清華大學(xué)--機(jī)械系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)-答辯

機(jī)械系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)報(bào)告說(shuō)明書(shū)班級(jí)：精儀系機(jī)械16班姓名： 于春光 史輝學(xué)號(hào)：2001010761 2001010754指導(dǎo)老師：趙彤時(shí)間：2004-10-211. 概述1.1 設(shè)計(jì)內(nèi)容 成批生產(chǎn)的錐齒輪一級(jí)減速箱體的箱座加工工藝及其夾具設(shè)計(jì)。本錐齒輪減速箱應(yīng)用于手扶自行式割草機(jī)的減速機(jī)構(gòu)中。1.2 任務(wù)分工工序步驟：零件設(shè)計(jì) 前期工作圖由組員共同完成，零件圖由于春光繪制，標(biāo)注和公差配合設(shè)定由史輝完成。毛坯設(shè)計(jì) 毛坯圖由于春光完成工藝設(shè)計(jì) 工藝卡片由史輝填寫(xiě)夾具設(shè)計(jì)本小組在工序中選做四個(gè)：其中：粗銑對(duì)合面 鏜豎直方向孔 由于春光完成，并完成粗銑對(duì)合面的工序夾具設(shè)計(jì)。 鉆水平方向螺紋孔并攻絲 鏜水平方向孔 由史輝完成，并完成鉆水平方向螺紋孔并攻絲的夾具設(shè)計(jì)。1.3 零件功能及性能分析箱體是機(jī)器和部件的基礎(chǔ)零件，它將機(jī)器和部件中的所有零件連接成一個(gè)整體，并使之保持正確的相互位置，完成必需的運(yùn)動(dòng)。因此，箱體的加工質(zhì)量，直接影響著機(jī)器的性能、精度和壽命。1.4 零件設(shè)計(jì)1.4.1 零件材料的選擇 我們的箱體由鑄造而成，采用鑄鐵材料。鑄鐵容易成形，價(jià)格低廉，而且具有良好的吸振性、切削性、耐磨性。根據(jù)我們割草機(jī)的要求，我們選用牌號(hào)為HT15的灰鑄鐵，硬度HB143229。1.4.2 零件基本形狀、結(jié)構(gòu)及尺寸設(shè)計(jì)下面是我們的零件圖中的兩個(gè)視圖（基本尺寸和結(jié)構(gòu)可詳見(jiàn)零件圖：）1.4.3 零件精度及表面粗糙度設(shè)計(jì)1） 水平孔的尺寸精度為IT6，不圓度允差為0.0060.008mm，表面粗糙度為Ra1.62.5m；豎直孔的尺寸精度與水平孔相同。2） 主要平面的不平度允差為0.02mm，表面粗糙度為Ra為1.6m；主要平面間的不垂直度允差為0.1mm/300mm。3） 螺紋孔的軸心線不平行允差為0.040.05/400mm。軸心線與結(jié)合面的不垂直度允差為0.0150.2/300m。2 零件工藝規(guī)程設(shè)計(jì)2.1 毛坯確定2.1.1 毛坯制造形式確定 毛坯的制造形式選用鑄造。這樣符合大批量生產(chǎn)的要求。2.1.2 毛坯尺寸及余量確定 鑄造毛坯余量一般視鑄件精度和生產(chǎn)批量而定。在大批量生產(chǎn)時(shí)，通常采用金屬模機(jī)器造型，毛坯的精度較高、加工余量可適當(dāng)減小，鑄鐵毛坯平面余量為510mm，孔的余量為712mm。螺紋孔不在成批生產(chǎn)時(shí)鑄造鑄出，而垂直孔和水平孔則留有余量后鑄出。2.2 基準(zhǔn)的選擇2.2.1 精基準(zhǔn)的選擇基面選擇是工藝規(guī)程設(shè)計(jì)中的重要工作之一?；孢x擇的正確與合理，可以使加工質(zhì)量得到保證，生產(chǎn)率得到提高。否則，不但使加工工藝過(guò)程中的問(wèn)題百出，更有甚者會(huì)使零件大批報(bào)廢，使生產(chǎn)無(wú)法正常進(jìn)行。對(duì)于精基準(zhǔn)而言，主要應(yīng)該考慮“基準(zhǔn)統(tǒng)一”問(wèn)題，使具有相互位置精度要求的加工表面的大部分工序，盡可能用同一組基準(zhǔn)定位，以避免因基準(zhǔn)轉(zhuǎn)換帶來(lái)基準(zhǔn)不重合誤差，有利于保證箱體類(lèi)零件各主要表面的相互位置精度。所以我們?cè)谠O(shè)計(jì)大批量生產(chǎn)的箱座加工精基準(zhǔn)時(shí)，以結(jié)合面為基準(zhǔn)，并加工出兩個(gè)定位銷(xiāo)，采用一面兩銷(xiāo)的定位形式。因其他面接合面時(shí)主軸孔的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)，并與箱體的垂直孔和螺紋孔都有較直接的聯(lián)系，所以這樣選擇可以消除水平孔加工時(shí)的基準(zhǔn)不重合誤差，且接合面的面積大，定位穩(wěn)定可靠，安裝誤差較小。 2.2.2 粗基準(zhǔn)的選擇 粗基準(zhǔn)的作用主要是解決不加工面與加工面的位置關(guān)系以及加工面的余量均勻等。粗銑精基準(zhǔn)接合面時(shí)的粗基準(zhǔn)，我們?cè)O(shè)定為垂直孔，這樣還可以滿足互為基準(zhǔn)原則。這樣加工余量較小。 2.3 工藝路線制訂2.2.3 工藝路線擬定制定工藝路線的出發(fā)點(diǎn)應(yīng)該是使零件的幾何形狀，尺寸精度及位置精度等技術(shù)要求能得到合理的保證。盡量使工序集中起來(lái)提高生產(chǎn)率。該主軸箱箱體的技術(shù)要求較高，故工藝方案應(yīng)分為粗加工、半精加工、精加工三個(gè)階段，又因?yàn)樵摿慵膭偠容^好，不易變形，所以加工階段的劃分不應(yīng)過(guò)細(xì)，造成不必要的勞動(dòng)。除此以外，還應(yīng)當(dāng)考慮經(jīng)濟(jì)效果，以便使生產(chǎn)成本盡量下降。根據(jù)先基準(zhǔn)后一般、先平面后孔、先主要平面后次要表面等加工原則，可將工藝順序安排如下：1、 鑄造、清砂、人工失效及漆防銹底漆2、 粗銑對(duì)合面，加工兩銷(xiāo)孔（用粗基準(zhǔn)加工精基準(zhǔn)）3、 用精基準(zhǔn)粗銑凸臺(tái)下邊緣面，底面4、 精磨對(duì)合面5、 鏜磨垂直方向孔6、 鏜磨水平方向孔7、 鉆水平方向螺紋孔并攻絲8、 鉆垂直方向螺紋孔并攻絲9、 精加工凸臺(tái)下邊緣面與底面10、 清洗并去毛倒角，檢驗(yàn)2.2.4 多方案分析與比較 在加工工藝的設(shè)定上可以有多種方案。下面列舉出一種我們組曾經(jīng)的方案：1、 鑄造、清砂、人工失效及漆防銹底漆2、 粗銑對(duì)合面，加工兩銷(xiāo)孔（用粗基準(zhǔn)加工精基準(zhǔn)），精磨對(duì)合面3、 鏜磨水平方向孔4、 鉆水平方向螺紋孔并攻絲5、 用精基準(zhǔn)粗銑凸臺(tái)下邊緣面，底面，精加工下邊緣面與底面6、 鏜磨垂直方向孔7、 鉆垂直方向螺紋孔并攻絲8、 清洗并去毛倒角，檢驗(yàn) 這樣做，考慮到定位基準(zhǔn)的一致性，但是由于銑，鏜磨等工序都必須在不同的機(jī)床上完成，所以使工件的裝夾，拆卸時(shí)間增加，不利于工件加工的經(jīng)濟(jì)性考慮。另外，一次性的完成平面的粗半精精加工，會(huì)給后續(xù)加工帶來(lái)不便，嚴(yán)重時(shí)可能還需要返工。2.3 工序設(shè)計(jì)3.4.1 工序一：鉆水平方向螺紋孔并攻絲3.4.1.1 工步安排1、在鉆床上鉆孔5（用麻花鉆）2、攻絲M6 （用6絲錐）3、檢驗(yàn)工件材料：HT150鑄鐵，硬度HB143229，鑄件加工條件：機(jī)床：搖臂鉆床Z3025B鉆床技術(shù)數(shù)據(jù)為：刀具及設(shè)備：F51142攻螺紋夾頭、5麻花鉆頭、M6絲錐、M6螺紋塞規(guī)3.4.1.2 工序尺寸及公差的確定 用M5的麻花鉆鉆孔后，孔徑為5mm，工差等級(jí)為IT11，工差為80m。3.4.1.3 定位夾緊方案的設(shè)計(jì)與分析1.確定定位夾緊方案：如圖所示，待加工孔為6個(gè)直徑為6mm的螺紋孔，在箱座的上下面各有一組（每組3個(gè)）。定基準(zhǔn)為軸中心孔，空腔一表面和底面，采用心軸和支承釘結(jié)合定位，定位精度比較高，工件裝卸和排屑比較方便。 下面是定位方案圖：2.鉆模類(lèi)型的選擇（夾具體設(shè)計(jì)）：根據(jù)待加工面的位置情況，在凸臺(tái)上鉆兩組孔，分布在上下兩表面，所以設(shè)計(jì)成對(duì)稱(chēng)分布的夾具體形式。鉆套直接固定在夾具體上。鉆套采用快換鉆套，更換鉆套時(shí)，將鉆套缺口轉(zhuǎn)至螺釘處，即可取出鉆套。適用于同一個(gè)孔需經(jīng)鉆、擴(kuò)、鉸等多種工步加工的工序中。因?yàn)楸竟ば蚴切枰@孔后進(jìn)行機(jī)動(dòng)攻絲，所以可以采用這種鉆套。如圖： 3.鉆模板與鉆套的選擇：由于采用半箱形卡具體，鉆套可直接裝在卡具體上。鉆模壁厚取，安置鉆套處加凸臺(tái)厚。由于是大批量生產(chǎn)，所以采用快換鉆套（），當(dāng)鉆套磨損后，可以卸下螺釘，更換新的鉆套。鉆套裝在襯套中，稱(chēng)套與鉆模板3之間采用配合，鉆套與襯套之間采用配合，鉆套由螺釘固定，按照標(biāo)準(zhǔn)鉆套規(guī)格，選取可換鉆套尺寸：，。取鉆套用襯套尺寸：，配用螺釘。的鉆套用螺釘：螺釘4.確定夾緊方案以及夾緊力的計(jì)算：根據(jù)夾緊裝置設(shè)計(jì)的基本要求，夾緊力的方向應(yīng)垂直于主要定位平面。該零件卡具體為半箱形結(jié)構(gòu)，利用夾具體的心軸進(jìn)行定位，由壓緊螺釘和在心軸中的螺紋孔進(jìn)行夾緊，這是一個(gè)螺旋夾緊機(jī)構(gòu)，下面分析其夾緊力：1. 夾緊力的計(jì)算。1）鉆削力計(jì)算：F=2）夾緊力估算：工件質(zhì)量2.5KG，重力為25牛。其對(duì)夾緊力的影響較小。所以不考慮重力引致摩擦力帶來(lái)的影響。查表可以看出直徑為20毫米的螺旋，螺距為1mm時(shí)，只需旋轉(zhuǎn)一周就能遠(yuǎn)超過(guò)所需的夾緊力。5.繪制夾具結(jié)構(gòu)草圖，進(jìn)行夾具精度分析：在完成以上各部分設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，即可繪制夾具結(jié)構(gòu)草圖。定位誤差分為基準(zhǔn)不重合誤差和基準(zhǔn)位移誤差。其中基準(zhǔn)不重合誤差是由于設(shè)計(jì)基準(zhǔn)和定位基準(zhǔn)不重合形成的?；鶞?zhǔn)位移誤差是由工件定位表面不準(zhǔn)確和由夾具定位元件不準(zhǔn)確引起的兩部分組成的。螺紋孔的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)是水平孔的軸線，而定位基準(zhǔn)是垂直孔的軸線。3.4.1.4 切削用量的確定工件材料：HT10灰鑄鐵，硬度HB143229，鑄件機(jī)床：臺(tái)式鉆床Z3025B（上海機(jī)床五廠）最大鉆孔直徑：6mm，主軸轉(zhuǎn)速范圍322500（r/min），電動(dòng)機(jī)功率：1.5KW電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速1290（r/min）刀具：高速鋼鉆頭 刀具材料：W18Cr4V 主軸轉(zhuǎn)數(shù)：，扭矩：。V圓周速度m/min，s進(jìn)給量0.20mm/r，T刀具耐磨時(shí)間min，t切削深度mm，D孔徑mm其中T35min。計(jì)算公式為：，可以簡(jiǎn)化為：鉆頭尺寸：計(jì)算切削