机电一体化毕业设计说明书、课程设计论文
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1 绪 论
机械制造工业是为现代化建设提供各种机械装备的部门，在国民经济的发展中具有十分重要的地位。机械制造工业的发展规模和水平是反映国民经济实力和科学技术水平的重要标志，因此，我国一贯都把发展机械制造工业作为发展国民经济的战略重点之一。建国40多年来，机械制造工业的发展取得了很大的成绩，逐步形成了产品门类基本齐全，配置比较合理的机械制造工业体系，成为全国最大的产品部门之一。目前，机械制造工业除了为**建设提供各种普通机械、农业机械、运输机械、电力机械、重型机械、仪表和各种机床外，还能提供各种大型的成套设备，在高新技术产品的开发方面，也取得了长足的进步。我国机械制造工业虽然取得了很大的进步，但与工业发达的**相比，在生产能力、技术水平、管理水平和劳动生产率等方面，还有很大的差距。因此，我国的机械制造工业今后的发展，除了不断提高常规机械生产的工艺装备和工艺水平外，还必须研究开发优质高效精密工艺，为高新技术产品的生产提供新工艺、新装备，加强基础技术研究，强化和掌握引进技术，提高自主开发能力，形成常规制造技术与先进制造技术并进的机械制造工业结构。1.1 机械制造工艺学的现状及面临的形势
机械工业是为国民经济提供装备和为人民生活提供耐用消费品的产业。它的技术水平和规模是衡量一个**科技水平和经和经济实力的重要标志。经过五十多年的发展，机械工业已经成为我国工业中产品门类比较齐全，也具有相当规模和一定技术基础的支柱产业之一。我们通过引进技术的消化吸收，有计划的推进企业的技术改造，引导企业走科技进步的道路，使制造技术、接机械产品的性能及企业的经济效益都发生了显著变化。一批又一批的先进技术在生产中得到应用于普及，大批企业在关键工序中也增加了先进、精密、高效的关键设备，约有10%的企业进入高科技企业行列，60%以上的企业建立了专门的技术开发机构。但与先进**相比我们的还是有一定的距离，表现在制造技术的落后、设计方法与手段、制造工艺、制造自动化及管理等等都远落后于发达**。90年代到21世纪初我国有计划经济转向市场经济过渡，也初步建立了形的经济体制的时期，也是国际产业结重组、国际分工不断深化、科技技术突飞猛进发展的时期。在经济和科技技术、市场等各个方面我们不断与世界接轨。我们抓住机遇，迎接挑战坚决贯彻“以科技为先导，以质量主体”的方针，进一步推动企业的振兴。而要实现振兴就必须不断提高企业的产品自主开发能力和制造技术水平。1.2 机械制造工艺的发展
机械制造工艺学的研究范畴是零件的机械加工和装配的工艺过程。采用硬度比工件高的切削刀，在力的作用下使工件的材料发生分离，从而获得所需的形状、尺寸和表面质量，在进行装成机器。随着科学的发展，出现虚度赢得很高的加工材料，这些材料很难用传统的切削或磨削的方法来加工，某些极小的形状不规则的空隙、型腔也很难用创痛的加工方法获得，于是出现了应用电能、声能、光能或者化学能等来加工金属的特殊加工技术。但另一方面科技的发展对机械产品的精度提出越来越高的要求，特别是宇航器件和集成元件的制造，原有的加工方法已不能满足我们高精度和高表面的需求，于是各种超精密加工方法就应运而生，且加工精密的等级在不断的提高。制造自动化及其发展是机械制造行业中的最新技术进步的又一个标志，但随着数控加工的应用的推广，cad和cam逐步进入实用阶段，特别是柔性制造系统（fms）的出现，提高生产效率，降低成本，同时也保证了产品的质量和改善了劳动条件。目前，计算机集成制造系统（cims）正在研究和开发，也即将投入使用，它的出现将会更大程度的改变现代世界的机械行业。2 零件的说明
2.1 零件图（见零件图）
2.2 零件的功用
此零件为铸件（zg25ⅱ）机械强度和抗争性较好，该零件安装在煤水车转向架部车轴两端部，起到储存润滑油的作用，零件的两侧叉口分别与侧架上的叉口面相配合对轴箱安装起导向的作用，车轴由箱体椭圆孔伸入箱体内，箱内由内侧面定位装有轴瓦，耳座中装弹簧盖板可以用铁板将窗口盖住，掀开铁板由箱体窗口向箱内注油，油不宜加多，以免由窗口溢出，顶面的圆台与侧面架叉口的上面配合。2.3 零件的工艺分析
本设计所要的加工的零件，材料为zg25ⅱ，毛坯的铸件ⅱ级其主要的机械性能：布氏硬度hb≥131 抗拉强度。σ=45kgf/mm=441mppa
由箱体的零件图上显示以下几个加工面：
（1）工件顶窗台面q
（2）工件顶圆台面p
（3）底面n
（4）侧面r
（5）两侧叉口凸台面p和叉口侧面q
（6）箱体内方台
（7）箱体内侧壁
（8）内侧壁侧面
（9）φ196mm孔侧壁
（10）孔2侧壁
（11）φ21mm耳座孔
（12）m8×1.25mm的螺纹底孔、攻丝
本零件加工表面的位置精度及形状精度要求不高，表面粗糙度要求较低。2.4 箱体零件的主要技术要求
2.4.1．主要平面的形状精度和表面粗糙度
箱体的主要平面是装配基准，并且往往是加工时的定位基准，所以，应该有较高的平面度和较小的表面粗糙度，否则，直接影响箱体加工时的定位精度，影响箱体与机座总装时的接触刚度和相互位置精度。2.4.2．孔的尺寸精度、几何形状精度和表面粗糙度
箱体上的轴承支撑孔本身的尺寸精度、形状精度和表面粗糙度都要求较高，否则，将影响轴承与箱体孔的配合精度，使轴的回转精度下降，也易使传动件产生震动和噪声。轴箱的支承孔的尺寸精度为it6，圆度和圆柱度公差不超过孔径公差的一半，表面粗糙度值为ra0.63-0.32
2.4.3.主要孔和平面的相互位置精度
同一轴线的孔应有一定的同轴度要求，各支承孔之间也应有一定的孔距尺寸精度和平行度要求，否则，不仅装配有**，而且使轴的运转情况恶化，温度升高轴承磨损加剧，主要平面间及主要平面对支承孔之间垂直度公差为0.1-0.04mm。3.确定零件的生产类型
零件的生产类型一般可以分为大量生产、成批生产、和单件生产三种类型，不同的生产类型有不同的工艺特征。零件的生产类型是按零件的年生产纲领和产品特征来确定的。生产纲领是指企业在计划期内应生产的产品产量和进度计划。年生产纲领是包括备品和废品在内的年产量，计算公式为：
n=qm(1+a%)(1+b%)
式中n—零件的生产纲领
q—产品的年产量
m—每台产品中该零件的数量
a%—备品率
b%—废品率
在本次设计中，箱体重50k，年产量为500台，m=1件/台，a%3%，b%0.5%
则n=500×1×（1+3%）（1+0.5%）=517件/年
又已知该零件〈100kg，年生产量为500-5000台，则由文献[4]查表1-3知该生产类型为中批生产，属批量生产。4毛坯的确定
影响毛坯选择的因素通常包括：
（1）零件结构形状和外形尺寸
（2）零件材料的工艺性及对材料的组织的要求
（3）零件对毛坯的精度，表面的粗糙度和表面层的性能的要求。（4）零件生产纲领的大小。（5）现有生产能力和发展的前途。由于零件材料为zq25ⅱ，结构复杂，尺寸较大，只能采用砂型铸造的方法制造毛坯，手工砂箱铸造的铸件，当采用手工木模造型时，由于木模本身的制造精度不高，使用中易受潮易变形，加之手工造型的误差大，为此必须留下有较大的加工余量。另外工件使用时要求承受较大的冲击力，所以铸件后除进行热处理消除直径为20的内应力，减小变形，铸件本身不值得有裂纹、疏松等致命性的缺陷，而且由于是大批量的生产，毛坯的外形必须光洁，不允许有飞刺及尖棱的凸起，不得带有钢渣，以免影响到后续加工，尤其是铸模分型处理更要注意。为了提高生产率减低成本，保证加工质量。毛坯的加工余量与生产批量、毛坯尺寸、结构、精度和铸造方法等因素有关。毛坯铸造时应防止砂眼和气孔的产生，为了减少毛坯制造时产生的残余应力，应使箱体壁厚尽量均匀，箱体浇铸时应安排时效处理。5箱体加工工艺过程分析
5.1定位基准的选择：
拟订工艺路线的第一步就是选择定位基准，为使所选的定位基准能保证整个机械加工工艺过程的顺利进行，通常应先考虑如何精基准来加工各个表面，然后考虑如何把作为精基准的表面加工出来。精基准的具体选择原则如下：
（1）基准重合原则：
应尽可能选择被加工表面的设计基准为精基准，也就是说应尽量使定位基准与设计基准相重合。这样可以避免由于基准不重合产生的定位误差。（2）基准统一原则：
采用统一原则可以避免基准转换造成的误差，可以减少夹具数量和简化夹具设计，可以减少装夹次数，便于工序集中，简化工艺过程，提高生产率
（3）互为基准原则：
加工表面和定位表面互相转换的原则。一般适用于精加工和光磨加工等。（4）自为基准的原则：
有些精加工或光整加工工序要求余量小而均匀，在加工时就应该尽量选择加工表面本身作为精基准。（5）便于装夹原则
应选定位可靠，装夹方便的表面为基准，所选的精基准应该是精度较高、表面粗糙度较小、支承面积较大的表面。5.2 粗基准的选择：
选择粗基准主要是选择第一道加工工序的定位基准，以便为后续工序提供精基准。粗基准的选择对保证加工余量的均匀分配和加工面与非加工面的位置关系具有重要影响。因此，在选择粗基准时，一般遵循下列原则：
（1）保证相互位置要求原则
（2）保证加工表面加工余量合理分配的原则
（3）便于工件装夹原则
（4）粗基准在同一尺寸方向上只允许使用一次的原则。5.3.加工阶段的划分
零件的加工质量要求较高或结构较为复杂时，一般工艺路线较长，工序较多，通常在安排工艺路线时，将其分成几个阶段。（1）粗加工阶段
此阶段主要任务是高效的切除各表面上的大部分余量，并加工出精基准。（2）半精加工阶段
使主要表面消除加工后留下的误差，使其达到一定的精度，为精加工作好准备，并完成一些精度要求不高的表面的加工。（3）精加工阶段
主要是保证零件的尺寸、形状、位置精度及表面粗糙度达到或基本达到图样上所规定的要求。精加工切除的余量很小。应当指出的是，加工阶段的划分不是绝对的，在应用时要灵活掌握。为避免过多的尺寸换算，通常防在半精加工或精加工阶段钻削。5.4.工序集中与分散
工序集中的特点：有利于采用高生产率的机车，减少工件装夹次数，节省装夹工作时间，有利用保证各加工面的相互位置精度。减少工序数目，缩短了工艺路线，也简化了生产计划和组织工作，专用设备和工艺装备较复杂，生产准备周期长，更换产品较困难。工序分散的特点：可使每个工序使用的设备和夹具比较简单，调整比较容易，工艺路线长，设备和工人数量多，生产占地面积较大，有利用选择合理的切削用量。5.5.工序顺序的安排
5.5.1机械加工工序的安排
一般遵循以下原则：
1)先基准后其他
2)先粗后精
3)先主后次
4)先面后孔
5.5.2辅助工序的安排
1）检验工序
2）去毛刺及清洗
3）特殊需要的工序
为了满足上述要求，针对本次的设计，特别指出以下：
我们选择箱体的重要孔的毛坯孔为粗基准，由于铸造箱体毛坯时，形成轴孔、其他支撑孔及箱体内壁的型芯是一起防入的，因此还能较好的保证各孔的轴线与箱体不加工内壁的相互位置，避免装入箱体内零件在运转时与箱体内壁相碰。精基准的选择,该轴箱的侧面和侧面孔既是装配基准，又是设计基准，用它们作精基准，能使加工遵循基准重合的原则，实现箱体零件一面两孔的典型定位方式，其余各面和孔的加工也能用它定位，这样使工艺路线遵循了基准统一的原则。此外，侧面的面积较大，定位比较稳定，**方案也比较简单、可靠，操作方便。箱体的加工表面虽然多，但主要是一些孔和平面。通常平面的加工精度较易保证，而精度要求较高的支承孔以及孔与孔间、孔与平面的相互位置精度则较难保证，往往成为生产中的关键.
5.6箱体加工工艺的过程中，应将保证孔的精度作为重点
5.6.1工艺顺序为先面后孔
加工顺序通常为先加工作为精基准的平面，然后以加工好的平面定位加工孔。由于箱体的孔一般是分布在外壁和中间隔壁的平面上的，先加工平面可切去铸件表面的凹凸不平及夹砂等缺陷，这样有利于以后的孔加工，保护**对到和调整等。5.6.2加工阶段粗、精分开
箱体的结构比较复杂，加工精度要求比较的高，所以，箱体的主要加工表面一般都明确的划分为粗、精加工两个阶段。粗、精加工阶段分开的优点如下：
1)避免粗加工产生的变形破坏已精加工过的表面精度
由于粗加工切削余量大，切削力大，**力大，切削热量大，因而引起工件的弹性变形和热变形也大。若粗、精加工分开，则在粗加工后，由以上原因引起的变形充分表现出来，在精加工阶段能在余量中获得修正。2)便于及时发现毛坯的缺陷
由于粗加工时要切去大部分加工余量，因而粗加工阶段时可以在各加工表面上及时发现缺陷。3)...