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1、 2014届毕业设计论文 第 20 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，
2、锻床，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
3、格；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
4、械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
5、的的配套高端产品。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
6、零件分析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
7、钢。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
8、度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
9、失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
10、距为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
11、话是断续切削，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
12、孔、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.
13、4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
14、右，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
15、且用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，
16、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心孔作为定位基准。4.3.4刀具的选择车削普通的公制小径螺纹，选择60的外螺纹刀，如图4-6、图4-7和图4-8所示。图4-6 60外螺纹车刀图4-7 车螺纹图4-8车螺纹注意：加个承重块防止在车螺纹的时候哈佛被弹起而损坏螺纹和刀具，并且在车削螺纹的时候前两刀的进给量定为每刀0.3-0.4mm，之后每刀的进给量定为0.2mm。4.3.5切削速度与切削量的介绍车螺纹使用的是60外螺纹车刀，进给速度是每转一圈进给0.15mm，主轴转速
17、是每分钟800转。4.4 铣键槽用立式铣床来加工键槽长40mm宽10mm，深度为8mm（上下误差0.1mm）。4.4.1加工设备铣键槽需要使用立式铣床。铣床是一种用途广泛的机床，在铣床上可以加工平面（水平面、垂直面）、沟槽（键槽、T形槽、燕尾槽等）、分齿零件（齿轮、花键轴、链轮）、螺旋形表面（螺纹、螺旋槽）及各种曲面。此外，还可用于对回转体表面、内孔加工及进行切断工作等。铣床在工作时，工件装在工作台上或分度头等附件上，铣刀旋转为主运动，辅以工作台或铣头的进给运动，工件即可获得所需的加工表面。由于是多刃断续切削，因而铣床的生产率较高。简单来说，铣床可以对工件进行铣削、钻削和镗孔加工的机床。如图4
18、-9所示。图4-9 立式铣床立式铣床的组成部分：基座、升降平台、传动轴X、Y、Z，电机、传动主轴等部分。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）4.4.2 铣床加工时的装夹方式在铣键槽的装夹上要使用V形铁和压板安卡装夹。4.4.3 基准面的确定采用外圆作为定位基准面。4.4.4 刀具的选择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）。铣刀开始加工的时候要把主轴转速跳的较慢一点，小心刀具的晃动甚至断刀，在选择硬质合金刀具的同时也要考虑零件的硬度和刀柄的情况。4.4.5切削速度与切削量的分析 粗铣键槽的进给速度
19、是每转一圈进给0.15mm,主轴转速为每分钟转1000转。4.5钳工加工钳工在这个加工过程里面是起着非常重要的作用，因为在之前车加工，铣削过程中都会出现一定的偏差，会出现报废等情况。在这个时候就需要钳工用他的工具和经验来帮我缩小零件的偏差和报废的数量，同时加工过程中也会出现一些光洁度，毛刺，等的情况都需要钳工适时帮我们来处理，所以说钳工在这个加工过程中很重要。4.6 检验检验工序是检测零件是否合格。4.6.1检验过程中的量具选择量具选用有外径千分尺、游标卡尺、螺纹环规、深度尺等。如图4-10、图4-11所示。图4-11 深度尺图4-12游标卡尺4.6.2检验的过程检验加工件的尺寸，从零件的外圆
20、车削开始，用游标卡尺量取数值，对比图纸，看看是否达到要求，主要用于量取零件的直径是否达到图纸要求。到车削左右螺纹的时候，因为零件被装夹在三爪卡盘上，所以要用深度尺去量取长度切削的准确度。4.7 成品零件检测合格后的产品。如图4-13所示。图4-13 成品图5加工过程中常见的问题及解决方法问题1：加工过程中中心孔因磨损而变形影响加工精度解决方案：用硬质合金顶尖修研；用油石、橡胶砂轮顶尖修研。问题2：断刀情况解决方案：在机加工过程中断刀是平常的问题，只要把进给速度调低，这个问题就很好避免。问题3：发现定位好的工件定位位置发生变化解决方案：选择合适的夹具，以及改变零件的装夹方式。问题4：加工工件的外
21、圆有混乱的波纹解决方案：检查卡盘与连接盘之间的链接是否松动，刀具是否锋利，再做适当的调整和换刀。问题5：毛坯料表面的氧化皮伤刀解决方案：调慢转速可以避免这一问题。问题6：加工完工件后，工件表面有很多毛刺，该怎么去除解决方案：滚磨去毛刺，把一定比例的工件和磨料放入封闭的滚筒，在滚筒转动过程中，零件与磨料、零件与零件间产生磨削，去除毛刺。滚磨去毛刺设备有专用去毛刺机和离心滚抛机。磨料可用石英砂、木屑、氧化铝、陶瓷、白云石、碳化硅、金属环等。根据零件的材料、形状和尺寸以及毛刺部位和大小等进行选择。结 论毕业设计也到了尾声，也标志着我在本学校的学习生涯也即将结束，作为大专学习中的最后一阶段的学习任务，
22、也是对我整个大专期间学习的总结，通过毕业设计让我系统的充分的了解了自己在书本知识以及工作中的不足，也让我知道自己在哪些方面需要更加的努力。通过这个毕业设计也让我懂得了，在机械加工中的一些基本的要点，比如零件的原料的选择,夹具选择，加工前的定位，工艺的路线设计，还有各个加工流程中的很多刀具选择，还有零件加工过程中会遇到的种种问题及解决方法。比如想加快加工的速度，那么一定要铭记在各种参数。想加快图纸的看图速度，那么就要多多练习读图，并且使我总结了在工作过程中遇到的问题及解决办法。这次毕业设计中，给我最大的体会就是熟练的操作技能来源我们平时对专业知识的理解与分析。还得需要你必须掌握零件的工艺方面的知
23、识，对夹具刀具切削用量参数的设定我们各种参数的值必须清楚。在这次毕业设计中我也了解到了我的很多不足，比如画图能力的欠缺，不能熟练的使用绘图软件，以及对机床铣床了解的不足，还有对零件加工前的误差计算有很大的漏洞，所以这次的论文还存在着一定的欠缺，我会努力弥补这方面的欠缺，在今后的工作学习中一定努力学习。致 谢本人能完成此篇论文离不开许多人的帮助,在这里对那些帮助过我的老师,同学,朋友们说一声谢谢。这次的毕业设计是由我的指导老师-颜老师指导完成的。从论文选题到搜集资料，从写稿到反复修改，期间经历了喜悦、痛苦和彷徨，因为颜老师对我们十分的严格，哪怕只是一些格式的问题也要完成之后才行，在写作论文的过程
24、中心情是如此复杂，有想过放弃，但是想想看已经付出很大的努力了那么就要将事情做好，如今，伴随着这篇毕业论文的最终成稿，复杂的心情烟消云散，自己甚至还有一点成就感。在此也感谢我的指导老师颜老师的严格要求以及悉心的帮助和指导，老师的知道让我受益很多，比如做事情一定要推敲，不管做什么事都要有一个规划，要有条理性。还让我知道了在以后工作中一定要严谨，减少甚至避免失误的发生，这样才能做出更好的成绩。以此为机会向颜老师表达我衷心的感谢，谢谢老师能在这么长的时间内一直细心的知道我的毕业设计。在这里也感谢那些给我帮助的同学，朋友们，谢谢他们在这段时间里提供给我的帮助，以及很多宝贵的意见，再一次谢谢颜老师，同学们
25、，感谢各位评审老师们。参考文献1陈立德.机械设计基础.北京：高等教育出版社，20022李华.机械制造技术.高等教育出版社，20063陈子银，徐鲲鹏数控加工技术.北京理工大学出版社，20064何七荣.机械制造工艺与工装(第二版) .高等教育出版社，20065魏康明.机械加工技术.西安电子科技大学出版社，20076周文玉.数控加工编程及操作.中国轻工业出版社,20087郑修本.机械制造工艺学. 北京：机械工业出版社，20088宁广庆，尹玉珍机械制造技术北京：北京大学出版社，20089孙波机械专业毕业设计宝典西安：西安电子科技大学出版社200810刘哲.AutoCAD2008工程绘图与训练.大连理工大学出版社，200811杜家熙.数控加工工艺.机械工业出版社,200912关颖数控车床辽宁：辽宁科学技术出版社，200913陈吉红.数控机床现代加工工艺.武汉：华中科技大学出版社，200914李家杰数控车床培训教程.机械工业出版社，201215魏家鹏，潘宏歌华中数控系统数控车床编程与维护（第2版）.电子工业出版社，2012