机械毕业设计（论文）-锥轴零件加工工艺及钻φ3孔夹具设计【全套图纸】.pdf

i xx 大学大学 毕业设计论文 锥轴工艺及钻 3 孔夹具设计 所 在 学 院 专 业 班 级 姓 名 学 号 指 导 老 师 年 月 日 ii 摘 要 锥轴零件加工工艺及钻床夹具设计是包括零件加工的工艺设计、工序设计以及专用 夹具的设计三部分。在工艺设计中要首先对零件进行分析，了解零件的工艺再设计出毛 坯的结构，并选择好零件的加工基准，设计出零件的工艺路线；接着对零件各个工步的 工序进行尺寸计算，关键是决定出各个工序的工艺装备及切削用量；然后进行专用夹具 的设计，选择设计出夹具的各个组成部件，如定位元件、夹紧元件、引导元件、夹具体 与机床的连接部件以及其它部件；计算出夹具定位时产生的定位误差，分析夹具结构的 合理性与不足之处，并在以后设计中注意改进。 关键词：工艺，工序，切削用量，夹紧，定位，误差 全套图纸，加全套图纸，加 153893706 iii 目 录 摘 要 . ii 目 录 iii 第 1 章 绪论 1 1.1 机械加工工艺概述 . 1 1.2 机械加工工艺流程 1 1.3 夹具概述 2 1.4 机床夹具的功能 2 1.5 机床夹具的发展趋势 3 1.5.1 机床夹具的现状 . 3 1.5.2 现代机床夹具的发展方向 3 第 2 章 零件的分析 5 2.1 零件的形状 . 5 2.2 零件的工艺分析 . 6 第第 3 章章 工艺规程设计工艺规程设计 7 3.1 确定毛坯的制造形式 . 7 3.2 基面的选择 . 7 3.3 制定工艺路线 . 7 3.3.1 工艺路线方案一 . 7 3.3.2 工艺路线方案二 . 8 3.3.3 工艺方案的比较与分析 . 9 3.4 选择加工设备和工艺装备 . 10 iv 3.4.1 机床选用 . 10 3.4.2 选择刀具 . 10 3.4.3 选择量具 . 10 3.5 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定 . 11 3.6 确定切削用量及基本工时 13 3.7 时间定额计算及生产安排 . 23 第 4 章 钻 3 孔夹具设计 28 4.1 定位基准的选择 28 4.2 切削力的计算与夹紧力分析 28 4.3 夹紧元件及动力装置确定 29 4.4 钻套、衬套及夹具体设计 29 4.5 夹具精度分析 31 总 结 32 致 谢 33 参 考 文 献 34 1 第 1 章 绪论 1.1 机械加工工艺概述 机械加工工艺是指用机械加工的方法改变毛坯的形状、尺寸、相对位置和性质使其 成为合格零件的全过程，加工工艺是工人进行加工的一个依据。 一个普通零件的加工工艺流程是粗加工-精加工-装配-检验-包装，就是个加工的笼 统的流程。 机械加工工艺流程是工件或者零件制造加工的步骤，采用机械加工的方法，直接改 变毛坯的形状、尺寸和表面质量等，使其成为零件的过程称为机械加工工艺过程。 比如，上面说的，粗加工可能包括毛坯制造，打磨等等，精加工可能分为车，钳工， 铣床，等等，每个步骤就要有详 细的数据了，比如粗糙度要达到多少，公差要达到多 少。机械加工工艺就是在流程的基础上，改变生产对象的形状、尺寸、相对位置和性质 等，使其成为成品 或半成品，是每个步骤，每个流程的详细说明。 总的来说，加工工艺是每个步骤的详细参数工艺流程是纲领，工艺规程是某个厂根 据实际情况编写的特定的加工工艺。 1.2 机械加工工艺流程 机械加工工艺规程一般包括以下内容：工件加工的工艺路线、各工序的具体内容及 所用的设备和工艺装备、工件的检验项目及 检验方法、切削用量、时间定额等。 制订工艺规程的步骤 1) 计算年生产纲领，确定生产类型。 2) 分析零件图及产品装配图，对零件进行工艺分析。 3) 确定各工序的加工余量，计算工序尺寸及公差。 4) 确定各工序所用的设备及刀具、夹具、量具和辅助工具。 5) 填写工艺文件。 6) 选择毛坯。 7) 拟订工艺路线。 8) 确定切削用量及工时定额。 8) 确定各主要工序的技术要求及检验方法。 在制订工艺规程的过程中，往往要对前面已初步确定的内容进行调整，以提高经济 2 效益。在执行工艺规程过程中，可能会出现前所未料的情况，如生产条件的变化，新技 术、新工艺的引进，新材料、先进设备的应用等，都要求及时对工艺规程进行修订和完 善。 1.3 夹具概述 现代生产中，机床夹具是一种不可缺少的工艺装备，它直接影响着加工的精度、劳 动生产率和产品的制造成本等，在企业的产品设计和制造以及生产技术准备中占有极其 重要的地位。 夹具是一种装夹工件的工艺装备，它广泛地应用于机械制造过程的切削加工、热处 理、装配、焊接和检测等工艺过程中。 在金属切削机床上使用的夹具统称为机床夹具。在机床夹具设计是一项重要的技术 工作。 1.4 机床夹具的功能 在机床上用夹具装夹工件时，其主要功能是使工件定位和夹紧。 1机床夹具的主要功能 机床夹具的主要功能是装工件，使工件在夹具中定位和夹紧。 （1） 定位 定位是通过工件定位基准面与夹具定位元件面接触或配合实现的。 确定工件在夹具中占有正确位置的过程。正确的定位可以保证工件加工的尺寸和位 置精度要求。 （2）夹紧 由于工件在加工时，受到各种力的作用，若不将工件固定，则工件会松动、脱落。 工件定位后将其固定，使其在加工过程中保持定位位置不变的操作。因此，夹紧为工件 提供了安全、可靠的加工条件。 2机床夹具的特殊功能 机床夹具的特殊功能主要是对刀和导向。 （1）对刀 如铣床夹具中的对刀块，它能迅速地确定铣刀相对于夹具的正确位置。 调整刀具切削刃相对工件或夹具的正确位置。 （2）导向 导向元件制成模板形式，故钻床夹具常称为钻模 如钻床夹具中的钻模板的钻套，能迅速地确定钻头的位置 3 并引导其进行钻削。 。镗床夹具（镗模）也具有导向功能。 1.5 机床夹具的发展趋势 随着科学技术的巨大进步及社会生产力的迅速提高，夹具已从一种辅助工具发展成 为门类齐全的工艺装备。 1.5.1 机床夹具的现状 数控机床（nc） 、加工中心（mc） 、成组技术（gt） 、柔性制造系统（fms）等新技术 的应用现代生产要求企业所制造的产品品种经常更新换代，以适应市场激烈的竞争。特 别是近年来， ，对机床夹具提出了如下新的要求： 1）适用于各种现代化制造技术的新型机床夹具。 2）能装夹一组具有相似性特征的工件。 3）提高机床夹具的标准化程度。 4）能迅速而方便地装备新产品的投产，以缩短生产准备周期，降低生产成本。 5）适用于精密加工的高精度机床夹具。 6）采用液压或气压夹紧的高效夹紧装置，以进一步提高劳动生产率。 1.5.2 现代机床夹具的发展方向 现代机床夹具的发展方向主要表现为标准化、精密化、高效化、柔性化四个方面。 标准化 机床夹具的标准化，有利于夹具的商品化生产，有利于缩短生产准备周期，降低生 产总成本。 目前我国已有夹具零件及部件的国家标准：gb/t2148t225991 以及各类通用夹 具、组合夹具标准等。 夹具的标准化阶段是通用化的深入，主要是确立夹具零件或部件的尺寸系列，为夹 具工作图的审查创造良好的条件。 通用化方法包括夹具、部件、元件、毛坏和材料的通用化。 精密化 精密化夹具的结构类型很多，随着机械产品精度的日益提高，势必相应提高了对夹 具的精度要求。例如用于精密分度的多齿盘，其分度精度可达0.1；用于精密车削的 高精度三爪卡盘，其定心精度为 5m；精密心轴的同轴度公差可控制在 1m 内；又如 用于轴承套圈磨削的电磁无心夹具，工件的圆度公差可达 0.20.5m。 4 高效化 高效化夹具主要用来减少工件加工的基本时间和辅助时间，以提高劳动生产率，减 轻工人的劳动强度。常见的高效化夹具有：自动化夹具、高速化夹具、具有夹紧动力装 置的夹具等。 柔性化 机床夹具的柔性化与机床的柔性化相似，它是指机床夹具通过调整、拼装、组合等 方式，以适应可变因素的能力。 具有柔性化特征的新型夹具种类主要有：组合夹具、通用可调夹具、成组夹具、拼 装夹具、数控机床夹具等。可变因素主要有：工序特征、生产批量、工件的形状和尺寸 等。在较长时间内，夹具的柔性化将是夹具发展的主要方向。 5 第 2 章 零件的分析 2.1 零件的形状 题目给的零件是锥轴零件，主要作用是起连接作用。 零件的实际形状如上图所示， 从零件图上看，该零件是典型的零件，结构比较简 单。具体尺寸，公差如下图所示。 6 2.2 零件的工艺分析 由零件图可知，其材料为 35，适用于承受较大应力和要求耐磨零件。 锥轴零件主要加工表面为：1.车外圆及端面，表面粗糙度 a r 值为 3.2 m。2.车外 圆及端面，表面粗糙度 a r 值 3.2 m。3.车装配孔，表面粗糙度 a r 值 3.2 m。4.半精 车侧面，及表面粗糙度 a r 值 3.2 m。5.两侧面粗糙度 a r 值 6.3 m、12.5 m，法兰面 粗糙度 a r 值 6.3 m。 锥轴共有两组加工表面，他们之间有一定的位置要求。现分述如下： (1)左端的加工表面： 这一组加工表面包括：大头端面，16 内圆，倒角钻孔并攻丝。这一部份只有端 面有 6.3 的粗糙度要求，要求并不高，粗车后半精车就可以达到精度要求。而钻工没有 精度要求，因此一道工序就可以达到要求，并不需要扩孔、铰孔等工序。 (2).小头端面的加工表面： 这一组加工表面包括：小头端面；50 的外圆，粗糙度为 0.8；30 的外圆， 10 度斜面外圆，并带有倒角；钻中心孔。其要求也不高，粗车后半精车就可以达到精度 要求。其中，8 的孔或内圆直接在上做镗工就行了。 7 第第 3 章章 工艺规程设计工艺规程设计 本锥轴假设年产量为 10 万台，每台车床需要该零件 1 个，备品率为 19%，废品率 为 0.25%，每日工作班次为 2 班。 该零件材料为 35，依据设计要求 q=100000 件/年，n=1 件/台；结合生产实际，备 品率和 废品率分别取 19%和 0.25%代入公式得该工件的生产纲领 n=2xqn(1+)（1+)=238595 件/年 3.1 确定毛坯的制造形式 零件材料为 35， 年产量已达成批生产水平， 而且零件轮廓尺寸不大， 可以采用锻造， 这从提高生产效率，保证加工精度，减少生产成本上考虑，也是应该的。 3.2 基面的选择 基面选择是工艺规程设计中的重要工作之一，基面选择的正确与合理，可以使加工 质量得到保证，生产效率得以提高。否则，不但使加工工艺过程中的问题百出，更有甚 者，还会造成零件大批报废，使生产无法正常进行。 粗基准的选择，对像锥轴这样的零件来说，选好粗基准是至关重要的。对本零件来 说，如果外圆的端面做基准，则可能造成这一组内外圆的面与零件的外形不对称，按照 有关粗基准的选择原则(即当零件有不加工表面时，应以这些不加工表面做粗基准，若 零件有若干个不加工表面时，则应以与加工表面要求相对应位置精度较高的不加工表面 做为粗基准)。 对于精基准而言， 主要应该考虑基准重合的问题， 当设计基准与工序基准不重合时， 应该进行尺寸换算，这在以后还要专门计算，此处不在重复。 3.3 制定工艺路线 制定工艺路线的出发点，应当是使零件的几何形状、尺寸精度及位置精度等技术要 求能得到合理的保证。在生产纲领已经确定为成批生产的条件下，可以考虑采用万能性 机床配以专用夹具， 并尽量使工序集中来提高生产率。 除此以外， 还应当考虑经济效果， 以便使生产成本尽量下降。 3.3.1 工艺路线方案一 10 锻造 锻造出毛坯 20 热处理 毛坯热处理，时效处理 8 30 粗车 粗车小头端面，粗车外圆50，粗车外圆30，粗车外圆 10 度斜面，粗车 各外圆台阶及圆弧圆角，注意各外圆留 1mm 的半精车余量 40 粗车 掉头，粗车大头端面，粗车外圆90，粗车各外圆台阶及圆弧圆角，注意各 外圆留 1mm 的半精车余量 50 热处理 渗碳 0.8- 1，淬火 58- 62hrc 60 半精车 半精车小头端面，半精车外圆50，半精车外圆30，半精车外圆 10 度斜 面，半精车各外圆台阶及圆弧圆角 70 半精车 掉头，半精车大头端面，半精车外圆90，半精车各外圆台阶及圆弧圆角 80 半精车 车退刀槽 2x2 到规定尺寸精度 90 半精车 车螺纹 m30x2 到规定尺寸精度 100 钻 钻中心孔16，开口部 60 度倒角 110 钻 钻中心孔8，开口部 60 度倒角 120 钻孔 钻圆周钻孔 6- 9 130 钻孔 钻圆周钻孔 6- 13 140 钻孔 钻径向孔 2- 10 150 铣槽 铣油槽 160 钳 去毛刺，清洗 170 终检 终检入库 3.3.2 工艺路线方案二 10 锻造 锻造出毛坯 20 热处理 毛坯热处理，时效处理 30 粗车 粗车小头端面，粗车外圆50，粗车外圆30，粗车外圆 10 度斜面，粗车 各外圆台阶及圆弧圆角，注意各外圆留 1mm 的半精车余量 40 粗车 掉头，粗车大头端面，粗车外圆90，粗车各外圆台阶及圆弧圆角，注意各 外圆留 1mm 的半精车余量 50 热处理 渗碳 0.8- 1，淬火 58- 62hrc 60 半精车 半精车小头端面，半精车外圆50，半精车外圆30，半精车外圆 10 度斜 面，半精车各外圆台阶及圆弧圆角 70 半精车 掉头，半精车大头端面，半精车外圆90，半精车各外圆台阶及圆弧圆角 9 80 半精车 车退刀槽 2x2 到规定尺寸精度 90 半精车 车螺纹 m30x2 到规定尺寸精度 100 钻 钻中心孔16，开口部 60 度倒角 110 钻 钻中心孔8，开口部 60 度倒角 120 钻孔 钻圆周钻孔 6- 9 130 钻孔 钻圆周钻孔 6- 13 140 钻孔 钻径向孔 2- 10 150 铣槽 铣油槽 160 钳 去毛刺，清洗 170 终检 终检入库 3.3.3 工艺方案的比较与分析 上述两个方案的特点在于：方案一的定位和装夹等都比较方便，但是要更换多台设 备， 加工过程比较繁琐， 而且在加工过程中位置精度不易保证。 方案二减少了装夹次数， 但是要及时更换刀具，因为有些工序在车床上也可以加工，镗、钻孔等等，需要换上相 应的刀具。而且在磨削过程有一定难度，要设计专用夹具。因此综合两个工艺方案，取 优弃劣，具体工艺过程如下： 10 锻造 锻造出毛坯 20 热处理 毛坯热处理，时效处理 30 粗车 粗车小头端面，粗车外圆50，粗车外圆30，粗车外圆 10 度斜面，粗车 各外圆台阶及圆弧圆角，注意各外圆留 1mm 的半精车余量 40 粗车 掉头，粗车大头端面，粗车外圆90，粗车各外圆台阶及圆弧圆角，注意各 外圆留 1mm 的半精车余量 50 热处理 渗碳 0.8- 1，淬火 58- 62hrc 60 半精车 半精车小头端面，半精车外圆50，半精车外圆30，半精车外圆 10 度斜 面，半精车各外圆台阶及圆弧圆角 70 半精车 掉头，半精车大头端面，半精车外圆90，半精车各外圆台阶及圆弧圆角 80 半精车 车退刀槽 2x2 到规定尺寸精度 90 半精车 车螺纹 m30x2 到规定尺寸精度 100 钻 钻中心孔16，开口部 60 度倒角 10 110 钻 钻中心孔8，开口部 60 度倒角 120 钻孔 钻圆周钻孔 6- 9 130 钻孔 钻圆周钻孔 6- 13 140 钻孔 钻径向孔 2- 10 150 铣槽 铣油槽 160 钳 去毛刺，清洗 170 终检 终检入库 3.4 选择加工设备和工艺装备 3.4.1 机床选用 .工序 30、40、60、70、80、90 是粗车、粗镗和半精车、半精镗。各工序的工步 数不多，成批量生产，故选用卧式车床就能满足要求。本零件外轮廓尺寸不大，精度要 求属于中等要求，选用最常用的 ca6140 卧式车床。参考根据机械制造设计工工艺简 明手册表 4.2-7。 .工序 100、110、120、130、140 是钻孔，选用 z525 摇臂钻床。 .工序 150 是铣油槽,从经济角度看,采用 x52k。 3.4.2 选择刀具 .在车床上加工的工序,一般选用硬质合金车刀和镗刀。加工刀具选用 yg6 类硬质 合金车刀，它的主要应用范围为普通铸铁、冷硬铸铁、高温合金的精加工和半精加工。 为提高生产率及经济性,可选用可转位车刀(gb5343.1-85,gb5343.2-85)。 .钻孔时选用高速钢麻花钻，参考机械加工工艺手册 （主编 孟少农） ，第二卷 表 10.21-47 及表 10.2-53 可得到所有参数。 .磨具的选用：磨具通常又称为砂轮。是磨削加工所使用的“刀具” 。磨具的性能 主要取决于磨具的磨料、结合剂、粒度、硬度、组织以及砂轮的形状和尺寸。参考简 明机械加工工艺手册 （主编 徐圣群） 表 12-47，选择双斜边二号砂轮。 3.4.3 选择量具 本零件属于成批量生产，一般均采用通常量具。选择量具的方法有两种：一是按计 量器具的不确定度选择；二是按计量器的测量方法极限误差选择。采用其中的一种方法 即可。 11 3.5 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定 “锥轴” 零件材料为 35， 查 机械加工工艺手册（以后简称 工艺手册 ） ， 表 2.2-17 各种铁的性能比较，35 硬度 hb 为 143269，表 2.2-23 球墨铸铁的物理性能，35 密度 =7.27.3（ 3 cmg） ，计算零件毛坯的重量约为 2kg 。 表 3-1 机械加工车间的生产性质 生产类别 同类零件的年产量件 重型 （零件重2000kg） 中型 （零件重 1002000kg） 轻型 （零件重120250 6.0 4.0 顶、侧面 底 面 铸孔的机械加工余量一般按浇注时位置处于顶面的机械加工余量选择。 根据上述原始资料及加工工艺，分别确定各加工表面的机械加工余量、工序尺寸及 毛坯尺寸。 13 3.6 确定切削用量及基本工时 切削用量一般包括切削深度、进给量及切削速度三项。确定方法是先是确定切削深 度、进给量，再确定切削速度。现根据切削用量简明手册 （第三版，艾兴、肖诗纲 编，1993 年机械工业出版社出版）确定本零件各工序的切削用量所选用的表格均加以* 号，与机械制造设计工工艺简明手册的表区别。 3.6.1 工序 粗车小头端面，粗车外圆50，粗车外圆30，粗车外圆 10 度斜面，粗车各外圆台 阶及圆弧圆角，注意各外圆留 1mm 的半精车余量 3.6.1.1 确定粗车小头端面的切削用量 所选刀具为 yg6 硬质合金可转位车刀。 根据 切削用量简明手册 表 1.1， 由于 ca6140 机床的中心高为 200mm（表 1.30） ，故选刀杆尺寸hb=mmmm2516，刀片厚度为 mm5 . 4。选择车刀几何形状为卷屑槽带倒棱型前刀面，前角 0 v = 0 12 ，后角 0 = 0 6 ，主偏 角 v k = 0 90 ，副偏角 v k = 0 10 ，刃倾角s= 0 0 ，刀尖圆弧半径 s r =mm8 . 0。 .确定切削深度 p a 由于单边余量为 3mm，可在一次走刀内完成，故 p a =mm3 （3-1） .确定进给量 f 根据切削加工简明实用手册可知：表 1.4 刀杆尺寸为mm16mm25， p amm4，工件直径100400 之间时， 进给量 f =0.51.0rmm 按 ca6140 机床进给量（表 4.29）在机械制造工艺设计手册可知： f =0.7rmm 确定的进给量尚需满足机床进给机构强度的要求，故需进行校验根据表 130， ca6140 机床进给机构允许进给力 max f=3530n。 根据表 1.21，当强度在 174207hbs时， p amm4，f75. 0rmm， r k = 0 45 时， 径向进给力： r f =950n。 切削时 f f 的修正系数为 roff k=1.0， sff k=1.0， krff k=1.17（表 1.292） ，故实际 进给力为： f f =95017. 1=1111.5n （3-2） 由于切削时进给力小于机床进给机构允许的进给力，故所选 f =rmm7 . 0可用。 14 .选择刀具磨钝标准及耐用度 根据切削用量简明使用手册表 1.9，车刀后刀面最大磨损量取为mm5 . 1，车刀 寿命t =min60。 .确定切削速度 0 v 切削速度可根据公式计算，也可直接有表中查出。 根据 切削用量简明使用手册 表 1.11， 当6yg硬质合金刀加工硬度 200219hbs 的铸件， p amm4， frmm75 . 0 ，切削速度v=min63m。 切削速度的修正系数为 tv k =1.0， mv k=0.92， sv k0.8， tv k=1.0， kv k=1.0（见表 1.28） ，故： 0 v = t v v k =630 . 10 . 184. 092. 00 . 10 . 1 （3-3） min48m n= d vc 1000 = 127 481000 =120minr （3-4） 根据 ca6140 车床说明书选择 0 n =125minr 这时实际切削速度 c v 为： c v = 1000 c dn = 1000 125127 min50m （3-5） .校验机床功率 切削时的功率可由表查出，也可按公式进行计算。 由 切削用量简明使用手册 表 1.25，hbs=160245， p amm3，f rmm75 . 0 ， 切削速度min50mv 时， c p =kw7 . 1 切削功率的修正系数 krpc k=0.73， pcr k 0 =0.9，故实际切削时间的功率为： c p =1.773. 0=1.2kw （3-6） 根据表 1.30，当n=min125r时，机床主轴允许功率为 e p =kw9 . 5， c p e p ，故所 选切削用量可在 ca6140 机床上进行，最后决定的切削用量为： p a =3.75mm， f =rmm7 . 0，n=min125r=sr08 . 2 ，v=min50m .倒角 为了缩短辅助时间，取倒角时的主轴转速与钻孔相同 srn28 . 3 = 换车刀手动进给。 15 . 计算基本工时 nf l t = （3-7） 式中l=l+ y +，l=mm127 由切削用量简明使用手册表 1.26，车削时的入切量及超切量 y +=mm1，则 l=127+1=mm128 m t = 7 . 0125 128 =min46. 1 （3-8） 3.6.2 工序 掉头，粗车大头端面，粗车外圆90，粗车各外圆台阶及圆弧圆角，注意各外圆留 1mm 的半精车余量 本工序仍为粗车。已知条件与工序相同，车端面及倒角，可采用工序相同的可转 位车刀。 3.6.1.1 确定粗车小头端面的切削用量 所选刀具为 yg6 硬质合金可转位车刀。 根据 切削用量简明手册 表 1.1， 由于 ca6140 机床的中心高为 200mm（表 1.30） ，故选刀杆尺寸hb=mmmm2516，刀片厚度为 mm5 . 4。选择车刀几何形状为卷屑槽带倒棱型前刀面，前角 0 v = 0 12 ，后角 0 = 0 6 ，主偏 角 v k = 0 90 ，副偏角 v k = 0 10 ，刃倾角s= 0 0 ，刀尖圆弧半径 s r =mm8 . 0。 .确定切削深度 p a 由于单边余量为 3mm，可在一次走刀内完成，故 p a =mm3 （3-1） .确定进给量 f 根据切削加工简明实用手册可知：表 1.4 刀杆尺寸为mm16mm25， p amm4，工件直径100400 之间时， 进给量 f =0.51.0rmm 按 ca6140 机床进给量（表 4.29）在机械制造工艺设计手册可知： f =0.7rmm 确定的进给量尚需满足机床进给机构强度的要求，故需进行校验根据表 130， ca6140 机床进给机构允许进给力 max f=3530n。 根据表 1.21，当强度在 174207hbs时， p amm4，f75. 0rmm， r k = 0 45 时， 径向进给力： r f =950n。 切削时 f f 的修正系数为 roff k=1.0， sff k=1.0， krff k=1.17（表 1.292） ，故实际 16 进给力为： f f =95017. 1=1111.5n （3-2） 由于切削时进给力小于机床进给机构允许的进给力，故所选 f =rmm7 . 0可用。 .选择刀具磨钝标准及耐用度 根据切削用量简明使用手册表 1.9，车刀后刀面最大磨损量取为mm5 . 1，车刀 寿命t =min60。 .确定切削速度 0 v 切削速度可根据公式计算，也可直接有表中查出。 根据 切削用量简明使用手册 表 1.11， 当6yg硬质合金刀加工硬度 200219hbs 的铸件， p amm4， frmm75 . 0 ，切削速度v=min63m。 切削速度的修正系数为 tv k =1.0， mv k=0.92， sv k0.8， tv k=1.0， kv k=1.0（见表 1.28） ，故： 0 v = t v v k =630 . 10 . 184. 092. 00 . 10 . 1 （3-3） min48m n= d vc 1000 = 127 481000 =120minr （3-4） 根据 ca6140 车床说明书选择 0 n =125minr 这时实际切削速度 c v 为： c v = 1000 c dn = 1000 125127 min50m （3-5） .校验机床功率 切削时的功率可由表查出，也可按公式进行计算。 由 切削用量简明使用手册 表 1.25，hbs=160245， p amm3，f rmm75 . 0 ， 切削速度min50mv 时， c p =kw7 . 1 切削功率的修正系数 krpc k=0.73， pcr k 0 =0.9，故实际切削时间的功率为： c p =1.773. 0=1.2kw （3-6） 根据表 1.30，当n=min125r时，机床主轴允许功率为 e p =kw9 . 5， c p e p ，故所 选切削用量可在 ca6140 机床上进行，最后决定的切削用量为： p a =3.75mm， f =rmm7 . 0，n=min125r=sr08 . 2 ，v=min50m .倒角 17 为了缩短辅助时间，取倒角时的主轴转速与钻孔相同 srn8 . 3= 采用工序确定切削用量的方法，得本工序的切削用量及基本时间如下： ap=2.5mm f=0.65 rmm n=3.8 sr v=50.4 minm ti=56s 3.6.3 工序 半精车小头端面，半精车外圆50，半精车外圆30，半精车外圆 10 度斜面，半精 车各外圆台阶及圆弧圆角 3.6.3.1 确定切削用量 所选刀具为 yg6 硬质合金可转位车刀。 根据 切削用量简明手册 表 1.1， 由于 c602 1 机床的中心高为 200mm（表 1.30） ，故选刀杆尺寸hb=mmmm2516，刀片厚度 为mm5 . 4。选择车刀几何形状为卷屑槽带倒棱型前刀面，前角 0 v = 0 12 ，后角 0 = 0 6 ，主 偏角 v k = 0 90 ，副偏角 v k = 0 10 ，刃倾角s= 0 0 ，刀尖圆弧半径 s r =mm8 . 0。 .确定切削深度 p a 由于单边余量为mm5 . 2，可在一次走刀内完成，故 p a = 2 5 . 2 =mm25. 1 .确定进给量 f 根据切削加工简明实用手册可知：表 1.4 刀杆尺寸为mm16mm25， p amm4，工件直径100400 之间时， 进给量 f =0.51.0rmm 按 ca6140 机床进给量（表 4.29）在机械制造工艺设计手册可知： f =0.7rmm 确定的进给量尚需满足机床进给机构强度的要求，故需进行校验根据表 130， ca6140 机床进给机构允许进给力 max f=3530n。 根据表 1.21，当强度在 174207hbs时， p amm4，f75. 0rmm， r k = 0 45 时， 径向进给力： r f =950n。 切削时 f f 的修正系数为 roff k=1.0， sff k=1.0， krff k=1.17（表 1.292） ，故实际 进给力为： f f =95017. 1=1111.5n 由 于切削时进给力小于机床进给机构允许的进给力，故所选 f =rmm7 . 0可用。 .选择刀具磨钝标准及耐用度 根据切削用量简明使用手册表 1.9，车刀后刀面最大磨损量取为mm5 . 1，车刀 18 寿命t =min60。 .确定切削速度 0 v 切削速度可根据公式计算，也可直接有表中查出。 根据 切削用量简明使用手册 表 1.11， 当15yt硬质合金刀加工硬度 200219hbs 的铸件， p amm4， frmm75 . 0 ，切削速度v=min63m。 切削速度的修正系数为 tv k =1.0， mv k=0.92， sv k0.8， tv k=1.0， kv k=1.0（见表 1.28） ，故： 0 v = t v v k =630 . 10 . 184. 092. 00 . 10 . 1 （3-12） min48m n= d vc 1000 = 127 100048 =120minr （3-13） 根据 ca6140 车床说明书选择 0 n =125minr 这时实际切削速度 c v 为： c v = 1000 c dn = 1000 125127 min50m （3-14） .校验机床功率 切削时的功率可由表查出，也可按公式进行计算。 由 切削用量简明使用手册 表 1.25，hbs=160245， p amm3，f rmm75 . 0 ， 切削速度min50mv 时， c p =kw7 . 1 切削功率的修正系数 krpc k=0.73， pcr k 0 =0.9，故实际切削时间的功率为： c p =1.773. 0=1.2kw 根据表 1.30，当n=min125r时，机床主轴允许功率为 e p =kw9 . 5， c p e p ，故所选 切削用量可在 ca6140 机床上进行，最后决定的切削用量为： p a =1.25mm， f =rmm7 . 0，n=min125r=sr08 . 2 ，v=min50m .计算基本工时 nf l t = （3-15） 式中l=l+ y +，l=mm127 由切削用量简明使用手册表 1.26，车削时的入切量及超切量 y += mm1 ，则 l=126+1=mm128 19 m t = 7 . 0125 127 = min4 . 1 3.6.4 工序 掉头，半精车大头端面，半精车外圆90，半精车各外圆台阶及圆弧圆角 本工序仍半精车。 确定切削用量 所选刀具为 yg6 硬质合金可转位车刀。 根据 切削用量简明手册 表 1.1， 由于 c602 1 机床的中心高为 200mm（表 1.30） ，故选刀杆尺寸hb=mmmm2516，刀片厚度 为mm5 . 4。选择车刀几何形状为卷屑槽带倒棱型前刀面，前角 0 v = 0 12 ，后角 0 = 0 6 ，主 偏角 v k = 0 90 ，副偏角 v k = 0 10 ，刃倾角s= 0 0 ，刀尖圆弧半径 s r =mm8 . 0。 .确定切削深度 p a 由于单边余量为mm5 . 2，可在一次走刀内完成，故 p a = 2 5 . 2 =mm25. 1 .确定进给量 f 根据切削加工简明实用手册可知：表 1.4 刀杆尺寸为mm16mm25， p amm4，工件直径100400 之间时， 进给量 f =0.51.0rmm 按 ca6140 机床进给量（表 4.29）在机械制造工艺设计手册可知： f =0.7rmm 确定的进给量尚需满足机床进给机构强度的要求，故需进行校验根据表 130， ca6140 机床进给机构允许进给力 max f=3530n。 根据表 1.21，当强度在 174207hbs时， p amm4，f75. 0rmm， r k = 0 45 时， 径向进给力： r f =950n。 切削时 f f 的修正系数为 roff k=1.0， sff k=1.0， krff k=1.17（表 1.292） ，故实际 进给力为： f f =95017. 1=1111.5n 由 于切削时进给力小于机床进给机构允许的进给力，故所选 f =rmm7 . 0可用。 .选择刀具磨钝标准及耐用度 根据切削用量简明使用手册表 1.9，车刀后刀面最大磨损量取为mm5 . 1，车刀 寿命t =min60。 .确定切削速度 0 v 切削速度可根据公式计算，也可直接有表中查出。 20 根据 切削用量简明使用手册 表 1.11， 当15yt硬质合金刀加工硬度 200219hbs 的铸件， p amm4， frmm75 . 0 ，切削速度v=min63m。 切削速度的修正系数为 tv k =1.0， mv k=0.92， sv k0.8， tv k=1.0， kv k=1.0（见表 1.28） ，故： 0 v = t v v k =630 . 10 . 184. 092. 00 . 10 . 1 （3-12） min48m n= d vc 1000 = 127 100048 =120minr （3-13） 根据 ca6140 车床说明书选择 0 n =125minr 这时实际切削速度 c v 为： c v = 1000 c dn = 1000 125127 min50m （3-14） .校验机床功率 切削时的功率可由表查出，也可按公式进行计算。 由 切削用量简明使用手册 表 1.25，hbs=160245， p amm3，f rmm75 . 0 ， 切削速度min50mv 时， c p =kw7 . 1 切削功率的修正系数 krpc k=0.73， pcr k 0 =0.9，故实际切削时间的功率为： c p =1.773. 0=1.2kw 根据表 1.30，当n=min125r时，机床主轴允许功率为 e p =kw9 . 5， c p e p ，故所选 切削用量可在 ca6140 机床上进行，最后决定的切削用量为： p a =1.25mm， f =rmm7 . 0，n=min125r=sr08 . 2 ，v=min50m .计算基本工时 nf l t = （3-15） 式中l=l+ y +，l=mm127 由切削用量简明使用手册表 1.26，车削时的入切量及超切量 y += mm1 ，则 l=126+1=mm128 m t = 7 . 0125 127 = min4 . 1 工序 13 钻 8、16mm 孔 21 钻孔 8、mm16选用 z525 摇臂机床，刀具选用 gb1436-85 钻 钻孔进给量为 0.200.35rmm。 则取rmmf30 . 0 = 确定加工速度，根据工艺手册 加工速度计算公式为min 0 mk fat dc v v yx p m z v vv v = 查得为125 . 0 ,55 . 0 , 0,25 . 0 , 1 . 8=myxzc vvvv ，刀具耐用度 t=35min 则 v= 55. 00125 . 0 25 . 0 3 . 0535 71 . 8 =1.6minm 故 n= 714 . 3 6 . 11000 =72minr 选取 min120rn = 故实际速度为 1000 714 . 3 120 =v=2.64minm 确定加工时间（一个孔） t=s20 3 . 02 228 = + 工序 14 钻 9、13mm 孔 本工序采用计算法。 表 3-6 标准高速钢麻花钻的全长和沟槽的长度（从 gb6137-85） 直径范围 直柄麻花钻 l l1 11.8013.20 151 101 表 3-7 主要几何麻花钻（根据 gb6137-85） （） d (mm) 2 f 8.6 18.00 30 118 12 4060 表 3-8 钻头，钻铰刀磨损标准和耐久性 （1）后刀面最大磨损限度 mm 刀具材料 加工材料 钻头 直径 d0（mm） 22 20 高速钢 铸铁 0.50.8 （2）刀具耐用度 t min 刀具类型 加工材料 刀具材料 刀具直径 d0（mm） 1120 钻孔扩孔 铸铁、铜合金 及合金 高速钢 60 钻头磨损 0.50.8mm 刀具耐用度 t = 60 min .确定进给量 查工艺手册钻孔的进给量为 f=0.250.65zmm,进给量取 f=0.60rmm。 .确定加工速度 灰铸铁（190hbs）上钻孔的加工速度轴向力，扭矩及功率得，v=12minm v=1285. 0=10.32minm （3-17） 则 n= =131minr （3-18） 查表 4.2-12 *可知， 取 n = 150 minr 则实际加工速度 v 实= = =11.8 minm 工序 150 铣油槽 切削深度 p a：1.5 p amm= 根据参考文献3表2.476查得：进给量0.08/ f amm z=,根据参考文献1表 3032查得切削速度23/minvm=， 机床主轴转速n： 1000100023 45.8 /min 3.14 160 v nr d = ， 按照参考文献3表 3.174，取47.5 /minnr=。 实际切削速度v： 3.14 160 47.5 0.40/ 10001000 60 dn vm s = 进给量 f v：0.08 2247.5/601.39/ ff va znmm s= 工作台每分进给量 m f ： 1.39/83.6/min mf fvmm smm= 被切削层长度l：由毛坯尺寸可知20lmm=， 刀具切入长度 1 l： 1 0.5(1 2)ld=+ 25 32.101000 1000 dn 1000 2514. 3150 23 =81mm 刀具切出长度 2 l：取mml2 2 = 走刀次数为 1 机动时间 2j t： 12 2 2081 2 1.23min 83.6 j m lll t f + = 本工序机动时间： 12 1.05 1.232.28min jjj ttt=+=+= 3.7 时间定额计算及生产安排 设年产量是 10 万件。一年有 250 个工作日。一个日产量 420。一天工作时间的计算 8 个小时，每部分的生产时间不应超过 1.14min。机械加工单（在上述生产类型）时间 定额：大规模生产） 大规模生产： 参照工艺手册 （生产类型：中批以上）时间计算公式： ntkttt zzfjd /%)1)(+= （大量生产时0/ntzz） 因此大批量单件时间计算： %)1)(kttt fjd += 其中： dt 单件时间定额 j t基本时间（机动时间） f t辅助时间。 k布置场所地、休息时间占操作时间的百分比值 工序 1：粗车小头端面，粗车外圆50，粗车外圆30，粗车外圆 10 度斜面，粗车 各外圆台阶及圆弧圆角 机动时间 j t：min73. 1= j t 辅助时间 f t： 参照 工艺手册 ， 取工步辅助时间min15. 0。 在加工过程中装卸短暂， 所以取装时间min1 . 0。则min25. 01 . 015. 0=+= f t k：根据工艺手册 ，13=k 单间时间定额 d t ： min14. 1min24. 2%)131)(25. 073. 1 (%)1)(f+=+=kttt fjd 工序 2：掉头，粗车大头端面，粗车外圆90，粗车各外圆台阶及圆弧圆角，注意 各外圆留 1mm 的半精车余量 24 机动时间 j t：min33 . 0 = j t 辅助时间 f t：参照工艺手册 ，取工步辅助时间min44. 0。装卸短暂所以取装时间 min1 . 0。则min54. 01 . 044. 0=+= f t k：根据工艺手册单间时间定额 d t ： min14. 1min98. 0%)14.121)(54. 033. 0(%)1)(p+=+=kttt fjd 因此布置一台机床即能满足生产要求。 工序 3：半精车小头端面，半精车外圆50，半精车外圆30，半精车外圆 10 度斜 面，半精车各外圆台阶及圆弧圆角 机动时间 j t：min46 . 0 = j t 辅助时间 f t：参照工艺手册 ，取工步辅助时间min41. 0。加工过程中装卸短暂， 所以取装时间min1 . 0。则min51. 01 . 041. 0=+= f t k：根据工艺手册 ，13=k 单间时间定额 d t ： min14. 1min10. 1%)131)(51. 046. 0(%)1)(p+=+=kttt fjd 因此布置一台机床即能满足生产要求。 工序 4：掉头，半精车大头端面，半精车外圆90，半精车各外圆台阶及圆弧圆角 机动时间 j t：min17 . 0 = j t 辅助时间 f t：参照工艺手册 ，取工步辅助时间min44. 0。由于生产线上装时间很 短，