机械设计圆盘剪切机部分说明书

燕山大学 课课 程程 设设 计计 说说 明明 书书 机械系统设计及制造课程设计 机械系统设计及制造课程设计 项目名称 项目名称 圆盘剪切机传动系统及关键零件的工艺编制 子题名称 子题名称 机架 中 C C 处轴及外端盖的设计及工艺卡编制 学学 院 院 机械工程学院 年级专业 年级专业 2010 级机设 学学 号 号 100101010111 姓姓 名 名 贾云杰 指导教师 指导教师 吴月明 职职 称 称 教 授 2013 11 272013 11 27 燕山大学课程设计 论文 任务书燕山大学课程设计 论文 任务书 院 系 机械工程学院 基层教学单位 机械设计 学 号 100101010111 学生姓名贾云杰专业 班级 10 机设 2 班 项目名称 圆盘剪切机传动系统及关键零件的工艺编制 子题名称 机架 中 C C 中轴及外端盖的设计及工艺卡编制 设计技术 参数 1 剪切厚度 0 6 2 5mm 2 剪切宽度 700 1500mm 3 材料屈服极限 290MPa 4 剪刃线速度 1 3m s 设 计 要 求 小组完成 1 圆盘剪切机的系统组成 布局和方案设计 2 主参数计算 3 传动系统及关 键零件的二维图设计以及三维实体装配 个人完成 1 机架 中 C C 处的轴及外端盖的设计和相关的校核计算 二维工程图以 及三维模型 2 典型工艺卡编制 工 作 量 相关校核计算 二维工程图 三维实体图及工艺卡各一套 实体图 小组提交一套完整传动系统及摆动台装配图 个人提交一份完整的个 人负责的零件三维实体图 工艺卡 每人提交两份工艺卡 毛坯图 零件图各两份 工 作 计 划 1 典型机械系统组成 布局和方案设计 1 天 2 典型系统主参数计算 1 天 3 典型部件结构设计 4 天 4 三维实体造型 4 天 5 三维实体装配 2 天 6 关键零件工艺卡编制 5 天 7 项目报告 2 天 8 答辩考核 1 天 参 考 资 料 1 白象忠 材料力学 中国建材工业出版社 2003 2 许立忠 周玉林 机械设计 中国标准出版社 2009 3 安子军 机械原理 机械工业出版社 2003 4 邵晓荣 段福来 互换性与检测技术 机械工业出版社 1998 5 徐灏 机械设计手册 第一版 机械工业出版社 1991 6 徐灏 机械设计手册 第二版 机械工业出版社 2000 7 濮良贵 纪名刚 机械设计 第七版 高等教育出版社 2001 8 王先奎 机械制造工艺学 第二版 机械工业出版社 2006 9 朱龙根 机械系统设计学 第二版 机械工业出版社 2006 指导教师签字基层教学单位主任签字 说明 此表一式四份 学生 指导教师 基层教学单位 系部各一份 年 月 日 燕山大学课程设计评审意见表燕山大学课程设计评审意见表 指导教师评语 成绩 指导教师 年 月 日 答辩小组评语 成绩 评阅人 年 月 日 课程设计总成绩 答辩小组成员签字 年 月 日 燕 山 大 学 课 程 设 计 说 明 书 5 摘要 我们小组负责的项目课题为 圆盘剪切机传动系统及关键零件的工艺编 制 在这里对于小组的主要负责内容不做具体介绍 我个人负责的子课题部 分是 减速机传动轴及机架 处端盖的设计及工艺卡编制 我们通过开题后一周的时间里进行的各项分析与调查 对于圆盘剪切机 的各方面原理以及机构内容有了一个较为清晰的了解 因此我们据此分工 我负责机架 中 C C 处轴以及箱体外的一个端盖的设计及工艺卡的编制 关键词关键词 圆盘剪切机 分工 设计 工艺卡 编制 燕 山 大 学 课 程 设 计 说 明 书 6 目目 录录 第一章第一章 绪论绪论 1 第二章第二章 设计设计方案的方案的选择选择和方案和方案设计设计 2 第三章第三章 电电机容量的机容量的计计算算 4 第四章第四章 减速器的减速器的选择选择以及典型部分的以及典型部分的说说明明 11 第五章第五章 个人个人负责负责的关的关键键零件的二零件的二维图维图 18 第六章第六章 个人个人负责负责的关的关键键零件的工零件的工艺艺卡卡编编制制 20 结论结论 29 参考文献参考文献 30 燕 山 大 学 课 程 设 计 说 明 书 7 燕 山 大 学 课 程 设 计 说 明 书 0 第 1 章 绪论 1 1 课题背景 剪切机有各种类型 平刃剪 斜刃剪 圆盘剪和飞剪 平刃剪用于剪切 方坯 斜刃剪用于剪切板材 而圆盘剪广泛用于纵向剪切厚度小于 20 30 毫 米的钢板及薄带钢 而飞剪用于剪切运动着的轧件 其剪刃有平刃 斜刃和 圆盘式飞剪 圆盘式剪切机由于刀片是旋转的圆盘 因而可连续纵向剪切运动钢板和 带钢 圆盘式剪切机通常设置在精整作业线上用于将运动着的钢板纵向边缘 切齐和剪切或者切成窄带钢 根据其用途可分为剪切板边的圆盘剪和剪切带 钢的圆盘剪 剪切板边的圆盘剪 每个圆盘刀片均以悬臂的形式固定在单独传动的轴 上 刀片的数目为两对 这种圆盘剪用于厚板精整加工线 板卷的横切机组 和连续酸洗机组等作业线 剪切带钢的圆盘剪用于板卷的纵切机组 连续退 火和渡锌机组等作业线上 将板卷切成窄带钢 作为焊管坯料和车圈的坯料 等 这种圆盘剪的刀片数目是多对的 一般刀片都固定在两根公用的运动轴 上 也有少数的圆盘刀片是固定在独立的传动轴上的 这次选圆盘式剪切机作为设计题目是在对 1700 横切机组的调研的背景下 进行的 1700 横切机组使用多年 其中圆盘剪使用过程中存在一些问题 该 厂对该剪切机也进行了多次改造 圆盘剪使用过程中传动系统精度底 径向 调整机构和刀片侧向调整精度低 迫切要求更新和改造设计 以上内容主要是采集自前人的资料 这些在网上也可查询 并非有意抄 袭 实乃认为这些内容对我们的理解认识是有用的 这次设计的目的就是通过设计对主轴传动系统 刀片侧向调整机构 特 别是各个机构中的传动部分进行设计 通过设计过程掌握圆盘剪单体机械设 备的设计方法 使所学的理论知识和实际结合起来 提高设计能力 独立分 析能力和绘图技术 进行规范化的的训练为今后的工作打下有力的基础 而所负责的内容主要就是对机架 中 C C 中轴及处端盖进行的设计分析 并进行工艺卡的编制 燕 山 大 学 课 程 设 计 说 明 书 1 1 2 圆盘剪切机剪切圆形坯料的工作原理 将被剪切的坯料夹在压料定心盘上 尾座上的夹紧机构通过棘轮和丝杠控 制夹紧力 井能绕压料定心盘中心 0 0 转动 尾座上的移动丝杠用来调节压 料定心盘中心主圆盘剪刀的距离 也就是剪切圆形坯件的半径 R 通过上 下 阅盘剪刀的旋转 完成园形坯件的剪切 剪切任惫曲线形坯件时 夹紧机构 只起支承作用 依据划线由人工送进 目盘剪切机也可以剪切条料 但是剪 切后条料弯曲度较大 第 2 章 设计方案的选择和方案评述 2 1 设计方案的选择 按给定的设计参数 设计题目是 1700 横切机组的圆盘式剪切机有两中类 型 一种是一般的切边圆盘剪 有的设有测速电机 另一种靠带钢拉动圆盘 剪刀进行剪切称为拉剪 设计方案选择设有增速机构的圆盘剪 其结构示意图如图 2 1 所示 燕 山 大 学 课 程 设 计 说 明 书 2 1 带电机摆线针轮减速器 2 径向调整减速机 3 调整丝杆 4 刀盘 5 离合器 6 增速机构 7 减速机 8 电机 9 10 11 12 同步齿轮 13 刀盘侧向间隙调整装置 14 机座移动机构 宽度调整机构 图 2 1 圆盘剪结构示意图 该圆盘剪装在横切机组上 用来剪切厚度为 0 6 2 5 毫米 宽度为 700 1500 毫米的带钢 剪刃线速度为 1 3 米 秒 主传动由电机 8 通过减速机 7 同时传动两对刀盘 上刀盘与齿轮 9 相连 下刀盘与齿轮 10 相连 齿轮 9 11 12 之间用连杆相连 以保证各齿轮中心 距不变 因此在调整刀盘径向间隙 调整上刀盘位置 各齿轮能很好的啮合 刀盘侧向间隙调整 转动手轮使螺纹套筒旋出使下刀盘做轴向移动调整间隙 很小 调整好在锁紧 刀盘径向调整通过带电机的减速机 1 调整减速机 2 及调整螺丝带动上 刀盘轴的轴承座沿着架体内滑道上下移动 在剪切机下部设置机架横移机构 由电机通过行星减速机传动左右两端 螺纹方向相反的丝杆 由固定机架的螺母带动机架沿着导轨作相同或者相反 移动从而达到调整带钢宽度的目的 该设计方案做下列改进 其一 径向间隙调整比偏心套调整可靠利用连杆 机构比万向接轴精度高 其二 侧向间隙调整增加自锁装置 安全可靠 其 三 宽度调整采用行星齿轮减速机比蜗杆减速机效率高占地空间小 最后增 加了测速机构 为电机提供信号 为电机达到精确的转速提供的保障 从而 使整机更完善 由以上所述方案是比较好的 并且可行的 燕 山 大 学 课 程 设 计 说 明 书 3 第 3 章 电机容量的计算 3 1 定性选电机 电动机分交流电动机和直流电动机两种 由于直流电动机需要直流电源 结构较复杂 价格较高 维护比较不便等缺点 因此无特殊要求是不宜采用 冶金行业生产单位一般为三相交流电源 因此 应选用交流电动机 同 时交流电动机又分为异步电动机和同步电动机两类 我国新设计的 Y 系列三 相笼型异步电动机属于一般用途的全封闭自扇冷电动机 其具有以下优点 1 结构简单 工作可靠 价格低廉 维护方便 2 适用于不易然 不易爆 无腐蚀性气体和无特殊要求的机械上 3 由于起动性能较好 也适用与某些要求起动转矩较高的机械 所设计圆盘剪切机已知原始数据 剪切带钢速度 V 1 3 m s 取 3 m s 剪切带钢强度 600 MPa 取 600 MPa b 剪切带钢厚度 h 0 5 2 5 mm 剪切带轮宽度 B 700 1500 mm 剪刃的摆动不超过 0 1 mm 不平行度0 01 mm 上下剪刀的侧间隙 0 05 mm 重叠度 S 0 0 3 mm 由于圆盘剪切机属于一般冶金机械设备 无特殊要求 连续工作时间长 要求起动性能好 起动转矩较高 故选择交流异步电动机 Y 系列 3 2 选择电机的容量 1 圆盘刀片尺寸 圆盘刀片尺寸包括圆盘刀片直径 D 及其厚度 圆盘刀 片直径 D 主 要决定于钢板厚度 h 查文献 1 295 其计算公式为 燕 山 大 学 课 程 设 计 说 明 书 4 3 1 1 cos1 sh D 上式中的最大咬入角 一般取为 值也可以根据剪切速度 V 来 1 10 15 1 选取 同时当咬入角 时 我们可以引用一个经验公式 圆盘刀盘 1 10 15 直径通常在下列范围内选取 D 40 125 h 3 2 带入数值计算得 D 125 2 5 312 5 mm 圆盘刀片厚度一般取为 3 3 D 1 0 06 0 带入数值计算得 mm25 31 5 3121 01 0 D 同时根据表 1 表 8 13 一般圆盘刀片直径 厚度与被剪切带材厚度的关系 可 取的各数值 D 270 mm 20 mm 为了保证剪切力及刀片的强度和使用 寿命 我们取 30 mm 2 上下刀盘的侧间隙 我们取预定值 0 05 mm 3 剪切速度 V 我们取预定值 3 m s 4 剪切力与剪切功率 作用在一个刀片上的总的剪切力是由两个分力所组成的 即 21 PPP 式中 纯剪切力 1 p 钢板被剪掉部分的弯曲力 2 P hdxdxqdP x 1 燕 山 大 学 课 程 设 计 说 明 书 5 式中 作用在接触弧 AB 水平投影单位长度上的剪切力 x q 由相对切入深度知 h x tan2 微分后得 d h dx tan2 所以纯剪切力为 hdxp 1 d h tan2 2 a h tan2 2 式中的值可利用平行剪单位功数据 a 在圆盘剪上冷剪时 值可按下面公式计算a bbK Ka 21 20600 120 式中取系数 为金属材料延伸率 查手册取 20 1 21 KK 所以 a h P tan2 2 1 10tan2 5 2 2 N 3 10127 2 燕 山 大 学 课 程 设 计 说 明 书 6 查文献 1 297 总剪切力的计算公式为 3 4 tan 1 1 Zpp 20 10tan 4 11 10127 2 3 N 3 10752 4 考虑到刀刃磨钝的影响 增大 15 20 这里取增大 20 N 33 10702 5 201 10752 4 P 圆盘剪上的剪切力可根据作用在刀片上的力矩来确定 在上下刀片直径 速度相等而且都驱动时 则与简单轧制情况相似 合力 P 垂直作用在刀片上 这时转动一对刀盘所需之力矩为 3 5 sin 1 PDM 10sin27 0 10702 5 3 N m18 268 而驱动圆盘剪的总力矩为 21 MMnM 式中 n 刀片对数 M2 一对刀片轴上的摩擦力矩 其中为刀片轴轴颈的 PdM 2 d 直径 这里 取 170mm 为刀片轴承处的摩擦系数 查手册取 0 004 d 所以总的力矩为 21 MMnM 004 0 1017010702 5 18 268 2 33 544 11 N m 查文献 1 298 圆盘剪电动机功率可按下式确定 燕 山 大 学 课 程 设 计 说 明 书 7 3 6 D Mv N 1000 2 1 式中 考虑刀片与钢板间摩擦系数 1 1 1 2 1 1 钢板运动速度 m s v 传动系统效率 0 93 0 95 代入数据后 D Mv N 1000 2 1 93 0 27 0 1000 311 5442 2 1 15 6 KW 3 3 确定转速 根据以上计算所得数据 查找专业手册 选取合适电机 容量相同 的同类型的电动机 有几种不同的转速系列 此种情况下我们综合考虑 分 析比较电动机及传动装置的性能 尺寸 重量和价格等因素 再考虑到机械 在实际中的运转 他的可靠性与电机相连接的减速机 以及以后的发展 适 当的增加电机功率 最后选同步转速 1500r min 的电动机 综上 选取电机型号为 Y180L 4 其主要性能见表 3 1 表表 3 13 1 电机主要性能参数表电机主要性能参数表 型号 额定功率 kW 转速 r min 电流 A 效率 额定转矩 最大转矩 重量 kg Y180L 4 22147042 591 52 2190 燕 山 大 学 课 程 设 计 说 明 书 8 3 4 电动机的校核 电机的校核主要是针对电机的过载能力校核 过载能力是指电动机负荷运行时 可以在短时间内出现的电流或转矩的 允许倍数 对不同类型的电动机不完全一样 对异步电动机来说 校核其过 载能力时即最大转矩倍数时 要考虑到交流电网电压可能向下波动 10 15 因此 最大转矩按 0 81 0 72 来考虑 他应该比负载最可 N T 能出现的最大转矩大 齿轮转速 n d v 60 10270 3 3 212 3 r min 其中 d 齿轮的分度圆直径 单位 mm 负载最大转矩 2 W T 2 11 544 272 06 N m 传动比 n n i d 3 212 1470 6 92 粗略计算电动机的最大转矩 i T T max 92 6 06 272 40 35 N m 燕 山 大 学 课 程 设 计 说 明 书 9 由电动机的参数可知 22 额定扭矩 最大扭矩 d N n P T 0 9550 3 7 1470 22 9550 142 63 N m 其中 电动机额定转速 单位 r min d n 所以 63 1422 272 0 72 0 N T 226 40 N m 40 35 N m max T 故安全 燕 山 大 学 课 程 设 计 说 明 书 10 3 5 电动机的三维模型 图图 3 13 1 电动机的三维模型电动机的三维模型 第 4 章 减速器的选择以及典型部分的说明 4 1 减速器的选择 这一部分 由于上一学期已经进行了 机械设计 课程的课程设计 主 要的设计内容就是各类减速器的设计 在这次的圆盘剪切机的设计中我们选 择了同轴式圆柱齿轮减速器 因为以往的设计非常详细 所以这次就再繁琐 地介绍我们的减速器的设计细节 而是选择典型的部分 进行说明 4 2 减速器典型部分的说明 4 2 1 联轴器的选择及校核 减速器的箱体采用铸造 HT200 制成 采用剖分式结构为了保证齿轮 佳合质量 燕 山 大 学 课 程 设 计 说 明 书 11 大端盖分机体采用配合 1 机体有足够的刚度 在机体为加肋 外轮廓为长方形 增强了轴承座刚度 2 考虑到机体内零件的润滑 密封散热 因其传动件速度小于 12m s 故采用侵油润油 同时为了避免油搅得沉 渣溅起 齿顶到油池底面的距离 H 为 40mm 为保证机盖与机座连接处密封 联接凸缘应有足够的宽度 联接表面应 精创 其表面粗糙度为 3 6 3 机体结构有良好的工艺性 铸件壁厚为 10 圆角半径为 R 3 机体外型简单 拔模方便 4 对附件设计 A 视孔盖和窥视孔 在机盖顶部开有窥视孔 能看到 传动零件齿合区的位置 并有足够的空 间 以便于能伸入进行操作 窥视孔有盖板 机体上开窥视孔与凸缘一块 有便于机械加工出支承盖板的表面并用垫片加强密封 盖板用铸铁制成 用 M6 紧固 B 油螺塞 放油孔位于油池最底处 并安排在减速器不与其他部件靠近的一侧 以 便放油 放油孔用螺塞堵住 因此油孔处的机体外壁应凸起一块 由机械加 工成螺塞头部的支承面 并加封油圈加以密封 C 油标 油标位在便于观察减速器油面及油面稳定之处 油尺安置的部位不能太低 以防油进入油尺座孔而溢出 D 通气孔 由于减速器运转时 机体内温度升高 气压增大 为便于排气 在机盖 顶部的窥视孔改上安装通气器 以便达到体内为压力平衡 E 盖螺钉 启盖螺钉上的螺纹长度要大于机盖联结凸缘的厚度 钉杆端部要做成圆柱形 以免破坏螺纹 6 7 is H 燕 山 大 学 课 程 设 计 说 明 书 12 F 位销 为保证剖分式机体的轴承座孔的加工及装配精度 在机体联结凸缘的长 度方向各安装一圆锥定位销 以提高定位精度 G 吊钩 在机盖上直接铸出吊钩和吊环 用以起吊或搬运较重的物体 减速器机体结构尺寸如下 名称符号计算公式结果 箱座壁厚 83025 0 a 10 箱盖壁厚 1 8302 0 1 a 9 箱盖凸缘厚度 1 b 11 5 1 b 12 箱座凸缘厚度b 5 1 b 15 箱座底凸缘厚度 2 b 5 2 2 b 25 地脚螺钉直径 f d12036 0 ad f M24 地脚螺钉数目n查手册 6 轴承旁联接螺栓 直径 1 d f dd72 0 1 M12 机盖与机座联接 螺栓直径 2 d 0 5 0 6 2 d f d M10 轴承端盖螺钉直 径 3 d 0 4 0 5 3 d f d 10 视孔盖螺钉直径 4 d 0 3 0 4 4 d f d 8 定位销直径d 0 7 0 8 d 2 d 8 至 f d 1 d 2 d 外机壁距离 1 C 查机械课程设计指导 书表 4 34 22 18 至凸缘 f d 2 d 2 C 查机械课程设计指导 28 燕 山 大 学 课 程 设 计 说 明 书 13 边缘距离书表 4 16 外机壁至轴承座 端面距离 1 l 8 12 1 l 1 C 2 C 50 大齿轮顶圆与内 机壁距离 1 1 2 1 15 齿轮端面与内机 壁距离 2 2 10 机盖 机座肋厚 mm 1 85 0 85 0 11 mm9 8 5 1 m m 轴承端盖外径 2 D 5 5 5 DD 23 d 120 1 轴 125 2 轴 150 3 轴 轴承旁联结螺栓 距离 S 2 DS 120 1 轴 125 2 轴 150 3 轴 4 2 2 密封与润滑 一 齿轮采用浸油润滑 由 机械设计 机械设计基础 课程设计 表 16 1 查得选用 N220 中负荷工业齿轮油 GB5903 86 圆柱齿轮浸入油的 深度约一个齿高 由于第二级大圆柱齿轮圆周速度大于 2m s 可以利用齿轮 飞溅的油润滑轴承 并通过油槽润滑其他轴上的轴承 中间轴承座用刮油板 帮助润滑 且有散热作用 效果较好 二 深沟球轴承的润滑 开设油沟 设刮油板 飞溅润滑 三 润滑油的选择 齿轮与轴承用同种润滑油较为便利 考虑到该装置用于小型设备 选用 SH 0537 1992 润滑油 四 密封方法的选取 选用凸缘式端盖易于调整 安装骨架式旋转轴唇型密封圈实现密封 密 燕 山 大 学 课 程 设 计 说 明 书 14 封防止外界的灰尘 水分等侵入轴承 并阻止润滑剂的漏失 密封圈型号按所装配轴的直径确定为 25 40 4 2 3 减速器附件及说明 1 窥视孔盖 窥视孔盖的规格为 135 135mm 箱体上开窥 视孔处设有凸台 5mm 一边机械加工支撑盖板的表面 并用垫片加强密 封 盖板材料为 Q235A 钢 用 4 个 M6 螺栓紧固 2 通气器 减速器运转时 箱体内温度升高 气压加大 对密封不利 故在窥视孔盖上安装通气器 是箱体内热膨胀气体自由逸出 以保证压力均 衡 提高箱体缝隙处的密封性能 考虑到的工作环境 选用带金属滤网的通 气器 3 启盖螺钉 在减速器装配时于箱体剖分面上涂有水玻璃或密封胶 为 了便于开盖故设有启盖螺钉 其螺纹长度要大于机盖连接凸缘的厚度 螺杆 端部做成圆柱形 大倒角或半圆形 以免破坏螺纹 4 定位销 为了保证剖分式箱体的轴承座孔的加工及装配精度 在箱体 连接凸缘的长度方向两端各安置一个圆锥定位销 两销尽量远些 以提高定 位精度 定位销的直径为 d 8mm 长度应大于箱盖和箱座连接凸缘的总厚度 以便于装卸 5 吊环和吊钩 为了便于拆卸和搬运 在箱盖上装有环首螺钉或铸出吊 环 吊钩 并在箱座上铸出吊钩 6 油标尺 油标尺应放在便于观测减速器油面及油面稳定之处 先确定 右面高度 再确定油标尺的高度和角度 应使油孔位置在油面以上 以免油 溢出 油标尺应足够长 保证在油液中 采用带有螺纹部分的杆式油标尺 7 放油螺塞 放油孔的位置应在油池的最低处 并安排在减速器不与其 他部件靠近的一侧 以便于放油 放油孔用螺塞堵住 因此油孔处的箱座外 壁要有凸台 经机械加工成为螺塞头部的支承面 并加封油圈以加强密封 4 2 4 拆装和调整的说明 在安装调整滚动轴承时 必须保证一定的轴向游隙 因为游隙大小将影 响轴承的正常工作 当轴直径为 30 50mm 时 可取游隙为 30 50 m 燕 山 大 学 课 程 设 计 说 明 书 15 在安装齿轮或圆锥齿轮后 必须保证需要的侧隙及齿面接触斑点 侧隙 和接触斑点是由传动精度确定的 可查手册 当传动侧隙及接触斑点不符合 精度要求时 可以对齿面进行刮研 跑合或调整传动件的啮合位置 4 3 减速器的三维设计 图图 4 14 1 减速器减速器 1 1 燕 山 大 学 课 程 设 计 说 明 书 16 图图 4 24 2 减速器减速器 2 2 燕 山 大 学 课 程 设 计 说 明 书 17 第 5 章 个人负责的关键零件的二维图 图 5 1 端盖的二维工程图 燕 山 大 学 课 程 设 计 说 明 书 18 图 5 2 减速器输入轴的二维工程图 燕 山 大 学 课 程 设 计 说 明 书 19 第 6 章 个人负责的关键零件的工艺卡编制 6 1 减速器输入轴的工艺卡编制 1 零件分析 这一零件是机架 中 C C 处的轴 它属于台阶轴类零件 由圆柱面 轴 肩 圆角和键槽等组成 轴肩一般用来确定安装在轴上零件的轴向位置 键 槽用于安装键 以传递转矩 2 确定毛坯 该传动轴材料为 45 钢 因其属于一般传动轴 故选 45 钢可满足其要求 该传动轴属于中 小传动轴 并且各外圆直径尺寸相差不大 故选择 80mm 405 的锻造圆钢作毛坯 3 确定主要表面的加工方法 传动轴大都是回转表面 主要采用车削与外圆磨削成形 由于该传动轴 的主要表面的公差等级较高 表面粗糙度 Ra 值 Ra 0 8 um 较小 故车削后 还需磨削 外圆表面的加工方案可为 粗车 半精车 磨削 粗 精车采用卧式车床 C6140 主要参数 最大加工直径 400mm 加工最大长度 1300mm 主轴转速范围 12 1400r min 刀架最大纵向行程 650mm 进给量 0 08 1 59mm r 主电动机功率 7kW 4 确定定位基准 燕 山 大 学 课 程 设 计 说 明 书 20 合理地选择定位基准 对于保证零件的尺寸和位置精度有着决定性的作 用 由于该传动轴的几个主要配合表面 Q P N M 及轴肩面 H G 对基 准轴线 A B 均有径向圆跳动和端面圆跳动的要求 它又是实心轴 所以应选 择两端中心孔为基准 采用双顶尖装夹方法 以保证零件的技术要求 粗基准采用圆钢的毛坯外圆 中心孔加工采用三爪自定心卡盘装夹热轧 圆钢的毛坯外圆 车端面 钻中心孔 但必须注意 一般不能用毛坯外圆装 夹两次钻两端中心孔 而应该以毛坯外圆作粗基准 先加工一个端面 钻中 心孔 车出一端外圆 然后以已车过的外圆作基准 用三爪自定心卡盘装夹 有时在上工步已车外圆处搭中心架 车另一端面 钻中心孔 如此加工中 心孔 才能保证两中心孔同轴 5 划分阶段 对精度要求较高的零件 其粗 精加工应分开 以保证零件的质量 该传动轴加工划分为三个阶段 粗车 粗车外圆 钻中心孔等 半精车 半精车各处外圆 台阶和修研中心孔及次要表面等 粗 精磨 粗 精磨各 处外圆 6 热处理工序安排 轴的热处理要根据其材料和使用要求确定 对于传动轴 正火 调质和 表面淬火用得较多 该轴要求调质处理 并安排在粗车各外圆之后 半精车 各外圆之前 综合上述分析 传动轴的工艺路线如下 下料 车两端面 钻中心孔 粗车各外圆 调质 修研中心孔 半精车 各外圆 倒角 磨削 划键槽加工线 铣键槽 修研中心孔 检验 7 加工尺寸和切削用量 传动轴磨削背吃刀量可取 0 2mm 半精车背吃刀量可选用 1 5mm 进给量 粗车取为 0 5mm 半精车 0 3mm 粗磨 0 024mm 精磨 0 01mm 加工尺寸 可由此而定 见该轴加工工艺卡的工序内容 车削用量的选择 单件 小批 量生产时 可根据加工情况由工人确定 一般可由 机械加工工艺手册 或 切削用量手册 中选取 燕 山 大 学 课 程 设 计 说 明 书 21 车削 切削速度与主轴转速的关系如下 Vc 1000 dn 例 加工外圆表面 44mm 粗车 44mm 至 48mm 达 Ra12 5 0 33 0 背吃刀量 3mm 切削速度 58 41m min 进给量 0 5m r 机床 CA6140 主轴转速 已知正转转速级数 24 正转转速范围 10 1400m min 主轴转速的计算 设公比 q 10 q 23 1400 q 1 2397 58 41 n 380r min 1000 dn 10 q x 318 x 17 02 取 x 17 得到主轴转速 n 310 r min 8 工时定额的计算 基本时间 t基 t基 i fn lll 21 式中 i p a z 粗车半精车精车 经济精度 IT12 1310 117 9 表面粗糙度 Ra m 12 56 31 6 背吃刀量 mm2 3 410 5 燕 山 大 学 课 程 设 计 说 明 书 22 n D v 1000 加工长度 mm l 刀具的切入长度 mm 1 l 刀具的切出长度 mm 2 l 进给次数 i Z 加工余量 mm 背吃刀量 mm p a 进给量 mm f r 机床主轴转速 n rmin 切削速度 m min D 加工直径 mm 辅助时间 t 辅助 5 15 t 基 操作时间 t 操作 t 基 t 辅助 布置时间 t 布置 2 7 t 操作 休息时间 t 休 2 t 操作 准备终结时间 t 准终 5 15 t 操作 单件时间 t 单件 t 基 t 辅助 t 布置 t 休 例如 粗车 44 外圆的工时定额计算 n 310r min D 44mm f 0 5mm r i 1 l1 0 l 173mm l2 2mm 故 t 基 4 62min t 辅 0 613min t 操 0 387min t 单件 5 62min t 准终 0 67min 同理 计算出其他主要工布的工时定额 70 外圆 粗车 t 单件 5 62min t 准终 0 67min 半精车 t 单件 0 95min t 准终 0 12min 60 外圆 粗车 t 单件 0 97min t 准终 0 12min 半精车 t 单件 1 86min t 准终 0 22min 其余 见相应的机械制造工艺卡片 燕 山 大 学 课 程 设 计 说 明 书 23 6 2 端盖的工艺卡编制 1 端盖的用途 端盖主要用于零件的外部 起密封 阻挡灰尘的作用 故其在机 器中只是起辅助作用 对机器的稳定运行影响不是很大 其在具体加工 的时候 精度要求也不是很高 加工起来也十分容易 在设计轴承 座机械加工工艺过程时要通过查表法准确的确定各表面的总余量及余量公差 合理选择机床加工设备以及相应的加工刀具 进给量 切削速度 功率 扭 矩等用来提高加工精度 保证其加工质量 2 毛坯的选择 端盖在工作过程中不承受冲击载荷 也没有各种应力 毛胚选用铸 件即可满足工作要求 该端盖的轮廓尺寸不大 形状亦不是很复杂 故 采用砂型铸造 2 1 毛坯的材料的分析 零件材料为 HT150 考虑端盖零件在机床运行过程中所受冲击不大 零件结构又比较简单 生产类型为中批生产 故选择木摸手工砂型铸件毛坯 选用铸件尺寸公差等级为 CT 12 这对提高生产率 保证产品质量有帮助 此外为消除残余应力还应安排人工时效 2 2 毛坯的结构图 燕 山 大 学 课 程 设 计 说 明 书 24 3 端盖的技术要求 3 1 该端盖的各项技术要求如下表所示 加工表面 公差及精度 等级 加工方法 表面粗糙度 um 形位公差 mm 右端面 200IT9粗车6 3 左端面 300IT9粗车 半精车6 3 外圆 200IT7粗车 半精车1 6 外圆 300IT9粗车 半精车6 3 右端面 300IT9粗车 半精车3 2 h0 04A 退刀槽 2 7 5IT96 3 内圆 179IT9粗镗 半精镗6 3 孔 6 9IT9攻丝6 3 孔 6 3IT9攻丝6 3 倒角 IT96 3 燕 山 大 学 课 程 设 计 说 明 书 25 3 2 审查端盖的工艺性 该端盖结构简单 形状普通 属一般的盘盖类零件 主要加工表面 有端盖左 右端面 圆形 端面 要求其端面跳动度相对中心轴线满足 0 04mm 其次就是 9 孔及 3 孔 且孔的加工端面为平面 可以防 止加工过程中钻头钻偏 以保证孔的加工精度 该零件除主要加工表面 外 其余的表面加工精度均较低 不需要高精度机床加工 通过铣削 钻床的粗加工就可以达到加工要求 由此可见 该零件的加工工艺性较 好 4 基准的选择 基面选择是工艺规程设计中的重要工作之一 基面选择得正确与合理可 以使加工质量得到保证 生产率得以提高 否则 加工工艺过程中会问题百 出 更有甚者 还会造成零件的大批报废 使生产无法正常进行 1 粗基准的选择 对于零件而言 尽可能选择不加工表面为粗基准 作为粗基准的表面应平整 没有飞边 毛刺或其他表面缺欠 而对有若干个 不加工表面的工件 则应以与加工表面要求相对位置精度较高的不加工表面 作粗基准 根据这个基准选择原则 现选取端盖左端面和 120 外圆面 作为粗基 准采用 120 外圆面定位加工内孔可保证孔的壁厚均匀 采用端盖右端面作为粗基准加工左端面 可以为后续工序准备好精基准 2 精基准的选择 主要应该考虑基准重合的问题 当设计基准与工序 基准不重合时 应该进行尺寸换算 具体精基准如下 车左右端面 先以左端面为粗基准加工右端面 然后再以右端面为精基 准加工左端面 5 加工阶段的划分 该端盖加工质量要求一般 可将加工阶段划分为粗加工 半精加工 两个阶段 燕 山 大 学 课 程 设 计 说 明 书 26 在粗加工阶段 首先将精基准 端盖右端面 准备好 使后续工序 都可采用精基准定位加工 保证其他表面的精度要求 然后粗车端 盖左端面 圆形端面 车 120 和 80 外圆 倒角 在半精加工阶 段 完成端盖左端面的精铣加工和 9 3 孔的 攻丝 加工 6 工序的集中与分散 选用工序集中原则安排端盖的加工工序 该端盖的生产类型为大批 生产 可以采用万能型机床配以专用工 夹具 以提高生产率 而且运 用工序集中原则使工件的装夹次数少 不但可缩短辅助时间 而且由于 在一次装夹中加工了许多表面 有利于保证各加工表面的相对位置精度 要求 7 工序顺序的安排 7 1 机械加工工序 1 遵循 先基准后其他 原则 首先加工精基准 端盖右 端面和 250 0 03mm 孔 2 遵循 先粗后精 原则 先安排粗加工工序 后安排精加工 工序 3 遵循 先面后孔 原则 先加工端盖右端面 再加工 25 孔 7 2 热处理工序 铸造成型后 对铸件进行退火处理 可消除铸造后产生的铸造应力 提高材料的综合力学性能 该端盖在工作过程中不承受冲击载荷 也没 有各种应力 故采用退火处理即可满足零件的加工要求 7 3 辅助工序 在半精加工后 安排去毛刺 清洗和终检工序 综上所述 该端盖工序的安排顺序为 在 热处理 基准加 工 粗加工 精加工 切削用量及工时定额的确定 切削用量的确定 工件材料为 HT150 硬度为 220HB 0 16GPaPa160 b M 工序名称 工序 5 精车退刀槽 燕 山 大 学 课 程 设 计 说 明 书 27 刀具 为 45 硬质合金车刀 参数 车刀刀杆尺寸 B H 16 25 刀盘直径 mm d 10 0 查 机械制造工艺设计简明手册 可确定 进给量 0 3 切削速度 min T p m Y a C v f V v x m v 其中 18 v Cmin120T 15 0 mmma p 2 15 0 v x 35 0y v 计算可得 mm min89 8 18 1260 35 0 15 015 0 v 由 得出 n 264 7r min 查 CM6125 机床手册 取 n 270r min 0 1000 d v n 实际切削速度 V min 48 8 1000 2701014 3 1000 0 mm nd V 切削工时的确定 工序 6 的工时计