工程材料及機械制造基礎(chǔ)大作業(yè)(DOC)

1、工程材料及機械制造基礎(chǔ)課程結(jié)業(yè)論文學院機械工程學院臥式和面機典型零件的選材及加工工藝、八-5-前言1. 課程背景工程材料及機械制造基礎(chǔ)是研究常用機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)學校機械類專業(yè)和一些非機械類專業(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； 零件的結(jié)構(gòu)工藝性以及機械加工工藝過程的基礎(chǔ)知識；機械制造新材料、新技術(shù)及新工藝。 通過本課程的學習，我們獲得了常用工程材料、材料成形工藝及現(xiàn)代機械制造的基礎(chǔ)

2、知識， 為學習其它相關(guān)課程及以后從事工程技術(shù)工作和科學研究奠定必要的基礎(chǔ)。本文以臥式和面機為例，通過初步分析臥式和面機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， 以加深對工程材料及機械制造基礎(chǔ)課程 的理解。2. 臥式和面機簡介和面機是一種食品加工機械，在食品機械的設(shè)計、制造、維護及材料等方面都要考慮 到食品的特殊要求，要有切實可行的密封，簡單方便的洗滌，以及徹底干凈的殺菌的機構(gòu)。 通常我們應該注意以下幾點。1）結(jié)構(gòu)上，接觸食品的各個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，對接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)

3、境保護上，必須有可靠的密封措施，嚴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，機器應放置在空氣流通、光線、溫度和濕度適宜的地方。 和面機作用是進行面團的調(diào)制，既將各種原、輔料加水攪拌，調(diào)制成即符合質(zhì)量要求， 又適合機械加工成形的面團，主要用于面包、餅干、糕點、膨松食品、夾餡餅等食品生產(chǎn)過 程中的面團調(diào)制。和面機可分為臥式和面機和立式和面機。臥式和面機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、糕點及一些飲食 行業(yè)的面食中得到了廣泛的應用。根據(jù)食品生產(chǎn)的種類和特點不同，

4、面團的各種性質(zhì)各不相同，可分為韌性面團、水面 團及酥性面團， 一般來講，對面團拉伸作用較強時，易于形成韌性面團，而對面團拉捏作用 較強時，易于形成酥性面團。 臥式和面機一般是在一根軸上安裝幾片漿葉，它對面團的拉 伸作用較弱。適用于調(diào)制酥性面團。二、典型零件及其功能介紹1.實物圖及裝配圖62.主要部件及其功能1副電動機驅(qū)動調(diào)和容器翻轉(zhuǎn)。2蝸桿將副電動機動力傳遞給蝸輪。3蝸輪通過蝸桿將副電動機高轉(zhuǎn)速變?yōu)榈娃D(zhuǎn)速。4傳動軸及主軸-傳動蝸輪的動力。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機座承載、封裝、保護所有機械部件。8主電動機為主軸轉(zhuǎn)動提供動力。3. 工作原理攪拌槳

5、片（6）由軸（4）帶動在攪拌容器（5）內(nèi)回轉(zhuǎn)，同時攪拌容器內(nèi)（5）在傳動裝置帶動下以 一定規(guī)律的速度搖動。缸內(nèi)面粉不斷地被推、拉、揉、壓，充分攪和，迅速混合，使干性面 粉得到均勻的水化作用，擴展面筋，成為具有一定彈性、伸縮性和流動均勻的面團。典型零件選材及加工工藝1.軸類（以傳動軸為例）表占機床主軸工件條件、用材及熱處理工柞簾件材料主要熱處理硬度便用實例 與滾動軸承配令 輕、屮菽荷，轉(zhuǎn)弦低 將度鑒求不高 ffl存沖市45IT火或調(diào)質(zhì)220-250 HBS一般筒式機床 與滾動軸承配合 輕、屮我荷，轉(zhuǎn);1略高 精度要求不A商45摘怖淬火或 崗部淬火回火 裁體調(diào)質(zhì)4X)“45 HRC龍門就慮、掘臂鉆

6、 味、組令機協(xié)零 與滑動軸承配合 育沖擊載荷45謂質(zhì)、軸頸盤 面悴火回火52-5H HRCCMZ40車床主軸 與滾動軸承配合 屮等我荷，轉(zhuǎn)越較高沖擊有疲勞較小4ncf 40Mn B樓休淬火或 局韶淬火+低 鋁回火40 45 HRC或4652 HRC整普鉆床、組件機 味等 與滑動軸祗配合 屮等我荷，轉(zhuǎn)速較高 桁度要求很高SKCrMoAl調(diào)質(zhì)，表面氮化調(diào)質(zhì)后250 2fi0 HBS.滲氮 衣面 HVl50鬲舸度擺體凰粕密鋰 床主軸 弓渭動軸承配許 屮嘗菠荷，芯部強度不離，轉(zhuǎn) 速高 度姿求不髙 有一定沖擊和遞勞20Cr鴻戰(zhàn),悴火+ 低溫回火56 *-62 HRC齒輪詵床主軸 與滑動軸承配件 亟菠荷，

7、轉(zhuǎn)逑高 有較太沖擊利遽苛載荷2()CrMnTi漆碳，淬火+ 底船回火56-62 HRC戟荷較人的紐件 機床45材料保證在受多種應力的作用工1.1傳動軸性能要求軸類零件的主要作用是支承傳動零件并傳遞動和動力, 作時能夠承載足夠大的載荷。1.2材料選擇根據(jù)上表臥式和面機的傳動軸轉(zhuǎn)速較慢，由于是對面這類食品工作，所以軸所承受強 度不大，而45鋼等中碳鋼符合受載情況。根據(jù)經(jīng)濟性，及強度要求綜合考慮，我們使用 鋼作為臥式和面機的傳動軸。主軸因為與食品直接接觸，而45鋼耐腐蝕性較差，所以使用1Cr18Ni9Ti食品級不銹鋼。361f-1j2120*5廠HQ I【寸卅M呼aJd23fl:. t Pl 討 N

8、 I;二 r 訃 I1.3毛坯臥式和面機傳動軸屬于中、小傳動軸，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(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)50.19630.1544515.9012.485.60.24630.1934818.1014.2160.28270.2225019.6415.426.30.31170.2455322.0617.3270.38480.3025624.6319.3380.50270.3956028.2

9、722.1990.63590.4996331.1724.47100.78540.6176533.1826.05110.95030.7467038.4830.21121.1310.8887544.1834.68131.3271.048050.2739.46141.5391.218556.7544.55151.7671.399063.6249.94162.0111.589570.8855.64172.2701.7810078.5461.65182.5452.0010586.5967.97192.8352.2311095.0374.60203.1422.47120113.1088.78213.464

10、2.72125122.7296.33223.8012.98130132.73104.20244.5243.55140153.72120.84254.9093.85150176.72138.721.4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對于傳動軸，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工藝分析加工時要滿足 基準先行，先粗后精，先主后次，先面后孔”的加工原則需要對毛坯進行表面加工。傳動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表面精度達到 RaO.6-0.8，而車削能達到的精度等級為IT8-7 (R

11、a1.6-0.8)，所以還需要進行磨削。磨削安排在車槽、銃鍵槽之后。最后要進行檢驗。進行車削前要先確定定位基準。以圓鋼外圓面為粗基準，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，這樣滿足了基準重合和基準同一原則。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進行半235HBS。精車和磨削。粗車端面，鉆中心孔，粗車外圓面。進行調(diào)質(zhì)處理半精車兩端面，修整中心孔。精車各外圓面。車螺紋 銃鍵槽，保證其尺寸，并去毛刺。磨削各外圓面，使其表面粗糙度達到Ra3.2ym1.6零件制造工藝流程綜合上述分析，傳動軸的工藝路線如下:下料7車兩端面，鉆中心孔7

12、粗車各外圓7調(diào)質(zhì)7半精車7車螺紋7銃鍵槽7磨削各外 圓面7檢驗。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代表性書件材料的種類及牌號便用tt能要求處理及其他機床床身、軸承座、 齒輪箝、缸蓋、變速器殼、離合器殼灰口鑄鐵HTBOO剛度、強度、尺寸穩(wěn)定性時效機床座、丁作臺XI 1 鑄鐵 HT15O剛度、強度，尺寸穩(wěn)定性時效齒輪箱、聯(lián)軸器、閥-.tr冗灰口鑄鐵HT250剛度、強度、尺寸穩(wěn)定性去應力退火差速器殼.減速器殼， 丿匚-橋殼球墨鑄鐵QT400-15剛度、強度、韌度、耐蝕退火

13、力茫楽、箱體底鑄鋼 ZG270500剛度、強度、耐沖擊正火支架、檔板、蓋、罩，冗鋼板 0235、08、20、16Min剛度，強度不軟處理車輛喘駛竊車箱鋼板08剛度沖床成形主軸基座主要用來支撐主軸，工作時有較大的震動，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作為主軸基座的材料。2.3毛坯成型工藝分析2.3.1澆注位置的選擇因為此例為單件小批量生產(chǎn),*主軸基座是箱體支撐類零件，其形狀復雜，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， 應用最為普遍。因為此例為單件小批量生產(chǎn)，所 以采用手工造型的方法。對于有大平面的鑄件，應將鑄件的大平面放在鑄

14、 型的下面。所以，在澆注帶有筋條的平板時應采用如 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選擇在最大截面上，并盡量做到只有一個分型面避免三箱造型，還應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沙箱內(nèi)。因此選用如圖的分型面。上材料灰鑄鐵鑄鋼非鐵金屬收縮率/%0.71.01.61.21.01.52.3.3主要工藝參數(shù)的確定1）鑄造收縮率2）機械加工余量：鑄鐵件的機械加工余量通常取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 153此零件尺寸小，選用 3。即可。4）鑄造圓角：避免

15、鑄件在尖角處應力集中，避免澆注時造成沖砂、砂眼等缺陷，提高鑄件強度，應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IT8IT7。加工工藝路線：鉆孔 （公差等級一般為IT1211 , Ra2512.5卩m）7擴孔（公差等級一般為IT11IT10,表面粗糙度Ra6.33.2 諭7絞孔（公差等級達到IT97，表面粗糙度要求達到Ra3.20.4 諭2.5表面加工需要

16、配合的底面、軸孔端面需要進行表面加工，表面粗糙度要求為Ra3.2，精度等級IT8。加工工藝路線：粗銃（精度等級達到IT12） 7精銃（精度等級達到 IT8）2.6工藝流程造砂型及木模7澆注7冷卻7毛坯7時效處理7鉆軸承孔7擴軸承孔7絞抽承孔7粗銃 軸承孔端面7精銃軸承孔端面7粗銃底面7精銃底面7去毛刺7檢驗3槳葉（板料沖壓加工）（屈服極限3.1性能要求及選材1）具有足夠的機械強度。即在工作溫度范圍內(nèi)具有足夠的，穩(wěn)定的機械強度 和強度極限）。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

17、物質(zhì)的磨蝕。綜合上述四點，選用食品級的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，此外排樣時還應 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。彎曲時盡量使彎曲線與纖維方向垂直，即使材料所受拉應力方 向與纖維方向一致。在載荷卸除后會有回彈現(xiàn)象，設(shè)計模具應考慮它的影響。3.3加工工藝路線落料7彎曲7去毛刺7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

18、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，臥式和面機工作溫度為常溫，對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食品級不銹鋼。根據(jù)攪拌容器的要求，選用食品級奧氏體304（0Cr18Ni9）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，焊接時不會發(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力應變量很大，卻極少出現(xiàn)冷裂紋； 盡管有很強的加工硬化能力，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，其抗拉強度仍然

19、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：一是焊接熱裂紋;二是焊接變形大。THS-308 焊條。432應當采取的工藝措施1）焊條的選擇。根據(jù)下表，我們選用氫弧焊焊絲牌號型號GB麴主旻用建佃口用瑚亂石佻檢電話菇壓菅的港艮難TH 巧ERM-3川巧卜6JHS-J50)ERM-6肝前、平騎辭ilsw準讀時孵接THTuD-Gmso-e道牆-鞠雕播mrss-GE55應肝辜踞T鱗.知迪常肝m* UHTE等寵誓IH155-B2-用于工幟度55（?以下的撕廂1豺首道，5,錨爲石礁鮎艙馳曲嚴THT50H冊工幟度51蝕下腕啓怨醋子辭菅此1尸毀號鏑苗蝴馳的嚴THS3C-4FflCCfl中丹用于口&融低于soot難牴IS血軻勰繇蜩THS-3C?H10Q:2Diiiai肝懈利麵確輾誅鬧M幣接IHS-307SiHiocraiwiiCfr.esii肝詭服埋It偉牆服憫憫般按H08Cr21ffilftSi用于爍皿 蒯尊稱醐THHOSLH03Cr21NilOeiffFSOtL,畑等禪瞬料&褓授TH3-3CeL3ilCeCr21J110Sll用于改善聯(lián)霜粗豈t悍翱飾賤嚨肝蒯獲接，如！鋼低合辭稱雜鎮(zhèn)接HiaCr2iJJ113Moi2肝&測1恥2期斛M異刪帽接IH3-J09L肝鴻, 1胡、蛉趴憐不瀚，鍛覆面桃卅鑛播THS-3L3iHOC疏制曲il用于潮型稠勰履3型禪硝