧固方式安装。针对不同物料换取适当磨片或锤片。3、独立完成了大轴、小齿轮轴和大齿轮的零件设计，大轴的加工工艺设计、带轮、磨片部件设计。4、完成了详细的设计说明书及答辩材料。关键词：多功能，粉碎机，锤片式，磨片式，设计 ABSTRACTCrushing machine is applied mechanical force to smash the operation of solid materials, making it a small, fine or powder machinery. The current mill in the production, scientific research, medical, and widely used. In addition to these trades, there are minerals, coatings, metallurgy and other industries, and even scientific research units have a great need for shredders. Therefore, how to design more in line with the production needs of businesses, advanced mill mill production unit is imperative. Present a variety of domestic and international market principle grinder, in particular hammer and disc mill in industrial and agricultural production, has been widely used, and application of simple operation, the two models in performance on the application of hammer machine widely used in materials and roughing, the disc-type machine for semi-intensive or finishing. To this end, the design will hammer and disc-style performance advantages combined with excellent performance designed multi-function mill. The main work done by graduate design and conclusions are as follows: 1, to understand and mill-related knowledge; familiar with the principles of jet milling and classification, investigating a domestic situation and market prospects of application performance, multi-function mill clear meaning and basic principles. 2, through access to information, market research to determine the overall multi-function mill-related programs. Activities undertaken hammer and grinding structure; dynamic and static slice install with screw fastening. Appropriate for different materials for grinding or hammer. 3, independently of the main shaft, pinion gear shaft and a large part design, processing technology designed shaft, pulley, grinding components design. 4, completed a detailed design specification and defense materials. Key words: multi-functional, grinder, hammer, grinding style, design 目 录第 1章 绪论 11.1 粉碎机的应用 11.2 我国粉碎机的应用现状 11.3 我国粉碎技术存在的主要问题 11.4 多功能粉碎机设计的意义 21.5 多功能粉碎机设计的创新 2第 2章 总体方案与动力设计 32.1 多功能粉碎方案设计 32.2 动力设计与参数确定 4第 3章 带轮设计 73.1 多功能粉碎方案设计 73.2 带轮参数确定 7第 4章 齿轮系设计 104.1 齿轮设计 104.2 大轴设计 134.3 齿轮轴设计 17第 5章 锤片与磨片设计 215.1 磨片设计 215.2 锤片设计 22第 6章 典型零件加工工艺设计与整机装配与使用要点 246.1 大轴的加工工艺设计 245.2 整机安装与使用要点 27结论 29参考文献 30致谢 31第 1章 绪论1.1 粉碎机的应用我国是一个农业大国，有着丰富的生物质资源，由于大部分生物质原料在开发利用前都需要进行粉碎加工处理，以便作进一步加工利用。粉碎技术在食品、药品方面也是必不可少的。食品超微粉碎技术的应用是食品加工业的一种新尝试，美国、日本市售的果味凉茶、冻干水果粉、超低温速冻龟鳖粉等都是应用超微粉碎技术加工而成的超微粉碎食品可作为食品原料添加到糕点、糖果、果冻、果酱、冰淇淋、酸奶等多种食品中，增加食品的营养，增进食品的色香味，改善食品的品质，丰富食品的品种。鉴于超微粉食品的溶解性、吸附性、分散性好，容易消化吸收，故可作为减肥食品、糖尿病人专用食品、中老年食品、保健食品、强化食品和特殊营养食品。各种行业里的粉碎工艺研究促进粉碎机械机构学的发展。粉碎,不仅存在于矿产资源领域,在冶金、化工、水泥、建筑业等,同样有大量的粉碎作业。社会的发展,促使了这些行业的快速发展,对高效率的粉碎机械提出了更新更高的要求。1.2 我国粉碎机技术现状中国工业化的超细粉碎与精细分级技术的发展及设备的制造始于 20 世纪 70 年代末和 80 年代初。迄今为止,中国超细粉碎技术与设备的发展大体上经历了 3 个阶段:从 80 年代初至 80 年代中期以引进国外技术和设备为主,期间国内的超细粉碎技术、设备制造和工艺刚刚起步,许多方面还基本上是空白;80 年代中期至 90 年代中期是引进国外技术、设备与国内仿制、开发同步进行的时期,我国的主要超细粉碎和分级设备研发机构和制造厂商基本上是在这一阶段发展和形成的;90 年代中期以后,进入了自主开发和制造为主、引进为辅的阶段,期间建立的超细粉体加工厂大多采用国产技术和设备。从 1995 年至今,我国超细粉碎与精细分级技术及设备取得了明显的进展,具有自主知识产权或发明专利的超细粉碎技术和设备的数量较前 10 年显著增加。这一进展主要体现在设备的处理能力、耐磨性、工艺配套和自动控制等综合性能以及超细粉体的生产能力、产品质量、单位产品能耗等方面。1.3 我国粉碎技术存在的主要问题大型设备不足。虽然我国目前生产设备厂商不少,各种超细粉碎设备基本上都能生产,但是,与欧美及日本等国相比,我国的大型设备明显不足。例如,国外大型气流粉碎机的单机生产能力可达10 t/h以上,国内气流磨的单机生产能力最大只有1 t/h左右;再如,国外大型精细气流分级机(细粒级产品细度d97=67m)的单机处理能力可达10t/h以上,国内此类精细气流分级机的单机生产能力最大只有7 t/h左右。在超细粉体加工中,采用大型设备可以降低单位产品能耗、简化工艺和减少占地面积,从而减少单位产品的设备投资和生产成本。随着超细粉体市场的不断扩充和生产规模的扩大,对大型超细粉碎和精细分级设备的需求将不断增加,如果届时国内不能生产,将不得不从国外进口。工艺控制技术落后。目前我国大多数超细粉碎工艺设备及生产线基本上依赖于人工凭经验进行操作或控制,从而使产品质量不能稳定。磨耗和单位产品能耗偏高。磨耗主要与材质有关,单位产品能耗偏高主要与超细粉碎设备处理能力小、粉碎能量利用率低、工艺复杂等有关。特殊粒形超细粉体的生产工艺和设备落后。最明显的例子是大径厚比白云母粉,目前我国还没有能稳定加工满足市场需求的大径厚比白云母粉的。1.4 多功能粉碎机设计的意义 食品、饲料工业上常用粉碎机有锤片式和盘片式。这两种粉碎机都是靠锤片或盘片与物料冲击或碰撞来实现粉碎，存在锤片和盘片磨损问题，适合用来处理硬度不太大的物料。这类粉碎机具有粉碎功率大，粉碎粒度易于调节，应用范围广，占地小，易实现连续闭路粉碎。因此在市场上具有较高的占有率。盘片式粉碎机在加工粒度上可以很好的控制，物料的粒度可达到较小直径，它适合加工纤维物料以及一些软物料。由于这两种粉碎机适合于不同类型的物料，又具有各自的优点。对此，本设计旨在设计出集两种粉碎机的优点于一体、适用范围广、价格便宜、性能优良、能被普通小型用户适用的多功能粉碎机。1.5 本课题设计的创新点 本毕业设计题改变了传统单一的粉碎方式，将锤片式和盘片式粉碎原理进行集成，使粉碎机粉碎范围得到很大程度的拓宽，降低了成本，该机设计对促进饲料工业的发展具有一定现实意义。第 2章 总体方案与动力设计2.1 总体方案确定2.1.1 粉碎室粉碎方案选择 磨片式粉碎机是利用由静盘与动盘的高速相对运行，对物料进行粉碎（含冲击、剪切、碰撞、摩擦等） 。动、静圆盘上有很多依同心圆排列的齿状，针状或棒状指爪，而且一个圆盘上每层的指爪都深入到另一个圆盘的两层指爪之间，当动盘运动时，相临的指爪碰撞物料撕碎物料。锤式粉碎机是靠转子的锤或锤片在转子的运转下，对物料撞击破碎，再用筛片细化。锤片式和盘片式粉碎机在工农业生产中，已经得到广泛的应用，而且应用操作简单方便，但是这两种机在性能上，锤片机应用广而应用在物料的粗加工上，盘片式机用于半精或精加工。所以粉碎机的结构上，锤片式和盘片式能优点结合性能将是非常优异的，在经济上也是可行的。由于这两种方式都应用了回转运动，因此可选用动锤片和动磨盘活动方式，使用沉头螺钉方式安装在回转轴上。这样多功能粉碎机就改变了以前单一粉碎机动、静片紧固一体的方式。当适用锤片机粉碎时可以换上锤片，当适用盘片粉碎机粉碎时，可以换上盘片。它不是两种机器的简单组合，它可以用以更多物料的粉碎。在进料方式上，轴向进料具有粉尘小的优点，便于组装，盘片的旋转能形成吸力，有利于进料，故选择轴向进料方式。粉碎机的结构上，选择锤片式和盘击式这两种类作为核心部分。当用锤片式时用6 目筛子，当用击盘时可以选用 80 目以下。锤片式破碎度为 50.7mm ，磨片式破碎度为 50.177mm1。为增加机座重量，提高粉碎机运行中的稳定性，减少噪音，节约成本，减少因配重而消耗的材料，将动力机配置在机座上。因此本设计的传动简图如图 2-1 所示。2.1.1动力选择机器动力来源一般有：电动机、电池、柴油发动机、汽油发动机等。本着经济、环保、方便原则兼顾安全性能，根据多功能粉碎机使用用户经济承受能力，可选用电动机或发动机。考虑到粉碎机变速大，要求结构紧凑，所以使用电动机作为动力来源。2.2 电动机功率确定粉碎机设计没有现成的公式，根据粉碎耗能的假说理论确定功率需要一系列的参数，这些参数有与粉碎的物料有关，所以需实践实验得到，一般设计不需要这么麻烦。有下经验公式可以以少许参数确定功率出 出出 出出 出 出图 2-1 总体结构示意图 （ 式 ） 2-1dlQ4530（ 式 ） 2-2knP2其中：Q 粉碎机缘计算的转子的生产能力 kg/h d按锤片外的直径 m, m4.0转子长度 m l 物料粉碎前的密度P粉碎机消耗功率, 075632.178.0pn转子的转速, min32rk系数 ：大型机 k=0.15 中型机 k=0.15小型机 k=0.1 根据资料 2p38由于玉米密度大，具有代表性，所以粉碎机以粉碎玉米为依据设计，可以应用到粉碎其它物料。根据式2-1、2-2可得（ 式 ） 2-3)4530(dQnkP选 k=0.15 (选功率系数尽可能选大一点)这样只需一个系数 d,d 一般在 0.30.65 之间 3p210 选 d=0.4m查资料 3得 =1.19kg/cm n 初选 3200r/min (粉碎机一般 n 在 3000 转以上)根据式 2-3： 109.453032.1.)4530( dQnkP这样: P=1.0756302520.717086kw初选 P=1kwP=P/i1i2i3i4i5 P电机功率P粉碎机计算功率i1带传动传动功率效率i2齿轮的传动功率效率i3I 轴上轴承传动功率效率i4II 轴上轴承传动功率效率i5粉碎机主轴联轴器传动功率效率98.06.905./1 pkw34取 因此根据 4选择电动机基本数据如表 2-1 所示：表 2-1 电动机基本参数电机型号 额定功率/kw 满载转速 minr堵矩N.mm 最大转矩N.mm重量 kgY132S-6 3 960 2.0 2.0 63第 3章 带轮设计3.1 确定带传动功率 3.1.1 确定 Pc 查资料 5P202 表 11-7,查得工作情况系数 。2.1Ak计算带轮传动功率时 Pc是根据传递的功率 P，并考虑到载荷性质和每天工作时间等因素的影响而确定的。即 wkpA6.3.3.1.2 选择 V带型号 根据 ，由 5P201 图 11-8 可选取普通 B 型的 V 带min960,.31rpc3.2 带轮参数确定 3.2.1 带轮基准直径与带速验算由 5P201 图 11-8 可知,小带轮基准直径推荐为 112140mm，由表 11-8 则取。md125故由带速 smndr 28.6106954.3106. V 值在 范围内,带轮合格s253.2.2 确定带长 和中心矩 adl由 5P203 式(11-15)得50172. 212add初取 40由 5P203 式(11-16)得maddaL5.12301254.0421取 L0 man 42980.小带轮包角 (符合小带轮包角 的要求)。01281a3.2.3 确定 V带根数 Z查 5P199表 11-4,由线性插值法可得 （特定条件时单根3816.095127.63.0 p普通 V 带基本额定功率）查表 11-5, 由线性插值法可得 （单根普通 V 带的基本额定功率增量）0查表 11-6,由线性插值法可得 （包角系数）ak查表 11-2 由线性插值法可得, （普通 V 带的基准长度系列和带长修正系93.l数） 801.2.816.0lacckppZ取整数 Z=3 根3.2.4 确定单根 V带预紧力 0F查 5P192 表 11-1 得 ,由式(11-20)得单根 V 带轮的预紧力 为：mkgq17. 0FNvKZvpFAc6.1495. 28.6170.28305.3.2.5 确定计算 V带对轴的压力 Q 0F由 5P204 式(11-21)得 NaSimZFQ8976.14322103.2.6 V带轮的结构设计mdSBL mhdBfehbfebdefa25.74.10485.3.401 5.106925.1328.35.50126103.597.2101202min0图 3-1 带轮B0ddbBfebsLdsehaf第 4章 齿轮系设计4.1 齿轮设计 4.1.1 齿轮材料选择与热处理由于圆柱直齿轮易设计加工,且在小功率下完全可满足需要,故选用圆柱直齿轮。由于是用于饲料粉碎的多功能粉碎机，所有应选用闭式齿轮传动。大齿轮材料选用 45 钢,正火处理,硬度 190HB,小齿轮材料选用 45 钢,调质处理,硬度 230HB,两齿轮面硬度差为 40HBS,符合轮齿面传动的设计要求。4.1.2 确定材料许用接触应力查 5P84 表 5-11,两试验齿轮材料的接触疲劳极限应力分别为：查表 5P85 表 5-12，得接触疲劳强度的最小安全系数 ,则两齿轮材料的0.1limHS施用应力分别为4.1.3 根据设计准则的齿面接触疲劳强度设计由 5P82 式(5-34)得因此小齿轮转矩：查 5P81 表 5-9 取载荷系数 K=1.4查表 5-9 取弹性系数 MPaZE8.19取齿宽系数 (闭式传动轮齿面)dMPaHBSH 2531903.481359.048 4.6820)(22lim1 PaSHLIM2.531.4.68.lim22li11323354.14HZEudKTmNT.10469.7305. 361以较小值 代入公式，hMPaH2.5312故4.1.4 几何尺寸计算齿数,由于采用闭式轮齿面传动,小齿轮齿数的推荐值 ,取 ,则4021Z251Z10425Z模数由 5P59 表 5-2 将 m 转化为标准模数,取 m=2。中心矩齿宽 ,取db54.2712mb302,取051b34.1.5 校核齿根弯曲疲劳强度由 5P83 校核公式(5-35)得查表(5-10),两齿轮系数应力校正系数分别为：时， ，251Z62.1FY59.1S时， ，0872查表 5-11,两试齿轮材料的弯曲疲劳权限应力分别为：查表 5-12,弯曲疲劳强度的最小安全系数为 0.1limFS两齿轮材料的许用弯曲疲劳应力分别为：md 54.27.5318940469.713 2.721dZa15EYmbdKTF1MPaHBSF 2359.0135.19 922lim1 PaSFF 20.19lim2li211 将上述参数分别代入校核公式,可得两齿轮的齿根弯曲疲劳强度分别为所以两齿轮齿根弯曲疲劳强度均足够。4.1.6 校核齿根弯曲疲劳强度分度圆直径：齿顶圆直径：齿根圆直径：中心矩：齿宽：MPaYmbdKT FSEF 201857.29.1254.27896012 94.6.21 111 md20152haa 20452dff 195.021mZma21b35012图 4-1 齿轮4.1.7 齿轮精度等级选择齿轮圆周速度：查 5P80 表 5-7,选齿轮精度第 公差组为 7 级4.2 齿轮设计4.2.1 大轴材料选择与热处理轴的材料和热处理方法的选取，并确定轴的材料的许用应力。因为作普通用途，且是小功率，可选用 45 钢，用正火处理。查 5P276 表 15-1 得： 600MPab查表 15-5 得： abMP514.2.2 估计轴的最小直径由 5P277 表 15-2 查取 A=110，根据公式（15-1）得：=1103nPAdm8.16903考虑到键槽.螺纹孔以及协调性，取 d=30mm4.2.3 定轴的各段直径(取轴的设计最小值与带轮连接无影响)md30152（两轴承同型号，初选深沟球轴承，型号为 6008）4734 mhd53)07.21(4525 （根据轴承的安装直径） 。m64.2.4 定轴的各段长度（与带轮宽度相同） ；l451；2smdnV048.1602914.36021 ；ml 3)1(50()15(3 （相对齿轮的宽度窄一点） ； m294（轴环宽度为 ） ；l65 hb4.；26)()0(（轴承的宽度为 15，挡油环厚为 1） ；l174.2.5 大齿轮的受力计算分度圆直径： mzd201转矩：圆周力 NdTFt 4.29802984径向力 ntr 61ta.a 轴向力 0因带的预紧力需要里的作用，因此轴亦存在一个 F0=897N 的作用力。4.2.6 求支反力为方便计算，分别在水平面内与垂直平面内进行计算。4.2.6.1 在水平面的支反力 由 得0AMNRB3.54同理；由 得ZFrA.4.2.6.2 在垂直平面的支座反力由图 4-1 可知mP35.5. 66图 4-1 水平面内的支反力C ABFr Fa026.108)(dFa图 4-2 垂直面内的支反力C ABFt由于 的作用，在支点 A.B 处的支反力：0F得0BMNFRAO9.2081.4897合成支座反力按可能最大的支座反力计算+2BZAAO 7.34.3.522+BR209811494.2.7 轴的强度计算4.2.7.1照弯扭合成强度条件计算 计算弯矩，画弯矩图，由于齿轮的作用力在水平平面的弯矩图 4-4 所示：mNaRMAZD 3.26413.5由于齿轮的作用力在垂直平面的弯矩图如图 4-5 所示：ABF0C图 4-3 F0 作用下的支反力NFRtByA 2.149.281 NCFRAO9 4-4 水平面内弯矩图ABCMDZABCMDy图 4-5 垂直面内弯矩图 mNaRMAyD 02.61842.19由于齿轮的作用力在 D 截面的最大合成弯矩，其弯矩图合成弯矩图如图 4-6 所示：在 F0的作用下，其弯矩图如下： NCFMOD95082178该弯矩图的作用平面与上述合成弯矩图共面，在危险情况下，这时其弯矩为二者ABCMD图 4-6 齿轮 D 截面处最大合成弯矩图图 4-7 F0 作用下弯矩图ABCMDOmNMDYZD.26510 22之和。载面 D 的最大弯矩为： mNMO.51092958.6104.2.7.2 转矩图 根据大齿轮受力计算转矩得 ，其转矩图如下：T.414.2.7.3 校核轴的强度 选择计算弯矩 ，轴直径较小的轴剖面校核计算，这时载面 D22)(aTMca弯矩最大，载面 E 计算弯矩赤较大轴直径小，确定校核此两载面。转矩按脉动循环变化计算，由表 6P1527 表 21-24 的公式。2.38/)(10212EEEdTaM两截面都有 P604.3 小齿轮轴的设计 4.3.1 小齿轮选材 小齿轮轴作普通用途，且是小功率，可选用 45 钢，用正火处理。查 5P276 表 15-1 得： 600MPab查表 15-5 得： abMP514.3.2 确定轴的各段参数 md351TC B A图 4-8 转矩图 05.1)(22DD；md412；5345确定轴的各段长度；ml1；2；l35； 4l6054.3.3 大齿轮的受力计算 分度圆直径： mzd502转矩：圆周力： NTFt 4.98.746径向力： ntr 31072taa 轴向力： 04.3.4 按扭转和弯曲组合变形强度条件进行校核4.5.4.1 按照弯扭合成强度条件计算 计算弯矩，画弯矩图，由于齿轮的作用力在水平平面的弯矩图如下：d1图 4-9 齿轮轴结构尺寸 mP9.6015.96A DCB图 4-11 水平面内弯矩图mNaRMHb 246065.32由于齿轮的作用力在垂直平面的弯矩图mNaRMVb 5968402.12合成弯矩 bHb .13其转矩图为：该弯矩图的 作用平面不但是当其与上述合成弯矩图共面是危险情况，这时其弯矩为二者之和。如载面 D 的最大弯矩为mNMO.51092958.6104.3.4.2 校核轴的强度 选择计算弯矩 ，轴直径较小的轴剖面校核计算，这是载面 D 计2)(aTca算弯矩最大，载面 E 计算弯矩亦较大轴直径小，确定校核此两载面。转矩按脉动循环变化计算，由由表3P1527 表 21-24 的公式2.38/)(10212EEEdTaM两截面都有 =60MPa图 4-13 垂直面内弯矩图A DCBVBMA DCBRV Ft RV1 2图 4-12 垂直平面的受力图ADCBT图 4-14 转矩图 05.)(3212DD第 5章 磨片与锤片设计5.1 磨片设计 5.1.1 磨片设计思想 磨片式粉碎时主要由喂入料斗定磁磨盘，动磨盘，环形筛片组成。其结构简图图 5-1 磨片式粉碎结构简图如图 5-1 所示。为提高机械效率，对于多功能粉碎机，将普通磨片式粉碎机进行改进，采用初磨和二次磨碎方式进行。另外为提高粉碎颗粒均匀度，磨片齿采用非对称布置。在安装定位上，动磨盘通过普通粗牙螺纹连接于转轴上，定磨盘用螺钉安装在机盖上。通过前置的小磨盘与定磨盘内腔实现初磨。5.1.2 磨片选材与结构 磨片式粉碎时，主要依靠磨片齿与物料撞击和磨搓进行粉碎，因此对磨片材料要求具有良好的耐磨性和强度，因此选用 45 钢，盐炉淬火，锤片头部有 4mm 的硬化区，5458.SHRC。为避免磨片齿运动轨迹重复，采用非对称布置，其结构如图 5-2 所示。5.2 锤片设计 5.2.1 锤片的设计思想 普通锤片式具有良好的通用性，可以粉碎谷物籽粒、果蔬、茎杆、饼糟和矿物质。通常由锤片、环形筛、调节旋钮、料斗组成。为提高粉碎效率，实行一机多用，多功能粉碎机保留了磨片式粉碎机的初磨盘部分。其工作原理图如图 5-2 所示。图 5-2 磨片结构图图 5-3 锤片式粉碎结构简图锤片在安装时，采用对称布置，以实现粉碎轨迹不重合，粉碎均匀性增强作用。锤片上设置销轴孔，通过销轴安装在轴套上，在高速旋转时，使得物料更容易被撞击粉碎。选择矩形锤片，使得结构简单，制造容易，通用性好。5.2.2 锤片选材与加工 由于锤片是高速冲击与磨损严重元件，国内生产的锤片大多为中碳钢或中碳合金钢整体淬火和低碳钢渗碳淬火。例如，北京“牧羊牌”锤片为 45 钢，盐炉淬火，锤片头部有 4mm 的硬化区，5458HRC。为了提高锤片的耐磨性，多功能粉碎机锤片采用 20 钢渗碳淬火，渗碳层深 0.8一 1.2mm，渗碳层硬度 5862HRC，这样锤片能保证足够的韧性和整体强度。其加工工艺如下设计：选用 20 钢 903 4.5h 气体渗碳，然后 903 5h 后渗硼空冷。250 1h 回火。这样使渗硼层 0.81.0mm,1800HV, 渗碳层 0.81.2mm。有资料6显示，这种加工工艺能使锤片寿命提高 2 倍。锤片部件图如图 5-4 所示。图 5-4 锤片部件图第 6 章 典型零件加工工艺设计与整机安装使用要点6.1 大轴的加工工艺设计 6.1.1 轴类零件的功用与结构 轴是组成机械的重要零件，也是机械加工中常见的典型零件之一。它支撑着其它转动件回转并传递扭矩，同时又通过轴承与机器的机架连接。 轴类零件是旋转零件，其长度大于直径，由外圆柱面、圆锥面、内孔、螺纹及相应端面所组成。加工表面通常除了内外圆表面、圆锥面、螺纹、端面外，还有花键、键槽、横向孔、沟槽等。6.1.2 轴类零件的技术要求 尺寸精度 轴类零件的尺寸精度主要指轴的直径尺寸精度和轴长尺寸精度。按使用要求，主要轴颈直径尺寸精度通常为 IT6-IT9 级，精密的轴颈也可达 IT5 级。轴长尺寸通常规定为公称尺寸，对于阶梯轴的各台阶长度按使用要求可相应给定公差。 几何精度 轴类零件一般是用两个轴颈支撑在轴承上，这两个轴颈称为支撑轴颈，也是轴的装配基准。除了尺寸精度外，一般还对支撑轴颈的几何精度（圆度、圆柱度）提出要求。此外，相互位置精度还有内外圆柱面的同轴度，轴向定位端面与轴心线的垂直度要求等。6.1.3 轴类零件的材料和毛坯 常用的轴类零件材料有 35、45、50 优质碳素钢，以 45 钢应用最为广泛。对于受载荷较小或不太重要的轴也可用 Q235、Q255 等普通碳素钢。对于受力较大，轴向尺寸、重量受限制或者某些有特殊要求的可采用合金钢。如 40Cr 合金钢可用于中等精度，转速较高的工作场合，该材料经调质处理后具有较好的综合力学性能；选用Cr15、 65Mn 等合金钢可用于精度较高，工作条件较差的情况，这些材料经调质和表面淬火后其耐磨性、耐疲劳强度性能都较好；若是在高速、重载条件下工作的轴类零件，选用 20Cr、20CrMnTi、20Mn2B 等低碳钢或 38CrMoA1A 渗碳钢，这些港经渗碳淬火或渗氮处理后，不仅有很高的表面硬度，而且其心部强度也大大提高，因此具有良好的耐磨性、抗冲击韧性和耐疲劳强度的性能。轴类零件的毛坯常见的有型材（圆棒料）和锻件。大型的，外形结构复杂的轴也可采用铸件。内燃机中的曲轴一般均采用铸件毛坯。 型材毛坯分热轧或冷拉棒料，均适合于光滑轴或直径相差不大的阶梯轴。 锻件毛坯经加热锻打后，金属内部纤维组织沿表面分布，因而有较高的抗拉、抗弯及抗扭转强度，一般用于重要的轴。6.1.4 外圆表面的加工方法及加工精度 轴类、套类和盘类零件是具有外圆表面的典型零件。外圆表面常用的机械加工方法有车削、磨削和各种光整加工方法。车削加工是外圆表面最经济有效的加工方法，但就其经济精度来说，一般适于作为外圆表面粗加工和半精加工方法；磨削加工是外圆表面主要精加工方法，特别适用于各种高硬度和淬火后的零件精加工；光整加工是精加工后进行的超精密加工方法（如滚压、抛光、研磨等） ，适用于某些精度和表面质量要求很高的零件。 外圆表面加工方案 表 6.1 大轴加工工序表工步号 工步内容 精度（公差等级）及粗糙度1 粗车 IT13-IT11 50-12.5 适用于淬火钢以外的各种金属2 粗车 -半精车 IT10-IT8 6.3-3.2 3 粗车 -半精车- 精车 IT8-IT7 1.6-0.8 4 粗车 -半精车 -精车-滚压IT8-IT7 0.2-0.0255 粗车 -半精车- 磨削 IT8-IT7 0.8-0.4 主要用于淬火钢6 粗车 -半精车 -粗磨-精磨IT7-IT6 0.4-0.17 粗车 -半精车 -粗磨-精磨-超精加工IT5 0.1-0.0128 粗车 -半精车-精车-精细车IT7-IT6 0.4-0.025 主要用于要求较高的有色金属 9 粗车 -半精车 -粗磨-精磨-超精磨IT5 以上 0.025-0.00610 粗车 -半精车 -粗磨-精磨-研磨IT5 以上 0.12 6.1.5 外圆表面的车削加工 轴类零件外圆表面的主要加工方法是车削加工。主要的加工形式有： 荒车 自由锻件和大型铸件的毛坯，加工余量很大，为了减少毛坯外圆形状误差和位置偏差，使后续工序加工余量均匀，以去除外表面的氧化皮为主的外圆加工，一般切除余量为单面 1-3mm。 粗车 中小型锻、铸件毛坯一般直接进行粗车。粗车主要切去毛坯大部分余量（一般车出阶梯轮廓） ，在工艺系统刚度容许的情况下，应选用较大的切削用量以提高生产效率。 半精车 一般作为中等精度表面的最终加工工序，也可作为磨削和其它加工工序的预加工。对于精度较高的毛坯，可不经粗车，直接半精车精车 外圆表面加工的最终加工工序和光整加工前的预加工。 精细车 高精度、细粗糙度表面的最终加工工序。适用于有色金属零件的外圆表面加工，但由于有色金属不宜磨削，所以可采用精细车代替磨削加工。6.1.6 外圆表面的磨削加工 用磨具以较高的线速度对工件表面进行加工的方法称为磨削。磨削加工是一种多刀多刃的高速切削方法，它使用于零件精加工和硬表面的加工。 磨削的工艺范围很广，可以划分为粗磨、精磨、细磨及镜面磨。各种磨削方案所能达到的经济加工精度和表面粗糙度磨削加工采用的磨具（或磨料）具有颗粒小，硬度高，耐热性好等特点，因此可以加工较硬的金属材料和非金属材料，如淬硬钢、硬质合金道具、陶瓷等；加工过程中同时参与切削运动的颗粒多，能切除极薄极细的切屑，因而加工精度高，表面粗糙度值小。磨削加工作为一种精加工方法，在生产中得到广泛的应用。目前，由于强力磨削的发展，也可直接将毛坯磨削到所需要的尺寸和精度，从而获得了较高的生产率。6.1.7 超精加工 超精加工实际上是摩擦抛光过程，是降低表面粗糙度的一种有效的光整加工方法。它具有设备简单、操作方便、效果显著、经济性好等优点。加工中有三种运动，即工件的回转运动 1；磨头轴向进给运动 2；磨条高速往复振动 3。这三种运动使磨粒在工件表面形成的轨迹是正弦曲线。 超精加工的切削过程与磨削、研磨不同，只能切去工件表面的凸峰，当工件表面磨平后，切削作用能自动停止。超精加工大致可分为四个阶段： 强力切削阶段 油石磨粒细，压力小，工件与磨条之间的油膜易形成，单位面积上的压力大，故切削作用强烈。 正常切削阶段 当少数凸峰磨平后，接触面积上的压力降低，切削磨条自锐性作用减弱，进入正常切削阶段。 大轴加工成型后的成品图如图 6-1 所示。图 6-1 大轴成品图6.2 整机安装与使用要点 6.2.1 碎粉机工艺要求 （1）原料进行粉碎之前，必须进行清理。如原料中的纸、绳以及块状原料等杂质。（2）原料进行粉碎之前，必须进行除铁。防止威胁到粉碎机的安全及使用寿命，而且有时会造成粉尘爆炸，影响饲料厂的人身安全。（3）由于粉碎机的噪音较大，粉碎房应要设置通风口。（4）配备合适的粉碎出料方式。如料封绞龙、辅助吸风相组合布袋或直接气力输送卸料。 6.2.2 粉碎机安装的注意事项 （1）设备安装前应仔细阅读设备说明书，做到对设备的构造、外形尺寸及吊装着力点的位置。（2）设备在吊装、搬运时要采取正确的方法，以免损坏设备。 （3）安装粉碎机的地面或支架必须水平牢固，能承受机器满负荷工作条件，否则会影响粉碎机的使用性能。结 论毕业设计是我们大学生在校得最后一个环节，认真做好