机械制造工艺学输出轴机械加工工艺规程制订课程设计.doc

机械制造工艺学课程设计

设计计算说明书

设计题目：输出轴机械加工工艺规程制订

学生姓名
学 号
班 级
指导老师
完毕日期 2023年1月2日

目 录
第一节 序言……………………………………………………………………………1
第二节 零件分析
一、零件的功用分析………………………………………………………………2
二、零件的工艺分析………………………………………………………………2
第三节 机械加工工艺规程制订
一、拟定生产类型…………………………………………………………………3
二、拟定毛坯制造形式……………………………………………………………3
1、毛坯种类的选择……………………………………………………………4
2、毛坯制造方法的选择………………………………………………………4
三、选择定位基准
1、精基准的选择………………………………………………………………4
2、粗基准的选择………………………………………………………………5
四、选择加工方法
1、典型面的加工形式…………………………………………………………5
2、机械加工顺序的安排………………………………………………………6
五、制定工艺路线
1、工序的划分…………………………………………………………………6
2、工艺路线的拟定……………………………………………………………7
六、拟定加工余量、粗糙度及毛坯尺寸
1、各工序加工余量和表面粗糙度的拟定……………………………………8
2、拟定毛坯的尺寸……………………………………………………………8
七、工序设计
1、加工设备及工艺装备选择…………………………………………………9
2、工序尺寸及其公差的拟定…………………………………………………10
八、拟定切削用量和基本时间
1、切削用量和基本时间的参数………………………………………………12
2、各工序的切削余量和时间定额的具体计算………………………………13
第四节 专用机床夹具的设计
一、明确设计规定、收集设计资料……………………………………………27
二、拟定定位方案、选择定位元件……………………………………………27
三、拟定工件夹紧方案，设计夹紧机构………………………………………28
四、拟定夹具总体结构和尺寸…………………………………………………29
五、夹具精度分析………………………………………………………………30
六、夹具使用说明………………………………………………………………30
总结……………………………………………………………………………………31
参考文献……………………………………………………………………………32

第一节 序言
机械制造工艺学课程设计是在我们学完了机械制造工艺学基础课、部分专业程并完毕了生产实习及之后进行的。这是我们进行毕业设计之前对所学各课程的一次进一步的综合性的链接，也是一次理论联系实际训练。它规定学生综合地运用所学过的专业知识，针对一个具体的工程实际零件进行机械加工工艺规程制订及专用机床夹具设计，使学生初步具有制订机械加工工艺规程及设计专用机床夹具的能力，为随后的毕业设计进行一次综合训练和准备，也为以后所从事的机械工程工作打下基础。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适应性训练，从锻炼自己分析问题、解决问题的能力，为此后参与祖国的现代化建设打下一个良好的基础。我也相信通过课程设计能将零碎的知识点都联系起来，系统而全面的做好设计。
本次课程设计是机械制造工艺学这门课程的一个阶段总结，是对课堂中学习的基本理论中学到的实践知识的一个实际应用过程。由于知识和经验所限，设计会有许多局限性之处，所以恳请老师给予指导。
本次设计的目的在于：
（1）纯熟运用机械制造工艺学课程中的基本理论，对的地解决零件在加工过程中的定位、夹紧以及工艺路线的安排，工序尺寸的拟定等问题，制订出保证该零件质量的机械加工工艺规程。
（2）针对机械加工工艺规程中的某一道工序，选择合适的定位、夹紧、向等原件，组成合理的定位、夹紧、导向方案，设计出适合该工序的专用机床夹具，进一步提高结构和机构的设计能力。
（3） 培养综合分析和解决本专业的一般工程问题的独立能力，拓宽和深化所学知识。
（4） 培养树立对的的设计思想、设计思维，掌握工程设计的一般程序、规范和方法的能力。
（5） 培养对的地使用技术知识、国家标准、有关手册、图册等工具书，进行设计计算、数据解决、编写技术文献等方面的工作能力。
（6） 培养自己进行调查研究、面向实际、面向生产，向工人和工程技术人员学习的基本工作态度、工作作风和工作方法。
（7） 熟悉轴类零件加工工艺过程和掌握夹具设计的方法环节，为以后从事相关的技术性工作打下坚实的基础。
（8） 通过对输出轴零件的机械加工工艺设计，使我们在机械制造工艺规程设计，工艺方案论证，机械加工余量计算，工艺尺寸的拟定，编写技术文献及查阅技术文献等各个方面得到一次综合性训练。初步具有设计一个中档复杂限度零件工艺规程的能力。
（9） 能根据被加工零件的技术规定，运用夹具设计的基本原理和方法，拟定夹具设计方案，完毕夹具机构设计，初步具有设计出高效、省力、经济合理并能保证加工质量的专用夹具的能力。
（10） 通过零件图、装配图的绘制，使我们进一步纯熟绘图软件的使用。熟悉和掌握我国相关的制图标准和规定。
机械制造技术基础课程设计所选定的题目为输出轴零件的加工工艺及夹具设计，结合机械制造技术基础及大学四年专业相关课程，完毕了对输出轴从零件毛坯到零件成品的加工过程分析和工艺安排。涉及零件各工作表面的加工选择，机床、刀具、定位、夹紧；并对其中某些关键加工工序做了夹具设计，由于知识和经验所限，设计会有许多局限性之处，所以恳请老师给予指导。

第二节 零件分析
一、零件的功用分析
本设计所设计的零件是机床变速器输出轴，其重要作用：一是传递转矩，使车床主轴获得转动的动力，二是工作过程中经常承受载荷，三是支撑传动零部件。φ 84 的孔与变速器配合起定心作用，通过 10-φ 24 的通孔将动力传至该轴，再由φ 59 处通过键将动力输出。该轴在工作中需要承受一定的冲击载荷和较大的扭矩。因此，该轴应具有足够的耐磨性和抗扭强度。设计中一定要注意表面热解决。由于它是动力输出的关键零件之一，它的加工质量对机床的安全性和稳定性都有很大的影响。
二、零件的工艺分析
从图示零件分析，该输出轴结构简朴，属于阶梯轴类零件。重要由有φ59、φ64、φ69、φ79、φ180的外圆柱面、φ54、φ84、φ108的内圆柱表面和10个φ24的孔和一个16的键槽组成。为了保证输出轴旋转是的速度，表面粗糙度有较高的规定，外圆的粗糙度规定都为Ra12.5um, 内圆的粗糙度为Ra2.5um，轴的小端面的粗糙度为Ra25um，大端面为Ra3.2um。形位精度也比较高，为了外圆和外面零件的配合后受力均匀，φ59，φ64 的外圆的径向跳动量小于0.04mm，φ84的跳动量小于0.04mm，φ24孔的轴线的跳动量小于0.05mm，为了保证键槽和键的配合，键槽对φ59外圆的对称度为0.08mm。由于输出轴在工作中要承受较大的冲击载荷和扭矩，为了增强耐磨性和抗扭强度，要对输出轴进行调质解决，硬度为200~230HBW，保持均匀。 通过度析该零件，其布局合理，方便加工，我们通过径向夹紧可保证其加工规定，整个图面清楚，尺寸完整合理，可以完整表达物体的形状和大小，符合规定

第三节 机械加工工艺规程制订
一、拟定生产类型
零件的生产类型是指公司（或车间、工段、班组、工作地等）生产专业化限度的分类，一般可分为大量生产、成批生产和单件生产三种类型，在实际生产中一般分为单件小批生产、中批生产、大批大量生产。不同的生产类型有着完全不同的工艺特性，它对工艺规程的制订具有决定性的影响。零件的生产类型是按零件的年生产大纲和产品特性来拟定的。生产大纲是指公司在计划期内应当生产的产品产量和进度计划。年生产大纲是涉及备品和废品在内的某产品年产量。零件的生产大纲N可按下式计算：

式中：N----零件的生产大纲，单位为件/年
Q----产品的年产量（台/年）
n----每台产品中该零件的数量（件/台）
---备品率，一般取2%-4%
%---废品率，一般取0.3%-0.7%
根据上式就可以计算求得出零件的年生产大纲，再通过查表，就能拟定该零件的生产类型。
假设输出轴Q=10000件，备品率为3%，机械加工废品率为0.5%，则该零件的年生产大纲为
N=Qn（1+%+%）=10000×1×（1＋3%＋0.5%）件／年=10351件／年
可见，输出轴的年产量是10351件。根据《机械制造工艺学课程设计指导书》表5-8，零件质量为6kg左右，可知该零件为轻型零件，本设计零件变速器输出轴的生产类型为轻型大批量生产，其毛坯制造、加工设备及工艺装备的选择应呈现大批生产的工艺特点，如运用专用设备配以通用工艺设备等，其工艺特点见表5-9。
二、拟定毛坯制造形式
毛坯的选择和拟定毛坯图是制定工艺规程的最初阶段工作之一，也是一个比较重要的阶段，毛坯的形状和特性（硬度，精度，金相组织等）对机械加工的难易，工序数量的多少有直接影响，因此，合理选择毛坯在生产占相称重要的位置，同样毛坯的加工余量的拟定也是一个非常重要的问题。
毛坯种类的选择决定与零件的实际作用，材料、形状、生产性质以及在生产中获得也许性，毛坯的制造方法重要有以下几种：1、型材2、锻造3、铸造4、焊接5、其他毛坯。根据零件的材料，推荐用型材或锻件，但从经济方面着想，如用型材中的棒料，加工余量太大，这样不仅浪费材料，并且还增长机床，刀具及能源等消耗，而锻件具有较高的抗拉抗弯和抗扭强度，冲击韧性常用于大载荷或冲击载荷下的工作零件。
1、毛坯种类的选择
根据零件的形状、材料分析，材料为45号钢轴类零件，适合型材或锻件，但从经济方面着想，如用型材棒料加工余量太大，这样浪费材料，也增长机床、刀具等的损耗；并且从零件的用途分析，输出轴将传递较大的扭矩，性能规定高，而锻件具有较高的抗拉抗弯和抗扭强度，冲击韧性大，故综合考虑选用锻件。
2、毛坯制造方法的选择
毛坯的选择和拟定毛坯图是制定工艺规程的最初阶段工作之一，也是一个比较重要的阶段，毛坯的形状和特性（硬度，精度，金相组织等）对机械加工的难易，工序数量的多少有直接影响，因此，合理选择毛坯在生产占相称重要的位置，同样毛坯的加工余量的拟定也是一个非常重要的问题。
毛坯种类的选择决定与零件的实际作用，材料、形状、生产性质以及在生产中获得也许性，毛坯的制造方法重要有以下几种：1、型材2、锻造3、铸造4、焊接5、其他毛坯。根据零件的材料，推荐用型材或锻件，但从经济方面着想，如用型材中的棒料，加工余量太大，这样不仅浪费材料，并且还增长机床，刀具及能源等消耗，而锻件具有较高的抗拉抗弯和抗扭强度，冲击韧性常用于大载荷或冲击载荷下的工作零件。
三、选择定位基准
1、精基准的选择
选择精基准的出发点是保证加工精度，特别是加工表面的互相位置精度，以及安装的方便可靠。其选择的原则要遵从基准重合，基准统一，自为基准，互为基准等原则。加工输出轴时，重要体现的是基准统一和自为为基准原则。
在轴类零件加工中，为保证各重要表面的互相位置精度，选择定位基准时，应尽也许使其与装配基准重合并使各工序的基准统一，并且还要考虑在一次安装中尽也许加工出较多的面。
轴类零件加工时，精基准的选择通常有两种： 一方面方案是采用顶尖孔作为定位基准。这样，可以实现基准统一，能在一次安装中加工出各段外圆表面及其端面，可以很好的保证各外圆表面的同轴度以及外圆与端面的垂直度，加工效率高并且所用夹具结构简朴。所以对于实心轴（锻件或棒料毛坯） ，在粗加工之前，应先打顶尖，以后的工序都用顶尖孔定位。对于空心轴，由于中心的孔钻出后，顶尖孔消失，可采用下面的方法：
(1）在中心通孔的直径较小时，可直接在孔口倒出宽度不大于2mm的6°锥面，用倒角锥面代替中心孔。
(2）在不宜采用倒角锥面作为定位基准时，可采用带有中心孔的锥堵或带锥堵的拉杆心轴。锥堵与工件的配合面应根据工件的的形状做成相应的锥形，假如轴的一端是圆柱孔，则锥堵的锥度取1：500。通常情况下，锥堵装好后不应拆卸或更换，如必须拆卸，重装后必须按重要外圆进行找正和修磨中心孔。假如轴的长径比较大，而刚性差，通常还需要增长中间支承来提高系统的刚性，常用的辅助支承是中心架或跟刀架。 精基准选择的另一方案是采用支承轴径定位由于支承轴径既是装配基准，也是各个表面互相位置的设计基准，这样定位符合基准重合的原则，不会产生基准不重合误差，容易保证关键表面间的位置精度。
根据上述定位基准的选择原则，分析本零件，选取顶尖孔作为定位精基准。当零件外圆加工完毕以后，可以以外圆为精基准加工内孔，由于前面的工序使用中心孔精加工出来的输出轴外圆同轴度非常高，并且表面粗糙度等各项性能指标都很高，故使用加工后的外圆作为精基准而加工出来的孔和外圆的同轴度也非常高。本零件选择两中心孔和φ79作为精基准，选择φ59和φ180作为粗基准来加工两中心孔。
2、粗基准的选择。
对于一般的轴类零件而言，以外圆作为粗基准是完全合理的。本零件就是先以大端为基准加工小端端面和中心孔，然后夹大端，顶小端粗车各外圆。然后以外圆为基准粗加工各孔。这样可以保证各重要加工表面加工余量充足，并且使重要加工表面的加工余量尽量均匀。

四、选择加工方法
1、典型面的加工形式
粗加工阶段：其任务是切除毛坯上大部分余量，使毛坯在形状和尺寸上接近零件成品，因此，重要目的是提高生产率，去除内孔，端面以及外圆表面的大部分余量，并为后续工序提供精基准，如加工φ59、φ64、φ69、φ79、φ180外圆柱表面。
半精加工阶段：其任务是使重要表面达成一定的精加工余量，为重要表面的精加工做好准备，如φ59、φ64、φ69、φ79外圆柱面，φ84内孔、10×Φ24法兰孔等。
精加工阶段：其任务就是保证各重要表面达成规定的尺寸精度，并可完毕一些次要表面的加工。如精度和表面粗糙度规定，重要目的是全面保证加工质量，如各轴颈外圆精磨。
热解决工序的安排:热解决的目的是提高材料力学性能，消除残余应力和改善金属的加工性能。热解决重要分:预备热解决，最终热解决和内应力解决等。本零件输出轴材料为45钢，加工前进行正火预备热解决是在毛坯锻造之后消除零件的内应力。粗加工之后，为消除因加工变形残余内应力，同时减少材料的硬度，获得零件材料较高的综合力学性能，采用调质解决。
表4-1 输出轴各加工表面方案
需加工表面
尺寸精度等级
表面粗糙度Ra/um
加工方案
φ59外圆
IT7
12.5um
粗车→半精车→精车
φ64外圆
IT 6
12.5um
粗车→半精车→精车
φ69外圆
IT 6
12.5um
粗车→半精车→精车
φ79外圆
IT 6
12.5um
粗车→半精车→精车
φ180外圆

12.5um
粗车
φ54内孔

12.5um
粗车
φ84内孔
IT 7
3.2um
粗车→半精车→精车
φ108内孔

3.2um
粗车
φ24通孔
IT 7
3.2um
钻→扩→铰
φ8通孔

12.5um
钻
键槽底表面
IT 9
6.3um
粗铣→精铣
键槽两侧表面
IT 9
3.2 um
粗铣→精铣
轴小端面
IT7
25 um

轴大端面
IT7
3.2um

2、机械加工顺序的安排
（1）机械加工顺序
① 遵循“先基准后其他”原则，一方面加工精基准，即在前面加工阶段先加工输出轴的左、右端面，φ59和φ180外圆表面，钻中心孔。
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，如先加工外圆表面，再加工键槽。
④遵循“先面后孔”原则，先加工φ79外圆表面，做为定位基准再加工其余各孔。
（2）热解决工序
毛坯锻导致型后，应当对毛坯进行正火解决以去除内应力，然后再进行机械加工。在粗加工之后、精加工之前，安排调质解决，调质硬度为 HBW200，获得良好的综合机械性能。
（3）辅助工序
在对本零件的所有加工工序完毕之后，安排去毛刺、清洗、终检工序。
五、制定工艺路线
1、工序的划分
（1）工序集中
工序集中就是将零件的加工集中在少数几道工序中完毕，每道工序加工内容多，工艺路线短。其重要特点是：
可以采用高效机床和工艺装备，生产率高；
减少了设备数量以及操作工人人数和占地面积，节省人力、物力；
减少了工件安装次数，利于保证表面间的位置精度；
采用的工装设备结构复杂，调整维修较困难，生产准备工作量大。
（2）工序分散
工序分散就是将零件的加工分散到很多道工序内完毕，每道工序加工的内容少，工艺路线很长。其重要特点是
设备和工艺装备比较简朴，便于调整，容易适应产品的变换,对工人的技术规定较低；
可以采用最合理的切削用量，减少机动时间；
所需设备和工艺装备的数目多，操作工人多，占地面积大。
工序集中或分散的限度，重要取决于生产规模。一般情况下，单件小批生产时，采用工序集中，在一台普通机床上加工出尽量多的表面；批量生产时，采用工序分散。
终上以及结合图纸规定，采用工序分散。
2、工艺路线的拟定
（1）工艺方案一：（仅锻出Φ54孔毛坯）
1、备料
2、精锻
3、粗车小头端面
4、粗车各台阶面
5、掉头粗车大头端面
6、半精车小头端面及各台阶面
7、铣键槽
8、掉头钻扩铰10×Φ24法兰孔
9、粗镗台阶孔
10、半精镗Φ84孔
11、半精车大头端面
12、打大头端面中心孔
13、钻2×Φ8油孔
14、精车四个台阶面
15、精铣大小头端面
（2）工艺方案二：（锻出各阶梯孔毛坯）
05、锻造毛坯 ；
10、正火；
15、粗车、半精车φ180大端面、φ59小端面；
20、粗车、半精车外圆柱面、倒角；
25、钻、扩、铰10*φ24通孔、倒角；
30、精车大小两端面；
35、粗镗、半精镗、精镗、φ84、内孔；
40、钻中心孔；
45、钻2*φ8斜孔；
50、精车外圆柱面；
55、铣键槽；
60、去毛刺；
65、终检；
比较方案一方案二，重要区别在于孔加工顺序的安排，是否在外圆加工完后再加工。分析零件可知，该轴上外圆表面精度较高，而孔除φ84和10-φ24外，其他各孔精度都较低，若在外圆加工完后再以外圆表面定位夹紧来加工孔，也许会损坏已加工表面。故应尽也许按排在外圆表面加工完之前加工。综上分析，采用加工方案二。
六、拟定加工余量、粗糙度及毛坯尺寸
1、各工序加工余量和表面粗糙度的拟定
（1）该轴材料为45钢，屈服强度MPa，抗拉强度Mpa。
根据零件图估算锻件的重量Kg，包容体重量kg,锻件形状复杂系数,较复杂，属于 级。零件材料为45号钢，C质量分数小于 0.65%，属于级。
查阅《机械制造工艺设计简明手册》表2.1得锻件机械加工余量及尺寸公差（由于大部分表面加工都需通过粗加工和半精加工，因此余量将要放大，这里为了机械加工过程的方便，将外圆表面的总加工余量统一为一个值：
表6.1加工余量
需加工表面
基本尺寸
锻件尺寸公差
机械加工总余量
锻件尺寸
φ59外圆
Φ59
2.8
5

Φ64外圆
Φ64
2.8
5

Φ69外圆
Φ69
2.8
5

Φ79外圆
Φ79
2.8
5

Φ180外圆
Φ180
3.6
5

Φ54内孔
Φ54
2.8
4

Φ84内孔
Φ84
2.8
5

Φ108内孔
Φ108
3.2
5.2

总长
244
4
5

2、拟定毛坯的尺寸
（2）毛坯的尺寸、形状规定
毛坯的尺寸大小和形状复杂限度也是选择毛坯的重要依据。直径相差不大的阶梯轴宜采用棒料；直径相差较大的宜采用锻件。尺寸很大的毛坯，通常不采用模锻或压铸、特种铸造方法制造，而适宜采用自由锻造或是砂型铸造。形状复杂的毛坯，不宜采用型材或自由锻件，可采用铸件、模锻件、冲压件或组合毛坯。
根据该零件的加工精度规定和个表面的加工方法拟定毛胚的加工余量和尺寸。查机械制造工艺学课程设计指导书表5-3和表5-4。零件的毛胚尺寸如下：
表6.2毛皮尺寸表
重要面尺寸
圆柱尺寸
圆柱尺寸
阶梯圆柱尺寸
阶梯圆柱尺寸
阶梯圆柱尺寸
阶梯圆柱尺寸
零件长度尺寸
零件尺寸
Φ180
Φ120
Φ59
Φ64
Φ69
Φ79
244
总余量
4
4
15
10
5
5
6
毛坯尺寸
Φ184
Φ124
Φ74
Φ74
Φ74
Φ84
250
七、工序设计
1、加工设备及工艺装备选择
机床及工艺装备的选择是制定工艺规程的一项重要工作，它不仅直接影响工件的加工质量，并且还影响工件的加工效率和制导致本。
(1)机床的选择原则
①机床的加工尺寸范围应与零件的外廓尺寸相适应；
②机床的精度应与工序规定的精度相适应；
③机床的功率应与工序规定的功率相适应；
④机床的生产率应与工件的生产类型相适应；
⑤还应与现有的设备条件相适应。
(2)夹具的选择
本零件的生产类型为大批量生产， 为提高生产效率， 所用的夹具应为专用夹具。
(3)刀具的选择
刀具的选择重要取决于工序所采用的加工方法、 加工表面的尺寸、 工件材料、
所规定的精度以及表面粗糙度、生产率及经济性等。在选择时应尽也许采用标准刀具，必要时可采用复合刀具和其他专用刀具。

(4)量具的选择
量具重要根据生产类型和所检查的精度来选择。 在单件小批量生产中应采用
通用量具，在大批量生产中则采用各种量规和一些高生产率的专用量具。 查《机械制造工艺课程设计指导书》所选择的加工工艺装备如下表 7.1所示：

表 7.1 输出轴加工工艺装备选用
工序号
机床设备
刀具
量尺
工序05：锻

游标卡尺
工序10：正火

工序15：车
CA6140
车刀
游标卡尺
工序20：车
CA6140
车刀
游标卡尺
工序25：车
CK6140A
车刀
游标卡尺
工序30：调质

工序35：修研
Z525

工序40：车
CK6140A
车刀
外径千分尺
工序45：车
CA6140
车刀
塞规
工序50： 车
CK6140A
车刀
外径千分尺
工序55：钻
Z525
麻花钻
游标卡尺
工序60：钻
Z525
麻花钻
游标卡尺
工序65： 扩、铰
Z525
扩孔刀、铰刀
塞规
工序70：铣
X51
铣刀
游标卡尺
工序75：去毛刺

工序80：终检

2、工序尺寸及其公差的拟定
工序尺寸是工件在加工过程中各工序应保证的加工尺寸。因此，对的地拟定工序尺寸及其公差是制订工艺规程的一项重要工作。工序尺寸的计算要根据零件图上的设计尺寸、已拟定的各工序的加工余量及定位基准的转换关系来进行。拟定工序尺寸一般的方法是，由加工表面的最后一道工序开始依次向前推算，最后工序的工序尺寸按设计尺寸标注。当无基准转换时，同一表面多次加工的工序尺寸只与工序（或工步）的加工余量有关。当定位基准与工序基准不重合或工序尺寸尚需从继续加工的表面标注时，工序尺寸应用工艺尺寸链解算。
根据上述规定和方法，结合该输出轴零件的实际加工情况。现拟定如下列表7.2、7.3、7.4、7.5、7.6所示数据。

表 7.2 φ59 k7外圆面工序尺寸、公差的拟定

工序名称
工序间余量（mm）
工序
工序基本尺
寸（mm）
标注工序
尺寸公（mm）
经济精度
粗糙度
精车
0.5
k7
1.6
59

半精车
2.0
k9
6.4
59.5

粗车
2.5
k12
12.5
61.5

毛坯

±2

64

表 7.3 φ69 k 6 外圆面工序尺寸、公差的拟定

工序名称
工序间余量（mm）
工序
工序基本尺
寸（mm）
标注工序
尺寸公（mm）
经济精度
粗糙度（mm）
精车
0.5
r7
1.6
69

半精车
2.0
k9
6.4
69.5

粗车
2.5
k12
12.5
71.5

毛坯

±2

74

表 7.4 φ79 k 7 外圆面工序尺寸、公差的拟定

工序名称
工序间余量
（mm）
工序
工序基本尺
寸（mm）
标注工序
尺寸公（mm）
经济精度
粗糙度（mm）
精车
0.5
K6
1.6
79

半精车
2.0
k9
6.4
79.5

粗车
2.5
k12
12.5
81.5

毛坯

±2

84

表 7.5 φ84 G 7 内孔工序尺寸、公差的拟定

工序名称
工序间余量（mm）
工序
工序基本尺
寸（mm）
标注工序
尺寸公差（mm）
经济精度（mm）
表面粗糙度（mm）
精车
0.5
G7
3.2
84

半精车
2.0
h9
6.4
84.5

粗车
2.5
h12
12.5
86.5

毛坯

±2

89

表 7.6 φ24 P7 通孔工序尺寸、公差的拟定
工序名称
工序间余量（mm）
工序
工序基本尺
寸（mm）
标注工序
尺寸公（mm）
经济精度（mm）
表面粗糙度（mm）
铰
0.3
P7
3.2
24

扩
1.7
P9
6.4
23.7

钻
22
h12
12.5
22

毛坯

关于轴向工序尺寸的拟定，由于轴向尺寸的尺寸精度规定不高，各段的端面车削余量为1.2mm，在实际加工时注意保证各段基本尺寸即可。 关于键槽的工序尺寸的拟定，粗铣时，为精铣留有加工余量，槽宽双边余量为2mm；槽深余量为1mm，粗铣的工序尺寸为：槽宽为14mm，槽深为2mm。

八、拟定切削用量和基本时间
1、切削用量和基本时间的参数
切削用量是切削加工时可以控制的参数，具体是指切削速度、进给量 v(m/min) f（mm/ r）和背吃刀量ap（mm）三个参数。
选择切削用量重要应根据工件的材料、精度规定以及刀具的材料、机床的功率和刚度等情况，在保证工序质量的前提下，充足运用刀具的切削性能和机床的功率、转矩等特性，获得高生产率和低加工成本。从刀具耐用度出发，一方面应选定背吃刀量ap，另一方面选定进给量f，最后选定切削速度v。粗加工时，加工精度和表面粗糙度规定不高，毛坯余量大。因此，选择粗加工的切削用量时，要尽量能保证较高的金属切除率，以提高生产率；精加工时，加工精度和表面粗糙度规定较高，加工余量小且均匀。因此选择切削用量是应着重保证加工质量，并在此基础上尽量提高生产率。
（1）背吃刀量ap的选择
粗加工时，背吃刀量应根据加工余量和工艺系统刚度来拟定。由于粗加工时是以提高生产率为重要目的，所以在留出半精加工、精加工余量后，应尽量将粗加工余量一次 切除。一般ap 可达8～10mm。当碰到断续切削、加a工余量太大或不均匀时，则应考虑多次走刀，而此时的背吃刀量应一次递减，即ap1>ap2> ap3…….。
精加工时，应根据粗加工留下的余量拟定背吃刀量，使精加工余量小而均匀。
（2）进给量f的选择
粗加工时对表面粗糙度规定不高，在工艺系统刚度和强度好的情况下，可以选用大一些的进给量；精加工时，应重要考虑工件表面粗糙度规定，在一般表面粗糙度数值越小，进给量也要相应减小。
（3）切削速度v的选择
切削速度重要应根据工件和刀具的材料来拟定。粗加工时， 重要受刀具寿命和机床功率的限制。如超过了机床许用功率，则应适当减少切削速度；精加工时，ap和f用得都较小，在保证合理刀具寿命的情况下，切削速度应选取的尽也许高，以保证加工精度和表面质量，同时满足生产率的规定。 切削用量选定后，应根据已选定的机床，将进给量f和切削速度v修定成机床所具有的进给量f和转速n，并计算出实际的切削速度v。工序卡上填写的切削用量应是修定后的进给量f、转速n及实际切削速度v。转速n（r/min）的计算公式如下：
,式中 d ——刀具（或工件）直径（mm）；v——切削速度（m/min ）
（4）时间定额的选择
时间定额TT涉及：基本时间Tm、辅助时间Ta、布置工作地时间Ts、休息与生理需要时间Tr、准备与终结时间Te 。
单件和成批生产的单件时间定
大批量生产的单件时间定
2、各工序的切削余量和时间定额的具体计算
（1）工序15 粗车 外圆φ59端面切削用量及基本时间的拟定
计算切削用量
切削深度：，一次切除。
进给量：根据《机械制造工艺学课程设计指导书》表5-42，选用f=0.6mm/r
计算切削速度：按《机械制造工艺学课程设计指导书》表5-43，切削速度的计算公式为（m/min)
（寿命选 T=60min）,
式中。
当切削条件变换时要加上修正系数 。查《机械制造工艺学课程设计指导书》表5-32，,,，,。
所以，
==165.3(m/min)拟定机床主轴转速：
==877.4(r/min)
按机床选取n =900r / min 。所以实际切削速度==169.56(m/min)
计算切削工时: 式中，=30，，，所以==0.06（min）
（2）工序20 车φ180外圆及端面，粗车各内孔、倒角，切削用量及基本时间的拟定
计算切削用量
(a)车φ180端面
切削深度： ，一次切除。
进给量：根据《机械制造工艺学课程设计指导书》表5-42，选用f=0.94mm/r。
计算切削速度：按《机械制造工艺学课程设计指导书》表5-43，切削速度的计算公式为（寿命选 T=60min）（m/min）,式中。
当切削条件变换时要加上修正系数。查《机械制造工艺学课程设计指导书》表5-32， ,,，,。
所以，
==138.6（m/min）
拟定机床主轴转速：
==243.9(r/min)
按机床选取n =250r/min。所以实际切削速度
==142.1(m/min)
计算切削工时
,式中，，，所以==0.40（min）
(b) 车φ180外圆面
切削深度：，一次切除。
进给量：根据《机械制造工艺学课程设计指导书》表5-42，选用f=0.94mm/r。
计算切削速度：按《机械制造工艺学课程设计指导书》表5-43，切削速度的计算公式为（寿命选 T=60min），（m/min）,式中。
当切削条件变换时要加上修正系数 。查《机械制造工艺学课程设计指导书》表5-32， ,，,,。
所以，
==89.4（m/min）
拟定机床主轴转速： ==157.3(r/min)
按机床选取n =160r/min。所以实际切削速度
==90.9(m/min)
检查机床功率：主切削力 按《金属切削原理》 所示公式计算得：
=9.81
式中：=270，=1.0，=0.75，=-0.15

=9.81=2461（N）
切削时消耗功率为

由《机械制造工艺学课程设计指导书》表5-13可知，CA6140主电动机功率为7.5kW,故机床功率足够。
检查机床进给系统强度:
已知主切削力 ,径向切削力 按《金属切削原理》所示公式计算 : =9.81
式中：=199；=0.9；=0.6；=-0.3

所以：而轴向切削力
=9.81
式中：=294；=1.0；=0.5；=-0.4

(N)
取机床导轨与床鞍之间的摩擦系数μ=0.1则切削力在纵向进给方向对进给机构的
作用力为
(N)
而机床纵向进给机构可承受的最大纵向力为 3530N,故机床进给系统可正常工作。
切削工时：

式中，，，所以
==0.22（min）
(c) 粗车φ108内孔
切削深度：，一次切除。
进给量：根据《机械制造工艺学课程设计指导书》表5-42，选用f=0.2mm/min。
计算切削速度：按《机械制造工艺学课程设计指导书》表5-43，切削速度的计算公式为
（寿命选 T=60min）（m/min）,式中。
当切削条件变换时要加上修正系数 。查《机械制造工艺学课程设计指导书》表 5-438，
,,，，,。
所以，
==135.6（m/min）
拟定机床主轴转速：
==437(r/min)
按机床选取n =400r/min。所以实际切削速度
==124.1(m/min)
计算切削工时
,式中，，，所以
==0.16（min）
(d) 粗车φ84内孔
切削深度：，一次切除。
进给量：根据《机械制造工艺学课程设计指导书》表5-42，选用 f=0.2mm/r。
计算切削速度：按《机械制造工艺学课程设计指导书》表 5-43，切削速度的计算公式为
（寿命选 T=60min）（m/min）,式中。
当切削条件变换时要加上修正系数 。查《机械制造工艺学课程设计指导书》表 5-32，
,,，，,。
所以，
==150.4（m/min）
拟定机床主轴转速：
==618.1(r/min)
按机床选取n =560r/min。所以实际切削速度
==136.3(m/min)
计算切削工时
,式中，，，所以
==0.14（min）
(e)粗车φ54内孔
切削深度： ，一次切除。
进给量：根据《机械制造工艺学课程设计指导书》表5-42，选用f=0.2mm/r。
计算切削速度：按《机械制造工艺学课程设计指导书》表5-43，切削速度的计算公式为
（寿命选 T=60min）（m/min）,式中。
当切削条件变换时要加上修正系数 。查《机械制造工艺学课程设计指导书》表 5-32，
,,，，,。
所以，
==140.2（m/min）
拟定机床主轴转速：
==970.7(r/min)
按机床选取n =560r/min。所以实际切削速度
==130(m/min)
计算切削工时
,式中，，，所以
==0.11（min）
（3）工序25 粗车小端外圆表面切削用量及基本时间的拟定
计算切削用量
(a)车φ180左端面
切削深度： ，一次切除。
进给量：根据《机械制造工艺学课程设计指导书》表5-42，选用f=0.94mm/r。
计算切削速度：按《机械制造工艺