千斤顶主要部件造型及部分加工(论文).doc

河南质量工程职业学院毕业论文

摘 要

螺旋千斤顶主要是有螺杆、手柄、底座、螺套、旋转杆、挡环、托杯的零部件组装而成的。在本次设计过程中对螺旋传动的计算和各零部件的设计与选材最为重要；并且重点运用了机械设计方面的知识，另外还运用了辅助绘图工具AoutCAD、Solidworks等。

本文从螺旋千斤顶的零部件的设计与选材等多方面，阐述了它设计的全过程。尤其在工艺规程设计中，运用了大量的科学加工理论及计算公式，对它进行了精确地计算。 由于螺旋千斤顶是一种小型的起重设备，体积小方便携带，造价成本低，所以在日常生活中被广泛应用。

本设计既是产品开发周期中的关键环节，有贯穿于产品开发过程的始终。设计决定了实现产品功能和目标的方案，结构和选材。制造方法以及产品运行，使用和维修方法。现代机械产品的要求不对传统机械产品高的多，因而在产品开发和改进过程中只有全面深入地运用现代设计理论，方法和技术才能满足社会对现代机械产品愈来愈苛刻的要求，提高其市场竞争能力。

　关键词： 起重螺杆; 端盖; 底座; 千斤顶; 模拟加工 . 螺旋传动，体积小，成本低

目 录

第一章 概述…………………………………………………………………………………1
1.1千斤顶的概述………………………………………………………………………1
1.2千斤顶的功用及工作原理…………………………………………………………1
1.3数控技术及数控加工工艺的概述…………………………………………………1
第二章 千斤顶功能及总体结构……………………………………………………………3
2.1 UG的基本特征的参数化造型和基于约束的草图建模………………………… 3
2.2 刀具路径的生成模拟与验证…………………………………………………… 5
2.3千斤顶各零件的选材与工艺分析…………………………………………………5
2.4千斤顶各零件的制造与数控机床加工工艺………………………………………11
2.5数控加工工艺设计方法……………………………………………………………13
2.6起重螺杆加工及程序………………………………………………………………16
2.7底座加工及工艺……………………………………………………………………22
2.8简述端盖加工………………………………………………………………………25
2.9加工结果与工艺分析………………………………………………………………27
第三章 结论…………………………………………………………………………………28
3.1 结 论………………………………………………………………………………28
致 谢………………………………………………………………………………………29
参考文献………………………………………………………………………………………30

II

贵州电子信息职业技术学院
第一章 概述

1.1 概述
1．千斤顶
千斤顶，又称举重器，是起重吊装作业中的一种常用工具。它具有轻巧简便，维护方便等优点。在吊装作业中，靠它可用很小的力顶起很重的机械设备，又可拨正设备安装的偏差和构件的变形等。同时，千斤顶还可以用多次重复递升的方法来达到很大的起升高度，且无冲击震动，因而被广泛用于安装和检修工作中。千斤顶是一种起重高度小(小于1ｍ)的最简单的起重设备。主要用于厂矿、交通运输等部门作为车辆修理及其它起重、支撑等工作。其结构轻巧坚固、灵活可靠，一人即可携带和操作。千斤顶是用刚性顶举件作为工作装置，通过顶部托座或底部托爪在小行程内顶升重物的轻小起重设备。千斤顶的顶升高度一般为100～400mm，起重能力最大可达500t，白重约为10～500kg。常见千斤顶按其构造及工作原理，可分为齿条式、螺旋式和油压式三种。螺旋千斤顶是由铸铁底座，固定在外壳内的螺母和螺杆所组成，在螺杆上端装有托盘用以支承载荷，手柄用来旋转螺杆，螺杆后端的粗大的部分可防止螺杆完全旋出。对于工作场所受限制的地方，手柄不能转动整个或半个圆周时，可用棘轮扳手旋转螺杆。这种千斤顶的螺杆的螺旋角度小，自锁好，因而在顶重后能自动制动，不会自动下降，不需要装安全摇柄。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。

1.2千斤顶的功用及工作原理
千斤顶是利用螺旋传动来顶举重物，是汽车修理和机械安装等常用的一种起重式顶压工具，但顶举的高度不能太大。工作时，绞杆穿在起重螺杆顶部的孔中，旋转绞杆，起重螺杆在螺套中靠螺纹作上、下移动，顶垫上的重物靠起重螺杆的上升而顶起。螺套镶在底座里，并用螺钉定位，磨损后便于更换修配。起重螺杆的球面形顶部，套着一个顶垫，靠螺钉与起重螺杆连接而不固定，防止顶垫随起重螺杆一起旋转而且不易脱落。

图1手动螺旋千斤顶

1.3数控技术及数控加工工艺的概述
数控技术是数字控制（Numerical Control）技术的简称。它采用数字化信号对被控制设备进行控制，使其产生各种规定的运动和动作。利用数控技术可以生产过程用某中语言编写的程序来描述，将程序以数字形式送入计算机或专用的数字计算装置进行处理输出，并控制生产过程中相应的执行程序，从而使生产过程能在无人干预的情况下自动进行，实现生产过程的自动化。
数控加工就是将加工数据和工艺参数输入到机床,机床的控制系统对输入信息进行运算与控制,并不断地向直接指挥机床运动的电动机功能部件——机床的伺服机构发送脉冲信号，伺服机构对脉冲信号进行转换与放大处理，然后由传动机构驱动数控机床，从而加工零件。
数控加工工艺，就是用数控机床加工零件的一种方法。数控加工与普通机床加工：在万法和内容上很相似、但加工过程的控制方式却大相径庭。其工序的安排、机床运动的先后次序、进给路线及相关切削参数的选择等，虽然也有工艺文件说明，但操作往往是由操作者自行考虑和确定的．将记录在控制介质上、描述加工过程所需的全部工艺信息，即原先在通用机床上加工时需要操作者考虑和决定的内容及动作的数码信息输入到数控机床的数控装置，并不断向伺服机输送，使机床实现加工运动的机电功能转换部件发送脉冲信号，伺服机构对脉冲信号进行转换与放大处理，然后由传动机构驱动机床所编程序进行运动，便可加工出我们所需要的零件。

第二章 千斤顶功能及总体结
2.1 UG的基本特征的参数化造型和基于约束的草图建模…………………（另附刻录光盘）

2.2 刀具路径的生成模拟与验证……………………………………………（另附刻录光盘）

2.3千斤顶各零件的选材与工艺分析
手动螺旋千斤顶主要包括底座、顶盖、传动螺纹副等部分。千斤顶最大起重量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。
选材
1.起重螺杆三维图及选材：
45号钢是优质碳素结构钢，它的强度是61，HRC是48-55，机械上用的比较多；35号也是优质碳素结构钢，不过它的强度却只有54，HRC是38-45。它们的区别可以从火花上鉴别的 ，含碳量低的火花，尾部下垂，色稍暗，时有枪尖尾花，花量不多，芒线较粗。45号则尾部挺直尖端流线有分叉现象，射力较大，花量较多。
45钢是中碳结构钢，冷热加工性能都不错，机械性能较好，且价格低、来源广，所以应用广泛。

图2起重螺杆三维图
45钢淬火温度在A3+(30-50) ℃，在实际操作中，一般是取上限的。偏高的淬火温度可以使工件加热速度加快，表面氧化减少，且能提高工效。为使工件的奥氏体均匀化，就需要足够的保温时间。如果实际装炉量大，就需适当延长保温时间。不然，可能会出现因加热不均匀造成硬度不足的现象。但保温时间过长，也会也出现晶粒粗大，氧化脱碳严重的弊病，影响淬火质量。普遍认为，如装炉量大于工艺文件的规定，加热保温时间需延长1/5。
因为45钢淬透性低，故应采用冷却速度大的10%盐水溶液。工件入水后，应该淬透，但不是冷透，如果工件在盐水中冷透，就有可能使工件开裂，这是因为当工件冷却到180℃左右时，奥氏体迅速转变为马氏体造成过大的组织应力所致。因此，当淬火工件快冷到该温度区域，就应采取缓冷的方法。由于出水温度难以掌握，须凭经验操作，当水中的工件抖动停止，即可出水空冷（如能油冷更好）。另外，工件入水宜动不宜静，应按照工件的几何形状，作规则运动。静止的冷却介质加上静止的工件，导致硬度不均匀，应力不均匀而使工件变形大，甚至开裂。
45钢调质件淬火后的硬度应该达到HRC56-59，截面大的可能性低些，但不能低于HRC48，不然，就说明工件未得到完全淬火，组织中可能出现索氏体甚至铁素体组织，这种组织通过回火，仍然保留在基体中，达不到调质的目的。
45钢淬火后的高温回火，加热温度通常为560-600℃，硬度要求为HRC22-34。因为调质的目的是得到综合机械性能，所以硬度范围比较宽。但图纸有硬度要求的，就要按图纸要求调整回火温度，以保证硬度。45钢经过热处理后可达到强度、硬度要求。所以起重螺杆可以选择45钢加工。

图3端盖三维图
2.端盖三维图及材料的选择
千斤顶的起重螺杆、端盖 、绞杆等零件要求强度高，硬度要求就高，端盖也是主要加工部件，所以端盖的选材与起重螺杆相同，都采用45钢。
3.底座三维图及材料选择
灰铸铁的生产特点 ： 主要在冲天炉内熔化，一些高质量的灰铸铁可用电炉熔炼。灰铸铁的铸造性能优良，铸造工艺简单，便于制造出薄而复杂的铸件，生产中多采用同时凝固原则，铸型不需要加补缩冒口和冷铁，只有高牌号铸铁采用定向凝固原则。
灰铸铁件主要用砂型铸造，浇注温度较低，因而对型砂的要求也较低，中小件大多采用经济简便的湿型铸造。灰铸铁件一般不需要进行热处理，或仅需时效处理即可。
灰铸铁的牌号  我国灰铸铁的牌号为HT×××,其中“HT”表示“灰铁”二字的汉语拼音字首，而后面的×××为最低抗拉强度值，单位为MPa。灰铸铁牌号共六种，其中HT100、HT150、HT200为普通灰铸铁；HT250、HT300、HT350为孕育铸铁。

图4底座三维图
表1 灰铸铁牌号和力学性能（摘自 GB/T 9439－1988）

牌号

抗拉强度
抗压强度
显微组织
≥
基 体
石 墨
HT100
HT150
HT200
HT250
HT300
HT350
100
150
200
250
300
350
500
650
750
1000
1100
1200
F+P(少)
F+P
P
细P
S或T
S或T
粗 片
较粗片
中等片
较细片
细小片
细小片

灰铸铁的用途 根据牌号的不同而选用：HT100低负荷和不重要的零件，如防护罩、小手柄、盖板和重锤等；HT100承受中等负荷的零件，如机座、支架、箱体、带轮、轴承座、法兰、泵体、阀体、管路、飞轮和电动机座等；HT200、HT250承受较大负荷的重要零件，如机座、床身、齿轮、汽缸、飞轮、齿轮箱、中等压力阀体、汽缸体和汽缸套等；HT300、HT350承受高负荷、要求耐磨和高气密性的重要零件，如重型机床床身、压力机床身、高压液压件、活塞环、齿轮和凸轮等。由此可见HT300能承受重载荷，故可满足工艺要求。
铸造方法的选择：
铸造是熔炼金属，制造铸型，并将熔融金属浇入铸型，凝固后获得一定形状和性能铸件的成形方法。铸件一般是毛坯，经切削加工等才成为零件。零件精度要求较低和表面粗糙度，参数值允许较大的零件，或经过特种铸造的铸件也可直接使用。
铸造生产方法很多，常见有两类：
(1) 砂型铸造 用型砂紧实成型的铸造方法。型砂来源广泛，价格低廉，且砂型铸造方法适应性强，因而是目前生产中用得最多、最基本的铸造方法。
(2) 特种铸造 与砂型铸造不同的其它铸造方法，如熔模铸造、金属型铸造、压力铸造、低压铸造和离心铸造等。
铸造生产具有以下优点：
(1) 可以制成外形和内腔十分复杂的毛坯，如各种箱体、床身、机架等。
(2) 适用范围广，可铸造不同尺寸、重量及各种形状的工件；也适用于不同材料，如铸铁、铸钢、非铁合金。铸件重量可以从几克到二百吨以上。
(3) 原材料来源广泛，还可利用报废的机件或切屑；工艺设备费用小，成本低。
(4) 所得铸件与零件尺寸较接近，可节省金属的消耗，减少切削加工工作量。
但铸件也有力学性能较差，生产工序多，质量不稳定，工人劳动条件差等缺点。随着铸造合金、铸造工艺技术的发展，特别是精密铸造的发展和新型铸造合金的成功应用，使铸件的表面质量、力学性能郡有显著提高，铸件的应用范围日益扩大。
铸件广泛用于机床制造、动力、交通运输、轻纺机械、冶金机械等设备。铸件重量占机器总重量的40％～85％。
铸造生产常规工艺流程如下表。
清理
落砂
浇注
合型
型砂配制
合金溶炼
模样制作
芯盒制作
造型
制芯
检验
表2铸造工艺流程

由于特种制造成本高，生产效率不如砂型铸造，故本设计采用砂型铸造。
在铸造工艺方案初步确定之后，还必须选定铸件的机械加工余量、起模斜度、收缩率、型芯头尺寸等具体参数。
加工余量和最小铸出孔 在铸件上为切削加工而加大的尺寸称为机械加工余量。数值取决于：铸件生产批量、合金的种类、铸件的大小、加工面与基准面之间的距离及加工面在浇注时的位置等。采用机器造型，铸件精度高，余量可减小；手工造型误差大，余量应加大。铸钢件因表面粗糙，余量应加大；非铁合金铸件价格昂贵，且表面光洁，余量比铸铁小。铸件的尺寸愈大或加工面与基准面之间的距离愈大，尺寸误差也愈大，余量也应随之加大。浇注时铸件朝上的表面因产生缺陷的机率较大，其余量应比底面和侧面大。
灰铸铁的机械加工余量见下表。
表3 灰铸铁的机械加工余量 （mm）
铸件最大
尺寸
浇注时
位置
加工面与基准面之间的距离
<50
50~120
120~260
260~500
500~800
800~1250
<120
顶面
底、侧面
3.5~4.5
2.5~3.5
4.0~4.5
3.0~3.5

120~160
顶面
底、侧
面
4.0~5.0
3.0~4.0
4.5~5.0
3.5~4.0
5.0~5.5
4.0~4.5

260~500
顶面
底、侧
面
4.5~6.0
3.5~4.5
5.0~6.0
4.0~4.5
6.0~7.0
4.5~5.0
6.5~7.0
5.0~6.0

500~800
顶面
底、侧
面
5.0~7.0
4.0~5.0
6.0~7.0
4.5~5.0
6.5~7.0
5.0~6.0
7.0~8.0
5.0~6.0
7.5~9.0
6.5~7.0

800~1250
顶面
底、侧
面
6.0~7.0
4.5~5.5
6.5~7.5
5.0~5.5
7.0~8.0
5.0~6.0
7.5~8.0
5.5~6.0
8.0~9.0
5.5~7.0
8.5~10
6.5~7.5
铸件的孔、槽：一般来说，较大的孔、槽应当铸出，以减少切削加工工时，节约金属材料，并可减小铸件上的热节；较小的孔则不必铸出，用机加工较经济。本设计可铸出底座的大致轮廓然后进行机械加工。
4. 绞杆和螺钉选材
螺钉为标准件可购买，旋转杆制造简单，也可在市场上买到。
2.4 千斤顶各零件的制造与数控机床加工工艺
数控机床的加工工艺与通用机床的加工工艺有许多相同之处，但在数控机床上加工零件比通用机床加工零件的工艺规程要复杂得多。在数控加工前，要将机床的运动过程、零件的工艺过程、刀具的形状、切削用量和走刀路线等都编入程序，这就要求程序设计人员具有多方面的知识基础。合格的程序员首先是一个合格的工艺人员，否则就无法做到全面周到地考虑零件加工的全过程，以及正确、合理地编制零件的加工程序。
数控加工工艺设计主要内容 ：在进行数控加工工艺设计时，一般应进行以下几方面的工作：数控加工工艺内容的选择； 数控加工工艺性分析； 数控加工工艺路线的设计。
1．数控加工工艺内容的选择
对于一个零件来说，并非全部加工工艺过程都适合在数控机床上完成,而往往只是其中的一部分工艺内容适合数控加工。这就需要对零件图样进行仔细的工艺分析，选择那些最适合、最需要进行数控加工的内容和工序。在考虑选择内容时，应结合本企业设备的实际，立足于解决难题、攻克关键问题和提高生产效率，充分发挥数控加工的优势。在选择和决定加工内容时，也要考虑生产批量、生产周期、工序间周转情况等等。总之，要尽量做到合理，达到多、快、好、省的目的。
2.数控加工工艺性分析
被加工零件的数控加工工艺性问题涉及面很广，结合编程的可能性和方便性提出一些必须分析和审查的主要内容。
(1)尺寸标注应符合数控加工的特点
在数控编程中，所有点、线、面的尺寸和位置都是以编程原点为基准的。因此零件图样上最好直接给出坐标尺寸，或尽量以同一基准引注尺寸。
(2）几何要素的条件应完整、准确
在程序编制中，编程人员必须充分掌握构成零件轮廓的几何要素参数及各几何要素间的关系。因为在自动编程时要对零件轮廓的所有几何元素进行定义，手工编程时要计算出每个节点的坐标，无论哪一点不明确或不确定，编程都无法进行。所以在审查与分析图纸时，一定要仔细核算，发现问题及时与设计人员联系。
(3)定位基准可靠
在数控加工中，加工工序往往较集中，以同一基准定位十分重要。因此往往需要设置一些辅助基准，或在毛坯上增加一些工艺凸台。在完成定位加工后再除去。
(4)统一几何类型及尺寸
　零件的外形、内腔最好采用统一的几何类型及尺寸，这样可以减少换刀次数，还可能应用控制程序或专用程序以缩短程序长度。零件的形状尽可能对称，便于利用数控机床的镜向加工功能来编程，以节省编程时间。
3)数控加工工艺路线的设计
数控加工工艺路线设计与通用机床加工工艺路线设计的主要区别,在于它往往不是指从毛坯到成品的整个工艺过程，而仅是几道数控加工工序工艺过程的具体描述。因此在工艺路线设计中一定要注意到，由于数控加工工序一般都穿插于零件加工的整个工艺过程中，因而要与其它加工工艺衔接好。
常见工艺流程如图2-5所示。

图5常见工艺流程
2.5数控加工工艺设计方法
1．确定走刀路线和安排加工顺序
走刀路线就是刀具在整个加工工序中的运动轨迹，它不但包括了工步的内容，也反映出工步顺序。走刀路线是编写程序的依据之一。确定走刀路线时应注意以下几点：
（1）寻求最短加工路线
（2）最终轮廓一次走刀完成
为保证工件轮廓表面加工后的粗糙度要求，最终轮廓应安排在最后一次走刀中连续加工出来。
（3）选择切入切出方向
考虑刀具的进、退刀（切入、切出）路线时，刀具的切出或切入点应在沿零件轮廓的切线上，以保证工件轮廓光滑；应避免在工件轮廓面上垂直上、下刀而划伤工件表面；尽量减少在轮廓加工切削过程中的暂停（切削力突然变化造成弹性变形），以免留下刀痕，如图2-6所示。

图6　刀具切入和切出时的外延
（4）选择使工件在加工后变形小的路线
对横截面积小的细长零件或薄板零件应采用分几次走刀加工到最后尺寸或对称去除余量法安排走刀路线。安排工步时，应先安排对工件刚性破坏较小的工步。
2．确定定位和夹紧方案
在确定定位和夹紧方案时应注意以下几个问题：
（1）尽可能做到设计基准、工艺基准与编程计算基准的统一；
（2）尽量将工序集中，减少装夹次数，尽可能在一次装夹后能加工出全部待加工表面；
（3）避免采用占机人工调整时间长的装夹方案；
（4）夹紧力的作用点应落在工件刚性较好的部位。
3．确定刀具与工件的相对位置

图7 刀具与工件的相对位置

对于数控机床来说，在加工开始时，确定刀具与工件的相对位置是很重要的，这一相对位置是通过确认对刀点来实现的。对刀点是指通过对刀确定刀具与工件相对位置的基准点。对刀点可以设置在被加工零件上，也可以设置在夹具上与零件定位基准有一定尺寸联系的某一位置，对刀点往往就选择在零件的加工原点。对刀点的选择原则如下：
（1）所选的对刀点应使程序编制简单；
（2）对刀点应选择在容易找正、便于确定零件加工原点的位置；
（3）对刀点应选在加工时检验方便、可靠的位置；
（4）对刀点的选择应有利于提高加工精度。
4．确定切削用量
对于高效率的金属切削机床加工来说，被加工材料、切削刀具、切削用量是三大要素。这些条件决定着加工时间、刀具寿命和加工质量。经济的、有效的加工方式，要求必须合理地选择切削条件。
编程人员在确定每道工序的切削用量时，应根据刀具的耐用度和机床说明书中的规定去选择。也可以结合实际经验用类比法确定切削用量。在选择切削用量时要充分保证刀具能加工完一个零件，或保证刀具耐用度不低于一个工作班，最少不低于半个工作班的工作时间。
　背吃刀量主要受机床刚度的限制，在机床刚度允许的情况下，尽可能使背吃刀量等于工序的加工余量，这样可以减少走刀次数，提高加工效率。对于表面粗糙度和精度要求较高的零件，要留有足够的精加工余量，数控加工的精加工余量可比通用机床加工的余量小一些。
编程人员在确定切削用量时，要根据被加工工件材料、硬度、切削状态、背吃刀量、进给量，刀具耐用度，最后选择合适的切削速度。
为车削加工时的选择切削条件的参考数据。
表4车削加工的切削速度(m/min)
被切削材料名称
轻切削切深0.5～10.mm
进给量0.05～0.3mm/r
一般切削切深1～4mm
进给量0.2～0.5mm/r
重切削切深5～12mm
进给量0.4～0.8mm/r
优质碳素结构钢
10#
100～250
150～250
80～220
45#
60～230
70～220
80～180
合金钢
σb≤750MPa
100～220
100～230
70～220
σb>750MPa
70～220
80～220
80～200
2.6起重螺杆加工及程序
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。
下面列出了几种常用的外螺纹加工方法。

图8螺杆加工的标注
1）车螺纹 螺纹车刀结构简单，通用性好，可用于加工各种尺寸、形状和精度的内外螺纹。尤其适用车削大直径、大螺距的螺纹。
2）攻螺纹和套螺纹 用丝锥攻螺纹和用板牙套螺纹常用于加工精度要求不高的标准内、外螺纹。
3）盘形铣刀铣螺纹 主要用于加工大螺距的梯形螺纹及蜗杆。
4）梳形铣刀铣螺纹 梳形螺纹铣刀相当于若干把盘形铣刀的组合，一般在专用的螺纹铣床上加工短而螺距不大的内、外螺纹。
5）旋风铣螺纹 利用装在特殊旋转刀盘上的硬质合金刀头进行内、外螺纹的高速铣削，是一种高效率的加工方法。
6）磨螺纹 是一种高精度的螺纹加工方法，主要用于加工外螺纹。
7）滚压螺纹 是一种高效率的螺纹加工方法。它利用压力加工方法使金属材料产生塑性变形以形成螺纹，所用工具有滚丝轮和搓丝板。
经以上分析用车削螺纹可满足传动工艺要求。
此零件进行数控车削可以提高生产效率降低工人劳动强度且减少废品的产生。其加工工艺路线有两种方法：
1、三爪卡盘定位夹持工件右端，加工工件左端 ，平端面——车Ф14外圆——车倒角——钻Ф8孔——攻丝——用切断刀加工Ф13槽；然后调头装夹工件左端，平端面至尺寸——车Ф32外圆——车Ф20外圆——车Ф12外圆至尺寸——车倒角——加工Ф16槽——车梯形螺纹——换钻床钻Ф11孔。这种方案在加工工件右端时，由于左端三爪卡盘夹持部位圆筒壁较薄容易使工件变形，而造成工件报废，故这种方案不可取。
2、三爪卡盘定位夹持工件左端，加工工件右端 ，平端面——车Ф32外圆——车Ф20外圆——车Ф12外圆至尺寸——车倒角——加工Ф16槽——车梯形螺纹，然后调头装夹工件右端，平端面至尺寸——车Ф14外圆——车倒角——钻Ф8孔——攻丝——用切断刀加工Ф13槽——换钻床钻Ф11孔；这种加工方法工序集中，可以在一次装夹后进行多部位的加工，避免了多次装夹带来的各种精度误差，同时又可以避免工件左端因壁薄而损坏。故我们选择第二种加工方案。
其具体加工工艺过程如下：
1）零件图工艺分析
该零件加工表面有圆柱面、圆锥面、梯形螺纹等组成。梯形螺纹精度要求较高；大部分的表面粗糙度为 Ra=6.3mm，零件材料为45钢，切削性能好，调质处理。
2）选择毛坯Ф34×148的棒料
3）划分工序
用一台数控车床完成粗、精加工只需一道工序，若用两台数控车床分别完成粗、精加工则需两道工序。
4) 确定加工顺序
加工顺序为先粗车后精车，留0.25mm的余量；工步顺序按照 由近到远（由右 到左）的原则进行，即先从右到左进行粗车（留0.25mm的余量）——从右到左进行精车——车梯形螺纹——调头进行粗车、精车——钻螺纹孔——攻丝。
自右向左精车：Ф12外圆、螺纹右段倒角——车Ф20段梯形螺纹——螺纹左段退刀槽——Ф32外圆。
调头精车Ф14外圆留1mm余量——精车Ф14外圆——钻Ф8孔——攻螺纹——检验。
最后换钻床钻Ф11孔以备穿旋转杆，此孔精度要求不高可用普通钻床加工。
5）确定进给路线
若能使切削进给路线最短，就可以有效地提高生产效率，降低刀具损耗。
图2-9为粗车零件时的几种不同切削进给路线。其中图(a) 利用程序循环功能沿着工件轮廓进行进给路线。粗车时，刀具背吃刀量不同，需要计算终刀距，刀具切削进给的路线较长，但给精车留下的余量均匀，背吃刀量相同。图（b）利用程序循环功能的三角形进给路线。粗车时，刀具背吃刀量不同，也要计算终刀距，刀具切削进给路线较短，但留给精车的余量不均匀。图(c) 利用矩形程序循环功能的阶梯形（矩形）进给路线。粗车时，刀具背吃刀量相同，需精确计算终刀距，切削进给路线的最短，但留给精车的余量不均匀。

（a） (b) (c)
图9粗车进给路线示例
综合分析上述三种切削进给路线可以看出：矩形循环进给路线的进给长度总和最短，因此在同等条件下，其切削所需时间（不含空行程）最短，刀具的损耗最少。但因其留给精车的余量不均匀，所以当精度要求较高时，在精车前最好沿着工件轮廓半精车一刀。
在安排粗加工或半精加工的切削进给路线时，还应兼顾到被加工零件的刚性及加工工艺性要求，不要顾此失彼。
精加工最后一刀要连续进给的路线
如果需要以一刀或多刀进行精加工，则最后一刀要沿着轮廓连续加工而成，尽量避免在连续的轮廓中安排切入、切出、换刀或停顿，以免因切削力突然变化而造成弹性变形，使光滑连接的轮廓上产生刀痕等缺陷。
运用数控系统的循环功能、进行粗车和车螺纹，只要正确使用编程指令，机床数控系统就会自行确定进给路线。粗车外圆采用阶梯切削路线，粗车Ф32、M20、Ф12各外圆留0.25mm余量。
6）零件装夹与夹具选择
为了便于装夹，毛坯的左端可在普通车床上预先车出夹持部分，右端面也应先车出并钻好中心孔。装夹时以零件的轴线和左端面（设计基准）为定位基准。用三爪自定心卡盘夹紧左端、右端，采用活动顶尖作辅助支承（一夹一顶）。
7）选择刀具
（1）粗车选用硬质合金90度外圆车刀，副偏角不能太小，以防止与工件轮廓发生干涉，必要时应作图检验。
（2）精车和车螺纹选用外螺纹车刀。
8）选择切削用量
①被吃刀量ap：在机床工件和机床刀具刚度允许的情况下，应以最少的进给次数去除待加工的余量，以提高生产效率。为了保证零件的加工精度和表面粗糙度可留少许余量进行精加工。本设计被吃刀量ap取2mm。
②切削速度Vc：加大切削速度能提高生产效率（在保证加工要求和精度的前提下）由于切削速度与刀具耐用度成反比，故切削速度的选取取决于刀具的耐用度即刀具的材料和工件的材料。本设计中切削速度V取为30～75m/min,S取375～475r/min。n=1000vc/3.14D.
③进给速度Vf：进给速度是数控机床切削用量中的重要参数，主要根据零件的加工精度和表面粗糙度要求以及大局零件的性质来选取。当加工精度和表面粗糙度要求高时进给量应选择小些，最大进给量受机床刚度和进给系统性能影响并与数控系统脉冲当量的大小有关。本设计中vf取30mm～60mm／min。
9）螺纹车削
根据主轴转速用公式n=1000Vc/3.14d计算，取主轴转速280r/min。
10）选用的设备为FANUC数控车床，型号为BEIJING—FANUC Power Mate，SIEMENS数控钻床，型号为BSJC ZK714。夹辅具为标准三爪卡盘、刀架，刀具为90°外圆刀、切槽刀、麻花钻。
11）其刀具路径及加工程序如下：

图10螺杆的尺寸标注

图11走刀路线图
起重螺杆右端程序如下：
T01为外圆刀 T02为切断刀 T03为螺纹刀
O0005
N01 G50 X100 Z100
N01 S800 M03
N01 T0101
N01G00 X0 Z3
N01G01 Z0 F300
N01 X12
N01 Z-9
N01 X17
N01 X20 Z-10.5
N01 Z-100
N01 X35
N01 X100 Z100 T0100
N01 T0202
N01 G01 X35 Z-100
N01 X100 Z100 T0200
N01 T0303
N01 G01 X20 Z-9
N01 G92 X20 Z-96 F4
N01 G01 X100 Z100 T0300
N01 M09 M05
N01 M02

起重螺杆右端加工程序如下：
T01为外圆刀 T02为切断刀
O0006
N01 G50 X60 Z60
N01 S800 M03
N01 M08N01 T0101
N01 G00 X0 Z3
N01 G01 Z0 F300
N01 X14 Z-1.5
N01 Z-12
N01 X35
N01 X60 Z60 T0100
N01 T0202
N01 G01 X35 Z-12
N01 X13
N01 X60
N01 Z60 T0200
N01 M05
N01 M02
%
2.7 底座加工及工艺
底座与传动螺杆配合把重物升起达到工作目的，其加工主要是与传动螺杆配合部位，在上面传动螺杆加工已清楚介绍，这里不在赘述。
1）工艺路线：铸造成型——钳工划线——三爪卡盘定位，以此端面作为精基准——钻Ф50的内孔——换刀钻Ф24的孔——调头装夹——铣端面——对工件倒角——换刀钻Ф16的内孔，满足粗糙度要求——车梯形螺纹——检验。
图12底座尺寸标注
2）选用SIEMENS数控钻床，型号为BSJC ZK714。西门子数控铣床，型号为BEIJING- Power Mate。夹具为专用夹具。Æ6的平底刀，螺纹刀。
3）其刀具路径及程序：

图13底座三维坐标图

N0010 G40 G17 G90 G70
N0020 G91 G28 Z0.0
N0030 T00 M06
N0040 G0 G90 X.0674 Y.2255 S3000 M03
N0050 G43 Z.7874 H00
N0060 Z.1181
N0070 G1 X.0278 Y.2358 Z.1072 F11.8 M08
N0080 X-.0362 Y.2346 Z.09
N0090 X-.0976 Y.2164 Z.0728
N0100 X-.1386 Y.1927 Z.0602
N0110 X-.176 Y.1593 Z.0467
N0120 X-.2056 Y.1187 Z.0332
N0130 X-.226 Y.0728 Z.0198
N0140 X-.2362 Y.0237 Z.0063
N0150 Y0.0 Z0.0
N0160 X-.0591
N0170 G3 I.0591 J0.0
N0180 G1 X-.2362
N0190 G3 I.2362 J0.0
N0200 G1 X-.5315
N0210 G3 I.5315 J0.0
N0220 G1 X-.8268
N0230 G3 I.8268 J0.0
N0240 G0 X-1.0236
N0250 Z.1181
N0260 Z.7874
N0270
2.8 简述端盖加工
1）端盖零件图如下：

图14端盖零件图

结构、工艺分析：该零件由圆弧、槽、直线和过度圆弧所组成需要用三轴联动的数控铣床。该零件外轮廓没有尺寸公差要求，可按自由尺寸公差IT11—IT12处理，表面粗糙度要求不高，内孔Ф15公差为H8，表面粗糙度为3.2，平面（端面）轮廓及钻孔常用加工方法有数控铣、车等。本设计中采用车、铣相结合的加工方案。
⑴确定零件的装夹方案
对于如图2-9零件，可以用三爪卡盘定位夹紧、车削外轮廓、铣削内轮廓。在加工中所有装夹部件均不能与刀具发生干涉；在铣床上三爪卡盘定位夹紧。
⑵数控铣削加工工序（工件安装及零点设定卡）
铣削加工中的进给路线包括平面内轨迹的加工进给和深度进给。在两轴联动或两轴以上联动的数控铣床上进行加工，对于内轨迹的加工进给，如果零件的轨迹是外轮廓曲线，如端盖的轨迹是外轮廓曲线，则从零件外轮廓的切线方向切入；如果零件的轨迹是内轮廓曲线，则以过度圆弧切入零件内轮廓轨迹曲线；对于零件加工深度进给用两种方法：一种方法是在XZ（或YZ）平面内来回往复铣削逐渐进给到要求的深度位置，另一种方法是先加工一工艺孔，然后从工艺孔的上方进给到要求的深度位置。数控铣削加工分两次切削进行加工。这是数控铣削常用的加工方法，也是简单的加