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目錄 一 設(shè)計任務(wù)書………………………………………………………………………………… 2 1 設(shè)計題目………………………………………………………………………………… 2 2 課程設(shè)計目的…………………………………………………………………………… 3 3 設(shè)計內(nèi)容要求…………………………………………………………………………… 4 二 有關(guān)零件說明……………………………………………………………………………… 5 1 零件的作用及工作條件………………………………………………………………… 5 2零件的結(jié)構(gòu)及工藝特點………………………………………………………………… 5 3零件技術(shù)要求分析及主加工面的確定………………………………………………… 5 4零件結(jié)構(gòu)工藝性及選材分析…………………………………………………………… 6 三 有關(guān)設(shè)計條件的說明……………………………………………………………………… 6 四 毛坯的確定………………………………………………………………………………… 6 1 確定毛坯…………………………………………………………………… 6 2 毛坯精度等級……………………………………………………………… 6 3 估計加工表面的機械加工總余量………………………………………… 6 4 毛坯技術(shù)要求……………………………………………………………… 6 五 有關(guān)基準選擇說明………………………………………………………………………… 7 1 正確選擇定位基準……………………………………………………………………… 7 六 擬定工藝路線及重點工序的說明………………………………………………………… 8 1確定各加工表面的加工方法機加工方案……………………………………………… 8 2 確定工序集中與分散…………………………………………………………………… 9 3 加工工藝方案的擬定…………………………………………………………………… 9 七 確定加工余量，工序尺寸和公差………………………………………………………… 11 1 確定各粗銑表面的加工余量及工序尺寸………………………………………………11 2 確定各須精加工面的加工余量及工序尺寸……………………………………………11 3 根據(jù)以上數(shù)據(jù)繪制零件毛坯圖?！?2 八 確定一個工序的切削用量…………………………………………………………………13 1 確定刀具…………………………………………………………………………………13 2 確定進給量………………………………………………………………………………13 3 確定轉(zhuǎn)速和銑削速度……………………………………………………………………13 九 時間定額的確定……………………………………………………………………………13 1 計算機動工時……………………………………………………………………………13 2 計算工序輔助工時………………………………………………………………………14 3 計算工序作業(yè)工時………………………………………………………………………14 十 夾具設(shè)計……………………………………………………………………………………15 1 定位基準的選擇…………………………………………………………………………15 2 定位元件與夾緊機構(gòu)的確定……………………………………………………………15 十一 切削力和夾緊力（包括油、氣缸直徑）的計算………………………………………15 1 切屑力的計算……………………………………………………………………………15 2 計算夾緊力………………………………………………………………………………16 3 確定夾具體機構(gòu)（見附圖）……………………………………………………………17 附參考書和資料目錄………………………………………………………………………… 18 一 設(shè)計任務(wù)書 1 設(shè)計題目 (1)任務(wù)：極限開關(guān)座機械加工工藝規(guī)程及119.5底面銑削夾具設(shè)計。 (2)被加工零件零件圖： 極限開關(guān)座零件圖 2 課程設(shè)計目的 機械制造工藝學(xué)是以機械制造中的工藝問題為研究對象，實踐性較強的一門學(xué)科，學(xué)生在學(xué)完了工藝課后并完成了生產(chǎn)實習(xí)的基礎(chǔ)上，還應(yīng)通過課程設(shè)計受到一次理論聯(lián)系實際的綜合訓(xùn)練，培養(yǎng)運用所學(xué)知識分析和解決機械制造工藝技術(shù)問題的能力。通過課程設(shè)計，學(xué)生應(yīng)在下述各方面得到鍛煉： (1) 能熟練運用機械制造工藝學(xué)課程中的基本理論以及在生產(chǎn)實習(xí)中學(xué)到的實踐知識，正確的解決一個零件在加工中的定位。夾緊以及工藝路線安排、工藝尺寸確定等問題，保證零件的加工質(zhì)量。 (2) 提高結(jié)構(gòu)設(shè)計能力。學(xué)生通過設(shè)計夾具的訓(xùn)練，應(yīng)當獲得根據(jù)被加工零件的加工要求，設(shè)計出高效、省力、既經(jīng)濟合理又能保證加工質(zhì)量的夾具的能力。 (3) 學(xué)會使用手冊及圖表資料。 (4) 能具備一定創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。 3 設(shè)計內(nèi)容要求 要求編制一個典型的中等復(fù)雜程度的機器零件的機械加工工藝規(guī)程，按教師指定設(shè)計其中一道工序的專用夾具，并撰寫設(shè)計說明書。 具體內(nèi)容如下： (1) 選擇毛坯的制造方法，制定毛坯技術(shù)要求。 (2) 擬定零件的機械加工工藝過程。 (3) 合理選擇各工序的定位基準。 (4) 正確確定各工序的夾壓位置和夾緊力的方向和作用點。 (5) 確定各工序所用的加工設(shè)備。 (6) 確定刀具材料，類型及規(guī)定量具種類。 (7) 確定一個加工表面的工序余量和總余量。 (8) 選定一個工序的切削用量。 (9) 確定工序尺寸，正確擬訂工序技術(shù)要求。 (10) 確定工序使用的冷卻潤滑液。 (11) 計算一個工序的單件工時。 (12) 設(shè)計指定工序的專用夾具（需計算切削力、夾緊力）。繪制夾具裝配圖。 (13) 測繪夾具中的指定零件。 (14) 填寫工藝文件。 (15) 編寫設(shè)計說明書。 二 有關(guān)零件說明 1 零件的作用及工作條件 極限開關(guān)又叫限位開關(guān)，所謂極限就是最后的一道防線，是作為限位來用的，他的工作原理是：在開關(guān)的一端有一可撥動的連桿（此連桿上動或下動均可切斷電源），在設(shè)備上有一固定的突出凸鐵，在線路限位失靈的情況下，開關(guān)連桿就會碰到設(shè)備上的突出凸鐵，直接切斷電源，從而保護人身與設(shè)備的安全，大多用在設(shè)備的往返部分上，比如建筑用的升降機。而我們所設(shè)計的極限開關(guān)座就是裝載極限開關(guān)的底座。 2零件的結(jié)構(gòu)及工藝特點 這次課程設(shè)計主要設(shè)計是極限開關(guān)座的底座，此改必須在絕緣條件下工作。該極限開關(guān)座結(jié)構(gòu)簡單，無復(fù)雜面，用普通機床和刀具即可加工。 3零件技術(shù)要求分析及主加工面的確定 該零件是底座各表面和孔的加工，分析如下： (1)前表面壁厚12mm，錐銷孔，寬7mm的槽上端锪平寬13mm； (2)右表面壁厚10mm，螺紋孔，孔，相對于前表面的垂直度是0.02mm。 零件工藝 項目 公差等級 偏差(㎜) 粗糙度 位置要求 錐銷孔 GB1804-C 螺紋孔 IT6 前端面 12.5 0.02 A 后端面 3.2 左端面 12.5 右端面 3.2 0.02 A 孔 GB1804-C 12.5 7mm槽 IT7 錐銷孔和螺紋孔公差為0.6mm，其余皆為未注公差，精度等級為14。極限開關(guān)座后端面和右端面的表面粗糙度為3.2，其余為不去除材料毛坯粗糙度。 4零件結(jié)構(gòu)工藝性及選材分析 該極限開關(guān)座為底座，形狀一般，精度要求不高。鑄件要求不能有砂孔、疏松等缺陷，以保證零件的強度、硬度及疲勞度，在靜力的作用下，不至于發(fā)生意外事故。 三 有關(guān)設(shè)計條件的說明 (1)生產(chǎn)類型大批：大量生產(chǎn)。 (2)工藝安排的基本傾向：工序分散原則。 (3)設(shè)備選擇：通用設(shè)備+專用工裝。 (4)工藝手段：常規(guī)工藝。 四 毛坯的確定 1 確定毛坯 零件材料為灰鑄鐵HT200，考慮到零件材料的綜合性能及材料成本和加工成本,保證零件工作的可靠,采用鑄造。由于生產(chǎn)類型為大批量生產(chǎn)，而且零件輪廓尺寸不大，故可以采用金屬模機械砂型鑄造成型。 2 毛坯精度等級 因選用金屬模機械砂型鑄造成型，查表《鑄件的尺寸偏差》，毛坯的尺寸偏差為。 3 估計加工表面的機械加工總余量 根據(jù)極限開關(guān)座毛坯的最大輪廓尺寸和加工表面的基本尺寸，查表《鑄件的機械加工余量》（按中間等級2級精度查表）可得出，頂面的機械加工余量為4mm，底面及側(cè)面的機械加工余量為3。各加工表面的機械加工余量統(tǒng)一取4mm。 4 毛坯技術(shù)要求 鑄件要求不能有砂孔、疏松等缺陷，以保證零件的強度、硬度及疲勞度，在靜力的作用下，不至于發(fā)生意外事故。 五 有關(guān)基準選擇說明 1 正確選擇定位基準 基面選擇是工藝規(guī)程設(shè)計中的重要的設(shè)計之一，基面的選擇正確與合理，可以使加工質(zhì)量得到保證，生產(chǎn)率得到提高。否則，加工工藝過程中會問題百出，更有甚者，還會造成零件大批量的報廢，使生產(chǎn)無法進行。 由于零件加工表面較多，為了清楚的進行工藝路線的擬定，對各表面進行如圖所示大寫字母標注，以方便說明。 根據(jù)零件圖紙及零件的使用情況分析，知錐銷孔，螺紋孔，孔，寬7mm的槽沉頭槽寬13mm以及前端面A、右端面D均需正確定位才能保證。故對基準的選擇應(yīng)予以分析。 各面代號表達簡圖 1.1 選定粗基準 選擇粗基準主要是選擇第一道機械加工工序的定位基準，進行粗加工，以便為后續(xù)的工序提供精基準。選擇粗基準的原則要注意的主要為：一是選擇后對各加工表面的余量表面的影響；而是考慮怎樣保證不加工面與加工面間的尺寸及相互位置要求。 綜合考慮，選取加工余量最小的面（余量足夠原則）及需保證表面質(zhì)量的面（余量均勻原則）為粗基準。現(xiàn)選取E面、F面和A面為粗基準，A面為主要工序尺寸定位基準，在銑床夾具上用平口鉗夾住工件E面F面，消除工件的六個自由度，達到完全定位，銑削工件底座表面即視圖前端面B面，為之后的工序作準備。 1.2 選定精基準 為保證零件的加工及零件的裝夾準確方便，主要依據(jù)“基準重合”原則和“基準統(tǒng)一”原則。當設(shè)計基準與工序基準不重合時，應(yīng)進行尺寸換算，其后有專門計算。 因極限開關(guān)座有A面、D面、錐銷孔，螺紋孔，孔，寬7mm的槽沉頭槽寬13mm須精加工，牽涉多個表面，主要以底座B面為精基準，特殊之處采用互為基準原則，另選去基準以保證位置精度。 各工序工件的定位基準、夾壓位置、夾緊力的方向和作用點將在工藝路線的擬定中詳細說明。 六 擬定工藝路線及重點工序的說明 1確定各加工表面的加工方法機加工方案 本零件的加工面有平面孔、槽孔和螺紋孔等，材料為HT200，一零件圖標的表面粗糙度及所得的公差等級等要求，由《機械加工工藝手冊》查表表5.2-8及表5.2-9確定各表面加工方法如下： 1）A平面：尺寸精度要求不高，表面粗糙度 ，與D平面垂直度為0.02。 工藝路線：粗銑半精銑。 2）B平面：尺寸精度要求不高，表面粗糙度。 工藝路線：粗銑。 3）C平面：尺寸精度要求不高，表面粗糙度。 工藝路線：粗銑。 4）D平面：尺寸精度要求不高，表面粗糙度 ，與A平面垂直度為0.02。 工藝路線：粗銑半精銑。 5) E平面：尺寸精度要求不高，表面粗糙度。 工藝路線：粗銑。 6) F平面：尺寸精度要求不高，表面粗糙度。 工藝路線：粗銑。 7) G平面：尺寸精度要求不高，表面粗糙度。 工藝路線：粗銑。 8) H平面：尺寸精度要求不高，表面粗糙度。 工藝路線：粗銑。 9) I平面：尺寸精度要求不高，表面粗糙度。 工藝路線：粗銑。 10) 兩個錐銷孔：未注明表面粗糙度，公差等級按IT14級，表面粗糙度。 工藝路線：鉆。 11）兩個槽孔：未注明表面粗糙度，公差等級按IT14級，表面粗糙度。 工藝路線：鉆，槽在鉆孔時平移動加工而成。 12）孔：尺寸精度要求不高，表面粗糙度。 工藝路線：鉆。 13）兩個螺紋孔。 工藝路線：鉆攻絲。 14）兩個倒角：未標注表面粗糙度，取表面粗糙度。 工藝路線：銼。 2 確定工序集中與分散 根據(jù)給定條件，及零件各表面的加工情況，以及本次課程設(shè)計的工藝安排傾向，主要依據(jù)工序分散原則，對工件實施擬定加工工藝方案。具體方案見下文加工工藝方案的擬定 3 加工工藝方案的擬定 工序 01：鑄造毛坯 工序 02：熱處理 時效處理 工序 03：以A面工序基準為粗基準，輔以E面F面定位，夾緊力主要施加在E面F面,粗銑B面。選用x62w萬能銑床。 工序 04：以B面工序基準為定位基準，輔以E面F面定位，夾緊力主要施加在E面F面,粗銑A面。選用x62w萬能銑床。 工序 05：以B面工序基準為定位基準，輔以C面D面定位，夾緊力主要施加在C面D面,粗銑I面。選用x62w萬能銑床。 工序 06：以C面工序基準為定位基準，輔以I面B面定位，夾緊力主要施加在I面B面,粗銑D面。選用x62w萬能銑床。 工序 07：以D面工序基準為定位基準，輔以I面B面定位，夾緊力主要施加在I面B面,粗銑C面。選用x62w萬能銑床。 工序 08：以E面工序基準為定位基準，輔以A面B面定位，夾緊力主要施加在A面B面,粗銑F面。選用x62w萬能銑床。 工序 09：以F面工序基準為定位基準，輔以A面B面定位，夾緊力主要施加在A面B面,粗銑E面。選用x62w萬能銑床。 工序 10：以G面工序基準為定位基準，輔以A面B面定位，夾緊力主要施加在C面D面,粗銑E面。選用x62w萬能銑床。 工序 11：以C面工序基準為定位基準，輔以E面F面定位，夾緊力主要施加在A面B面,粗銑E面。選用x62w萬能銑床。 工序 12：夾緊E面F面，平銼刀倒角。 工序 13：以G面工序基準為定位基準，輔以E面F面定位，夾緊力主要施加在E面F面，鉆錐銷孔及寬7mm的槽孔锪槽寬13mm。選用Z525立式鉆床及專用夾具。 工序 14：以錐銷孔軸線工序基準為定位基準，輔以I面B面定位，夾緊力主要施加在I面B面，鉆孔。選用Z525立式鉆床及專用夾具。 工序 15：以B面工序基準為定位基準，輔以E面F面定位，夾緊力主要施加在E面F面,精銑A面。選用x62w萬能銑床。 工序 16：以C面工序基準為定位基準，輔以I面B面定位，夾緊力主要施加在I面B面,精銑D面。選用x62w萬能銑床。 工序 17：以孔軸線工序基準為定位基準，輔以I面B面定位，夾緊力主要施加在I面B面,鉆螺紋孔、攻絲。選用x62w選用Z525立式鉆床及專用夾具。 工序 18：去銳邊毛刺，吹鐵屑。 工序 19：按檢驗工序卡片的要求檢驗。 以上工序更詳盡部分見“機械加工工序卡片”。 七 確定加工余量，工序尺寸和公差 1 確定各粗銑表面的加工余量及工序尺寸 已知： （1）各粗銑表面只需一次粗銑加工，包括以下平面： E面、F面、G面和H面； （2）毛坯尺寸機器偏差； 粗銑各表面的公差等級取IT12級，表面粗糙度取。因為為壁厚單邊銑削加工余量，毛坯加工余量取2mm。 根據(jù)工序尺寸和公差等級，各粗銑表面的加工余量及工序尺寸見下表 工序 基本尺寸/mm 工序余量Z/mm 公差等級 偏差/mm 尺寸及其公差/mm 表面粗糙度 粗銑E、F面 2x4mm IT12 粗銑G、H面 2x4mm IT12 2 確定各須精加工面的加工余量及工序尺寸 已知： （1）各精加工表面需粗銑半精銑加工，包括以下平面： A面、B面、C面和D面； （2）毛坯尺寸機器偏差； 查表《平面加工余量及公差》得出，半精加工的加工余量經(jīng)驗值是1.0mm公差，因定位基準采取精基準中的基準統(tǒng)一原則，粗銑半精銑不存在定位誤差，加工余量均取1mm。 根據(jù)工序尺寸和公差等級，各精加工表面的加工余量及工序尺寸見下表 工序 基本尺寸/mm 工序余量Z/mm 公差等級 偏差/mm 尺寸及其公差/mm 表面粗糙度 半精銑A面 1mm IT9 粗銑A、B面 2x4mm IT12 毛坯 9mm 半精銑D面 1mm IT9 粗銑D面 4mm IT12 毛坯 5mm （3）各孔槽直徑均小于40mm皆鑄造成實心孔。 3 根據(jù)以上數(shù)據(jù)繪制零件毛坯圖。 八 確定一個工序的切削用量 粗銑工序 所規(guī)定的設(shè)計任務(wù)為視圖前端面B平面的粗銑夾具設(shè)計，所以對B平面的粗銑銑削用量進行計算。 1 確定刀具 底面由粗銑加工完成，采用高速鋼銑刀，機床的型號X62W臥式。 2 確定進給量 根據(jù)加工材料（因表中未列出鑄鐵材料，可根據(jù)材料的硬度170~241），確定加工余量，由毛坯圖可知，總加工余量為4mm。由《常見通用機床的主軸轉(zhuǎn)速表》查得進給量為23.5~1180mm/r,取粗銑每齒粗銑的進給量為3mm/r。銑削速度查表取30m/min。 3 確定轉(zhuǎn)速和銑削速度 根據(jù)工序中最大尺寸119.5mm取120mm和轉(zhuǎn)速30m/min故相應(yīng)的切削速度分別為： 查表《常見通用機床的主軸轉(zhuǎn)速和進給量表》銑床技術(shù)參數(shù)（X62臥式），取n=95r/min，實際切削速度為 九 時間定額的確定 粗銑工序工時定額 所規(guī)定的設(shè)計任務(wù)為視圖前端面B平面的粗銑夾具設(shè)計，所以對B平面的粗銑工序工時定額進行計算。 1 計算機動工時 根據(jù)表《典型加工情況下T基本的計算》查的，銑削工序的基本工時定額計算： 基本工時計算見下表 基本工時時間表 工序 工步內(nèi)容 背吃刀量/mm 進給量s/(mm/r) n/(r/min) 粗銑 粗銑B面 4 3 95 工件長度L/mm 切入長度L1/mm 切除長度L2/mm 走到次數(shù) 機動時間 120 20 20 1 34 2 計算工序輔助工時 輔助工時時間表 動作 時間 動作 時間 拿取清掃工件 0.03 工件退離并復(fù)位 0.05 清掃工件和夾具定位基面 0.1 停止機床 0.01 放下清掃工具 0.02 放松夾緊 0.04x60 拿取工件并放在夾具上 0.5 取下工件 0.5 夾緊工件 0.05x60 取量具 0.04 啟動機床 0.01 測量尺寸（樣板測平面） 0.04x60 工件快速趨近刀具 0.06 放下量具 0.1 接通自動進給 0.01 斷開自動進給 0.01 合計 9.24 3 計算工序作業(yè)工時 該工序作業(yè)工時時間的公式如下 工序工時計算=該工序基本公式+輔助工時=9.24+34s=43.24s 此外還應(yīng)考慮工作地點服務(wù)時間與供人休息和自然需要時間。且應(yīng)滿足 十 夾具設(shè)計 所規(guī)定的設(shè)計任務(wù)為視圖前端面B平面的粗銑夾具設(shè)計。 1 定位基準的選擇 本夾具主要用來銑削極限開關(guān)座底座即視圖前端面B面，此面的形位公差和表面粗糙度要求均不高，無特殊要求，主要銑削面在于上部分部分，由粗基準的選擇原則，主要以A面、E面和F面來定位。因此在本道工序，在保證提高勞動生產(chǎn)率的同時可以設(shè)計選用比較簡單的夾具。以A面為主要基準，另選取E面和F面做輔助定位。 為降低生產(chǎn)成本和使得夾具簡單，本設(shè)計采用螺旋夾緊的方式。 2 定位元件與夾緊機構(gòu)的確定 （1）確定定位元件 加工主要為銑削，各零件毛坯需定位位置均為平面，主要采用支撐板與支撐釘定位。由于工件兩部分主要表面呈，所以還需添加可調(diào)式輔助支撐。 （2）確定夾緊機構(gòu) 針對批量生產(chǎn)的工藝特性，此夾具采用螺旋夾緊機構(gòu)壓緊工件。夾緊工件時，把壓板轉(zhuǎn)動到工件上方，然后調(diào)節(jié)壓板高度，使壓板緩緩降下，當壓板接近工件時，再擰緊螺母夾緊機構(gòu)。 十一 切削力和夾緊力（包括油、氣缸直徑）的計算 1 切屑力的計算 由機床夾具設(shè)計手冊軟件版V1.0 式中F——銑削力 ——在高速鋼刀（W18Cr14V）銑刀銑削時，考慮工件材料及銑刀類型的系數(shù)，其值查表。 ——銑削深度（mm） ——每齒進給量（mm） ——銑刀直徑（mm） ——銑削深度（mm） ——銑刀齒數(shù) ——用高速鋼（W18Cr14V）銑刀銑削時，考慮工件材料機械性能不同的修正系數(shù)。 對于灰鑄鐵 將數(shù)據(jù)帶入計算軟件得切削力 2 計算夾緊力 采用光面壓塊的壓緊螺釘夾緊機構(gòu)，該機構(gòu)主要靠壓緊螺釘夾緊，屬于單個不同螺旋夾緊，查表得： 式中： ——主切削力（N）; ——切削轉(zhuǎn)動力臂，取螺紋孔中經(jīng)的1/2，即4.5 ——摩擦阻力矩，取兩定板尺寸的一半，即94mm ——工件與定位原件表面的摩擦系數(shù)，取0.15 K——安全系數(shù)，取2.5 由上式可得夾緊力W=1007.5N。 3 確定夾具體機構(gòu)（見附圖） 操作說明：將工件放入定位塊上，靠緊垂直面定位釘，調(diào)節(jié)左方輔助支撐釘，工件左靠至左面定位釘，靠緊垂直面定位釘，首先擰緊左邊浮動壓塊夾緊螺釘，然后擰緊右邊擺桿螺栓夾緊螺母。加工完畢，松開右邊擺桿螺栓夾緊螺母，松開左邊浮動壓塊夾緊螺釘，拿出工件。 前視圖 俯視圖 側(cè)視圖 附參考書和資料目錄 [1] 王先逵 《機械加工工藝手冊——機械加工工藝規(guī)程制定》2008年 機械工業(yè)出版社 [2] 王先逵 《機械加工工藝手冊——銑削、鋸削加工》2008年 機械工業(yè)出版社 [3] 王先逵 《機械加工工藝手冊——銑削、鋸削加工》2008年 機械工業(yè)出版社 [4] 徐海枝 《機械加工工藝編制》2009年 北京理工大學(xué)出版社 [5] 李昌年 《機床夾具設(shè)計與制造》2007年 機械工業(yè)出版社 [6] 王丹 《機械加工夾具及選用》2009年5月 化工工業(yè)出版社 [7] 機床夾具設(shè)計手冊軟件版V1.0 [8] 機械加工工藝手冊（軟件版） 19