铣床分度头尾座设计说明书.doc

湖南大学课程设计报告课程设计报告 铣床分度头尾座设计说明班级： 车辆工程1203班曾 侠(组长) 201204020326 蔡 曦 201207030301 赵 颂 201204020329 张 册 201214010524朱小宇 201204020331目 录1. 前言.21.1 课程设计的目的和要求.2 1.2.1 主要内容.2 1.2.2 任务分配.21.2 课程设计的任务.21.3 课程设计工作流程.22. 装配体测绘.3 2.1测绘装配体步骤. .32.1.1装配体示意图.32.1.2零件测绘草图.32.1.3画装配图 .42.1.4画零件图.42.1.5计算机绘图步骤及要求.42.2工程图纸的审查与出图.42.3测绘小结.123. 三维建模及参数化设计.133.1 零件图三维建模 .13 3.1.1 底座的三围实体建模.13 3.1.2 定位块的三围实体建模.14 3.1.3 手轮的三围实体建模.14 3.1.4 顶尖的三围实体建模.15 3.1.5 顶紧螺栓的三围实体建模.15 3.1.6 夹紧螺栓的三围实体建模.16 3.1.7 螺栓、螺母、垫片和圆柱销标准件的实体建模.163.2 三维装配图建模.183.3 设计小结.194. 心得体会.20参考文献.211. 前言1.1 课程设计的目的和要求目的：从产品装配测绘、计算机绘图、CAD三维建模、参数化设计等方面进一步加深和拓宽学生在工程制图、机械CAD技术与测量精度技术基础等课程中所学基本知识，培养学生理论联系实际和解决问题的能力，为后续专业课程和相关实践环节的学习奠定基础。要求：要求每位学生按照指导教师的总体要求、设计小组分配的产品零件设计任务，独立完成上述四个环节的学习，本课程设计将提交产品一套完整测绘草图、一套完整二维CAD工程零件图及完整装配图样、产品完整的三维CAD装配体及课程设计说明书。1.2 课程设计的任务1.2.1 主要内容 选择铣床分度头尾座产品模型为对象，每四位同学为一设计小组，对产品模型进行装配测绘、二维计算机绘图、三维CAD、零件建模与产品装配、零件的参数化设计等。 1.2.2 任务分配全组在充分认识铣床分度头尾座的各部件作用及整体工作原理基础上，分工如下：曾侠（组长）：负责全面安排协调工作，绘制手轮草图与总装草图、其CAD工程图与UG图及其整体建模和装配立体图。赵颂：绘制底座草图与总装草图，绘制底座CAD工程图及UG图蔡曦：绘制顶尖草图与总装草图，绘制CAD工程图及UG图张册：拧紧螺钉草图与总装草图，绘制CAD工程图及UG图朱小宇：绘制定位块草图与总装草图，绘制CAD工程图及UG图全组共同完成设计说明书以及答辩ppt。1.3课程设计工作流程第一阶段：绘制草图、二维计算机绘图 1）设计准备与产品零件手绘（两天） 2）产品零件计算机绘图 （三天）第二阶段：三维CAD建模及装配 1）产品零件的三维UG建模及装配 （两天） 2）产品的运动仿真分析（一天）第三阶段：按照规定的格式编写课程设计说明书及答辩PPT（一天）第四阶段：小组答辩及评分 （一天，2014.6.27）2. 装配体测绘2.1测绘装配体步骤2.1.1装配体示意图（图一 铣床分度头尾座装配示意图）铣床分度头尾座是一种定位,夹紧装置，主要应用于零件的加工装置中。他的工作原理为：首先是将其底座1固定于铣床之上，然后再根据待加工件的定位，夹紧要求，拧松定位块上的螺栓9，调整定位块2的位置，当处于正确位置时，在旋转手轮8，使螺杆相对于定位块向里前进，从而带动顶尖4向前运动，以致达到对待加工件的定位，夹紧要求。当加工完成时，再反方向旋转手轮，使顶尖后退，即可解除夹紧，拿出加工件，进行下一步加工。了解了铣床分度头尾座的结构和工作原理之后，便可一开始装配体的测绘与零件图的绘制。2.1.2零件测绘草图 除标准件需要在测其主要尺寸后查表外，装配体中的每一个零件都需要根据零件的内外特征结构，选择合适的表达方案画出其草图，通常由于测绘工作一般都是在机器所在的场合进行，所以经常采用目测的方法徒手绘制零件草图，但由于手绘的基础不够，还必须借助于工具，将画草图的过程换成了制图的过程。测绘草图的步骤：（1）零件的拆卸：首先是将固定定位块的两螺栓的螺母拧松，并拆下螺母，垫片以及螺杆，然后就可以取下还与顶尖连接于一起的定位块；再拧松并拆下夹紧螺钉3；然后再拧动手轮8，直至螺钉6脱离定位块，此时就可从定位块中取出顶尖6，同时可以取出圆柱销5；最后通过取出定位销7，可以使手轮8从螺钉6上分离下来。放好所有拆下的零件，观察其结构，了解各部件的组装关系，根据铣床分度头尾座的工作原理来推理需要配合的表面，从使用性能和手感上了解零件的表面粗糙度的大小。（2）、画各零件草图：包括下底座的测绘；定位块的测绘；夹紧螺钉的测绘；顶尖的测绘；圆柱销的测绘；螺钉的测绘；手轮的测绘；以及定位销，垫片的测绘。（3）、仔细检查，注意倒角、沉孔、螺纹的绘制。（4）、根据工作需要，并按零件图内容的要求，标注某些重要的参数，如查表螺纹代号、公差直径、基本尺寸、配合种类、表面粗糙度，以及一些有形位公差要求的表面。2.1.3画装配图根据装配示意图和零部件草图绘制装配图，这是测绘的主要任务。装配图不仅要求表达出装配体的工作原理和装配关系以及主要零件的结构形状，还要检查零件草图上的尺寸是否协调合理。在绘制装配图的过程中，若发现零件草图上的形状或尺寸有错，应及时更改后方可画图。装配图画好后必须注明该机器或部件的规格、性能及装配、检验、安装时的尺寸，还必须用文字说明或采用符号标注形式指明机器或部件在装配调试、安装使用中必需的技术条件。最后应按规定要求填写零件序号和明细栏、标题栏的各项内容。2.1.4画零件图 根据装配图和零件草图绘制零件图，注意每个零件的表达方法要合适，尺寸应正确、可靠。零件图技术要求采用类比法，也可按指导教师的规定标注。最后应按规定要求填写标题栏的各项内容。2.1.5计算机绘图步骤及要求首先绘制装配CAD图，再绘制零件CAD图，最后绘制所有零件立体建模图并对其进行装配。CAD所有图纸要求表达清晰准确，不多尺寸同时不少尺寸，在零件的重要位置保证好合理的形位公差和表面粗糙度，并做适度的技术要求。2.2工程图纸的审查与出图（1）按装配图明细表的序号，清点零件图是否齐全，图号、材料、名称、件数是否一致。（2）核对零件尺寸（此项工作在画装配图时已进行）要特别注意零件图和装配图的配合尺寸是否一致，轴向方向的累加尺寸是否一致。总之，在审核图纸时，应对照零件图和装配图的相应部分进行，这样才容易发现错误。在实际工作中审图的工作是大量的，涉及知识面也很广，这些知识要在实践中不断积累，逐步提高，以便适应实际工作的需要。经最后审核后，最终的装配、零件CAD图如下图所示： （图二 铣床分度头尾座总装结构图）对于铣床分度头尾座的测量，我们是分工测绘的，由于每个人对于误差的判断存在偏差，因此，许多零件配合的地方可能存在基本尺寸合不上的问题，因此，在画装配图的时候有必要对有配合的地方进行协商，以保证基本尺寸一致，并对配合的地方选定配合公差，根据老师的建议，在精度较高且有相对运动的地方，一般采用H7/h6，而无运动但又对精度有一定要求的，一般选定为H9/e8。在所有的图形都完成之后，标上总体尺寸，标题栏。最后再对整个装配图做一下审查，确认无错误之后，可以进行零件图的设计。 (图三 铣床分度头尾座 底座) 底座是铸造件，外观尺寸也不是重要的尺寸，所以在测绘过程中外观尺寸都圆整为了整数，底座的主要尺寸为两侧板间的尺寸。为了保证定位快能在两侧板间调整且能通过螺栓锁紧，定位快与底座间的配合为间隙配合且要有合理的间隙，经查手册最终取H9/e8的配合公差。底座与定位块配合部位表面粗糙度要求较高，考虑到加工精度和成本，查手册该部位表面粗糙度等级取为1.6，其余表面为去除毛刺处理。为保证铣床分度头尾座良好的定位，保证加工精度，底座下底面要有一定的平面度要求，查手册取平面度公差为0.02.顶尖作为铣床分度头尾座定位，夹紧工作的核心部件，其精度的大小直接影响到其工作的稳定性和精度；在整 个图形绘制完毕之后，依照零件草图、装配图，标出尺寸及尺寸公差，再对有配合的地方选定表面粗糙度和形位 公差，对于形位公差的选定，主要是要保证顶尖切槽的轴线和顶尖轴线的垂直度。查表可将其选为0.012；其配合公差选为h6主要是因为与之相配合的定位块滑槽（公差为H7）要有相对运动，为间隙配合 ，但间隙又不能太大 ，且要较好的对准中心。其粗糙度的选择的选择是根据其配合，加工精度等要求来选定的。 （图四 铣床分度头尾座 顶尖） 顶紧螺钉的40圆盘面与顶尖尾部的半圆槽面直接接触，圆盘推动顶尖移动来顶紧工件。为避免圆盘和顶尖尾部的半圆槽面磨损过快以及保证传动平稳和加工精度，顶紧螺钉40圆盘面应具有较高要求的表面粗糙度以及形位公差（端面圆跳动），考虑到加工成本经查手册去最终取盘面表面粗糙度为3.2，圆盘面对轴线的端面圆跳动公差取为0.12.铣床分度头尾座工作时要承受较大的切削力，顶紧螺钉应具备一定的强度刚度以及耐磨性，经查资料取顶紧螺钉材料为45号钢，且需经热处理和发蓝。 (图五 铣床分度头尾座 顶紧螺钉) （图六 铣床分度头尾座 定位块） 定位块也是铣床分度头尾座的重要零件，定位块与底座间隙配合，配合精度为间隙配合且要有合理的间隙，经查手册最终取H9/e8的配合公差。而其还要与顶尖相配合，为小间隙配合，且要对准中心，经查手册可以选取H7/e6的配合公差。然后对粗糙度有较高要求的平面主要为与顶尖相配合的滑槽平面，底座相接触的两侧面以及底面，查考图例可以选择粗糙度为1.6，其他的为12.5. 夹紧螺钉材料为45号钢，并由于其工作要求，应满足一定的刚度要求，参照图例要有以下技术要求：经过淬火处理，HRC为35-40；且表面发蓝。 （图七 铣床分度头尾座 夹紧螺钉） 手轮的作用是通过对其的旋转来控制螺钉相对定位块的位置，从而来控制顶尖相对于定位块的位置。其中由于其要与螺钉间隙连接，根据其要求查手册可选其配合公差为H9/e8;其表面粗糙度由于要与螺钉配合可以选为3.2，而其各个侧面由于对其工作精度影响不大，为了节约加工成本可以取得大一点，为6.4. （图八 铣床分度头尾座 手轮）2.3、测绘小结 为期两个星期的测绘制图实训让我们更好的温习了所学习的专业知识，如 机械制图，互换性测量，机械设计等等。实训期间，我们组遇到了许多的问题，在测绘的时候也存在许多的分歧，但我们都很好的解决了。在绘制零件草图的过程中，我们经历了绘制，修改，再绘制，再修改的四个过程。其中，曾侠负责了底座，手轮的零件草图绘制，其主要问题在于图的粗细实线没有很好的区分，在第二轮绘制的过程中已解决；赵颂负责顶尖的绘制，其主要问题在于顶尖的视图选择不在工作位置，有部分的尺寸选取不合理，于二次绘图事重新修改；张册负责的是定位块，螺管以及夹紧螺钉的绘制，其主要问题在于，零件图表达视图局促，同一基准使用次数过多，于二次草图修改中解决。在这次课程设计的过程中，电子版的零件图，总装图绘制的同时，因是由三维建模导出的二维图，基本的作图问题不大，但也出现了一些问题，比如，形位公差的标注，圆角倒角，线型大小，标注的标准化选择等等，但在大家一起努力之下，均已很好的解决了。这次课程设计，对于我们小组来说，有以下几个意义：一，温习了学习过的相关专业知识，激发了对本专业的学习热情，更好的让我们理解了所学习的知识，以及今后的工作是做什么，有哪些注意事项。二，提高了我们合作的意识，培养了一种细致认真的工作态度，增强了集体意识以及人际交流的关系，建立了一个齐心协力，团结互助，刻苦努力，积极向上的小组气氛。三，有一些只是看似简单，但其中内涵相当深厚，其中一些问题让我们小组相当头疼，也切实的让我们明白了，实践才是检验真理的唯一标准，说着容易做着难的道理，更好的提高了我们的动手能力以及建立切实结合书本知识和实际情况的思想概念。3. 三维建模及参数化设计3.1 零件图三维建模3.1.1底座的三围实体建模： 根据底座的实体结构及CAD二维图，底座主要尺寸基准是下底面以及两侧板的中心对称平面，为了便于建模，把模型的对称平面与坐标X-Z平面重合，下底面与X-Y平面重合。建模步骤：1、绘制底座的下底板结构。首先绘制下底板草图，再通过拉伸操作建立底板三维模型。2、绘制底板前后两半圆，通孔草图，通过拉伸-求差布尔运算得到底板前后两通孔。3、绘制前后两凸台草图，通过拉伸-求和建立凸台模型。4、通过草图-拉伸建立两侧板模型。5、通过草图-拉伸-求差建立侧板通孔。6、最后给模型到圆角。 底座3.1.2定位块三维实体建模 为了便于建模，把定位块的对称平面建立在X-Y平面上，并且把定位块的主要设计基准平面与三维坐标的Y-Z平面重合。建模步骤：1、绘制定位块外轮廓草图-拉伸得到定位块外轮廓实体模型。2、通过草图-拉伸-求差布尔运算绘制定位块底部轨道结构。3、通过草图-拉伸-求差布尔运算绘制定位块前侧凹槽结构。4、通过草图-拉伸-求差布尔运算绘制定位块顶尖导槽结构结构。5、最后打夹紧螺钉、两螺栓通孔以及定位销孔。定位块3.1.3手轮三维实体建模 手轮的主要尺寸基准是中心轴线以及手轮大圆端面，建模时把手轮中心轴线与坐标Z轴重合，大圆端面在X-Y平面上。建模步骤：1、草图-拉伸得到手轮外轮廓实体模型。2、草图-拉伸-求差得到手轮40沉孔。3、打3、4两通孔。4、通过草图-拉伸-求差布尔运算得16通孔。5、倒斜角。6、扫掠-管道-求差-圆形阵列-求差画出滚花。手轮3.1.4顶尖三维实体建模 考虑到模型的尺寸基准以及建模的方便性，建模时把Z轴与25圆柱体轴线重合，坐标X-Y平面与25圆柱体左端面重合。建模步骤：1、草图-拉伸得到25圆柱体模型。2、草图-旋转-修剪实体得到顶尖锥体结构。3、草图-拉伸片体-剪切实体得顶尖上部平面。4、草图-拉伸-求差布尔运算得定位槽。5、草图-拉伸-求差布尔运算得顶尖尾部档槽。 顶尖3.1.5顶紧螺栓实体建模： 顶紧螺栓主要尺寸基准为中心轴线以及圆柱端面，建模时让Z轴与轴线重合，X-Y平面与圆柱端面重合。建模步骤：1、草图-拉伸得到16螺纹圆柱体模型。2、草图-拉伸得到40档盘圆柱体模型。3、打4圆柱销孔。4、绘制M16螺纹。5、倒其余斜角。 顶紧螺钉3.1.6夹紧螺栓实体建模 夹紧螺栓主要尺寸基准为中心轴线，建模时让Z轴与轴线重合，并且为了方便建模，把坐标X-Y平面与中间圆柱左端面重合。建模步骤：1、草图-拉伸得到12螺纹圆柱体模型。2、草图-拉伸得到16螺钉头部圆柱体模型。3、草图-拉伸得到18螺钉尾部圆柱体模型。3、倒螺钉头部R2圆角。4、草图-拉伸-修剪实体得头部方形结构。5、画M12螺纹。6、倒其余斜角。 夹紧螺钉3.1.7螺栓、螺母、垫片和圆柱销标准件的实体建模尺寸基准都是自身轴线。 螺栓 螺母 垫圈 圆柱销3.2三维装配图建模 定位块能在底座两侧板间上下调整，顶尖能轴向运动，顶紧螺钉和手轮能绕自身旋转且轴向运动推动顶尖移动，根据上述的要求通过装配约束进行相应零件自由度限制。1. 以底座作为装配的基础。2. 装配定位块部件，通过装配约束-接触对齐，约束定位块对称面与底座对称面重合，且约束定位块两螺纹孔轴线与底座中间两通孔半圆轴线重合。3. 装配定位块上的定位圆柱销，通过装配约束-接触对齐使销与销孔轴线重合，再约束销底面与销孔地面距离为0。4. 装配顶尖，通过装配约束使得顶尖25圆柱体轴线与定位块槽轴线重合且约束顶尖上平面与定位块上平面平行。5. 装配顶紧螺钉，通过装配约束-接触对齐约束顶紧螺钉轴线与螺纹孔轴线共线，且约束顶紧螺钉推盘与顶尖尾部半圆槽一侧的距离为0.6. 装配手轮，通过装配约束-接触对齐约束手轮与顶紧螺钉轴线共线，且约束手轮销孔轴线与顶紧螺钉上的销孔轴向共线。7. 最后装配剩余的圆柱销、螺栓、垫片、螺母标准件。 爆炸图 三维装配图 3.3设计小结整个三维建模过程占了课程设计约一半的时间。由于在测绘课程设计之前就已经学习了三维建模软件的运用，所以整个建模过程都较为顺利。经过前面的零件测绘以及CAD绘图，已经获取了铣床分度头尾座零件的各个参数，也充分了解了铣床分度头尾座工作原理和具体的结构，这为之后的UG三维建模做好了充分的准备。由于铣床分度头尾座的组成零件不是很多的，考虑到组员的UG软件的学习情况，为了更快的完成零件三维模型及其装配图，也为之后的参数化设计留下充足的时间，我组安排了一个人负责三维建模的工作，由组长曾侠负责完成铣床分度头尾座的建模工作。在充分了解了机构的工作原理、零件的设计基准和工艺过程以及装配要点以后便开始了三维建模工作。首先是底座的三维建模，底座的设计基准主要是下底面以及中心对称平面，为了方便建模以及后续进行装配，在建模前要把模型基准设立在合适的位置，故把底座的对称平面与坐标X-Z平面重合，下底面与X-Y平面重合。后续的零件三维建模也是按照这个原则来进行的。进行零件三维建模中能检测前面进行零件测绘时是否准确、零件尺寸是否标注完整以及是否合理，因此在建模过程中发现之前的测量工作遗漏了很多细节，后面都一一的改正了。所有零件三维模型都建立完成之后便进行装配工作了，在装配前要明确零件那些自由度应该限制那些不应限制，要避免重复的约束或者约束不完全，为后续的运动仿真打下好的基础。 三维建模工作完成后。紧跟着进入下一个工作环节，就是参数化设计，由于组员之前都没有学习过软件的参数化编程设计工作，因此这个环节进展的比较困难，要先学习Ug软件的参数化编程，由于时间有限，参数化编程工作最终没有很好地完成，但我们会继续的学习参数化化编程，为以后更好的进行设计工作打下基础。 4. 心得体会在铣床分度头尾座模型的本次课程设计中，通过模型分析，实物测量、草图绘制、CAD画图、装配总图，三维建模等几个过程，使得我们在以前所学的智商上更进一步，不但巩固课本上的理论知识，将所学的知识进行一个系统的运用，而且在原有基础上进一步了解了铣床分度头尾座的工作原理，制作流程、图纸设计、相应结构设计以及材料选取、配合公差、形位公差、粗糙度的选择等多方面知识，这对我们以后进入企业的设计实践是一个很好的锻炼平台，在老师的帮助和小组成员的交流中逐步提高，使自己学习更有用实在的技术。在本次铣床分度头尾座课程设计中，我们先是对模型进行拆卸、分析；小组分工对各零件进行草图绘制，草图绘制过程中，也是出现了草图太“草”、直线不直的情况，突显我们在手绘上的短板，在老师的指导下，重新“返工”一份零件草图和装配草图；第二个环节是零件的CAD：为此，小组成员提前学习相关知识，不过在绘制零件CAD过程中依然还是有些许的不熟练，建立图层问题、都在集中讨论，相互交流后，CAD还是成功、顺利的完成了，第三个环节是尺规总装图和CAD总装图：接着就是零件图和装配图的建模了；在整个过程中，不免还是出现了查形位公差代号、配合公差表面粗糙度等问题，在努力分析整个头尾座的工作特性、运动原理、相应的材料硬度、强度等要求，以此为依据查取其形位公差、配合公差、材料的选择等。在本次测量与绘图过程中，有很多可以引以为戒的经验，需要在今后的测绘工作中多加注意:1. 手绘草图时应尽量以草图非“草”为标准，而并非草图则是心随意动的结果2. 尺寸的标注在清楚无误前提下，需考虑零件加工工艺顺序、基准设计合理化等要求，粗糙度等需按照国家标准标注。3. 用软件绘制和建模过程中应提前操作者多熟悉软件的应用，可提高整个小组工作效率。在此模型中，还是有部分不合理的地方，其拧紧螺钉的螺纹与大圆垂直接触到尾了而没有相应的间隔，在零件加工过程中可能导致打刀，使得刀具被破坏，该零件可在加工螺纹时适当留一部分退刀槽的距离；当然还有其他更好的办法，这都是结构设计不合理的原因。在查一些配合公差代号的过程中也遇到过问题，如圆柱销与孔的陪和公差查表过程中会有不止一种情况均可的情况，这就需要我们根据配合公差常用与否，响应的最大过盈，基轴或基孔制的选择等问题，这些都是需要靠实践经验总结出来的在本次课程设计过程中，使我们看到了虽然碰到很多的困难，但在指导老师的帮助下，小组成员的沟通交流下，培养了我们的团队精神，受益颇深。参考文献：【1】王琨等主编. 机械设计基础课程设计. 高等教育出版社，2005.12【2】吴宗泽主编. 机械设计实用手册（第二版）. 北京：化学工业出版社，2003.10【3】史鹏涛等主编. 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