工程材料及機(jī)械制造基礎(chǔ)大作業(yè)(DOC)

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)院臥式和面機(jī)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(jī)械制造基礎(chǔ)是研究常用機(jī)械零件的制造過(guò)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(guò)程的基礎(chǔ)知識(shí)；機(jī)械制造新材料、新技術(shù)及新工藝。 通過(guò)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)

2、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(guò)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(jiǎn)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(jiǎn)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(jiǎn)單迅速的分解組合，分解的零件能便于洗滌；2）材料上，對(duì)接觸食品的零部件盡可能地采用不銹鋼或其他防銹無(wú)污染材料；3）環(huán)

3、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)嚢瑁{(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(guò) 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(jiǎn)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，

4、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(lái)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62.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(guò)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

5、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?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)。典型零件選材及加工工藝1.軸類（以傳動(dòng)軸為例）表占機(jī)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(shí)例 與滾動(dòng)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(jī)床 與滾動(dòng)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(jī)協(xié)零 與滑動(dòng)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(dòng)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(jī) 味等 與滑動(dòng)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(dòng)軸承配許 屮嘗菠荷，芯部強(qiáng)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(dòng)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(jī)床45材料保證在受多種應(yīng)力的作用工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, 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況。根據(jù)經(jīng)濟(jì)性，及強(qiáng)度要求綜合考慮，我們使用 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。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(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)50.19630.1544515.9012.485.60.24630.1934818.1014.2160.28270.2225019.6415.426.30.31170.2455322.0617.3270.38480.3025624.6319.3380.50270.3956028.2

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(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，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 RaO.6-0.8，而車削能達(dá)到的精度等級(jí)為IT8-7 (R

11、a1.6-0.8)，所以還需要進(jìn)行磨削。磨削安排在車槽、銃鍵槽之后。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235HBS。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(dá)到Ra3.2ym1.6零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(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代表性書(shū)件材料的種類及牌號(hào)便用tt能要求處理及其他機(jī)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(qiáng)度、尺寸穩(wěn)定性時(shí)效機(jī)床座、丁作臺(tái)XI 1 鑄鐵 HT15O剛度、強(qiáng)度，尺寸穩(wěn)定性時(shí)效齒輪箱、聯(lián)軸器、閥-.tr冗灰口鑄鐵HT250剛度、強(qiáng)度、尺寸穩(wěn)定性去應(yīng)力退火差速器殼.減速器殼， 丿匚-橋殼球墨鑄鐵QT400-15剛度、強(qiáng)度、韌度、耐蝕退火

13、力茫楽、箱體底鑄鋼 ZG270500剛度、強(qiáng)度、耐沖擊正火支架、檔板、蓋、罩，冗鋼板 0235、08、20、16Min剛度，強(qiáng)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(lái)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?yàn)榇死秊閱渭∨可a(chǎn),*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。對(duì)于有大平面的鑄件，應(yīng)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(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。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(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 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(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 , Ra2512.5卩m）7擴(kuò)孔（公差等級(jí)一般為IT11IT10,表面粗糙度Ra6.33.2 諭7絞孔（公差等級(jí)達(dá)到IT97，表面粗糙度要求達(dá)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(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：粗銃（精度等級(jí)達(dá)到IT12） 7精銃（精度等級(jí)達(dá)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(shí)效處理7鉆軸承孔7擴(kuò)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(yàn)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(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 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

17、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(guò)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(jī)工作溫度為常溫，對(duì)材料無(wú)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（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?shī)W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(guò)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

19、不低。304鋼的熱脹冷縮特別大所帶來(lái)的焊接性的問(wèn)題，主要有兩個(gè)：一是焊接熱裂紋;二是焊接變形大。THS-308 焊條。432應(yīng)當(dāng)采取的工藝措施1）焊條的選擇。根據(jù)下表，我們選用氫弧焊焊絲牌號(hào)型號(hào)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(zhǔn)讀時(shí)孵接THTuD-Gmso-e道牆-鞠雕播mrss-GE55應(yīng)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(wèi)石礁鮎艙馳曲嚴(yán)THT50H冊(cè)工幟度51蝕下腕啓怨醋子辭菅此1尸毀號(hào)鏑苗蝴馳的嚴(yán)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(cè)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