设计“CA6140法兰盘”零件的机械加工工艺规程及工艺装备说明书（5篇范例）

第一篇：设计“CA6140法兰盘”零件的机械加工工艺规程及工艺装备说明书

目录

一、序言……………………………………………………………………1

1、零件的分析……………………………………………………………1

2、零件的作用 …………………………………………………………… 1

二、工艺规程设计………………………………………………………….1

1、确定毛坯的制造形式………………………………………………1

2、定位基准的选择…………………………………………………… 2

3、制定工艺路线…………………………………………………………2

4、毛坯尺寸的确定与机械加工余量……………………………………..9

5、确定切削用量及基本工时…………………………………………….12

三、夹具设计……………………………………………………………… 13

1、问题的提出……………………………………………………..13

2、夹具设计………………………………………….13

3、夹具结构设计及操作简要说明……………………………….13

四、参考文献……………………………………………………………….14

序言

机械制造工艺课程设计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复习，也是一次理论联系实际的训练，因此，它对我们四年的大学学习生活具有重要意义。

设计题目给定的零件是CA6140车床法兰盘（0404）零件，该零件年产量为4000件，设其备品率 为4%，机械加工废品率 为1%，则该零件的年生产纲领为：N=Qn(1+ +)=4000×1(1+4%+1%)=4200(件/年)法兰盘的年产量为4200件，查表可知该产品为中批生产。

一

零件的分析

（一）零件的作用

题目给的零件是CA6140卧式车床上的法兰盘，它位于车床丝杆的末端，主要作用是标明刻度，实现纵向进给。零件的 100外圆上标有刻度线，用来对齐调节刻度盘上的刻度值，从而能够直接读出所调整的数值。法兰盘中部的通孔则给传递力矩的标明通过，本身没有受到多少力的作用。该零件年产量为4000件，设其备品率为4%，机械加工废品率为1%，则该零件的年生产纲领为：N=Qn(1+ +)=4000×1(1+4%+1%)=4200(件/年)，法兰盘的年产量为4200件，查表可知该产品为中批生产。

（二）零件的工艺分析

法兰盘共有三组加工表面，他们之间有一定的位置要求。现分述如下： 1以Ф20 的孔为中心加工表面； 2 俩端面； 以Ф90为中心的加工表面。

它们之间的位置要求主要是：

（1）Ф100mm 左端面与Ф45 mm孔中心轴的跳动度为 ；（2）Ф90mm 右端面与 Ф45 mm孔中心轴线的跳动度为。

经过对以上加工表面的分析，我们可先选定粗基准，加工出精基准所在的加工表面，然后借助专用夹具对其他加工表面进行加工，保证它们的位置精度。

二 工艺规程设计

（一）确定毛坯的制造形式

零件材料是HT200。零件年产量是中批量,而且零件加工的轮廓尺寸不大,在考虑提高生产率保证加工精度后可采用铸造成型，采用方法为砂模机器造型。零件形状并不复杂，因此毛坯形状可以与零件的形状尽量接近，内孔不铸出。

（二）基准的选择 粗基准的选择

因为法兰盘可归为轴类零件，一般以外圆作为粗基准。一般以非加工表面作为粗基准，但本零件各面均需加工，此时应以加工余量最小的面为粗基准，所以对于本零件可以先以法兰盘右端 45的外圆及 90的右端面作为粗基准，利用三爪卡盘夹紧Ф45 mm外圆可同时削除五个自由度，再以 90的右端面定位可削除自由度。2 精基准的选择

精基准的选择主要考虑基准重合与统一基准原则。以Ф20mm孔为精基准。

（三）制定工艺路线

制定工艺路线应该使零件的加工精度（尺寸精度、形状精度、位置精度）和表面质量等技术要求能得到合理的保证。在生产纲领已经确定为大批生产的条件下，可以考虑采用通用机床配以志用夹具，并尽量使工序集中来提高生产率。还有，应当考虑经济效果，以便降低生产成本。工艺路线方案一

(一)工序Ⅰ 粗车 Ф100mm柱体左右端面及外圆外圆留有余量。以右端Ф45 mm为粗基准(二)工序Ⅱ

钻、扩、粗铰、精铰 20mm孔至图样尺寸并车孔左端的倒角。

(三)工序Ⅲ

粗车Ф45，Ф90的外圆，粗车各端面，粗车Ф90的倒角，粗车3x2的槽，R5的圆角。以Ф20为精基准。

(四)工序Ⅳ

半精车Ф90外圆及各端面，车槽3×2，R5的圆角。(五)工序Ⅴ

半精车Φ100左右端面及外圆，精车Ф100的左端面。(六)工序Ⅵ 粗铣Ф90的左端面；粗铣、精铣 90柱体右侧面。(七)工序Ⅶ

钻 4—Φ9孔。

(八)工序Ⅷ 钻Φ4孔，铰Φ 6孔。

(九)工序Ⅸ 磨削Φ100的右端面，Φ90外圆及左右端面，Φ45外圆。(十)工序Ⅹ

磨削外圆面 Φ100，Φ 90。(十一)工序Ⅺ

刻字刻线。(十二)工序Ⅻ 镀铬。

(十三)工序ⅩⅢ 检测入库。2 工艺路线方案二

(一)工序Ⅰ

钻、扩、铰Φ20的孔，以右端Φ45的外圆为粗基准。

(二)工序Ⅱ

粗车Φ100外圆，B面，Φ90外圆及右侧面，3x2槽，Φ45外圆。粗车零件左右端面

(三)工序Ⅲ

粗车零件左右端面，并倒Φ20孔的倒角，以及零件右端45度倒角。(四)工序Ⅳ

半精车Φ100外圆，Φ90外圆。

(五)工序Ⅴ

半精车零件左端面。

(六)工序Ⅵ

精车Φ100外圆，并倒Φ100，Φ90的倒角。(七)工序Ⅶ

精车零件在端面。

(八)工序Ⅷ 粗铣

Ф90的左端面；粗铣、精铣 90柱体右侧面。(九)工序Ⅸ

钻 4—Φ9孔。

(十)工序Ⅹ

钻Φ4孔，铰Φ 6孔。(十一)工序Ⅺ 磨削Φ90外圆及右侧Φ45外圆。(十二)工序Ⅻ

抛光B面。(十三)工序ⅩⅢ 刻字画线。

（十四）工序ⅩⅣ 镀铬。

（十五）工序ⅩⅤ 检测入库。3工艺方案的比较与分析

上述两种工艺方案的特点在于：方案二考虑以Φ20孔为精加工基准，而方案一则是从右端面开始加工到左端面，然后再钻孔 Φ20mm，这时则很难保证其圆跳动的误差精度等。因此决定选择方案二作为加工工艺路线比较合理。

（四）毛坯尺寸的确定与机械加工余量

由于本零件材料为灰铸铁，由《工艺手册得》，毛坯为双侧加工，MA为G，加工精度为8到10级，这里选取9级。则，由《机械制造工艺设计简明手册》表2.2-4得： 零件延轴线方向的加工余量为：2x2.5mm=5mm Ф100径向加工余量为6mm，轴向加工余量为2x2.5mm=5mm Ф90径向加工余量为2x2.5mm=5mm，轴向加工余量为2x2.5mm=5mm Ф45径向加工余量为2x2.5mm=5mm 由《机械零件工艺性手册》表：2-64得：Ф100，Ф90柱体圆角为：R=2mm；右端Ф45的圆角为：R=4mm；铸件上连接法兰的过渡部分尺寸确定为：R=5mm，C=3mm，H=15mm。由以上资料得出毛坯尺寸图（见附图）。

（五）确定切削用量及基本工时 工序Ⅰ 钻，扩，铰Ф20孔 1.加工条件

工件材料：HT200 硬度170—241HB，取190HB，机器砂型铸造。加工要求：钻，扩，铰Ф20孔 机床：转塔车床C365L 2.计算切削用量 1)钻 Ф18孔

（1）刀具选择：查《机械制造工艺设计简明手册》选用 18高速钢锥柄标准花钻。（2）切削用量选择：

查《切削用量手册》得：f=0.70~0.86mm/r,再由《机械制造工艺设计简明手册》C365L 车床进给量取f =0.76mm/r。查《切削用量简明手册》取V =13m/min ns1000vdw=230r/min 按机床选取n =238r/m,故vdnww1000=18m/min(3)计算基本工时： T=（L+L1+L2）/(f×n)

=0.66min。

2)扩Ф19.8 孔

（1）刀具选择：选用 19.8高速钢锥柄扩孔钻。（2）确定切削用量：

查《切削用量简明手册》得：f=0.90~1.1mm/r,再由《机械制造工艺设计简明手册》C365L 车床进给量取f =0.92mm/r。扩孔时的切削速度，由《现代机械制造工艺流程设计实训教程》得公式：vc扩=（1/2~1/3）

vc钻

查《切削用量简明手册》取VC =0.29m/s=17.4m/min VC=（1/2~1/3）VC =5.8~8.7m/min ns1000vdw=93~140r/min 按机床选取n =136r/m,故vdnww1000=8.5m/min

(3)计算基本工时： T=（L+L1+L2）/(f×n)

=(91+14+2)/(0.92×136)=0.86min。其中L=91，L1=14,L2=2

3)铰Ф20

（1）刀具选择： 20高速钢锥柄机用铰刀（2）确定切削用量： 背吃刀量ap=0.12。

由《切削用量简明手册》表2.11 f=1.3~2.5mm/r,取f=1.68 由《切削用量简明手册》表2.30得

vczvmcvd0T.axvyvpf=7.9m/min ns1000vd=125.8 r/min w 4

第二篇：CA6140车床法兰盘机械加工工艺规程及工艺装备设计详解

机械制造技术基础 课程设计任务书

法兰盘机械加工工艺规程及工艺装备设计

指 导 老 师：蒋强 设 计 者：严超、罗灵、姚书娜、朱珩稼、黄柬力、李犇、李江洋、瓮越琦、王晓杰

学号：11312030131

姓名：严 超

重庆理工大学机械工程学院

2015-07-10

目录

序言

第一章 零件的分析(严超）

(一)零件的作用

(二)零件的工艺分析（朱珩稼绘图）

第二章 确定毛坯（严超、罗灵、姚书娜）

（一）确定毛坯种类

（二）确定毛坯加工余量及形状

第三章 工艺规程设计（严超、罗灵、姚书娜、朱珩稼、黄柬力、李犇、李江洋、瓮越琦、王晓杰）

（一）加工方法分析确定

（二）加工顺序的安排

（三）加工阶段的划分说明

（四）制定工艺路线

第四章 夹具设计（罗灵）

序言

大二下学期我们进行了《机械制造技术基础》课的学习，并且也进行过金工实习。为了巩固所学知识，并且在我们对所学各课程的进行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,我们进行了本次课程设计。就我个人而言，我希望能通过这次课程设计，了解并认识一般机器零件的生产工艺过程，巩固和加深已学过的技术基础课和专业课的知识，理论联系实际，对自己未来将从事的工作进行一次适应性训练，从中锻炼自己分析问题、解决问题的能力，为今后的工作打下一个良好的基础，并且为后续课程的学习大好基础。通过这次课程设计对了解并认识一般机器零件的生产工艺过程，巩固和加深已学过的技术基础课和专业课的知识有极大帮助，自己未来将从事的工作进行一次适应性训练，从中锻炼自己分析问题、解决问题的能力，同时，在课程设计过程中，我们认真查阅资料，切实地锻炼了我们自我学习的能力。另外，在设计过程中，经过老师的悉心指导和同学们的热心帮助，我顺利完成了本次设计任务。由于能力所限，设计尚有许多不足之处，恳请老师给予批评指正。

第一章 零件的分析

(一)零件的作用

法兰盘是可用于连接其他零件或可用于增加其他零件强度的一种零件。本法兰盘是回转面和平面的结合，内部由阶梯孔组成，其要求有较高的耐磨性，较高的强度和回转稳定性。法兰盘连接使用方便，能够承受加到的压力。在工业管道中法兰的连接的使用十分广泛，在家庭内，管道直径小，而且是低压看不见法兰连接。如果在一个锅炉房或生场现场，到处都是法兰连接的管道和器材。通俗的讲，法兰盘的作用就是使得管件连接处固定并密封。

（二）零件的工艺分析

此法兰盘是由回转面和平面组成，由零件图可知，该零件结构较为简单，但零件精度要求高，零件可选用铸造方式，锻造方式，也可选用圆盘直接加工，铸造方式不用人工实效，有良好的减振性，铸造性能好。对法兰盘的基本要求是高强度、高韧性、高耐磨性和回转平稳性，因而这是好的法兰盘加工方法。但是如果采用铸造，需要制造专用模具，这样成本会很高，所以，最终我们选择用棒料直接加工生产，这样减掉了铸造这一过程，节约了成本，简化了生产过程。45号钢虽焊接性能一般，但它是机械制造中广泛应用的中碳优质碳素结构钢。它具有良好的切削加工性能。通常在调质或正火状态下使用，它具有高的强度和塑性，经调质成索氏体时，有一定程度上的的韧性。1.法兰盘本身精度：

外圆φ70尺寸公差等级未要求，表面粗糙度Ra为12.5μm，φ120尺寸公差等级未要求，表面粗糙度Ra为12.5μm，内孔φ60经济精度H11，φ30经济精度H7，φ60表面粗糙度Ra为6.3μm，φ30表面粗糙度Ra为3.2μm，长为38mm右端面表面粗糙度Ra为3.2μm，c2圆角表面粗糙度Ra为3.2μm.2.位置精度：

右端面相对于基准A的平行度要求为0.02，相对于基准B的垂直度要求为0.04，70k6的圆相对于基准B的同轴度要求为0.04。

加工此零件时，应尽量统一定位基准，减少装夹次数，这样有利于保证零件的加工精度。本次设计的零件图如下：

第二章 确定毛坯

（一）确定毛坯种类：

法兰盘是盘盖类零件，由零件图可知，该零件结构较为简单，但零件精度要求高，零件可选用铸造方式，锻造方式，一般采用铸造方式，但这样不经济，最终我们选择用45钢圆盘130mmx55mm直接加工生产，这样减掉了铸造这一过程，节约了成本，简化了生产过程。45号钢虽焊接性能一般，但它是机械制造中广泛应用的中碳优质碳素结构钢。它具有良好的切削加工性能。通常在调质或正火状态下使用，它具有高的强度和塑性，经调质成索氏体时，有一定程度上的的韧性。

（二）确定毛坯加工余量及形状：

法兰盘零件加工大致分为车端面、车外圆、车内孔、镗孔、铣端面、铣缺口、车槽、钻孔等部分。对于批量生产的棒料加工余量，初步将零件的加工余量定为单边5mm，绘制毛坯简图见毛坯图。

第三章 工艺规程设计

（一）加工方法分析确定

该零件是法兰盘，大批量生产。由于此零件较为简单，但零件对部分面要求平行度较高、保证同轴度、垂直度等。为保证加工精度和表面粗糙度的要求，应尽量减少装夹次数，统一定位基准，由于该法兰盘是由回转面和平面组成，根据具体需要初步确定的加工方法有车、铣、镗、钻等。以公差等级和表面粗糙度的要求，参考本指南有关资料，其加工方法选择如下：（1）Φ70mm 外圆面 为未注公差尺寸，根据GB1800-79规定其公差等级按IT13，表面粗糙度为 Ra12.5m，需进行粗车。

（2）Φ120mm 外圆面，公差等级为IT12，表面粗糙度为Ra12.5m，需进行粗车

（3）Φ60H11mm内孔 公差等级为IT11，表面粗糙度为Ra6.3m，需先进行粗镗，再进半精镗。

（4）Φ30H7mm内孔，公差等级为IT8，表面粗糙度为Ra3.2m，需先进行粗镗，再进行半精镗，最后进行精镗。

（5）Φ11mm内孔，公差等级为IT13，表面粗糙度为Ra12.5m，需进行钻孔。

（6）Φ18T10mm内孔，公差等级为IT13，表面粗糙度为Ra12.5m，需进行钻孔，再扩孔。

（7）端面 表面粗糙度为Ra3.2m和Ra12.5m两种要求。要求Ra3.2m的端面可粗车和半精车，要求Ra12.5m的端面，经粗车即可，因保证平行，右边两端面再进行铣。

（8）槽 槽宽和槽深的公差等级分别为，表面粗糙度分别为Ra3.2m和Ra12.5m，需采用粗车，再半精车。

（二）加工顺序的安排

本着先粗后精、先主后次、基准先行、先面后孔的原则安排加工顺序，逐步提高加工精度，先以左外圆φ70mm为粗基准粗车φ70mm的外圆、长度方向为20mm的右端面、长度方向为45mm的右端面和φ120mm的外圆，调头装夹以右φ70mm的外圆、长度方向为20mm的右端面为基准粗车φ70mm的外圆、长度方向为45mm的左端面和长度方向为15mm的左端面，再车Φ30mm孔，车Φ60mm孔。以粗车后的左端Φ70mm外圆为精基准，半精车Φ120mm外圆，右端Φ70mm外圆，2mm的倒角和2x1的沟槽。以Φ60mm内孔底面为基准粗镗Φ30mm内孔，半精镗Φ30mm内孔。以长为20mm的左端面粗铣长为20mm的右端面和长为45的右端面。以两圆面为准粗铣R30mm缺口。以Φ30mm内孔和长为45mm右端面定位钻Φ11mm孔，再扩Φ18mm孔。

（三）加工阶段的划分说明

加工阶段分为：粗加工阶段、半精加工阶段

（四）制定工艺路线

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。工艺路线如下：

工序01：处理原料，切成Ф130mmx55mm圆盘，清理。工序02：热处理，正火。

工序03：粗车，以左端外圆为粗基准，粗车长为38mm端面和长为45mm右端端面，粗车Φ120mm外圆右端Φ70mm外圆。设备装备CA6140卧式车床、三爪卡盘、游标卡尺、车刀。

工序04：粗车，以粗车后右端的Φ70mm外圆和长为20mm的右端面为精基准粗车左端Φ70mm外圆和长为45mm的左端面，车Φ30mm孔，车Φ60mm孔。设备装备CA6140卧式车床、三爪卡盘、游标卡尺、车刀。

工序05：半精车，以粗车后的左端Φ70mm外圆为基准，半精车Φ120mm外圆，右端Φ70mm外圆，2mm的倒角和2x1的沟槽。设备装备CA6140卧式车床、三爪卡盘、游标卡尺、车刀。

工序06：粗镗及半精镗，粗镗Φ30mm内孔，半精镗Φ30mm内孔。设备装备CA6140卧式车床、三爪卡盘、游标卡尺、车刀。

工序07：粗镗，粗镗Φ60mm内孔。设备装备CA6140卧式车床、三爪卡盘、游标卡尺、车刀。

工序09：以长为20mm的左端面粗铣长为20mm的右端面和长为45的右端面。设备装备铣床X62K、三爪卡盘、游标卡尺、铣刀。

工序10：以Φ30mm内孔和长为45mm右端面定位钻Φ11mm孔，再扩Φ18mm孔。

设备装备:钻床Z525、专用夹具、游标卡尺、φ11的钻头、φ18的扩孔钻头。工序11：热处理，退火。

工序12：去除机械加工所留下的毛刺，在乳化液中清洗零件保证没有赃物并吹净，用虎钳、锉刀。

工序13：检验，检验以上加工尺寸，用游标卡尺、千分尺、塞规、卡规。工序14：终检。

（五）设备及其工艺装备确定

所用的设备有：CA6140、卧式铣床、摇臂钻床、清洗机、检验台。夹具有：三爪卡盘、虎钳、钻直孔专用夹具。

刀具有：90度车刀、车用镗刀、铣刀、φ

11、φ18钻头、切断刀。量具有：千分尺、游标卡尺、专用卡规、专用通规、止规。

（六）确定切削用量及工时定额

1.工序03确定切削用量及基本时间

切削用量包括背吃刀量ɑp、进给量f和切削速度v。确定顺序是先确定背吃刀量、进给量，再确定切削速度。

1.工序I切削用量及基本时间的确定

（1）切削用量 本工序为粗车（车端面、外圆）。已知加工材料为45钢，σb=670MPa，棒料，有外皮；机床为CA6140型卧式机床，工件装卡在三爪自定心卡盘中。

 确定粗车外圆Φ120mm的切削用量。所选刀具为YT5硬质合金可转位刀。根据表5-112，由于CA6140车床的中心高为200mm（表5-55），故选刀杠尺寸B×H=16mm×25mm，刀片厚度为5mm。根据表5-113，选择车刀几何形状为卷屑槽倒棱型前刀面，前角γo=12°，后角αo=6°，主偏角Kr=90°，副偏角Kr/=10°，刃倾角λs=0°，刀尖圆弧半径γε=0.8mm。

i、确定背吃刀量ap 粗车双边余量为4mm，显然ap为单边余量，ap =4/2=2mm。

ii、确定进给量f 根据表5-114，在粗车碳钢料、刀杠尺寸为16mm×25mm、ap ≤4mm、工件直径位100—400mm时，f=0.5—1.0mm/r。按CA6140的进给量（表5-57），故选择f=0.55mm/r。

确定的进给量尚需要满足机床进给机构强度的要求，故需要进行校验。根据表5-55，CA6140车床进给机构允许的进给力Fmax=3530N.根据表5-123，当碳钢σb=570—670MPa、ap ≤4mm、f≤0.75mm/r、Kr=45°、v=65m/min（预计）时，进给力Ff=1280N。

Ff的修正系数为KγoFf=1.0、KsFf=1.0、KκTFf=1.17 Ff=1280×1.17=1497.6N Ff

iii、选择车刀磨钝标准及耐用度 根据表5-119，车刀后刀面最大磨损量为1.5mm，可转为车刀耐用度T=30min。

iv、确定切削速度v 根据表5-120，当用YT5硬质合金车刀加工σb=600—700MPa碳钢料、ap ≤4mm、f≤0.75mm/r时，切削速度v=86.4m/min。

切削速度的修正系数为Ksv=0.9、Ktv=0.65、Kktv=0.81、KTv=1.15、Kkr=KMv=1.0（表2-9），故

V=86.4×0.9×0.65×0.81×1.15=47.1m/min n=1000v100047.1==115.4r/min d130按CA6140车床的转速（表5-56），选择n=120r/min，则实际切削速度v=45.6m/min。

v、校验机床功率 根据表5-125，当σb=580—980MPa,HBS=166—277、ap ≤4mm，f≤0.75mm/r,v=46—57m/min时，Pc=3.4kW.切削功

率的修

正

系

数

为KkrPc=1.17,Kr0Pc=KMPc=KkPc=1.0,KsPc=0.8,KtPc=0.65（表2-9），故实际切削时的功率为Pc=1.44kW。

根据表5-59，当n=120r/min时，机床主轴允许功率Pe=5.9kW。Pc

最后确定切削用量为

ap=2mm、f=0.55mm/r、n=120r/min、v=45.6m/min 确定粗车外圆Φ70mm、端面及台阶面的切削用量 采用车外圆Φ70mm的刀具加工这些表面。车外圆Φ70mm的ap=2mm、端面的ap=2mm、台面的ap=0.5mm。车外圆Φ70mm的f=0.55mm/r、端面的f=f=0.55mm/r、台阶面的f=0.5mm/r。主轴转速与车外圆的转速相同。

（2）基本时间

确定粗车外圆Φ120mm的基本时间。根据表2-

21、车外圆的基本时间为 Tj1 l1式中 l45mm、Lll1l2l3ii fnfnap(23)、kr=90°、l1=2mm、l2=0、l3=0、tankrf=0.55mm/r，n=120r/min，i=1 则

Tj1=

452=42s

0.552确定粗车外圆Φ70mm的基本时间： Tj2ll1l2l3i

fn式中，l=18mm,l1=0,l2=4mm,l3=0,f=0.55mm/r,n=2r/s,i=1 则 Tj2184=20s

0.552确定粗车端面的基本时间： Tj3Ldd1i,Ll1l2l3 fn2式中，d=130mm，d1=120mm，l1=2mm，l2=4mm，l3=0，f=0.65mm/r,n=2r/s.i=1 则

Tj3524=8.5s

0.652④确定粗车台阶面的基本时间： Tj4Ldd1i,Ll1l2l3 fn2式中，d=130mm，d1=120mm，l1=0，l2=4mm，l3=0，f=0.5mm/r,n=2r/s,i=1 则 Tj454=9s 0.525⑤确定工序的基本时间：TjTji42208.5979.5s

i1

2、工序04切削用量及基本时间的确定

（1）本工序为粗车（车端面、外圆及孔）。已知加工材料为45钢，b=670MPa，锻件，有外皮；机床为CA6140型卧式车床，工件装卡在三爪自定心卡盘中。①确定粗车左端面保证45mm，所选道具为YT5硬质合金可转位车刀，根据表5-112可知，由于CA6140车床中心高为200mm，故选刀杆尺寸为1625，刀片厚度为4.5mm。根据表5-113，选择车刀几何形状为卷屑槽倒棱型前刀面，前角0=12°，后角0=6°，主偏角r=30°，副偏角’r=10°，刃倾角s=0°，刀尖圆弧半径=0.8mm。

I.确定背吃刀量ap 粗车双边余量为3mm，显然ap为单边余量，ap=

3=1.5mm。2II.确定进给量f 根据表5-114，在粗车钢料、刀杆尺寸为1625mm，ap3mm，工件直径为100~400mm时，f=0.6~1.2mm/r，按CA6140车床的进给量（表5-57），选择f=0.86mm/r。

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5-55，CA6140车床进给机构允许的进给力Fmax=3530N 根据表5-123，当钢料b=570~670MPa，ap2mm、f1.8mm/r，r=45°、v=65m/min（预计）时，进给力Ff=905N。

Ff的修正系数为K0Ff=1.0，KsFf=1.0，KTFf=1.17（表2-12），故实际进给力为

Ff=9051.17=1058.85N Ff

根据表5-119，车刀后刀面最大磨损量取为1mm，可转位车刀耐用度为T=30min。

IV.确定切削速度v 根据表5-120，当用YT15硬质合金车刀加工b=630~700MPa钢料，ap3mm，f0.97mm/r时，切削速度为v=97m/min.切削速度的修正速度为Ksv=0.8，Ktv=0.65，KkTv=0.81，KTv=1.15,KMv=Kkv=1.0（表2-9），故

v=970.80.650.811.15=47.0m/min

n=1000v100047==115.1r/min d130按CA6140车床的转速（表5-56），选择n=125r/min=2.1r/s，则实际切削速度v=51.0m/min。

V.校验机床功率

由表5-125，当b=580~970MPa，HBS=166~277，ap2mm，f0.96mm/r，v=51.0m/min时，Pc=2.4KW 切削功率的修正系数为KkrPc=1.17，K0Pc=KMPc=KkPc=1.0，KTrPc=1.13，KsPc=0.8，KtPc=0.65（查表2-9），故实际切削时的功率为Pc=1.6KW.根据表5-59，当n=125r/min时，机床主轴允许功率PE=5.9KW，Pc

最后确定的切削用量为

ap=1.5mm，f=0.86mm/r，n=125r/min，v=51.0m/min。

②确定粗车外圆70mm 采用车左端面保证45mm的刀具加工这些表面。加工余量皆可一次走刀切除。车外圆70mm的ap=10mm和ap=5mm，分四次走刀完成，f分别为0.5mm/r和0.86mm/r，主轴转速为n=250r/min和n=200r/min，切削速度v=102.05m/min和v=81.64m/min ③粗车24mm孔 同上一致，其ap=6mm，分两次走完，f=0.64mm/r，主轴转速n=200r/min，切削速度v=81.64m/min ④粗车54mm孔 同上，ap=9mm，分三次走完，f=0.57mm/r，主轴转速n=250r/min，切削速度v=102.05m/min ⑵基本时间

①确定车左端面 保证45mm的基本时间。根据表2-21，车左端面基本时间为

Tj1=L65i==0.6min=36s fn0.86125②粗车外圆70mm 的基本时间 L20i==0.16min=9.6s fn0.525020

Tj3==0.12min=7.2s 0.86200

Tj2=③车24mm孔的基本时间

Tj3=45=0.35min=21s 0.64200④车54mm孔的基本时间

Tj4=25=0.18min=10.8s 0.57250⑤确定工序的基本时间：

Tj=i1Tji=0.6+0.162+0.122+0.352+0.183=2.4min=144s

3、工序05切削用量及基本时间的确定

（2）本工序为半精加工（车外圆、倒角及沟槽）。已知加工材料为45钢，4b=670MPa，锻件，有外皮；机床为CA6140型卧式车床，工件装卡在三爪自定心卡盘中。

①确定半精车外圆Φ120mm的切削用量，所选道具为YT15硬质合金可转车刀，刀具形状、刀杆尺寸及刀片厚度与粗车相同。根据表5-113可知，车刀几何形状为前角0=12°，后角0=8°，主偏角r=90°，副偏角’r=5°，刃倾角s=0°，刀尖圆弧半径=0.5mm。

I.确定背吃刀量ap 粗车双边余量为2mm，显然ap为单边余量，ap=1mm。II.确定进给量f 根据表5-116及CA6140车床的进给量（表5-57），选择f=0.55mm/r。由于是半精加工，切削力小，顾不需要校核机床进给机构强度。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。

III.选择车刀磨钝标准及耐用度 根据表5-119，车刀后刀面最大磨损量取为0.4mm，可转位车刀耐用度为T=30min。

IV.确定切削速度v 根据表5-120，当用YT15硬质合金车刀加工b=630~700MPa钢料，ap1.4mm，f0.54mm/r时，切削速度为v=138m/min.切削速度的修正速度为Krv=0.81，Ktv=1.15，其余为1（表2-9），故 v=1380.811.15=128.5m/min n=1000v=345.3r/min d按CA6140车床的转速（表5-56），选择n=320r/min=5.3r/s，则实际切削速度v=112m/min。

半精车加工机床功率不可效验。

最后决定切削用量为：ap=1mm，f=0.5mm/r，n=320r/min，v=112m/min。②确定半精车外圆70mm 与半精车120mm外圆一样。最后决定切削用量为：ap=1mm，f=0.5mm/r，n=320r/min，v=112m/min。

③车2mm的倒角。f手动，切削速度v=41.4m/min,主轴转速n=120r/min.④车2x1的沟槽。f手动，切削速度v=10.2m/min,主轴转速n=30r/min.⑵基本时间

①确定半精车外圆120mm的基本时间。根据表2-21，车左端面基本时间为

Tj1=L20i==6s fn5.30.5②半精车外圆70mm 的基本时间 Tj2=

4、工序06 确定切削用量及基本时间

切削用量包括背吃刀量ɑp、进给量f和切削速度v。确定顺序是先确定背吃L20i==9.6s fn0.5250刀量、进给量，再确定切削速度。

1.工序I切削用量及基本时间的确定

（1）切削用量 本工序为粗镗Φ30mm内孔。已知加工材料为45钢，σb=670MPa，棒料，有外皮；机床为CA6140型卧式机床，工件装卡在三爪自定心卡盘中。

i、确定背吃刀量ap，ap=2.5mm，显然ap为单边余量，ap =2.5mm。ii、确定进给量f

ap ≤4mm、工件直径位100—400mm时，f=0.5—1.0mm/r。按CA6140的进给量（表5-57），故选择f=0.52mm/r。

iii、确定切削速度v 根据表5-120，当车用镗刀加工σb=600—700MPa碳钢料、ap

≤4mm、f≤0.75mm/r时，切削速度v=100m/min。

n=1000v=200r/min d最后确定切削用量为

ap=2.5mm、f=0.52mm/r、n=200r/min、v=100m/min（2）切削用量 本工序为半精镗Φ30mm内孔。已知加工材料为45钢，σb=670MPa，棒料，有外皮；机床为CA6140型卧式机床，工件装卡在三爪自定心卡盘中。

i、确定背吃刀量ap，ap=1mm，显然ap为单边余量，ap =1mm。ii、确定进给量f

ap ≤4mm、工件直径位100—400mm时，f=0.5—1.0mm/r。按CA6140的进给量（表5-57），故选择f=0.27mm/r。iii、确定切削速度v 根据表5-120，当车用镗刀加工σb=600—700MPa碳钢料、ap

≤4mm、f≤0.75mm/r时，切削速度v=100m/min。

n=1000v=1062r/min d最后确定切削用量为

ap=1mm、f=0.27mm/r、n=1062r/min、v=100m/min

5、工序08切削用量及基本时间的确定

（1）切削用量

本工序为粗铣平面，所选刀具为高速钢三面刃圆盘铣刀（面铣刀）。铣刀直径为d=100mm，齿数20。根据表5-143选择铣刀的基本形状。已知加工材料为45钢，在600`~700MPa范围内，故选前角为15°，b=670MPa，后角为12°（周齿），6°端齿，已知铣削深度ap=1mm，机床选用X62型卧式铣床。

①确定每齿进给量fz。根据表5-144，X-62型卧式铣床功率为7.5kw，工艺系统刚性为中等，细齿盘铣刀加工钢料，查的每齿进给量fz=0.06~0.10mm/z。现取fz=0.07mm/z。

②选择铣刀磨钝标准及耐用度。根据表5-148，用高速钢盘铣刀加工钢料，铣刀刀齿后刀面最大磨损量0.6mm，查表5-149得耐用度T=63min。

③确定切削速度和工作台每分钟进给量。根据表2-17中公式计算v 铣削速度v=29.67m/min n=1000v/π*d=1000x29.67/3.14x100=94.49r/min 根据X62型卧式铣床主轴转速表（表5-75），选择n=75r/min，实际切削速度v=nπd/1000=75x3.14x100/1000=23.55r/min。工作台每分钟进给量f=0.07x20x75=105mm/min 根据X62型卧式铣床工作台进给量表5-76，选择f=95mm/min，则实际每齿进给量fz=0.063mm/z。

④校验机床功率。根据表2-18的计算公式，铣削时的功率为Pc=FcV/1000=2085.58x23.55/60/1000=0.82kw X62型卧式铣床主电动机功率为7.5kw，所以所选切削用量可以采用。所以切削用量为

fz=0.063mm/z

f=95mm/min

n75r/min

v=23.55r/min（2）基本时间

根据表2-25，三面刃铣刀铣面的基本时间为

T=(L+L1+L2)i/f 将数据代入上式得T=1.37min。

第四章 夹具设计

本夹具无严格的技术要求，因此，应主要考虑如何提高劳动生产率，降低劳动强度，表面精度不是主要考虑的问题。本夹具主要是工序IX用钻床钻Φ11mm的孔和扩Φ18mm的孔的夹具，有关说明如下：

（一）定位基准的选择

由零件图可以知道，3×11mm和318mm孔与零件中心孔轴线有尺寸要求，孔分布在中心孔轴线同心圆95mm上，可以用中心短销定位。限制2个自由度，夹具的底板限制3个自由度，由于钻孔沿轴向自由度不需要限制，另外，铣削的两侧面与轴线有尺寸要求，可以在钻模板设计一侧板限制该面转动，保证尺寸，然后利用钻模板和夹具夹紧零件。

（二）夹具结构设计及操作简要说明

在设计夹具进应该注意提高劳动生产率。因此，使用铰链式钻模，一次固定3个钻套，在一次装夹中可以加工3个孔。本工序是粗加工，切削力较大，但是由于钻削重要生产的轴向力指向定位面，和夹紧力方向相同，所以夹紧力不直接对消切削力。但是切削力产生颠覆力矩，应该使夹紧力主法平衡。利用钻模板夹紧突台。装夹工件时，先翻开钻模板把工件放在夹具上，由短销定位，最后用定位销定好位置把钻模板合上，把菱形螺母锁上。这样就可以钻削了。

参考文献: [1] 贾亚洲.金属切削机床概论［M］.北京：机械工业出版社,1996.[2] 严慧萍.机械制造技术课程设计指导书.西安电子科技大学出版社，2014.[3]张德生.孙曙光.机械制造技术课程设计指导.哈尔滨工业大学出版社.2013.[4]赵雪松.任小中.机械制造技术基础，华中科技大学出版社

第三篇：“杠杆”零件的机械加工工艺规程设计

机械制造技术基础课程设计任务书

题目：

姓 名：易涛伟 班 级：A13机械2 学 号：130408331 指导老师：朱从容 日 期：2016-06-25 “杠杆”零件的机械加工工艺规程设计

目录

一、零件图的分析 1.1、生产类型 1.2、零件的作用

1.3、零件的结构特点及工艺分析

二、工艺规程设计

2.1、确定毛坯的制造形式 2.2、基面的选择

2.2.1、粗基准的选择

2.2.2、精基准的选择

2.3、工件表面加工方法的选择 2.4、确定工艺路线

2.5、工艺方案的比较和分析

2.6机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定

2.6.1、Ф40㎜外圆表面沿轴线长度方向

2.6.2、圆柱内孔Ф25H9㎜

2.6.3、Ф30凸台上2×Ф8㎜

2.6.4、Ф30凸台厚度方向的加工余量及公差

0.012.6.5、宽度为30㎜表面上Ф10H7（0）㎜

2.7确定切削余量

2.7.1 工序Ⅰ的切削用量的确定

2.7.2 工序Ⅱ的切削用量的确定

2.7.3 工序Ⅲ的切削用量的确定

2.7.4 工序Ⅳ的切削用量的确定

2.7.5工序Ⅴ的切削用量的确定

三、参考文献

序言

机械制造技术基础课程设计，是综合运用机械制造工艺学的基本知识、基本理论和基本技能，分析和解决实际工程问题的一个重要教学环节；是对学生运用所掌握的“机制工艺”知识及相关知识的一次全面训练。机械制造技术基础课程设计是在学完了该门课程之后的一个重要的实践教学环节，机械制造技术基础课程设计是对学生未来从事机械制造工艺工作的一次基本训练。通过课程设计培养学生制定零件机械加工工艺规程和分析工艺问题的能力。在设计中，学生应熟悉有关标准和设计资料，学会使用有关手册和数据库。

一

零件的分析

1.1零件的作用

题目所给的零件是CA6140车床的杠杆结构，此零件的作用是支撑、固定，传递扭矩，帮助改变机床工作台的运动方向，要求零件的配合符合要求。

1.2零件的工艺分析

0.0

杠杆的Φ250㎜孔的轴线和两个端面有着垂直度的要求。现分述如下：本夹具用于历立式铣床上，加工Φ40㎜凸台端面。工件以0.052Φ250㎜孔及端面和水平面底、Φ30㎜的凸台分别用定位销实现完全定位。铣Φ40㎜端面时工件为悬臂，为了防止加工时变形，采用螺旋辅助支承与工件接触后，用螺母锁紧。要加工的主要工序包括：粗精铣宽

0.015度为Φ40㎜的上下平台、钻Φ10H7的孔、钻2xΦ8H7（0）㎜的小孔、粗精铣Φ30㎜的上下表面。

加工要求有：Φ40㎜的平台的表面粗糙度各为Ra6.3um（上

0.015平台）、Ra3.2um（下平台）、Φ10H7的孔为Ra3.2um。2xΦ8H7（0）㎜孔有平行度分别为0.1um(A)、0.15um（A)。杠杆有过渡圆角为R5，其他的过渡圆角为R3，其中主要的加工表面是Φ30㎜得端面，要用游标卡尺检查。

二

工艺规程的设计

2.1确定毛坯的制造形式

零件的材料是HT200。考虑到零件在工作中处于润滑状态，采用润滑效果较好的铸铁。由于年生产量很高，达到了中批生产的水平，而且零件的轮廓尺寸不大，铸造的表面要求质量高，故可以采用铸造质量稳定的，适合大批生产的金属模铸造，便于铸造和加工工艺过程，而且还可以提高生产率。

查参考文献得：各加工表面表面总余量、加工表面、基本尺寸、加工余量等级、加工余量数值说明

2.2基面的选择

基面的选择是工艺规程设计的重要工作之一。基面选择的正确与合理，可以使加工质量得到保证，生产率得以提高。否则，加工工艺中会问题百出，更有甚者，还会造成零件大批报废，使生产无法正常进行。

（1）粗基准的选择。对于本零件而言，按照粗基准的选择原则，选择本零件的加工表面就是宽度为Φ40的肩面表面作为加工的粗基准，可用压板对肩台进行加紧，利用一组V型块支承Φ40的外轮廓作主要定位，以消除以消除z、z、y、y四个自由度。再以一面定位消除x、x两个自由度，达到完全定位,就可加工Φ25（H9）的孔。

(2)精基准的选择。主要考虑到基准重合的问题，和便于装夹，采用Φ25(H9)的孔作为精基准。

2．3、工件表面加工方法的选择

本零件的加工表面有：粗精铣宽度为Φ40mm的上下平台、钻2×Ф8㎜的小孔、粗精铣Φ30㎜凸台的平台。材料为HT200，加工方法选择如下：

1、Φ40mm圆柱的上平台：公差等级为IT8～IT10,表面粗糙度为Ra6.3，采用粗铣→精铣的加工方法。

2、Φ40mm圆柱的下平台：公差等级为IT8～IT10,表面粗糙度为Ra3.2，采用采用粗铣→精铣的加工方法。

3、Ø30mm的凸台上下表面：公差等级为IT13，表面粗糙度为Ra6.3，采用粗铣→精铣的加工方法。

4、钻Φ25（H9）内孔：公差等级为IT6～IT8，表面粗糙度为Ra3.2，采用钻孔→扩孔钻钻孔→精铰的加工方法，并倒1×45°内角。

5、钻2xΦ8（H7）内孔：公差等级为IT6～IT8,采用钻孔→粗铰→精铰的加工方法。

2．4、确定工艺路线(1)、工艺路线方案一：

铸造

时效

涂底漆

工序1：铣宽度为Ф40mm的上下平台和宽度为30mm的平台 工序2：铣宽度为Φ30mm的凸台表面 工序3：钻孔使尺寸达到Ф23mm。

工序4：扩孔钻钻孔Ф23使尺寸达到Ф24.8mm。工序5：铰孔Ф24.8㎜使尺寸达到Ф25(H9)。工序6：钻、粗、精铰2×Ф8的孔 工序7：检验入库。(2)、工艺路线方案二：

铸造

时效

涂底漆

工序1：粗铣宽度为Ф40mm的上平台和宽度为30mm的平台。工序2：精铣宽度为Ф40mm的上平台和宽度为30mm的平台。工序3：粗铣宽度为Ф40mm的下平台。工序4：精铣宽度为Ф40mm的下平台。工序5：扩铰孔使尺寸达到Ф25(H9)。

工序6：粗铣宽度为Φ30mm的凸台表面。工序7：精铣宽度为Φ30mm的凸台表面。

工序8：钻铰2×Ф8的小孔使尺寸达到Ф8。

工序9：钻铰Ф10H7的孔。

工序10：检验入库。

2．5、工艺方案的比较和分析：

上述两种工艺方案的特点是：方案一是根据宽度为40mm的上下肩面作为粗基准，Ф25孔作为精基准，所以就要加工Ф25孔时期尺寸达到要求的尺寸，这样就保证了2×Ф8小孔的圆跳动误差精度等。而方案二则根据Ф25孔加工Ф40的上下表面和Ф30的凸台表面，因为它们的加工与Ф25有一定的定位精度和形状误差，先粗加工，接着半精加工，精加工，减少了安装次数，同时也减少了安装误差。所以决定选择方案二作为加工工艺路线比较合理。

由于生产类型为大批生产，故加工设备宜以采用通用机床为主，辅以少量专用机床。其生产方式为以通用机床加专用夹具为主，辅以少量专用机床的流水生产线。工件在各级床上的装卸及各机床间的传送均由人工完成。粗精铣宽度为Ф40mm的上下平台和宽度为30mm的平台。考虑到工件的定位夹紧方案及夹具结构设计等问题，采用立铣，选择X50K立式铣床，刀具选D=20mm的削平型立铣刀、专用夹具、专用量具和游标卡尺。

粗精铣宽度为Φ30mm的凸台表面。采用X50K立式铣床，刀具选D=20mm的削平型铣刀，专用夹具、专用量检具和游标卡尺。

钻直径为23的孔。采用立式Z535型钻床，刀具选D=23mm的锥柄孔钻（莫氏锥度3号刀），专用钻夹具和专用检具。

扩孔钻钻孔23使尺寸达到24.8mm。采用立式Z535型钻床，刀具选D=24.7mm的锥柄扩孔钻（莫氏锥度3号刀），专用钻夹具和专用检具。

铰孔Ф25（H9）使尺寸达到Ф25(H9)。采用立式Z535型钻床，刀具选D=25mm的锥柄机用铰刀，并倒1×45°的倒角钻用铰夹具和专用检量具。

钻2×Ф8的孔使尺寸达到Ф8。采用立式Z518型钻床，刀具选用D=7.8mm的直柄麻花钻，专用钻夹具和专用检量具。

粗铰2×Ф8螺纹孔使尺寸达到Φ7.96mm。采用立式Z518型钻床，选择刀具为D=8mm直柄机用铰刀，使用专用夹具和专用量检具。

精铰2×Ф8小孔使尺寸达到Φ8（H7）。采用立式Z518型钻床，选择刀具为D=8mm的直柄机用铰刀，使用专用的夹具和专用的量检具。

2.6机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定

杠杆的零材料是HT200，毛坯的重量约为2KG（经分析），生产类型为成批生产，采用金属模铸造毛坯。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。

1，Ф40㎜外圆表面沿轴线长度方向及宽度为30㎜的平台高度方向的加工余量及公差

查《机械制造工艺设计简明手册》表2.2－3，其中铸造模选用金属模铸造，铸造材料是HT200，公差等级为为7～9级。查表2.2－4，尺寸公差等级选取8级，加工余量等级选取F，基本尺寸是54㎜，在0～100㎜之间，故加工余量在1.5～2.0㎜之间，现取2.0㎜，长度方向的偏差是00.46㎜。2，圆柱内孔Ф25H9㎜

毛坯为实心，不冲出孔。内孔的精度要求是H9，参照《机械制造工艺设计简明手册》表2.3－9确定工序尺寸及余量为：

钻孔：Ф23㎜

扩孔：Ф24.8㎜

2Z=1.8㎜

0.052铰孔：Ф25H9（0）㎜

2Z=0.2㎜

3, Ф30凸台上2×Ф8㎜

0.015内孔的尺寸Ф8H7（0）㎜，参照《机械制造工艺设计简明手册》表

2.3－9确定工序尺寸及余量为： 钻孔：Ф7.8㎜

0.015铰孔：Ф8H7（0）㎜

2Z=0.2㎜

4，Ф30凸台厚度方向的加工余量及公差

查《机械制造工艺设计简明手册》表2.2－3，其中铸造模选用金属模铸造，铸造材料是HT200，公差等级为为7～9级。查表2.2－4，尺寸公差等级选取8级，加工余量等级选取F，基本尺寸是15㎜，在0～100㎜之间，故加工余量在1.5～2.0㎜之间，现取2.0㎜。

0.01

55，宽度为30㎜表面上Ф10H7（0）㎜

0.015内孔尺寸Ф10H7（0）㎜，参照《机械制造工艺设计简明手册》表

2.3－9确定工序尺寸及余量为： 钻孔：Ф9.8㎜

0.015铰孔：Ф10H7（0）㎜

2Z=0.2㎜

2.7确定切削余量

粗铣宽度为Ф40mm的上平台和宽度为30mm的平台 加工条件：工件材料： HT200，金属模铸造。机床：X52K立式铣床 刀具：硬质合金端铣刀，材料：YG8，D=125mm，齿数z=6，寿命T=180min, kr900,此为粗齿铣刀。

因其单边余量：Z=1.3mm 所以铣削深度ap：ap1.3mm

每齿进给量af：根据《切削用量简明手册》表3.5，取af0.20mm/Z 铣削速度V：根据《机械制造设计工艺手册》，取V64m/min。由式2.1得机床主轴转速n：

1000V100064n163r/min

D3.14125查《机械制造设计工艺简明手册》 n190r/min

Dn3.141251901.24m/s 实际铣削速度v：v1000100060进给量Vf：VfafZn0.128300/603.8mm/s 工作台每分进给量fm：fmVf3.8mm/s228mm/min

精铣Ф40mm的上平台及宽度为30㎜的平台

工件材料： HT200，铸造。机床： X52K立式升降台铣床。

刀具：高速钢立铣刀：YT15，D125mm，齿数10，此为细齿铣刀。精铣该平面的单边余量：Z=0.7mm 铣削深度ap：ap0.3mm

每齿进给量af：根据《切削用量简明手册》表3.5，f=1.2-2.7,取f=2.0,aff/Z0.20mm/Z 铣削速度V：根据《机械制造设计工艺手册》,V=0.35m/s，机床主轴转速n：

1000V10000.3560n54r/min

D3.14125查《机械制造设计工艺简明手册》X52K机床主轴转速，取n75r/min

Dn3.14125600.39m/s 实际铣削速度v：v1000100060进给量Vf，由式（2.3）有：VfafZn0.202060/602.0mm/s 工作台每分进给量fm： fmVf2.0mm/s120mm/min

粗铣Ф40mm的下平台

加工条件：工件材料： HT200，金属模铸造。机床：X52K立式铣床 刀具：硬质合金端铣刀，材料：YG8，D=125mm，齿数z=6，寿命T=180min, kr900,此为粗齿铣刀。

因其单边余量：Z=1.3mm 所以铣削深度ap：ap1.3mm

每齿进给量af：根据《切削用量简明手册》表3.5，取af0.20mm/Z 铣削速度V：根据《机械制造设计工艺手册》，取V64m/min。由式2.1得机床主轴转速n：

1000V100064n163r/min

D3.14125查《机械制造设计工艺简明手册》 n190r/min

Dn3.141251901.24m/s 实际铣削速度v：v1000100060进给量Vf：VfafZn0.128300/603.8mm/s 工作台每分进给量fm：fmVf3.8mm/s228mm/min

精铣Ф40mm的下平台

工件材料： HT200，铸造。机床： X52K立式升降台铣床。刀具：高速钢端铣刀：YT15，D125mm，齿数10，此为细齿铣刀。精铣该平面的单边余量：Z=0.7mm 铣削深度ap：ap0.3mm

每齿进给量af：根据《切削用量简明手册》表3.5，f=1.2-2.7,取f=2.0,aff/Z0.20mm/Z

铣削速度V：根据《机械制造设计工艺手册》,V=0.35m/s，机床主轴转速n：

1000V10000.3560n54r/min

D3.14125查《机械制造设计工艺简明手册》X25K机床主轴转速，取n75r/min

Dn3.14125600.39m/s 实际铣削速度v：v1000100060进给量Vf，由式（2.3）有：VfafZn0.202060/602.0mm/s 工作台每分进给量fm： fmVf2.0mm/s120mm/min

扩铰孔使尺寸达到Ф25(H9)㎜。

1，加工条件

工件材料：HT200灰铸铁，金属模铸造。加工要求：钻、扩、铰Ф25(H9)㎜的孔。机床：立式Z535型钻床

刀具：钻孔的锥柄麻花钻钻头材料是高速钢，总长度L为253㎜，刀柄长度l为98㎜；扩孔的锥柄麻花钻钻头材料是高速钢，总长度L为281㎜，刀柄长度l为121㎜；铰孔的锥柄机用铰刀材料是硬质合金，总长度L为268㎜，刀柄长度l为240㎜。

2，计算切削用量（1）钻孔Ф23㎜

根据《切削用量简明手册》表2.7得，f=0.50㎜/r；表2.15得，v=14m/min。

ns=1000v100014==193.05r/min

23dw

根据《机械制造设计工艺手册》按钻床选取nw=195r/min；

所以实际的切削速度

v=dwnw=

1000231951000=14m/min

（2）扩孔Ф24.8㎜

根据《切削用量简明手册》表2.7得，f=0.50㎜/r；表2.15得，v=14m/min。

ns=1000v100014==180.4r/min 24.7dw

根据《机械制造设计工艺手册》按钻床选取nw=195r/min；

所以实际的切削速度

v=dwnw=

100024.7180.41000=14m/min（3）铰孔Ф25H7㎜

根据《切削用量简明手册》表2.7得，f=2.0㎜/r；表2.15得，v=10m/min。

ns=1000v100010==127.32r/min

25dw

根据《机械制造设计工艺简明手册》按钻床选取nw=140r/min；

所以实际的切削速度

v=dwnw=

1000251401000=11m/min 粗铣Ф30mm的平台

加工条件：工件材料： HT200，金属模铸造。机床：X52K立式铣床 刀具：硬质合金端铣刀，材料：YG8，D=125mm，齿数z=6，寿命T=180min, kr900,此为粗齿铣刀。

因其单边余量：Z=1.3mm 所以铣削深度ap：ap1.3mm

每齿进给量af：根据《切削用量简明手册》表3.5，取af0.20mm/Z 铣削速度V：根据《机械制造设计工艺手册》，取V64m/min。由式2.1得机床主轴转速n：

1000V100064n163r/min

D3.14125查《机械制造设计工艺简明手册》 n190r/min

Dn3.141251901.24m/s 实际铣削速度v：v1000100060进给量Vf：VfafZn0.128300/603.8mm/s 工作台每分进给量fm：fmVf3.8mm/s228mm/min 基本时间的确定：

查《机械制造工艺设计简明手册》得此工序机动时间计算公式：

所以：

==0.66 min 精铣宽度为Φ30mm的凸台表面

工件材料： HT200，铸造。机床： X52K立式升降台铣床。

刀具：高速钢端铣刀：YT15，D125mm，齿数10，此为细齿铣刀。精铣该平面的单边余量：Z=0.7mm 铣削深度ap：ap0.3mm

每齿进给量af：根据《切削用量简明手册》表3.5，f=1.2-2.7,取f=2.0,aff/Z0.20mm/Z

铣削速度V：根据《机械制造设计工艺手册》,V=0.35m/s，机床主轴转速n：

1000V10000.3560n54r/min

D3.14125查《机械制造设计工艺简明手册》X25K机床主轴转速，取n75r/min

Dn3.14125600.39m/s 实际铣削速度v：v1000100060进给量Vf，由式（2.3）有：VfafZn0.202060/602.0mm/s 工作台每分进给量fm： fmVf2.0mm/s120mm/min 基本时间的确定：

查《机械制造工艺设计简明手册》得此工序机动时间计算公式：

l1=0.5d+（1—2）=0.5125+264.5mm l2=2mm l=100mm 所以：

=1.14 min

钻铰2×Ф8的小孔使尺寸达到Ф8H7 1，加工条件

工件材料：HT200灰铸铁，金属模铸造。加工要求：钻、绞Ф8H7㎜的孔。机床：立式Z535型钻床

刀具：钻孔的锥柄麻花钻钻头材料是高速钢，总长度L为156㎜，刀柄长度l为81㎜；绞孔的锥柄机用铰刀材料是硬质合金，总长度L为156㎜，刀柄长度l为139㎜。

2，计算切削用量（1）钻孔Ф7.8㎜

根据《切削用量简明手册》表2.7得，f=0.25㎜/r；表2.15得，v=16m/min。

ns=1000v100016==653r/min

7.8dw

根据《机械制造设计工艺手册》按钻床选取nw=750r/min；

所以实际的切削速度

v=dwnw=

10007.87501000=18m/min（2）铰孔Ф8H7㎜

根据《切削用量简明手册》表2.25得，f=0.2㎜/r；表2.15得，v=10m/min。

ns=1000v100010==398r/min

8dw

根据《机械制造设计工艺简明手册》按钻床选取nw=400r/min；

8400

所以实际的切削速度

v=dwnw==10m/min

10001000 钻绞Ф10H7的孔

1，加工条件

工件材料：HT200灰铸铁，金属模铸造。加工要求：钻、铰Ф10H7㎜的孔。机床：立式Z535型钻床

刀具：钻孔的锥柄麻花钻钻头材料是高速钢，总长度L为156㎜，刀柄长度l为81㎜；绞孔的锥柄机用铰刀材料是硬质合金，总长度L为156㎜，刀柄长度l为139㎜。

2，计算切削用量（1）钻孔Ф9.8㎜

根据《切削用量简明手册》表2.7得，f=0.25㎜/r；表2.15得，v=16m/min。

ns=1000v100016==519r/min

9.8dw

根据《机械制造设计工艺手册》按钻床选取nw=530r/min；

所以实际的切削速度

v=dwnw=

10009.85301000=16.3m/min（2）铰孔Ф10H7㎜

根据《切削用量简明手册》表2.25得，f=0.2㎜/r；表2.15得，v=10m/min。

ns=1000v100010==318r/min

10dw

根据《机械制造设计工艺简明手册》按钻床选取nw=400r/min；

所以实际的切削速度

v=dwnw=

1000

104001000=12.6m/min

四、参考文献

1，《机械制造工艺学课程设计指导书》第二版 赵家齐编 机械工业出版社

2，《机械制造工艺设计简明手册》 李益民编 机械工业出版社 3，《机床夹具设计手册》 上海科学技术出版社

4，《切削用量简明手册》 艾兴 肖诗纲编 机械工业出版社

第四篇：A6140车床法兰盘机械加工工艺规程及夹具设计

《机械制造工艺学》课程设计说明书

题目： CA6140车床法兰盘机械加工工艺规程及夹具设计

学 院：

姓 名：

学 号：

班 级：

指导教师：

二O一 二 年 十二 月

CA6140车床法兰盘机械加工工艺规程及夹具设计

2012年12月30日

目

录

机械制造工艺课程设计任务书.......................................................3 序言...................................................................................................4 零件分析...........................................................................................4

（一）零件的作用..................................................................................4

（二）零件的工艺分析.....................................................................4

工艺规程设计..................................................................................5

（一）确定毛坯的制造形式..............................................................5

（二）基面的选择...........................................................................5

（三）制定工艺路线........................................................................6

（四）机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定..............................8

（五）确定切削用量及基本工时........................................................9

总结……………………………………………………………….27 参考文献.........................................................................................27

CA6140车床法兰盘机械加工工艺规程及夹具设计

机械制造工艺课程设计任务书

题目: “CA6140车床法兰盘”零件的机械加工工艺规程（大批生产）

要求：

零件技术要求如下图所示

图1 CA6140车床法兰盘零件图

内容： 1.零件图

1张

2.零件毛坯图

1张

3.机械加工工艺过程综合卡片

1张

4.工序卡片

12张

5.课程设计说明书

1份

CA6140车床法兰盘机械加工工艺规程及夹具设计

序言

机械制造工艺课程设计是在我们基本完成了全部基础课、技术基础课、大部分专业课以及参加了生产实习之后进行的。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。通过本次课程设计，应该得到下述各方面的锻炼： 能熟练运用机械制造工艺设计中的基本理论以及在生产实习中学到的实践知识，正确地解决一个零件在加工中的定位、夹紧以及工艺路线安排、工艺尺寸确定等问题，保证零件的加工质量。提高结构设计的能力。通过设计夹具的训练，应当获得根据被加工零件的加工要求，设计出高效、省力、经济合理而且能保证加工质量的夹具的能力。加强使用软件及图表资料。掌握与本设计有关的各种资料的名称、出处、能够做到熟练运用。

就我个人而言，通过这次设计，基本上掌握了零件机械加工工艺规程的设计，机床专用夹具等工艺装备的设计等。并学会了使用和查阅各种设计资料、手册、和国家标准等。最重要的是综合运用所学理论知识，解决现代实际工艺设计问题，巩固和加深了所学到的东西。并在设计过程中，学到了很多课堂上没有学到的东西。

本说明书主要是CA6140卧式车床上的法兰盘的有关工艺规程的设计说明,由于本身能力水平有限，设计存在许多错误和不足之处，恳请老师给予指正，谢谢。

零件的分析

（一）零件的作用

CA6140卧式车床上的法兰盘，为盘类零件，用于卧式车床上。车床的变速4

CA6140车床法兰盘机械加工工艺规程及夹具设计

箱固定在主轴箱上，靠法兰盘定心。法兰盘内孔与主轴的中间轴承外圆相配，外圆与变速箱体孔相配，以保证主轴三个轴承孔同心，使齿轮正确啮合。

零件是CA6140卧式车床上的法兰盘，它位于车床丝杆的末端，主要作用是标明刻度，实现纵向进给。零件的 Φ100外圆上标有刻度线，用来对齐调节刻度盘上的刻度值，从而能够直接读出所调整的数值；外圆上钻有底部为4mm上部为6mm定位孔，实现精确定位。法兰盘中部的通孔则给传递力矩的49标明通过，本身没有受到多少力的作用。

（二）零件的工艺分析

CA6140车床法兰盘共有两组加工的表面。先分述如下：

0.0161．以200mm孔为精基准的加工表面。

0.016这一组加工表面包括：一个200 的孔及其倒角；一个1000.120..34外圆及其倒角；450外圆及其倒角；90外圆及其倒角；450外圆及其倒角；90两0.0170.60.045端面（分别距离200轴为24mm和34mm两端）；1000.120..34左端面和Φ90右端面；49通孔。

2.以Φ90右端面为加工表面。这一组加工表面包括：1000.03退刀槽；Φ4和60孔。

0.120..3432右端面；Φ90左端面；4500.017右端面；这两组加工表面之间有着一定的位置要求：（1）1000.120..340.045左端面与200轴形位公差0.03mm。

0.045（2）90右端面与200轴形位公差0.03mm。

0.030.045（3）60孔轴线与90右端面位置公差0.6mm，同时与200轴线垂直

0.045相交，并且与90端洗平面（距离200轴线为24mm）垂直。

经过对以上加工表面的分析，我们可先选定粗基准，加工出精基准所在的加工表面，然后借助专用夹具对其他加工表面进行加工，保证它们的位置精度。

工艺规程设计

(一)确定毛坯的制造形式

零件材料为HT200。考虑零件在机床运行过程中所受冲击不大，零件结构又比较简单，是大批量，而且零件加工的轮廓尺寸不大,在考虑提高生产率保证加工精度后可采用铸造成型。

零件形状并不复杂，而且零件加工的轮廓尺寸不大,因此毛坯形状可以与零5

CA6140车床法兰盘机械加工工艺规程及夹具设计

件的形状尽量接近，内孔不铸出。毛坯尺寸通过确定加工余量后再决定。,在考虑提高生产率保证加工精度后可采用铸造成型。

（二）基面的选择

工艺规程设计中重要的工作之一。定位选择得正确与合理，可以使加工质量得到保证，生产率得宜提高。否则，加工工艺过程中会问题百出，更有甚者，还会造成零件大批报废，使生产无法正进行。

（1）粗基准的选择。对于法兰盘零件而言可归为轴类零件，尽可能选择不加工表面为粗基准。而对有若干个不加工表面的工件，则应以与加工表面要求相互位置精度较高的不加工表面作粗基准。选择比较平整、平滑、有足够大面积的表面，并且不许有浇、冒口的残迹和飞边。根据这个基准选择原则，现选取右边外圆45及90的右端面的不加工外轮廓表面作为粗基准，利用三爪卡盘夹紧45外圆可同时削除 五个自由度，再以90的右端面定位可削除一个自由度。

对外圆 1000.120..340.045、450、90和200（共两块V形块加紧，限制４个0.6自由度，底面两块支撑板定位面限制1个自由度，使缺少定位，不过是可以靠两个V形块加紧力来约束Ｚ轴的扭转力，然后进行钻削）的加工，这样对于回转体的发兰盘而言是可以保证相关面的标准，确保的圆周度。

0.045（2）精基准的选择。以200为精基准加工表面。这一组加工表面包括：1000.120..340.0332退刀槽；Φ4和60右端面；90左端面；450孔。0.017右端面；因为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，此处不再重复。

（三）制定工艺路线

制定工艺路线得出发点，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。1.工艺路线方案一

工序Ⅰ Φ100粗车左端面。粗车Φ90左侧面。粗车Φ100外圆。粗车左Φ45外圆。Φ100粗车右端面。

粗车右Φ45右端面。粗车Φ90右侧面。粗车右Φ45外圆。粗车Φ90外圆。

0.045工序Ⅲ 钻、扩、粗铰、精铰200孔并车孔左端的倒角。

工序Ⅳ 半精车 1000.120..34左、右端面、90左端面，精车 1000.120..340.120..34左端

100面、90左端面。半精车外圆4500.6、90、、半精车4500.6柱体的过度倒圆。车1000.120..34柱体上的倒角C1.5。

工序Ⅴ

半精车、精车90右端面。车槽3×2。倒角C7×45和C1×45。

CA6140车床法兰盘机械加工工艺规程及夹具设计

工序Ⅵ 精车1000.120..34左端面、90右端面

工序Ⅶ

粗铣、精铣90柱体的两侧面。工序Ⅷ 钻Φ4孔，铰Φ6孔。工序Ⅸ 钻 49孔。

工序Ⅹ

磨削B面，即 外圆面、100工序Ⅺ

磨削外圆面 1000.120..340.120..34右端面、90左端面。，90。

工序Ⅻ

磨削90突台距离轴线24.87mm的侧平面。工序ⅩⅢ 刻字刻线。工序XIV 镀铬。

工序XV 检测入库。2.工艺路线方案二

工序Ⅰ

粗车 1000.120..34柱体右端面。

工序Ⅱ 粗加工Φ20孔：钻中心孔Φ18，扩孔Φ19.8。

工序Ⅲ 粗车 100柱体右端面，粗车 90柱体左端面，半精车 100左、右端面、90左端面，精车 100左端面、90左端面，粗车外圆 45、100、90，半精车外圆 45、90、100、，车 100柱体的倒角，车 45 柱体的过度倒圆。

工序Ⅳ 粗车、半精车、精车 90右端面，车槽3×2，粗车、半精车外圆 外圆及倒角。

工序Ⅴ 粗铰Φ19.94。精铰Φ20。

工序Ⅵ 精车1000.120..34左端面、90右端面。

工序Ⅶ 铣Φ90上两平面

1、粗铣两端面。

2、精铣两端面。工序Ⅷ 钻 Φ4孔，铰Φ6孔 工序Ⅸ 钻 4×Φ9透孔

工序Ⅹ 磨右Φ45外圆，外圆Φ100，外圆Φ90。磨B面，即 左Φ45外圆面、Φ100右端面、Φ90左端面

工序Ⅺ 磨Φ90上距轴心24平面 工序Ⅻ B面抛光 工序XIII 刻字刻线

工序XIV Φ100外圆镀铬 工序XV 检验入库 3.工艺方案的比较与分析

上述两种工艺方案的特点在于：方案一是先粗加工表面的毛坯，基本按照加

0.045工原则来加工的，先粗加工半精加工精加工。给钻200孔确定基准，确

0.0450.045保孔的行位公差，不过一次性加工好200，同时零件200要求很高的，7

CA6140车床法兰盘机械加工工艺规程及夹具设计

在后面的加工会对它的精度的影响，并且1002000.0450.120..34左端面和90右端面要与轴有一定位置公差，这样很难保证它们的位置的准确性。而方案二是只0.045给200钻孔保证底座平面度，不过钻头的下钻时不能准确定位，会影响2000.045的位置公差，从而也影响后面加工的1000.120..34左端面和90右端面的端

0.045面跳动。不过在方案二中200粗钻扩和铰是分开加工，粗铰Φ19.94。

2、精铰Φ20，放在精车1000.120..34左端面、90右端面前面，这样确保1000.120..34左端面

0.045和90右端面要与200轴有一定位置公差。综合的方案如下：

工序Ⅰ Φ100粗车左端面。粗车Φ90左侧面。粗车Φ100外圆。粗车左Φ45外圆。Φ100粗车右端面。

工序Ⅱ 粗车右Φ45右端面。粗车Φ90右侧面。粗车右Φ45外圆。粗车Φ90外圆。

工序Ⅲ 钻中心孔Φ18。扩孔Φ19.8 工序Ⅳ 半精车Φ100左端面。半精车Φ90左侧面。半精车Φ100外圆。半精车左Φ45外圆。半精车Φ90外圆并倒角C1.5。车过渡圆角R5。半精车Φ100右侧面。倒角C1.5。

工序Ⅴ 半精车右Φ45。半精车Φ90右侧面。半精车右Φ45外圆、右端面。倒角C7。切槽3×2。

工序Ⅵ 粗铰Φ19.94。精铰Φ20。

工序Ⅶ 精车Φ100左端面。倒角1×1.5（Φ20）。精车Φ90右侧面。倒角1×1.5 工序Ⅷ 粗铣Φ90两端面。精铣两端面 工序Ⅸ 钻 Φ4孔，铰Φ6孔 工序Ⅹ 钻 4×Φ9透孔

工序Ⅺ 磨外圆Φ100，右Φ45外圆，外圆Φ90。磨B面，即 左Φ45外圆面、Φ100右端面、Φ90左端面

工序Ⅻ 磨Φ90上距轴心24mm平面 工序XIII B面抛光 工序XIV 刻字刻线 工序XV 镀铬

工序XVI 检验入库。

总工艺方案的分析：本方案基本克服了一二方案的缺点，继承它们的优点。可以做到先粗加工半精加工精加工，20020，放在精车100要与2000.0450.120..340.045粗钻扩和铰是分开加工，粗铰Φ19.94。

2、精铰Φ

0.120..34左端面、90右端面前面，这样确保1000.045左端面和90右端面轴有一定位置公差。可以确保200加工面精度。

CA6140车床法兰盘机械加工工艺规程及夹具设计

（四）机械加工余量、工序尺寸及毛皮尺寸的确定

“CA6140车床法兰盘”；零件材料为HT200，硬度190～210HB，毛坯重量1.6kg，生产类型大批量，金属型铸造毛坯。

据以上原始资料及加工路线，分别确定各家工表面的机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸如下： 1.车100外圆表面加工余量及公差。

查《机械制造工艺设计简明手册》（以下称《工艺手册》）表2.2～2.5，取外圆表面长度余量均为2Z=6mm（均为双边加工）

车削加工余量为： 粗车: 2× 2.5mm 半精车: 2×0.3mm 精车 : 2×0.2mm

0.12公差：径向的偏差为mm 0..342.车 100、90、45端面和90、45外圆表面加工余量： 粗车

2× 2mm 半精车 2×0.3mm 精车 : 2×0.2mm 3.钻孔（20）

查《工艺手册》表2.2～2.5，先钻出来直径是18mm, 工序尺寸加工余量： 钻孔

18mm 扩孔

0.9mm 粗铰孔 0.07 mm 精铰

0.03mm

0.045公差：径向的偏差为0mm

4.钻孔（9）

一次性加工完成，加工余量为2Z=9mm 5.铣削加工余量：

0.045粗铣：9mm（离200中心轴为34 mm）

精铣：2 mm

0.045粗铣：18mm(离200中心轴为24 mm)精铣：3 mm 其他尺寸直接铸造得到

由于本设计规定的零件为大批量生产，应该采用调整加工。因此在计算最大、最小加工余量时应按调整法加工方式予以确认。

（五）确定切屑用量及基本工时

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工序Ⅰ

(一).粗车Ф100左端面（1）选择刀具

选用93°偏头端面车刀，参看《机械制造工艺设计简明手册》车床选用C365L转塔式车床，中心高度210mm。参看《切削用量简明手册》选择车刀几何形状，前刀面形状为平面带倒棱型，前角为10°，后角为6°，主偏角93°,副偏角为10°,刀尖角圆弧半径0.5，刃倾角为－10°。

（2）确定切削用量（a）确定背吃刀量ap

粗车的余量为2mm。由于刀杆截面取最大吃刀深度6mm，所以一次走刀完成即ap=2mm。（b）确定进给量f 查《切削用量简明手册》：加工材料HT200、工件直径100mm、切削深度ap=2mm，则进给量为0.8~1.2mm/r。再根据C365L车床及《机械制造工艺设计简明手册》表4.2－3查取横向进给量取f =0.92mm/r。

(c)选择磨钝标准及耐用度

根据《切削用量简明手册》表1.9，取车刀后刀面最大磨损量为0.8~1.0mm。焊接车刀耐用度T=60min。

(d)确定切削速度V 根据《切削用量简明手册》表1.11当用YG6硬质合金车刀加工HT200（180~199HBS），ap =2mm，f =0.92mm/r，查出V =1.05m/s。由于实际情况，在车削过程使用条件的改变，根据《切削用量简明手册》表1.28，查得切削速度的修正系数为：

Ktv=1.0 KTv=1.0,Kkv=1.0,Kkrv=0.73,Kmv=(190/HBS)^1.25=1.0,Ksv=0.85,Kkv=1.0。则修正后的V’ = V×Ktv×Kkv×Kkrv×Kmv×Ksv×KTv

（5-1）

=1.05×1.0×1.0×0.73×1.0×0.85×1.0×1.0×60

=44m/min 其中：Ktv为刀具材料改变时切削速度的修正系数。

KTv为刀具耐用度改变时切削速度的修正系数。

Kkv为切削方式改变时切削速度的修正系数。

Kkrv为车刀主偏角改变时切削速度的修正系数。

Kmv为工件材料的强度和硬度改变时切削速度的修正系数。

Ksv为毛胚表面状态改变时切削速度的修正系数。

则：

n = 1000V’/（ЛD）=140r/min

（5-2）按C365L车床转速（《机械制造工艺设计简明手册》表4.2－2）选择与140r/min相近似 的机床转速n =136r/min,则实际切削速度V = 42.7m/min。

(e)校验机床功率

车削时功率P 可由《切削用量简明手册》表1.25查得：在上述各条件下切削功率P =1.7~2.0KW，取2.0KW。由于实际车削过程使用条件改变，根据《切削用量简明手册》表1.29-2，切削功率修正系数为：Kkrfz = 0.89,Krofz= Kλsfz =1.0,Krζfz=0.87。

其中：Kkrfz为主偏角变化时切削力的修整系数。

Krofz为车刀前角变化时切削力的修整系数。

Kλsfz为刃倾角变化时切削力的修整系数。

Krζfz为车刀刀尖圆弧半径变化时切削力的修整系数。

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则：修整后的

P’ = P×Kkrfz×Krofz×Kλsfz×Krζfz

（5-3）

= 1.55KW 根据C365L车床当n =136r/min时，车床主轴允许功率PE=7.36KW。因P’

（f）校验机床进给机构强度

车削时的进给力Ff可由《切削用量手册》查表得Ff=1140N。由于实际车削过程使用条件的改变，根据《切削用量简明手册》查得车削过程的修正系数：Kkrf=1.17, Krof=1.0,Kλsf =0.75,则:

Ff =1140 ×1.17 ×1.0 ×0.75=1000N 根据C365L车床说明书(《切削用量简明手册》),进给机构的进给力Fmax=4100N(横向进给)因Ff

综上，此工步的切削用量为：ap =2mm，f =0.92mm/r, n =136r/min, V =42.7m/min。（3）计算基本工时：

按《机械制造工艺设计简明手册》表7-1中公式计算：刀具行程长度L=(d-d1)/2+L1+L2+L3。

其中：L1为刀具切入长度。

L2为刀具切出长度。

L3为试切附加长度。

由于车削实际端面d1=0mm,L1=4mm,L2=2mm,L3=0mm，则：

L=（d－d1）/2+L1+L2+L3

（5-4）=（106-0）/2+4+2+0=59mm。

T= L×i /(f×n)

（5-5）=59×1÷(0.92×136)=0.47min（其中i为进给次数。）

(二).粗车Ф90左端面

（1）选择刀具：与粗车Ф100左端面同一把。（2）确定切削用量（a）确定背吃刀量ap 粗车的余量为2mm由于刀杆截面取最大吃刀深度为6mm所以一次走刀完成即ap=2mm。0.92(b)确定进给量f 查《切削用量简明手册》：加工材料HT200、车刀刀杆尺寸为16×25㎜^2、工件直径90mm、切削深度ap =2mm，则进给量为0.6~0.8 mm/r。再根据C365L车床及《机械制造工艺设计简明手册》表4.2－3查取横向进给量取f =0.73mm/r。

(c)确定切削速度V：

根据《切削用量简明手册》表1.11当用YG6硬质合金车刀加工HT200（180~199HBS），ap=2mm，f =0.73mm/r，查出V =1.05m/s。由于实际情况，在车削过程使用条件的改变，根据《切削用量手册》表

1.25，查得切削速度的修正系数为：Ktv=KTv=1.0,Kkv=1.0,Kkrv=0.73,Kmv=(190/HBS)^1.25=1.0,Ksv=0.85,Kkv=1.0。则修正后的V’ =1.05×1.0×1.0×1.0×0.73×1.0×0.85×1.0×60=44m/min 则：n =1000V’/ЛD=155r/min 按C365L车床转速（《机械制造工艺设计简明手册》表4.2－2）选择与155r/min相近的机床转速n =136r/min,则实际切削速度V =38.4m/min。

综上，此工步的切削用量为：ap =2mm，f =0.73 mm/r, n =136r/min, V =38.4m/min。（3）计算基本工时：

CA6140车床法兰盘机械加工工艺规程及夹具设计

L=(95－50)/2+4+0+0=26.5mm T= 26.5×1÷(0.73×136)=0.267min。

（三).粗车Ф100外圆（1）选择刀具：

90°焊接式直头外圆车刀，刀片厚度5mm，YG6硬质合金，前刀面带倒棱形，主偏角90°，前角10°，后角6°，副偏角8°，刃倾角－10°，刀尖圆弧直径0.5mm。（2）确定切削用量

（a）确定背吃刀量

粗车外圆，加工余量为2.5mm(半径值)，一次走刀，则ap=2.5mm。

(b)确定进给量

由《切削用量简明手册》HT200，ap=2.5mm,工件直径为100mm，则f=0.8~1.2 mm/r。再由《机械制造工艺设计简明手册》表4.2—3查取f =0.92 mm/r。

(c)选择刀具磨钝标准及耐用度

由《切削用量手册》表1.9查取后刀面磨损最大限度为0.8~1.0 mm，焊接耐用度T=60min。

(d)确定切削速度V：

根据《切削用量简明手册》表1.11查取：V=1.33m/s(由180~199HBS、asp=2.5mm、f =0.92mm/r、车刀为YG6硬质合金查得),由于实际车削过程使用条件的改变，查取切削速度修正系数：Ktv=KTv=1.0,Kkv=1.0,Kkrv=0.73,Kmv=(190/HBS)^1.25=1.0,Ksv=0.85,Kkv=1.0。则修正后的 V’=1.33×1.0×1.0×1.0×0.73×1.0×0.85×1.0×60=49.5 m/min 则：n = 157.6r/min 按C365L车床转速（《机械制造工艺设计简明手册》表4.2－2）选择与157.5r/min相近的机床转速n =183r/min,则实际切削速度V = 57.5m/min。

综上，此工步的切削用量为：a =2.5mm，f =0.92 mm/r, n =183r/min, V =57.5m/min。(3)计算基本工时：

T=(12+3+3+0)×1/(0.92×183)=0.107min。

(四).粗车左端Ф45外圆

（1）选择刀具：与粗车Ф100外圆同一把。（2）确定切削用量

（a）确定背吃刀量

粗车外圆加工余量2mm（半径值），一次走刀，ap=2mm.。（b）确定进给量：

由《切削用量简明手册》材料HT200刀杆16×25㎜^2，工件直径50㎜，切深2mm,则 f为0.4—0.5mm/r,由《机械制造工艺设计简明手册》f=0.41mm/r.（c）确定切削速度V: 查《切削用量简明手册》，YG6硬质合金加工HT200（180-199HBS）,ap=2mm,f=0.41mm/r有V=1.33m/s,修正系数：

Ktv=KTv= 1.0,Kkv=1.0,Kkrv=0.73,Kmv=(190/HBS)^1.25=1.0,Ksv=0.85,Kkv=1.0。则修正后的：

V’ =1.33×60×1.0×1.0×1.0×0.73×1.0×0.85=49.5m/min 则：n=350r/min,取标准n机=322r/min,则V机=45.5m/min.综上：ap =2mm,f=0.41mm/r,n=322r/min,V=45.5m/min。(3)计算工时

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T=(30+5+5+0)/（0.41×322）=0.303min.(五).粗车Ф 100右端面

(1）选择刀具：与粗车Ф100左端面同一把。（2）确定切削用量:

（a）确定背吃刀量ap: 粗车的余量为2mm由于刀杆截面取最大吃刀深度为6mm所以一次走刀完成即a =2mm。(b)确定进给量：

查《切削用量简明手册》：加工材料HT200、工件直径100mm、切削深度ap =2mm，则进给量为0.8~1.2 mm/r。再根据C365L车床及《机械制造工艺设计简明手册》表4.2－3查取横向进给量取f =0.92mm/r。

(c)确定切削速度V：

根据《切削用量简明手册》表1.11当用YG6硬质合金车刀加工HT200（180~199HBS），ap =2mm，f =0.92mm/r，查出V =1.05m/s。由于实际情况，在车削过程使用条件的改变，根据《切削用量简明手册》表1.25，查得切削速度的修正系数为：

Ktv=KTv =1.0,Kkv=1.0,Kkrv=0.73,Kmv=(190/HBS)^1.25=1.0,Ksv=0.85,Kkv=1.0。则修正后的

V’ =1.05×1.0×1.0×1.0×0.73×1.0×0.85×1.0×60=44m/min 则：n =140r/min 按C365L车床转速（《机械制造工艺设计简明手册》表4.2－2）选择与140r/min相近的机床转速n =136r/min,则实际切削速度V =42.7m/min。

综上，此工步的切削用量为：ap =2mm，f =0.92 mm/r, n =136r/min, V =42.7m/min。（3）计算基本工时：

L=(101－46)/2+4+0+0=31.5mm T=31.5×1÷(0.92×136)=0.252min。

工序Ⅱ

（一）.粗车右边Φ45右端面

(1)选择刀具

与粗车Ф100左端面的刀具相同。(2)确定切削用量：

（a）确定背吃刀深度ap.粗车加工余量为2mm.由于刀杆截面取最大吃刀深度为6mm,一次走刀完成，则取ap=2mm。

（b）确定进给量f: 根据《切削用量手册》加工材料HT200车刀刀杆尺寸16×25㎜^2工件直径45mm，切削深度2mm，属<3mm，则进给量为0.4--0.5mm/r,再根据C365L车床及《机械制造工艺设计简明手册》查取横向进给量f=0.41mm/r。

（c）确定切削速度V：

根据《切削用量手册》表12当用YG6硬质加工HT200，180—199HBS =2mm，f机=0.41mm/r查出Vc=1.33m/s.由于实际车削过程使用条件改变，各修正系数：

Ktv=1.0,KTv=1.0,Kkv=1.0,Kkrv=0.73,Kmv=(190/HBS)^1.25=1.0,Ksv=0.85,Kkv=1.0。则修正后的

V’ =1.33×60×1.0×1.0×1.0×0.73×1.0×0.85 =49.520m/min, 则n= 350.47r/min,按C365L车床转速（〈机械制造工艺设计简明手册〉表4.2-2）选择与13

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350.47 r/min相近转速为322r/min,则实际切削速度V= 45.7m/min(3)计算基本工时

L =50/2+4+2=31mm，T= 31×1/（0.41×322）=0.235min.（二）.粗车Φ90右端面

(1)选择刀具：同上

(2)确定切削用量：0.108（a）确定背吃刀深度ap.粗车加工余量为2.0mm,可以一次走刀完成，则:ap=2.0mm。（b）确定进给量f 根据《切削手册》切深ap=2.0mm,属于<3mm，则进给量f为0.6—0.8mm/r,再根据C365L及其〈机械工艺〉f=0.73mm/r.（c）确定切削速度V 直径￠90mm,ap=2mm,f=0.73mm/r查V=1.18m/s.修正系数：

KTv=1.0,Ktv=1.0,Kkrv=0.73,Kmv=1.0,Ksv=0.85，Kkv=1.0, 则Vc =1.18×1.0×1.0×0.73×1.0×0.85×1.0×60=43.93m/min, 则n =155.45r/min.按C365L车床转速（《机械制造工艺设计简明手册》表4.2－2）选择与155.45r/min相近n=136r/min,则实际切削速度V=38.4m/min(3)计算基本工时：

L＝(d-d1)/2+ L1+ L2+ L3]/fn

（5-6）=[(95-50)/2+0+4+0＝26.5mm

T=[(d-d1)/2+ L1+ L2+ L3]/fn

（5-7）=[(95-46)/2+0+4+0]/(0.73×136)=0.267min.（三）.粗车右端Ф45外圆

（1）选择刀具：与粗车Ф100外圆同一把。（2）确定切削用量

（a）确定背吃刀量

粗车外圆加工余量2.0mm（半径值），一次走刀，ap=2.0mm.。（b）确定进给量： 由《切削用量简明手册》材料HT200，工件直径50㎜，切深2.0mm,则 f为0.4—0.5mm/r,由《机械制造工艺设计简明手册》f=0.41mm/r.（c）确定切削速度V:查《切削用量简明手册》表12，YG6硬质合金加工HT200（180-199HBS）,ap=2.5mm,f=0.41mm/r有V=1.33m/s,修正系数：

Ktv=KTv= 1.0,Kkv=1.0,Kkrv=0.73,Kmv=(190/HBS)^1.25=1.0,Ksv=0.85,Kkv=1.0。则修正后的

V’ =1.33×60×1.0×1.0×1.0×0.73×1.0×0.85=49.5m/min 则：n=350r/min,取标准n机=322r/min,则V=45.5m/min.综上：ap =2.0mm,f=0.41mm/r,n=322r/min,V=45.5m/min。(3)计算工时

T=(41+3+3+0)/0.41×322=0.356min(四）.粗车Ф90外圆

（1）选择刀具：与粗车Ф100外圆同一把。(2）确定切削用量

CA6140车床法兰盘机械加工工艺规程及夹具设计

（a）确定背吃刀量

粗车外圆，加工余量为2.0mm,一次走刀，则ap=2.0mm。(b)确定进给量

由《切削用量简明手册》HT200，ap=2.0mm,工件直径为90mm，则f=0.6~0.8mm/r。再由《机械制造工艺设计简明手册》表4.2—3查取f =0.76mm/r。

(c)确定切削速度V 根据《切削用量手册》表12查取：V=1.33m/s(由180~199HBS、asp=2.0mm、f =0.76mm/r、车刀为YG6硬质合金),由于实际车削过程使用条件的改变,查取切削速度修正系数： Ktv=1.0 KTv=1.0,Kkv=1.0,Kkrv=0.73,Kmv=(190/HBS)^1.25=1.0,Ksv=0.85,Kkv=1.0。则修正后的

V’ =1.33×1.0×1.0×0.73×1.0×0.85×1.0×1.0×60=49.5m/min 则：n =1000×49.5/3.14×90=175.2r/min，按C365L车床转速（《机械制造工艺设计简明手册》表4.2－2）选择与157.5r/min相近的机床转速n =183r/min,则实际切削速度V = 51.7m/min。

综上，此工步的切削用量为：a =2.0mm，f =0.76mm/r, n =183r/min, V =51.7m/min。(3)计算基本工时：

T=(9+3+3+0)×1/(0.76×183)=0.108min。

工序Ⅲ

(一)钻Ф18孔

（1）机床选择：查《机械制造工艺设计简明手册》选用Z535立式钻床。

（2）刀具选择：查《机械制造工艺设计简明手册》选用直径18mm高速钢标准锥柄麻花钻。

（3）切削用量选择：

查《切削用量简明手册》得：f=0.70~0.86mm/r,再由《机械制造工艺设计简明手册》Z535立式钻床进给量取f =0.72mm/r。查《切削用量简明手册》取V =0.35m/s=21m/min则n =371.36r/min 按机床选取n =400r/min,故V =3.14×18×400/1000=22.6m/min(4)计算基本工时：

由《机械制造工艺设计简明手册》表7-5中公式得

T=（L+L1+L2）/(f×n)=(91+11+0)/(0.72×400)=0.3542min。

(二)扩Ф19.8孔

（1）刀具选择：选用直径19.8mm高速钢标准锥柄扩孔钻。（2）确定切削用量：

查《切削用量简明手册》得：f=0.90~1.1mm/r,再由《机械制造工艺设计简明手册》Z535立式钻床进给量取f =0.96mm/r。扩孔时的切削速度，由公式：V扩=（1/2~1/3）V钻 查《切削用量简明手册》取V =0.35m/s=21m/min V扩=（1/2~1/3）V钻=7～10.5m/min则：n=112.5~168.8r/min(3)计算基本工时：

T=(91+14+2)/(0.96×140)=0.871min。

按机床选取n =140r/m,故V = 3.14×19.8×140/1000=8.7m/min

工序Ⅳ

CA6140车床法兰盘机械加工工艺规程及夹具设计

（一）半精车Ф100左端面

（1）选择刀具：与粗车Ф100左端面同一把。(2）确定切削用量：（a）确定背吃刀量：

半精车余量为z=0.3mm,可一次走刀完成，ap=0.3mm。

（b）确定进给量：

由《机械制造工艺设计简明手册》表3—14表面粗糙度Ra3.2，铸铁，副偏角10°，刀尖半径0.5mm，则进给量为0.18~0.25mm/r,再根据《机械制造工艺设计简明手册》表4.2—3查取横向进量f =0.24mm/r。

（c）确定切削速度VC：

根据《切削用量简明手册》表1.11查得3：V=2.13m/min(由180~199HBS、ap=0.3mm、f =0.24mm/r、车刀为YG6硬质合金)由于实际车削过程使用条件的改变，查取切削速度修正系数：

Ktv=1.0 KTv=1.0,Kkv=1.0,Kkrv=0.73,Kmv=(190/HBS)^1.25=1.0,Ksv=0.85,Kkv=1.0。则修正后的

V’ =2.13×1.0×1.0×0.73×1.0×0.85×1.0×1.0×60=79.3m/min 则：n = 252r/min，按C365L车床转速（《机械制造工艺设计简明手册》表4.2－2）选择与252r/min相近的机床转速n =238r/min,则实际切削速度V = 3.14×100×238/1000=74.7m/min。

（3）计算基本工时：

L=（101－19.8）÷2+4+2+0=46.6mm T= 46.6÷(0.24×238)=0.816min。

（二）半精车Ф90左端面

（1）选择刀具：与粗车Ф100左端面同一把。（2）确定切削用量：

（a）确定背吃刀量：

加工余量为z=0.3mm, 一次走刀完成，ap=0.3mm。

（b）确定进给量：

由《机械制造工艺设计手册》表3—14表面粗糙度Ra3.2，铸铁，副偏角10°，刀尖半径0.5mm，则进给量为0.2~0.35mm/r,再根据《机械制造工艺设计简明手册》表4.2—3查取横向进量f =0.24mm/r。

（c）确定切削速度V：

根据《切削用量手册》表1.11查取：VC=2.02(由180~199HBS、asp=0.3mm、f =0.24mm/r、车刀为YG硬质合金)由于实际车削过程使用条件的改变，查取切削速度修正系数： Ktv=1.0 KTv=1.0,Kkv=1.0,Kkrv=0.73,Kmv=(190/HBS)^1.25=1.0,Ksv=0.85,Kkv=1.0。则修正后的

V’ = 2.02×1.0×1.0×0.73×1.0×0.85×1.0×1.0×60 =75.2m/min 则：n = 266r/min 按C365L车床转速（《机械制造工艺设计简明手册》表4.2－2）选择与266r/min相近的机床转速n =322r/min,则实际切削速度V = 3.14×90×322/1000=91.0m/min。综上，此工步的切削用量为：a =0.3mm，f =0.24mm/r, n =322r/min, V =91.0m/min。

（3）计算基本工时：

L =（91－46）/2+4+0+0=26.5mm T= 26.5×1/(0.24×322)=0.34min。

CA6140车床法兰盘机械加工工艺规程及夹具设计

（三）半精车Ф100右端面

（1）选择刀具：与半精车Ф100左端面同一把。（2）确定切削用量：（a）确定背吃刀量：

加工余量为z=0.3mm,可一次走刀完成，ap=0.3mm。

（b）确定进给量：

由《机械制造工艺设计手册》表3—14表面粗糙度Ra3.2，铸铁，副偏角10°，刀尖半径0.5mm，则进给量为0.2~0.35mm/r,再根据《机械制造工艺设计简明手册》表4.2—3查取横向进量f =0.24mm/r。

（c）确定切削速度V 根据《切削用量简明手册》表1.11查取：V=2.02m/min(由180~199HBS、asp=0.45mm、f =0.24mm/r、车刀为YG6硬质合金)由于实际车削过程使用条件的改变，查取切削速度修正系数：

Ktv=1.0 KTv=1.0,Kkv=1.0,Kkrv=0.73,Kmv=(190/HBS)^1.25=1.0,Ksv=0.85,Kkv=1.0。则修正后的

V’ =2.02×1.0×1.0×0.73×1.0×0.85×1.0×1.0×60 =75.2m/min 则：n = 239r/min，按C365L车床转速（《机械制造工艺设计简明手册》表4.2－2）选择与239r/min相近的机床转速n =238r/min,则实际切削速度V =3.14×100×238/1000=74.7m/min。

（3）计算基本工时：

L=（100.4－45.1）/2+4+0+0=31.65mm

T=L×i/(f×n)=31.65×1/(0.24×238)=0.554min。

（四）半精车Ф100外圆

（1）选择刀具：

90°焊接式直头外圆车刀，刀片厚度5mm，YG6硬质合金，前刀面带倒棱形，主偏角90°，前角10°，后角6°，副偏角8°，刃倾角0°，刀尖圆弧直径0.5mm。

(2)确定切削用量

（a）确定背吃刀量

半精车外圆，加工余量为0.3mm（半径值）,一次走刀，则asp=0.3mm。(b)确定进给量

由《切削用量简明手册》表3.14得f=0.2~0.3mm/r。再由《机械制造工艺设计简明手册》表4.1—2查取f =0.28mm/r。

（c）选择刀具磨钝标准及耐用度：后刀面磨钝标准为0.8~1.0,耐用度为T=60min。

(d)确定切削速度V 根据《切削用量简明手册》表1.11查取：VC=2.13m/s(由180~199HBS、asp=0.55mm、f =0.52mm/r、车刀为YG6硬质合金),由于实际车削过程使用条件的改变，查取切削速度修正系数：

Ktv=1.0 KTv=1.0,Kkv=1.0,Kkrv=0.73,Kmv=(190/HBS)^1.25=1.0,Ksv=0.85,Kkv=1.0。则修正后的

V’ =2.13×1.0×1.0×0.73×1.0×0.85×1.0×1.0×60=79.3m/min 则：n =1000×79.3/(3.14×100)=252.5r/min 按C365L车床转速（《机械制造工艺设计简明手册》表4.2－2）选择与252.5r/min相近的机床转速n =322r/min,则实际切削速度V = 101.1m/min。

综上，此工步的切削用量为：ap =0.3mm，f =0.28mm/r, n =322r/min, V =101.1m/min。

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(3)计算基本工时：

T=(9.7+3+3+0)×1/(0.28×322)=0.174min。

（五）半精车左边Φ45 外圆

(1)选择刀具：用半精车￠100外圆车刀。(2)确定切削用量

(a)确定背吃刀

半精车外圆双边加工余量为0.6mm,一次走刀成,asp=0.9/2＝0.3mm.(b)确定进给量f 查《机械工艺》f取0.2—0.3mm/r,由表4-1-2，f=0.28mm/r.(c)确定切削速度V 查《切削手册》表12取2.13m/s,修正系数同上：

Vc = 2.13×60×1.0×1.0×0.73×1.0×0.85×1.0×1.0=79.3m/min

则：n =561.2r/min取车床转速为550r/min,则实际切削速度Vc=77.75m/min.综上：ap=0.3mm,f=0.28mm/r,n=550r/min,Vc=77.75m/min.(3)计算工时

T=(30.3+5+5+0)×1/(0.28×550)=0.262min.（六）半精车Ф90外圆

（1）选择刀具：与半精车Ф100外圆同一把。（2）确定切削用量

（a）确定背吃刀量

半精车外圆，加工余量为0.6mm,一次走刀，则asp=0.6/2=0.3mm。

(b)确定进给量

由《切削用量手册》表3.14得f=0.2~0.3mm/r。再由《简明手册》表4.1—2查取f =0.28mm/r。

(c)确定切削速度V：

根据《切削用量简明手册》表1.11查取：VC=2.13m/s(由180~199HBS、asp=0.55mm、f =0.52mm/r、车刀为YG6硬质合金),由于实际车削过程使用条件的改变，查取切削速度修正系数：

Ktv=1.0 KTv=1.0,Kkv=1.0,Kkrv=0.73,Kmv=(190/HBS)^1.25=1.0,Ksv=0.85,Kkv=1.0。则修正后的

V’=2.13×1.0×1.0×0.73×1.0×0.85×1.0×1.0×60=79.3m/min 则: n =1000×79.3/(3.14×90)=280.6r/min 按C365L车床转速（《机械制造工艺设计简明手册》表4.2－2）选择与280r/min相近的机床转速n =322r/min,则实际切削速度V = 91m/min。

综上，此工步的切削用量为：ap=0.3mm，f =0.28mm/r, n =322r/min, V =91m/min。(3)计算基本工时：

T=(9+3+3+0)×1/(0.28×322)=0.166min。

其中L=9mm，L1=3mm，L2=3mm，L3=0mm，i=1

（七）倒角（Ф90）

（1）选择刀具：90°焊接式直头外圆车刀，刀片厚度5mm，YG6硬质合金，前刀面带倒棱形，主偏角90°，前角10°，后角6°，副偏角8°，刃倾角0°，刀尖圆弧直径0.5mm。

（2）切削用量: 背吃刀量ap=1.5mm,手动进给，一次走刀。

V =80m/min, n =1000×80/3.14×90=283r/min 18

CA6140车床法兰盘机械加工工艺规程及夹具设计

按C365L说明书：n =238r/min, V =3.14×238×90/1000=67m/min(3)基本工时：由工人操控，大约为0.03min。

（八）倒角（Ф100）

（1）选择刀具：90°焊接式直头外圆车刀，刀片厚度5mm，YG6硬质合金，前刀面带倒棱形，主偏角90°，前角10°，后角6°，副偏角8°，刃倾角0°，刀尖圆弧直径0.5mm。

（2）切削用量: 背吃刀量ap=1.5mm,手动进给，一次走刀。

V =80m/min, n =1000×80/3.14×100=254.7r/min 按C365L说明书：n =238r/min, V = 3.14×238×100/1000=74.7 m/min。(3)基本工时：由工人操控，大约为0.03min。

（九）车过渡圆R5(1)刀具选择

YG6硬质合金成形车刀R=5mm。（2）确定切削用量

（a）确定背吃刀量：ap=z=5mm,一次走完成。（b）确定进给量：手动进给。

（c）确定切削速度n=430r/mm V=60.76m/min（3）计算基本工时

T≦0.05min,即工人最慢加工速度。

工序Ⅴ

（一）半精车右边Φ45右端面

(1)选择刀具

与半精车Ф100左端面的刀具相同。(2)确定切削用量：

（a）确定背吃刀深度ap.半精车加工余量为0.3mm。由于刀杆截面取最大吃刀深度为6mm,一次走刀完成，则取ap=0.3mm。

（b）确定进给量f: 根据《切削用量手册》加工材料HT200车，工件直径46mm，切削深度0.5mm，属<3mm，则进给量为0.4--0.5mm/r,再根据C365L车床及《机械制造工艺设计简明手册》查取横向进给量f=0.41mm/r。

（c）确定切削速度V：

根据《切削用量手册》表12当用YG6硬质加工HT200，180—199HBS =0.5mm，f=0.41mm/r查出Vc=1.33m/s.由于实际车削过程使用条件改变，各修正系数：

Ktv=1.0,KTv=1.0,Kkv=1.0,Kkrv=0.73,Kmv=(190/HBS)^1.25=1.0,Ksv=0.85,Kkv=1.0。则修正后的

V’ =1.33×60×1.0×1.0×1.0×0.73×1.0×0.85 =49.520m/min, 则n= 350.47 r/min,按C365L车床转速（〈机械制造工艺设计简明手册〉表4.2-2）选择与350.47 r/min相近转速为322r/min,则实际切削速度V= 45.7m/min(3)计算基本工时

L=（46－19.8）/2+4+2=19.1mm, T= 19.1×1/（0.41×322）=0.145min.（二）半精车Ф90右端面

CA6140车床法兰盘机械加工工艺规程及夹具设计

（1）选择刀具：选用93°偏头端面车刀，参看《切削用量简明手册》选择车刀几何形状，前刀面形状为平面带倒棱型，前角为10°，后角为6°，主偏角93°,副偏角为10°,刀尖角圆弧半径0.5，刃倾角为－10°。

（2）确定切削用量（a）确定背吃刀量

加工余量为z=0.3mm,可一次走刀完成，asp=0.3mm。（b）确定进给量

由《机械制造工艺手册》表3.14表面粗糙度Ra3.2，铸铁，副偏角10°，刀尖半径0.5mm，则进给量为0.1~0.25mm/r,再根据《机械制造工艺简明手册》表4.2—3查取横向进量f =0.24mm/r。

（c）确定切削速度V 根据《切削用量手册》表12查取：V=2.02m/min(由180~199HBS、asp=0.3mm、f =0.24mm/r、车刀为YG6硬质合金)由于实际车削过程使用条件的改变，查取切削速度修正系数：

Ktv=1.0 KTv=1.0,Kkv=1.0,Kkrv=0.73,Kmv=(190/HBS)^1.25=1.0,Ksv=0.85,Kkv=1.0。则修正后的

V’=2.02×1.0×1.0×0.73×1.0×0.85×1.0×1.0×60=75.2m/min 则：n =266r/min,按C365L车床转速（《机械制造工艺设计简明手册》表4.2－2）选择与266r/min相近的机床转速n =322r/min,则实际切削速度V =91.0m/min。

综上，此工步的切削用量为：a =0.3mm，f =0.24mm/r, n =322r/min, V =91.0m/min。

（3）计算基本工时：

L=（90.4－45.4）/2+4+0+0=26.5mm T= 26.5×1/(0.24×322)=0.34min。

（三）半精车右边Ф45外圆

选择刀具：用半精车￠90外圆车刀

（1）确定切削深度

半精车外圆，一次走刀，则ap=0.3mm。

(2)确定进给量

查《机械工艺》f取0.2—0.3mm/r,由表4-1-2，f=0.28mm/r.(3)确定切削速度V 查《切削手册》表12取2.13m/s,修正系数同上：

Vc = 2.13×60×1.0×1.0×0.73×1.0×0.85×1.0×1.0=79.3m/min, 则：n =561.2r/min取车床转速为550r/min,则实际切削速度Vc=77.75m/min.综上：ap=0.3mm,f=0.28mm/r,n=550r/min,Vc=77.75m/min.(4)计算基本工时：

T=（40.8+3+3+0）×1/(0.28×550)＝0.304min。

（四）倒角（Φ45 右侧）

(1)用端面车刀加工余量7mm，背吃刀量 ap=3.5mm,手动进给，两次走刀。V=60m/min,则：n给=424.6r/min,按取n =430r/min,则V=60.79m/min(2)计算基本工时：由工人操控，大约为0.10min

（五）车3×2退刀槽

(1)选择刀具：选择90°切槽刀，车床C365L转塔式车床高210mm,故刀杆尺寸16×20

给

CA6140车床法兰盘机械加工工艺规程及夹具设计

25mm,刀片厚度取3mm,选用YG6刀具材料，前刀面形状为平面带倒棱型，前角为10°,后角8°，主偏角90°，副偏角3°，刀尖圆弧半径0.2--0.5取0.5mm,刃倾角0°。

(2)确定切削用量：(a)确定背吃刀深度 :

ap=z=2.16mm,一次走刀完成。

(b)确定进给量f:

根据《切削用量手册》切深为3mm,属于〈=3mm,f=0.4—0.5mm/r.按《机械制造工艺设计简明手册》中C365L车床取f=0.41mm/r.(c)选择车刀磨钝标准及耐用度：根据《切削用量手册》表10，取车刀后面最大磨损量为0.8--1.0mm,焊接刀耐用度T=60min。

(d)确定切削速度V: 根据《切削用量手册》，YG6,180—199HBS, ap<=4mm,f=0.41mm/r,V=1.50m/s, 修正系数：

KTv=1.0,Kmv=0.89,Ksv=0.85,Ktv=1.0,Kkrv=1.0,Kkv=1.0 则Vc=1.50×60×1.0×0.89×0.85×0.73×1.0×1.0=49.7m/min, 则：n =351.6r/min,按C365L车床转速（见《机械制造工艺设计简明手册》表）选择与351.6相近的转速n=322r/min,则实际切削速度为V=45.52m/min,最后决定切削用量为 ap=3.6mm,f=0.41mm/r,n=322r/min,V=45.52m/min.(3)计算基本工时：

T= [(45-41)/2+4+0+0]/(0.41×322)=0.0454min 工序Ⅵ

（一）、粗铰Ф19.94

（1）刀具选择：

直径19.94mm高速钢锥柄几用铰刀。后刀面磨钝标准为0.4~0.6mm，耐用度T=60min（2）确定切削用量： 背吃刀量ap=0.07mm 查《切削用量简明手册》得：f=1.0~2.0mm/r，取f=1.60mm/r。

参看《机械制造工艺设计简明手册》表3-48V=6.37m/min则：n=1000×6.37/(3.14×19.94)=101.7r/min按机床选取n =140r/min则：V = 3.14×140×19.94/1000=8.788m/min(3)计算基本工时：

T=(91+14+2)/(1.60×140)=0.4777min。

（二）、精铰Ф20

（1）刀具选择： 直径20mm高速钢锥柄机用铰刀

（2）确定切削用量：

背吃刀量ap=0.03mm。切削速度与粗铰相同，故n =140r/mmin。由《切削用量简明手册》f=1.0~2.0mm/r,取f=1.22 mm/r

V= 3.14×140×20／１０００＝8.796r/min(3)计算基本工时：

T=(91+14+2)/(1.22×140)=0.626min 工序Ⅶ

（一）精车Ф100左端面

（1）选择刀具：与半精车Ф100左端面同一把。

CA6140车床法兰盘机械加工工艺规程及夹具设计

（2）确定切削用量

(a)确定背吃刀量

加工余量为0.16mm，一次走刀完成，则ap=0.16mm。（b）确定进给量

查《机械制造工艺手册》表3—14得f=0.2~0.3mm/r,再由表4—12,f =0.23mm/r(c)确定切削速度V 查《切削用量手册》表1.11，取VC=2.13m/s(由180~199HBS、asp=0.16mm、f =0.52mm/r、车刀为YG6硬质合金),由于实际车削过程使用条件的改变，查取切削速度修正系数： Ktv=1.0 KTv=1.0,Kkv=1.0,Kkrv=0.73,Kmv=(190/HBS)^1.25=1.0,Ksv=0.85,Kkv=1.0。则修正后的

V’ =2.13×1.0×1.0×0.73×1.0×0.85×1.0×1.0×60=79.3m/min

则：n = 1000×79.3÷(3.14×100)=252r/min，按C365L车床转速（《机械制造工艺设计简明手册》表4.2－2）选择与252r/min相近的机床转速n =322r/min,则实际切削速度V =101.1m/min。

综上，此工步的切削用量为：ap =0.16mm，f =0.23mm/r, n =322r/min, V =101.1m/min。

(3)计算基本工时：

L=（100.4-20）/2+4+2+0=46.2mm.T= 46.2×1÷(0.23×322)=0.624min

（二）、精车Ф90右端面

（1）刀具选择：与半精车Ф100左端面同一把。

（2）确定切削用量

(a)确定背吃刀量

加工余量为0.16mm，一次走刀完成，则asp=0.16mm。（b）确定进给量

查《机械制造工艺手册》表3—14得f=0.2~0.3mm/r,再由表4—12,f =0.23mm/r(c)确定切削速度V 查《切削用量手册》表12，取V=2.13m/s(由180~199HBS、asp=0.16mm、f =0.23mm/r、车刀为YG6硬质合金),由于实际车削过程使用条件的改变，查取切削速度修正系数：

Ktv=1.0 KTv=1.0,Kkv=1.0,Kkrv=0.73,Kmv=(190/HBS)^1.25=1.0,Ksv=0.85,Kkv=1.0。则修正后的

V’ =2.13×1.0×1.0×0.73×1.0×0.85×1.0×1.0×60=79.3m/min

n =280r/min 按C365L车床转速（《机械制造工艺设计简明手册》表4.2－2）选择与252r/min相近的机床转速n =322r/min,则实际切削速度V =91m/min。

综上，此工步的切削用量为：a =0.16mm，f =0.23mm/r, n =322r/min, V =91m/min。(3)计算基本工时：

L=（90.4－45.4）÷2+4+0+0=26.5mm.T=26.5×1÷(0.23×322)=0.3578min

（三）倒角（内孔左侧）

（１）刀具选择：用倒Ф１００左端面的车刀。（２）确定切削用量：

背吃刀量ap=1.0mm,手动一次走刀。Ｖ＝３０m/min，a n ＝１０００×３０／（３.14×20）=477.7r/min由机床说明书，n ＝４３０r/min 22

CA6140车床法兰盘机械加工工艺规程及夹具设计

则：V =3.14×430×20/1000=27.02m/min(3)计算基本工时：由工人操控，大约为0.03min.（三）倒角（内孔右侧）

（１）刀具选择：同上。（２）确定切削用量

背吃刀量ap=1.0mm,手动一次走刀。Ｖ＝３０m/min，则：n =477.7r/min 由机床说明书，n＝４３０r/min V’= 3.14×430×20/1000=27.02m/min(3)计算基本工时：由工人操控，大约为0.03min.工序Ⅷ

（一）粗铣Ф90两侧面

（1）刀具选择

根据《机械制造工艺设计简明手册》表3.1及铣刀样本手册，选锯片铣刀，外径160mm,内径32mm,B=3mm,Z=28mm（2）切削用量

ap=B=3mm，右边走刀6次，左边走刀3次。

（3）选X61W卧式铣床，使用专用夹具。由《切削手册》表3.5当机床功率为5-10KW,采用YG6硬质合金材料加工铸铁f=0.14-0.24mm/r,取f=0.14mm/r。

（4）选择铣刀磨钝标准及耐用度

根据《切削用量手册》表3.7,铣刀齿后刀面最大磨损限度为1.5mm,由《切削用量手册》表3.8,铣刀直径d0=160mm,则硬质合金盘铣刀T=150min.（5）确定切削速度Vc

由《切削手册》表3,13,当取Vc=130m/min时n =258.6r/min。根据X61W机床说明书(见《切削用量手册》表3.23)取主轴转速n机=255r/min.则实际切削速度为V =128m/min 当n=255r/min时,工作台为每分钟进给量是进给速度V=fm=f×z×n=0.14×28×255=999.6mm/min.由X61W机床说明书(见《切削用量手册》表3.23)取V=980mm/min（6）计算基本工时

L(距离24mm面)=72mm，L（距离34mm面）=54mm，L1=[ap×(D-ap)]^0.5+(1~2)

（5-8）

=[3×(160-3)]^0.5+2=23.7mm，L2=2~5=5 T(距离24mm面)=(L+L1+L2)×i/fm =(72+23.7+5)×6/980=0.6165 min T(距离34mm面)=(L+L1+L2)×i/fm =(54+23.7+5)×3/980=0.2532min(二)精铣两侧面

(1)工序要求

左边端面表面粗糙度Ra=3.2,选X63卧式铣床,使用专用夹具.选择刀具:由《机械制造工艺设计简明手册》表5.45及铣刀杆手册,选两把高钢镶齿三面刃铣刀,铣刀外径d0=160mm,d=40mm,L=20mm,Z=22mm(由《切削用量手册》表4.1, 4.2)(2)确定铣削深度

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由于左边余量为2mm,右边余量为3mm，所以左边二次走刀完成,右边三次走刀完成，则ap=1mm.(3)确定每齿进给量fz 由《切削用量手册》表3.3在X63铣床功率为10kw(《切削用量手册》表3.25),工艺系统刚性为低,用高速钢成形盘铣刀加工时,选每齿进给量fz=0.08mm/z(4)选铣刀磨钝标准及刀具耐用度

根据《切削手册》表3.7铣刀后刀面最大磨损量为0.2mm,由《切削用量手册》表3.8铣刀直径d0=160mm,则T=150min

(5)确定切削速度Vc 由《切削用量手册》表3.11,取Vc=30 m/min,Kmv=0.9,Ksv=1.0,Kzv=0.8, Vc =30×0.9×1.0×0.8=21.6m/min 则：nc =43r/min 查X63机床说明书(见《机械制造工艺设计简明手册》表4.2-39)选取主轴转速n=47.5r/min.则实际切削速度为Vc’=23.87m/min,当n机=47.5r/min时,工作台每分进给量fm=Vf=fz×z×n=0.08×22×47.5=83.6mm/min 由X63机床说明书《机械制造工艺设计简明手册》(表4.2-40)选取铣床工作台进给量Vf =fm=75mm/min(6)计算基本工时

L(距离24mm面)=76.13mm, L（距离34mm面）=58.96mm，L1=[1×(160-1)]^0.5+2=14.6mm，L2=2~5=5 则：T(距离24mm面)=(L+L1+L2)×i/fm =(76.13+14.6+5)×3/980=0.293 min T(距离34mm面)=(L+L1+L2)×i/fm =(58.96+14.6+5)×2/980=0.16min 工序Ⅸ

(一)钻Ф4孔

选用Z35型摇臂钻床。（1）刀具选择：

由《机械制造工艺设计简明手册》选用直径4mm高速钢标准锥柄麻花钻。（2）确定切削用量：

查《切削用量手册》f=0.18～0.22mm/r,由钻床取f=0.20mm/r.由《切削用量手册》取V =21m/min,则n=1671.1r/min ,由Z35钻床取n =1700r/min，故VC = 21.36m/min.(3)基本工时：

L1=(D-d1)/2×cotKr+（1~2）（5-9）=3mm，L2=2mm，L=12.5mm

则：T=(L+L1+L2）/（f×n）0.05147min(二)铰Ф6孔

（1）刀具选择：

直径6mm高速钢锥柄机用铰刀，刀具磨钝标准为0.4—0.6mm,耐用度T=60min。（2）确定切削用量：

（a）加工余量为2mm,故背吃刀量asp=1mm。查《切削用量手册》f=0.27—0.33mm/r，由《工艺手册》f=0.26mm/r。

(b)确定切削速度：

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KV=1，CV=15.6,ZV=0.2,XV=0.1,YV=0.5,m=0.3

则：V = 8.9576m/min

得n =474.56r/min

取n =420 r/min 则：V =7.92 m/min（3）基本工时：

L1=13~15=14mm，L2=2~4=3 mm，L=7mm

T=(L+L1+L2）/（f×n）=0.21978min 工序Ⅹ

(一)钻4×Ф9

选用Z35型摇臂钻床（1）刀具选择

选用直径9mm高速钢标准锥柄麻花钻。

（2）确定切削用量

4个孔共走四次刀。由《切削用量手册》f=0.47—0.57mm/r,由钻床取f=0.40mm/r.由《切削用量手册》，取V查=0.36m/s=21.6m/min 由钻床说明书，取n机=850r/min,故V=24.03 m/min（3）计算基本工时：

L1=8mm，L2=0mm，L=8mm T=4×(L+L1+L2）/（f×n）=0.188min 工序Ⅺ

选用M131W万能磨床,使用专用磨床夹具。

(一)磨削Ф45外圆

（1）选择砂轮

查《机械制造工艺设计手册》表3.2-1，表3.2-2，表4.2-30得砂轮选择结果为：P平行砂轮，砂轮尺寸300×50×203，TH黑碳化硅磨料，X橡胶结合剂，60#磨料粒度。查《金属工艺人员手册》砂轮耐用度为T=1800s。

（2）确定切削用量

砂轮速度n=2670r/min(查《机械制造工艺设计手册》表3-107)，工件速度v=0.3m/s(表3-101)，砂轮宽度B=50mm，则轴向进给量fa=(0.5~0.8)B=0.6B=30mm.径向进给量

fr=2.58×10^(-3)×d^0.3×K1×K2/(fa×v×T^0.5)（5-10）

= 2.58×10^(-3)×45^0.3×1.4×1.75/（30×0.3×1800^0.5=0.052mm

（3）计算基本工时

T=（Zb×A/ftm+K×t）×k（5-11）=(0.04×1/0.052+1.1×0.16)×0.8=0.7565min d－工件直径

K1－砂轮直径的修正系数 K2－工件材料的修正系数 v－工件速度

T－砂轮常用合理耐用度

(二)磨削外圆Ф100（1）选择砂轮

选用磨削Ф45外圆同一砂轮。

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（2）确定切削用量

砂轮速度n=2670r/min(查《机械制造工艺设计手册》表3-107)，工件速度v=0.3m/s(表3-101)，砂轮宽度B=50mm，则轴向进给量fa=(0.5~0.8)B=0.6B=30mm.径向进给量

fr=2.58×10^(-3)×100^0.3×1.4×1.75/（30×0.3×1800^0.5=0.066mm（3）计算基本工时

T=(0.04×1/0.066+1.1×0.05)×0.8=0.5288min Zb－单面加工余量 A－切入次数

ftm－切入法磨削进给量

K－考虑加工终了时的无火花光磨以及为消除加工面宏观几何形状误差二进行的局部修磨的系数。

t－光整时间

k－光整时间的修正系数(三)磨削Ф 90外圆

（1）选择砂轮

选用磨削Ф45外圆同一砂轮。（2）确定切削用量

砂轮速度n=2670r/min(查《机械制造工艺设计手册》表3-107)，工件速度v=0.3m/s(表3-101)，砂轮宽度B=50mm，则轴向进给量fa=(0.5~0.8)B=0.6B=30mm.径向进给量

fr= 2.58×10^(-3)×90^0.3×1.4×1.75/（30×0.3×1800^0.5=0.064mm/r

（3）计算基本工时

T=(0.04×1/0.064+1.1×0.04)×0.8=0.5352min

(四)磨削B面即：磨削Ф45同时靠磨两端面

选用M120W万能外圆磨床，使用专用夹具，选用切入磨法。（1）砂轮选择

查《机械制造工艺设计手册》表3.2-1，表3.2-2，表4.2-30得砂轮选择结果为：PZA单面凹带锥砂轮，砂轮尺寸300×40×127，TH黑碳化硅磨料，X橡胶结合剂，60#磨料粒度。查《金属工艺人员手册》砂轮耐用度为T=1800s。

（2）确定切削用量

砂轮速度n=2200r/min(查《机械制造工艺设计手册》表3-107)，工件速度v=0.3m/s(表3-101)，砂轮宽度B=40mm，则轴向进给量fa=(0.5~0.8)B=0.75B=30mm./r 径向进给量

fr=2.58×10^(-3)×45^0.3×1.4×1.75/（30×0.3×1800^0.5=0.052mm/r(3)计算基本工时

T=(0.05×1/0.052+1.65×0.16)×0.8=0.98min

工序XII

（一）磨削Ф90突台距离轴线24mm的侧平面

选用机床：卧轴矩台平面磨床MM7112并使用专用夹具。MM7112功率为1.5kw,工作台纵向移动速度2.5~18m/min(1)选择砂轮

查《机械制造工艺设计手册》表3.2-1，表3.2-2，表4.2-30得砂轮选择结果为：P平行26

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砂轮，砂轮尺寸200×20×75，TH黑碳化硅磨料，X橡胶结合剂，60#磨料粒度。查《金属工艺人员手册》砂轮耐用度为T=1800s

(2)确定砂轮速度

n=2810r/min(3)轴向进给速度（即磨削进给量fa）

查《工艺设计实训教程》表1.2-25:

fa=（0.5~0.8）B

（5-12）=（0.5~0.8）×20=10~16 mm/r取：fa =10mm/r(4)径向进给量（磨削深度fr）

查《工艺设计实训教程》表1.2-25得：fr=0.01~0.02mm 则取：径向进给量 fr=0.01mm/r，走刀4次.(5)确定基本工时

T=4×(76.13+20)×8×0.04×1.7/(1000×10×0.01×10)=0.209min

工序XIII B面抛光

工序XIV 刻线、刻字

工序XV Ф100外圆镀铬

工序XVI 检测入库

总结

通过设计，培养了我独立思考问题和解决问题的能力。树立了正确的设计思想，掌握了零件产品设计的基本方法和步骤。通过设计，使我能熟悉地查找和应用有关参考资料、计算图表、手册、图册和规范，熟悉有关国家标准，以完成一个工程技术人员在机械设计方面所必须具备的基础技能训练。同时，我还学会了许多Word的操作知识，CAD的操作能力也得到了很大的提高。

在这次设计也使我们的同学关系更进一步了，同学之间互相帮助，有什么不懂的大家在一起商量，听听不同的看法，让我们更好地理解知识，所以在这里非常感谢帮助我的同学。同时，也要感谢邓老师对我的关心和帮助。本设计是在邓老师的亲切关怀和悉心指导下顺利完成。他严谨的科学态度，严谨的治学精神，精益求精的工作作风，深深地感染和激励着我。在学业上邓老师给予我巨大前进动力。在此再向帮助过我的老师和同学致以诚挚的谢意和崇高的敬意。

参考文献

[1] 艾兴等编.切削用量简明手册.北京：机械工业出版社，1994.7 27

CA6140车床法兰盘机械加工工艺规程及夹具设计

[2] 王绍俊主编.机械制造工艺设计手册.北京: 机械工业出版社，1985.11 [3] [4] [5] [6] 机械加工实用手册编写组编写.机械加工实用手册.北京: 机械工业出版社，1997.4 张世昌主编.机械制造技术基础.北京：高等教育出版社，2009重印

赵家齐主编.机械制造工艺学课程设计指导书.北京：机械工业出版社，2010重印 王先逵主编.机械制造工艺学.北京：机械工业出版社，2010重印

第五篇：机械加工工艺规程

机械加工工艺规程

10.1 工艺过程

10.1.1 生产过程与工艺过程(1)生产过程

生产过程是指把原材料(半成品)转变为成品的全过程.机械产品的生产过程,一般包括: ①生产与技术的准备,如工艺设计和专用工艺装备的设计和制造,生产计划的编制,生产资料的准备;②毛坯的制造,如铸造,锻造,冲压等;③零件的加工,如切削加工,热处理,表面处理等;④产品的装配,如总装,部装,调试检验和油漆等;⑤生产的服务,如原材料,外购件和工具的供应,运输,保管等.机械产品的生产过程一般比较复杂,目前很多产品往往不是在一个工厂内单独生产,而是由许多专业工厂共同完成的.例如:飞机制造工厂就需要用到许多其他工厂的产品(如发动机,电器设备,仪表等),相互协作共同完成一架飞机的生产过程.因此,生产过程即可以指整台机器的制造过程,也可以是某一零部件的制造过程.(2)工艺过程

工艺过程是指在生产过程中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的过程.如毛坯的制造,机械加工,热处理,装配等均为工艺过程.在工艺过程中,若用机械加工的方法直接改变生产对象的形状,尺寸和表面质量,使之成为合格零件的工艺过程,称为机械加工工艺过程.同样,将加工好的零件装配成机器使之达到所要求的装配精度并获得预定技术性能的工艺过程,称为装配工艺过程.机械加工工艺过程和装配工艺过程是机械制造工艺学研究的两项主要内容.10.1.2 机械加工工艺过程的组成

机械加工工艺过程是由一个或若干个顺序排列的工序组成的,而工序又可分为若干个安装,工位,工步和走刀,毛坯就是依次通过这些工序的加工而变成为成品的.(1)工序

工序是指一个或一组工人,在一个工作地点对一个或同时对几个工件所连续完成的那一部分工艺过程.区分工序的主要依据,是工作地点(或设备)是否变动和完成的那部分工艺内容是否连续.如图 4.1所示的零件,孔1需要进行钻孔和铰孔,如果一批工件中,每个工件都是在一台机床上依次地先钻孔,而后铰孔,则钻孔和铰孔就构成一个工序.如果将整批工件都是先进行钻孔,然后整批工件再进行铰孔,这样钻孔和铰孔就分成两个工序了.工序不仅是组成工艺过程的基本单元,也是制订工时定额,配备工人,安排作业和进行质量检验的依据.通常把仅列出主要工序名称的简略工艺过程称为工艺路线.(2)安装与工位

工件在加工前,在机床或夹具上先占据一正确位置(定位),然后再夹紧的过程称为装夹.工件(或装配单元)经一次装夹后所完成的那一部分工艺内容称为安装.在一道工序中可以有一个或多个安装.工件加工中应尽量减少装夹次数,因为多一次装夹就多一次装夹误差,而且增加了辅助时间.因此生产中常用各种回转工作台,回转夹具或移动夹具等,以便在工件一次装夹后,可使其处于不同的位置加工.为完成—定的工序内容,一次装夹工件后,工件(或装配单元)与夹具或设备的可动部分一起相对刀具或设备固定部分所占据的每一个位置,称为工位.图4.2所示为一种利用回转工作台在—次装夹后顺序完成装卸工件,钻孔,扩孔和铰孔四个工位加工的实例.(3)工步与走刀

1)工步 工步是指被加工表面(或装配时的连接表面)和切削(或装配)工具不变的情况下所连续完成的那一部分工序.一个工序可以包括几个工步,也可以只有一个工步.一般来说,构成工步的任一要素(加工表面,刀具及加工连续性)改变后,即成为一个新工步.但下面指出的情况应视为一个工步.①对于那些一次装夹中连续进行的若干相同的工步应视为一个工步.如图 4.1所示,两孔1的加工,可以作为一个工步.② 为了提高生产率,有时用几把刀具同时加工一个或几个表面,此时也应视为一个工步.称为复合工步.2)走刀 在一个工步内,若被加工表面切去的金属层很厚,需分几次切削,则每进行一次切削就是一次走刀.一个工步可以包括一次走刀或几次走刀.10.1.3 机械加工生产类型和特点(1)生产纲领

企业在计划期内生产的产品的数量和进度计划称为生产纲领.零件的年生产纲领.可按下式计算 N=Qn(1+a%+b%)

式中 N——零件的年生产纲领,件/年;Q——产品的年生产纲领,台/年;n——每台产品中该零件的数量,件/台;a%--备品的百分率;b%--废品的百分率.生产纲领的大小对生产组织形式和零件加工过程起着重要的作用,它决定了各工序所需专业化和自动化的程度,决定了所应选用的工艺方法和工艺装备.(2)生产类型和工艺特点

企业(或车间,工段,班组,工作地)生产专业化程度的分类称为生产类型.生产类型一般可分为:单件生产,成批生产,大量生产三种.1)单件生产 单件生产的基本特点是:生产的产品种类繁多,每种产品的产量很少,而且很少重复生产.例如,重型机械产品制造和新产品试制等都属于单间生产.2)成批生产 成批生产的基本特点是:分批的生产相同的产品,生产呈周期性重复.如机床制造,电机制造等属于成批生产,成批生产又可按其批量大小分为小批量生产,中批量生产,大批量生产三种类型.其中,小批量生产和大批生产的工艺特点分别与单件生产和大量生产的工艺特点类似;中批量生产的工艺特点.介于小批生产和大批生产之间.3)大量生产 大量生产的基本特点是:产量大,品种少,大多数工作长期重复的进行某个零件的某一道工序的加工.例如,汽车,拖拉机,轴承等的制造都属于大量生产.生产类型的划分除了与生产纲领有关外,还应考虑产品的大小及复杂程度,生产类型不同,产品制造的工艺方法,所用的设备和工艺装备以及生产的组织形式等均不同.大批大量生产应尽可能采用高效率的设备和工艺方法,以提高生产率;单件小批生产应采用通用设备和工艺装备,也可采用先进的数控机床,以降低各类生产类型的生产成本.10.2 机械加工工艺规程 10.2.1 概述

机械加工工艺规程是规定零件机械加工工艺过程和操作方法等的工艺文件之一,它是在具体的生产条件下,把较为合理的工艺过程和操作方法,按照规定的形式书写成工艺文件,经审批后用来指导生产.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.10.2.1.1 机械加工艺规程的作用(1)是指导生产的重要技术文件

工艺规程是依据工艺学原理和工艺试验,经过生产验证而确定的,是科学技术和生产经验的结晶.所以,它是获得合格产品的技术保证,是指导企业生产活动的重要文件.正因为这样,在生产中必须遵守工艺规程,否则常常会引起产品质量的严重下降,生产率显著降低,甚至造成废品.但是,工艺规程也不是固定不变的,工艺人员应总结工人的革新创造,可以根据生产实际情况,及时地汲取国内外的先进工艺技术,对现行工艺不断地进行改进和完善,但必须要有严格的审批手续.(2)是生产组织和生产准备工作的依据

生产计划的制订,产品投产前原材料和毛坯的供应,工艺装备的设计,制造与采购,机床负荷的调整,作业计划的编排,劳动力的组织,工时定额的制订以及成本的核算等,都是以工艺规程作为基本依据的.(3)是新建和扩建工厂(车间)的技术依据

在新建和扩建工厂(车间)时,生产所需要的机床和其它设备的种类,数量和规格,车间的面积,机床的布置,生产工人的工种,技术等级及数量,辅助部门的安排等都是以工艺规程为基础,根据生产类型来确定.除此以外,先进的工艺规程也起着推广和交流先进经验的作用,典型工艺规程可指导同类产品的生产.10.2.1.2 工艺规程制订的原则

工艺规程制订的原则是优质,高产和低成本,即在保证产品质量的前提下,争取最好的经济效益.在具体制定时,还应注意下列问题: 1)技术上的先进性 在制订工艺规程时,要了解国内外本行业工艺技术的发展,通过必要的工艺试验,尽可能采用先进适用的工艺和工艺装备.2)经济上的合理性 在一定的生产条件下,可能会出现几种能够保证零件技术要求的工艺方案.此时应通过成本核算或相互对比,选择经济上最合理的方案,使产品生产成本最低.3)良好的劳动条件及避免环境污染 在制订工艺规程时,要注意保证工人操作时有良好而安全的劳动条件.因此,在工艺方案上要尽量采取机械化或自动化措施,以减轻工人繁重的体力劳动.同时,要符合国家环境保护法的有关规定,避免环境污染.产品质量,生产率和经济性这三个方面有时相互矛盾,因此,合理的工艺规程应用该处理好这些矛盾,体现这三者的统一.10.2.1.3 制订工艺规程的原始资料 1)产品全套装配图和零件图.2)产品验收的质量标准.3)产品的生产纲领(年产量).4)毛坯资料 毛坯资料包括各种毛坯制造方法的技术经济特征;各种型材的品种和规格,毛坯图等;在无毛坯图的情况下,需实际了解毛坯的形状,尺寸及机械性能等.5)本厂的生产条件 为了使制订的工艺规程切实可行,一定要考虑本厂的生产条件.如了解毛坯的生产能力及技术水平;加工设备和工艺装备的规格及性能;工人技术水平以及专用设备与工艺装备的制造能力等.6)国内外先进工艺及生产技术发展情况 工艺规程的制订,要经常研究国内外有关工艺技术资料,积极引进适用的先进工艺技术,不断提高工艺水平,以获得最大的经济效益.7)有关的工艺手册及图册.10.2.1.4 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)选择毛坯.4)拟订工艺路线.5)确定各工序的加工余量,计算工序尺寸及公差.6)确定各工序所用的设备及刀具,夹具,量具和辅助工具.7)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.9)填写工艺文件.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.10.2.1.5 工艺文件的格式

将工艺规程的内容,填入一定格式的卡片,即成为生产准备和施工依据的工艺文件.常用的工艺文件格式有下列几种:(1)综合工艺过程卡片

这种卡片以工序为单位,简要地列出了整个零件加工所经过的工艺路线(包括毛坯制造,机械加工和热处理等),它是制订其它工艺文件的基础,也是生产技术准备,编排作业计划和组织生产的依据.在这种卡片中,由于各工序的说明不够具体,故一般不能直接指导工人操作,而多作生产管理方面使用.但是,在单件小批生产中,由于通常不编制其它较详细的工艺文件,而是以这种卡片指导生产.机械加工工艺卡片是以工序为单位,详细说明整个工艺过程的工艺文件.它是用来指导工人生产和帮助车间管理人员和技术人员掌握整个零件加工过程的一种主要技术文件,广泛用于成批生产的零件和小批生产中的重要零件.(3)机械加工工序卡片

机械加工工序卡片是根据工艺卡片为毎一道工序制订的.它更详细地说明整个零件各个工序的加工要求,是用来具体指导工人操作的工艺文件.在这种卡片上,要画出工序简图,注明该工序每一工步的内容,工艺参数,操作要求以及所用的设备和工艺装备.工序简图就是按一定比例用较小的投影绘出工序图,可略去图中的次要结构和线条,主视图方向尽量与零件在机床上的安装方向相一致,本工序的加工表面用粗实线或红色粗实线表示,零件的结构,尺寸要与本工序加工后的情况相符合,并标注出本工序加工尺寸及上下偏差,加工表面粗糙度和工件的定位及夹紧情况.用于大批量生产的零件.10.2.2 零件的工艺分析

在制订零件的机械加工工艺规程时,首先要对照产品装配图分析零件图,熟悉该产品的用途,性能及工作条件,明确零件在产品中的位置,作用及相关零件的位置关系;了解并研究各项技术条件制定的依据,找出其主要技术要求和技术关键,以便在拟定工艺规程时采用适当的措施加以保证.然后着重对零件进行结构分析和技术要求的分析.10.2.2.1 零件结构分析

零件的结构分析主要包括以下三方面:(1)零件表面的组成和基本类型

尽管组成零件的结构多种多样,但从形体上加以分析,都是由一些基本表面和特形表面组成的.基本表面有内外圆柱表面,圆锥表面和平面等;特形表面主要有螺旋面,渐开线齿形表面,圆弧面(如球面)等.在零件结构分析时,根据机械零件不同表面的组合形成零件结构上的特点,就可选择与其相适应的加工方法和加工路线,例如外圆表面通常由车削或磨削加工;内孔表面则通过钻,扩,铰,镗和磨削等加工方法获得.机械零件不同表面的组合形成零件结构上的特点.在机械制造中,通常按零件结构和工艺过程的相似性,将各类零件大致分为轴类零件,套类零件,箱体类零件,齿轮类零件和叉架类零件等.(2)主要表面与次要表面区分

根据零件各加工表面要求的不同,可以将零件的加工表面划分为主要加工表面和次要加工表面;这样,就能在工艺路线拟定时,做到主次分开以保证主要表面的加工精度.(3)零件的结构工艺性

所谓零件的结构工艺性是指零件在满足使用要求的前提下,制造该零件的可行性和经济性.功能相同的零件,其结构工艺性可以有很大差异.所谓结构工艺性好,是指在现有工艺条件下,既能方便制造又有较低的制造成本.10.2.2.2 零件的技术要求分析

零件图样上的技术要求,既要满足设计要求,又要便于加工,而且齐全和合理.其技术要求包括下列几个方面: 1)加工表面的尺寸精度,形状精度和表面质量;2)各加工表面之间的相互位置精度;3)工件的热处理和其它要求,如动平衡,镀铬处理,去磁等.零件的尺寸精度,形状精度,位置精度和表面粗糙度的要求,对确定机械加工工艺方案和生产成本影响很大.因此,必须认真审查,以避免过高的要求使加工工艺复杂化和增加不必要的费用.在认真分析了零件的技术要求后,结合零件的结构特点,对零件的加工工艺过程便有一个初步的轮廓.加工表面的尺寸精度,表面粗糙度和有无热处理要求,决定了该表面的最终加工方法,进而得出中间工序和粗加工工序所采用的加工方法.如,轴类零件上 IT7 级精度,表面粗糙度 R a 1.6 μ m 的轴颈表面,若不淬火,可用粗车,半精车,精车最终完成;若淬火,则最终加工方法选磨削,磨削前可采用粗车,半精车(或精车)等加工方法加工.表面间的相互位置精度,基本上决定了各表面的加工顺序.10.2.3 毛坯的选择

毛坯的确定,不仅影响毛坯制造的经济性,而且影响机械加工的经济性.所以在确定毛坯时,既要考虑热加工方面的因素,也要兼顾冷加工方面的要求,以便从确定毛坯这一环节中,降低零件的制造成本.10.2.3.1 机械加工中常用毛坯的种类

毛坯的种类很多,同一种毛坯又有多种制造方法,机械制造中常用的毛坯有以下几种:(1)铸件

形状复杂的零件毛坯,宜采用铸造方法制造.目前铸件大多用砂型铸造,它又分为木模手工造型和金属模机器造型.木模手工造型铸件精度低,加工表面余量大,生产率低,适用于单件小批生产或大型零件的铸造.金属模机器造型生产率高,铸件精度高,但设备费用高,铸件的重量也受到限制,适用于大批量生产的中小铸件.其次,少量质量要求较高的小型铸件可采用特种铸造(如压力铸造,离心制造和熔模铸造等).(2)锻件

机械强度要求高的钢制件,一般要用锻件毛坯.锻件有自由锻造锻件和模锻件两种.自由锻造锻件可用手工锻打(小型毛坯), 机械锤锻(中型毛坯)或压力机压锻(大型毛坯)等方法获得.这种锻件的精度低,生产率不高,加工余量较大,而且零件的结构必须简单;适用于单件和小批生产,以及制造大型锻件.模锻件的精度和表面质量都比自由锻件好,而且锻件的形状也可较为复杂,因而能减少机械加工余量.模锻的生产率比自由锻高得多,但需要特殊的设备和锻模,故适用于批量较大的中小型锻件.(3)型材

型材按截面形状可分为:圆钢,方钢,六角钢,扁钢,角钢,槽钢及其它特殊截面的型材.型材有热轧和冷拉两类.热轧的型材精度低,但价格便宜,用于一般零件的毛坯;冷拉的型材尺寸较小,精度高,易于实现自动送料,但价格较高,多用于批量较大的生产,适用于自动机床加工.(4)焊接件

焊接件是用焊接方法而获得的结合件,焊接件的优点是制造简单,周期短,节省材料,缺点是抗振性差,变形大,需经时效处理后才能进行机械加工.除此之外,还有冲压件,冷挤压件,粉末冶金等其它毛坯.10.2.3.2 毛坯种类选择中应注意的问题(1)零件材料及其力学性能

零件的材料大致确定了毛坯的种类.例如材料为铸铁和青铜的零件应选择铸件毛坯;钢质零件形状不复杂,力学性能要求不太高时可选型材;重要的钢质零件,为保证其力学性能,应选择锻件毛坯.(2)零件的结构形状与外形尺寸

形状复杂的毛坯,一般用铸造方法制造.薄壁零件不宜用砂型铸造;中小型零件可考虑用先进的铸造方法;大型零件可用砂型铸造.一般用途的阶梯轴,如各阶梯直径相差不大,可用圆棒料;如各阶梯直径相差较大,为减少材料消耗和机械加工的劳动量,则宜选择锻件毛坯.尺寸大的零件一般选择自由锻造;中小型零件可选择模锻件;一些小型零件可做成整体毛坯.(3)生产类型

大量生产的零件应选择精度和生产率都比较高的毛坯制造方法,如铸件采用金属模机器造型或精密铸造;锻件采用模锻,精锻;型材采用冷轧或冷拉型材;零件产量较小时应选择精度和生产率较低的毛坯制造方法.(4)现有生产条件

确定毛坯的种类及制造方法,必须考虑具体的生产条件,如毛坯制造的工艺水平,设备状况以及对外协作的可能性等.(5)充分考虑利用新工艺,新技术和新材料

随着机械制造技术的发展,毛坯制造方面的新工艺,新技术和新材料的应用也发展很快.如精铸,精锻,冷挤压,粉末冶金和工程塑料等在机械中的应用日益增加.采用这些方法大大减少了机械加工量,有时甚至可以不再进行机械加工就能达到加工要求,其经济效益非常显著.我们在选择毛坯时应给予充分考虑,在可能的条件下,尽量采用.10.2.3.3 毛坯形状和尺寸的确定

毛坯形状和尺寸,基本上取决于零件形状和尺寸.零件和毛坯的主要差别,在于在零件需要加工的表面上,加上一定的机械加工余量,即毛坯加工余量.毛坯制造时,同样会产生误差,毛坯制造的尺寸公差称为毛坯公差.毛坯加工余量和公差的大小,直接影响机械加工的劳动量和原材料的消耗,从而影响产品的制造成本.所以现代机械制造的发展趋势之一,便是通过毛坯精化,使毛坯的形状和尺寸尽量和零件一致,力求作到少,无切削加工.毛坯加工余量和公差的大小,与毛坯的制造方法有关,生产中可参考有关工艺手册或有关企业,行业标准来确定.在确定了毛坯加工余量以后,毛坯的形状和尺寸,除了将毛坯加工余量附加在零件相应的加工表面上外,还要考虑毛坯制造,机械加工和热处理等多方面工艺因素的影响.下面仅从机械加工工艺的角度,分析确定毛坯的形状和尺寸时应考虑的问题.(1)工艺搭子的设置

有些零件,由于结构的原因,加工时不易装夹稳定,为了装夹方便迅速,可在毛坯上制出凸台,即所谓的工艺搭子.工艺搭子只在装夹工件时用,零件加工完成后,一般都要切掉,但如果不影响零件的使用性能和外观质量时,可以保留.(2)整体毛坯的采用

在机械加工中,有时会遇到如磨床主轴部件中的三瓦轴承,发动机的连杆和车床的开合螺母等类零件.为了保证这类零件的加工质量和加工时方便,常做成整体毛坯,加工到一定阶段后再切开.(3)合件毛坯的采用

为了便于加工过程中的装夹,对于一些形状比较规则的小形零件,如 T 形键,扁螺母,小隔套等,应将多件合成一个毛坯,待加工到一定阶段后或者大多数表面加工完毕后,再加工成单件.图5.3a 为 T815 汽车上的一个扁螺母.毛坯取一长六方钢, 图 5.3b 表示在车床上先车槽,倒角;图 5.3c 表示在车槽及倒角后,用 24.5mm 的钻头钻孔.钻孔的同时也就切成若干个单件.合件毛坯,在确定其长度尺寸时,既要考虑切割刀具的宽度和零件的个数,还应考虑切成单件后,切割的端面是否需要进一步加工,若要加工,还应留有一定的加工余量.在确定了毛坯种类,形状和尺寸后,还应绘制一张毛坯图,作为毛坯生产单位的产品图样.绘制毛坯图,是在零件图的基础上,在相应的加工表面上加上毛坯余量.但绘制时还要考虑毛坯的具体制造条件,如铸件上的孔,锻件上的孔和空档,法兰等的最小铸出和锻出条件;铸件和锻件表面的起模斜度(拔模斜度)和圆角;分型面和分模面的位置等.并用双点划线在毛坯图中表示出零件的表面,以区别加工表面和非加工表面.10.2.4 工艺路线的拟订

工艺路线的拟订是制订工艺规程的关键,它制订的是否合理,直接影响到工艺规程的合理性,科学性和经济性.工艺路线拟订的主要任务是选择各个表面的加工方法和加工方案,确定各个表面的加工顺序以及工序集中与分散的程度,合理选用机床和刀具,确定所用夹具的大致结构等.关于工艺路线的拟订,经过长期的生产实践已总结出一些带有普遍性的工艺设计原则,但在具体拟订时,特别要注意根据生产实际灵活应用.10.2.4.1 表面加工方案的选择

(1)各种加工方法所能达到的经济精度及表面粗糙度

为了正确选择表面加工方法,首先应了解各种加工方法的特点和掌握加工经济精度的概念.任何一种加工方法可以获得的加工精度和表面粗糙度均有一个较大的范围.例如,精细的操作,选择低的切削用量,可以获得较高的精度,但又会降低生产率,提高成本;反之,如增大切削用量提高生产率,虽然成本降低了,但精度也降低了.所以对一种加工方法,只有在一定的精度范围内才是经济的,这一定范围的精度是指在正常的加工条件下(采用符合质量的标准设备,工艺装备和标准技术等级的工人,不延长加工时间)所能保证的加工精度.这一定范围的精度称为经济精度.相应的粗糙度称为经济表面粗糙度.各种加工方法所能达到的加工经济精度和表面粗糙度,以及各种典型表面的加工方案在机械加工手册中都能查到.这里要指出的是,加工经济精度的数值并不是一成不变的,随着科学技术的发展,工艺技术的改进,加工经济精度会逐步提高.(2)选择表面加工方案时考虑的因素

选择表面加工方案,一般是根据经验或查表来确定,再结合实际情况或工艺试验进行修改.表面加工方案的选择,应同时满足加工质量,生产率和经济性等方面的要求,具体选择时应考虑以下几方面的因素: 1)选择能获得相应经济精度的加工方法 例如加工精度为 IT7 ,表面粗糙度为 Ra0.4 m 的外圆柱面,通过精细车削是可以达到要求的,但不如磨削经济.2)零件材料的可加工性能 例如淬火钢的精加工要用磨削,有色金属圆柱面的精加工为避免磨削时堵塞砂轮,则要用高速精细车或精细镗(金刚镗).3)工件的结构形状和尺寸大小 例如对于加工精度要求为 IT7 的孔,采用镗削,铰削,拉削和磨削均可达到要求.但箱体上的孔,一般不宜选用拉孔或磨孔,而宜选择镗孔(大孔)或铰孔(小孔).4)生产类型 大批量生产时,应采用高效率的先进工艺,例如用拉削方法加工孔和平面,用组合铣削或磨削同时加工几个表面,对于复杂的表面采用数控机床及加工中心等;单件小批生产时,宜采用刨削,铣削平面和钻,扩,铰孔等加工方法,避免盲目地采用高效加工方法和专用设备而造成经济损失.5)现有生产条件 充分利用现有设备和工艺手段,发挥工人的创造性,挖掘企业潜力,创造经济效益.10.2.4.2 加工阶段的划分(1)划分方法

零件的加工质量要求较高时,都应划分加工阶段.一般划分为粗加工,半精加工和精加工三个阶段.如果零件要求的精度特别高,表面粗糙度很细时,还应増加光整加工和超精密加工阶段.各加工阶段的主要任务是: 1)粗加工阶段 主要任务是切除毛坯上各加工表面的大部分加工余量,使毛坯在形状和尺寸上接近零件成品.因此,应采取措施尽可能提高生产率.同时要为半精加工阶段提供精基准,并留有充分均匀 的加工余量,为后续工序创造有利条件.2)半精加工阶段 达到一定的精度要求,并保证留有一定的加工余量,为主要表面的精加工作准备.同时完成一些次要表面的加工(如紧固孔的钻削,攻螺纹,铣键槽等).3)精加工阶段 主要任务是保证零件各主要表面达到图纸规定的技术要求.4)光整加工阶段 对精度要求很高(IT6 以上),表面粗糙度很小(小于 R a 0.2 m)的零件,需安排光整加工阶段.其主要任务是减小表面粗糙度或进一步提高尺寸精度和形状精度.(2)划分加工阶段的原因

1)保证加工质量的需要 零件在粗加工时,由于要切除掉大量金属,因而会产生较大的切削力和切削热,同时也需要较大的夹紧力,在这些力和热的作用下,零件会产生较大的变形.而且经过粗加工后零件的内应力要重新分布,也会使零件发生变形.如果不划分加工阶段而连续加工,就无法避免和修正上述原因所引起的加工误差.加工阶段划分后,粗加工造成的误差,通过半精加工和精加工可以得到修正,并逐步提高零件的加工精度和表面质量,保证了零件的加工要求.2)合理使用机床设备的需要 粗加工一般要求功率大,刚性好,生产率高而精度不高的机床设备.而精加工需采用精度高的机床设备,划分加工阶段后就可以充分发挥粗,精加工设备各自性能的特点,避免以粗干精,做到合理使用设备.这样不但提高了粗加工的生产效率,而且也有利于保持精加工设备的精度和使用寿命.3)及时发现毛坯缺陷 毛坯上的各种缺陷(如气孔,砂眼,夹渣或加工余量不足等),在粗加工后即可被发现,便于及时修补或决定报废,以免继续加工后造成工时和加工费用的浪费.4)便于安排热处理 热处理工序使加工过程划分成几个阶段,如精密主轴在粗加工后进行去除应力的人工时效处理,半精加工后进行淬火,精加工后进行低温回火和冰冷处理,最后再进行光整加工.这几次热处理就把整个加工过程划分为粗加工——半精加工——精加工——光整加工阶段.在零件工艺路线拟订时,一般应遵守划分加工阶段这一原则,但具体应用时还要根据零件的情况灵活处理,例如对于精度和表面质量要求较低而工件刚性足够,毛坯精度较高,加工余量小的工件,可不划分加工阶段.又如对一些刚性好的重型零件,由于装夹吊运很费时,也往往不划分加工阶段而在一次安装中完成粗精加工.还需指出的是,将工艺过程划分成几个加工阶段是对整个加工过程而言的,不能单纯从某一表面的加工或某一工序的性质来判断.例如工件的定位基准,在半精加工阶段甚至在粗加工阶段就需要加工得很准确,而在精加工阶段中安排某些钻孔之类的粗加工工序也是常有的.10.2.4.3 工序的划分

工序集中就是零件的加工集中在少数工序内完成,而每一道工序的加工内容却比较多;工序分散则相反,整个工艺过程中工序数量多,而每一道工序的加工内容则比较少.(1)工序集中的特点

① 有利于采用高生产率的专用设备和工艺装备,如采用多刀多刃,多轴机床,数控机床和加工中心等,从而大大提高生产率.② 减少了工序数目,缩短了工艺路线,从而简化了生产计划和生产组织工作.③ 减少了设备数量,相应地减少了操作工人和生产面积.④ 减少了工件安装次数,不仅缩短了辅助时间,而且在一次安装下能加工较多的表面,也易于保证这些表面的相对位置精度.⑤ 专用设备和工艺装置复杂,生产准备工作和投资都比较大,尤其是转换新产品比较困难.(2)工序分散特点 ① 设备和工艺装备结构都比较简单,调整方便,对工人的技术水平要求低.② 可采用最有利的切削用量,减少机动时间.③ 容易适应生产产品的变换.④ 设备数量多,操作工人多,占用生产面积大.工序集中和工序分散各有特点;在拟订工艺路线时,工序是集中还是分散,即工序数量是多还是少,主要取决于生产规模和零件的结构特点及技术要求.在一般情况下,单件小批生产时,多将工序集中.大批量生产时,既可采用多刀,多轴等高效率机床将工序集中,也可将工序分散后组织流水线生产;目前的发展趋势是倾向于工序集中.10.2.4.4 工序顺序的安排(1)机械加工工序的安排

1)基准先行 零件加工一般多从精基准的加工开始,再以精基准定位加工其它表面.因此,选作精基准的表面应安排在工艺过程起始工序先进行加工,以便为后续工序提供精基准.例如轴类零件先加工两端中心孔,然后再以中心孔作为精基准,粗,精加工所有外圆表面.齿轮加工则先加工内孔及基准端面,再以内孔及端面作为精基准,粗,精加工齿形表面.2)先粗后精 精基准加工好以后,整个零件的加工工序,应是粗加工工序在前,相继为半精加工,精加工及光整加工.按先粗后精的原则先加工精度要求较高的主要表面,即先粗加工再半精加工各主要表面,最后再进行精加工和光整加工.在对重要表面精加工之前,有时需对精基准进行修整,以利于保证重要表面的加工精度,如主轴的高精度磨削时,精磨和超精磨削前都须研磨中心孔;精密齿轮磨齿前,也要对内孔进行磨削加工.3)先主后次 根据零件的功用和技术要求.先将零件的主要表面和次要表面分开,然后先安排主要表面的加工,再把次要表面的加工工序插入其中.次要表面一般指键槽,螺孔,销孔等表面.这些表面一般都与主要表面有一定的相对位置要求,应以主要表面作为基准进行次要表面加工,所以次要表面的加工一般放在主要表面的半精加工以后,精加工以前一次加工结束.也有放在最后加工的,但此时应注意不要碰伤已加工好的主要表面.4)先面后孔 对于箱体,底座,支架等类零件,平面的轮廓尺寸较大,用它作为精基准加工孔,比较稳定可靠,也容易加工,有利于保证孔的精度.如果先加工孔,再以孔为基准加工平面,则比较困难,加工质量也受影响.(2)热处理工序的安排

热处理可用来提高材料的力学性能,改善工件材料的加工性能和消除内应力,其安排主要是根据工件的材料和热处理目的来进行.热处理工艺可分为两大类:预备热处理和最终热处理.1)预备热处理 预备热处理的目的是改善加工性能,消除内应力和为最终热处理准备良好的金相组织.其热处理工艺有退火,正火,时效,调质等.① 退火和正火.退火和正火用于经过热加工的毛坯.含碳量高于 0.5 %的碳钢和合金钢,为降低其硬度易于切削,常采用退火处理;含碳量低于 0.5 %的碳钢和合金钢,为避免其硬度过低切削时粘刀,而采用正火处理.退火和正火尚能细化晶粒,均匀组织,为以后的热处理做准备.退火和正火常安排在毛坯制造之后,粗加工之前进行.② 时效处理.时效处理主要用于消除毛坯制造和机械加工中产生的内应力.为减少运输工作量,对于一般精度的零件,在精加工前安排一次时效处理即可.但精度要求较高的零件(如坐标镗床的箱体等),应安排两次或数次时效处理工序.简单零件一般可不进行时效处理.除铸件外,对于一些刚性较差的精密零件(如精密丝杠),为消除加工中产生的内应力,稳定零件加工精度,常在粗加工,半精加工之间安排多次时效处理.有些轴类零件加工,在校直工序后也要安排时效处理.③ 调质.调质即是在淬火后进行高温回火处理,它能获得均匀细致的回火索氏体组织,为以后的表面淬火和渗氮处理时减少变形做准备,因此调质也可作为预备热处理.由于调质后零件的综合力学性能较好,对某些硬度和耐磨性要求不高的零件,也可作为最终热处理工序.2)最终热处理 最终热处理的目的是提高硬度,耐磨性和强度等力学性能.① 淬火.淬火有表面淬火和整体淬火.其中表面淬火因为变形,氧化及脱碳较小而应用较广,而且表面淬火还具有外部强度高,耐磨性好,而内部保持良好的韧性,抗冲击力强的优点.为提高表面淬火零件的机械性能,常需进行调质或正火等热处理作为预备热处理.其一般工艺路线为:下料一锻造一正火(退火)一粗加工一调质一半精加工一表面淬火一精加工.② 渗碳淬火.渗碳淬火适用于低碳钢和低合金钢,先提高零件表层的含碳量,经淬火后使表层获得高的硬度,而心部仍保持一定的强度和较高的韧性和塑性.渗碳分整体渗碳和局部渗碳.局部渗碳时对不渗碳部分要采取防渗措施(镀铜或镀防渗材料).由于渗碳淬火变形大,且渗碳深度一般在 0.5~2mm 之间,所以渗碳工序一般安排在半精加工和精加工之间.其工艺路线一般为:下料一锻造一正火一粗,半精加工一渗碳淬火一精加工.当局部渗碳零件的不渗碳部分,采用加大余量后切除多余的渗碳层的工艺方案时,切除多余渗碳层的工序应安排在渗碳后,淬火前进行.③ 渗氮处理.渗氮是使氮原子渗入金属表面获得一层含氮化合物的处理方法.渗氮层可以提高零件表面的硬度,耐磨性,疲劳强度和抗蚀性.由于渗氮处理温度较低,变形小,且渗氮层较薄(一般不超过 0.6 ～ 0.7mm),因此渗氮工序应尽量靠后安排,常安排在精加工之间进行.为减小渗氮时的变形,在切削后一般需进行消除应力的高温回火.(3)检验工序的安排

检验工序一般安排在粗加工后,精加工前;送往外车间前后;重要工序和工时长的工序前后;零件加工结束后,入库前.(4)其它工序的安排

1)表面强化工序 如滚压,喷丸处理等,一般安排在工艺过程的最后.2)表面处理工序 如发蓝,电镀等一般安排在工艺过程的最后.3)探伤工序 如 X 射线检查,超声波探伤等多用于零件内部质量的检查,一般安排在工艺过程的开始.磁力探伤,荧光检验等主要用于零件表面质量的检验,通常安排在该表面加工结束以后.4)平衡工序 包括动,静平衡,一般安排在精加工以后.在安排零件的工艺过程中,不要忽视去毛刺,倒棱和清洗等辅助工序.在铣键槽,齿面倒角等工序后应安排去毛刺工序.零件在装配前都应安排清洗工序,特别在研磨等光整加工工序之后,更应注意进行清洗工序,以防止残余的磨料嵌入工件表面,加剧零件在使用中的磨损.10.2.5 加工余量的确定

10.2.5.1 加工余量的概念及其影响因素

在选择了毛坯,拟订出加工工艺路线之后,就需确定加工余量,计算各工序的工序尺寸.加工余量大小与加工成本有密切关系,加工余量过大不仅浪费材料,而且增加切削工时,增大刀具和机床的磨损,从而增加成本;加工余量过小,会使前一道工序的缺陷得不到纠正,造成废品,从而也使成本增加,因此,合理地确定加工余量,对提高加工质量和降低成本都有十分重要的意义.(1)加工余量的概念

在机械加工过程中从加工表面切除的金属层厚度称为加工余量.加工余量分为工序余量和加工总余量.工序余量是指为完成某一道工序所必须切除的金属层厚度,即相邻两工序的工序尺寸之差.加工总余量是指由毛坯变为成品的过程中,在某加工表面上所切除的金属层总厚度,即毛坯尺寸与零件图设计尺寸之差.由于毛坯尺寸和各工序尺寸不可避免地存在公差,因此无论是加工总余量还是工序余量实际上是个变动值,因而加工余量又有基本余量,最大余量和最小余量之分,通常所说的加工余量是指基本余量.加工余量,工序余量的公差标注应遵循“入体原则”即:“毛坯尺寸按双向标注上,下偏差;被包容表面尺寸上偏差为零,也就是基本尺寸为最大极限尺寸(如轴);对包容面尺寸下偏差为零,也就是基本尺寸为最小极限尺寸(如内孔).加工过程中,工序完成后的工件尺寸称为工序尺寸.由于存在加工误差,各工序加工后的尺寸也有一定的公差,称为工序公差.工序公差带的布置也采用”入体原则“法.表示加工余量及其公差的关系,不论是被包容面还是包容面,其加工总余量均等于各工序余量之和.Z = Z + Z + Z + …

加工余量还有双边余量和单边余量之分,平面加工余量是单边余量,它等于实际切削的金属层厚度.对于外圆和孔等回转表面,加工余量是指双边余量,即以直径方向计算,实际切削的金属为加工余量数值的一半.(2)确定加工余量应考虑的因素

为切除前工序在加工时留下的各种缺陷和误差的金属层,又考虑到本工序可能产生的安装误差而不致使工件报废,必须保证一定数值的最小工序余量.为了合理确定加工余量,首先必须了解影响加工余量的因素.影响加工余量的主要因素有: 1)前工序的尺寸公差 由于工序尺寸有公差,上工序的实际工序尺寸有可能出现最大或最小极限尺寸.为了使上工序的实际工序尺寸在极限尺寸的情况下,本工序也能将上工序留下的表面粗糙度和缺陷层切除,本工序的加工余量应包括上工序的公差.2)前工序的形状和位置公差 当工件上有些形状和位置偏差不包括在尺寸公差的范围内时,这些误差又必须在本工序加工纠正,在本工序的加工余量中必须包括它.3)前工序的表面粗糙度和表面缺陷 为了保证加工质量,本工序必须将上工序留下的表面粗糙度和缺陷层切除.4)本工序的安装误差 安装误差包括工件的定位误差和夹紧误差,若用夹具装夹,还应有夹具在机床上的装夹误差.这些误差会使工件在加工时的位置发生偏移,所以加工余量还必须考虑安装误差的影响.10.2.5.2 确定加工余量的方法

确定加工余量的方法有 3 种:分析计算法,经验估算法和查表修正法.(1)分析计算法

本方法是根据有关加工余量计算公式和一定的试验资料,对影响加工余量的各项因素进行分析和综合计算来确定加工余量.用这种方法确定加工余量比较经济合理,但必须有比较全面和可靠的试验资料.目前,只在材料十分贵重,以及军工生产或少数大量生产的工厂中采用.(2)经验估算法

本方法是根据工厂的生产技术水平,依靠实际经验确定加工余量.为防止因余量过小而产生废品,经验估计的数值总是偏大,这种方法常用于单件小批量生产.(3)查表修正法

此法是根据各工厂长期的生产实践与试验研究所积累的有关加工余量数据,制成各种表格并汇编成手册,确定加工余量时,查阅有关手册,再结合本厂的实际情况进行适当修正后确定,目前此法应用较为普遍.10.2.6 工序尺寸及其公差的确定

机械加工过程中,工件的尺寸在不断地变化,由毛坯尺寸到工序尺寸,最后达到设计要求的尺寸.在这个变化过程中,加工表面本身的尺寸及各表面之间的尺寸都在不断地变化,这种变化无论是在一个工序内部,还是在各个工序之间都有一定的内在联系.应用尺寸链理论去揭示它们之间的内在关系,掌握它们的变化规律是合理确定工序尺寸及其公差和计算各种工艺尺寸的基础,因此,本节先介绍工艺尺寸链的基本概念,然后分析工艺尺寸链的计算方法以及工艺尺寸链的应用.10.2.6.1 工艺尺寸链的概念(1)工艺尺寸链的定义

在零件的加工过程中,为了加工和检验的方便,有时需要进行一些工艺尺寸的计算.为使这种计算迅速准确,按照尺寸链的基本原理,将这些有关尺寸以一定顺序首尾相连排列成一封闭的尺寸系统,即构成了零件的工艺尺寸链,简称工艺尺寸链.(2)工艺尺寸链的组成

① 环 组成工艺尺寸链的各个尺寸都称为工艺尺寸链的环.② 封闭环 工艺尺寸链中间接得到的环称为封闭环.封闭环以下角标” 0 “表示,如” A 0 “,” L “.③ 组成环 除封闭环以外的其它环都称为组成环.组成环分增环和减环两种.④ 增环 当其余各组成环保持不变,某一组成环增大,封闭环也随之增大,该环即为增环.一般在该环尺寸的代表符号上,加一向右的箭头表示.⑤ 减环 当其余各组成环保持不变,某一组成环增大,封闭环反而减小,该环即为减环.一般在该尺寸的代表符号上,加一向左的箭头表示.(3)工艺尺寸链的特征

① 关联性 组成工艺尺寸链的各尺寸之间必然存在着一定的关系,相互无关的尺寸不组成工艺尺寸链.工艺尺寸链中每一个组成环不是增环就是减环,其尺寸发生变化都要引起封闭环的尺寸变化.对工艺尺寸链中的封闭环尺寸没有影响的尺寸,就不是该工艺尺寸链的组成环.② 封闭性 尺寸链必须是一组首尾相接并构成一个封闭图形的尺寸组合,其中应包含一个间接得到的尺寸.不构成封闭图形的尺寸组合就不是尺寸链.(4)建立工艺尺寸链的步骤

① 确定封闭环 即加工后间接得到的尺寸.② 查找组成环 从封闭环一端开始,按照尺寸之间的联系,首尾相连,依次画出对封闭环有影响的尺寸,直到封闭环的另一端,形成一个封闭图形,就构成一个工艺尺寸链.查找组成环必须掌握的基本特点为:组成环是加工过程中”直接获得“的,而且对封闭环有影响.③ 按照各组成环对封闭环的影响,确定其为增环或减环 确定增环或减环可先给封闭环任意规定一个方向,然后沿此方向,绕工艺尺寸链依次给各组成环画出箭头,凡是与封闭环箭头方向相同的就是减环,相反的就是增环.10.2.6.2 工艺尺寸链的计算

尺寸链的计算方法有两种:极值法与概率法.极值法是从最坏情况出发来考虑问题的,即当所有增环都为最大极限尺寸而减环恰好都为最小极限尺寸,或所有增环都为最小极限尺寸而减环恰好都为最大极限尺寸,来计算封闭环的极限尺寸和公差.事实上,一批零件的实际尺寸是在公差带范围内变化的.在尺寸链中,所有增环不一定同时出现最大或最小极限尺寸,即使出现,此时所有减环也不一定同时出现最小或最大极限尺寸.概率法解尺寸链,主要用于装配尺寸链,其计算方法在装配中讲授.10.2.6.3 工序尺寸及其公差的确定(1)基准重合时工序尺寸及公差的确定

当零件定位基准与设计基准(工序基准)重合时,零件工序尺寸及其公差的确定方法是:先根据零件的具体要求确定其加工工艺路线,再通过查表确定各道工序的加工余量及其公差,然后计算出各工序尺寸及公差;计算顺序是:先确定各工序余量的基本尺寸,再由后往前逐个工序推算,即由工件上的设计尺寸开始,由最后一道工序向前工序推算直到毛坯尺寸.(2)测量基准与设计基准不重合时工序尺寸及其公差的计算

在加工中,有时会遇到某些加工表面的设计尺寸不便测量,甚至无法测量的情况,为此需要在工件上另选一个容易测量的测量基准,通过对该测量尺寸的控制来间接保证原设计尺寸的精度.这就产生了测量基准与设计基准不重合时,测量尺寸及公差的计算问题.(3)定位基准与设计基准不重合时工序尺寸计算

在零件加工过程中有时为方便定位或加工,选用不是设计基准的几何要素作定位基准,在这种定位基准与设计基准不重合的情况下,需要通过尺寸换算,改注有关工序尺寸及公差,并按换算后的工序尺寸及公差加工.以保证零件的原设计要求.(4)中间工序的工序尺寸及其公差的求解计算

在工件加工过程中,有时一个基面的加工会同时影响两个设计尺寸的数值.这时,需要直接保证其中公差要求较严的一个设计尺寸,而另一设计尺寸需由该工序前面的某一中间工序的合理工序尺寸间接保证.为此,需要对中间工序尺寸进行计算.(5)保证应有渗碳或渗氮层深度时工艺尺寸及其公差的计算

零件渗碳或渗氮后,表面一般要经磨削保证尺寸精度,同时要求磨后保留有规定的渗层深度.这就要求进行渗碳或渗氮热处理时按一定渗层深度及公差进行(用控制热处理时间保证),并对这一合理渗层深度及公差进行计算.10.2.7 机械加工的生产率及技术经济分析 10.2.7.1 机械加工时间定额的组成(1)时间定额的概念

所谓时间定额是指在一定生产条件下,规定生产一件产品或完成一道工序所需消耗的时间.它是安排作业计划,核算生产成本,确定设备数量,人员编制以及规划生产面积的重要依据.(2)时间定额的组成

1)基本时间 T 基本时间是指直接改变生产对象的尺寸,形状,相对位置以及表面状态或材料性质等工艺过程所消耗的时间.对于切削加工来说,基本时间就是切除金属所消耗的时间(包括刀具的切入和切出时间在内).2)辅助时间T 辅助时间是为实现工艺过程所必须进行的各种辅助动作所消耗的时间.它包括:装卸工件,开停机床,引进或退出刀具,改变切削用量,试切和测量工件等所消耗的时间.基本时间和辅助时间的总和称为作业时间.它是直接用于制造产品或零部件所消耗的时间.辅助时间的确定方法随生产类型而异.大批大量生产时,为使辅助时间规定得合理,需将辅助动作分解,再分别确定各分解动作的时间,最后予以综合;中批生产则可根据以往统计资料来确定;单件小批生产常用基本时间的百分比进行估算.3)布置工作地时间 T 布置工作地时间是为了使加工正常进行,工人照管工作地(如更换刀具,润滑机床,清理切屑,收拾工具等)所消耗的时间.它不是直接消耗在每个工件上的.而是消耗在一个工作班内的时间,再折算到每个工件上的.一般按作业时间的 2% ~ 7% 估算.4)休息与生理需要时间 T 休息与生理需要时间是工人在工作班内恢复体力和满足生理上的需要所消耗的时间.T 是按一个工作班为计算单位,再折算到每个工件上的.对机床操作工人一般按作业时间的 2% 估算.以上四部分时间的总和称为单件时间 T ,即 T = T +T + T + T

5)准备与终结时间T 准备与终结时间是指工人为了生产一批产品或零部件,进行准备和结束工作所消耗的时间.在单件或成批生产中,每当开始加工一批工件时,工人需要熟悉工艺文件,领取毛坯,材料,工艺装备,安装刀具和夹具,调整机床和其它工艺装备等所消耗的时间以及加工一批工件结束后,需拆下和归还工艺装备,送交成品等所消耗的时间.T 既不是直接消耗在每个工件上的,也不是消耗在一个工作班内的时间,而是消耗在一批工件上的时间.因而分摊到每个工件的时间为T / n ,其中 n 为批量.故单件和成批生产的单件工时定额的计算公式 T 应为: T = T +T / n

大批大量生产时,由于 n 的数值很大,T / n ≈ 0,故不考虑准备终结时间,即: T = T 10.2.7.2 提高机械加工生产率的途径

劳动生产率是指工人在单位时间内制造的合格产品的数量或制造单件产品所消耗的劳动时间.劳动生产率是一项综合性的技术经济指标.提高劳动生产率,必须正确处理好质量,生产率和经济性三者之间的关系.应在保证质量的前提下,提高生产率,降低成本.劳动生产率提高的措施很多,涉及到产品设计,制造工艺和组织管理等多方面,这里仅就通过缩短单件时间来提高机械加工生产率的工艺途径作一简要分析.由式(5.8)所示的单件时间组成,不难得知提高劳动生产率的工艺措施可有以下几个方面:(1)缩短基本时间

在大批大量生产时,由于基本时间在单位时间中所占比重较大,因此通过缩短基本时间即可提高生产率.缩短基本时间的主要途径有以下几种: 1)提高切削用量 增大切削速度,进给量和背吃刀量,都可缩短基本时间,但切削用量的提高受到刀具耐用度和机床功率,工艺系统刚度等方面的制约.随着新型刀具材料的出现,切削速度得到了迅速的提高,目前硬质合金车刀的切削速度可达 200m/min ,陶瓷刀具的切削速度达 500m/min.近年来出现的聚晶人造金刚石和聚晶立方氮化硼刀具切削普通钢材的切削速度达 900m/min.在磨削方面,近年来发展的趋势是高速磨削和强力磨削.国内生产的高速磨床和砂轮磨削速度已达 60m/s ,国外已达 90~120m/s;强力磨削的切入深度已达 6~12mm ,从而使生产率大大提高.2)采用多刀同时切削每把车刀实际加工长度只有原来的三分之一;每把刀的切削余量只有原来的三分之一;用三把刀具对同一工件上不同表面同时进行横向切入法车削.显然,采用多刀同时切削比单刀切削的加工时间大大缩短.3)多件加工 这种方法是通过减少刀具的切入,切出时间或者使基本时间重合,从而缩短每个零件加工的基本时间来提高生产率.多件加工的方式有以下三种: ① 顺序多件加工.即工件顺着走刀方向一个接着一个地安装,这种方法减少了刀具切入和切出的时间,也减少了分摊到每一个工件上的辅助时间.②平行多件加工.即在一次走刀中同时加工 n 个平行排列的工件.加工所需基本时间和加工一个工件相同,所以分摊到每个工件的基本时间就减少到原来的 1/n ,其中 n 是同时加工的工件数.这种方式常见于铣削和平面磨削.③平行顺序多件加工.这种方法为顺序多件加工和平行多件加工的综合应用,.这种方法适用于工件较小,批量较大的情况.4)减少加工余量 采用精密铸造,压力铸造,精密锻造等先进工艺提高毛坯制造精度,减少机械加工余量,以缩短基本时间,有时甚至无需再进行机械加工,这样可以大幅度提高生产效率.(2)缩短辅助时间

辅助时间在单件时间中也占有较大比重,尤其是在大幅度提高切削用量之后,基本时间显著减少,辅助时间所占比重就更高.此时采取措施缩减辅助时间就成为提高生产率的重要方向.缩短辅助时间有两种不同的途径,一是使辅助动作实现机械化和自动化,从而直接缩减辅助时间;二是使辅助时间与基本时间重合,间接缩短辅助时间.1)直接缩减辅助时间 采用专用夹具装夹工件,工件在装夹中不需找正,可缩短装卸工件的时间.大批大量生产时,广泛采用高效气动,液动夹具来缩短装卸工件的时间.单件小批生产中,由于受专用夹具制造成本的限制,为缩短装卸工件的时间,可采用组合夹具及可调夹具.此外,为减小加工中停机测量的辅助时间,可采用主动检测装置或数字显示装置在加工过程中进行实时测量,以减少加工中需要的测量时间.主动检测装置能在加工过程中测量加工表面的实际尺寸,并根据测量结果自动对机床进行调整和工作循环控制,例如磨削自动测量装置.数显装置能把加工过程或机床调整过程中机床运动的移动量或角位移连续精确地显示出来,这些都大大节省了停机测量的辅助时间.2)间接缩短辅助时间 为了使辅助时间和基本时间全部或部分地重合,可采用多工位夹具和连续加工的方法.(3)缩短布置工作地时间

布置工作地时间,大部分消耗在更换刀具上,因此必须减少换刀次数并缩减每次换刀所需的时间,提高刀具的耐用度可减少换刀次数.而换刀时间的减少,则主要通过改进刀具的安装方法和采用装刀夹具来实现.如采用各种快换刀夹,刀具微调机构,专用对刀样板或对刀样件以及自动换刀装置等,以减少刀具的装卸和对刀所需时间.例如在车床和铣床上采用可转位硬质合金刀片刀具,既减少了换刀次数,又可减少刀具装卸,对刀和刃磨的时间.(4)缩短准备与终结时间

缩短准备与终结时间的途径有二:第一,扩大产品生产批量,以相对减少分摊到每个零件上的准备与终结时间;第二,直接减少准备与终结时间.扩大产品生产批量,可以通过零件标准化和通用化实现,并可采用成组技术组织生产.10.2.7.3 机械加工技术经济分析的方法

制订机械加工工艺规程时,在同样能满足工件的各项技术要求下,一般可以拟订出几种不同的加工方案,而这些方案的生产效率和生产成本会有所不同.为了选取最佳方案就需进行技术经济分析.所谓技术经济分析就是通过比较不同工艺方案的生产成本,选出最经济的加工工艺方案.生产成本是指制造一个零件或一台产品所必须的一切费用的总和.生产成本包括两大类费用:第一类是与工艺过程直接有关的费用叫工艺成本,约占生产成本的 70% ~ 75%;第二类是与工艺过程无关的费用,如行政人员工资,厂房折旧,照明取暧等.由于在同一生产条件下与工艺过程无关的费用基本上是相等的,因此对零件工艺方案进行经济分析时,只要分析与工艺过程直接有关的工艺成本即可.(1)工艺成本的组成

工艺成本由可变费用和不变费用两大部分组成.1)可变费用 可变费用是与年产量有关并与之成正比的费用,用” V “表示(元 / 件).包括:材料费,操作工人的工资,机床电费,通用机床折旧费,通用机床修理费,刀具费,通用夹具费.2)不变费用 不变费用是与年产量的变化没有直接关系的费用.当产量在一定范围内变化时,全年的费用基本上保持不变,用” S "表示(元 / 年).包括:机床管理人员,车间辅助工人,调整工人的工资,专用机床折旧费,专用机床修理费,专用夹具费.(2)工艺成本的计算 1)零件的全年工艺成本 E = V N +S

式中 E ——零件(或零件的某工序)全年的工艺成本(元 / 年);V ——可变费用(元 / 件);N ——年产量(件 / 年);S ——不变费用(元 / 年).由上述公式可见,全年工艺成本 E 和年产量 N 成线性关系.它说明全年工艺成本的变化Δ E与年产量的变化Δ N 成正比;又说明 S 为投资定值,不论生产多少,其值不变.2)零件的单件工艺成本

单件工艺成本 E 与年产量 N 呈双曲线关系.在曲线的 A 段, N 很小,设备负荷也低,即单件小批生产区,单件工艺成本 E 就很高,此时若产量 N 稍有增加(Δ N)将使单件成本迅速降低(ΔE).在曲线 B 段, N 很大,即大批大量生产区.此时曲线渐趋水平,年产量虽有较大变化,而对单件工艺成本的影响却很小.这说明对于某一个工艺方案,当 S 值(主要是专用设备费用)一定时,就应有一个与此设备能力相适应的产量范围.产量小于这个范围时,由于 S/N 比值增大,工艺成本就增加.这时采用这种工艺方案显然是不经济的,应减少使用专用设备数,即减少 S 值来降低工艺成本.当产量超过这个范围时,由于 S/N 比值变小,这时就需要投资更大而生产率更高的设备,以便减少 V 而获得更好的经济效益.10.3 典型零件机械加工工艺过程 10.3.1 轴类零件加工分析(1)轴类零件加工的工艺路线 1)基本加工路线

外圆加工的方法很多,基本加工路线可归纳为四条.① 粗车—半精车—精车

对于一般常用材料,这是外圆表面加工采用的最主要的工艺路线.② 粗车—半精车—粗磨—精磨

对于黑色金属材料,精度要求高和表面粗糙度值要求较小,零件需要淬硬时,其后续工序只能用磨削而采用的加工路线.③ 粗车—半精车—精车—金刚石车

对于有色金属,用磨削加工通常不易得到所要求的表面粗糙度,因为有色金属一般比较软,容易堵塞沙粒间的空隙,因此其最终工序多用精车和金刚石车.④ 粗车—半精—粗磨—精磨—光整加工

对于黑色金属材料的淬硬零件,精度要求高和表面粗糙度值要求很小,常用此加工路线.2)典型加工工艺路线

轴类零件的主要加工表面是外圆表面,也还有常见的特特形表面,因此针对各种精度等级和表面粗糙度要求,按经济精度选择加工方法.对普通精度的轴类零件加工,其典型的工艺路线如下: 毛坯及其热处理—预加工—车削外圆—铣键槽—(花键槽,沟槽)—热处理—磨削—终检.(1)轴类零件的预加工

轴类零件的预加工是指加工的准备工序,即车削外圆之前的工艺.校直 毛坯在制造,运输和保管过程中,常会发生弯曲变形,为保证加工余量的均匀及装夹可靠,一般冷态下在各种压力机或校值机上进行校值,(2)轴类零件加工的定位基准和装夹

1)以工件的中心孔定位 在轴的加工中,零件各外圆表面,锥孔,螺纹表面的同轴度,端面对旋转轴线的垂直度是其相互位置精度的主要项目,这些表面的设计基准一般都是轴的中心线,若用两中心孔定位,符合基准重合的原则.中心孔不仅是车削时的定为基准,也是其它加工工序的定位基准和检验基准,又符合基准统一原则.当采用两中心孔定位时,还能够最大限度地在一次装夹中加工出多个外圆和端面.2)以外圆和中心孔作为定位基准(一夹一顶)用两中心孔定位虽然定心精度高,但刚性差,尤其是加工较重的工件时不够稳固,切削用量也不能太大.粗加工时,为了提高零件的刚度,可采用轴的外圆表面和一中心孔作为定位基准来加工.这种定位方法能承受较大的切削力矩,是轴类零件最常见的一种定位方法.3)以两外圆表面作为定位基准 在加工空心轴的内孔时,(例如:机床上莫氏锥度的内孔加工),不能采用中心孔作为定位基准,可用轴的两外圆表面作为定位基准.当工件是机床主轴时,常以两支撑轴颈(装配基准)为定位基准,可保证锥孔相对支撑轴颈的同轴度要求,消除基准不重合而引起的误差.4)以带有中心孔的锥堵作为定位基准 在加工空心轴的外圆表面时,往往还采用代中心孔的锥堵或锥套心轴作为定位基准.锥堵或锥套心轴应具有较高的精度,锥堵和锥套心轴上的中心孔即是其本身制造的定位基准,又是空心轴外圆精加工的基准.因此必须保证锥堵或锥套心轴上锥面与中心孔有较高的同轴度.在装夹中应尽量减少锥堵的安装此书,减少重复安装误差.实际生产中,锥堵安装后,中途加工一般不得拆下和更换,直至加工完毕.图 10.1 锥堵和锥套心轴 a)锥堵 b)锥套心轴

10.3.2 典型套筒类零件的加工工艺分析 10.3.2.1 典型零件的工艺分析(1)轴承套加工工艺分析

图 10.2 所示为 1 轴承套,材料为 ZQSn6-6-3 ,每批数量为 400 只.加工时,应根据工件的毛坯材料,结构形状,加工余量,尺寸精度,形状精度和生产纲领,正确选择定位基准,装夹方法和加工工艺过程,以保证达到图样要求.其主要技术要求为: 34mmjs7 外圆对 22mmH7 孔的径向圆跳动公差为 0.01mm;左端面对 22mmH7 孔的轴线垂直度公差为 0.01mm.由此可见,该零件的内孔和外圆的尺寸精度和位置精度要求均较高.图 10.2 轴承套

该轴承套属于短套,其直径尺寸和轴向尺寸均不大,粗加工可以单件加工,也可以多件加工.由于单件加工时,每件都要留出工件备装夹的长度,因此原材料浪费较多,所以这里采用多件加工的方法.该轴承套的材料为 ZQSn6-6-3.其外圆为 IT7 级精度,采用精车可以满足要求;内孔的精度也是 IT7 级,铰孔可以满足要求.内孔的加工顺序为钻—车孔—铰孔.(2)液压缸加工工艺分析

图 10.3 所示某液压缸零件图,生产纲领为成批生产.该液压缸属长套筒类零件,与前述短套类零件在加工方法及工件安装方式上都有较大差别.该液压缸内孔与活塞相配,因此表面粗糙度,形状及位置精度要求都较高.毛坯可选用无缝钢管,如果为铸件,其组织应紧密,无砂眼,针孔及疏松缺陷.必要时要用泵验漏.该液压缸为成批生产.图 10.3 液压缸简图

该零件长而壁薄,为保证内外圆的同轴度,加工外圆时参照空心主轴的装夹方法.即采用双顶尖顶孔口 1 o 30 1 的锥面或一头夹紧一头用中心架支承.加工内孔与一般深孔加工时的装夹方法相同,多采用夹一头,另一端用中心架托住外圆.孔的粗加工采用镗削,半精加工多采用铰削(浮动铰孔).该液压缸内孔的表面质量要求很高,内孔精加工后需滚压.也有不少套筒类零件以精细镗,珩磨,研磨等精密加工作为最终工序.内孔经滚压后,尺寸误差在 0.01mm 以内,表面粗糙度为 Ra0.16 或更小,且表面经硬化后更为耐磨.但是目前对铸造液压缸尚未采用滚压工艺,原因是铸件表面的缺陷(如疏松,气孔,砂眼,硬度不均匀等),哪怕是很微小,都对滚压有很大影响,会导致滚压加工产生适得其反的效果.10.3.2.2 保证表面相互位置精度的方法及防止加工中工件变形的措施(1)保证表面相互位置精度的方法

套类零件内外表面的同轴度以及端面与孔轴线的垂直度要求一般都较高,一般可用以下方法来满足: ① 在 1 次安装中完成内外表面及端面的全部加工,这样可消除工件的安装误差并获得很高的相互位置精度.但由于工序比较集中,对尺寸较大的套筒安装不便,故多用于尺寸较小的轴套车削加工.② 主要表面的加工分在几次安装中进行(先加工孔),先加工孔至零件图尺寸,然后以孔为精基准加工外圆.由于使用的夹具(通常为心轴)结构简单,而且制造和安装误差较小,因此可保证较高的相互位置精度,在套筒类零件加工中应用较多.③ 主要表面的加工分在几次安装中进行(先加工外圆)先加工外圆至零件图尺寸,然后以外圆为精基准完成内孔的全部加工.该方法工件装夹迅速可靠,但一般卡盘安装误差较大,使得加工后工件的相互位置精度较低.如果欲使同轴度误差较小,则须采用定心精度较高的夹具,如弹性膜片卡盘,液性塑料夹头,经过修磨的三爪自定心卡盘和软爪等.(2)防止套类零件变形的工艺措施

套类零件的结构特点是孔的壁厚较薄,薄壁套类零件在加工过程中,常因夹紧力.切削力和热变形的影响而引起变形.为防止变形常采取—些工艺措施: 1)将粗,精加工分开进行 为减少切削力和切削热的影响,使粗加工产生的变形在精加工中得以纠正.2)减少夹紧力的影响 在工艺上采取以下措施减少夹紧力的影响: ① 采用径向夹紧时,夹紧力不应集中在工件的某一径向截面上,而应使其分布在较大的面积上,以减小工件单位面积上所承受的夹紧力.如可将工件安装在一个适当厚度的开口圆环中,在连同此环一起夹紧.也可采用增大接触面积的特殊卡爪.以孔定位时,宜采用张开式心轴装夹.② 夹紧力的位置宜选在零件刚性较强的部位,以改善在夹紧力作用下薄壁零件的变形.③ 改变夹紧力的方向,将径向夹紧改为轴向夹紧.④ 在工件上制出加强刚性的工艺凸台或工艺螺纹以减少夹紧变形,加工时用特殊结构的卡爪夹紧,加工终了时将凸边切去.3)减小切削力对变形的影响 ① 增大刀具主偏角和主前角,使加工时刀刃锋利,减少径向切削力.② 将粗,精加工分开,使粗加工产生的变形能在精加工中得到纠正,并采取较小的切削用量.③ 内外圆表面同时加工,使切削力抵销.4)热处理放在粗加工和精加工之间 这样安排可减少热处理变形的影响.套类零件热处理后一般会产生较大变形,在精加工时可得到纠正,但要注意适当加大精加工的余量.