机械制造工艺学之极限开关座课程设计以及说明书

武汉理工大学

题 目：

机 械 制 造 工艺学 课 程 设 计 极限开关座机械加工工艺规程及专用夹具

设计

班 级： 机制1班

姓 名： 杨丽 学 号： 指导教师： 陈天 完成日期： 2009 10

任 务 书

一、设计题目:极限开关座机械加工工艺规程及φ36孔夹具设计

二、原始资料

(1)

被

加

工

零

件

(2) 生产类型:大批大量生产

- I -

的

零

件

图

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三、上交材料

1．所加工的零件图 1张 2．毛坯图 1张 3．编制机械加工工艺过程卡片 1套 4．编制所设计夹具对应的那道工序的机械加工工序卡片 1套 5．绘制夹具装配图（A0或A1） 1张

6．绘制夹具中1个零件图（A1或A2。装配图出来后，由指导教师为学生指定需绘制的零件图，一般为夹具体）。 1张

7．课程设计说明书，包括机械加工工艺规程的编制和机床夹具设计全部内容。（约5000-8000字） 1份

四、进度安排

本课程设计要求在3周内完成。 1．第l～2天查资料，绘制零件图。

2．第3～7天，完成零件的工艺性分析,确定毛坯的类型、制造方法，编制机械加工工艺规程和所加工工序的机械加工工序卡片。

3．第8～10天，完成夹具总体方案设计（画出草图，与指导教师沟通，在其同意的前提下，进行课程设计的下一步）。

4．第11～13天，完成夹具装配图的绘制。 5．第14～15天，零件图的绘制。

6．第16～18天，整理并完成设计说明书的编写。 7．第19天，完成图纸和说明书的输出打印。 8．第20～21天，答辩

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五、指导教师评语

该生设计的过程中表现 ，设计内容反映的基本概念及计算 ，设计方案 ，图纸表达 ，说明书撰写 。

综合评定成绩：

指导教师

日 期

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摘 要

这次设计的是极限开关座的夹具。包括零件图、毛坯图、装配图各一张，机械加工工艺过程卡片和与工序卡片各一张。根据零件的性质和零件图上各端面的粗糙度确定毛坯的尺寸和机械加工余量。最后拟定工艺路线图，制定该工件的夹紧方案，画出夹具装配图。 机械制造工艺学课程设计是我们学完了大学的全部基础课、技术基础课以及大部分专业课之后进行的.这是我们在进行毕业设计之前对所学各课程的一次深入的综合性的总复习,也是一次理论联系实际的训练,因此,它在我们四年的大学生活中占有重要的地位。

就我个人而言，我希望能通过这次课程设计对自己未来将从事的工作进行一次实际的训练，从中锻炼自己分析问题、解决问题的能力。由于能力所限，设计尚有许多不足之处，恳请各位老师给予指导

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Abstract

The rocker is designed to support the fixture Φ3 mm hole. Including parts map, rough map, one of the assembly, machining process card and the card with a process. According to the nature of parts and components in the face of the map on the roughness of rough determine the size and mechanical Jiagongyuliang. Finalizing the road map process, the enactment of the workpiece clamping programme, to draw fixture assembly.

Machinery Manufacturing Technology curriculum design is finished we learn all the basic course of the University, technology and the most basic course after the specialized, which is our graduation project before conducting the various courses of study by an in-depth comprehensive review of the total, is also a Theory with practical training, therefore, in our four years of university life occupy an important position.

For me personally, I hope that through the curriculum design of their future will be engaged in the work of a real training exercise from its own analysis, problem-solving abilities. As capacity constraints, there are still many deficiencies in the design, ask teachers to give guidance.

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目 录

1.零件的工艺分析 2.机械加工工艺设计

2.1毛坯的制造形式 2.2基面的选择

2.2.1 粗基面的选择

2.2.2 精基面的选择

3.制订机械加工工艺路线

3.1表面加工方法的确定 3.2加工阶段的划分 3.3工序顺序的安排 3.4确定工艺路线

4.机械加工余量、工序尺寸及公差的确定

4.1锥销孔φ36的工序尺寸 4.2确定切削用量及时间定额

5.夹具设计

5.1夹具选择 5.2夹具设计

5.2.1定位分析

5.2.2切削力及夹紧力的计算

5.3夹具操作说明 5.4.确定导向装置

6.参考文献

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1.零件的工艺分析

该零件是底座腔体表面和孔的加工，分析如下：

① 左端面壁厚10mm，锥销孔φ5，宽7mm的槽上端锪平宽13mm， ② 右端面壁厚10mm，锥销孔φ5，宽7mm的槽上端锪平宽13mm， ③ 后面壁厚10mm，孔φ36、内螺纹孔 M6；相对前端面的平行度是0.03mm，

④ 底面壁厚10mm，孔φ13上端锪平φ25

项目 锥销孔φ5 7mm槽 上端表面 下端表面 孔φ36 内螺纹M6 后端面 孔φ13 圆角φ4

公差等级 GB1804-C IT7 IT6 GB1804-C GB1804-C 零件工艺 偏差(㎜) ±0.3 0 —0.018 ±0.5 ±0.5 ±0.4 0—0.008 ±0.5 ±0.4 ±0.4 粗糙度 3.2 3.2 12.5 12.5 位置要求 ∥ 0.03 A 2.机械加工工艺设计

2.1毛坯的制造形式

零件材料为HT200，考虑到零件材料的综合性能及材料成本和加工成本,保证零件工作的可靠,采用铸造。由于年产量为50000件，属于大批生产的水平，而且零件轮廓尺寸不大，故可以采用铸造成型。 毛坯工艺（毛坯的尺寸公差和加工余量）

（表2-2） 铸造类型（砂型） 长 宽 高 壁厚 基本尺寸 127 70 50 10 尺寸公差等级 CT9 CT9 CT9 CT9 加工余量等级 MA-G MA-H MA-G MA-G 公差CT 1.7 1.7 6 1.7 加工余量 2.5 3.5 2.5 2.5 2.2基面的选择

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基面选择是工艺规程设计中的重要的设计之一，基面的选择正确与合理，可以使加工质量得到保证，生产率得到提高。否则，加工工艺过程中会问题百出，更有甚者，还会造成零件大批量的报废，使生产无法进行。

2.2.1 粗基面的选择

作为粗基准的表面应平整，没有飞边、毛刺或其他表面缺欠。该工件选择孔φ36左端面作为粗基准。采用φ36圆面定位加工内孔可保证的壁厚均匀；采用左端面作粗基准加工右端面，可以为后续工序准备好精基准。

2.2.2 精基面的选择

φ36轴线是设计基准，选择φ36轴线作为定位基准加工φ5孔，实现设计基准和工艺基准重合，保证被加工孔轴线平行度的要求。选择右端面为加工内螺纹M6、锥销孔φ5φ13的工序精基准，设计基准和工序基准重合，保证尺寸要求。

3.制订机械加工工艺路线

生产过程是指将原材料转变为成品的全过程。它包括原材料的准备、运输和保存，生产的准备，毛坯的制造，毛坯经过加工、热处理而成为零件，零件、部件经装配成为产品，机械的质量检查及其运行试验、调试，机械的油漆与包装等。

工艺过程是指在生产过程中，通过改变生产对象的形状、相互位置和性质等，使其成为成品或半成品的过程。机械产品的工艺过程又可分为铸造、锻造、冲压、焊接、机械加工、热处理、装配、涂装等工艺过程。其中与原材料变为成品直接有关的过程，称为直接生产过程，是生产过程的主要部分。而与原材料变为产品间接有关的过程，如生产准备、运输、保管、机床与工艺装备的维修等，称为辅助生 由于零件加工表面的多样性、生产设备和加工手段的加工范围的局限性、零件精度要求及产量的不同，通常零件的加工过程是由若干个顺次排列的工序组成的。工序是加工过程的基本组成单元。每一个工序又可分为一个或若干个安装、工位、工步或走刀。毛坯依次通过这些工序而变成零件。

工序是一个或一组工人，在相同的工作地对同一个或同时对几个工件连续完成的那一部分工艺过程。 工序是组成工艺过程的基本单元，也是生产计划、成本核算的基本单元。一个零件的加工过程需要包括哪些工序，由被加工零件的复杂程度、加工精度要求及其产量等因素决定

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3.1表面加工方法的确定

根据零件的几何形状、尺寸精度及位置精度等技术要求，以及加工方法所能达到的经济精度，在生产纲领已确定的情况下,可以考虑采用万能性机床配以专用工卡具,并尽量使工序集中来提高生产率。除此之外，还应当考虑经济效果，以便使生产成本尽量下降。查《机械制造课程设计指导书》9页表1-6、1-7、1-8，选择零件的加工方法及工艺路线方案如下：

底座零件各表面加工方案 加工项目 上端面 下端面 后端面 Φ36孔 φ13孔 φ5孔 内螺纹M6 锥销孔φ5 尺寸公差等级 GB1804-C GB1804-C 粗糙度 3.2 3.2 12.5 3.2 12.5 3.2 1.6 加工方案 粗铣---半精铣 粗铣---半精铣 铣 钻---扩 钻---铰 钻 钻---攻螺纹 钻—铰 备注 表1-6 表1-6 表1-12 表1-7 表1-7 表1-7 表1-10 表1-7 IT9 IT7 IT7 GB1804-C IT6 GB1804-C 3.2加工阶段的划分

在粗加工阶段。首先将精基准准备好，使后续工序都可以采用精基准定位加工，保证其他加工表面的精度要求；首先φ36左端面作为粗基准粗铣右端面，然后以此端面为精基准加工其他面和孔。采用φ22圆面定位加工内孔，保证的壁厚均匀。 3.3 工序的集中与分散

选用工序集中原则安排底座的加工工序。该底座的生产类型为大批生产，可以采用万能型机床配以专用工、夹具，以提高生产率；而且运用工序集中原则使工件的装夹次数少，不但可以缩短辅助时间，而且由于与一次装夹中加工了许多表面，有利于保证各种加工表面之间的相对位置精度要求。

3.3工序顺序的安排

机械加工工序

（1）遵循“先基准后其他”原则，首先加工基准——底座后端面、左端面和右端面。

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（2）遵循“先粗后精”原则，先安排粗加工工序，后安排精加工工序。 （3）遵循“先主后次”原则，先加工主要表面

（4）遵循“先面后孔”原则，先加工底座端面，再加工孔，确定工艺路线

3.4确定工艺路线

工序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 工序名称 粗铣底座外端面 粗铣底座内端面 精铣底座外端面 精铣底座内端面 铣宽7的槽 钻---扩φ36孔 钻铰φ12孔 钻、铰φ5锥销孔 锪宽7的槽 钻铰φ13孔 锪φ25孔 去毛刺 终检 机床装备 铣床 铣床 铣床 铣床 铣床 钻床 钻床 钻床 钻床 钻床 钻床 钳工台 刀具 铣刀 铣刀 铣刀 铣刀 铣刀 麻花钻、铰刀 麻花钻、铰刀 麻花钻锥度铰刀 麻花钻 麻花钻、铰刀 麻花钻 平锉 量具 游标卡尺 游标卡尺 游标卡尺 游标卡尺 游标卡尺 塞规.卡尺 塞规.卡尺 塞规.卡尺 卡尺 塞规.卡尺 塞规.卡尺 塞规、百分表、卡尺等

3.4.1加工设备和工艺设备

1 机床的选择：采用Z525立式铣床、钻床。

3 选择刀具：在铣床上加工的各工序，采用高速钻刀即可保证加工质量。

4选择量具：采用塞规.双用游标卡尺。

2 选择夹具：该底座的生产纲领为大批生产，所以采用专用夹具。

4.机械加工余量、工序尺寸及公差的确定

4.1锥销孔φ36的工序尺寸

由表2-28课查得，精铰余量Z=0.2mm，加工等级为IT8，公差为0.018钻孔余量为Z钻=4.8mm，加工等级为IT12，公差为0.12。 锥销孔加工工序的加工余量

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项目 φ36孔

内容 钻 扩 精度等级 工序尺寸 粗糙度 IT11 IT10 φ10 φ36 12.5 工序余量 4.8 0.2 公差 0.12 0.018 4.2确定切削用量及时间定额

4.2.1主轴转速的确定

1.钻、扩Φ36孔，以左端面为基准。

刀具：钻头直径为35mm的莫氏锥柄麻花钻，扩孔刀直径为30mm 机床：Z525立式钻床

2.钻孔工步

⑴背刀吃量аp的选择

粗加工时根据加工余量和工艺系统刚度确定аp=0.20mm。 ⑵进给量的确定 由表5-21，选取该工步得进量f=0.13mm/r。 ⑶切削速度的计算 由表5-30，按工件材料为铸铁的条件选取，切削速度v=30m/min选取。由公式n=1000v/?d可求得该工序钻头钻速n=735r/min,参照表4-9所

3.扩孔工步

1）背吃刀量的确定 取аp=3.0mm。

2）进给量的确定由表5-30，选取该工步得进给量f=1.2mm/r。 3）切削速度的计算 由表5-30，按工件材料为铸铁的条件选取，切削速度v=67.4m/min选取。由公式n=1000v/?d可求得该工序钻头钻速n=596r/min,参照表4-9所

4.2.2时间定额的计算： 工序：钻、扩Φ36孔 钻孔工步

根据表5-41，钻孔的基本时间可由公式 求得。l?10mm;1l?Dcotrk/?2(1?2?),2.l24?2;f=0.13mm/r;n=960r/min。则该工步的基本时间t=(10+2.4+2)/0.13mm/r =110.77s

Z525型立式钻床得主轴转速，取转速

n=680r/min。再将此转速代入公式v=n?d/1000=76.87m/min

Z525型立式钻床得主轴转速，取转速

n=960r/min。再将此转速代入公式v=n?d/1000=39.2m/min。

t=L/fn?(l?l1?l2)/fn

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扩孔工步

根据表5-41，扩孔基本时间可由公式则该工步的基本时间t=43s。 辅助时间的计算tf

辅助时间tf基本时间t之间的关系为tf=（0.15-0.2）t 钻孔辅助时间tf=0.2×110.77=22.154s 扩孔辅助时间tf=3.0×15=45s 4.2.3其它时间计算

除了作业时间以外，每道工序的单件时间还包括布置工作时间、休息与生理需要时间和准备与终结时间。由于该设计的生产类型为大批量生产，分摊到每个工件上的准备与终结时间甚微，可忽略不计。布置工作地时间tb是作业时间的2%-7%，休息与生理时间tx是作业时间的2%-4%，本设计均取3%，则工序的其他时间（tb +tx）可按关系式（3%+3%）×（tf+t）计算。

工序9的其他时间：tb +tx=6%×（10.8s+20s+4s）=2s 单件计算时间td=2s+111s+43s+4s+86s=246s 。

tj?l?l1?l2/fn求, l1=

（D-d1）/2*cotkr+（1-2）=4.028，l=10，l2=3，，f=1.2mm/r，n=680r/min

5.夹具设计

5.1夹具选择

夹具是一种能够使工件按一定的技术要求准确定位和牢固夹紧的工艺装备，它广泛地运用于机械加工，检测和装配等整个工艺过程中。在现代化的机械和仪器的制造业中，提高加工精度和生产率，降低制造成本，一直都是生产厂家所追求的目标。正确地设计并合理的使用夹具，是保证加工质量和提高生产率，从而降低生产成本的重要技术环节之一。同时也扩大各种机床使用范围必不可少重要手段。 （一）提出问题

（1）怎样限制零件的自由度；一个面限制3个自由度，短圆柱销限制2个自由度，削边销限制1个自由度。

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（2）怎样夹紧；设计夹具由螺旋夹紧配合V形块夹紧工件，定位块起支撑工件的作用。

（3）设计的夹具怎样排削；此次加工利用麻花钻和铰刀，排削通过钻模板与工件之间的间隙排削。

（4）怎样使夹具使用合理，便于装卸。 （二）设计思想

设计必须保证零件的加工精度，保证夹具的操作方便，夹紧可靠，使用安全，有合理的装卸空间，还要注意机构密封和防尘作用，使设计的夹具完全符合要求。

本夹具主要用来对φ36孔进行加工，这个孔尺寸精度要求为GB1804-C，表面粗糙度12.5，钻、扩以可满足其精度。所以设计时要在满足精度的前提下提高劳动生产效率，降低劳动强度。

5.2夹具设计

5.2.1定位分析

（1）定位基准的选择

据《夹具手册》知定位基准应尽可能与工序基准重合，在同一工件的各道工序中，应尽量采用同一定位基准进行加工。故加工φ36孔时，采用曲柄右端面作为定位基准。 （2）定位误差的分析

定位元件尺寸及公差的确定。夹具的主要定位元件为一个面与两个孔定位，因为该定位元件的定位基准为孔的轴线，所以基准重合△b=0，由于加工向下孔即不存在基准位移误差△j=0。 5.2.2切削力及夹紧力的计算 2、切削力及夹紧力的计算

刀具：Φ10的麻花钻，Φ5的锥度铰刀。

①钻孔切削力：查《机床夹具设计手册》P70表3-6，得钻削力计算公式：

P?70.6?D?S?HB0.90.6

式中 P───钻削力

t───钻削深度, 12mm

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S───每转进给量, 0.1mm D───麻花钻直径, Φ10mm HB───布氏硬度，140HBS 所以

P?70.6?D0.90.6?S?HB

=733（N）

②扩孔时的切削力：查《机床夹具设计手册》P70表3-6，得钻削力计算公式：

P?9.1?t?S1.20.40.6?HB

式中 P───切削力

t───钻削深度, 12mm S───每转进给量, 1mm D───镗孔钻直径, Φ13mm HB───布氏硬度，140HBS 所以

P?9.1?t1.2?S0.40.6?HB

= 495（N）

式中 t───钻削深度, 12mm

S───每转进给量, 0.1mm D───麻花钻直径, Φ13mm HB───布氏硬度，140HBS

P?0.031?t0.75?S0.6?HB?D0.4

=630（N·M）

③钻孔夹紧力：查《机床夹具设计手册》P70表3-6，查得工件以一个面和两个

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孔定位时所需夹紧力计算公式：

2Q?LW?dz?tg(???)?式中 φ───螺纹摩擦角

2?f?d1 3d1───平头螺杆端的直径

───工件与夹紧元件之间的摩擦系数,0.16

fdz───螺杆直径

? ───螺纹升角

Q ───切削力 L ───孔到定位面距离 则所需夹紧力

2Q?LW?dz?tg(???)? =399（N）

5.3夹具操作说明

2?f?d1 3此次设计的夹具夹紧原理为：通过侧面为定位基准，在圆柱销、平面实现完全定位，以钻模板引导刀具进行加工。采用压板夹紧工件。 定位元件：

定位元件是用以确定正确位置的元件。用工件定位基准或定位基面与夹具定位元件接触或配合来实现工件定位。该设计用可换定位销

5.4.确定导向装置

本工序要求对被加工的孔依次进行钻、扩的加工，最终达到工序简图上规定的加工要求，故选用快换钻套作为刀具的导向元件，查表9-13，确定钻套高度H=2d=2×4.8=9.6mm，排泄空间h=0.7d=3.4mm。d：基本偏差F7(0.010—0.022);D=10mm，偏差m6（0.001—0.010）。

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参考文献

1、机床夹具设计（第二版） 肖继德、陈宁平主编 机械工业出版社 2000.5 2、机床夹具的现代设计方法 秦国华、张卫红主编 航空工业出版社 2006.11 3、机械制造技术基础 黄健求主编 机械工业出版社 2005.11 4、机床夹具设计 秦宝荣主编 中国建材工业出版社 1998.2 5、机械制造技术基础课程设计指南 崇凯主编 化学工业出版社 2007.2 6、机械制造与模具制造工艺学 陈国香主编 情话大学出版社 2006.5 7、机械精度设计与检测技术 李彩霞主编 上海交通大学出版社 2006.1 8、机械制造技术基础 方子良主编 上海交通大学出版社 2005.1

9、敏捷夹具设计理论及应用 武良臣、郭培红等主编 煤炭工业出版社 2003.9 10、机械制造工艺及专用夹具设计指导 孙丽媛 冶金工业出版社 2002.12 11、机械制造技术基础课程设计指导教程 邹青主编 机械工业出版社 2004.8

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/i193.html