圆筒混料机设计

1、摘 要本设计是根据国内外圆筒混料机的发展趋势，通用性和适应性不断提高以及本着结构简单操作灵活的原则，而设计的一种能同时完成混料施肥工作的小型多功能精密圆筒混料机。该机结构上优点，使之能适应各种田地的混料。小到1-2分大的田块，大到上百亩的田块，不管是平坝、还是浅丘地区；无论是板结的土质，还是疏松的土质都能适应。还可以根据用户的不同需求，配置合适的混料器。通过调节犁铧和种子储存孔的行距，能够轻松地混料小麦、大麦、高粱、大豆、玉米等旱粮作物。本例着重对圆筒混料机排种器、排肥器、开沟器、覆土器以及镇压轮等结构进行设计选择。关键词：精密混料圆筒混料机混料施肥AbstractThe design is

2、based on the development trends and seeder, interoperability and adaptability in a constantly improving the structure and operation of flexible simple principles designed to simultaneously accomplish a small planting fertilization work multifunctional sophisticated seeder.This structural advantages

3、so that they can adapt to a variety of fields planting.Applicable to all sizes of land; Whether plains or hills; Whether hard soil or loose soil.We can select the planting machine according to the different needs of users.By regulating platoon of vehicles and plow can easily sow wheat, barley, sorgh

4、um, soybean, corn and other crops.This example focuses on the design seeder platoon of vehicles, fertilization devices, trenching vehicles structure.Key words：precision planting seeder planting fertilization目 录摘要IAbstractII第1章精密圆筒混料机发展现状与趋势11.1 我国精密圆筒混料机发展现状11.2 精密圆筒混料机的发展前景1第2章圆筒混料机概述52.1圆筒混料机类型52.

5、2圆筒混料机主要结构及功能52.3 总体配置6第3章中耕作物精密混料排种器93.1 排种器的技术要求93.2精密圆筒混料机的发展前景93.3立式排种器的特点18第4章排肥器134.1排肥器的要求134.2排肥器的类型、特点和适用范围13第5章开沟器及其起落机构165.1 开沟器的要求165.2 开沟器的结构类型165.3 开沟器使用行距与前后列距离185.4 芯铧式开沟器18第6章输种管、覆土器、镇压轮及筑埂器216.1 输种管21输种管的类型21输种管的主要参数216.2 覆土器216.3 镇压轮22镇压轮的结构类型和特点23镇压轮直径的确定24第7章其他工作部件和机构257.1 种子、肥箱

6、25 种子、肥料箱容量计算257.1.2 种子、肥料箱结构特点267.2 仿形机构26 仿形机构类型26 仿形机构主要参数27第八章 保养与保管29第九章 圆筒混料机使用及注意事项30第十章 安全规则32第十一章 常见故障与排除 33第十二章 经济效益分析34结论35致谢36参考文献37附录1专题轴加工工艺38附录2外文(汉)42附录3外文(英)47第一章 精密圆筒混料机发展现状与趋势圆筒混料机是农业生产中关键作业环节，必须在较短的混料农时内，根据农业技术要求，将种子混到田地里去，使作物获得良好的发育生长条件。混料质量的好坏，将直接影响到作物的出苗、苗全和苗壮，因而对产量的影响很大。由于精密混

7、料可以保证种子在田间最合理分布，混料量精确，株距均匀，混深一致，为种子的生长发育创造最佳条件，可以大量节省种子，减少田间间苗用工，保证作物稳产高产。因此，现代农业对精密圆筒混料机械的要求越来越迫切。1.1 我国精密圆筒混料机发展现状我国从80年代末便开始研制精密圆筒混料机械。由于种子质量、整地条件、机械制造水平及机器价格等因素制约，我国80年代主要是推广半精量混料。为适应农村生产责任制的要求，大量推广了小型单体圆筒混料机。90年代以来，我国逐步推广精密圆筒混料机，有10多个企业生产了20多种型号的精密圆筒混料机。精密圆筒混料机以作物种类分为玉米及大豆精密圆筒混料机、谷物（小麦）精密圆筒混料机、

8、甜菜精密圆筒混料机；以配套动力分为小型（5.813.2kw）、中型（16.236.8kw）和大型圆筒混料机（40.4kw以上）精密圆筒混料机；以排种器形式分为机械式和气力式两大类精密圆筒混料机；机械式中又可分为垂直圆盘式、垂直窝眼式、锥盘式、纹盘式、水平圆盘式、带夹式等形式精密圆筒混料机。1.2 精密圆筒混料机的发展前景1.单粒精密圆筒混料机迅速发展在国外，中耕作物如甜菜、玉米、棉花和某些蔬菜、豆类的混料都已大量采用精密混料，主要采用机械式和气力式两种精密圆筒混料机。由于气力式圆筒混料机对种子尺寸要求不严，不需精选分级，容易达到单粒精混，而且通用性较好，又能适合较高速混料，因此使用气力式圆筒混

9、料机越来越多。 为了达到单粒精混，提高株距均匀性，大多采用可精调的刮种器，将多余的种子清除掉；为了降低投种高度，减小种子下抛速度与前进速度之间的相对速差，而设置导种轮或导种管。但是，精密混料受高速作业的影响很大。现有的精密圆筒混料机试验结果表明，一般作业速度在48 kmh时，其株距合格率达80以上；而作业速度提高到1112 kmh时，株距合格率下降到60以下。可见高速精密圆筒混料机还有待进一步发展、完善。2.圆筒混料机的通用性和适应性不断提高 大多数精密圆筒混料机都可以混多种作物，通过更换不同孔径的排种盘(轮)或排种滚筒，使排种器能适应多种作物种子的混料要求。改变型孔大小或增加成穴机构，使之能

10、达到穴混的要求；改变排种器工作转速以达到不同株距的要求。所有这些均提高了圆筒混料机的通用性。为了适应不同地区、不同土壤、不同整地条件的要求，大多数圆筒混料机上配有多种类型的开沟器(双圆盘式、滑刀式等)和镇压轮(橡胶轮、钢板冲压轮、铸铁轮、宽轮、窄轮等)，供选用。同一型号的精密圆筒混料机又成系列，有多种行距和行数的变型。如美国CYCLO气压式圆筒混料机有牵引式和悬挂式，有4、6、8、12、16行等共16种机型，可为多种功率的拖拉机配套。3.精密圆筒混料机向高速宽幅发展 为了在最适宦的农业技术条件下、用最短的时间做到适时混料，以及随着拖拉机功率不断增大，为了充分利用其功率，因此要求提高圆筒混料机作

11、业的生产率。 影响提高圆筒混料机组生产率的因素很多。除了提高机组的工作可靠性、减少故障、简化操作以减少辅助作业时间、提高纯工作时间的利用率外，提高生产率的最主要途径是增大圆筒混料机的工作幅宽和提高作业速度。增大圆筒混料机工作幅宽虽能直接有效地提高生产率，但加大工作幅宽使机体庞大，消耗金属多，成本高。同时，庞大的机体将受到田块大小、地头转弯以及道路运输的限制，使用不方便。因此，国外很重视提高作业速度的研究。 70年代，中耕作物圆筒混料机作业速度一般从46kmh提高到810kmh。如西德Aermoat型气力式圆筒混料机、法国Pneumasem气吸式圆筒混料机和美国7000型指夹式圆筒混料机的作业速

12、度为810 kmh，作业质量仍能符合要求。 但是，圆筒混料机高速作业带来一些问题，如排种性能下降，开沟深度变浅，种子在沟里弹跳、滚动加剧，以及驾驶条件恶化等等。因此，目前作业速度不能太高。 中耕作物圆筒混料机的工作幅宽，一般单机都由34 m增大到56 m有的工作幅宽更大，如美国CYCLO气压式圆筒混料机系列中的16行圆筒混料机，其幅宽达11.68 m。加大幅宽使圆筒混料机结构庞大笨重，使悬挂式圆筒混料机组纵向稳定性变坏，还受到地块大小、道路运输的限制。4.广泛采用联合作业混料同时进行联合作业的方式发展很快，形式也比较多，主要有两种：一是在大多数中耕作物精密圆筒混料机上都配置排肥器、施肥开沟器以

13、及施撒农药和除莠剂的装置。如西德、法国和美国的几种精密圆筒混料机都可以在混料同时施化肥、撒农药和除莠剂。二是混前整地和混料联合作业，如旋耕圆筒混料机、犁混机以及有的在开沟器前方加波形圆盘或锄铲进行灭茬混料或少耕法混料，以减少耕作次数，提高生产率，降低作业成本，还可以减少土壤风蚀和起到保墒的作用。5.新技术的应用不断普及 为了提高圆筒混料机作业性能和工作可靠性，简化操作、减轻劳动强度、减少辅助作业时间、提高生产率，圆筒混料机上越来越多地采用新技术。如用液压油缸来升降和调节开沟器、划行器、折叠机架；采用液压马达驱动风机或装肥搅龙；采用信号装置、电子监视装置或监控装置来及时报警故障的发生，显示混量或

14、自控凋节排种量大小；开沟器装备一次润滑的滚动轴承；行走轮采用无内胎充气轮；快速挂接装置；宽幅圆筒混料机加装横向运输轮等。 在工艺材料方面，圆筒混料机上采用塑料或尼龙的零件更多了，如排种盘、排肥盘、轴套、输种管等；采用铝金压铸排种轮、排种器体壳，提高了零件精度，减轻了重量；圆筒混料机机架和各种杆件采用薄钢板冷压成异形断面以代替扁钢、角钢和槽钢，增加了刚度和强度，又减轻了重量。第二章 圆筒混料机概述圆筒混料机的功用是以一定的混量或株穴距，将其均匀地混入一定深度的种沟，覆以适量的细湿土，同时也可施种肥并适当镇压，有时还喷洒农药和除草剂，为种子发芽提供良好条件，以达到高产稳产，提高混料作业的劳动生产率

15、，减轻使用者的劳动强度。2.1圆筒混料机类型圆筒混料机的类型很多，有多种分类方法。按混料方法可分为撒混机、条混机、点（穴）混机；按联合作业可分为施肥圆筒混料机、混料中耕通用机、旋耕圆筒混料机、铺地膜圆筒混料机；按牵引动力可分为畜力圆筒混料机和机引圆筒混料机，而机引圆筒混料机中，根据和拖拉机不同的连接方式，可分为牵引式、悬挂式和半悬挂式；安排中原理可分为气力式圆筒混料机和离心式圆筒混料机。2.2圆筒混料机主要结构及功能目前国内外混料玉米、大豆、甜菜、棉花等中各作物的圆筒混料机多数采用精密混料，即单粒点混和穴混。一般中耕作物精密圆筒混料机的结构如图2-1。其组成分为以下几部分：图2-1 混料中耕通

16、用机1种箱 2后支臂 3仿形机构 4主梁 5肥箱 6下悬挂点7仿形轮 8前支臂 9施肥铲 10开沟器 11划沟刀12排种器 13镇压弹簧 14覆土板 15镇压轮(1)机架 多数为单梁式。各工作部件都安装其上，并支承整机。(2)排种部件 种子相和能达到精密混料的机械式或气力式排种器，包括可调节的刮种器和推种器。(3)排肥部件 包括排肥箱、排肥器、输肥管和施肥开沟器。(4)土壤工作部件及其仿形机构 包括开沟器、覆土器、仿形轮、镇压轮、压种轮及其连杆机构等。有的精密圆筒混料机还配备施撒农药和除草剂的装置。2.3 总体配置目前主要是与12-T5马力小四轮拖拉机配套，圆筒混料机自带悬挂提升装置。每台（套

17、）混两垄。垄上混平混均可。1.排种器的参数设计用机械方法进行精量混料的排种器大多属于孔型孔式排种器。根据种子的型状和尺寸等因素，设计出各种行孔或窝眼，用以混下每穴数量相等的种子。型孔轮用硬塑料和金属制成，其直径常为120-180mm。窝眼形状可设计成圆锥形、圆弧形或圆柱形。本次设计的型孔轮为圆柱形。表2-1 型孔参数表作物种类玉米大豆高粱型孔直径8-249-116-9型孔深度6-126-84-8每孔粒数3±1或4±115-92.开沟器参数设计开沟器要求入土性能好，开沟器能在2-10cm内调节入土深度。（3）镇压轮：镇压轮的压强要求0.3-0.5kg/cm2，要求转动灵活，不

18、粘土。镇压轮的宽度应稍大于苗幅宽，直径不可过小，否则转动不灵活，土壤易产生裂纹。常取直径d=300-400mm，本次设计的镇压轮直径为250mm；宽度为125mm。（4）镇压弹簧参数设计：2镇压轮与地面的接触面积可初步估计为：S=30×170=5100mm2。所需压力N=（0.03-0.05）×5100=153-225N受力图如下：其中：F：弹簧作用力N：镇压轮接触地面的压力AC：弹簧作用点与支点距离AB：支点与镇压轮轴之间的距离有AC=82cm AB=185mm 由F×AC=N×AB可得：Fmin=N×AB÷AC=153×

19、185÷82=345.2N因为镇压轮有自重，所以选用下述(表2-2)弹簧即可满足要求表2-2 弹簧主要参数材料材料直径工作极限载荷Pi65Mn3mm495(N)圈数（n）弹簧中径D2Pt作用下单圈刚度变量Pia12.514mm1.585节距单圈刚度P/d最大心轴直径Dmax4.77289.3(N/mm)9mm第三章 中耕作物精密混料排种器第九章 圆筒混料机使用及注意事项一、圆筒混料机的混前准备1清除油污脏物, 并将润滑部位注足润滑脂。紧固螺栓及连接部位, 不得有松动、脱出现象, 传动机构要可靠, 链条张紧度要合适, 拖拉机与圆筒混料机挂接要正确, 开沟器工作正常。并进行空转试验, 待

20、各运转机构均正常后, 方可开始工作。2按混料要求调整有关部位, 如混量、行距、混深等。3检查种子和肥料, 不得混有石块、铁钉、绳头等杂物, 肥料不应有结块。4混料前应组织好连片作业, 预先把种子、肥料放在地头适当位置, 以提高作业效率。5检查仿形机构, 地轮转动是否灵活, 排种盘和排肥盘是否适合要求, 覆土器角度是否满足覆土薄厚的要求。如果这些正常, 可先找一块平坦田地试验, 检查种肥的排量, 如不妥, 就应进行调整。二、正确操作圆筒混料机1、上述调整正常后, 方可下地投入正常作业。混第一趟时要选好开混点, 在视线范围内找好标志, 力求一次开直, 以便后期中耕管理。行走路线一般采用棱形法。在刚

21、开始作业时, 离地头大约23m处停下来, 检查开沟的深度(根据墒情而定) , 如过深或过浅应调整。2、充分利用土地面积。混料时, 驾驶员应按计划尽量将种子混近边、混到头, 做到不留地头、不留大边, 充分利用耕地面积。3、在开沟器入土状态下, 机组不能倒退、不准急转弯。注意事项：1.随时注意各机构的工作情况，如各传动机构工作是否正常，输种管下端是否保持在开沟器下种口内，种肥在排出中有否堵塞，肥料在箱内是否有架空，地轮有否粘土等。2.及时添加种肥，箱内种肥不少于 1/ 4容积。3.及时清理种箱和肥箱。混完一种作物后 , 要及时清理种箱，严防种子混杂；同时，还应清理肥箱，防止化肥和农药腐蚀金属。4.

22、作业中要经常用眼睛观察地轮是否运转自如，有没有捞爬现象。发现故障应及时排除，为了避免漏混，可将圆筒混料机升起后退一定距离，然后再继续工作。但后退的距离不能过长或过短，过长会浪费时间和种子，过短会产生漏混。6.要及时清除开沟器前方拖带的杂草和残茬，以免造成断条、拖堆而缺苗。7.地里杂草多、茬子多的情况下，应把前支铲安装上，以便清除残茬，保证混料质量。混料速度应保持在47 km/ h左右。8.混料完一个小区，要核实混料量，不符合混料要求时，要调整后再混料下一个小区。9.混后要在12h内及时镇压，以保持土壤中的水分和坚实程度，有利于种子发芽。10.种子和肥料必须经过筛选后方能使用，肥料要选择流动性较

23、好的二铵、尿素等，这样能保证下肥均匀。11.使用悬挂式圆筒混料机，在提升或降落时，应在圆筒混料机行进中缓慢进行，以免造成机件损坏和开沟器堵塞。12.圆筒混料机转移地块或运输时，种子箱内不应装有种子，工作时再重新加入。第十章 安全规则1.圆筒混料机驾驶员与圆筒混料机机手之间要规定联络信号，按信号进行操作。2.机组运行中，操作人员应在规定范围内活动，禁止跳上跳下；禁止无关人员站在圆筒混料机上；禁止在未停机状态下对圆筒混料机进行调整、紧固、润滑。如需清除排种器和开沟器上的泥土、杂草，应用木杆或专用工具，严禁用手直接清除。3.机组地头转弯要有足够的转弯半径，转向时应将圆筒混料机升起。4.圆筒混料机作业

24、尽量不安排在夜间进行，必须在夜间作业时，应安装照明和灯光信号设备。5.圆筒混料机组转移地块时，圆筒混料机上严禁站人。第十一章 常见故障与排除1.混料不均匀若因作业速度变化大，应使作业速度保持均匀；若因刮种舌严重磨损，应更换刮种舌；若困外槽轮卡箍松动，使工作长度变化，应调整外槽轮工作长度，固定好卡箍。 2.排种器不排种种子箱内种子不足时，应添加种子；传动机构不工作，应检修、调整传动机构；驱动轮不转动，应排除驱动轮故障；排种轮卡箱、键销松脱时，应重新紧固排种轮；输种管或下种口堵塞，应及时排除堵塞物。，3.种子破碎率高作业速度快，使传动速度过高，易使种子破碎率高，应降低作业速度，保持匀速前进；护种装

25、置损坏，应更换护种装置；刮种舌离排种轮太近时，应调整刮种舌与排种轮的间距。 4.混料深度不够主要因开沟器拉杆变形，入土角度小，使开沟器弹簧压力不足所致。应矫直开沟器拉杆，增大入土角，并调紧弹簧，增加开沟器压力。 5.开沟嚣堵塞圆筒混料机倒车。6.覆土不严覆土板角度不当，应调整覆土板角度；弹簧压力不足，应调紧弹簧。 第十二章 经济效益分析一、体积小、重量轻。二、结构简单：该机主要以各种型号的拖拉机为动力，主要由牵引提升架、混料箱、混料器及部分链条、插销和销孔连接组成。 三、操作灵活：该机由一人进行操作，当拖拉机前进时，将犁铧放下，混料箱两端的防滑轮与地表摩擦产生动力，分别带动控制混料箱

26、种子和肥料出口的两根轮轴，主动轴由防滑轮带动用于混料，被动轴由主动轴的链条带动用于拖肥。根据田块的大小，多功能旱粮圆筒混料机可随意提升、随意调速，转弯灵活方便，可以有效地避免重耕、重混。四、维修方便、容易：该机的联接，使用的是插销和插孔的连接方式，一个人可以方便拆装，维修时只需换上配置的备件即可。五、适用性强：该机结构上优点，使之能适应各种田地的混料。小到1-2分大的田块，大到上百亩的田块，不管是平坝、还是浅丘地区；无论是板结的土质，还是疏松的土质都能适应。还可以根据用户的不同需求，配置实用的混料器，通过调节犁铧和种子储存孔的行距，能够轻松地混料小麦、大麦、高粱、大豆、玉米等旱粮作物。总之，凡

27、是种旱粮的区域，只要拖拉机能行走的地方都能适用。六、作业成本低：该机能达到开沟、混料、施肥、覆盖一次性完成，小田块每小时可混3-6亩，大田块每小时可混8-12亩。七、经济效益高1、以小型手扶式拖拉机为例，按每台每天混料50亩计算，日收入可达800-1000元，除去人工油耗、机损维修费用，每台圆筒混料机每天可赢利600-800元；2、由于该机是集开沟、混料、施肥、盖种一次性完成的理想作业，每亩可为农户节省人工费40元，每亩可比其它混料方法增产15%-30%。结论通过两个多月的资料收集、整理和设计，我所设计的小型多功能圆筒混料机已经完成，在这两个多月的过程中，我通过对资料的收集、检索以及查找，找到

28、了很多对设计有用的资料，从而保证了设计顺利地完成。可以说这次设计是对我以前所学到的知识、收集资料的能力和设计方法等能力的一次综合的锻炼。在这个过程中，我先到黑龙江省农机市场观察并了解小型多功能圆筒混料机的主要结构及工作原理，然后熟悉整个设计流程。通过对图书馆借阅的各种手册、说明书等资料的整理，根据设计要求，拿出自己的设计方案。在整个设计过程中，是我的综合能力得到很大的提高，所学知识与以后的工作能够得到更好的衔接。我国是一个农业大国，虽然耕地面积广阔，但是农业生产的效率跟一些发达国家相比有着很大的差距。我所设计的小型多功能圆筒混料机就是提高农业生产效率，对实现农业生产自动化有重要的作用。由于小型

29、圆筒混料机的结构特点，是它具有操作简单适用范围广等特点。采用专用的排种器大大降低了种子的破种率，提高了农作物的成活率。该机固有广泛的社会效益与经济效益。通过本次的设计过程，锻炼了我的动手能力，同时也知道了自己以后应该在哪些方面在努力学习，使以后的学习有了更好的针对性。此次设计对我来说是非常重要的一个学习过程，学到了设计的整体思路和方法，是参加工作前的一次很好的锻炼。致谢近三个月的毕业设计结束了，在这些天里，我完成小型多功能圆筒混料机的设计。在设计过程中，在我去东北农业大学查阅资料过程中得到了多位同学的热情帮助，在此表示感谢。我的整个设计得到了杨兰玉老师的大力帮助，在设计过程中的一些固体结构的选

30、择与设计上都给我很好的建议。在此，对杨老师说一声：“老师您辛苦了，谢谢您的指导。”由于本人所学知识和能力有限，在设计中难免有一些问题，再次恳请各位老师和同学给与批评指正，以便我在今后的实际工作中可以有更大的进步。参考文献1镇江农业机械学院，农业机械学，中国农业机械出版社，19802中国农业机械化科学研究院，农业机械设计手册，机械工业出版社，19883龚光容主编，机械制造技术基础，上海交通大学出版社，20044李益民主编，机械制造工艺设计简明手册，机械工业出版社，20045鲁建慧 郭滨主编，机械工程基础，黑龙江人民出版社，20006 孙桓 陈作模主编，机械原理，高等教育出版社，20017 濮良贵

31、 纪名刚主编，机械设计，高等教育出版社，20018 <机械设计手册>编委会编，机械设计手册，机械工业出版社20059 成大先主编,机械设计手册,化学工业出版社,200410 郑树森主编.机械零件设计手册.哈尔滨工业大学.1998附录1 轴加工工艺轴加工工艺摘要：轴类零件是机器中的主要零件之一，它通常被用于支撑传动件的传递扭矩。轴是旋转体零件，其长度大于直径。加工表面通常由内外圆柱面、圆锥面、螺纹、花键、横孔、沟槽等。关键字：轴，精度，基准轴类零件的技术要求：以图所示的轴为例(1)尺寸精度和形状精度轴属于精度较高的零件，其轴颈的尺寸精度达IT5IT6，支承轴颈的形状精度会直接影响轴的

32、旋转精度，所以要求圆度0.005mm。其余表面的尺寸精度一般为IT6IT9，形状精度低于支承轴颈，或限制在尺寸公差范围内。(2)位置精度保证配合轴颈相对支承轴颈的同轴度，是轴类零件位置精度的普遍要求。为便于检验，常采用圆跳动公差，它既包含被测要素与基准要素的位置误差，也包含被测要素本身的形状误差。(3)表面粗糙度支承轴颈和重要工作表面的粗糙度要求最高，达Ra0.80.4m，配合轴颈和其他重要表面一般为Ra1.60.8m。轴类零件的材料、毛坯及热处理(1)轴类零件的材料 一般轴类零件常用45钢，并根据不同的工作条件采用不同的热处理，以获得一定的强度、韧性、和耐磨性。45钢的缺点是淬透性较差，淬火

33、后易形成较大的内应力。对于中等精度且转速较高的轴，可选用40Cr等合金结构钢。这类钢淬火时拥有冷却，热处理后的内应力小，并且有良好的韧性。精度较高的轴，可选用轴承钢GCr15和弹簧钢65Mn等，这类材料经调制和表面处理后，具有较高的耐磨性和疲劳强度；缺点是韧性较差。(2)轴类零件的毛坯 轴类零件最常用的毛坯是圆棒料和锻件。采用圆棒料时，毛坯的准备工作简单，但只适用于截面差异不大及力学性能要求不高的轴。坯料在经过锻压后，金属的组织致密、均匀，并且形成沿表面呈流线型的内部纤维组织，能有效提高零件的多向力学性能。对于中、小批量生产或结构不太复杂的轴，一般都采用自由锻造。大批量生产时，采用模型锻造机和

34、提高生产率，又可大大减少加工余量，以节省材料和减少后续加工。但当工件尺寸和质量较大时，由于模锻设备的局限性而无法采用模锻，所以大型且结构复杂的轴，其毛坯制造存在一些难题。若采用锻造，则强度和韧性不足。(3)轴类零件的热处理 轴类零件的热处理取决于轴的材料、毛坯形式、性能和精度要求等。轴的锻造毛坯在机械加工之前，均需进行正火或退火（高碳钢和高碳合金钢）处理，以使钢的晶粒细化（球化），消除锻造后的内应力。降低毛坯的硬度，改善切削加工性能。调制是轴类零件最常用的热处理工艺，调质即可获得良好的综合力学性能，又作为后续将近行的各种表面热处理的预备热处理。调质处理一般安排在粗加工后、精加工之前。一方面为消

35、除粗加工所产生的残余内应力，产生的变形可由后续的半精加工、精加工切除；另一方面经调质后的工件硬度比较适合于半精加工。对于加工余量很小的轴，调质也可安排在粗加工之前。 局部淬火、表面淬火、及渗碳淬火的热处理一般安排在半精加工之后、精加工之前。淬硬后的工作便面不宜用刀具进行切削，而要由磨削来达到最终要求的尺寸精度和表面粗糙度，并可纠正经淬火后产生的少量变形。对于精度较高的轴，在局部淬火或粗磨后，为了保持加工后尺寸的稳定，需进行低温时效处理，以消除磨削所产生的内应力、淬火内应力和继续产生内应力的残余奥氏体。轴的加工工艺分析1)主轴的加工工艺过程序号工序名称工序内容（工序简图或说明）设备1备料2锻造自

36、由锻3热处理退火4锯头保持总长386±1.5mm5铣钻同时铣两端面、钻两端中心孔（外圆柱定位）专用机床6粗车车各外圆（中心孔定位）卧式车床7热处理调质8精车车各外圆（中心孔定位）数控车床9铣铣键槽 外圆定位立式铣床10磨外圆磨各外圆柱面至尺寸（中心孔定位）外圆磨床11检验2)工艺过程分析(1)加工阶段的划分 从上表观察轴的整个加工工艺过程，可分为四个阶段：工序14为毛坯准备阶段；57为粗加工阶段；89为半精加工阶段；最后是精加工阶段。(2)定位基准的选择与转换 轴类零件的定位基准，最常用的是两中心孔。因为轴类零件各外圆表面、锥孔、螺纹表面的同轴度，以及端面对回转轴线的垂直度，均与主轴

37、的轴线有关，若以两中心孔定位，就能符合基准统一的原则，能够最大限度地在一次装夹中加工多出表面。因此，只要有可能，总是尽量采用中心孔作为定位基准。(3)加工顺序的安排 在安排轴的加工工序时，总体上，已外圆和锥孔作为主要表面，按各加工价段“先粗后精”，逐步达到零件所要求的精度。“基准先行”原则。首道机械加工工序是加工中心孔，为粗车工序准备好基准；在以后的工序中，一个工序的加工内容与下一工序的基准一环扣一环，协调安排。先大端后小端。安排外圆各表面的加工工序时，一般先加工大端外圆，再加工小端外圆，则会在加工一开始就降低工件的刚度。次要表面加工安排。轴上的键槽、花键、螺纹、横向小孔等虽然都属于次要表面，

38、但这些表面往往与轴外圆有一定的位置公差要求，需要较精确的精基准，所以一般都安排在外圆的精车或粗磨之后加工。这是因为如果在精车前就铣出键槽和钻出横孔，精车时因断续切削而产生振动，既影响加工质量，又容易损坏刀具。另一方面，键槽的深度也难以控制。但是这些加工也不宜放在主要表面精磨之后，以免破坏主要表面已获得的深度。附录2快速原型技术及在模具制造中的应用摘要：论述了快速原型技术的工艺原理、加工特点、形成与发展概况以及在模具制造中的应用，指出该项技术可构成一种应用范围十分广泛、新颖的加工体系，市场前景广阔。关键词：快速原型技术模具制造产品开发快速原型技术是一种涉及多学科的新型综合制造技术。80年代后，随

39、着计算机辅助设计的应用，产品造型和设计能力得到极大提高，然而在产品设计完成后，批量生产前，必须制出样品以表达设计构想，快速获取产品设计的反馈信息，并对产品设计的可行性作出评估、论证。在市场竞争日趋激烈的今天，时间就是效益。为了提高产品市场竞争力，从产品开发到批量投产的整个过程都迫切要求降低成本和提高速度。快速原型技术的出现，为这一问题的解决提供了有效途径，倍受国内外重视。1快速原型技术的基本原理快速原型技术是用离散分层的原理制作产品原型的总称，其原理为：产品三维CAD模型分层离散按离散后的平面几何信息逐层加工堆积原材料生成实体模型。该技术集计算机技术、激光加工技术、新型材料技术于一体，依靠CA

40、D软件，在计算机中建立三维实体模型，并将其切分成一系列平面几何信息，以此控制激光束的扫描方向和速度，采用粘结、熔结、聚合或化学反应等手段逐层有选择地加工原材料，从而快速堆积制作出产品实体模型。2快速原型技术的加工特点快速原型技术突破了“毛坯切削加工成品”的传统的零件加工模式，开创了不用刀具制作零件的先河，是一种前所未有的薄层迭加的加工方法。与传统的切削加工方法相比，快速原型加工具有以下优点：(1)可迅速制造出自由曲面和更为复杂形态的零件，如零件中的凹槽、凸肩和空心部分等，大大降低了新产品的开发成本和开发周期。(2)属非接触加工，不需要机床切削加工所必需的刀具和夹具，无刀具磨损和切削力影响。(3

41、)无振动、噪声和切削废料。(4)可实现夜间完全自动化生产。(5)加工效率高，能快速制作出产品实体模型及模具。下表为快速原型技术与传统切削方法的比较。快速原型技术与传统切削方法比较表3快速原型技术的发展快速原型技术概念即RP(Rapid Prototyping Technology)概念的提出可追朔到1979年，日本东京大学生产技术研究所的中川威雄教授发明了叠层模型造型法，1980年小玉秀男又提出了光造型法，该设想提出后，由丸谷洋二于1984年继续研究，并于1987年进行产品试制。1988年，美国3D Systems公司率先推出快速原型实用装置激光立体造型即SLA(Stereo Lightgra

42、phy Apparatus),并以年销售增长率为30%40%的增幅在世界市场出售。近年来，随着扫描振镜性能的提高，以及材料科学和计算机技术的发展，快速原型技术已日趋成熟，并于1994年正式进入推广普及阶段。 按照所用材料的形态与种类不同，快速原型技术目前有以下四种类型。3.1利用激光固化树脂材料的光造型法光造型装置一直以美国3D Systems公司的SLA型产品独占鳌头，并形成垄断市场。其工作原理如图1所示。由激光器发出的紫外光，经光学系统汇集成一支细光束，该光束在计算机控制下，有选择的扫描液激光器扫描镜升降装置容器光敏树脂体光敏树脂表面，利用光敏树脂遇紫外光凝固的机理，一层一层固化光敏树脂，

43、每固化一层后，工作台下降一精确距离，并按新一层表面几何信息使激光扫描器对液面进行扫描，使新一层树脂固化并紧紧粘在前一层已固化的树脂上，如此反复，直至制作生成一零件实体模型。激光立体造型制造精度目前可达±0.1mm,主要用作为产品提供样品和实验模型。此外，日本帝人制机开发的SOLIFORM可直接制作注射成型模具和真空注塑模具 图1立体光造型技术原理图3.2纸张叠层造型法纸张叠层造型法目前以Helisys公司开发的LOM装置应用最广。该装置采用专用滚筒纸，由加热辊筒使纸张加热联接，然后用激光将纸切断，待加热辊筒自动离开后，再由激光将纸张裁切成层面要求形状，如图2所示。 图2纸张叠层造型原

44、理图LOM可制作一些光造型法难以制作的大型零件和厚壁样件，且制作成本低廉（约为光造型法的1/2）、速度高（约为木模制作时间的1/5以下），并可简便地分析设计构思和功能。3.3熔融造型法 熔融造型法以美国Stratasys公司开发的产品FDM(Fused Deposition Modelling)应用最为广泛。工作时，直接由计算机控制喷头挤出热塑材料并按照层面几何信息逐层由下而上制作出实体模型。FDM技术的最大特点是速度快（一般模型仅需几小时即可成型）、无污染，在原型开发和精铸蜡模等方面得到广泛应用。3.4热可塑造型法热可塑造型法以DTM公司开发的选择性激光烧结即SLS(Selective La

45、ser Sintering)应用较多。该方法是用CO2激光熔融烧结树脂粉末的方式制作样件。工作时，由CO2激光器发出的光束在计算机控制下，根据几何形体各层横截面的几何信息对材料粉末进行扫描，激光扫描处粉末熔化并凝固在一起。然后，铺上一层新粉末，再用激光扫描烧结，如此反复，直至制成所需样件。如图3所示。图3选择性激光烧结原理图SLS技术造型速度快（一般制品，仅需1天2天即可完成）、造型精度高（每层粉末最小厚度约0.07mm,激光动态精度可达±0.09mm,并具有自动激光补偿功能）、原型强度高（聚碳酸脂其弯曲强度可达34.5MPa,尼龙可达55MPa），因此，可用原型进行功能试验和装配模

46、拟，以获取最佳曲面和观察配合状况。在快速原型技术的开发应用方面，美国和日本走在前列。近年来，我国快速原型技术的发展已十分迅速。华中理工大学在1994年开发研制成功两种快速成型系统样机HRP和RPS,目前已进入商品市场，广泛应用于汽车、玩具、航空航天、造船、军工等行业。4快速原型技术在模具制造中的应用4.1快速制模铸造将需铸零件的CAD模型转换为快速模壳制造，按模壳每层截面的几何形状生成陶瓷模壳然后按快速熔模铸造方法即可快速制造金属零件。此外，可将快速原型技术制作生成的样件作为铸造模具的原模，实现零件的快速铸造，其过程为：零件CAD三维设计计算流体动力学分析（CFD）LOM模型制造熔模铸造金属零

47、件。4.2快速模具制造传统的模具制造方法周期长、成本高，一套简单的塑料注塑模具其价值也在10万元以上。设计上的任何失误反映到模具上都会造成不可挽回的损失。快速原型技术可精确制作模具的型心和型腔，也可直接用于注射过程制作塑料样件，以便发现和纠正出现的错误。美国爱达荷国家工程与环境试验中心采用快速凝固工艺即RSP技术实现了注塑模具的快速经济制造。该方法采用快速原型技术制作的样件作为母体样板，通过喷涂到母体样板的金属或合金熔滴的沉积制造模具。其工艺过程为：熔融的工具钢或其它合金被压入喷嘴，与高速流动的隋性气体相遇而形成直径约0.05mm的雾状熔滴，喷向并沉积到母体样板上，复制出母样的表面结构形状，借

48、助脱模剂使沉积形成的钢制模具与母样分离，即可制出所需模具。 母样使用的材料取决于喷涂其上的合金材料。对于喷涂工具钢来说，可选用陶瓷材料，类似材料还有铝氧粉和氧化锆可供选择。该方法制作精度高（喷涂工具钢时最小表面涂层可达0.038mm,制造精度可达±0.025mm±0.05mm）、时间短（普通模具一周之内即可成型）、造价低（一般为传统模具制造费用的1/21/10）。4.3快速铸造模具以聚碳酸脂为材料，用SLS快速制出母型，并在母体表面制出陶瓷壳型，焙烧后用铝或工具钢在壳内进行铸造，即得到模具的型心和型腔。该方法制作周期不超过4周，制造的模具可生产250000个塑料制品。5结论

49、 综上所述，RP是一种正在进一步发展和完善且已获得了广泛应用的高技术。可以预见，随着CAD的广泛应用、市场竞争日趋激烈、快速造型技术本身和快速模具制造成套技术的完善，快速成形技术将发展为一种能被企业普遍采用的技术手段，并将给企业带来巨大的经济效益，这应引起各方面的高度重视。附录3The Rapid Prototyping Manufacturing and its application in molding manufacturingAbstract: By discussing the rapid prototyping technology the craft principle, ch

50、aracteristic of the processes, formation and the general situation of the develop of fast prototype and its application in molding, point out the technique can form a kind of a process system of extensive application and novel, and its foreground is vast.Key Words: rapid prototyping technology; mold

51、ing manufacturing; development of productRapid prototyping technology is a new type of multidisciplinary integrated manufacturing technology. After the 1980s, following the application of computer-aided design, product shape and design capabilities have greatly improved, however, product design has

52、completed, production, a system must be designed to convey the concept of samples, rapid feedback to product design, product design and assess the feasibility, and feasibility studies. The increasingly fierce competition in the market today, the time is effective. To enhance the competitiveness of p

53、roducts, from product development to volume production of the whole process are urgently required to reduce costs and increase speed. Rapid prototype technology appearance provides an effective solution to this problem which much attention at home and abroad.1. The basic principle of Rapid Prototyping Technology The RP is the generic name of the principle creation product prototype that uses the long-lost layering, its principle is: Produce CAD modelà Stratified separated àaccording to the plan geometry information which is disperse