1、課程設(shè)計(jì)任務(wù)書學(xué)生姓名： 專業(yè)班級： 指導(dǎo)教師： 工作單位： 題 目: 儀器儀表機(jī)構(gòu)零件及工藝課程設(shè)計(jì) 微動裝置設(shè)計(jì)初始條件：微動裝置是儀器儀表中的一個重要部件，一般用于精確、微量地調(diào)節(jié)某一部件的相對位置。設(shè)計(jì)中要求微調(diào)裝置有示數(shù)裝置，以表示調(diào)節(jié)的數(shù)量，微調(diào)方式、微調(diào)量、示數(shù)方式自定，并要求綜合考慮裝置的工藝性。要求完成的主要任務(wù):1課程設(shè)計(jì)內(nèi)容： （1）確定微動裝置的結(jié)構(gòu)形式：螺旋-微動、螺旋-斜面微動、螺旋-杠桿微動、螺旋-齒輪微動、彈性微動及其它。 （2）計(jì)算微動量。采用不同的結(jié)構(gòu)形式有不同的計(jì)算方法，必須根據(jù)所采用的結(jié)構(gòu)形式用相應(yīng)的公式來計(jì)算。 （3）設(shè)計(jì)示數(shù)裝置時，首先要確定標(biāo)尺的類

2、型、基本參數(shù)，通過計(jì)算得出相關(guān)數(shù)據(jù)，在選材時要注意材料的裝飾性能。（4）采用人工微動調(diào)節(jié)，要注意操作的方便性，人手的靈敏度計(jì)算，采用自動調(diào)節(jié)，還須設(shè)計(jì)相應(yīng)的控制部分。 （5）要考慮裝置的裝配工藝性以及各零部件的工藝性是否合理，重點(diǎn)分析1-2個主要零件的工藝性，并擬定工藝路線，進(jìn)行工藝分析。（6）采用3D打印一個零件實(shí)物。2. 說明書要求要有完整的計(jì)算資料，必備的設(shè)計(jì)圖形和文字說明，說明書要求4000字左右。說明書的編寫和裝訂要符合武漢理工大學(xué)有關(guān)課程設(shè)計(jì)的規(guī)范。要求用CAD繪圖，機(jī)械圖紙（至少一張2號圖紙和1張主要零件圖）、電路圖紙（可選做）要符合國家標(biāo)準(zhǔn)。3課程設(shè)計(jì)答辯 根據(jù)設(shè)計(jì)者提供的設(shè)計(jì)

3、資料，檢查其是否完善，盡量提出能反映設(shè)計(jì)者設(shè)計(jì)能力的問題，根據(jù)回答情況給分。時間安排：指導(dǎo)教師簽名： 年 月 日系主任（或責(zé)任教師）簽名： 年 月 日前言微動裝置一般用于精確、微量地調(diào)節(jié)某一部件的相對位置 ，它們常常是構(gòu)成精密機(jī)械和儀器的不可缺少的部分或重要的部件。常見的微動裝置的結(jié)構(gòu)形式有螺旋-微動、螺旋-斜面微動、螺旋-杠桿微動、螺旋-齒輪微動、彈性微動等。如：顯微鏡中，調(diào)節(jié)物體相對物鏡的距離，使物象在視場中清晰，便于觀察；在儀器的讀數(shù)系統(tǒng)中，調(diào)整刻度尺的零位，如在萬能測長儀中，用摩擦微動裝置調(diào)整刻度尺的零位；還可用于儀器工作臺的微調(diào)，如萬能工具顯微鏡中工作臺的微調(diào)裝置。微動裝置性能的好壞

4、，在一定程度上影響精密機(jī)械的精度和操作性能。因此，對微動裝置的基本要求是：（1）應(yīng)有足夠的靈敏度，使微動裝置的最小位移量能滿足精密機(jī)械的使用要求。（2）傳動靈活、平穩(wěn)，無空回產(chǎn)生。（3）工作可靠，調(diào)整好的位置應(yīng)保持穩(wěn)定。（4）若微動裝置包括在儀器的讀數(shù)系統(tǒng)中，則要求微動手輪的轉(zhuǎn)動角度與直線微動（或角度微動）的位移量成正比。（5）微動手輪應(yīng)布置得當(dāng)，操作方便。（6）要有良好的工藝性，并經(jīng)久耐用。目錄1總體方案11.1微動裝置結(jié)構(gòu)分析11.2螺旋微動裝置的用途11.3螺旋微動的工作原理12結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)22.1螺桿的設(shè)計(jì)22.2擋塊的設(shè)計(jì)32.3緊定螺釘?shù)倪x用32.4螺母的設(shè)計(jì)32.5刻度套筒的設(shè)計(jì)42

5、.6手輪的設(shè)計(jì)52.7螺釘?shù)倪x用52.8機(jī)架的設(shè)計(jì)63主要零件-螺桿的工藝73.1零件工藝分析73.2工藝流程74小結(jié)8參考文獻(xiàn) 10螺旋微動裝置設(shè)計(jì)1總體方案1.1微動裝置結(jié)構(gòu)分析圖1.1如圖1.1所示，這次設(shè)計(jì)的是一個螺旋微動裝置。圖中，右側(cè)是一個螺旋微動裝置，下方是機(jī)架，左側(cè)是擋塊。旋動右側(cè)的螺旋微動裝置，推進(jìn)螺桿向左移動；當(dāng)右側(cè)的螺旋微動裝置往回旋轉(zhuǎn)，螺桿向右縮回。整個裝置結(jié)構(gòu)簡單，操作便捷，傳動誤差小，控制精度高，具有很高的實(shí)用價值。1.2螺旋微動裝置的用途 螺旋微動裝置既可以用于對未消量的精確測量，也可以用于對微小移動量的控制。前者的實(shí)際利用例子有螺旋測微器，后者的實(shí)際利用例子是機(jī)

6、床上對刀具的微量移動的控制，以切削得到尺寸精確的零件1.3螺旋微動的工作原理螺旋微動裝置由螺桿、螺母、擋塊、微動手輪、刻度套筒等組成。整個裝置固定在機(jī)架上。旋轉(zhuǎn)微動手輪時，螺桿前后移動。1.3.1螺旋微動裝置的最小微動量螺旋微動裝置的最小微動量Smin為Smin=P（/360）式中P為螺桿的螺距；為人手的靈敏度，即人手輕微旋轉(zhuǎn)手輪一下，手輪的最小轉(zhuǎn)角。在良好的工作條件下，當(dāng)手輪的直徑為15-60mm時，為1-1/4。手輪的直徑大，靈敏度也高些。由上面的式子可知，要想進(jìn)一步提高螺旋微動裝置的靈敏度，可以增大手輪和減小螺距。但手輪太大不僅使微動裝置的空間體積增大，而且由于操作不靈便反而使靈敏度降低

7、。若螺距太小，則加工難度太大，使用時也容易磨損。也正是這些原因，本次設(shè)計(jì)采用了螺旋裝置，來提高微動裝置的靈敏度。1.3.2螺旋微動裝置的精度S=P/N式中，P為螺桿的螺距，N為手輪上刻度的個數(shù)。本次設(shè)計(jì)中，選取螺距P為1mm的螺紋，手輪上的刻度個數(shù)N為100，則該微動裝置的精度S=P/N=1mm/100=0.01mm。該裝置的最小微動量Smin必須小于其精度S。1.3.3材料說明該微動裝置實(shí)現(xiàn)的是精度傳導(dǎo)，不是傳遞動力，其各個零件受力均非常小，各零件尺寸大小適中選取即可，無需對其進(jìn)行強(qiáng)度及剛度的校核，可省略不必要的、復(fù)雜的計(jì)算。2結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)2.1螺桿的設(shè)計(jì)2.1.1螺桿的尺寸設(shè)計(jì)螺桿的總長設(shè)計(jì)為

8、155mm，查詢常用螺紋的用途和特征表可知，普通螺紋應(yīng)用最廣泛，生產(chǎn)成本低，其細(xì)牙螺紋適用于軸向微調(diào)機(jī)構(gòu)，因此，螺桿上的螺紋選用普通螺紋；為了工作中傳導(dǎo)能夠平穩(wěn)精確，旋合長度需要足夠長，所以螺紋的設(shè)計(jì)長度為50mm；根據(jù)普通螺紋直徑與螺距標(biāo)準(zhǔn)組合列表，選用螺紋M12x1。螺桿右端長度設(shè)計(jì)為20mm的圓柱，為了對螺桿的行程進(jìn)行限制，應(yīng)該使圓柱直徑大于螺桿式螺紋的大徑，圓柱直徑設(shè)計(jì)為16mm。2.1.2螺桿的表面粗糙度螺桿的右邊圓柱表面粗糙度采用Ra3.2，以使螺桿與螺母光滑精密配合，實(shí)現(xiàn)對螺桿的精確導(dǎo)向；螺桿右端的圓柱體，其右端面與手輪通過螺釘緊固連接，為了使連接牢固，采用Ra0.5的表面粗糙度

9、。2.1.3螺桿的材料選擇螺桿的材料選擇9Mn2V合金鋼，其進(jìn)行的熱處理為：淬火并低溫回火。該材料的耐磨性高，有較好的尺寸穩(wěn)定性，適用于精密螺旋傳動。2.2擋塊的設(shè)計(jì)2.1.1 擋塊的尺寸設(shè)計(jì) 擋塊的邊長為16mm的方塊，四個角處的圓角為R1，厚度為10mm。擋塊的作用是通過緊定螺釘固定在螺桿上，與螺桿右端的圓柱一起限制螺桿的行進(jìn)。本設(shè)計(jì)中，螺桿的最大行程為30mm。擋塊裝配在其中心線距螺桿左端為20mm處，擋塊中心鉆有基本尺寸為8mm的通孔。2.1.2 擋塊表面粗糙度的選擇 擋塊利用鍛造成型，用切削進(jìn)行加工，通孔圓柱表面及兩端面用Ra6.3,其余為用不去除材料的方法獲得。2.1.3 材料的選

10、擇 擋塊受力很小，對強(qiáng)度及剛度沒有要求，選常用鑄造材料HT100。2.3緊定螺釘?shù)倪x用緊定螺釘常用于定位而受力較小的情況，因此該處選用緊定螺釘?？紤]到螺桿直徑較小，在其上鉆孔不宜過大，因此在螺釘標(biāo)準(zhǔn)中，選用螺釘GB/T71-2000M3x5。螺釘?shù)拇_定，決定了擋塊側(cè)面的螺紋孔的大徑大小，其大徑與螺釘大徑大致相同，為3mm，在普通螺紋直徑與螺距標(biāo)準(zhǔn)的組合系列表中，選用螺距為0.5mm的螺紋，因此該處螺紋標(biāo)記為M30.5。2.4螺母的設(shè)計(jì)2.4.1尺寸設(shè)計(jì)螺母總長為80mm，外螺紋長度為46mm，內(nèi)螺紋長度為50mm。內(nèi)螺紋與螺桿螺紋行成螺旋副，實(shí)現(xiàn)精度傳導(dǎo)，內(nèi)螺紋選用M12x1,根據(jù)普通螺紋直徑

11、與螺距標(biāo)準(zhǔn)組合系列表，外螺紋選用M20x1.5.外螺紋與機(jī)架內(nèi)螺紋形成緊密配合，以固定螺母，為了連接緊固，在螺母上設(shè)計(jì)一個圓周肩，肩高為5mm，肩寬為8mm。肩的左右端面與內(nèi)螺紋退刀槽兩端面的水平距離分別設(shè)計(jì)為2mm和4mm，以保證足夠的強(qiáng)度及剛度。螺母下端鉆有直徑為8mm，長度為5mm的光孔，其與螺桿配合，實(shí)現(xiàn)對螺桿的精確導(dǎo)向作用。2.4.2表面粗糙度的選擇螺母采用鑄造成型，采用切削進(jìn)行加工。圓周肩的右端面與機(jī)架結(jié)合，通過螺紋連接實(shí)現(xiàn)緊固連接，為使連接牢固，其表面粗糙度選用Ra12.5，螺母左端處鉆的小圓柱孔，與螺桿進(jìn)行精密的間隙配合，以實(shí)現(xiàn)精確導(dǎo)向，其表面粗糙度選用Ra3.2；對于螺母內(nèi)直

12、徑為10mm，長度為20mm的圓柱孔，其粗糙度選用Ra6.3；螺母上所有倒角的表面粗糙度為Ra12.5；其余為Ra0，即其余表面是用不去除材料的方法獲得的。2.4.3材料的選擇螺母的材料選用ZCuSn10Zn2。該材料與與鋼制螺桿配合，摩擦系數(shù)低，有較好的額抗膠合能力和耐磨性，適用于輕載、傳動精度高的傳動。2.5刻度套筒的設(shè)計(jì)2.5.1尺寸的設(shè)計(jì) 因?yàn)槁輻U的最大行程為30mm，考慮到刻度的余量及手輪與套筒配合最小量適中，刻度套筒長20mm；套筒螺紋與機(jī)架外螺紋配合，形成緊固連接，螺紋自套筒上端起，長度為30mm，根據(jù)普通螺紋直徑與螺距標(biāo)準(zhǔn)組合系列表，選用螺紋M30x2；套筒圓柱外表面的直徑設(shè)計(jì)

13、為40mm；由于螺桿導(dǎo)程為1mm，即手輪每旋轉(zhuǎn)一周，螺桿前進(jìn)或后退1mm，因此套筒上的最小分度值取為1mm，刻度線自距套筒左端5mm處開始，一直到距右端5mm處，即整個刻度部分長為40mm，示數(shù)為從-5mm到35mm；刻度線的長度：逢5刻度線的長度為4mm，逢10刻度線的長度為5mm，其余刻度線長度為3mm。2.5.2表面粗糙度的選擇為使刻度套筒與機(jī)架連接牢固可靠，套筒左端面的表面粗糙度選Ra=12.5。對于套筒外表面，為實(shí)現(xiàn)與手輪配合間隙適中，且摩擦小，并使與套筒上的刻度線精確清晰，套筒外表面的表面粗糙度選用Ra=1.6.套筒右端面無特殊作用，其表面粗糙選用Ra=0。 2.5.3材料的選擇刻

14、度套筒屬于量具，其材料選用具有高硬度，高耐磨性的高級優(yōu)質(zhì)碳素工具鋼T12A。2.6手輪的設(shè)計(jì)2.6.1尺寸的設(shè)計(jì)手輪總長為53mm，右端壁厚為5mm，中心處鉆有直徑為11mm的通孔。手輪左端的刻度圓錐面的水平距離為8mm，垂直高度為2mm。手輪內(nèi)圓柱孔與刻度套筒外表面形成間隙適中的配合，其基本尺寸為40mm，則刻度圓盤的最小直徑為40mm，其對應(yīng)的周長為40=125.6mm。為使該裝置的精度s達(dá)到0.01mm，則要求刻度圓盤等分為100份。此時，刻度圓盤上兩相鄰刻度線的間距 Xmin=Lmin/N=125.6mm/100=1.256mm 1mm ，圓盤上的刻度線間隔大于1mm ，使得相鄰刻度線

15、清晰分明，易于讀數(shù)。由于圓盤分為100等份，相鄰兩刻度線對應(yīng)的轉(zhuǎn)角=360/100=3.6（為人手的靈敏度），即滿足裝置的最小微動量小于裝置的精度值這一條件。距手輪左端20mm處，有網(wǎng)狀的滾花，其長度為20mm，以增大人手接觸手輪的摩擦力，使用方便。2.6.2表面粗糙度的選擇手輪與螺桿通過螺釘連接在一起，為使連接牢固，手輪右端面的表面粗糙度選用Ra=12.5.手輪上直徑為40mm，長為48mm的圓孔，與刻度套筒形成間隙適中的配合，為了減小手輪與刻度手輪之間的摩擦，其表面粗糙度選用Ra=1.6.手輪左端的刻度圓錐面，為使其上的刻度清晰精確，其表面粗糙度選用Ra=1.6。2.6.3材料的選擇手輪屬

16、于量具，其材料選用具有高硬度，高耐磨性的高級優(yōu)質(zhì)碳素工具鋼T12A 。2.7螺釘?shù)倪x用圖2.7螺釘使螺母與手輪緊密牢固連接在一起。為使足夠牢固，在螺釘?shù)臉?biāo)準(zhǔn)表格中選用螺釘GB/T65-2000-M10X16。則手輪上端孔的直徑應(yīng)為1.1d，即11mm；螺桿的材料為鋼，為連接牢固，則選用的螺釘旋入螺桿的長度bm=d，本設(shè)計(jì)中dm=11mm。2.8 機(jī)架的設(shè)計(jì)2.8.1 尺寸的設(shè)計(jì) 機(jī)架的總體尺寸為：底座長80mm,寬40mm,高71mm。 機(jī)架的底座底部中央處，設(shè)計(jì)一條長30mm，寬40mm，高2mm的槽，以減少底座與固定機(jī)架的其他部件的接觸面積，使接觸緊密、平穩(wěn)。底座上鉆有直徑為2mm的兩個孔

17、，孔的軸線距機(jī)架對稱性的距離設(shè)計(jì)為30mm，以使再用螺釘固定機(jī)架時，不會發(fā)生干涉。由于該裝置較小，可選用GB/T65-2000-M825的螺釘。 機(jī)架上部螺釘及孔的軸線距底座底部的距離為48mm,機(jī)架上的內(nèi)螺紋與螺母的外螺紋形成緊固連接，其螺紋選用M201.5，螺紋長度為20mm，機(jī)架外螺紋與刻度套筒內(nèi)螺紋形成緊固連接，其螺紋選用M302，長度為23mm,機(jī)架上與內(nèi)螺紋同軸的空的直徑為22mm,其長度為15mm。2.8.2 表面粗糙度的選擇 機(jī)架采用鑄造成型，利用切削進(jìn)行加工。機(jī)架的肋板左右端面為螺紋連接的接觸端面，這些表面的粗糙度均選用Ra 12.5，與內(nèi)螺紋同軸的孔的表面粗糙度選用Ra 6

18、.3，機(jī)架外螺紋右端面的表面粗糙度選用Ra 12.5，其余的表面粗糙度選用Ra 0。2.8.2 材料的選擇 機(jī)架的材料選擇強(qiáng)度、耐磨性較好的、鑄造性能好的鑄鐵HT200。3主要零件-螺桿的工藝圖3.1如圖3.1是本次設(shè)計(jì)微動裝置中的重要零件-螺桿3.1零件工藝分析零件的工藝分析就是通過對零件圖紙的分析研究，判斷該零件的結(jié)構(gòu)和技術(shù)要求是否合理，是否符合工藝性要求。（1）審查零件圖紙 通過對該零件圖的重新繪制，知原圖樣的視圖正確，尺寸、公差及技術(shù)要求齊全。（2）零件的結(jié)構(gòu)工藝性分析 該零件比較簡單，材料為9Mn2V合金鋼，沒有復(fù)雜的結(jié)構(gòu)和較高的加工要求，主要加工有各個外圓表面、端面的車削、磨削等，

19、各個待加工表面的加工精度和表面粗糙度都不難獲得。 該零件除主要工作表面加工精度均較低，不需要高精度機(jī)床加工。通過車削的粗加工半精加工等就可以達(dá)到加工要求；而主要工作表面（螺紋面）加工精度要求相對較高，需要高精度機(jī)床加工。總體都可以在正常生產(chǎn)條件下，有此可見，該零件的工藝性較好。另外，為了防止加工變形，加工螺桿時，應(yīng)采用兩頂尖裝夾并輔以跟刀架，以承受工件因重力及切削力作用而產(chǎn)生的下垂和振動。此外，還應(yīng)施以充足的切削液，有用彈簧后頂尖，使耐磨和合理幾何角度的車刀，并選用合理切削用量。3.2工藝流程備料：9Mn2V圓棒料，毛坯為25mmX200mm。要求毛坯全長彎曲度小于1mm，如超過1mm，則不能

20、使用。退火：目的在于提高材料的機(jī)械性能，消除毛坯內(nèi)應(yīng)力，改善切削加工性能。粗車：車兩端面，鉆中心孔，注意保證中心孔的精度、粗糙度，長度留切除中心孔余量，采用雙頂尖、跟刀架，粗車各段外圓并留2.5-3mm加工余量。檢驗(yàn)：徑向圓跳動小于0.3mm，若大于0.3mm，應(yīng)在半精車工序中糾正。半精車：仍采用雙頂尖、跟刀架，半精車各外圓，并留1-1.4mm加工余量。銑退刀槽：按螺紋起止點(diǎn)位置，在銑床上銑出足夠大的退刀槽。車螺紋槽：在車床上車螺紋槽，需采用雙頂尖裝夾、跟刀架保持剛性。車削后，半徑上留0.05-0.12mm的槽深余量，以便拋光。精磨：精磨各外圓表面到圖紙所要求的值。鉗工整形：以修整螺棱面、螺紋槽面上機(jī)加工未能到達(dá)的夾縫、過濾面及以上加工過程中所留下的毛刺、痕跡。檢驗(yàn):檢驗(yàn)螺桿的直線度、尺寸精度、粗糙度等，必要時修整。硬氮化處理：在井式氮化爐中進(jìn)行氣體氮化處理，氮化層深度不小于0.3mm，硬度HV850-900，氮化后表面應(yīng)呈銀灰色。切掉