上悬式离心机传动部件设计及主轴加工工艺设计

1、上悬式离心机传动部件设计及主轴加工工艺设计摘要离心机是利用离心力，分离液体与固体颗粒或液体与液体的混合物中各组分的机 械。离心机主耍用于将悬浮液中的同体颗粒与液体分开;或将乳浊液中两种密度不同， 又互不相溶的液体分开（例如从牛奶屮分离出奶油）；它也可用于排除湿固体屮的液体， 例如用洗衣机甩干湿衣服;特殊的超速管式分离机还可分离不同密度的气体混合物;利 用不同密度或粒度的固体颗粒在液体中沉降速度不同的特点，有的沉降离心机还可对固 体颗粒按密度或粒度进行分级。离心机大量应用于化工、石油、食品、制药、选矿、煤炭、水处理和船舶等部门。本设计对上悬式离心机传动部件的结构形式进行设计并对传动部件强度校核计

2、算， 以及编制主轴加工工艺、材料的热处理工艺。关键词：上悬式离心机；传动结构；加工工艺the design of the transmission parts of theupper suspension and the processing technologyof the spindleabstractcentrifuge is the use of centrifugal force，the mechanical components of the mixture of liquid and solid particles or liquid and liquid.centrifuge

3、is mainly used for the suspension of solid particles and liquid separation; or the emulsion of two different densities，and immiscible liquids separately (for example, to separate cream from milk); it can also be used to exclude moisture in solid liquid, such as washing machine spin dry wet clothes;

4、special speeding tube separator can separate different density of the gas mixture; use different density and particle size of solid particles in the liquid settlement speed is different，some settling centrifuge can also for solid particles were classified according to the density or size.a centrifug

5、e used in chemical，petroleum, food，pharmaceutical，dressing，coal，water treatment and shipping department.the design of structure of hang type centrifuge transmission components and calculation of transmission parts strength check and preparation processing of spindle material， heat treatment process.

6、key words： suspended centrifuge; transmission structure; processing technology目录绪论第一章离心机的工作原理及分类81.1离心机原理81.2离心机的分类81 2 11人 1fr 自:81.2.2按操作方式分81.2.3按卸渣方式分91.2.4按工艺用途91.2.5按安装的方式分91.2.6按国家标准与市场使用份额分为以下四种9第二章上悬式离心机传动部件设计n2.1上悬离心机主要参数112.1.1离心机型式112.1.2离心机基本参数112.2"vi 122.2.1传动装置的运动和动力参数的计算122.2.2

7、主轴的设计132.2.3轴承寿命计算142.2.4键的选择和校核152.2.5 耳矛n丰;15第三章主轴加工工艺设计174.1零件分析174.1.1零件的功用593.1.2定位元件的设计计算593.1.3-r*604.2确定毛坯的种类和制造绘制错误!未定义书签。3.2.1夹紧装置的基本要求错误!未定义书签。3.2.2镗削力与夹紧力的计算错误!未定义书签。小结.辨姨646566绪论一、离心机的选题背景离心机是利用离心力，分离液体与固体颗粒或液体与液体的混合物屮各组分的机 械。离心机主要用于将悬浮液屮的固体颗粒与液体分开;或将乳浊液屮两种密度不同，又 互不相溶的液体分开（例如从牛奶屮分离出奶油）；

8、它也可用于排除湿固体屮的液体，例 如用洗衣机甩干湿衣服;特殊的超速管式分离机还可分离不同密度的气体混合物；利用 不同密度或粒度的固体颗粒在液体屮沉降速度不同的特点，有的沉降离心机还可对固体 颗粒按密度或粒度进行分级。离心机大量应用于化工、石油、食品、制药、选矿、煤炭、 水处理和船舶等部门。中国古代，人们用绳索的一端系住陶罐，手握绳索的另一端，旋转甩动陶罐,产生离 心力挤压出陶罐中蜂蜜，这就是离心分离原理的早期应用。工业离心机诞生于欧洲，比如19世纪屮叶，先后出现纺织品脱水用的三足式离心 机,和制糖厂分离结晶砂糖用的上悬式离心机。这些最早的离心机都是间歇操作和人工 排渣的。由于卸渣机构的改进,2

9、0世纪30年代出现了连续操作的离心机，间歇操作离 心机也因实现了自动控制而得到发展。离心机大多数是在高速下完成同一液、液一液的分离,所以其操作转速较高，转速 高达每分钟几t转，甚至几万转以上，在这样的转速下运转时离心机的转鼓实际上是一 台高速旋转的压力容器，比通常静止的压力容器安全性要求更高。男外离心机分离的产 品大多数是有腐蚀性的介质（酸、碱、盐）或是有毒、易燃、易爆的介质容易产生应力腐 蚀。因此，设计屮必须进行可靠的强度计算以确保离心机的安全，对传动部件的应力和变 形作深入系统的分析和符合实际情况的精确计算就显得尤为重要。且离心机工作屮高速 旋转，极易出现振动和动不平衡现象，对其进行模态分

10、析避免共振对动态性能进行优化 也非常重要。二、离心机的目的及意义离心机的主要特点，一是使用范围广;二是对物料的适用性较强;三是产品的规格多、 变形多、离心机一般是工艺流程中的后处理设备，直接关系到产品的最终质量。现在离心机己被广泛应用与化工、石油提炼、轻工、医药、食品、纺织、冶金、煤 炭、选矿、船舶、军工等各个部门。如湿法采煤的煤粉回收；石油幵采的钻并泥浆净化 回用；轴同位素的浓缩；污水处理的污泥浓缩和脱水；石油化工产品的精制；抗菌素、 农药的提取；牛乳、酵母、啤酒、果汁、砂糖、桔油、植物油、米糠油淀粉等食品的制 造；织品纤维脱水；润滑油、燃料油的提纯等都需要使用离心机。离心机已成为国民经 济

11、各部门广泛应用的一种通用机械。三、离心机内外的现状离心机是广泛用于矿物分选、化工、医药和环境保护中固液分离作业的设备。伴随 着我国经济的迅速发展，上悬式离心机有着很广阔的市场。国内离心分离研究发展我国离心机行业尚属正在发展中，总体水平不高。随着社会 进步,人们对环保.能源以及装备对品质的影响有了新的认识。同时国外技术交流和合作 以及成套项a的引进、消化与吸收，促进了我国离心分离技术的迅速发展。1）已基本形成了一种科研、设计和制造的体。2）成立了分离领域的学术组织。3）在基础理论与应用方面进行了研究。4）目前己能生产三足、上悬、活塞、螺旋、离心力卸料、震动、进动卸料、刮刀及 虹刮刀、翻袋及旁滤等

12、离心机;分离机则有蝶式、室式及管式。上述产品不仅遍及全国 ii远销国外,ii技术特性冇所提高。5）为满足特殊工艺要求（防污染、密闭、防爆灯），一些新的离心机亦先后问世 。内旋转子过滤离心机的研制,立式密闭螺旋机及复试机等已投产。6）自控技术与cad技术的应用。7）各种相关标准的制定。8）同国外著名离心机厂商的技术合作。尽管我网的离心分离设备有了很大的进展，但从整体而言，与世界先进国家相比，差 距甚大，主要表现在：1）规模、品种少，系列化程度差。特别缺少集几种结构形式，集几种推动力于一体的 复合式离心机。2）技术参数低。国外离心分离机械产品的参数齊遍高于我w，并继续向高参数、大 容量方向发展，以

13、卧螺离心机为例，最近研制的机型为国内最大的，其转鼓直径亦仅 720mm,长径比最大为l/d-4,分离因数亦较低，而国外转鼓最大直径己达2. lm，长径比 l/d-6,处理能力大雨200ni3/h，可用于二相或三相分离，还发展了双向挤压型、沉降、过 滤复合机型。目前,较先进的机型都采用计算机控制，会随着物料特性和参数的变化自动 调节其和应的工况。3）产品进展缓慢。而国外，由于采用模块化的组合结构，特别是采用了大规模定制设 计的心手段，故能满足用户的个性化需求,并加快了产品的更新换代速度,甚至还储备所 谓“冷冻产品”，以随吋适应市场竞争的需求其他方面。在产品的可靠性、稳定性、自控技术、加工工艺、新

14、材料的使用、配套 产品的品质，以及理论研宄等方面，均存在不少的差距。第一章离心机的工作原理及分类1.1离心机原理当含有细小颗粒的悬浮液静置不动时，由于重力场的作用使得悬浮的颗粒逐渐下 沉。粒子越重，下沉越快，反之密度比液体小的粒子就会上浮。微粒在重力场下移动的 速度与微粒的大小、形态和密度有关，并且又与重力场的强度及液体的粘度有关。象红 血球大小的颗粒，直径为数微米，就可以在通常重力作用下观察到它们的沉降过程。此外，物质在介质中沉降时还伴随有扩散现象。扩散是无条件的绝对的。扩散与物 质的质量成反比，颗粒越小扩散越严重。而沉降是和对的，有条件的，要受到外力才能 运动。沉降与物体重量成正比，颗粒越

15、大沉降越快。对小于几微米的微粒如病毒或蛋白 质等，它们在溶液屮成胶体或半胶体状态，仅仅利用重力是不可能观察到沉降过程的。 因为颗粒越小沉降越慢，而扩散现象则越严重。所以需要利用离心机产生强人的离心力, 才能迫使这些微粒克服扩散产生沉降运动。离心就是利用离心机转子高速旋转产生的强大的离心力，加快液体中颗粒的沉降速 度，把样品中不同沉降系数和浮力密度的物质分离开。1.2离心机的分类1.2.1按分离因素fr值分可将离心机分为以下几种型式：1、常速离心机fr<3500 （一般为6001200）,这种离心机的转速较低，直径较大。2、高速离心机fr=350050000，这种离心机的转速较高，一般转鼓

16、直径较小，而长度较长。3、超高速离心机fr>50000,由于转速很高（50000r/min以上），所以转鼓做成细长管式。分离因素fr*是指物料在离心力场中所受的离心力，与物料在重力场中所受到的重 力之比值。1.2.2按操作方式分可将离心机分为以下型式：1、间隙式离心机其加料、分离、洗涤和卸渣等过程都是间隙操作，并采用人工、重力或机械方法卸 渣，如三足式和上悬式离心机。2、连续式离心机其进料、分离、洗涤和卸渣等过程，有间隙自动进行和连续自动进行两种。1.2.3按卸渣方式分可将离心机分为以下型式：1、刮刀卸料离心机工序间接，操作自动。2、活塞推料离心机工序半连续，操作自动。3、螺旋卸料离心机

17、工序连续，操作自动。4、离心力卸料离心机工序连续，操作自动。5、振动卸料离心机工序连续，操作自动。6、颠动卸料离心机工序连续，操作自动。1.2.4按工艺用途可将离心机分为：过滤式离心机、沉降式离心机。1.2.5按安装的方式分还可将其分为立式、卧式、倾斜式、上悬式和三足式等。1.2.6按国家标准与市场使用份额分为以下四种1、三足式离心机2、卧式螺旋离心机3、碟片式分离机4、管式分离机图1第二章上悬式离心机传动部件设计2.1上悬离心机主要参数2.1.1离心机型式离心机型式釆用自动机械卸料型式一一xjz型，见图1;x x2.1.2离心机基本参数根据jbt4064-2005上悬式离心机国家推荐标准选取

18、xjz-1600基本参数为设计依 据，见表h公称内径1600 mm最大高度1000 mm最大装载量1200 kg最大内径范围1600 mm有效容积1000 l转速1000 r/min 分离因素900ffl 号转豉分离因公称内径mm最大内径范囤mm有效容积l转速r/ffunxj1000xjz1oooxz1000xzz1000xr100010001000-10502ig-3209601450510-1235xj1250xjz125oxz1250x221250xr125012501180-1250340-500960-1450610*1470xj1320xjz1320xz1320xzz1320xr1

19、3200201300-1360530-900960-1450670-1600xji600xjz1600xz1600x2z1600xr160016001500-1600950-000960-1100820-10802.2传动机构设计2.2.1传动装置的运动和动力参数的计算查阅相关资料可知xjz-1600型上悬离心机选用y225m-4三相异步电机，其额定功 率45kw,满载转速1450r/min。主轴扭矩：pd = 45z:vv n0 = nm - 1450 r / minto= 9550- = 9550x = 296.38；v. m 14502.2.2主轴的设计（1）材料的选择由表16.1查得用

20、45号钢，进行调质处理，=637mpa 由表 16.3 得cr=60mpa（2）估算轴的最小直径根据表11.6，0107-118为取值范围由转速n = 1450r/min 功率p=45kw,确定轴的最小直径：= 33.6-37.08mm因为轴上开有一个键梢且系统冲击较大，考虑到键槽对轴强度的削落，应增大轴径， 此时轴径应增大5%-15%d = 47.8-57.7mm 查设计手册dx = 65mm轴段上有v带轮需要定位，因此轴段应有轴肩，d2 = <d76mm 轴段安装轴承，必须满足内径标准，故名b = 26mm 轴段 = 9qmm l4 = 1 omm轴段d6 =l5 = 11 omm&

21、#163;6 = 26 mm（3）按弯扭合成强度校核轴颈圆周力 f,= 2x73340 = 1542.08n 1 d' 126径向力 7； = frtan« = 561.277v水平 fa = fb上= nmn 2垂直 fa = fb=- = 280.64/v 2mn = 771.04 x 37 = 28528.48a - mmmn = 771.04x (124.5 + 26.5 + 9.5) = 123751.92n - mmm,2 = 280.64x37 = 10383.68/v mm mll2 = 280x160.5 = 45042.727v mm合成m, = 7mzi

22、2+a/22 = 3 0 3 59.43n - mm mu =扣2 + m,f22 = 131694.28 tv mm当量弯矩汉= 0.6 mel =加,2+(抓)2 = 98539.62n- mmmell =7/7777 = 133553.327v .mm校核:ellmel melw o.lxd5 melgaxd6.92mpa<cr_b3.96mpa < a_ih2.2.3轴承寿命计算以减速箱轴承的选用与校核为例，其余轴承的选用与校核类似不一一复叙。因为考 虑到载荷较大，选取圆锥滚子轴承；根据初估轴承处的轴的直径，由表4.2进行轴承型号的选择 输入轴：选取轴承类型7516基本尺寸

23、j二080mm z) = 140mm b = 26mm卷扬端轴：选取轴承类型7517基木尺= 085mm £> = 150mm b = 28mm四杆机构轴：选取轴承类型7517棊本尺寸= 85mm d = 150mm b = 28mm计算轴承的径向力输入轴 = 505.427v卷扬端轴仄2 = 880.647v轴承的寿命计算校核查表 17.8 x=1查表 17.9 人，=1.2 ft=l附表 4.2 c, = l4.0kn c0/. = 7.88kn输入轴 p = fp (xfr = 606.50 n 轴承工作时间lh =8x52x40 = 16640/?= 142356.7h

24、lh, >lh 合格2.2.4键的选择和校核以减速箱键的选择和校核为例，其余键的选择和校核类似不一一复叙。零件的轴向固定：联轴器及齿轮处均采用a型普通平键连接，参考表5.25,gb/t1095、1096-2003。(1) 许用挤压应力键、轴和轮毂的材料都是40cr,由表查得许用挤压应力取其平均值(2) 键的选择和校核联接大齿轮和低速轴的键采用普通a型平键：联轴器上键为20x 12x 90mm;齿轮处键为22 x 14x 90mm 键的工作长度为i' = l-b = 90- 20mm - 70mm . l2 = l-b = 90- 22mm = 6smm o 键与轮毂键槽的接触高度

25、丨=h/2 = n/2mm = 6mm k2 = h/2 = 4/2mm = lmmp= 2sampa <2txlo3 _ 2xl882.7xl03 kid -6x70x70p22txlo3kid2xl882.7xl037x68x70= 113mpa <故满足挤压强度要求。2.2.5联轴器的选择和校核选用弹性柱销联轴器连接，由减速器输出的转速分别为154.2r/min、171.3r/min,传递的功率为33.77kw，计算转矩为:9550 尸9550x33.77 1713-= 1882.7/v-m联轴器的计算功率：tc=tkn.khwt”式中联轴器转速系数,=1.25kh轴承寿命系

26、数35x103kh =1.8ka联轴器的轴间角系数久= 1.5ka载荷性质系数=1.3计算转矩tc = 1882.7x1.25x1.8x1.15x1.3 = 6.33/fn-m查取，选择联轴器为：hl7(gb/735014-98)第三章主轴加工工艺设计3. 1零件分析3. 1. 1零件的功用离心机主轴用来支持离心器机，安装各种零件，使离心机转动,利用离心机转子高速 旋转产生的强大的离心力，加快液体中颗粒的沉降速度，把样品中不同沉降系数和浮力 密度的物质分离幵。离心机主轴是一种高速回转轴，耍满足高速旋转的工作耍求，故它与 其他非回转件，支承件间的摩擦应尽可能小,这就需要提高离心机主轴与支座相接触

27、表 面的尺寸公差等级和表面粗糙度，以减少阻力，进而减小摩擦,提高运行平稳性,减少振 动，噪声，提高轴的使用寿命。3.1.2零件的技术条件离心机主轴毛坯材料为45号钢。该材料属于优质碳素钢，经热处理（淬火加高温冋 火）后具有良好的综合力学性能，即具有较高的的强度和较高的塑性、韧性，一般用来制 作机床主轴,机床齿轮和其他受力不大的轴类零件。主要技术要求如下：孔的精度:孔的尺寸精度和位置精度直接影响该轴的配合质量，因而对轴的回转 精度、传动平稳性、噪声和轴承寿命有重大关系。轴的尺寸精度、表面粗糙度、位置精 度都要求较高。其中150h7, 150k6, 148h7的精度等级要求最高，其尺寸精度为it6

28、和 it7,其余轴孔精度为 it7或 it12。表面粗糙度的要求分别为 0. 8um , 1. 6um, 3. 2um, 12. 5um, 6. 3um。轴孔的位置精度：同一轴心线上各轴孔的同轴度误差会导致轴承装配时歪斜，影 响轴的冋转精度和轴承的使用寿命。零件图中规定：a、轴肩处两轴颈同轴度公差为 0.02mm,表面粗糙度0. 8umb、孔85h7的同轴度公差为0. 015mm。c、锥轴142 0. 1 0 的直线度公差为0. 008mm,同轴度公差为0. 012mmo3, 离心机主轴的工艺性作用分析零件图可知，离心机主轴两端面和轴面均要求切削加工，并在轴向方向上产生台阶 表面，并ii粗糙程

29、度都不同，这样有利于主轴高速旋转吋的各表面的应力条件，巾55醐孔、4)85mm ?l>105mm孔的端面均为平面，因此只要防止加工过程中钻头钻偏，以保证孔的加工精度就可以了；另外，该离心机主轴除了主要工作表面(主轴两端面及外圆、 内孔4)850+0. 035mm和锥面)外，其余表面加工精度均低，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耍求;而主耍工作表面虽然加工精度耍求相对较高， 但也可以在正常的生产条件下,采用较经济的方法。所以，该零件的工艺性较好。4、离心机主轴的技术要求根据零件图，将离心机主轴的全部技术要求列于表1中 加工表面尺寸及偏差(mm)公差及精度等级表面

30、粗糙度ra( um)形位公差(mm)主轴左端面 4)150 0-0。040 h7 0. 8® 4>0. 02 a-b 主轴右端螺纹 m130*26 it6 3. 2 右端锥面小 1420+0。1it7 0.8锥度1:20主轴左端内表面(1)850+0。035it7 1. 6主轴右端内表面(1) 850+0。035it7 1. 6 主轴右端内表面(b 105 6.3*150 轴面 * 150 0-0。04 it7 0. 8©(1) 0. 02 a-b5、确定零件的生产类型设计题目给定的零件时离心机主轴，要求产量为批量200件, 下表为生产类型的规范生产类型生产纲领/(台

31、/年或件/年)工作地每月担负的工序数 小型机械或轻型零件中型机械或中型零件重型机械或重型零件工序数/月单件生<100 <10 5 不做规定 4) 148 轴面 * 148 0-0。04 it7 1.6 小 85 内孔 *850+0. 035it7 1. 6 *55 内孔 55 12. 5 键槽 115 6. 3 167 轴 *167 自由公差 6.3*150 轴 150 0-0. 040 it6 0.8产小批生产1005001015051002040中批生产5005000150500 1003001020大批生产50005000050050003001000110大量生产 5000

32、0050001000 1由以上表格可知本次生产为小批生产。4.2确定毛坯的种类和制造绘制1、选择毛坯：由于离心机主轴在工作的过程屮转速较高，高速旋转会产生较大的交变扭转应力和 交变弯曲载荷以及冲击载荷。同吋，由主轴的作用一一支持离心器机，安装各种零件， 使离心机转动可知，主轴肯定受到挤压应力和摩擦，会引起磨损。所以为增强主轴的抗扭、弯曲强度和冲击韧性，获得纤维组织，毛坯选用锻件。该 主轴尺寸较大，且为小批量生产，为降低成本，宜采用自由锻方法制造毛坯。2、确定毛坯的尺寸公差及机械加工余量：(1) 、公差等级由离心机主轴的功用和技术要求，查表确定该零件的公差等级为晋通级。(2) 、锻件重量由设计题

33、目可以得出重量，重量计算结果如下：已知：45#密度p =7.8g/mm3，长度l=990mm，直径d=150mm，没有通孔时质量计 算如下：ml=错误!未找到引用源。*错误!未找到引用源。(错误!未找到引用源。*140+错误! 未找到引用源。*80+错误!未找到引用源。*475+错误!未找到引用源。*45+错误!未找到 引用源。*60+1052*45+1362*145) *7.8132.1kg由零件图可知，加工前零件没有通孔，可以计算出通孔的质量如下：m2=错误!未找到引用源。* (852*120+552*665+852* 160+1052*42) *7.8&27.76 kgm=m1

34、-m2=132.1-27.76=104.34 kg根据计算可得机械加工后零件的质量为离心机主轴的重量估计值为104.3kg。由ml 可初步估计机械加工前锻件毛坯的重量为160kg。(3) 、锻件的形状复杂系数通过上面的计算己知毛坯和零件的质量，锻件的形状复杂系数s=/=105/160=0.656由于0.66介于0.63和1之间，故该锻件的形状复杂系数为&级(简单)。(4) 、锻件的材质系数由于该离心机主轴材料为45号钢，是碳的质量分数小于0.65%的碳素钢，故该锻 件的材质系数属ml级。(5) 、零件表面的粗糙度粗糙度分为两种：ra>1.6gm和ral.6)im，读零件图可知：除

35、了外圆左端一部分讼 度和右端锥面、以及外圆中间小部分为ra=0.8png.6，其他的各表面的粗糙度均 ra>1.6pm3.零件毛坯阁毛坯图如下图所示：三、拟定离心机主轴工艺路线选1、定位基准的选择：定位基准有精基准和粗基准之分，通常先确定精基准再确定粗基准。(1) 、精基准的选择根据该离心机主轴的技术要求和装配要求，选择主轴左端面和左右两端4)850+0035 为精基准，零件上的很多表而都可以采用它们作基准进行加工，即遵循“基准统一”原 则。左右两端孔的轴线是设计基准，选用其作精基准定位加工离心机主 轴两端面及内孔巾55mm,实现了设计基准和工艺基准的重合，保证了被加工表面的同 轴度要求

36、，选用主轴的左端而作为精基准同样是遵循“基准统一”的原则。(2) 、粗基准的选择轴类零件的定位基淮，最常用的是两中心孔。因为轴类零件各外圆表面、螺纹表面、 锥而、孔等设计的基准都是轴线，采用两中心孔定位，既符合基准重合原则，又符合基 准统一原则。但是由于离心机主轴为通孔零件，在加工过程中，作为定位基准的中心孔 因钻出通孔而消失，为了使通孔加工后还能用作中心孔作为定位基准面，在轴有圆柱孔 时，可以采用锥堵，可取h 500的锥度；但当轴孔锥堵较小时，取锥堵与工件两端定 位孔锥相同。综上所述，离心机主轴零件定位基准的使用与转换，大致釆用这样的方式：开始时 以外圆做粗基准铣端面钻中心孔，为粗车外圆做好

37、定位基准。粗车外圆又为深孔加工准 备好定位基准，钻深孔时，采用一夹(夹一头外圆)一托(托一头外圆)的夹装方式， 之后即加工好前后锥孔，以便安装锥堵，为半精加工和精加工外圆做好定位基准。2、加工表面的加工方法的确定：离心机主轴主要加工表面是孔、外圆和端面。定位基准为外圆或孔。根据精度要求， 外圆加工表面的加工可选择车削和磨削。外阅其他部分表面粗糙度为ra=6.3,使用半精车，外閫有一部分表面粗糙度为 ra=0.8,使用磨削，外圆有一的部分表面粗糙度为ra=1.6,使用精车。对于外圆尺寸精 度等级较高的部分，表面粗糙度为ra=0.8,需使用精磨。对于深孔<1:55的加工，根据精度的要求表而粗

38、糙度为ra=12.5,深孔的加工表而可 选择钻。直径为4>85的孔，表面粗糙度为ra=1.6,选用精镗；根据精度的要求，对于端而的加工可选择车削的方法，由于端而的表而粗糙度为 ra=3.2，所以选用半精车。列表如下:加工表而尺寸精度等级表而粗糙度r(l (/zm)加工方法150h7外圆面70.8粗车一半精车一磨削彡167外圆面96.3籼车一半精车150hl2外圆面126.3粗车一半精车夕150k6外圆而60.8粗车一半精车一粗磨一精磨(2>148h7外圆面71.6粗车一半精车一精车夕142 f锥而90.8粗车一半精车一精车左端面76.3粗铣一半精车右端而63.2籼铣一半精车螺纹孔钻

39、085h7 孑l71.6钻一粗镗一半精镗一精镗於55孔106.3钻冷105孔71.6粗镗一半精镗一精镗3、加工阶段的划分：由于主轴是多阶梯带通孔的零件，切除火量的金属后，会引起残余应力重新分布而 变形，故安排工序时，一定要粗精分开，先粗后精。主轴加工就是以重要表面的粗加工、 半精加工和精加工为主线的3个加工阶段，适当穿插其他表而的加工工序而组成的工艺 路线。所以可将该离心机主轴的加工阶段划分为粗加工、半精加工和精加工三个阶段。粗加工开始前先准备毛坯并正火；粗加工为切端面钻中心孔、粗车外圆等；半精加 工阶段是半精车外圆与表面淬火；精加工阶段是主要表面(外圆表面与锥孔)的精加工。4、工序的集中与分

40、散离心机主轴的生产类型为小批生产，且形状复杂，可选用工序集中原则安排轴的加 工工序。可采用万能机床配以专用的工、夹具，以减少工序数目，缩短工艺路线，提高 生产效率；而且运用工序集中原则使工件的装夹次数减少，缩短了辅助吋间，而且由于在一次装夹屮加工了很多表面，有利于保证各加工表面的相对位置精度要求。5、工序顺序的安排< 1 >、机械加工工序：(1) 、基准先彳于：机械加工工艺安排时，总是加工好定位基准面，使零件便于定位 和加紧。主轴加工也总是首先安排端面钻屮心孔，以便为后续工序准备好定为基准。(2) 、深孔加工的安排：为了使中心孔能够在多道工序中使用，希望深孔加工安 排到最后，但是深

41、孔加工属于粗加工，加工余量大，发热多，变形也大，会使得加工精 度难得保持，故不能放到最后。一般深孔加工安排在外圆粗车之后，以便有一个较为精 确的轴颈作为定为基准来搭中心架，这样加工出的孔容易保证主轴壁厚均匀。(3) 、先外后内与先大后小：先加工外圆，再以外圆定位加工内孔；加工阶梯外 圆吋，先加工直径较大的，后加工直径较小的，这样可以避免过早的削弱工件的刚度。(4) 、次要表面加工的安排：主轴上的键梢、螺纹等次要表面加工，通常均安排 在外圆精车或粗磨之后，精磨之前。如果精车前就铣出键槽，精车时因断续切而易产生 振动，既影响加工表面质量，又容易破环刀具，也难控制键槽深度。这些加工也不能放 在精磨之

42、后，否则会破坏主要加工表面己获得的精度。(5) 、拟定加工工艺路线：下料一正火一钻中心孔，粗车、半精车两端面一粗车外圆一钻深孔一车倒角一调质 镗孔一半精车各外圆，锥而，轴而一精车各外圆表而、精镗孔一铣键槽->车内外螺纹表面淬火-"磨削一检验。2、热处理工序锻造后，在切削加工前宜采用正火，能提高改善轴的硬度，消除毛坯的内应力，改 善其切削性能。在粗加工后进行调质，调质硬度为220一240hbs,调质处理能使主轴 获得更高的综合力学性能。在精加工之后，进行表面淬火加低温回火，提高其耐磨性和 工作中承受冲击载荷的能力。< 3、辅助工序在粗加工和热处理后，安排校直工序；在半精加工

43、之后，安排去毛刺和中间检验工 序；精加工后，安排去毛刺、清洗和终检工序。6、确定工艺路线：综上所述，工艺路线可以确定如下：离心机主轴工艺路线工序号工序阶段工序名称定位、夹紧装置和工序作用10粗加工粗车端而以外圆做粗基准铣端面，钻中心孔；此步骤是为了后续工序准备好定位基准20半精车轴端面30粘屮心孔40粗车外圆表面的各部分以中心孔定位加工，保证同轴度此步骤为深孔加工准备好定位基准50钻夕55深孔采用一夹（夹一头外圆）一托（托一头外圆）的夹装方式，防止深孔偏斜60粗镗夕85的孔以外圆加工定位70加工前后锥孔加工前后锥孔，以便安装锥堵，为半精加工和精加工外圆做好定位基准。80热处理调质处理调质硬度力

44、220240hbs,调质处理能使主轴获得更高的综合力学性能90辅助工序校直工序校直主轴，减小加工后轴的变形100半精加工半精车外圆锥而及各轴而采用锥堵顶住通孔，以通孔定位加工加工阶梯外圆时，先加工直径较大的，后加工直径较小的，这样可以避免过早的削弱工件的刚度。110半精镗两端0 85的孔以外圆定位加工内孔120辅助工序去毛刺减小表面粗糙度130辅助工序中间检验预防不符合生产工艺条件的工艺疵点的产生，做到有效地预防和控制不良品140精加工精车外圆锥而及各轴而采用锥堵顶住通孔，以通孔定位加工150精镗85的孔以外圆定位加工内孔160车两端螺纹170热处理表面淬火使主轴获得髙硬度，髙耐磨性的表而，而

45、心部仍然保持原有的良好初性180精加工磨前修正保证磨削后的精度190粗磨、精磨外圆采川锥堵顶住通孔，以通孔定位加工200铳键槽精车前就铣出键槽，精车时因断续切而易产生振动，既影响加工表而质量，又容易破环刀具，也难控制键槽深度。所以将其放在粗磨之后，精磨之前。220精磨外圆采用锥堵顶住通孔，以通孔定位加工230辅助工序清洗清洗加工工件240辅助工序最后检验检验产品是否合格250辅助工序入库!1!机床设备及工艺设备的选用:在小批生产条件下，可以采用万能机床。但是依据具体的情况，选择的机床设备、 刀具和工艺装备（量具）如下：1、车床的选择：由于该零件为小批量生产，所以要使用工序集中原则，尽量将所有的

46、工序集中到同 一台机床上，减少加工装夹次数和工具。查表后确定，使用车床ca6140和镗床t68 即可。2、刀具的选择：（1）粗车时：合理前角参考值为1518。，合理后角参考值为68。，工艺系统刚性较 好时主偏角kr=75。，副偏角kr=510。45钢正火，可以选用yt5的刀具，前角选 为16。，后角为58。，主偏角75。，刃倾角为0。，副偏角kr=5。，刀尖半径为1mm。（2）半精车、精车时：合理前角参考值为1318。，合理后角参考值为810。，工艺 系统刚性较好时主偏角kr=75。，副偏角kr=05。45钢调质，可以选用yt15的刀具，前角选为18。，后角为58。，主偏角75。，刃倾角为0。

47、，副偏角kr=5。，刀 尖个径为lmm。(3) 选用车刀时，车端面选用45。端面车刀；车外圆阶梯时，选用90。车刀；在粗车 外圆时，选用75。偏刀。车外圆时，使用靠模板车。钻深孔时，选用莫氏锥柄麻花钻; 车螺纹吋，使用高速钢螺纹车刀。铣键槽使用圆柱键槽铣刀加工。五、确定工序的加工余量，计算工序尺寸及公差 离心机主轴的外圆幻50k7的尺寸确定(1) 、确定加工方案：查参考文献可知，对于基本尺寸为120180mm,经济精度等级 为k6的轴，其上偏差为0.028mm,下偏差为0.03mm,再由参考文献确定其方案为粗车 一半精车一粗磨一精磨。(2) 、由斉表法确定加工余量：毛坯的总余量由表可以确定：精

48、磨余量：z.=0.15mm粗磨余量：z鵬=0.9mm 半精车余量：z _t名=1.7mm 粗午*余量：z粗=6mm(3) 、计算各工序尺寸的基木尺寸：精磨余量:(150+0.15) =150.15 mm 粗磨余量：(150.15+0.9) mm= 151.05mm半精车余量：(151.05+1.7) mm= 152.75mm 粗车余量：(152.75+6) mm=l58.75mm(4) 、确定各工序尺寸的公差及偏差：工序尺寸的公差按加工经济精度确定：精磨余量：it7,公差值：上偏差为+0.028mm,下偏差为+0.03 磨削余量：it7,公差值为0.040mm;半精车余量：ft10,公差值为0

49、.32mm;粗车余量：it12,公差值为0.40mm;毛拯：公差值*±501111。按“入体原则”原则进行标注可知：精磨余量粗磨余量：151.o5°.o.o4o;半精车余量：珍151.05%2;粗车余量:於152.75。 -0.40 ； 毛坯 158.75±5。综上所述，可以列表如下：外圆150k6工序尺寸及公差计算表工序名称工序余量加工工序尺寸工序尺寸公差及标注经济精度等级经济表而粗 糙度精磨0.15珍150幻50砌'祕it60.8粗磨0.9150.15151.o5°.o.o4oit 70.8半精车1.7151.05151.05°-0

50、.32it 106.3粗车4.25夕 152.75伞 152.75°.0.40it12rz50粗车6於157中 157°.0.40it12rz 彡 50锻造夕163163±5±2现用计算法对精车径向的工序余量z,进行分析：(1) 查表zi=0.15mm,则粗磨基本尺寸为a2=150+0.15mm=150.15mm。粗磨加t 工序的经济加工精度等级可达it7级，即可确定该公差值为0.04mm,战al=(150.15±0.02) mm；依据“入体原则”可知:工序最大余量 z1max= (150.15+0.02) - (150-0.02) =0.19

51、mm 工序最小余量 zimin=150.1 5-0.02=0.13mm(2) 查表z2=0.9mm,则半精车基本尺寸为八4= (150.15+0.9) mm= 151.05mm。半 精加工工序的经济加工精度等级可达mo级，即可确定该公差值为0.1 6mm,故a3=(151.05±0.08) mm；工序最大余量 z1max= (151.05+0.08) - (150.15-0.04) = 1.02mm 工序最小余量z1min= (151.05-0.08) -150.15=0.82mm(3) 查表 z3=1.7mm，则粗车基本尺寸为 a6= (151.05+1.7) mm=l52.75m

52、m,粗加 工工序的经济加工精度等级可达it12级，即可确定该公差值为0.40mm，故a5=(152.75±0.20) mm；工序最大余量 z1max= (152.75+0.20) - (151.05-0.32) =2.22mm 工序最小余量 z1min= (152.75-0.20) -151.05=1.5mm(4) 查表 z4=4.25mm，则锻造基本尺寸为 ag= (152.75+4.25) mm= 157mm,粗加 工工序的经济加工精度等级可达it12级，即可确定该公差值为0.40mm，故a7=(157±0.20) mm；工序最大余量 zimax= (157+0.20)

53、 -152.75=4.45mm 工序最小余量 zimin= (157-0.20) -152.75m.05mm(5) 查表z4=6mm，则锻造基本尺寸为a!。= (157+6) mm= 163mm,锻造加工工序的经济加工精度为±5mm,故a7= (163±5) mm；工序最大余量 zimax= (163+5) -157=11mm 工序最小余量 z1min= (163-5) -157=lmm由此可知，可以达到要求，以015ok7为例，下面的轴面和孔都只算一步。离心机主轴的孔085h7的尺寸确定(1) 确定加工方案：查参考文献可知，对于基本尺寸为80120mm,经济精度等级为 h

54、7的轴，其公差为0.035mm,再由参考文献(确定其方案为粗镗一半精镗一精镗。(2) 由奔表法确定加工余量：毛坯的总余量由表 精键余量：z =0.3mm半精镗余量：z«=1.7mm 第二次粗镗余量：z 第一次粗键余量：z =25mm(3) 计算各工序尺寸的基木尺寸：精锐余量：(150-0.3) miti=84.7mm；半精错余量：(84.7-1.7) mm=83mm；第二次粗镗余量：(83-3) mm=80mm；第一次粗键余量：(80-25) mm=55mm；(4) 确定各工序尺寸的公差及偏差：工序尺寸的公差按加工经济精度确定：精镗余量：it8,公差值为0.035mm；半精镗余量：f

55、t9,公差值为0.087mm;第二次粗镗余量：it11,公差值为0.22mm;第一次粗镗余量：it13,公差值为0.54mm；毛坏.：公差值*±5111171。按“入体原则”原则进行标注可知：精镗余量：85+00350;半精镗余量：84.7+00870;第二次粗镗余量余量：83-°'22第一次粗镗余量余量：毛坯心5±5。综上所述，可以列表如下：孔085h7工序尺寸及公差计算表工序名称工序余量加工工序尺 寸工序尺寸公差及 标注经济精度等级经济表谢粗 糙度精镗0.38585o35oit 80.8半精镗1.7夕 84.784.7 十00870it 96.3粗错3於83(1) q3+0.22t o0it1116粗镗2580中it1320锻造中55夕 55 土 2土 2现用计算法对精车径向的工序余量z1进行分析：查表zl=0.3mm，则半精错基本尺寸为a2= (85+0.3) mm=85.3mm。半