螺旋千斤顶设计.doc

1前言
零件加工技术是当今社会为数不多的竞争行业之一，学院提倡培养高新技术型人才的基本理念符合当今和会的发展需求，为了实现这一目标，我们必须江理论知识和实际操作紧密联系起来。只有这样，所学的知识才得以巩固。
本次毕业设计我选择了螺旋千斤顶镙杆来进行加工，对于它的加工，涉及到知识面非常广泛，基本上都是我们所学到的知识综合运用。从图纸分析，材料的选择、工艺分析、零件加工，机床的选择刀具的选择，工艺的分析，零件加工，到最后的精度的分析与检测，将理论知识和实际操作紧密联系起来，不但复习和巩固了所学的知识，还培养了综合运用能力；一方面还积累了一定的经验。
这次次业设计根据自己所学的专业知识，在我导师张信禹的精心知道和同学门的帮助，同时也在前科任来势的知道下完成的，虽然本次毕业设计是自己亲手完成的，但是还是有一定的缺陷，在加工方面，文字方面，真心的希望老师和同学们指正，同时能够得到你们的意见和建议，谢谢！

2零件图纸的分析
千斤顶最大起重是其最主要的性能指标之一。千斤顶在工作过程中，传动螺纹副承受主要的工作载荷，螺纹副工作寿命决定千斤顶使用寿命，故传动螺纹副的设计最为关键，其设计与最大起重量、螺纹副材料、螺纹牙型以及螺纹头数等都有关系。螺旋千斤顶镙杆在加工过程中需要多次装夹，因此我选择了普通车床进行加工。零件图如图2-1

零件图2-1
分析零件图样，进行工艺处理对零件的图样及技术要求进行详细的分析明确加工的内容及要求。然后确定加工方案、加工工艺过程、加工路线、设计工件夹具、选择刀具以合理的切削用量等。工艺出来涉及的问题很多，应该主义以下几点：
（1）确定加工方案。
（2）正确地确定零件的装夹方法及选择夹具。
（3）合理地选择进给路线。
（4）正确地选择对刀点。
（5）合理选择刀具。
3零件加工工艺分析
3.1具体分析
3.1.1螺旋千斤顶螺杆的结构特征分析
螺旋千斤顶螺杆根据其机构形状可分为球面、台阶轴、螺纹和孔等。（图1-1）。车削零件时，除了要保证图样上标注的尺寸和表面粗糙度要求外，一般还应保证形状和位置精度要求。
螺旋千斤顶是由铸铁底座、固定在外壳内的螺母和罗汉所组成，在落感上端装有托盘用以支撑载荷，手柄用来旋转螺杆，螺杆后端的粗大的部分可防止落感完全旋出。对于工作场所受现在的地方，收兵不能转动整个或办个圆周时，可用棘轮扳手旋转螺杆。这种千斤顶的罗汉的螺旋角度小，自锁好，因而在顶重后能自动制动，不但自动下家，不需要安装安全摇柄。螺旋千斤顶的特点是：工作平稳、准确、可靠（有自锁作用），构造简单耐用，因此，在安装工作中用得较多。
3.1.2螺旋千斤顶镙杆的选材基本要求
螺旋千斤顶有支撑、螺杆后端的粗大部分可防止螺杆完全旋出的零件。因此，它具有良好的减摩擦行和耐磨行，较好的强度和塑性。

4、螺旋千斤顶螺杆的材料毛坯分析
4.1机床的选择
本机床适用于车削内外圆柱面，圆锥面及其它在、旋转面，车削各种公制、模数和径节螺纹，并能进行钻孔，铰孔和拉油巢等工作机构特点：
（1）床身宽于一般车床，具有叫高的刚度，导轨面经中频卒火，经久耐用。
（5）机床操作灵便集中，溜板设有快移机构。采用单手柄形像化操作，宜人性好。
机床结构刚度与传动刚度均高于一般车床，功率利用率高，适用强力高速切削。主轴孔径大，可选用福建齐全。所以我根据学校的实习工程的设备我选择CYW6140车床加工零件，如图4-1所示：

图4-1CWY6140车床

4.2螺旋千斤顶镙杆的材料
4.2.1螺杆受力分析
由镙杆受力可知，螺杆工作时主要承受转距及轴向压力的作用，因此需要进行耐磨行计算，效核螺杆危险截面以及螺母螺纹牙的强度，此外还要效核其自锁性能。
4.2.2耐磨行计算
鉴于螺纹加工特点，传动螺纹选用矩形螺纹，由于千斤顶受力较大，螺杆-螺母材料选用高强度的合金钢（40MnB）-青铜，查表得：[p]=20Mpa，σs=785Mpa，取φ=3，由于=12.65mm，
查表选用D=d=20mm，p=4，d-2=18mm.>12.56mm，d1=d-4.5-15.5mm，螺母高度：H=18×3=54mm。
4.2.3自锁性效核计算，螺线传动的应用特点如下
（1）螺旋传动是实行把转动变为直线运动的机构，其特点是结构紧凑。
（2）螺旋传动结构简单，工作平稳，承载能力大，运动精确，并能实现自锁，所以应用广泛。
根据摩擦性质分为滑动摩擦、滚动摩擦、静压摩擦。由于千斤顶在承载重物时应具有自锁行，所以需要效核螺旋副是否满足自锁条件：螺旋副的当量摩擦角为：
V=arctanf/cosβ=arctan0.1/cos15=5.91螺纹的升角为：ψ=arctabbp/d2=4.05<v所以螺旋副自锁条件满足。
螺旋千斤顶螺杆常用的材料主要是优质碳素结构钢。合金钢价格比较贵，对应力集中比较敏感，但具有较高的机械强度和优越的热处理性能，故常用于高速、重载及要求耐磨、耐温、耐腐蚀等重要场合。
该零件在进行切削加工时外圆柱面、稠套孔的加工余量较小，该零件为传动零件，在工作过程中属于配合工作，需要承受较大的摩擦力，所选材料应具有较大的耐磨行，高强度和高抗温的能力。结合自己的实际情况，在本次毕业设计中选择毛坯为45钢。
4.3螺旋千斤顶的螺杆毛坯
零件是又毛坯按照其技术要求经过个中加工面而最后形成的。毛坯选择的正确于否，不仅影响产品的质量，而却对制造成本也有很大的影响，因次，正确的选择毛坯有着重大的技术经济意义。
螺旋千斤顶的毛坯一般采用轧制的圆钢和锻件。锻件的内部组织均匀，强度较高。对于重要的零件或大尺寸以及接替尺寸变化较大的零件，应采用锻造毛坯。螺旋千斤顶螺杆毛坯尺寸为φ250mm×100mm。
4.4螺旋千斤顶的材料
常用材料有铸铁、铜合金、巴氏合金。
铸铁有灰铸铁（如HT150，HT200）和耐磨铸铁MT两种。
铜合金有黄铜和青铜两种。这类材料具有较高的强度，较好的减摩行和耐磨行。
巴氏合金常用的有锡基轴轴承合金（ZCHSNSB11-6）和铅基抽查合金（ZCHPB16-16-1）。

5切削用量于冷却液的选择
切削用量根据工件材料、刀具材料以及图样要求选取。切削用料包括主轴转速、背吃刀量以及进给速度等。切削用料选择的原则是：保证零件加工质量和表面粗糙度充分发挥刀具切削性能保证合理的刀具切削性能和耐用度，并充分发挥击穿的性能最大限度的提高生产率交底成本。普车削加工中的切削用量是机床主运动和进给速度大小的重要参数，包括切削深度ap、主轴转速s(n)或切削速度Vc进给量或f或进给速度F，需要根据加工要求确定切削用量。
粗车铸、锻件毛坯时，因工件表面有硬皮，为保护刀尖，应先车断面或倒角第一次切深应大于硬皮厚度。若工件夹持的长度较短或表面不平，切削用量则大不宜或大。粗车应留有0.5～1mm作为精车余量。粗车后的精度为IT14-IT12，表面粗糙度Ra值一般为12.5～6.3mm
精车的目的是保证零件尺寸精度和表面粗糙度的要求，生产率应尽可能提高。一般精车的精度为IT8～IT7，表面粗糙度值Ra=3.2～0.5mm，所以精车是以提高工件的加工质量为主。切削用量应选用较小的切削深度ap=0.1～0.3mm和较小的进给量f=0.05～0.2mm/r,切削速度可取大些。
精车的另一个突出的问题是保证加工表面的粗糙度的要求。减上表面粗糙Ra值的主要措施有如下几点。
(1) 合理选用切削用量。选用较小的切削深度ap和进给量f，可减小残留面积，是Ra值减小
(2) 适当见效副偏交KR、或刀尖磨有小圆弧，以减小残留面积，使Ra值减小。
(3) 适当加大前角y0，将刀刃磨得更为锋利。
(4) 用完后加机油打磨车刀的前、后刀面，是其Ra值达到0.2～0.1mm，可有效减小工件表面Ra值。
合理使用切削液，也有助于减小加工表明粗糙度Ra值。低速精车使用乳化液或机油：若用低速精车铸铁应使用煤油，高速精车钢件和较高切速精车铸铁见，一般不使用切削液。
选择时应使主轴转速、切削深度及进给速度三者能相互适应，以形成最佳切削用量。切削用量的选择可参考表5-1

表5-1切削用量表
加工内容
切削速度V/（m/min）
主轴转速S/（r/min）
进给量F/(mm/r)
粗车
80
500
0.3
精车
120
800
0.15
车槽
60
600
0.1
车螺纹
/
500
/
车内孔
60
500
0.2
切断
50
500
0.3

根据表5-1确定切削用量数值如表5-2。
表5-2 切削用量表
工件材料
工作条件
背吃刀量/mm
切削速度/(m/min)
进给量/(mm/r)
刀具材料
碳素钢δb＞600MPa
粗加工
5～7
60～80
0.2～0.4
YT类
粗加工
2～3
80～120
0.2～0.4
精加工
0.2～0.3
120～150
0.1～0.2
钻中心孔
/
500～800r/min
/
W18Cr4V
钻孔
/
15～30
0.1～0.2
切断(＜宽度5mm)
70～110
0.1～0.2
YT类
粗加工
/
50～70
0.2～0.4
铸铁200HRC以下
精加工

700～100
0.1～0.2
YG类
切断（宽度 <5mm）
50～70
0.1～0.2

5.1加工余量
一般毛坯直径小于6mm，根据加工精度是否留出半精车余量，剩下余量可一次切除。零件精度要求较高时应留出半精车、精车余量、半精车余量一般为0.5～0.1mm左右，留精车余量一般比普通车削所留余量少取0.2～0.5mm。
5.2 冷却液的选择
为了刀具和工件的温度，不仅要减少切削热的产生，而且要改善散热条件，使用切削液可以有效的降低温度还可以防止切削层金属的变形。减少切削与刀具前面的摩擦和工件与刀具后面的摩擦，现有冷却液分为：水溶液、乳化液和切削油三大类。根据零件材料和刀具材料分析，该加工适合采用乳化液效果较好。
冷却液见表5-3所示。
表5-3冷却液主要成分及作用
冷却液名称
主要成分
主要作用
水溶液
水、防锈添加剂
冷却
乳化液
水、油、乳化液
冷却、润滑、清洗
切削油
矿物油、动植物油、极压油
添加剂或油性
润滑

6工艺设计
6.1零件图样分析
根据零件各位置精度要求和零件长度较短的特点，在精车时可以采用三爪卡盘夹持50外圆，（再加工其他要素）和基准面要素 一次装夹中加工完毕。由于零件的精度要求较高，必须将粗、精加工分开。分粗、精一是避免切削百出或多次装夹中损坏已经加工表面，二是避免工件因热胀冷缩而产生变形误差。
6.2加工余量的分析
加工余量是指加工过程中从 表面切除金属厚度。加工余量的大小对零件 加工质量和制造 经济性有较大的影响。余量过大会浪费原材料及机械加工的工时，增加机车、刀具及能源的消耗，余量过小则不能消除工序留下的各种误差、表面缺陷本工序的装夹误差，容易造成废品。因此，应根据影响余量大小的因素合理地确定加工余量。
6.3确定夹具方案和选择夹具
6.3.1夹具的选择
车削加工前，必须将工件放在机床夹具中定位并夹紧，使工件在整个切削过程中始终保持正确的安装位置。工件装夹的质量和速度，直接影响加工质量和劳动生产效率。从配合轴工件形状、大小和加工精度等方面综合考虑，应采用三爪卡盘装夹工件。
三爪自定心卡盘的三爪是同步运动的，能很快找正工件，一般不需要找正，装夹效率高，但夹紧力较小，所以适用于装夹大批量的中、小型零件。三爪自定心卡盘可装成正爪或反爪两种形式。用正爪时工件直径不能太大，卡爪伸出卡盘圆周一般不超过卡爪长度的三分之一。否则，卡爪与平面螺纹啮合较少，受力时容易使卡爪上的螺纹粹裂而产生事故。用三爪自定心卡盘装夹工件精加工过的表面时，被夹住的工件表面应垫一层铜皮，以免夹伤工件表面。
6.3.2 刀具的选择
在切削过程中，刀具直接完成切除余量和形成已加工表面的任务。刀具切削性能的优劣，取决于构成切削部分的材料、几何形状和刀具结构等因素。这些因素对刀具的使用寿命、加工效率、加工质量和加工成本影响极大。
刀具切削部分的材料:
1.硬度
刀具材料必须具有高于工件材料的硬度，常温硬度须在HRC62以上，并要求保持较高的高温强度。
2.耐磨性
组织中硬质点的硬度、数量、大小和分布对抗磨料磨损的能力有很大影响，而抗冷焊磨损和抗氧化磨损的能力还与刀具材料的化学稳定性有关。
3.强度和韧性
为了承受切削力、冲击和振动，刀具材料应具有足够的强度和韧性。一般强度用抗弯强度表示，韧性用冲击值表示.刀具材料中强度高者，韧性也较好，但硬度和耐磨性常因此而下降，这两个方面的性能是相互矛盾的。一种好的刀具材料，应当根据它的使用要求，兼顾以上两方面的性能而有所侧重。
4.耐热性
刀具材料应在高温下保持较高的硬度、耐磨性、强度和韧性、并有良好的扩散、抗氧化的能力。
5.导热性和膨胀系数
在其他条件相同的情况下，刀具材料的热导率越大，由刀具传出的热量越多，有利于降低切削温度和提高刀具使用寿命。
6.为了便于制造，要求刀具材料有较好的可加工性，包括锻、轧、焊接、切削加工和可磨削性、热处理特性等。材料的高温塑性对热扎刀具十分重要。可磨削性可用磨削比来表示，磨削比大，则可磨削性好。
刀具材料必须具备一些主要性能:较高的硬度和耐磨性,较高的耐热性,足够的强度和韧性,较好的导热性,良好的工艺性,较好的经济性。
具体选刀具如表6-1所示。
表6-1刀具卡
产品名称
螺旋千斤顶螺杆
零件名称

螺旋千斤顶螺杆
零件图号
序号
刀具号
刀具规格名称
数量
刀具型号
加工表面
一号刀
93°粗精外圆刀
PCGCL2525-09Q

1
CCMT097380
自右至左车外表面
二号刀
宽为3mm的切刀
/

1
/
切槽、切断
三号刀
600螺纹车刀
/

1
/
车螺纹
四号刀
球头刀
/

1
/
加工内孔

6.4确定装夹方案
第一次装夹：用三爪卡盘装夹工件左端，打中心孔：加工工件毛坯进行工件右端加工。
第二次装夹：用三爪卡盘装夹工件右端，打中心孔：加工毛坯余下的部分。
第三次装夹：用虎口钳装夹工件，磨削加工。
第四次装夹：用三爪卡盘装夹进行精加工。
在确定装夹方案时，要根据加工表面和定位基准来确定加工工件定位的夹紧方式，并根据工件的表面粗糙度来确定装夹方案的可性行，一般考虑以下几个方面：
（1）、三爪卡盘装夹要留有余量，防止三爪卡盘夹紧工件在高速运转时打断刀具。
（2）、必要保证最小的夹紧变形，防止工件早高速运转时，工件甩出造成违章操作事故。
（3）、夹具结构要求简单，对形状简单的单件小批量生产的零件可选通用夹具。
夹具应便于与机床工作台及工具定位表面间的定位元件连接。由于该零件是45钢， 一般不会产生夹紧变形，结构和形状也比较简单，不需要专用夹具，所以只需三爪卡盘和虎口钳和一些铺助装夹的垫块。

7加工步骤及方案
粗车外轮廓精车外轮廓切槽粗车螺纹精车螺纹粗车球面精车球面钻孔
7.1粗、精车外轮廓
零件外轮廓加工采用先粗车后精车，走刀路线：先走端面， 在走外圆直径表面和锥度，最后切槽，如图7-1

图7-1粗、精车外轮廓图
根据加工要求确定切削用量，具体情况如下：
表7-1 切削参数表
刀具号
切削
背吃刀量mm
进给量mm/r
主轴转速r/min
一号刀
粗切
1～1.5
0.2
200
精切
0.1
0.1
600
7.2切槽

图7-2切槽
根据加工要求确定切削用量，具体情况如下：
表7-2切削参数表
刀具号
切削
背吃刀量mm
进给量mm/min
主轴转速r/min
二号刀
切槽

30
300
7.3螺纹加工

图7-3车螺纹
根据加工要求确定切削用量，具体情况如下：
表7-3 切削参数表
刀具号
切削
背吃刀量mm
进给量mm/min
主轴转速r/min
二号刀
车螺纹
0.1～0.5
10
50
7.4钻孔
如图7-4所示：

图7-4钻孔
根据加工要求确定切削用量，具体情况如下：
表7-4切削参数表
刀具号
刀具
直径
背吃刀量mm
进给量mm/r
主轴转速r/min
钻头
ф22
1～2
0.2
500

7.5刀具卡片的编制
（1）刀具卡片

表7-5加工刀具卡片
产品名称代号
螺旋千斤顶螺杆
零件名称
螺旋千斤顶螺杆
零件图号
01
序号
刀具号
刀具名称
数量
刀具型号
刀片型号
刀片牌号
一号刀
1号刀
93°粗精外圆刀
1
PCGCL2525-09Q
CCMT097308
GC435
二号刀
2号刀
宽为3mm的切断刀
1

三号刀
3号刀
螺纹刀
1
PCGCL2525-08Q
CCMT080304
GC435
四号刀
4号刀
球面刀
1
PCGCL2525-08Q
CCMT080304
GC435
钻头

Φ22麻花钻
1

编制
指导老师
审核
批准
共一页
李松
张信禹

第一页

7.6加工工序卡片的编制
（2）工序卡片
表7-6工序卡片

（工厂）
加工工艺卡片
产品名称
零件名称
材料
零件图号
螺旋千斤顶螺杆
螺旋千斤顶螺杆
45钢

工序号
程序编号
使用设备
车间
/
/
CYW6140
学院的实习工厂
工步号
工步内容
刀具号
刀具规格 mm
主轴转速（r/mm）
进给量（mm/r）
背吃刀量
mm
备注
01
车右端面
T01
25×25
600～1200
0.2～0.25
1.5
手动
02
自右至左粗、精车轮廓面
T01
25×25
300
0.1～0.15
/
手动
03
倒角
T01
25×25
600～1200
0.15～0.2
0.1
手动
04
切槽
T02
25×25
200～400
0.1
0.1
手动
05
加工螺纹
T03
25×25
150～300
0.05～0.2
0.1
手动
06
加工圆弧
T01
25×25
600～1200
0.1
0.1
手动
07
钻孔
麻花钻φ22　　

100
0.5
0.1
手动
08
切断
T02
25×25
300
/
/
手动
编制
指导老师
审核
批准
共一页
共一页
李松
张信禹

宜宾职业技术学院
8加工质量分析
从零件的表面质量和尺寸精度分析，也与刀具、夹具的造成的误差及工件的定位误差有关，像在加工中采用的定尺寸刀具的尺寸误差直接影响到零件的尺寸精度，刀具在加工中会产生刀具发热这样也会造成加工精度的误差，还有机床主轴或因刀具的装夹不当引起的径向或端面的圆跳动等，对于配合产生了一定的误差。
总之分析零件的加工质量，得出零件表面粗造度值明显偏大，而且孔加工定位尺寸精度偏低，影响配合。当然加工中的其它一些因素，也使得影响到了加工精度。对工艺过程有很大的关系，粗精加工分别在不同的工序中进行，粗加工之后有一定的时间让残余的应力重新分布，以减少对加工精度的影响，合理选择刀具的几何参数，合理的选择切削用量，合理的使用切削液可以提高零件的加工精度。

毕业设计总结
本次的毕业设计在设计和加工过程学到了很多从书本上学不到知识，了解了不少数控技术上的相关知识，对于以前还没有接触到的新的知识有了更进一步的了解，对所学的知识进行了全面的巩固复习，积累一定的经验。设计零件与加工及编制毕业设计说明书，需要理论与实际严密相结合，并需寻查大量的相关材料，从中学到了新的理论技能知识，对自己的知识面及操作动手能力有很大的提高，在加工工艺过程上得到了提高，加强了对零件加工工艺卡片、工序卡片、刀具卡片的制作能力。在整体设计过程中也遇到了不少的困难，有些问题是以前从来没有接触到的，需要花费大量的时间查找各种资料，更让我明白了学习知识关键在于实践，理论与实际相结合，所学知识才得以巩固，积累更多的经验，为即将踏入社会打下；良好的基础，对它进行深入的研究，从而开阔自己的视野。

致谢
本次论文是在指导老师张银禹；老师的悉心指导下完成的。导师渊博的专业知识，严谨的治学态度，精益求精的工作作风，诲人不倦的高尚师德，严以律已、宽以待人的崇高风范，朴实无华、平易近人的人格魅力对我影响深远/掌握了基本的研究方法，还使我明白了许多待人接物与为人处事的道理本论文从选题到完成，没一步的是在导师的指导下完成的，倾注了导师大量的心血。在此，谨向导师表示崇高的敬意和衷心的感谢！
本论文的顺利完成，离不开各位老师、同学和朋友的关心和帮助。在此感谢各位前任老师和同学们的指导和帮助。同时，希望各位对此文的不足给予指导并提出宝贵的意见和建议。

参考文献
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[8] 李益民.机械制造工艺设计简明手册[M].北京：机械工业出版社，1999.

目 录
第一章 总 论 1
第一节 项目名称及承办单位 1
第二节 研究工作的依据与范围 2
第三节 简要研究结论 3
第四节 主要经济技术指标 5
第二章 项目提出的背景及必要性 7
第一节 项目提出的背景 7
第二节 项目建设的必要性 13
第三章 市场预测与需求分析 19
第一节 车用生物燃气市场发展分析 19
第二节 有机肥市场分析 23
第四章 建设规模与产品方案 29
第一节 建设规模 29
第二节 产品方案 29
第五章 厂址选择与建设条件 31
第一节 厂址方案 31
第二节 建设条件 32
第六章 工艺技术方案 40
第一节 项目组成 40
第二节 生产技术方案 40
第三节 生产设备 53
第七章 原辅材料供应 56
第一节 原辅材料供应 56
第二节 公用设施 58
第八章 工程建设方案 59
第一节 总图运输 59
第二节 建筑结构工程 62
第三节 公用工程 70
第九章 环境保护、劳动安全卫生 75
第一节 环境保护 75
第二节 劳动安全卫生 77
第十章 节能与消防 84
第一节 节 能 84
第二节 消 防 89
第十一章 企业组织与劳动定员 92
第一节 企业组织 92
第二节 劳动定员 92
第三节 人员培训 93
第十二章 项目实施进度计划 94
第十三章 建设项目招标方案 95
第十四章 投资估算与资金筹措 97
第一节 投资估算 97
第二节 资金筹措 98
第十五章 财 务 评 价 100
第十六章 社会影响分析 105
第一节 社会效益分析 105
第二节 社会风险分析 106

22