清華大學--機械系統(tǒng)課程設計-答辯

機械系統(tǒng)課程設計設計報告說明書班級：精儀系機械16班姓名： 于春光 史輝學號：2001010761 2001010754指導老師：趙彤時間：2004-10-211. 概述1.1 設計內(nèi)容 成批生產(chǎn)的錐齒輪一級減速箱體的箱座加工工藝及其夾具設計。本錐齒輪減速箱應用于手扶自行式割草機的減速機構(gòu)中。1.2 任務分工工序步驟：零件設計 前期工作圖由組員共同完成，零件圖由于春光繪制，標注和公差配合設定由史輝完成。毛坯設計 毛坯圖由于春光完成工藝設計 工藝卡片由史輝填寫夾具設計本小組在工序中選做四個：其中：粗銑對合面 鏜豎直方向孔 由于春光完成，并完成粗銑對合面的工序夾具設計。 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計。1.3 零件功能及性能分析箱體是機器和部件的基礎零件，它將機器和部件中的所有零件連接成一個整體，并使之保持正確的相互位置，完成必需的運動。因此，箱體的加工質(zhì)量，直接影響著機器的性能、精度和壽命。1.4 零件設計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)我們割草機的要求，我們選用牌號為HT15的灰鑄鐵，硬度HB143229。1.4.2 零件基本形狀、結(jié)構(gòu)及尺寸設計下面是我們的零件圖中的兩個視圖（基本尺寸和結(jié)構(gòu)可詳見零件圖：）1.4.3 零件精度及表面粗糙度設計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)程設計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，通常采用金屬模機器造型，毛坯的精度較高、加工余量可適當減小，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)時鑄造鑄出，而垂直孔和水平孔則留有余量后鑄出。2.2 基準的選擇2.2.1 精基準的選擇基面選擇是工藝規(guī)程設計中的重要工作之一?；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，不但使加工工藝過程中的問題百出，更有甚者會使零件大批報廢，使生產(chǎn)無法正常進行。對于精基準而言，主要應該考慮“基準統(tǒng)一”問題，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定位，以避免因基準轉(zhuǎn)換帶來基準不重合誤差，有利于保證箱體類零件各主要表面的相互位置精度。所以我們在設計大批量生產(chǎn)的箱座加工精基準時，以結(jié)合面為基準，并加工出兩個定位銷，采用一面兩銷的定位形式。因其他面接合面時主軸孔的設計基準，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的基準不重合誤差，且接合面的面積大，定位穩(wěn)定可靠，安裝誤差較小。 2.2.2 粗基準的選擇 粗基準的作用主要是解決不加工面與加工面的位置關系以及加工面的余量均勻等。粗銑精基準接合面時的粗基準，我們設定為垂直孔，這樣還可以滿足互為基準原則。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)點應該是使零件的幾何形狀，尺寸精度及位置精度等技術要求能得到合理的保證。盡量使工序集中起來提高生產(chǎn)率。該主軸箱箱體的技術要求較高，故工藝方案應分為粗加工、半精加工、精加工三個階段，又因為該零件的剛度較好，不易變形，所以加工階段的劃分不應過細，造成不必要的勞動。除此以外，還應當考慮經(jīng)濟效果，以便使生產(chǎn)成本盡量下降。根據(jù)先基準后一般、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、 粗銑對合面，加工兩銷孔（用粗基準加工精基準）3、 用精基準粗銑凸臺下邊緣面，底面4、 精磨對合面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、 精加工凸臺下邊緣面與底面10、 清洗并去毛倒角，檢驗2.2.4 多方案分析與比較 在加工工藝的設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、 粗銑對合面，加工兩銷孔（用粗基準加工精基準），精磨對合面3、 鏜磨水平方向孔4、 鉆水平方向螺紋孔并攻絲5、 用精基準粗銑凸臺下邊緣面，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 這樣做，考慮到定位基準的一致性，但是由于銑，鏜磨等工序都必須在不同的機床上完成，所以使工件的裝夾，拆卸時間增加，不利于工件加工的經(jīng)濟性考慮。另外，一次性的完成平面的粗半精精加工，會給后續(xù)加工帶來不便，嚴重時可能還需要返工。2.3 工序設計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、檢驗工件材料：HT150鑄鐵，硬度HB143229，鑄件加工條件：機床：搖臂鉆床Z3025B鉆床技術數(shù)據(jù)為：刀具及設備：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，工差等級為IT11，工差為80m。3.4.1.3 定位夾緊方案的設計與分析1.確定定位夾緊方案：如圖所示，待加工孔為6個直徑為6mm的螺紋孔，在箱座的上下面各有一組（每組3個）。定基準為軸中心孔，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.鉆模類型的選擇（夾具體設計）：根據(jù)待加工面的位置情況，在凸臺上鉆兩組孔，分布在上下兩表面，所以設計成對稱分布的夾具體形式。鉆套直接固定在夾具體上。鉆套采用快換鉆套，更換鉆套時，將鉆套缺口轉(zhuǎn)至螺釘處，即可取出鉆套。適用于同一個孔需經(jīng)鉆、擴、鉸等多種工步加工的工序中。因為本工序是需要鉆孔后進行機動攻絲，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，安置鉆套處加凸臺厚。由于是大批量生產(chǎn)，所以采用快換鉆套（），當鉆套磨損后，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，按照標準鉆套規(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算：根據(jù)夾緊裝置設計的基本要求，夾緊力的方向應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行定位，由壓緊螺釘和在心軸中的螺紋孔進行夾緊，這是一個螺旋夾緊機構(gòu)，下面分析其夾緊力：1. 夾緊力的計算。1）鉆削力計算：F=2）夾緊力估算：工件質(zhì)量2.5KG，重力為25牛。其對夾緊力的影響較小。所以不考慮重力引致摩擦力帶來的影響。查表可以看出直徑為20毫米的螺旋，螺距為1mm時，只需旋轉(zhuǎn)一周就能遠超過所需的夾緊力。5.繪制夾具結(jié)構(gòu)草圖，進行夾具精度分析：在完成以上各部分設計的基礎上，即可繪制夾具結(jié)構(gòu)草圖。定位誤差分為基準不重合誤差和基準位移誤差。其中基準不重合誤差是由于設計基準和定位基準不重合形成的?；鶞饰灰普`差是由工件定位表面不準確和由夾具定位元件不準確引起的兩部分組成的。螺紋孔的設計基準是水平孔的軸線，而定位基準是垂直孔的軸線。3.4.1.4 切削用量的確定工件材料：HT10灰鑄鐵，硬度HB143229，鑄件機床：臺式鉆床Z3025B（上海機床五廠）最大鉆孔直徑：6mm，主軸轉(zhuǎn)速范圍322500（r/min），電動機功率：1.5KW電動機轉(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進給量0.20mm/r，T刀具耐磨時間min，t切削深度mm，D孔徑mm其中T35min。計算公式為：，可以簡化為：鉆頭尺寸：計算切削