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1、 2014届毕业设计论文 第 2 页 共 20 页1 引言中国的皮带轮行业发展出现的问题中，许多情况不容乐观，如中国工业现代化的起步比较晚、产业结构的不合理、轻工重工发展的不均衡、产业多集中于劳动密集型产品；并且一些比较精密的产品多进口与发达国家，导致国内这方面技术的缺失，再加上国家的投入少以及这方面设计制造的人才较少，更加导致了这个行业的落后。这就要求我们在加工时要能深刻透彻的分析了解其设计与加工。在此基础上能创新新技术，带动行业的发展。1.1行业背景皮带轮设备，主要用于远距离传送动力的场合，例如小型柴油机动力的输出，农用车，拖拉机，汽车，矿山机械，机械加工设备，纺织机械，包装机械，车床，锻
2、床，一些小马力摩托车动力的传动，农业机械动力的传送，空压机，减速器，减速机，发电机，轧花机等等。 2013年的皮带轮设备产量超过24亿件，作为传动系统的主要配套行业，其中轴类零件作为它的主要组成部分,轴类零件是五金配件中经常遇到的典型零件之一，它主要用来支承传动零部件，传递扭矩和承受载荷，按轴类零件结构形式不同，一般可分为光轴、阶梯轴和异形轴三类；或分为实心轴、空心轴等。它们在机器中用来支承齿轮、带轮等传动零件，以传递转矩或运动。皮带轮传动的优点有：皮带轮传动能缓和载荷冲击；皮带轮传动运行平稳、低噪音、低振动；皮带轮传动的结构简单，调整方便；皮带轮传动对于皮带轮的制造和安装精度不像啮合传动严格
3、；皮带轮传动具有过载保护的功能；皮带轮传动的两轴中心距调节范围较大。近年来我国的皮带轮行业发展比较迅速，国内皮带轮设备生产企业与国外先进技术的差距进一步缩小，目前我国生产的皮带轮设备已经能够满足国内、国际市场需求。但是我国的皮带轮设备行业还存在着很多问题，如生产企业数量过多，企业规模较小；出口产品层次较低，出口市场集中，价格竞争激烈等等，并且随着传动系统对零部件轻质化以及原料的不断上涨等因素影响，皮带轮设备行业的变革速度加快。1.2发展现状我国皮带轮行业在国内市场占有较大的市场份额，但自主创新能力依然薄弱，核心技术受制于人；产品及结构不合理；市场格局、竞争态势严峻等问题依然突出。我国与国外机械
4、主机制造方面的差距已日益缩小，但是在零部件长期依赖进口，中低端产能过剩，高端产能不足的现象明显。企业的自主创新能力较差，企业的自主创新能力是实现企业产品结构的转型升级、保持企业做强和持续稳定发展的基础。2013年，皮带轮设备行业加快了产业布局调整的步伐，企业也强化了产品的结构优化升级的运作。在产品布局方面，行业依据不同的情况，已形成进驻产业链配套产业集聚区，从能源用地紧张地区转向可发展地区，向配套的的等产业政策，向装备主机厂地区转移多种产业布局的调整模式，国家发布的机械基础零件的振兴实施方案，为皮带轮设备行业的法发展指明了必须为国家重大装备配套的产业发展方向，尤其是着重发展与国家重大装备挂钩的
5、的配套高端产品。在当前形势下，如何准确的判断行业的发展形势，如何深入了解行业的发展现状及面临的风险因素，如何全面的分析相关行业发展现状及经营趋势，是行业十分关注的问题。1.3研究内容论文研究的是皮带轮设备内的传动轴加工工艺，其在机器中的功用主要是支承传动零件，传递扭矩和承受载荷。论文是从传动轴的普车加工来分析，使我们了解普通车床的加工工艺范围、特点、方式及加工对象。论文主要是对零件从原材料到成品在各个部门的加工流程的简介。同时还介绍了加工零件前的准备，加工过程中的操作，以及各种常见的刀具，常见的夹具使用，以及在加工过程中遇到的一些问题，如何正确的来解决这些问题，如何减少这些问题。2 传动轴的零
6、件分析2.1零件的图纸分析如图2-1所示为传动轴零件图。 图2-1 零件图零件的从左往右依次规格尺寸介绍。零件为总长度为245mm的传动轴，最左面为M20，螺距为1mm，长度为36mm的三角螺纹。中间为25134mm的外圆。在距离左面螺纹65mm处有一个长40mm，宽度为10mm，深度为8mm，公差为+0.1mm的键槽。键槽的两端R角为R5.25；最右面为M24，螺距为1.5mm，长度为70mm的三角螺纹。零件的外圆表面以及左右端面的粗糙度为Ra1.6m ，零件的各个倒角为1mm45。表面要去毛刺，进行脱边，并且要进行发蓝（将零件的外表面进行氧化处理）和调质（高温回火）处理。零件材料：45号钢
7、。良好的可加工性，无特殊处理的问题，因此不需要采取特殊的加工工艺措施，刀具材料的选择范围较大。 零件整体特征，长径比为12，是比较典型的细长轴。注意：为了便于装夹和基准的确定，应在工装上装有定位块来固定零件。通过上述分析，可以采用以下几种工艺措施。（1）对于图纸上几个精度较严格的尺寸，在加工过程中要保证在公差范围内。（2）因为表面要进行发蓝和调质处理，一定要去除毛刺。2.2原料选择零件是各要素、各尺寸组成的一个整体，所以更应考虑零件整体结构的工艺性，具体有以下几点要求：(1)此传动轴属旋转体零件，加工表面为圆柱面、螺纹及键槽等，其长度大于直径。在满足产品使用性能的条件下，零件图上标注的尺寸精度
8、等级和表面粗糙度要求应取最经济值。(2)尽量选用切削加工性好的材料。(3)有便于装夹的定位基准和夹紧表面。(4)节省材料，减轻质量。毛坯的原料：按零件特点，本零件属于小传动轴,并且割外圆尺寸相差不大,可选棒料。根据标准，比较接近并能满足加工余量要求，可选28mm，250mm，45度钢，尽量选长一点的留有余量。如图2-2所示为毛坯实物图。图2-2 毛坯注意：选择原料的时候记得留有加工余量，目的是为了切除上一道工序所留下来的加工误差和表面缺陷，如铸件表面冷硬层、气孔、夹砂层，锻件表面的氧化皮、脱碳层、表面裂纹，切削加工后的内应力层和表面粗糙度等。从而提高工件的精度和表面粗糙度，并且减少由于加工的失
9、误而多切导致原料成为废料的几率。3 传动轴的加工工艺分析传动轴的加工工艺流程，原材料、车削端面、车削外圆、车削螺纹（需要使用普车加工）、铣削键槽（需要使用铣床加工）、钳工加工、成品检测。原材料经过上述流程工序的加工，最后加工形成产品，产品在进行检验来保证质量。(1)先手动车平棒料左右两端面。(2)应该用中心钻确定点的位置在确定点的位置之前要先用车床上面的基准刀对刀，把所需要用到的几把刀具对好，同时也要确定原点的位置，一般加工工件都是从左往右加工的，所以原点一般都是以第一个孔的点为原点的。(3)采用90o外圆车刀对棒料的外圆进行加工，车25mm245mm外圆。(4)使用外螺纹刀车右面M24，螺距
10、为1.5mm，长度为36mm的螺纹；左面M20，螺距为1mm，长度为70mm的螺纹。(5)采用球头高速钢立铣刀来加工键槽长40mm宽10mm，深度为8mm（上下误差0.1mm）原材料经过上述零件加工流程的加工，整改和检验最后形成了产品。4零件加工的整体流程原材料车削端面、车削外圆、车削螺纹（需要使用普车加工）铣削键槽（需要使用铣床加工）钳工加工检验成品原材料经过上述零件加工流程的加工，整改和检验最后形成了产品。走刀路线概述。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、车槽、倒角车螺纹划键槽加工线铣键槽修研中心孔钳工加工检验。4.1 车削端面毛坯的端面是不平整的，如果直接车端面的话
11、是断续切削，容易损坏刀具而且端面车刀一般是45外圆车刀容易磨，所以先车端面。4.1.1加工设备车削端面使用的是普通车床。普车加工主要是对原料进行粗加工，普车加工主要是对于表面粗糙度和长短的加工以及内、外圆柱面，圆锥面，成形回转表面及端面。车工常用的车刀有90外圆车刀、45外圆车刀、切槽车刀、切断车刀、镗孔车刀、车螺纹车刀等。如图4-1所示。图4-1 CA6140普通车床CA6140型普通车床的主要组成部件有：主轴箱、进给箱、溜板箱、刀架、尾架、光杠、丝杠和床身。能对轴、盘、环等多种类型工件进行多种工序加工，常用于加工工件的内外回转表面、端面和各种螺纹，采用相应的刀具和附件，还可以进行钻孔、扩孔
12、、攻丝和滚花等。表4-1 CA6140普通车床参数表车床名称普通车床CA6140型号CA6140主轴电动机功率7.5kw主轴通孔直径52X向最大行程145mmZ向最大行程320mm刀位数/刀方尺寸4/25*25主轴转速范围9-1600rmp4.1.2装夹方式用三爪自定心卡盘夹毛坯28mm外圆，探出100mm左右，车削零件左面的端面。4.1.3 加工端面选择的刀具采用45o外圆车刀对毛坯的两端面进行加工，并且由于45o外圆车刀容易磨，所以选择45o外圆车刀，如图4-2所示。图4-2 45o外圆车刀45o外圆车刀的安装方法。刀具不能伸出刀架太长，刀的中心要对准工件的中心，否则会影响切削。4.1.4
13、切削速度与切削量的介绍车削端面时的进给量为每转一圈进给0.15mm，主轴转速为每分钟800转。切削速度与刀具耐用度、每齿进给量、吃刀量以及刀齿数成反比，而与刀的直径成正比，此外还与工件材料、刀具材料和加工条件等因素有关。切削速度确定后。还要计算出主轴转速n=(1000Vc)/(d)n主轴转速Vc选定的切削速度圆周率d工件或刀具直径。刀具的转速及进给速度计算。4.2车削外圆由于选择的毛坯的外圆是不规整的，并且是留有余量的，所以要车削掉外圆的不规整表面，达到图纸要求的精度，而且在车削外圆前要定位。4.2.1加工设备使用普通车床来车削外圆。4.2.2装夹方式用三爪自定心卡盘夹毛坯，探出150mm左右
14、，车削图纸中的最大外圆28，等到车削完成，再装夹右端，探出150mm左右，车削最大外圆28，最后可以将整个毛坯加工成一根25245mm的圆柱。4.2.3基准面的确定车削外圆时传动轴的定位基准都是中心孔，以外圆设计的基准为轴的中心线。符合了“基准统一”原则，所以在车外圆表面的时候要采用中心孔定位。4.2.4车削外圆的选刀应根据机床的加工能力、工件材料的性能、加工工序、切削用量以及其它相关因素来选用刀具。因为在车削外圆之前要定基准面，选择的是打中心孔来定位，随意要先打中心孔，采用4mm中心钻来打中心孔，定位，如图4-3所示，如图4-4所示。采用90外圆车刀来车削外圆，不易出现将工件顶弯的现象。并且
15、用45外圆车刀车145的倒角，最后可以将整个毛坯加工成一根25245mm的圆柱。如图4-5所示。图4-3 4mm中心钻图4-4 打中心孔采用90o外圆车刀对毛坯的外圆的进行加工，车25mm外圆。如图4-5、图4-6所示。图4-5 90外圆车刀图4-5车外圆表面4.2.5切削量的切削速度与切削量的分析粗车外圆的进给速度是每转一圈进给0.2mm，主轴转速800转每分钟。精车外圆的进给速度是每转一圈进给0.15mm，主轴的转速800转每分钟。4.3车削螺纹根据图纸要求车削M241.5、M201螺纹。4.3.1加工设备使用普通车床来车削螺纹。4.3.2装夹方式先用三爪卡盘夹住工件右端探出100mm，先车削零件左端的螺纹，等到左端螺纹加工完成之后，换方向加工右端螺纹，用夹爪夹住工件左端探出100mm，再开始车削右端的螺纹。4.3.3基准面的确定车削螺纹时采用两个中
