工程材料及機(jī)械制造基礎(chǔ)大作業(yè)

1、工程材料及機(jī)械制造基礎(chǔ)課程結(jié)業(yè)論文學(xué) 院 機(jī) 械 工 程 學(xué) 院 專 業(yè) 班 級(jí) 學(xué) 號(hào) 姓 名 指導(dǎo)老師 完成日期 2015年 5 月 15 日 臥式和面機(jī)典型零件的選材及加工工藝一、 前言1. 課程背景工程材料及機(jī)械制造基礎(chǔ)是研究常用機(jī)械零件的制造過程及制造方法的一門綜合性技術(shù)基礎(chǔ)課。是高等工業(yè)學(xué)校機(jī)械類專業(yè)和一些非機(jī)械類專業(yè)必修的技術(shù)基礎(chǔ)課。課程內(nèi)容包含工程材料、成型工藝基礎(chǔ)和機(jī)械加工工藝基礎(chǔ)三部分，主要介紹常用工程材料的組織、性能、應(yīng)用和選用原則；各種毛坯的成型方法及零件的切削加工方法的基本原理和工藝特點(diǎn)；零件的結(jié)構(gòu)工藝性以及機(jī)械加工工藝過程的基礎(chǔ)知識(shí)；機(jī)械制造新材料、新技術(shù)及新工藝。

2、通過本課程的學(xué)習(xí)，我們獲得了常用工程材料、材料成形工藝及現(xiàn)代機(jī)械制造的基礎(chǔ)知識(shí)，為學(xué)習(xí)其它相關(guān)課程及以后從事工程技術(shù)工作和科學(xué)研究奠定必要的基礎(chǔ)。本文以臥式和面機(jī)為例，通過初步分析臥式和面機(jī)典型零件的材料選擇、毛坯生產(chǎn)方法、熱處理工藝、零件制造工藝流程和結(jié)構(gòu)工藝性，以加深對(duì)工程材料及機(jī)械制造基礎(chǔ)課程的理解。2. 臥式和面機(jī)簡介和面機(jī)是一種食品加工機(jī)械，在食品機(jī)械的設(shè)計(jì)、制造、維護(hù)及材料等方面都要考慮到食品的特殊要求，要有切實(shí)可行的密封，簡單方便的洗滌，以及徹底干凈的殺菌的機(jī)構(gòu)。通常我們應(yīng)該注意以下幾點(diǎn)。1)結(jié)構(gòu)上，接觸食品的各個(gè)部件要能簡單迅速的分解組合，分解的零件能便于洗滌；2)材料上，對(duì)接

3、觸食品的零部件盡可能地采用不銹鋼或其他防銹無污染材料；3)環(huán)境保護(hù)上，必須有可靠的密封措施，嚴(yán)防雜物混入食品和物料散失；4)在溫度上，要有可靠的控溫措施；5)在工作環(huán)境上，機(jī)器應(yīng)放置在空氣流通、光線、溫度和濕度適宜的地方。 和面機(jī)作用是進(jìn)行面團(tuán)的調(diào)制，既將各種原、輔料加水?dāng)嚢?，調(diào)制成即符合質(zhì)量要求，又適合機(jī)械加工成形的面團(tuán)，主要用于面包、餅干、糕點(diǎn)、膨松食品、夾餡餅等食品生產(chǎn)過程中的面團(tuán)調(diào)制。和面機(jī)可分為臥式和面機(jī)和立式和面機(jī)。臥式和面機(jī)主要是指攪拌容器軸線與攪拌器回轉(zhuǎn)軸線都處于水平位置，它的特點(diǎn)是，結(jié)構(gòu)簡單，制造成本低，卸料清洗方便，所以在食品加工中，如面包、餅干、糕點(diǎn)及一些飲食行業(yè)的面食中

4、得到了廣泛的應(yīng)用。根據(jù)食品生產(chǎn)的種類和特點(diǎn)不同，面團(tuán)的各種性質(zhì)各不相同，可分為韌性面團(tuán)、水面團(tuán)及酥性面團(tuán)，一般來講，對(duì)面團(tuán)拉伸作用較強(qiáng)時(shí)，易于形成韌性面團(tuán)，而對(duì)面團(tuán)拉捏作用較強(qiáng)時(shí)，易于形成酥性面團(tuán)。 臥式和面機(jī)一般是在一根軸上安裝幾片漿葉，它對(duì)面團(tuán)的拉伸作用較弱。適用于調(diào)制酥性面團(tuán)。二、 典型零件及其功能介紹1.實(shí)物圖及裝配圖2.主要部件及其功能1副電動(dòng)機(jī)-驅(qū)動(dòng)調(diào)和容器翻轉(zhuǎn)。2蝸桿-將副電動(dòng)機(jī)動(dòng)力傳遞給蝸輪。3蝸輪-通過蝸桿將副電動(dòng)機(jī)高轉(zhuǎn)速變?yōu)榈娃D(zhuǎn)速。4傳動(dòng)軸及主軸-傳動(dòng)蝸輪的動(dòng)力。承載槳葉，供槳葉旋轉(zhuǎn)工作。5攪拌容器-容納調(diào)和物料。6槳葉- 攪拌調(diào)和物料。7機(jī)座-承載、封裝、保護(hù)所

5、有機(jī)械部件。8主電動(dòng)機(jī)-為主軸轉(zhuǎn)動(dòng)提供動(dòng)力。3.工作原理攪拌槳片(6)由軸(4)帶動(dòng)在攪拌容器(5)內(nèi)回轉(zhuǎn)，同時(shí)攪拌容器內(nèi)(5)在傳動(dòng)裝置帶動(dòng)下以一定規(guī)律的速度搖動(dòng)。缸內(nèi)面粉不斷地被推、拉、揉、壓，充分?jǐn)嚭?，迅速混合，使干性面粉得到均勻的水化作用，擴(kuò)展面筋，成為具有一定彈性、伸縮性和流動(dòng)均勻的面團(tuán)。三、 典型零件選材及加工工藝1. 軸類（以傳動(dòng)軸為例）1.1傳動(dòng)軸性能要求軸類零件的主要作用是支承傳動(dòng)零件并傳遞動(dòng)和動(dòng)力，材料保證在受多種應(yīng)力的作用工作時(shí)能夠承載足夠大的載荷。1.2材料選擇 根據(jù)上表臥式和面機(jī)的傳動(dòng)軸轉(zhuǎn)速較慢，由于是對(duì)面這類食品工作，所以軸所承受強(qiáng)度不大，而45鋼等中碳鋼符合受載情

6、況。根據(jù)經(jīng)濟(jì)性，及強(qiáng)度要求綜合考慮，我們使用45鋼作為臥式和面機(jī)的傳動(dòng)軸。主軸因?yàn)榕c食品直接接觸，而45鋼耐腐蝕性較差，所以使用1Cr18Ni9Ti食品級(jí)不銹鋼。1.3毛坯 臥式和面機(jī)傳動(dòng)軸屬于中、小傳動(dòng)軸，并且各外圓直徑尺寸相差不大，根據(jù)45鋼圓鋼型材表，選擇56mm的熱軋圓鋼作毛坯。 45#圓鋼型材理論參數(shù)(一）圓鋼規(guī)格、重量表冶標(biāo)（YB）158-63 直    徑(mm)截面面積(cm2)理論重量   (kg/m)直徑(mm)截面面積(cm2)理論重量(kg/m)50.19630.1544515.9012.485.60.24630.193

7、4818.1014.2160.28270.2225019.6415.426.30.31170.2455322.0617.3270.38480.3025624.6319.3380.50270.3956028.2722.1990.63590.4996331.1724.47100.78540.6176533.1826.05110.95030.7467038.4830.21121.1310.8887544.1834.68131.3271.048050.2739.46141.5391.218556.7544.55151.7671.399063.6249.94162.0111.589570.8855.64

8、172.2701.7810078.5461.65182.5452.0010586.5967.97192.8352.2311095.0374.60203.1422.47120113.1088.78213.4642.72125122.7296.33223.8012.98130132.73104.20244.5243.55140153.72120.84254.9093.85150176.72138.72 1.4熱處理工藝軸的熱處理要根據(jù)其材料和使用要求確定。根據(jù)表6.1對(duì)于傳動(dòng)軸，正火、調(diào)質(zhì)用得較多。該軸要求調(diào)質(zhì)處理，并安排在粗車各外圓之后，半精車各外圓之前。1.5工藝分析 加工時(shí)要滿足“基準(zhǔn)先行，

9、先粗后精，先主后次，先面后孔”的加工原則需要對(duì)毛坯進(jìn)行表面加工。傳動(dòng)軸的絕大部分表面為回轉(zhuǎn)體，所以主要采用車削的表面加工方法，由于M、N表面精度達(dá)到Ra0.6-0.8，而車削能達(dá)到的精度等級(jí)為IT8-7 (Ra1.6 -0.8)，所以還需要進(jìn)行磨削。磨削安排在車槽、銑鍵槽之后。最后要進(jìn)行檢驗(yàn)。進(jìn)行車削前要先確定定位基準(zhǔn)。以圓鋼外圓面為粗基準(zhǔn)，粗車端面并鉆中心孔。為保證各圓面的位置精度，以軸兩端中心孔為定位基準(zhǔn)，這樣滿足了基準(zhǔn)重合和基準(zhǔn)同一原則。調(diào)質(zhì)處理后，以外圓面定位，精車兩端面，并修整中心孔。再以修整后的中心孔為基準(zhǔn)進(jìn)行半精車和磨削。粗車端面，鉆中心孔，粗車外圓面。進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理235HBS。

10、半精車兩端面，修整中心孔。精車各外圓面。車螺紋銑鍵槽，保證其尺寸，并去毛刺。磨削各外圓面，使其表面粗糙度達(dá)到Ra3.2m1.6零件制造工藝流程     綜合上述分析，傳動(dòng)軸的工藝路線如下： 下料車兩端面，鉆中心孔粗車各外圓調(diào)質(zhì)半精車車螺紋銑鍵槽磨削各外圓面檢驗(yàn)。2.支撐類零件（以主軸支座為例） 2.1主軸支座的性能要求足夠的抗壓性能、剛度，良好的減震性及尺寸穩(wěn)定性，良好的加工性及鑄造工藝性。2.2選材 部分箱體支撐類零件用材情況主軸基座主要用來支撐主軸，工作時(shí)有較大的震動(dòng)，需要保證其穩(wěn)定性。結(jié)合上表綜合考慮，選擇灰口鑄鐵HT200作為

11、主軸基座的材料。2.3毛坯成型工藝分析 主軸基座是箱體支撐類零件，其形狀復(fù)雜，適宜采用鑄造成型的方法加工毛坯。砂型鑄造適合于在任何條件下生產(chǎn)各種合金鑄件，應(yīng)用最為普遍。因?yàn)榇死秊閱渭∨可a(chǎn)，所以采用手工造型的方法。2.3.1澆注位置的選擇 對(duì)于有大平面的鑄件，應(yīng)將鑄件的大平面放在鑄型的下面。所以，在澆注帶有筋條的平板時(shí)應(yīng)采用如右圖的澆注位置。這樣可使鑄件的大平面不易產(chǎn)生夾砂等缺陷。2.3.2鑄型分型面的選擇分型面的應(yīng)選擇在最大截面上，并盡量做到只有一個(gè)分型面避免三箱造型，還應(yīng)該減少活塊或型芯的數(shù)量，盡量使鑄件的大部分或全部全部放在一個(gè)沙箱內(nèi)。因此選用如圖的分型面。2.3.3主要工藝參數(shù)的確

12、定1)鑄造收縮率材 料灰鑄鐵鑄鋼非鐵金屬收縮率/%0.71.01.61.21.01.5 2)機(jī)械加工余量: 鑄鐵件的機(jī)械加工余量通常取315mm之間。3)起模斜度: 起模斜度的大小取決于立壁的高度、造型方法、模樣材料等因素，通常為15°3°。此零件尺寸小，選用3°即可。4)鑄造圓角: 避免鑄件在尖角處應(yīng)力集中，避免澆注時(shí)造成沖砂、砂眼等缺陷，提高鑄件強(qiáng)度，應(yīng)將模樣上的尖角做成圓角。5)最小鑄出孔生產(chǎn)批量灰鑄鐵件最小鑄出孔直徑/mm大量生產(chǎn)1215成批生產(chǎn)1530單件小批生產(chǎn)3050根據(jù)上表，所需孔直徑均小于鑄鐵件最小鑄出孔直徑。所以，孔后續(xù)加工。2.4孔的加工 孔

13、的加工主要為主軸承孔的加工。其內(nèi)圓柱面表面粗糙度要求為Ra1.6，精度等級(jí)IT8IT7。加工工藝路線：鉆孔(公差等級(jí)一般為IT1211，Ra2512.5m) 擴(kuò)孔(公差等級(jí)一般為IT11IT10,表面粗糙度Ra6.33.2m) 絞孔(公差等級(jí)達(dá)到IT97，表面粗糙度要求達(dá)到Ra3.20.4m)2.5表面加工需要配合的底面、軸孔端面需要進(jìn)行表面加工，表面粗糙度要求為Ra3.2，精度等級(jí)IT8。加工工藝路線：粗銑(精度等級(jí)達(dá)到IT12) 精銑(精度等級(jí)達(dá)到IT8)2.6工藝流程 造砂型及木模澆注冷卻毛坯時(shí)效處理鉆軸承孔擴(kuò)軸承孔絞抽承孔粗銑軸承孔端面精銑軸承孔端面粗銑底面精銑底面去毛刺檢驗(yàn)3.槳葉(

14、板料沖壓加工) 3.1性能要求及選材1)具有足夠的機(jī)械強(qiáng)度。即在工作溫度范圍內(nèi)具有足夠的，穩(wěn)定的機(jī)械強(qiáng)度(屈服極限和強(qiáng)度極限)。 2)具有高的韌性和塑性，避免葉片在載荷作用下產(chǎn)生脆性斷裂。  3)耐蝕性。抵抗食品的腐蝕以及濕蒸汽和空氣中氧的腐蝕能力。 4)耐磨性。抵抗?jié)裾羝兴魏褪称分泄腆w物質(zhì)的磨蝕。綜合上述四點(diǎn)，選用食品級(jí)的304不銹鋼板，板厚2.5mm，作為材料。3.2加工工藝 1)分離，此例為落料過程。為了節(jié)省材料，采用下圖的材料排樣方式，此外排樣時(shí)還應(yīng)該注意材料纖維方向。為保證沖裁質(zhì)量，模具間隙z的大小為板厚的5%10%。 2)成型，此例中只有彎曲。彎曲

15、時(shí)盡量使彎曲線與纖維方向垂直，即使材料所受拉應(yīng)力方向與纖維方向一致。在載荷卸除后會(huì)有回彈現(xiàn)象，設(shè)計(jì)模具應(yīng)考慮它的影響。3.3加工工藝路線落料彎曲去毛刺焊接4.焊接件(以攪拌容器為例)4.1攪拌容器的性能要求可以承受足夠大的各方向的載荷，不污染食物且不被食品腐蝕。4.2材料的選擇奧氏體不銹鋼304具有非常好的塑性和韌性,這決定了它具有良好的彎折、卷曲和沖壓成型性，因而便于制成各種形狀的構(gòu)件、容器或管道；奧氏體型不銹鋼304的耐腐蝕性能特別優(yōu)良，臥式和面機(jī)工作溫度為常溫，對(duì)材料無特殊溫度的要求，而不能污染食物，所以采用常用的304食品級(jí)不銹鋼。根據(jù)攪拌容器的要求，選用食品級(jí)奧氏體304(0Cr18

16、Ni9)不銹鋼板。壁厚1mm。 4.3工藝分析4.3.1奧氏體不銹鋼的焊接性奧氏體不銹鋼韌性、塑性好，焊接時(shí)不會(huì)發(fā)生淬火硬化，盡管其線膨脹系數(shù)比碳鋼大得多，焊接過程中的彈塑性應(yīng)力應(yīng)變量很大，卻極少出現(xiàn)冷裂紋；盡管有很強(qiáng)的加工硬化能力，由于焊接接頭不存在淬火硬化區(qū)，所以，即使受焊接熱影響而軟化的區(qū)域，其抗拉強(qiáng)度仍然不低。304鋼的熱脹冷縮特別大所帶來的焊接性的問題，主要有兩個(gè)：一是焊接熱裂紋；二是焊接變形大。4.3.2應(yīng)當(dāng)采取的工藝措施1)焊條的選擇。根據(jù)下表，我們選用THS-308焊條。 2)要盡量選用低氫型焊條和無氧焊劑，以防止熱裂紋的產(chǎn)生。因此選用氬氣作為焊劑。3)焊接參數(shù)應(yīng)選用小的熱輸入

17、（即小電流快速焊）。在多層焊時(shí)，要等前一層焊縫冷卻后再焊接次一層焊縫，層間溫度不宜高，以避免焊縫過熱。施焊過程中焊條不允許擺動(dòng)，采用窄焊縫的操作技能。 4)選擇合理的焊接結(jié)構(gòu)、焊接接頭形式和焊接順序，盡量減少焊接應(yīng)力，可以減少熱裂紋的產(chǎn)生。 因此焊接如下圖兩平面分割的三個(gè)部分，以減少焊縫承受的應(yīng)力。5)在焊接過程結(jié)束和中途斷弧前，收弧要慢且要設(shè)法填滿弧坑，以防止弧坑裂紋的形成。四、總結(jié) 經(jīng)過一個(gè)學(xué)期的學(xué)習(xí)，及完成論文大作業(yè)的過程，我深深領(lǐng)悟到了知識(shí)的重要性。 “工程材料及機(jī)械制造基礎(chǔ)”這門課使我認(rèn)識(shí)到機(jī)械生產(chǎn)中我們所面對(duì)的問題和解決方法。通過這次論文大作業(yè)，我深入地了解和面機(jī)典型零件