第一篇：設計計算說明書應包含的內容

計算說明書的內容

設計計算說明書的主要內容包括以下內容：

1.前言前言主要是對設計背景、設計目的和意義進行總體描述，讓讀者對說明書有一個總的了解。

2.目錄目錄應列出說明書中的各項標題內容及頁次，包括設計任務書和附錄。

3.正文說明書正文主要為設計依據和過程，主要由以下幾部分組成：

(1)設計任務書。一般包含設計要求、使用條件和主要設計參數等。

(2)機械運動方案設計。主要有：擬定機械的工作原理和工藝動作，確定執行構件的數目和其運動及動力要求，選擇執行機構類型，通過機構組合形成機械系統運動方案，以及對運動方案的分析比較。

(3)機械運動和動力設計。主要有：原動機類型及參數選擇，執行機構運動尺寸綜合，機構運動分析，機構動態靜力分析，調速飛輪設計，執行機構驅動功率確定。

(4)機械傳動系統設計。主要有：傳動系統類型選擇及布置方式確定，總傳動比及其分配，各傳動軸動力參數的計算。

(5)主要零部件的設計計算。主要有：傳動零件(如帶傳動、齒輪傳動、蝸桿傳動)等的設計計算；軸的設計及校核計算；滾動軸承的選擇及壽命計算；聯軸器及其他標準件的選擇計算等。

(6)執行機構和傳動部件的結構設計。主要有：執行機構各運動副和構件的結構設計，重要傳動部件（如齒輪減速器、蝸桿減速器、齒輪變速箱等）的結構設計。

(7)機械總體結構設計。主要有：原動部分、傳動部分、執行部分的總體布局，支承箱體結構與造型設計，傳動系統潤滑設計等。

(8)其他需要說明的內容，包括運輸、安裝和使用維修要求，本設計的優缺點和改進建議和課程設計小結等。

4.參考資料將設計過程中所用到的參考書、手冊、樣本等資料，按序號、作者、書名、出版單位和出版時間順序列出。

5.附錄在設計過程中使用到的非通用設計資料、圖表、計算程序等。

第二篇：法蘭盤設計計算說明書

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制定輸出連接法蘭數控加工工藝

摘要

本課題完成法蘭盤工藝設計與數控加工。法蘭盤是使管子與管子相互連接的零件，連接于管端。法蘭上有孔眼，兩個法蘭盤之間，加上法蘭墊，用螺栓緊固在一起，完成了連接。

本次設計主要完成以下設計內容：法蘭盤的零件圖紙與技術要求分析、零件二維圖繪制及三維建模；制定數控加工工藝卡片文件；零件的夾具設計并進行夾具圖二維圖繪制；對零件進行加工仿真。根據鍛件的形狀特點、零件尺寸及精度，選定合適的機床設備以及夾具設計，通過準確的計算并查閱設計手冊，確定了法蘭盤的尺寸及精度，在材料的選取及技術要求上也作出了詳細說明，并在結合理論知識的基礎上，借助于計算機輔助軟件繪制了各部分零件及裝配體的工程圖,以保障法蘭盤的加工制造。

在夾具的設計過程中，主要以可換圓柱銷、可換菱形銷、定位心軸和支承釘來定位，靠六角厚螺母來夾緊。首先在數控車床上，完成零件的外圓及端面加工；再在數控銑床上，完成零件端面上側槽及頂部6-M12螺紋孔的加工；最后采用專用夾具以側槽、底部圓環以及6-M12螺紋孔其中兩孔定位進行外圓上Φ22孔的加工。

關鍵字：法蘭盤，數控加工工藝，數控編程，夾具設計，仿真加工

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制定輸出連接法蘭數控加工工藝

法蘭盤工藝設計與數控加工

0 引言

0.1 概述

本課題起源于裝配制造業法蘭盤工藝設計與數控技術，通過此次畢業設計，可以初步掌握對中等復雜零件進行數控加工工藝規程的編制，學會查閱有關資料，能合理編制數控加工過程卡片、數控加工工序卡片、數控加工刀具卡片、數控編程等工藝文件，能合理的確定加工工序的定位與夾緊方案。

能使用AutoCAD正確繪制機械零件的二維圖形，能通過使用UGNX7.0軟件對零件進行三維圖的繪制，可以提高結構設計能力及建模能力。

編寫符合要求的設計說明書，并正確繪制有關圖表。在畢業設計工作中，學會綜合運用多學科的理論知識與實際操作技能，分析與解決設計任務書中的相關問題。在畢業設計中，綜合運用數控加工刀具和數控工藝、工裝夾具的設計等專業知識來分析與解決畢業設計中的相關問題。

依據技術課題任務，進行資料的調研、收集、加工與整理和正確使用工具書；掌握有關工程設計的程序、方法與技術規范；掌握實驗、測試等科學研究的基本方法；以及與解決工程實際問題的能力。0.2 本設計的主要工作內容

本次對于法蘭盤工藝設計及數控加工的主要任務是：（1）分析零件圖紙與技術要求； 湖南科技大學瀟湘學院專業模塊課程設計

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（2）三維建模。根據零件二維視圖建立三維視圖；

（3）制定機械加工工藝文件。根據產品技術資料、生產條件與生產綱領，制定零件機械加工工藝規程，編寫工藝規程卡片；

（4）夾具設計。繪制工件夾具圖；

（5）編制數控加工程序、仿真加工與課題制作

（6）工件檢驗。選用合理的測量工具與設備檢驗工件的加工質量。在這整個過程中，綜合運用多學科的理論、知識與技能，分析與解決實際相關問題。零件分析

1.1 零件圖分析

圖1.1所示為法蘭盤零件二維圖，其結構形狀較復雜，中批量生產1000件。圖1.2為零件的三維圖。

圖1.1 法蘭盤零件二維圖 湖南科技大學瀟湘學院專業模塊課程設計

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圖1.2 法蘭盤三維圖

該零件材料為45鋼，毛坯為鍛件，主要應用于裝配管子，起管子的連接及固定作用，為中批量生產類型產品。該零件為由外圓、內圓、沉孔、內孔、倒斜角等表面組成，加工表面較多且都為平面及各種孔，因此適合采用加工中心加工。1.2 技術要求分析（1）結構分析

零件由外圓、內圓、沉孔、內孔、倒斜角等構成。（2）尺寸精度分析

加工精度是指零件在加工后的幾何參數的實際值和理論值符合的程度。尺寸精度是指實際尺寸變化所達到的標準公差的等級范圍。

如圖1.1所示，加工要求較高的尺寸列出如下表格，如表1.1所示。湖南科技大學瀟湘學院專業模塊課程設計

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（3）形位公差分析

加工后的零件不僅有尺寸誤差，構成零件幾何特征的點、線、面的實際形狀或相互位置與理想幾何體規定的形狀和相互位置還不可避免地存在差異，這種狀上的差異就是形狀誤差，而相互位置的差異就是位置誤差，統稱為形位誤差。（4）毛坯加工余量分析

工件粗加工的余量為0.8，半精加工為0.5，精加工為0.2。（5）粗糙度分析

表面粗糙度，是指加工后的零件表面上具有的較小間距和微小峰谷所組成的微觀幾何形狀特征，一般是由所采取的加工方法和(或）其他因素形成的。表面粗糙度高度參數有3種：輪廓算術平均偏差Ra，微觀不平度十點高度Rz以及輪廓最大高度Ry。

該零件主要由外圓、內圓、沉孔及內孔組成，具體表示為φ55外圓、φ52外圓、φ90外圓、6-φ11沉孔、3-φ5內孔、φ10內孔、φ32內圓、φ16內圓。粗糙度皆為Ra3.2。

表1.1尺寸精度

結構 Φ10mm的孔 Φ11mm的沉孔 C1.5mm倒角 Φ5mm內孔

尺寸 Φ10mm Φ11mm 1.5mm×45° Φ5mm

形狀 孔 沉孔 倒角 內孔

位置 Φ90mm圓柱面 Φ90mm圓柱面 Φ32mm圓柱面內側 Φ10mm圓柱面 湖南科技大學瀟湘學院專業模塊課程設計

制定輸出連接法蘭數控加工工藝 零件的數控加工工藝設計

2.1 選定毛坯

根據零件的加工前尺寸及考慮夾具方案的設計，選擇的毛坯材料牌號為45鋼，毛坯種類為鍛件，毛坯外形尺寸為Φ95mm×45mm。如圖1.3所示。

圖1.3 法蘭盤加工前三維圖

2.2 選擇定位基準

選擇定位基準時，首先是從保證工件加工精度要求出發的，因此，選擇定位基準時先選擇粗基準，再選擇精基準。2.2.1 粗基準的選擇：

按照粗基準的選擇原則，為保證不加工表面和加工表面的位置要求，湖南科技大學瀟湘學院專業模塊課程設計

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應選擇不加工表面為粗基準，故在加工Φ16mm內圓、Φ90外圓及Φ55外圓時，選擇Φ95mm毛坯外圓作為粗基準。2.2.2 精基準的選擇：

按照精基準的選擇原則，為符合基準重合原則以及基準統一原則，故在加工Φ700外圓、Φ440外圓、Φ340外圓、Φ224內孔、12-Φ22孔及6-M12內孔時，選擇Φ700外圓及Φ224內圓作為精基準。2.3 工藝路線的設計

（1）工藝路線的設計

為保證幾何形狀、尺寸精度、位置精度及各項技術要求，必須判定合理的工藝路線。

由于生產綱領為成批生產，所以XH714立式加工中心配以專用的工、夾、量具，并考慮工序集中，以提高生產率和減少機床數量，使生產成本下降。

針對零件圖樣確定零件的加工工序為： 工序一：（Φ700毛坯外圓定位）1)粗車外圓及端面。

2)精車外圓至尺寸要求，留總厚余量2mm。3)鉆Φ140孔中心孔。4)粗鉆擴Φ140孔。

5)精鉆擴Φ140孔至尺寸要求。6)倒圓角R2。

工序二：（Φ224圓柱面定位）1)粗車外圓及端面。

2)精車外圓及端面至尺寸要求。湖南科技大學瀟湘學院專業模塊課程設計

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3)鉆Φ224孔中心孔。4)粗鉆鉸锪Φ224孔。

5)精鉆鉸锪Φ224孔至尺寸要求。6)倒角C1.5。

工序三：（Φ22孔及工件下平面定位）1)鉆12-Φ22孔。2)粗鉆鉸12-Φ22孔。

3)精鉆鉸12-Φ22孔至尺寸要求。工序四：（Φ22孔及工件上平面定位）1)鉆6-M12螺紋孔。2)粗鉸6-M12螺紋孔。

3)精鉸6-M12螺紋孔至尺寸要求。4)所有面去銳邊毛刺。2.4 確定切削用量和工時定額

切削用量包括背吃刀量、進給速度或進給量、主軸轉速或切削速度（用于恒線速切削）。其具體步驟是：先選取背吃刀量，其次確定進給速度，最后確定切削速度。（參考資料《數控加工工藝及設備》）

工時定額包括基本時間、輔助時間、地點工作服務時間、休息和自然需要時間以及準備終結時間。2.4.1 背吃刀量ap的確定

根據零件圖樣知工件表面粗糙度要求為全部3.2，故分為粗車、半精車、精車三步進行。湖南科技大學瀟湘學院專業模塊課程設計

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因此選擇粗車的背吃刀量為3.5mm，半精車的背吃刀量取1.5mm，精車時背吃刀量取0.35mm。2.4.2 進給量f的確定

由文獻[10]表2.4-73，選擇粗車時：fz=0.20mm/z；精車時：fz=0.5mm/z

2.4.3 切削速度vc的確定

由文獻[10]表3.1-74，選擇粗車時：主軸轉速n=900r/min；精車時：主軸轉速n=1000r/min。

因此，相應的切削速度分別為： 粗銑時：vc?精銑時：vc??dn1000????16?90010001000m/min?45.2m/min m/min?62.8m/min

?dn1000??20?10002.4.4 工時定額的確定

根據夾具的設計，下面計算工序四中Φ10mm孔的時間定額。（1）基本時間 由文獻[8]得，鉆孔的計算公式為： T基本?式中：L1?DcotKy?(1~2)； 2L?L1?L2 nf L2?1~4，鉆盲孔時，L2=0； L=17，L2=0，f=0.3，n=1000；

10118??1.5?7.5因此 L1?cot22 所以 T基本?17?7.5?0?0.082min

0.3?1000（2）輔助時間 文獻[8]確定 湖南科技大學瀟湘學院專業模塊課程設計

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開停車 0.015min 升降鉆桿 0.015min 主軸運轉 0.02min 清除鐵屑 0.04min 卡尺測量 0.10min 裝卸工件時間由文獻[8]取1min

所以輔助時間

T輔助=（0.015+0.015+0.02+0.04+0.10+1）min=1.19min（3）地點工作服務時間 由文獻[8]確定

取??3%，（0.082?1.19）?3%min?0.03815min

則T服務?(T基本?T輔助)??（4）休息和自然需要時間 由文獻[8]確定

取??3%，（0.082?1.19）?3%min?0.03815min

則T休息?(T基本?T輔助)??（5）準備終結時間 由文獻[8]，部分時間確定

簡單件 26min 深度定位 0.3min 升降鉆桿 6min 由設計給定1000件，則

min

T準終/n?(26?0.3?6)/1000min?0.0323（6）單件時間

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T總?T基本?T輔助?T休息?T服務?T準終?0.03815?0.0323)min

?(0.082?1.19?0.03815?1.381min（7）單件計算時間)min?1.4129min

T單件?T總?T準終/n?(1.381?0.0323

2.5 各工序的設備、刀具、量具的設計

(1)選擇NC加工機床

根據2.3 工藝路線的設計的工序安排，由于零件的復雜性及加工部位多，故選擇立式加工中心。加工內容有：車外圓、鉆孔、鉸孔及倒角等，所需刀具不超過20把。選用立式加工中心即可滿足上述要求。

本設計選用FANUC 18i-MateMC系統XH714立式數控加工中心，如圖1所示。

圖1 XH714立式數控加工中心

(2)機床主要技術參數

工作臺面積(長×寬)900×400 mm 湖南科技大學瀟湘學院專業模塊課程設計

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工作臺左右行程(X向)630 mm 工作臺前后行程(Y向)400 mm 主軸上、下行程(Z向)500 mm 工作臺最大承重 600 kg 主軸端面至工作臺面距離 250—760 mm 主軸錐孔 MAS403 BT40 刀庫容量 ≥12 把 刀具最大尺寸 φ100×250 mm 主軸最高轉速 8000 rpm 進給速度 5-8000 mm/min 快速移動速度 20000 mm/min 主電機功率 7.5/11KW 定位精度 X:0.016 mm，Y、Z：0.014 mm全程 重復定位精度 X:0.010 mm，Y、Z:0.008mm全程 進給電機扭矩 FANUC 8 N.m 數控系統 FANUC 0i-MateMC 插補方式 直線插補、圓弧插補（3）機床性能

XH714為縱床身，橫工作臺，單立柱立式加工中心機床；可以實現X、Y、Z任意坐標移動以及三坐標聯動控制；X、Y、Z三坐標軸伺服進給采用交流伺服電機，運動平穩；X、Y、Z三軸采用進口精密滾珠絲杠副，及進口滾珠絲杠專用軸承支承；主軸采用交流伺服調速電機，其額定功率 湖南科技大學瀟湘學院專業模塊課程設計

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11KW；主軸最高轉速為8000rpm。主軸軸承采用高速、高精度主軸軸承，油循環冷卻；采用蝶形彈簧夾緊刀具，氣壓松刀；刀庫為20把刀的斗笠式刀庫，無機械手換刀。2.6 工藝文件的設計

根據2.3 工藝路線的設計的工序安排，編出機械加工工藝過程卡片及工序卡片。見附表1~3：機械加工工藝過程卡片；附表4~7：數控加工工序卡；附表11~16：數控加工進給路線圖。2.7 數控加工刀具卡片的設計

根據2.3 工藝路線的設計的工序安排，編出機械加工刀具卡片。見附表8~10：機械加工刀具卡片。2.8 數控編程

根據2.3 工藝路線的設計的工序安排，編出數控加工程序。見附表17：數控加工程序。法蘭盤鉆Φ10孔夾具工序工藝裝備的設計

3.1 夾具設計方案的設計

根據法蘭盤的特點對夾具提出了兩個基本要求：一是保證夾具的坐標方向與機床的坐標方向相對固定。二是要能協調法蘭盤零件與機床坐標系的尺寸。除此之外，重點考慮以下幾點：

1、在成批生產時，才考慮采用專用夾具，并力求結構簡單。

2、夾具上個零件部件應不妨礙機床對零件各表面的加工，即夾具要敞開，其定位。夾緊原件不能影響加工中的走刀。

根據課題要求，批量生產1000件法蘭盤零件，故需要設計專用夾具 湖南科技大學瀟湘學院專業模塊課程設計

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進行裝夾。

3.1.1 夾具的定位方案的設計

工件定位方案的確定，首先應考慮滿足加工要求。按基準重合原則，選用Φ18孔以及工件底平面作為定位基準，定位方案如圖3-1所示。

平面機構自由度計算公式為：F?3n?2PL?PH，其中：n 為活動構件，n=N-1，N為構件； PL — 低副；

PH — 高副；

所以：F?3n?2PL?PH?3?2?2?3?0?0

即2個支承釘及定位心軸限制工件的x、y方向的轉動度以及z方向的移動度，可換圓柱銷及可換菱形銷限制工件的x、y方向的的移動度以及z方向的轉動度。

圖3-1 法蘭盤的定位方案 湖南科技大學瀟湘學院專業模塊課程設計

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3.1.2 夾具的夾緊方案的確定

工件夾緊方案的確定，取工件的Φ55圓柱端面進行夾緊，采用六角厚螺母夾緊機構，如圖3-2所示。采用六角厚螺母夾緊機構，在夾具設計過程中，以考慮工件的受力情況，故在Φ55圓柱端面與六角厚螺母之間增加平墊圈，平墊圈在此處起到緩沖、平衡受力及保護端面不受傷害的作用。采用六角厚螺母通過平墊圈將工件在側面夾緊，其結構緊湊、操作方便。

圖3-2 法蘭盤的夾緊方案

3.1.3 夾具對刀裝置方案的確定

因考慮零件的復雜性，故將夾具本次零件加工選擇機床對刀點在工件 湖南科技大學瀟湘學院專業模塊課程設計

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坐標系的Φ95外圓上，這有利于保證精度，減少誤差。

采用試切的對刀方法：具體步驟為該零件選擇Φ95外圓為編程零點，本次試切首先選擇零件的右側面為試切點，左右撥動主軸，手輪移動X軸，使刀具微碰零件，此時記下X的機械坐標輸入到G54或G55的X中，本次試切再選擇零件的外圓頂點為試切點，上下撥動主軸，手輪移動Y軸，使刀具微碰零件，此時記下Y的機械坐標輸入到G54或G55的Y中，至此，X，Y軸對刀完成；Z軸的對刀，如以工件外圓頂點為0點，將銑刀擦到工件表面，記下此時Z軸的機械坐標，輸入到G54或G55中。3.1.4 夾具與機床連接方案的設計

因考慮零件的加工復雜性，本套夾具選擇孔系夾具，它的元件以孔定位，螺紋連接，元件定位精度高，夾具的組裝簡便，剛性好，又便于數控機床編制加工程序。

3.2 夾具的結構設計

在選擇夾具體的毛坯的結構時，從結構合理性、工藝性、經濟性、標準化的可能性以及工廠的具體條件為依據綜合考慮。在《機床夾具設計手冊》表1-9-1為各種夾具體毛坯結構的特點和應用場合。則選鑄造結構，因為其可鑄造出復雜的結構形狀。抗壓強度大，抗振性好。易于加工，但制造周期長，易產生內應力，故應進行時效處理。材料多采用HT15-30或HT20-40。在夾具體上還進行倒角，以便增加夾具的強度及剛度。

3.3 夾具的理論計算

3.3.1 定位誤差的分析與計算 湖南科技大學瀟湘學院專業模塊課程設計

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本套夾具是定位誤差主要是一面兩孔定位所產生的，因此只需計算兩定位銷的定位誤差即可。

1）確定定位銷中心距及尺寸公差 取?Ld??LD??0.12mm?0.04mm1313

故兩定位銷中心距為71±0.02mm 2）確定圓柱銷尺寸及公差

取Φ11H8=Φ1

1?0.006?0.017mm 3）參考文獻[8]中表4-3選取菱形銷的b1及B值

取b1=4mm，B=d-2=（11-2）mm=9mm 4）確定菱形銷的直徑尺寸及公差

取補償值：a=Ld+LD=（0.06+0.02)mm=0.08mm，則

X2min?2ab12?0.08?4?mm?0.053mmD2min12

所以d2max?D2min?X2min?(11?0.053)mm?10.947mm

菱形銷與孔的配合取h6，其下偏差為-0.011mm，故菱形銷直徑為

?0.053 Φ10.9470?0.011mm=Φ11?0.064mm 0.053 所以d2max?Φ11??0.064mm 5)計算定位誤差

基準位移誤差為：

?Y??D1??d1?X1min?[0.027?(?0.006?0.017)?(0?0.006)]mm?0.044mm

轉角誤差為： ???arctanX1max?X2max(0.027?0.017)?(0.027?0.064)0.135?arctan?arctan

2L2?71142 則???3?14??，雙向轉角誤差為6?28??。湖南科技大學瀟湘學院專業模塊課程設計

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3.3.2 夾緊力的分析與計算

本套夾具靠六角厚螺母實現夾緊。因此，夾緊力的計算則在于六角厚螺母所需的力。

六角厚螺母夾緊力P按3.2公式計算：

T?Q?rtan???????f? ……………………………………………（3.2）

Q — 夾緊力，；

? — 螺紋升角，M16選2?29?；

? — 螺紋摩擦角，?=10?；

? — 支撐表面摩擦力矩的計算力臂，選擇??d0??15?5； f — 螺母支撐面的摩擦因素，選擇f=0.178；

1313通過計算，M16孔定位的螺釘所需夾緊力為：T=180N 因為六角厚螺母需在兩端進行夾緊，故夾緊力為雙倍。因此總共所需夾緊力為：T總=2T=180N×2=360N

3.4 夾具的使用操作說明

本夾具用于加工法蘭盤的?11孔（工件材料45鋼）。工件以?32和?16孔、?11孔分別在定位心軸

8、可換定位銷7及可換定位銷9上定位，通過在定位心軸8上旋動六角厚螺母4使平墊圈3接觸工作，從而達到夾緊工件的效果。湖南科技大學瀟湘學院專業模塊課程設計

制定輸出連接法蘭數控加工工藝 數控加工零件的三維仿真圖

圖4-1 鉆6-M12螺紋孔 湖南科技大學瀟湘學院專業模塊課程設計

制定輸出連接法蘭數控加工工藝 數控加工零件的三維仿真圖

圖4-4 鉸12-Φ22孔 湖南科技大學瀟湘學院專業模塊課程設計

制定輸出連接法蘭數控加工工藝 數控加工零件的三維仿真圖

圖4-6銑側槽 湖南科技大學瀟湘學院專業模塊課程設計

制定輸出連接法蘭數控加工工藝 結論

（1）通過對零件和夾具的三維造型，實戰練習了UG三維造型軟件的造型模塊和AtuoCAD工程圖模塊，加深了AutoCAD二維軟件的操作和理解。

（2）通過對夾具的理論計算，證明本套夾具具有可行性。（3）通過對零件的加工仿真，證明數控加工程序具有可行性。（4）通過對夾具的三維建模，證明夾具的設計具有可行性。（5）對使用Office辦公軟件時，還需要多加熟練。

（6）在進行UG三維建模時，了解了計算機輔助制圖編程軟件的功能及使用方法。

（7）在用Auto CAD、UGNX7.0等軟件時，還需要多熟練快捷鍵的使用，從而提高效率。

（8）設計過程中應用到的材料力學、機械原理、機械設計、數控編程等方面的知識。通過設計，加深了對所學知識在腦海中的印象，并提高了在實際中應用所學知識的能力。

同時，也認識到數控技術的應用不但給傳統制造業帶來了革命性的變化，是制造業成為工業化的象征，而且隨著數控技術的不斷發展和應用領域的擴大，它對國際民生的一些重要行業的發展起著越來越重要的作用，因為這些行業所需裝備的數字化已是現代發展的大趨勢。湖南科技大學瀟湘學院專業模塊課程設計

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參考文獻

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附錄

附錄1.機械加工工藝過程卡片 附錄2.機械加工工藝過程卡片 附錄3.機械加工工藝過程卡片 附錄4.數控加工工序卡 附錄5.數控加工工序卡 附錄6.數控加工工序卡 附錄7.數控加工工序卡 附錄8.數控加工刀具卡片 附錄9.數控加工刀具卡片 附錄10.數控加工刀具卡片 附錄11.數控加工進給路線圖 附錄12.數控加工進給路線圖 附錄13.數控加工進給路線圖 附錄14.數控加工進給路線圖 附錄15.數控加工進給路線圖 附錄16.數控加工進給路線圖 附錄17.數控加工程序 附錄18.法蘭盤二維圖及三維圖

附錄19.法蘭盤鉆Φ10孔專用夾具裝配圖 附錄20.專用夾具中夾具體二維圖 附錄21.專用夾具中可換圓柱銷二維圖 附錄22.專用夾具中可換菱形銷銷二維圖 附錄23.專用夾具中定位心軸二維圖

第三篇：千斤頂設計計算說明書

哈爾濱工業大學

機械設計作業設計計算說明書

題目：設計螺旋起重器（千斤頂）系別： 班號： 姓名：

日期：2014.10.12

哈爾濱工業大學 機械設計作業任務書

題 目：設計螺旋起重器

設計原始數據： 起重量：FQ=30KN 最大起重高度：H=180mm

目 錄

1.選擇螺桿、螺母的材料·······································3 2.耐磨性計算··················································3 3.螺桿強度校核················································4 4.螺母螺紋牙的強度校核······································4 5.自鎖條件校核················································5 6.螺桿的穩定性校核···········································5 7.螺母外徑及凸緣設計·········································6 8.手柄設計····················································6 9.底座設計····················································7 10.其他零件設計··············································8 11.繪制螺旋起重器（千斤頂）裝配圖·························8 12.參考文獻···················································8

1.選擇螺桿、螺母的材料

考慮到螺桿承受重載，需要有足夠的強度，因此選用45鋼，需要調質處理。由參考文獻[3]表10.2查得45鋼的抗拉強度σb=600MPa，屈服強度

σs=355MPa。

螺母是在重載低速的工況下使用的，并且要求與螺桿材料配合時的摩擦系數小、耐磨，因此，螺母的材料選擇鑄造鋁青銅ZCuAl10Fe3。

2.耐磨性計算

螺桿選用45鋼，螺母選用鑄造鋁青銅ZCuAl10Fe3，由參考文獻[1]表5.8查得，鋼對青銅的許用壓強[p]=18~25MPa，由表5.8注釋查得，人力驅動時，[p]值可提高約20%，即[p]=21.6~30MPa,取[p]=25MPa。由參考文獻[1]表5.8查得，對于整體式螺母，系數ψ=1.2~2.5，取ψ=2.5。

按照耐磨性條件設計螺桿螺紋中徑d2，選用梯形螺紋，則螺紋的耐磨性條件為

ps=

FQp?d2hH≤[p]

H以消去H，得 d2計算螺紋中徑d2時，引入系數ψ=

FQp

d2≥0.8??h[p]FQ

對于梯形螺紋，h=0.5p，則

d2≥0.8?[p]=0.830000=19.6mm 2?25以上三式中，FQ—螺旋的軸向載荷，N；

p —螺距，mm；

d2—螺紋中徑，mm；

h —螺紋工作高度，mm；

H—螺母旋合高度，mm；

ps—螺紋工作面上的壓強，MPa；

[p]—許用壓強，MPa。

根據螺紋中徑d2的取值范圍，由文獻[3]表11.5查得，取螺桿的公稱直徑d=32mm，螺距p=6mm，中徑d2=29mm，小徑d1=25mm，內螺紋大徑D4=33mm。

說明：此處如果選擇螺桿的公稱直徑d=24mm，螺距p=3mm，中徑d2=22.5mm，小徑d1=20.5mm，內螺紋大徑D4=24.5mm，螺桿的強度校核不滿足要求。

3.螺桿強度校核

螺桿的斷面承受軸向載荷FQ和螺紋副摩擦轉矩T1。根據第四強度理論，螺桿危險截面的強度理論為

?4FQ??16T1?????≤ [σ]

σ=

??d2??3??d3??1??1?式中：FQ—軸向載荷，N；

d1—螺紋小徑，mm；

T1—螺紋副摩擦力矩，N·mm，T1=FQtan(ψ+ρ’）

d2； 22

2[σ]—螺桿材料強度的許用應力，MPa，[σ]=

?s。3~5查參考文獻[1]表5.10，鋼對青銅的當量摩擦系數f ‘=0.08~0.10,取 f ‘=0.09，則螺紋副當量摩擦角ρ’=arctan f ‘=arctan0.09=5.1427°。

ψ為螺紋升角，ψ=arctan

1?6np=arctan=3.7679°。

??29?d2把已知的數據帶入T1的計算公式中，則得

T1=30000?tan(3.7679°+5.1427°)=68201N·mm

2代入強度計算公式，則

?4?30000??16?68201??3?

σ=????=72.2MPa 23??25??25????22由參考文獻[1]表5.9可以查得螺桿材料的許用應力[σ]=

?s，3~5σs=355MPa，[σ]=71~118MPa,取[σ]=95MPa。

顯然，σ≤[σ]，螺桿滿足強度條件。4.螺母螺紋牙的強度校核 由系數ψ=

H可求得螺母的旋合高度H=ψ×d2=2×29=58mm。d2螺母螺紋牙根部的剪切強度條件為

τ=

FQ?ZD4b≤[τ]

式中：FQ—軸向載荷，N；

D4—螺母螺紋大徑，mm；

Z—螺紋旋合圈數，Z=

H58==9.7，取Z=10； p64

b—螺紋牙根部厚度，對于梯形螺紋，b=0.65p=0.65×6=3.9mm。代入數值計算得

30000

τ==7.4MPa

??10?33?3.9查參考文獻[1]表5.9得螺母材料的許用剪切應力[τ]=30~40MPa，顯然，τ≤[τ]。

螺紋牙根部的彎曲強度條件為

σb=

3FQl?ZD4b2≤[σb]

式中：l—彎曲力臂，l=

D4?d233?29==2mm；

FQ—軸向載荷，N；

D4—螺母螺紋大徑，mm；

Z—螺紋旋合圈數，Z=

H58==9.7，取Z=10； p6

b—螺紋牙根部厚度，對于梯形螺紋，b=0.65p=0.65×6=3.9mm。代入數值計算得

3?30000?2

σb==11.4MPa

??10?33?3.92查參考文獻[1]表5.9得螺母材料的許用彎曲應力[σb]=40~60MPa。顯然，σb≤[σb]，由上述計算分析可知，螺母螺紋牙滿足強度條件。5.自鎖條件校核 由ψ=3.7679°，ρ’=5.1427°，得

ψ≤ρ’ 因此，滿足自鎖性條件。6.螺桿的穩定性校核 受壓螺桿的穩定性條件為

Fc≥2.5~4 FQ式中：Fc—螺桿穩定的臨界載荷，N；

FQ—螺桿所受軸向載荷，N。

螺桿的柔度值為

λ=

4?l d1式中：l—螺桿的最大工作長度，mm。當螺桿升到最高位置時，取其頂端承受載荷的截面到螺母高度中點的距離作為最大工作高度，則

l=180+

H螺母2+h手柄座+l退刀槽

查參考文獻[3]表11.25得，l退刀槽=7.5mm。手柄直徑d手柄=24mm(將在手柄設計中給出這一尺寸的計算），由結構尺寸經驗公式得

h手柄座=（1.8~2）d手柄=43.2~48mm 取h手柄座=44mm。

代入數值計算得

l=180+29+44+7.5=260.5mm

μ—長度系數，對于千斤頂，可看作一端固定，一端自由，故取μ=2。代入以上數值計算得

λ=

4?2?260.5=83.36

25對于45鋼調質（淬火+高溫回火），當λ<85時，有

?d1490490???252? Fc===100648.8 N 41?0.0002?21?0.0002?83.362?42??于是有

Fc100648.8= =3.35≥2.5

30000FQ因此，螺桿滿足穩定性條件。

7.螺母外徑及凸緣設計

螺母外徑由結構尺寸經驗公式得

D2 ≈1.5d=1.5×32=48mm 螺母凸緣外徑由結構尺寸經驗公式得

D3 ≈1.4D2=1.4×48=67mm 螺母凸緣厚度由結構尺寸經驗公式得

b=(0.2~0.3)H=(0.2~0.3)×58=11.6~17.4mm 取b=14mm。

8.手柄設計

加在手柄上的力需要克服螺紋副之間相對轉動的阻力矩和托杯支撐面之間的摩擦力矩。

設F為加在手柄上的力，取F=200N，L為手柄長度，則

FL=T1+T2

式中：T1—螺紋副之間相對轉動的阻力矩，N·mm；

T2—托杯支撐面之間的阻力矩，N·mm。由前述計算可得

T1=68201N·mm

331?D??2~4????D1?2?

T2=fFQ3?D??2~4??2??D?2?21

式中：D—手柄座直徑，mm，由結構尺寸經驗公式得

D=(1.6~1.8)d=(1.6~1.8)×32=51.2~57.6mm 取D=52mm；

D1—螺柱與托杯連接處直徑，mm，由結構尺寸經驗公式得

D1=(0.6~0.8)d=(0.6~0.8)×32=19.2~25.6mm 取D1=22mm。

托杯選用鑄鐵，手柄選用Q215，摩擦因數f=0.12，則

?52?4???22?2?=67200N·mm T2=?0.12?30000?3?52?4?2??22?2?233于是有

L=T1?T268201?67200=≈677mm

200F取L=200mm，加套筒長500mm。

手柄直徑

d手柄≥3FL

0.1??b?查教材可知[σb]=

?s1.5~2，查參考文獻[3]可知，σs=205MPa,則

[σb]=102.5~136.7MPa，取[σb]=110MPa。

代入數值計算得

d手柄≥3200?677=23.1mm

0.1?110取手柄直徑d手柄=24mm。

9.底座設計

螺桿下落到最低點，再留10~30mm空間，底座鑄造拔模斜度1:10，厚度選擇8mm。

D5由結構設計確定，則D5=128mm。由結構尺寸經驗公式得

D4=1.4D5=1.4×128=179mm 結構確定后，校核底面的擠壓應力

σp=

FQ??D424?D52?=

30000??17947

2?1282?=2.4MPa

底面材料選用HT100，查參考文獻[3]表10.3得，當鑄件壁厚δ=2.5~10

時，σb≥130MPa，[σp]=(0.4~0.5)σb=(0.4~0.5)×130=52~65MPa。

顯然，σp≤[σp]，滿足設計要求。

10.其他零件設計

⑴ 螺桿頂部和底部的擋圈及螺釘尺寸設計

螺桿底部必須有一個擋圈，并用螺釘加以固定，以防止螺桿全部從螺母中旋出。托杯在相應的位置也要設置擋圈，以防止托杯與螺桿脫離。

擋圈的直徑略大于螺桿外徑，所以，頂部擋圈直徑取為26mm，底部擋圈直徑取為36mm。

根據結構尺寸經驗公式得螺釘大徑為

d3=(0.25~0.3)D1=(0.25~0.4)×22=5.5~8.8mm 取其直徑為M8，根據GB/T 5783—2000確定其他尺寸。

⑵ 緊定螺釘尺寸設計

對于螺母與底座分開的結構，為了防止螺母隨螺母轉動，必須用緊定螺釘加以固定，緊定螺釘的直徑取為M6，根據GB/T71—1985確定其他尺寸。

⑶ 托杯尺寸設計

托杯直徑根據結構尺寸設計經驗公式得

DT=(2.0~2.5)d=(2.0~2.5)×32=64~80mm 取DT=70mm。

托杯高度根據結構尺寸設計經驗公式得 h=(0.8~1)D=(0.8~1)×52=41.6~52mm 取h=42mm。

托杯頂部開槽的槽深和槽寬根據經驗公式得

a=6~8mm

t=6~8mm 取a=8mm，t=8mm。

⑷ 倒角、鑄造圓角及拔模斜度設計 所有加工表面需要倒角。拔模斜度取為1:10。鑄造圓角R=2mm。

11.繪制螺旋起重器（千斤頂）裝配圖 見附A2圖紙。

參考文獻

[1] 王黎欽，陳鐵鳴.機械設計.4版.哈爾濱：哈爾濱工業大學出版社，2008.[2] 張鋒，宋寶玉.機械設計大作業指導書.北京：高等教育出版社，2009.[3] 王連明，宋寶玉.機械設計課程設計.4版.哈爾濱：哈爾濱工業大學

出版社，2010.

第四篇：3周設計說明書內容

目錄

（不要前言、引言、序言）

任務書……………………………………………..…..第1章.零件分析……………………………………..………..1.1零件的作用………………………….………………..….1.2零件的工藝分析…………………………………………

1.3零件的技術條件分析

第2章.選擇毛坯、確定毛坯尺寸、設計毛坯圖……..……..2.1選擇毛坯………………………………………..…..2.2確定零件的加工余量……………

2.3設計毛坯圖…………………………………..……..第3章.機械加工工藝過程………………….…...3.1基準的選擇……………………………………………....3.2表面加工方法的選擇…………………………………....3.3擬定機械加工工藝路線（兩個以上的方案）…....3.4加工方案的比較與優化

第4章.工序設計……………………...4.1選擇加工設備……………………………...4.2選擇刀具、量具及夾具……………………………………...4.3確定切削用量……………

4.4確定工序尺寸……………

4.5確定時間定額……………

第5章夾具設計………………………………………………

5.1本工序的加工要求與應限制的自由度

5.2確定定位方案及定位誤差的分析與計算………………….5.3夾緊方案的確定及夾緊裝置的選擇與設計……………………………

5.4確定夾具的對刀（或導向）裝置……………

5.5夾具上其它裝置的設計……………………………………………

5.6夾具體的設計……………………………………………

5.7夾具技術條件的制定……………………………………………

5.8夾具的操作說明……………

參考文獻………………………………………………

心得體會……………

附錄：

1、機械加工工藝過程卡一套

2、機械加工工序卡一張

3、夾具總裝圖一張

4、夾具體工作圖一張

第五篇：專利說明書應包括的內容

說明書應當包括下列內容：

（一）技術領域：寫明要求保護的技術方案所屬的技術領域；

（二）背景技術：寫明對發明或者實用新型的理解、檢索、審查有用的背景技術；有可能的，并引證反映這些背景技術的文件；

（三）發明內容：寫明發明或者實用新型所要解決的技術問題以及解決其技術問題采用的技術方案，并對照現有技術寫明發明或者實用新型的有益效果；

（四）附圖說明：說明書有附圖的，對各幅附圖作簡略說明；

（五）具體實施方式：詳細寫明申請人認為實現發明或者實用新型的優選方式；必要時，舉例說明；有附圖的，對照附圖。

發明或者實用新型專利申請人應當按照前款規定的方式和順序撰寫說明書，并在說明書每一部分前面寫明標題，除非其發明或者實用新型的性質用其他方式或者順序撰寫能節約說明書的篇幅并使他人能夠準確理解其發明或者實用新型。

發明或者實用新型說明書應當用詞規范、語句清楚，并不得使用“如權利要求……所述的……”一類的引用語，也不得使用商業性宣傳用語。

發明專利申請包含一個或者多個核苷酸或者氨基酸序列的，說明書應當包括符合國務院專利行政部門規定的序列表。申請人應當將該序列表作為說明書的一個單獨部分提交，并按照國務院專利行政部門的規定提交該序列表的計算機可讀形式的副本。