惰轮轴零件机加工艺规程编制

湖南工业大学课程设计资料袋机械工程学院（系、部）2012~2013学年第一学期课程名称机械制造工艺学指导教师职称学生姓名专业班级机械工程及自动化班级学号题目惰轮轴零件机加工艺规程编制成绩起止日期2013年1月4日～2013年1月11日目录清单序号材料名称资料数量备注1课程设计任务书12课程设计说明书13课程设计零件图纸14机械加工工艺卡片15机械加工工序卡片12课程设计任务书2012—2013学年第一学期机械工程学院（系、部）机械工程及自动化专业班级课程名称：机械制造工艺学设计题目：惰轮轴零件机加工艺规程编制完成期限：自2013年1月4日至2013年1月11日共1周内容及任务一、设计的主要技术参数：惰轮轴材料QT60-2钢；铸造圆角R2～3；二、设计基本内容：对零件（中等复杂程度）进行工艺分析，画零件图；选择毛坯的制造方式；制订零件的机械加工工艺规程；填写工艺文件；编写设计说明书。三、每个学生应在教师指导下，独立完成以下任务：（1）机械加工工艺卡片一张；（2）机械加工工序卡片一套；（3）设计说明书一份。进度安排起止日期工作内容2013.1.4-2013.1.6熟悉课题、查阅资料；零件分析，画零件图2013.1.7-2013.1.8制订零件加工工艺规程2013.1.9-2013.1.11填写工艺文件；编写设计说明书2013.1.12交课程设计并答辩主要参考资料1张世昌主编·机械制造技术基础·北京：高等教育出版社，2001.12郑修本主编·机械制造工艺学·北京：机械工业出版社，1997.73赵志修主编·机械制造工艺学·北京：机械工业出版社，1990.64明兴祖编著·数控加工综合实践教程·湖南工业大学，2005.8。指导教师（签字）：年月日系（教研室）主任（签字）：年月日

机械制造工艺学设计说明书惰轮轴零件机加工艺规程编制起止日期：2013年1月4日至2013年1月11日学生姓名班级学号成绩指导教师(签字)机械工程学院（部）2013年1月11日目录TOC\o"1-3"\h\u21561摘要： 515958前言 621999一课程设计的目的 615322二课程设计要求的基本任务和要求 7270012.1、基本任务 72.1.1、工艺设计的基本任务72.1.2、夹具设计的基本任务743292.2、设计要求 72.2.1、工艺设计的设计要求72.2.2、夹具设计的设计要求724160三惰轮轴课程设计的方法和步骤 83.1、生产纲领的计算与生产类型的确定83.2、零件材料的分析83.3、零件图的分析93.4、确定毛坯93.5、加工工艺路线113.6、确定工序尺寸及其公差133.7、确定切削用量133.8、机床及工艺设备的选择133.9、设计工艺过程卡153.10、零件的程序编制1627797四夹具设计 174.1、夹具设计的目的和要求174.2、夹具类型的确定174.3、定位装置的设计174.4、夹紧装置的设计124.5、导向装置的设计及其它装置结构、夹具体的确定224.6、确定夹具技术要求和有关尺寸、公差配合224.7、夹具精度分析与计算23五设计小结22618..24六25448参考文献 25惰轮轴零件机加工艺规程编制摘要：本设计的零件为惰轮轴，选用QT60-2钢。根据零件的形状、尺寸精度、生产的经济效益等各方面的详细分析其加工工艺，多采用专用机床加工。通过对零件的分析，此轴要求精度高，工序适当集中，要求光滑，所以选用工具和尺寸要准。最后对零件进行校核。以便达到零件精度的要求。前言在本次设计中，主要包括以下几个步骤：惰轮轴的工艺设计：确定毛坯,确定工艺路线,确定工序切削用量,确定工时定额的计算。惰轮轴夹具的设计：设计夹具装置,导向装置,确定夹具技术要求和有关尺寸,公差配合,夹具精度分析和计算。课程设计要达到的主要目标及技术要求：设计的零件尺寸要求精度高，表面粗糙度也高，要求表面光滑。本零件制品为大批量生产。一课程设计的目的课程设计是培养机械工程类专业学生应职应岗能力的重要实践性教学环节，它要求学生能全面综合地运用所学的理论和实践知识，进行零件机械加工工艺规程和工艺装备的设计。其基本目的是：（1）培养工程意识。（2）训练基本技能。（3）培养质量意识。（4）培养规范意识。二课程设计要求的基本任务和要求2.1、基本任务2.1.1、工艺设计的基本任务(1)绘制零件工作图，毛坯图各一张(2)编写设计任务书一份(3)编制机械加工工艺规程卡片一套(4)编写设计说明书一份2.1.2、夹具设计的基本任务(1)收集资料,为夹具设计做好准备(2)绘制草图,进行必要的理论计算和分析以及夹具的结构方案(3)绘制总图和主要非标准件零件图,编写设计说明书(4)编制夹具的使用说明或技术要求2.2、设计要求2.2.1、工艺设计的设计要求(1)保证零件加工质量,达到图纸的技术要求(2)在保证加工质量的前提下,尽可能提高生产效率(3)要尽量减轻工人的劳动强度,生产安全(4)在立足企业的前提下,尽可能采用国内技术和装备(5)工艺规程应正确.清晰,规范化,标准化的要求2.2.2、夹具设计的设计要求(1)保证工件的加工精度(2)提高生产效率(3)工艺性好(4)使用性好(5)经济性好三惰轮轴课程设计的方法和步骤3.1、生产纲领的计算与生产类型的确定生产纲领的大小对生产组织和零件加工工艺过程起着重要的作用.它决定了各工序所需专业化和自动化的程度以及所选用的工艺方法和工艺装备.零件生产纲领可按下式计算.N=Qn(1+a%)(1+b%)式中：N零件的生产纲领（件/台）Q产品的年产量（台/年）n每台产品中，该零件的数量（件/台）a%零件的备品率b%零件的平均废品率已知零件的年生产纲领为10000零件的质量约为2㎏，查表1-1可知其生产类型为大批量生产，初步确定工艺安排的基本思路为：加工过程划分阶段；工序适当集中；加工设备以通用设备为主；大量采用专用工装。这样安排，生产准备工作投资较少，生产效率高，且转产容易。本设计的零件为小型零件，生产类型为大批量生产。3.2、零件材料的分析本设计的零件是惰轮轴，选用QT60-2钢。QT60-2 钢是优质素结构钢，属于普通中碳钢。其强度、硬度较高，热处理硬度在50°左右，而塑性、韧性略低。不能做冲、挤等加工零件。热锻、热压性能及被切削性能良好，冷加工变形能力及焊接性能中等。是机械行业最常用的钢号之一，通常在调质或正火状态下使用，还用于高频或火焰表面淬火处理。其收缩率小。其密度基本和铁的密度一样与普通碳素钢都差不多，和A3更是相近，是7.85g/cm*3。3.3、零件图的分析：要求：表面清晰，无毛刺，尺寸精度如上图。零件的作用：该零件主要适用于机械传动系统中力的传送，用于机床，汽车等产品。3.4确定毛坯(1)确定毛坯种类根据零件材料确定毛坯为铸造件。毛胚的种类有很多，如型材、锻造、铸造，由于该输出轴要承受较大的冲击载荷和扭矩，为了增强其刚性和韧性，所以要选择锻件做为毛胚。如选用棒料，由于生产类型为中批，从经济上考虑，棒料要切削的余量太大，浪费材料。工序集中和分散考虑（1）工序集中工序集中就是将零件的加工集中在少数几道工序中完成，每道工序加工内容多，工艺路线短。其主要特点是：可以采用高效机床和工艺装备，生产率高；减少了设备数量以及操作工人人数和占地面积，节省人力、物力；减少了工件安装次数，利于保证表面间的位置精度；采用的工装设备结构复杂，调整维修较困难，生产准备工作量大。（2）工序分散工序分散就是将零件的加工分散到很多道工序内完成，每道工序加工的内容少，工艺路线很长。其主要特点是设备和工艺装备比较简单，便于调整，容易适应产品的变换,对工人的技术要求较低；可以采用最合理的切削用量，减少机动时间；所需设备和工艺装备的数目多，操作工人多，占地面积大。工序集中或分散的程度，主要取决于生产规模。一般情况下，单件小批生产时，采用工序集中，在一台普通机床上加工出尽量多的表面；批量生产时，采用工序分散。终上以及结合图纸要求，采用工序分散。毛坯图确定铸件形状(1)根据第一章有关表格及《铸工手册》，确定外表面单边加工余量为2.5~3mm(2)根据《铸工手册》，轴可通过拔长得到，为简化铸造工艺，对直径相近的台阶适当合并(3)根据《轧制圆棒料切断和端面加工余量》的要求，端面加工余量确定为3mm3.5加工工艺路线1．定位基准的选择以外圆为粗基准面加工端面为粗基准打中心孔，再以中心孔为基准车外圆。以确定基准面。2．拟定工艺路线根据零件的具体要求和各种加工方法所能够达到的经济度和粗糙度能力，查阅《机械制造工艺学》和《机械加工工艺手册》各加工面的加工方法.<1>．确定各表面的加工方法工件各加工表面的加工方法和加工次数是拟定工艺路线的重要内容。主要依据零件各加工表面本身的技术要求确定，同时还要综合考虑生产类型、零件的结构形状和加工表面的尺寸、工厂现有的设备情况、工件材料性质和毛坯情况等。各种加工方法的经济精度和粗糙度如下:外圆表面及孔加工的经济精度与表面粗糙度序号加工方法经济精度（IT）表面粗糙度Ra(ｕm)适用范围1粗车11～1325～6.3适用于淬火钢以外的各种金属2粗车→半精车8～106.3～3.23粗车→半精车→精车6～91.6～0.84粗车→半精车→精车→抛光6～80.2～0.025序号加工方法经济精度（IT）表面粗糙度Ra(ｕm)适用范围1钻12～1312.5适用于淬火钢以外的各种金属2钻→铰8～103.2～1.63钻→粗铰→精铰7～81.6～0.8<2>加工顺序的安排在确定了零件各表面的加工方法之后,就要安排加工的先后顺序。零件加工顺序是否合适，对加工质量、生产率和经济性有着较大的影响。机械加工顺序的安排在安排机械加工顺序时，一般遵循先粗后精、先面后孔、先主后次、基准先行的原则。对于工序内容复杂的零件则视具体情况采取工序集中与分散的原则处理。加工阶段的划分对于精度和表面质量要求较高的零件，应将粗、精加工分开进行。为此，一般将整个工艺过程划分阶段，按加工性质和作用不同，一般划分为粗加工阶段、半精加工阶段、精加工家段和光整加工阶段。这对于保证零件加工质量、合理使用机床设备、及时发现毛坯缺陷及合理安排热处理工序等有很大好处。热处理工序的安排热处理工序主要用来改善材料的性能及消除应力。热处理的方法、次数和在工艺路线中的位置，应根据零件材料和热处理的目的而定。如图所示为热处理工序安排图。毛坯→粗加工→半精加工→精加工→精磨→细磨↑↑去应力退火正火合理安排辅助工序辅助工序种类很多，主要包括检验、划线、去毛刺、清洗、平衡、退磁、防锈、包装等，根据工艺需要穿插在工序中。3.6确定工序尺寸及其公差工序顺序确定后，就要计算各个工序加工时所应达到的工序尺寸及其公差。工序尺寸公差一般按经济加工精度确定，但就其性质和特点而言，一般可以归纳为两类：基准重合时（定位基准或工序基准重合）工序尺寸的计算当确定了各个工序间余量和工序所能达到的加工精度后，将余量一层层叠加在被加工表面上，计算顺序是从最后一道工序开始，由后往前推，就可计算出每道工序的工序尺寸。基准不重合时工序尺寸的计算在零件的加工过程中为了加工和检验的方便可靠，或由于零件表面的多次加工等原因，往往不能直接采用设计基准作定位基准，会出现基准不重合的情况。形状复杂的零件在加工过程中需要多次转换定位基准，这时工艺尺寸的计算微比较复杂，应利用尺寸链原理进行分析和计算，并对工序余量进行必要的验算（是否够切）以确定工序尺寸及其公差。3.7确定切削用量粗加工时，切削量为1.5mm半加工时，切削量为0.6mm精加工，切削量为0.2mm;孔加工时：用直径8.5的钻头，再用直径9的铰刀，用螺纹钻头钻；3.8机床及工艺设备的选择（1）选择机床选择机床和工艺装备的总原则是根据生产类型与加工要求使所选择的机床及工艺装备既能保证加工质量，又经济合理。基于次原则本惰轮轴的设计所选机床如下：数控机床、钻床、磨床等（具体车床类型及型号请看工艺卡片）。（2）选择夹具①粗车、半精车可采用定心卡盘及尾座顶尖。②轴孔钻削深度小，宜选用低速钢钻头。（3）选择量具①粗加工、半精加工可选用通用量具。Ⅰ端面工序尺寸中无高公差，而查参考文献知计量器具不确定度允许值为0.012mm，故选择分度值为0.01mm的游标卡尺，其不确定度值为0.006mm，可满足要求。Ⅱ仿形车工序中轴向尺寸Ф30f6其上偏差为+0.020，下偏差为+0.041，查表并根据有关公式计算得，计量器具不确定度允许值为0.045mm，查参考文献选择分度值为0.02mm的游标卡尺，其不确定值可满足要求。Ⅲ精加工工序为零件完工尺寸，精度要求高，若用通用量具，需选用比较仪、指示表，使用不便。故宜选用专用量具。⑴外圆测量宜采用卡规，测量时要注意从相互垂直的两个方向测量。3.9设计工艺过程卡机械加工工艺过程卡片零件名称惰轮轴材料牌号QT60—2毛坯种类：铸件工序号工序名称工序内容设备工艺装备010毛坯铸造020热处理1去应力退火030仪表车车两端面平端面数控车床车刀，游标卡尺，三爪卡盘040粗车外圆车床三爪卡盘夹紧一端面，另一端面用顶针顶住，加工外径，平端面2mm，端面留有余量，长度为25换头同方法车另一端面，加工外径，平端面2mm，端面留有余量，长度为31中间厚度8两侧面6.3粗车，车到10数控车床车刀，游标卡尺，两顶针，三爪卡盘050半精车外圆用顶针和卡盘固定两端面，加工外径31.8，长度为22换头用顶针和卡盘固定两端面，加工外径31.8，长度为27.5数控车床车刀，游标卡尺，两顶针，三爪卡盘060精车外圆换头车另一端面，用顶针和卡盘固定，加工外径30，长度为20换头车另一端面，用顶针和卡盘固定，加工外径30，长度为28，公差为+0.12与+0.07之间中间厚度8两侧面6.3精车，车到8公差在+0.1与-0.1之间数控车床车刀，游标卡尺，两顶针，三爪卡盘070热处理正火硬度HB229—302080精磨外圆精磨外圆磨床M1432B外圆砂轮090钻孔Φ9M6Z525钻头，游标卡迟，钻模100孔粗加工Φ9M6Z525钻头，游标卡迟，钻模110孔精加工Φ9M6Z525钻头，游标卡迟，钻模120检验去毛刺，修边锉刀，砂皮纸130入库油封，入库编制（日期）审核（日期）共（1）页第（1）页3.10零件的程序编制（部分）1．对刀2．编程G93X100Z80S650T01M03G01X51Z2F0.2G91X35Z27.5X33X31.8X30.6X30.4X30.2X30G00X51Z4M02M30四夹具设计4.1夹具设计的目的和要求目的(1)保证加工精度(2)提高劳动生产率(3)改善工人劳动条件(4)降低生产成本(5)扩大机床工艺范围要求1、保证工件的加工精度2、提高生产效率3、工艺性好4、使用性好5、经济性好4.2夹具类型的确定由此任务及条件可知：加工零件的加工形状不是很复杂，加工精度要求不是很高。但生产批量较大。因此夹具的设计不宜太复杂，在保证加工质量和生产效率的前提下，应尽量简化结构，做到经济合理4.3定位装置的设计确定定位方案本零件总共有六个自由度，这里主要控制五个自由度：根据工件结构特点，其定位案有两种方案一：1－3所示，以￠30的左端面为定位面，限制它的五个自由度eq\o(\s\up10(→),\s\do4(X))，eq\o(\s\up10(→),\s\do4(Y))，eq\o(\s\up10(→),\s\do4(Z))，X，Y。方案二：1—3所示，以￠30的右端面为定位面，限制它的五个自由度eq\o(\s\up10(→),\s\do4(X))，eq\o(\s\up10(→),\s\do4(Y))，eq\o(\s\up10(→),\s\do4(Z))，X，Y方案一方案二比较上述两种方案，方案—更合理（2）定位元件的选择1）选择带定位销的底板，作为￠30轴的定位元件，其尺寸和结构按要求确定2）以￠9孔外缘定位，采用两种方式：（1）选用只厂承钉作为￠9外缘定位元件其尺寸和结构按照表3—19和3—20确定，它可限制Z的自由度。该方案由于对工件的夹紧的效果不是很好（2）采用移动V形块 作为定位元件，如图1—4所示它可限制Z自由度，虽然它的结构比较复杂，但是对工件的加工精度能起到很好的效果。比较上述两种方案，确定采用第二种方案图1—4定位误差分析计算1）加工M6螺纹盲孔，保证中心距16eq\o(\s\up5(0),\s\do2(-02))以及于端面的垂直度为0.03。计算中心距尺寸（16eq\o(\s\up5(0),\s\do2(-02))）mm定位误差△D为△D=△B+△Y由图1—3可知,△B=0基准位移误差△Y等于定位销于定位孔的最大间隙值Xmax,销孔配合代号为￠8eq\o(\s\up5(H7),\s\do2(n6)),￠8H7为￠8+0.021￠8n6为￠8-0.002于是 Xmax=Dmax-dmin=8.021-7.998=0.023mm△D=△Y=Xmax=0.023（mm）其中：￡G=0.2mm △D允=1/3￡G=0.06△D则△D〈△D允该定位方案满足要求计算螺纹孔M6与B面垂直度误差同理△D=△B+△Y有基准位移误差定义可知△Y=△1+△2△1是定位销圆柱部分与台阶面的垂直度误差。由于此两表面是在第一次安装中加工出的，其误差很小，可忽然不计△1=0△2是工件与定位面B的垂直度误差，而工件与定位面B也是在一次安装中加工出的，其误差很小，也可忽然不计△1=0因此△D=△B+△Y=0定位误差的允许值△D允=1/3￡G=1/3×0.03=0.01(mm)显然△D〈△D允2）加工M6通孔：要求保证中心距56mm的定位精度。同理△D=△B+△Y，△B=0而△Y与加工M6相同△D=△Y=0.023mm其中：￡G=0.2mm△D允=1/3￡G=1/3×0.2=0.06mm显然△D〈△D允3）加工￠9孔，要求保证其中心距为80mm△D=△B+△Y△D=△Y=0.023mm其中￡G=0.2mm△D允=1/3￡G=1/3×0.2=0.06mm显然△D〈△D允该定位方案满足要求由以上分析可知，该定位方案与定位装置是可行的。4.4夹紧装置的设计1夹紧机构根据生产类型，此夹具的夹紧机构不宜太复杂，采用螺旋夹紧方式。其螺杆直径暂用为M12为缩短装卸工件的时间，采用开口垫圈。2夹紧力计算（1）加工￠9时受力分析如图1—5所示，加工时钻削轴向力F与夹紧力F1同向作用在V行块上，而钻削扭矩T1则有使工件紧靠V行块之势切削力矩不大。因此，对于加工此孔来说，夹紧是可靠的，不必进行夹紧力校核 图1—5图1—6（2）加工M6孔时如图1—6所示，由于受到的扭矩比较大，夹紧机构因具有足够的夹紧力和摩擦力矩，为此需进行夹紧力的校核。1）钻削轴向力FF=9.81CFdeq\o(\s\up6(z),\s\do2(0))feq\o(\s\up4(Y),\s\do2())FkF设f=0.25mm,以知d011mm其余参数查文献得：F=9.81×61.2×11×0.250.7×0.688=2167.5（N）2）钻削力矩T2T=9.81CMdeq\o(\s\up6(z),\s\do2(0))Mfeq\o(\s\up4(Y),\s\do2())MkM=9.81×0.0311×11×0.25×0.866=9.866（N.m）3）使工件转动的转矩T3由图1—6知7T3=FL=2167.15×0.015=32.15（N.m）4）防转夹紧力F′根据力的平衡原理得：F3′fr′+2Fnfr′≥KT3得F3′=9030.56（N）5）夹紧机构产生的夹紧力为F3根据出版选用螺杆直径为M12mm，由参考文献【9】查得，采用M12的螺杆时，许用夹紧力F3〉F3″。显然满足夹紧力要求4.5导向装置的设计及其它装置结构、夹具体的确定加工M6螺纹孔导向装置的确定为适应钻、扩、铰的要求，现选用快换钻套及之相适应的村套，它们的主要尺寸和结构由表3—57和3—58选取。具体尺寸如表1—7所示表1—7快换钻套及衬套尺寸由《机械加工手册》得：钻套端面至加工面间的距离一般取（0.3～1）d(d为钻头直径，取8mm.加工￠9孔的导向装置的确定为维修方便，不采用固定钻套，而选用可换钻套，它们的主要尺寸和结构由表3—5和表3—58选取。其主要尺寸如表1—8所示。表1—8可换钻套及衬套尺寸钻套端面至加工表面的距离，选取原则与M6孔相同，因加工精度底，为方排屑，取12mm..各导向件至定位元件间的位置尺寸公差按工件相应公差的1/2～1/5选取。因此，它们分别为（16±eq\o(\s\up11(0),\s\do4(005))）mm,(56±eq\o(\s\up5(0),\s\do2(0、2)))，（80±0.2）。M6孔对轴心线基准面垂直度允差0.05mm￠9孔对轴心线基准面平行度允差为0.05mm3其它装置的确定为便于排屑，辅助支承采用螺旋套筒式；为便于夹具的制造和维修，钻模板与夹具的联接采用装配式。夹具体采用开式，使加工、观察、清理切削均方便。4.6确定夹具技术要求和有关尺寸、公差配合技术要求定位元件与夹具底面的垂首度误差允许值在全长上为0.03。mm导向元件与夹具底面的垂直度误差允许值在全长上为0.03。mm导向元件与夹具底面的平行度误差允许值为0.02mm2、公差配合（1）M6孔钻套、衬套 、钻模板上内孔之间的配合代号及精度分别为：￠14eq\o(\s\up5(H7),\s\do2(N6)) ￠8eq\o(\s\up5(H7),\s\do2(N6))（2）￠14eq\o(\s\up5(H7),\s\do2(N6))￠8eq\o(\s\up5(H7),\s\do2(N6))（3）其余部位的公差配合代号及精度按总装配所示。4.7夹具精度分析与计算由图1—1所示，所设计夹具需保证的加工要求有；尺寸(56)mm,尺寸(16eq\o(\s\up5(0),\s\do2(-02)))mm,尺寸(80)mm,￠9孔与基准面C的垂直度0.03mm，M6孔与基准面B的垂直度0.03mm.其中尺寸80mm,尺寸56mm,,，要求较底，不必验算，其余各项精度要求分别验算如下；尺寸（16eq\o(\s\up5(0),\s\do2(-02))）mm定位误差△D，由前计算已知△D=0.023定位元件对底面的垂直度误差△A=0.03钻套与衬套间的最大配合间隙△T1=0.033衬套孔的距离公差△T2=0.1麻花钻与钻套内孔的间隙X=0.050；得：J=△D²+△A²+△T1²+△T2²+X²=0.023²+0.03²+0.033²+0.1²+0.050²=0.034〈2/3￡G=2/3×0.2=0.12因而夹具能保证尺寸这项加工要求。由于夹具设计的各部分分析与计算以进行，结果符合要求，在草图的基础上绘制正式的总装配图五、设计小结本次课程设计是对上学期所学《机械设计制造基础》课程和生产综合实习的检测和应用，将课本上所学的和实习中看到的结合起来，在此基础上，发挥自己的创造力，进行实际设计工艺过程和夹具。在本次设计过程中，我们阅读了一些技术资料及设计手册，认真探讨了机械领域内的各种基本问题。因此，本次设计不仅加强了对自己所学专业课程的理解和认识，而且也对自己的知识面进行了拓宽。此外，本次设计在绘图的过程中，使用了AUTOCAD绘图软件，并同时进行了手工绘图，这些都不同程度地使我们学到了更多的知识，进一步提高了我们绘图识图的能力。但知识所学有限，实际经验更加不足，因此我的设计还存在着很多的不足之处。如：各部分时间分配不是很合理，虽然得到了计算机绘图的锻炼，但手工绘图相比下占的比例少了一些，还有夹具设计中，加紧机构为手动，尽管降低成本，但过于简单。这些在以后的设计中都是需要改进的。课程设计期间，在老师的指导下，通过自身的不断努力，无论在思想，还是学习工作上，都取得了长足的发展和巨大的收获。通过这次的课程设计，理论加上实践，使我对机械加工设计有了更深刻的认识，也纠正了自己以前很多不对的看法。当然在设计的过程中，我们也遇到了很多困难，在查阅了大量的书籍资料之后，对这次设计有了一个整体的认识，作出了初步的原理图，然后经过反复的调试后，逐步修改，尽量使其性能达到完美。这个过程是最困难的过程，也是我收获最大的过程，使我受益匪浅，使我在以后的工作中的动手能力有了进一步的提高。总之，这次设计使我的学习有了更大的信心开始我以为一周的课程设计时间太短，学不到实质性的东西。但当我真正着手处理时，才发现整个设计过程都需要我们用心去领悟并结合所学的知识去做。通过这次设计，我感觉我所学的知识还不够，在以后的生活中我会不断地努力学习充实自己。最后，在这里，感谢明兴祖教师的认真指导和同学们的帮助。六、参考文献主编：吴兆祥，《机械制造技术课程设计》，浙江大学出版社，2005.1主编：蒋建强，《数控加工技术与实训》，北京：电子工业出版社，2003.8主编：李启炎，《计算机绘图（初级）AUTOCAD2004版》，同济大学出版社，2004.7主编：夏凤芳，《数控机床》，高等教育出版社，2002.7主编：廖兆荣，《数控几双电气控制》，高等教育出版社，2005.1《机械工程手册》工程材料，1996年第二版7、主编：成大先，《机械设计手册》北京：机械工业出版社8、甘永立，《几何量公差与检测》上海：上海科学技术出版社，19939、主编：苏建修，《机械制造基础》北京：机械工业出版社，2001、510、主编：许德珠，《工程材料》北京：高等教育出版社，2001、611、陈于萍，高晓康，《互换性与测量技术》北京：高等教育出版社，2002、912、主编：王晓霞，《金属切削原理与刀具》北京：航空工业出版社，2000附录资料：不需要的可以自行删除预应力锚索桩板墙施工工法一、前言在山岭陡峭、地形复杂、山高谷深的地区，高等级公路通过的地段造成大量的高填深挖，高桥及隧道处处可见。在山谷深、地面横坡陡峭的地段，路基难于填筑，旱桥跨越在经济和技术上造成较大的浪费，同时也给路基稳定及桥梁的桥桩、墩柱带来隐患。采用新型高挡墙跨越不仅开挖面小，也可消耗废方，起到安全、经济和环保的作用。个旧至冷墩二级公路预应力锚索桩板墙工程是采用40米高预应力锚索桩板墙进行边坡治理的项目，稳定了高填方路基，减少了陡坡旱桥，预应力锚索结构由于其合理的受力机理以及在软弱岩体中能更有效的发挥土体承载力而提供了较大锚固力，通过施工经总结形成本工法。二、工法特点1.采用MG-50A型潜孔冲击钻跟套管无水干钻，能有效的预防塌孔，保证水泥浆与孔壁岩体的粘结强度。2.锚索材料选用低松弛环氧喷涂无粘结钢绞线（ASTMT416-88a标准270级，强度Rby=1860Kpa，松弛率为3.5%，Φj=15.24mm），配套OVM15型锚具，钢绞线强度高，性能好，可以在张拉结束后有效的进行放张或补偿张拉且弥补了钢绞线在特殊环境下中长久防腐的问题。3.该体系能主动提供抗滑力，有效的控制岩体的位移，在锚索的锚固范围内产生亚应力带，从而从根本上改善岩体的力学性能。4.根据现场实际地质情况，大吨位锚索主要锚于碎石土、亚粘土中，鉴于土体破碎，抗剪强度低，在锚索结构上，通过对拉力型锚索与分散压缩型锚索工作性能的比较，采用分散压缩型锚索结构有突出优点。拉力型锚索与分散压缩型锚索工作性能的比较见表1。表1拉力型锚索与分散压缩型锚索工作性能的比较项目拉力型锚索分散压缩型锚索岩体—水泥浆体间的粘结摩阻应力分布状况沿锚固体长度分布极不均匀，应力集中严重，易发生渐进性破坏沿锚固长度分布较均匀岩体—水泥浆体间的粘结摩阻应力值总拉力大，粘结摩阻应力值大总拉力可分散成几个较小的压力，粘结摩阻应力值显著减小粘结摩阻强度灌浆体受拉不会引起水泥浆体横向扩张而增大粘结摩阻强度灌浆体受压产生横向扩张而使粘结摩阻强度增大锚索承载力锚固长度超过一定值后，承载力增长极其微弱锚索承载力随锚固段长度增加而增加耐久性灌浆体受拉，易开裂，防腐性差灌浆体受压，不易开裂，预应力筋外有油脂、PVC涂层及水泥浆体多层防腐，耐久性好三、适用范围本工法适用于公路、铁路、水利、城市建设等相关领域的浅、中、深层土石混合滑坡、土滑坡、岩石滑坡的防治工程。四、工艺原理穿过边坡滑动面的预应力锚索，外端固定于抗滑桩上，另一端锚固在稳定整体岩体土石混合体中。锚索的预应力使不稳定岩体处于较高围压的三向应力状态，岩体强度和变形比在单轴压力及低围压条件下好的多，结构面处于压紧状态，使结构面对岩体变形消极影响减弱，显著提高了岩体的整体性，锚索的锚固力直接改变了滑动面上的应力状态和滑动稳定条件。五、施工工艺（一）施工工艺流程（见图1）锚索预应力施作、桩位监测锚索预应力施作、桩位监测回填土压密、桩位监测坡面整修桩位定位放样工作平台搭设挖孔、浇桩、放板回填土压密至一定高度、桩位监测桩上锚孔造孔、制索桩上锚孔钻孔、制索锚索安装、注浆锚索安装、注浆锚索预紧锚索预应力施作、桩位监测回填土到位、桩上锚索张拉锁定封锚图1预应力锚索桩板墙施工工艺流程（二）施工要点1.桩板墙施工（1）桩基施工时，应准确核对平面位置，结合地形做好桩区地面截、排水及防渗工作。（2）桩基采用挖孔桩施工，施工方法主要有：碎石土开挖用洋镐和钢钎；软、风化岩石用风镐，；灰岩、板岩人工用钢钎硬凿；有地下水用7.5KW，20—40米扬程的浅水泵抽水人工凿后，整体板岩和弧石用静态爆破进行凿除。提升采用人工辘轳和电动葫芦。挖孔及支撑护壁连续作业，护壁1米为一节，采用孔内现浇，一天后拆模，严格按隔桩开挖的方法进行。（3）挖孔到位后，清理孔底，重新进行桩位放样，复查准确后开始绑轧钢筋。在绑扎过程中若发现钢筋笼位置偏差，应及时将其调整准确。（4）钢筋的焊接和绑扎应严格按照技术规范要求进行。绑扎成型经检验合格后，转入下道工序——模板安装。（5）由于桩板墙结构的特殊性，采用标准化的组合钢模。模板支架与脚手架分离，避免引起模板变形。在混凝土浇筑之前，用同一种脱模剂涂刷模板，且不得污染钢筋。安装完毕后，对其平面位置、顶部标高、节点联系及纵横向稳定性进行检查。浇筑时发现模板有超过允许变形值的可能时，及时纠正。（6）桩板墙桩长均大于10米，为防止离析，利用串桶倾卸，且在中途设置一至两道减速装置。由于钢筋密度大，用4台插入式振动器同时进行捣固，浇筑层厚度15cm左右。浇筑混凝土，必须一次性全桩浇成，否则视为断桩。当浇筑至预留锚孔处时，仔细振捣，以保证锚孔处的强度。在混凝土浇筑期间，设专人检查支架、模板、钢筋和预埋件等稳固情况，发现松动、变形、移位时及时处理。专人填写混凝土浇筑记录。（7）挡土板为钢筋混凝土矩形板，预制时两侧留有吊装孔，同时作为泄水孔。挡土板采用直接搭接桩身的形式，桩、板连接的缝隙不用处理，若缝隙过大可采用沥青麻絮填塞。挡土板采用平面堆放，受力面朝上（受力面按设计图纸标识），其堆积高度不宜超过5块，板块间用木块等支垫，并置于设计支点位置，运输过程要轻搬轻放。安装时，应竖向起吊，用手牵引，防止与桩相撞，将挡土板正确就位，同时应做好防排水设施及填筑墙被填料，挡土板顶面不齐时，可用砂浆或现浇混凝土调整。2.桩后回填桩板墙段路基填土严格按照公路工程技术规范和设计标准施工，在填料选材和路基填筑工程中加强了试验工作，从长远考虑，在填土与桩板之间填一层50cm厚的碎石深水层，从而使渗入填土路基中的雨水从挡板泄水孔排出，以保证锚索长久不受雨水的侵蚀，从而保证路基的工程质量。3.预应力锚索施工（1）施工准备将预应力的造孔设备、注浆设备、张拉设备调至工作面附近，待工作面完成后，马上吊运至工作面，所有施工材料均应由出厂证明、合格证，钢绞线应检测合格，做好施工场地的排水工作，材料、机械的防雨、防水工作，水、电等在前期施工中已接到位，稍做处理即可满足施工要求。（2）回填土、压密至一定高度。填土高度按锚索张拉控制程序施工。随时进行桩位监测。（3）钻孔钻孔是预应力锚索施工中控制工期的关键工序，为提高钻孔效率和保证钻孔质量，采用MG-50A潜孔冲击钻机。该钻机所配钻杆是统一规格，按锚索设计长度将钻机所需钻杆摆放整齐，钻杆用完孔深也恰好到位，由于钻杆长度均有±5mm的误差，要求实际钻孔深度超出设计孔深0.5m左右。为防止恶化边坡岩体的工程地质条件和降低孔壁的粘结性，严禁开水钻进。钻进过程中应对每个孔的地层变化，钻进状态（钻进、钻压）地下水及一些特殊情况做好现场记录，如遇地层松散、破碎时应用跟套管钻进技术，以使钻孔完整不坍。如遇坍孔或地下水丰富时，应立即停钻，进行固壁灌浆处理（灌浆压力0.2～0.4Mpa），待水泥浆凝固后，再重新扫孔钻进。钻孔到位后，用高压风（风压大于0.4Mpa）将孔内的岩粉清干净，然后，用预先做好的探孔装置，进行深孔，若探孔时轻松将探孔器送入孔底，钻孔深度符合设计要求，经验收同意后即可转入下道工序——锚索安装。（4）锚索制作锚索制作工艺流程编束通知单下料、清洗安装承载体、挤压P锚编束安装支撑环安装注浆管验收库存穿束在预先平整好的下料场地上（场地要求宽4m、长40m左右）按下料长度进行下料，每根绞线长度误差控制在10cm左右。下料长度计算L下=∑Li+Lf+Lw式中L下——下料长度Li——各分段锚固长度Lf——锚索自由段长度Lw——锚索工作段长度下料要求用砂轮切割机切割好以后，钢绞线一端剥除PE15cm，对剥除部分绞线除污洗净，下好料以后，按要求设置承压板、支撑环，支撑环每1m放1个，用GYJ60A型挤压机对剥除部分挤压上P锚。索体要求绑扎牢固，绞线应平行顺直。对不同位置处的承载体相应的绞线外露端做出临时和永久性标记。灌浆管绑扎在锚索体上，灌浆管头部距孔底5～10cm，灌浆管使用前，要检查有无破裂、堵赛。绑扎好的锚索顶部要安装导向帽，以方便穿索。锚索制好后应将承压板、P锚外部涂上防腐油漆。检查合格后的锚索标识好以后分区存放，同时做好防雨、防晒工作。（5）锚索安装向锚索孔安索前，要核对锚索编号是否与孔号一致，确认无误后，即可将锚索用人工抬至工作面，用人工将锚索平顺穿入锚孔，当外露部分满足工作长度时即到位，停止穿索。锚索往孔内穿时，索体必须平顺，不得扭绞，同时应避免损伤PE管及支撑环脱落。锚索安装工作结束后即可进行灌浆工作。（6）注浆注浆采用3SNS系列注浆泵，搅拌采用灰浆搅拌机进行。浆液要搅拌均匀，随绞随用，并在初凝前用完。严防石块等杂物混入浆液。注浆材料为纯水泥浆，水泥选用普通硅酸盐525＃，水灰比为0.38，外加10%UEA-Z型复合膨胀剂和0.6%的高效早强减水剂。浆体强度不小于40MPa，注浆压力大于0.3MPa。边注浆边缓慢抽拔注浆管，保证注浆管口处于浆液面一下。并保证浆体密实、饱和，达到设计浆体强度。待孔口溢出清晰的浆体即可停止注浆。注浆过程中要做好相关记录，并做好试验块。（7）锚索的张拉待锚孔注浆体强度达到设计要求后，（按上述配合比施工一般七天就可达到40MPa以上）根据回填土的高程（一般高于相应锚孔4米）和监理工程师书面通知即可进行张拉。张拉前须对张拉机具进行配套标定，计算出千斤顶受力与油压的线性方程，用于张拉油压与张拉力的控制。安装锚板前，要用棉纱擦净锚板内的泥沙油污。钢绞线穿入锚板的顺序，力求与钢绞线束绑扎的顺序一致，防止交叉缠绕。张拉前，钢绞线外包的PE护管用锯条割掉（注意不要伤着钢绞线），不得用火烧钢绞线，剥除PE后要清除防腐油脂。锚索张拉应根据填土情况、锚孔数分次分级进行。张拉方式用小千斤顶对每个承载体按由内向外的顺序对称进行张拉，第一级观测时间需稳定10分钟外，其余每一级需稳定2—5分钟，分别记录每一级钢绞线的预应力施作情况。张拉过程中必须进行桩位监测和锚索应力的测试工作。张拉结束后，将锚板外的钢绞线处理好，不能松散，以备再进行张拉。为防止外锚头的长期暴露，每次结束后应作相应的防护。每级张拉的稳定时间必须保证，张拉时以张拉油压为主，伸长值进行校核。当出现异常情况时，必须停止作业进行检查，查明原因后方可继续进行作业。预应力施作时，对每一次控制应力Nji应进行如下施作方式：①对每一孔锚索的每一次Nji的施作均应按承载体由内向外的顺序进行。且每一次的施作Nji针对每一个承载体上的钢绞线又须按两步来完成：（设控制应力为Nji）测量、记录持续2min第一步：00.1Nji0.25Nji0.5Nji（测量记录后不顶压锁定）每根锚索的每一个承载体上的钢绞线采用小千斤顶按第一步的步骤对称张拉结束后进行第二步的操作。测量、记录持续2min测量、记录第二步：00.5Nji0.75Nji1.0Nji不顶压锁定稳压3min②当填土到位时，预应力最终控制应力的施作按①中第一步、第二步完成后对每根钢绞线进行顶压锁定。（8）再回填、压密、造孔预应力施作后再进行回填、压密工作（同时要进行桩位的监测），至一定的高度后，再造桩上上部锚索孔，如此循环5、6、7的工作。（9）张拉锁定、封锚按以上工序循环进行到回填土填满到位后，对桩上所有锚索进行张拉锁定，每次张拉需对桩位进行监测。预应力张拉完成后，用手提砂轮机切除多余钢绞线，外留长度20cm。最后桩上保护罩，填充好油脂进行封锚，封锚后保持桩面整洁美观。4.轴力监测桩、锚支挡体系的受力涉及到两个方面，一是桩自身提供的抗力，一是锚索提供的抗力。两者应有一个合适的力度，锚索受力过大则设计安全性降低，桩身受力过大同样对桩的安全性也构成影响。我国《土层锚杆设计与施工规范》中规定，对预应力锚索轴力的永久观测数量应不少于5%，同时规定对应力损失超过10%最终控制应力