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k002 ca6140 车床 工艺 32 夹具

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K002-CA6140车床拨叉831002工艺及铣32×32面夹具夹具,k002,ca6140,车床,工艺,32,夹具

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I 编号： 设计设计( (论文论文) )说明书说明书题 目： 拨叉的机械加工工艺规程及夹具设计 系 别： 专 业： 学生姓名： 学 号： 指导教师： 职 称： 题目类型：题目类型：理论研究 实验研究 工程设计 工程技术研究 软件开发 应用研究 II摘 要本文是对拔叉零件加工应用及加工的工艺性分析，主要包括对零件图的分析、毛坯的选择、零件的装夹、工艺路线的制订、刀具的选择、切削用量的确定、加工工艺文件的填写。选择正确的加工方法，设计合理的加工工艺过程。此外还对拔叉零件的两道工序的加工设计了专用夹具.机床夹具的种类很多，其中，使用范围最广的通用夹具，规格尺寸多已标准化，并且有专业的工厂进行生产。而广泛用于批量生产，专为某工件加工工序服务的专用夹具，则需要各制造厂根据工件加工工艺自行设计制造。本论文夹具设计的主要内容是设计 2 套夹具。关键词：加工工艺；加工方法；工艺文件；夹具IIIAbstractThis paper is the analysis of process of the fork parts processing application and processing, including the parts of the analysis, the choice of blank, the clamping, the formulation process route, tool selection, cutting dosage, process documents. Choose the correct methods for processing, manufacturing process design. In addition also two processes of fork parts design special fixture.Many types of machine tool fixture, wherein, the use scope broadest general jig, sizes have been standardized, and has a professional production plant. But widely uses in the volume production, special fixture designed for a workpiece processing services, requires the factory according to the workpiece processing technology to design and manufacture. The main content of this thesis is to design 2 sets of fixture design fixture.Key words: processing; processing method; process documents; fixture IV目 录摘摘 要要.IIABSTRACT .III序言序言.11 前言前言.12 机械加工工艺及夹具设计的发展机械加工工艺及夹具设计的发展.12.1 发展历史.12.2 发展现状.12.3 发展趋势.22.3.1 夹具的发展趋势.22.3.2 机械加工制造技术的发展趋势.33 零件的分析零件的分析.43.1 零件的作用.43.2 零件的工艺分析.44 工艺规程设计工艺规程设计.64.1 加工工艺过程.64.2 确定各表面加工方案.64.3 确定定位基准.74.3.1 粗基准的选择.74.3.2 精基准选择的原则.74.4 制定工艺路线.74.5 机械加工余量、工序尺寸及毛皮尺寸的确定.104.6 确立切削用量及基本工时.125 精铣精铣 32X32 端面端面.185.1 设计要求.185.2 夹具设计.185.3 切削力和夹紧力计算.185.4 定位误差分析.19 V总 结.20谢 辞.22参考文献.231序言1 前言机械加工工艺及夹具设计是毕业前对专业知识的综合运用训练。制造技术已经是生产、国际经济竞争、产品革新的一种重要手段，所有国家都在寻求、获得、开发和利用它。它正被看作是现代国家经济上获得成功的关键因素。机械加工工艺是规定产品或零件机械加工工艺过程和操作方法。生产规模的大小、工艺水平的高低以及解决各种工艺问题的方法和手段都要通过机械加工工艺来体现。而机床夹具是在机床上用以装夹工件的一种装置，其作用是使工件相对于机床或刀具有个正确的位置，并在加工过程中保持这个位置不变。它们的研究对机械工业有着很重要的意义。2 机械加工工艺及夹具设计的发展2.1 发展历史 从 1949 年以来，我国机械工业有了很大的发展，已经成为工业中产品门类比较齐全、具有相当规模和一定技术基础的产业部门之一，其机械加工和夹具也有很大的发展，但是与工业发达国家相比，我们这方面的水平还存在着阶段性的差距，主要表现在机械产品质量和水平不够高，加工工艺过程不合理，夹具应用也比较少，使其加工工人劳动强度大，加工出来的产品也不理想。2.2 发展现状 现在，各工业化国家都把制造技术视为当代科技发展为活跃的领域和国际间科技竞争的主战场，制定了一系列振兴计划、建立世界级制造技术中心，纷纷把先进制造技术列为国家关键技术和优先发展领域。 机械加工工艺及夹具随着制造技术的发展也突飞猛进。机械加工工艺以各个工厂的具体情况不同，其加工的规程也有很大的不同。突破已往的死模式。使其随着情况的不同具有更加合理的工艺过程。也使产品的质量大大提高。制定加工工艺虽可按情况合理制定，但也要满足其基本要求：在保证产品质量的前提下，尽可能提高劳动生产率和降低加工成本。并在充分利用本工厂现有生产条件的基础上，尽可能采用国内、外先进工艺技术和经验。还应保证操作者良好的劳动条件。但我国现阶段还是主要依赖工艺人员的经验来编制工艺，多半不规定工步和切削用量，工时定额也凭经验来确定，十分粗略，缺乏科学依 2据，难以进行合理的经济核算。机床夹具最早出现在 18 世纪后期。随着科学技术的不断进步，夹具已从一种辅助工具发展成为门类齐全的工艺装备。国际生产研究协会的统计表明，目前中、小批多品种生产的工件品种已占工件种类总数的 85左右。现代生产要求企业所制造的产品品种经常更新换代，以适应市场的需求与竞争。然而，一般企业都仍习惯于大量采用传统的专用夹具，一般在具有中等生产能力的工厂里，约拥有数千甚至近万套专用夹具；另一方面，在多品种生产的企业中，每隔 34 年就要更新 5080左右专用夹具，而夹具的实际磨损量仅为 1020左右。特别是近年来，数控机床、加工中心、成组技术、柔性制造系统（FMS）等新加工技术的应用，对机床夹具提出了如下新的要求：1）能迅速而方便地装备新产品的投产，以缩短生产准备周期，降低生产成本；2）能装夹一组具有相似性特征的工件；3）能适用于精密加工的高精度机床夹具；4）能适用于各种现代化制造技术的新型机床夹具；5）采用以液压站等为动力源的高效夹紧装置，以进一步减轻劳动强度和提高劳动生产率；6）提高机床夹具的标准化程度。2.3 发展趋势长期以来，加工工艺编制是由工艺人员凭经验进行的。如果由几位工艺员各自编制同一个零件的工艺规程，其方案一般各不相同，而且很可能都不是最佳方案。这是因为工艺设计涉及的因素多，因果关系错综复杂。CAPP 将是机械加工工艺的发展趋势，它不仅提高了工艺设计的质量，而且使工艺人员从繁琐重复的工作中摆脱出来，集中精力去考虑提高工艺水平和产品质量问题。2.3.1 夹具的发展趋势现代机床夹具的发展趋势主要表现为标准化、高效化、精密化和柔性化等四个方面。（1）标准化 机床夹具的目的就在于提高生产效率，这样也就必使其具有标准化和通用化，而机床夹具的标准化与通用化是相互联系的两个方面。目前我国已有夹具零件及部件的国家标准：GB/T2148T225991 以及各类通用夹具、组合夹具标准等。机床夹具的标准化，有利于夹具的商品化生产，有利于 3缩短生产准备周期，降低生产总成本。（2）高效化 高效化夹具主要用来减少工件加工的基本时间和辅助时间，以提高劳动生产率，减轻工人的劳动强度。常见的高效化夹具有自动化夹具、高速化夹具和具有夹紧力装置的夹具等。例如，在铣床上使用电动虎钳装夹工件，效率可提高 5 倍左右；在车床上使用高速三爪自定心卡盘，可保证卡爪在试验转速为 9000r/min 的条件下仍能牢固地夹紧工件，从而使切削速度大幅度提高。目前，除了在生产流水线、自动线配置相应的高效、自动化夹具外，在数控机床上，尤其在加工中心上出现了各种自动装夹工件的夹具以及自动更换夹具的装置，充分发挥了数控机床的效率。（3）精密化 机床夹具的精度会直接影响到零件的加工精度，而随着机械产品精度的日益提高，势必相应提高了对夹具的精度要求。精密化夹具的结构类型很多，例如用于精密分度的多齿盘，其分度精度可达0.1；用于精密车削的高精度三爪自定心卡盘，其定心精度为 5m。这些精密化的夹具为以后零件加工的精度提供了保证。（4）柔性化 机床夹具的柔性化与机床的柔性化相似，它是指机床夹具通过调整、组合等方式，以适应工艺可变因素的能力。工艺的可变因素主要有：工序特征、生产批量、工件的形状和尺寸等。具有柔性化特征的新型夹具种类主要有：组合夹具、通用可调夹具、成组夹具、模块化夹具、数控夹具等。为适应现代机械工业多品种、中小批量生产的需要，扩大夹具的柔性化程度，改变专用夹具的不可拆结构为可拆结构，发展可调夹具结构，将是当前夹具发展的主要方向。2.3.2 机械加工制造技术的发展趋势（1）特种加工 它是指一些物理的、化学的加工方法，如电火花加工、电解加工、超声波加工、激光加工、离子束加工等。特种加工方法的主要对象是难加工材料的加工，如金刚石、陶瓷等超硬材料的加工，其加工精度可达分子级加工单位或原子级加工单位，所以它又常常是精密加工和超精密加工的重要手段。特种加工与传统加工相结合的复合加工有较大的发展前途。（2）快速成形 利用离散、堆积成形概念，可将一个三维实体分解为若干二维实体制造出来，再经堆积而构成三维实体。（3）精密工程 它包括精密加工的超精密加工技术、微细加工和超微细加工技术、微型机械和纳米技术等方面。当前，以纳米技术为代表的超精密加工技术和以微细加工为手段的微型机械技术有重要意义，它们代表了这一时期精密工程的方向。 4（4）传统加工工艺的改造和革新 这一方面的技术潜力很大，如高速切削、超高速切削、强力磨削、超硬材料磨具的出现都对加工理论的发展、加工质量和效率的提高有重要意义。另一方面，旧设备的改造和挖潜，如普通机床改造成数控机床等，对机械工业的发展和提高是不容忽视的。3 零件的分析3.1 零件的作用拨叉是一个很重要的零件，因为其零件尺寸比较小，结构形状较复杂，但其加工孔和底面的精度要求较高，此外还有小头孔端要求加工，对精度要求也很高。拨叉的底面、大头孔上平面和小头孔粗糙度要求都是，所以都要6 . 1Ra求精加工。其小头孔与底平面有垂直度的公差要求，拨叉底面与大头孔上平面有平行度公差要求，所要加工的槽，在其槽边有平行度公差和对称度公差要求等。因为其尺寸精度、几何形状精度和相互位置精度，以及各表面的表面质量均影响机器或部件的装配质量，进而影响其性能与工作寿命，因此它们的加工是非常关键和重要的。题目所给的零件是 CA6140 车床的拨叉。它位于车床变速机构中，主要起换档，使主轴回转运动按照工作者的要求工作，获得所需的速度和扭矩的作用。零件上方的 25 孔与操纵机构相连，二下方的 60 半孔则是用于与所控制齿轮所在的轴接触。通过上方的力拨动下方的齿轮变速。两件零件铸为一体，加工时分开。3.2 零件的工艺分析一个好的结构不但要应该达到设计要求，而且要有好的机械加工工艺性，也就是要有加工的可能性，要便于加工，要能够保证加工质量，同时使加工的劳动量最小。而设计和工艺是密切相关的，又是相辅相成的。设计者要考虑加工工艺问题。工艺师要考虑如何从工艺上保证设计的要求。 5CA6140 车床共有两处加工表面，其间有一定位置要求。分述如下：1. 以 25mm 孔为中心的加工表面这一组加工表面包括：25H7mm 的孔，以及 42mm 的圆柱两端面，其中主要加工表面为 25H7mm 通孔。2. 以 60mm 孔为中心的加工表面这一组加工表面包括：60H12 的孔，以及 60H12 的两个端面。主要是60H12 的孔。 62. 铣槽这一组加工表面包括：此槽的端面，16H11mm 的槽的底面，16H11mm 的槽两侧面。3. 以 M221.5 螺纹孔为中心的加工表面。这一组加工表面包括：M221.5 的螺纹孔，长 32mm 的端面。主要加工表面为 M221.5 螺纹孔。这两组加工表面之间有着一定的位置要求，主要是：60 孔端面与 25H7 孔垂直度公差为 0.1mm.。16H11mm 的槽与 25H7 的孔垂直度公差为 0.08mm。由上面分析可知，加工时应先加工一组表面，再以这组加工后表面为基准加工另外一组。上面主要是对拨叉零件的结构、加工精度和主要加工表面进行了分析，选择了其毛坯的的制造方法为模锻和中批的批量生产方式，从而为工艺规程设计提供了必要的准备。4 工艺规程设计4.1 加工工艺过程该拨叉零件的主要加工表面是平面、孔系和槽系。一般来说，保证平面的加工精度要比保证孔系的加工精度容易。4.2 确定各表面加工方案影响加工方法的因素 要考虑工厂或车间的实际情况，同时也应考虑不断改进现有加工方法和设备，推广新技术，提高工艺水平。 要考虑被加工材料的性质，例如：淬火钢必须采用磨削或电加工；而有色金属由于磨削时容易堵塞砂轮，一般都采用精细车削，高速精铣等。 此外，还要考虑一些其它因素，如加工表面物理机械性能的特殊要求，工件形状和重量等。 要考虑加工表面的精度和表面质量要求，根据各加工表面的技术要求， 7选择加工方法及分几次加工。 根据生产类型选择，在大批量生产中可专用的高效率的设备。在单件小批量生产中则常用通用设备和一般的加工方法。如、柴油机连杆小头孔的加工，在小批量生产时，采用钻、扩、铰加工方法；而在大批量生产时采用拉削加工。选择加工方法一般先按这个零件主要表面的技术要求来选定最终加工方法。再选择前面各工序的加工方法，如加工某一轴的主要外圆面，要求公差为IT6，表面粗糙度为 Ra0.63m，并要求淬硬时，其最终工序选用精度，前面准备工序可为粗车半精车淬火粗磨。4.3 确定定位基准4.3.1 粗基准的选择从拨叉零件图分析可知，主要是选择加工拨叉底面的装夹定位面为其加工粗基准。从保证孔与孔、孔与平面、平面与平面之间的位置，能保证拨叉在整个加工过程中基本上都能用统一的基准定位。4.3.2 精基准选择的原则要从保证孔与孔、孔与平面、平面与平面之间的位置，能保证拨叉在整个加工过程中基本上都能用统一的基准定位。从拨叉零件图分析可知，它的底平面与小头孔，适于作精基准使用。但用一个平面和一个孔定位限制工件自由度不够，如果使用典型的一面两孔定位方法，则可以满足整个加工过程中基本上都采用统一的基准定位的要求。至于两侧面，因为是非加工表面，所以也可以用大头孔为加工基准。4.4 制定工艺路线 制定工艺路线的出发点,应当是使零件的几何形状、尺寸精度及位置精度等技术要求能得到合理的保证,在生产纲领已确定的情况下,可以考虑采用万能性机床配以专用夹具,并尽量使工序集中来提高生产率。除此之外，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一 粗、精铣 25 孔上端面。 8工序二 粗、精铣 25 孔下端面。工序三 钻、扩、铰、精铰 25 孔。工序四 钻、扩、铰、精铰 60 孔。工序五 粗、精铣 60 孔上端面工序六 粗、精铣 60 孔下端面。工序七 切断。工序八 铣螺纹孔端面。工序九 钻 22 孔（装配时钻铰锥孔） 。工序十 攻 M221.5 螺纹。工序十一 粗铣 半精铣 精铣槽所在的端面工序十二 粗、半精铣 精铣 16H11 的槽。工序十三 检查。（2）. 工艺路线方案二工序一 粗、钻、扩、铰、精铰 25、60 孔工序二 粗、精铣 60、25 孔下端面。工序三 粗、精铣 25 孔上端面工序四 粗、精铣 60 孔上端面工序五 切断。工序六 铣螺纹孔端面。工序七 钻 22 孔（装配时钻铰锥孔） 。工序八 攻 M221.5 螺纹。工序九 粗铣 半精铣 精铣槽所在的端面工序十 粗铣 半精铣 精铣 16H11 的槽。工序十一 检查。上面的工序加工不太合理，因为由经验告诉我们大多数都应该先铣平面再加工孔，那样会更能容易满足零件的加工要求，效率不高，但同时钻两个孔，对设 9备有一定要求。且看另一个方案。上面工序可以适合大多数生产，但是在全部工序中间的工序七把两件铣断，对以后的各工序的加工定位夹紧不方便，从而导致效率较低。再看另一方案。（4）. 工艺路线方案三工序一 以 42 外圆为粗基准，粗铣 25 孔下端面。工序二 精铣 25 孔上下端面。工序三 以 25 孔上端面为精基准，钻、扩、铰、精铰 25 孔,孔的精度达到 IT7。工序四 以 25 孔为精基准，粗铣 60 孔上下端面。工序五 以 25 孔为精基准，精铣 60 孔上下端面，保证端面相对孔的垂直度误差不超过 0.1。工序六 以 25 孔为精基准，钻、镗、铰 60 孔，保证空的精度达到IT8。工序七 以 25 孔为精基准，铣螺纹孔端面。工序八 以 25 孔为精基准，钻 20 孔（装配时钻铰锥孔） 。工序九 以 25 孔为精基准，钻一个 20 孔，攻 M221.5 螺纹。工序十 以 25 孔为精基准，铣槽端面。工序十一 以 25 孔为精基准，铣 16H11 的槽保证槽的侧面相对孔的垂直度误差是 0.08。工序十二 两件铣断工序十三 检查。（3）. 工艺路线方案四工序一 粗、精铣 25 孔上端面。工序二 粗、精铣 25 孔下端面。工序三 钻、扩、铰、精铰 25 孔。 10工序四 钻、扩、铰、精铰 60 孔。工序五 粗、精铣 60 孔上端面工序六 粗、精铣 60 孔下端面。工序七 铣螺纹孔端面。工序八 钻 22 孔（装配时钻铰锥孔） 。工序九 攻 M221.5 螺纹。工序十 粗铣 半精铣 精铣槽所在的端面。工序十一 粗、半精铣 精铣 16H11 的槽。工序十二 切断。工序十三 检查。此方案仍有先钻孔再铣平面的不足，所以这个方案仍不是最好的工艺路线综合考虑以上各方案的各不足因素，得到以下我的工艺路线。虽然工序仍然是十三步，但是效率大大提高了。工序一和工序二比起工艺路线方案二快了一倍（实际铣削只有两次，而且刀具不用调整） 。多次加工60、25 孔是精度要求所致。4.5 机械加工余量、工序尺寸及毛皮尺寸的确定“CA6140 车床拨叉” ；零件材料为 HT200，硬度 190210HB，毛坯重量1.45kg，生产类型为中批量，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）.外圆表面（42）考虑其零件外圆表面为非加工表面，所以外圆表面为铸造毛坯， 没有粗糙度要求，因此直接铸造而成。（2）. 外圆表面沿轴线方向长度方向的加工余量及公差（25，60 端面） 。查机械制造工艺设计简明手册 （以下称工艺手册 ）表 2.126，取 1125，60 端面长度余量均为 2.5（均为双边加工）铣削加工余量为：粗铣 2mm半精铣 0.7mm（3）. 内孔（60 已铸成 50 的孔） 查工艺手册表 2.22.5，为了节省材料，取 60 孔已铸成孔长度余量为 3，即铸成孔半径为 50mm。 工序尺寸加工余量：钻孔 5mm 扩孔 0.5mm铰孔 0.1mm 精铰 0mm 同上，零件 25 的孔也已铸出 15 的孔。 工序尺寸加工余量： 钻孔至 23 余量为 8mm 扩孔钻 1.8 mm 粗铰孔 0.14 mm 精铰孔 0.06 mm（4）. 槽端面至中心线垂直中心线方向长度加工余量 铸出槽端面至中心线 47mm 的距离，余量为 3mm。 工序尺寸加工余量：粗铣端面 2.1 mm 半精铣 0.7 mm 精铣 0.2 mm（5）. 螺纹孔顶面加工余量铸出螺纹孔顶面至 25 孔轴线且垂直轴线方向 40mm 的距离，余量为 4 mm 12工序尺寸加工余量： 粗铣顶面 2.1 mm 半精铣 0.7 mm 精铣 0.2 mm （6）. 其他尺寸直接铸造得到由于本设计规定的零件为中批量生产，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。4.6 确立切削用量及基本工时工序一 以 42 外圆为粗基准，粗铣 25 孔上下端面。（1）. 加工条件工件材料：HT200,b =0.16GPa HB=200241,铸造。加工要求：粗铣 25 孔上下端面。机床：X6132 卧式铣床。刀具： W18Cr4V 硬质合金钢端铣刀,牌号 YG6。铣削宽度 ae=60,深度 ap=4,齿数z=10,故据切削用量简明手册 （后简称切削手册 ）取刀具直径do=80mm。选择刀具前角 o0后角 o15，副后角 o=10，刀齿斜角 s=15,主刃 Kr=60,过渡刃 Kr=30,副刃 Kr=5过渡刃宽 b=1.5mm。（2）. 切削用量1）铣削深度 因为切削量较小，故可以选择 ap=1.3mm，一次走刀即可完成所需长度。2）每齿进给量 机床功率为 10kw。查切削手册f=0.080.15mm/z。由于是对称铣，选较小量f=0.15 mm/z。3）查后刀面最大磨损及寿命 查机械切削用量手册表 8，寿命 T=180min 134）计算切削速度 按2表 14， V=1.84n=7.32=6.44fV5）计算基本工时tmL/ Vf=(90+36)/6.44=6.99min。工序二 精铣 25 孔上下端面。1. 加工条件工件材料：HT200,b =0.16GPa HB=200241,铸造。加工要求：精铣 25 上下端面。机床： X6132 卧式铣床。刀具： W18Cr4V 硬质合金钢端铣刀,牌号 YG6。铣削宽度 ae=60,深度 ap=4,齿数z=10,故据切削用量简明手册 （后简称切削手册 ）取刀具直径do=80mm。选择刀具前角 o5后角 o8，副后角 o=8，刀齿斜角 s=10,主刃 Kr=60,过渡刃 Kr=30,副刃 Kr=5过渡刃宽b=1mm。2. 切削用量1） 铣削深度 因为切削量较小，故可以选择 ap=1.0mm，一次走刀即可完成所需长度。2） 每齿进给量 机床功率为 7.5kw。查切削手册表 5 f=0.140.24mm/z。由于是对称铣，选较小量 f=0.14 mm/z。3） 查后刀面最大磨损及寿命 查切削手册表 8，寿命 T=180min4） 计算切削速度 按切削手册表 14，查得 Vf6.44mm/s， 5） 计算基本工时 14tmL+18 2/ Vf=(2+18 2)/6.44=4.9min。工序三 以 25 孔上端面为精基准，钻、扩、铰、精铰 25 孔，孔的精度达到IT7。 1. 选择钻床及钻头 选择 Z5125A 钻床，选择高速钢麻花钻钻头，粗钻时 do=23mm，钻头采用双头刃磨法， 2.选择切削用量 （1）决定进给量由 do=23mm,查2表 5 按钻头 rmmf/57. 047. 0 按机床强度查1表 10.1-2 选择rmmf/8 . 1056. 0最终决定选择机床已有的进给量rmmf/48. 0（2）耐用度查2表 9T=4500s=75min（3）切削速度查1表 10.1-2n=50-2000r/min 取 n=1000r/min. .计算工时min19. 0100048. 012801nfLtm由于所有工步所用工时很短，所以使得切削用量一致，以减少辅助时间。扩铰和精铰的切削用量如下：扩钻：选高速钢扩孔钻 min/1000rn rmmf/8 . 07 . 0mmd8 .240min12. 0100075. 012802nfLtm铰孔：选高速钢铰刀 min/1000rn rmmf/6 . 23 . 1mmd94.240min07. 010003 . 112803nfLtm 15精铰：选高速钢铰刀 min/1000rn rmmf/6 . 23 . 17250Hd min07. 010003 . 112804nfLtmmin45. 04321mmmmmttttT工序四 以 25 孔为精基准，钻、粗镗、 精镗 60 孔，保证孔的精度达到IT7。 1. 选择钻头 选择高速钢麻花钻钻头，粗钻时 do=55mm，钻头采用双头刃磨法。选择 Z5163A 钻床 n=22.41000r/min, f=0.0631.2mm/r. 2.选择切削用量 （1）决定进给量 查2表 5 钻头进给量 rmmf/2 . 10 . 1 按钻头强度选择 按机床强度选择rmmf/0 . 1rmmf/9 . 0 最终决定选择 Z5163A 机床已有的进给量 rmmf/8 . 0 （2）计算工时选择 n=600r/min 所以min07. 08 . 0600/ )2312(mt.选择镗刀选择高速钢镗刀， 粗镗时 do=59.9mm选择卧式镗床 T68, 粗镗时 v=20-35 m/min,f=0.3-1.0 mm/r 精镗时 v=15-30 m/min,f=0.15-0.5 mm/r工序五 粗铣 半精铣 精铣槽 16H11 的端面1. 选择机床刀具 选择立式铣床 X53K 硬质合金钢 Yab 端铣刀60pa2. 切削用量查 2 表 5 f=0.140.24mm/rT=180min 取 f=0.15mm/r v=1.84m/min n=7.32r/min min/44. 6mVf2. 计算工时 16 s19. 444. 62431nfLtm半精铣 04s. 444. 62422nfLtm23s. 8ttTm2m1m工序六 精铣槽 16H11 本道工序精铣槽之前已进行了粗铣和半精铣工步，此工序精铣槽须满足各技术要求包括：槽宽 16H11，槽深 8H12，槽两侧面粗糙度为 2.2，槽底面粗糙度为 6.3。1.选择机床及刀具机床 x61W 型万能铣床刀具 错齿三面刃铣刀铣槽 do=16mm 查1表 8 国家标准 GB1118 D=160mm d=40mm L=16mm 齿数 z=242.计算切削用量由1表 9.41 和3查得 走刀量 f=0.67 mm/r铣刀磨钝标准和耐用度由1表 9.46 查得 磨钝标准为 0.20.3 表 9.47 查得 耐用度为 T=150min 切削速度 由1 式 2.2 vPuwYfXpmqVkzaaaTdCVVVVv0v 查表 9.48 得其中： 修正系数0 . 1vk 40VC2 . 0vq1 . 0vX m=0.54 . 0vY5 . 0vu1 . 0vp mmzfaf028. 02467. 06wa8pa 代入上式，可得 v=49.5m/min=0.82m/s （1） 确定机床主轴速度 17 min/5 .390/5 . 61000rsrdwvns由3 按机床选取主轴转速为 6.33 r/s所以 实际切削速度为 min/2 .196/27. 31000msmdnvww3. 计算切削工时 sznaylvLTffm77.32工序七 铣螺纹孔顶面1. 选择机床及刀具机床：X53K 立式铣床。刀具：硬质合金钢端铣刀,牌号 YG6。2. 切削用量1） 铣削深度 因为切削量较小，故可以选择 ap=1.5mm，一次走刀即可完成所需长度。2） 刀具耐用度 查2表 寿命 T=180min。 3） 计算切削速度查2得 Vc0.38mm/s，n=1.53r/min,Vf=1.42mm/ss16. 120.2885 . 1nfLtm 185 精铣 32X32 端面设计工序设计工序精铣 32X32 端面的夹具。的夹具。5.1 设计要求本夹具要用于精铣 32X32 端面，表面粗糙度为 6.3，本道工序只需加工一次可达到精度要求，因此，在本道工序加工时，我们应首先考虑保证槽的各加工精度，如何提高生产效率，降低劳动强度。 5.2 夹具设计（1）定位基准的选择拟定加工路线的第一步是选择定位基准。定位基准的选择必须合理，否则将直接影响所制定的零件加工工艺规程和最终加工出的零件质量。基准选择不当往往会增加工序或使工艺路线不合理，或是使夹具设计更加困难甚至达不到零件的加工精度（特别是位置精度）要求。因此我们应该根据零件图的技术要求，从保证零件的加工精度要求出发，合理选择定位基准。此零件图没有较高的技术要求，也没有较高的平行度和对称度要求，所以我们应考虑如何提高劳动效率，降低劳动强度，提高加工精度。为使定位误差减小，课选择已经加工好了的 25 孔及其两端面作为定位精基准来设计本道工序的夹具，以两销和两以加工好了的 25 的端面作为定位夹具。为了提高加工效率，缩短辅助时间，决定用简单的螺母作为夹紧机构。5.3 切削力和夹紧力计算（1）刀具： 高速钢错齿三面刃铣刀 80mm z=24机床： x61W 型万能铣床由3 所列公式 得 FVFzFwqueyzXpFndzafaCF0查表 9.48 得其中： 修正系数0 . 1vk 30FC83. 0Fq0 . 1FX z=24 65. 0Fy83. 0Fu8Pa0Fw 代入上式，可得 F=889.4N 19因在计算切削力时，须把安全系数考虑在内。安全系数 K=4321KKKK其中：为基本安全系数 1.51K 为加工性质系数 1.12K 为刀具钝化系数 1.13K 为断续切削系数 1.14K 所以 NKFF7 .1775（2）夹紧力的计算 选用夹紧螺钉夹紧机 由FKffN21 其中 f 为夹紧面上的摩擦系数，取25. 021 ff F=+G G 为工件自重zP NffFN4 .355121夹紧螺钉： 公称直径 d=20mm，材料 45 钢 性能级数为 6.8 级 MPaB1006MPaBs480108螺钉疲劳极限： MPaB19260032. 032. 01极限应力幅：MPakkkma76.511lim许用应力幅： MPaSaaa3 .17lim螺钉的强度校核：螺钉的许用切应力为 ss s=3.54 取s=4 得 MPa120 满足要求 8 . 2242cHdF MPadNc1543 . 12经校核： 满足强度要求，夹具安全可靠， 使用快速螺旋定位机构快速人工夹紧，调节夹紧力调节装置，即可指定可靠的夹紧力5.4 定位误差分析（1）定位元件尺寸及公差确定。夹具的主要定位元件为一平面和两定位销，孔与销间隙配合。 20 （2） 工件的工序基准为孔心，当工件孔径为最大，定位销的孔径为最小时，孔心在任意方向上的最大变动量等于孔与销配合的最大间隙量。本夹具是用来在卧式镗床上加工，所以工件上孔与夹具上的定位销保持固定接触。此时可求出孔心在接触点与销中心连线方向上的最大变动量为孔径公差多一半。工件的定位基准为孔心。工序尺寸方向与固定接触点和销中心连线方向相同，则其定位误差为： Td=Dmax-Dmin 本工序采用一定位销，一挡销定位，工件始终靠近定位销的一面，而挡销的偏角会使工件自重带来一定的平行于夹具体底版的水平力，因此，工件不在在定位销正上方，进而使加工位置有一定转角误差。但是，由于加工是自由公差，故应当能满足定位要求。5.5 夹具设计及操作的简要说明夹具设计及操作的简要说明如前所述，在设计夹具时，应该注意提高劳动生产率避免干涉。应使夹具结构简单，便于操作，降低成本。提高夹具性价比。本道工序为镗床夹具选择了压紧螺钉夹紧方式。本工序为精镗切削余量小，切削力小，所以一般的手动夹紧就能达到本工序的要求。本夹具的最大优点就是结构简单紧凑。夹具的夹紧力不大，故使用手动夹紧。为了提高生产力，使用快速螺旋夹紧机构。 21总 结本文是 CA6410 车床拨的加工工艺和夹具设计，设计的总体过程可以概括为，首先对拨叉零件的结构、形状及材料作整体分析，然后初选加工工艺方案，并对工艺方案进行比较选择合理的工艺路线，然后计算分析尺寸，并制定出工艺卡片。最后是夹具的设计。本次毕业设计综合了大学里所学的知识，是理论与实际相结合的一个成果。由于专业知识有限，在设计过程中遇到的问题主要通过老师的讲解，同学们的讨论以及查阅资料来解决。通过毕业设计，我对课本理论知识有了更深刻了理解，同时，我的看图，绘图能力也有了较大的提高。这对我以后的工作打下了良好的基础。22谢 辞本次毕业设计综合了大学里所学的专业知识，是理论与实际相结合的一次考验。通过这次设计，我的综合运用知识的能力有了很大的提高，尤其是看图、绘图、设计能力，为我今后的工作打下了良好的基础。在此过程中，我进一步加深了对课本知识的理解，进一步了解了零件的工艺以及夹具设计过程，收获颇丰。本次设计是在 XX 老师的悉心指导和帮助下完成的。我的机械工艺知识有限，在设计中常常碰到问题，是郑老师不厌其烦的指导，不断的点拔迷津，提供相关资料，才使其顺利完成。XX 老师耐心的讲解，使我如沐春风。不仅如此，xx 老师严谨的治学态度和高尚的敬业情操深深打动了我。在此，我向 XX老师表示最真诚的感谢。同时，感谢同组同学的支持和帮助，使我更好的完成毕业设计。23参考文献1 李 洪机械加工工艺手册M 北京出版社，200612 陈宏钧实用金属切削手册M 机械工业出版社，200513 上海市金属切削技术协会金属切削手册M上海科学技术出版社，20024 杨叔子机械加工工艺师手册M机械工业出版社，20005 徐鸿本机床夹具设计手册M 辽宁科学技术出版社，2003106 都克勤机床夹具结构图册M 贵州人民出版社，200347 胡建新机床夹具M 中国劳动社会保障出版社，200158 冯 道机械零件切削加工工艺与技术标准实用手册M 安徽文化音像出版社，20039 王先逵机械制造工艺学M机械工业出版社，200010 马贤智机械加工余量与公差手册M中国标准出版社，19941211 刘文剑夹具工程师手册M黑龙江科学技术出版社，200712 王光斗机床夹具设计手册M上海科学技术出版社，20028 目 录一 零件的分析 .1（一） 零件的作用 .1（二） 零件的工艺分析.2二 工艺规程的设计.3（一） 确定毛坯的制造形式.3（二） 基面的选择.3（三） 制定工艺路线.3（四） 机械加工余量 工序尺寸及毛坯尺寸的确定.5（五） 确立切削用量及基本工时.7三 夹具设计.15（一） 问题的提出15（二） 夹具设计.16四 参考文献.17序言机械制造工艺学课程设计使我们学完了大学的全部基础课、技术基础课以及大部分专业课之后进行的.这是我们在进行毕业设计之前对所学各课程的一次深入的综合性的总复习,也是一次理论联系实际的训练,因此,它在我们四年的大学生活中占有重要的地位。就我个人而言，我希望能通过这次课程设计对自己未来将从事的工作进行一次适应性训练，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。一、零件的分析（一） 零件的作用题目所给的零件是CA6140车床的拨叉。它位于车床变速机构中，主要起换档，使主轴回转运动按照工作者的要求工作，获得所需的速度和扭矩的作用。零件上方的25孔与操纵机构相连，二下方的60半孔则是用于与所控制齿轮所在的轴接触。通过上方的力拨动下方的齿轮变速。两件零件铸为一体，加工时分开。（二） 零件的工艺分析CA6140车床共有两处加工表面，其间有一定位置要求。分述如下：1. 以25mm孔为中心的加工表面 这一组加工表面包括：25H7mm的孔，以及42mm的圆柱两端面，其中主要加工表面为25H7mm通孔。2. 以60mm孔为中心的加工表面 这一组加工表面包括：60H12的孔，以及60H12的两个端面。主要是60H12的孔。3. 铣16H11的槽 这一组加工表面包括：此槽的端面，16H11mm的槽的底面，16H11mm的槽两侧面。4. 以M221.5螺纹孔为中心的加工表面。这一组加工表面包括：M221.5的螺纹孔，长32mm的端面。主要加工表面为M221.5螺纹孔。这两组加工表面之间有着一定的位置要求，主要是：（1） 60孔端面与25H7孔垂直度公差为0.1mm.。（2） 16H11mm的槽与25H7的孔垂直度公差为0.08mm。由上面分析可知，加工时应先加工一组表面，再以这组加工后表面为基准加工另外一组。二、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，故选择铸件毛坯。（二）基面的选择 基面选择是工艺规程设计中的重要工作之一。基面选择得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，加工工艺过程中回问题百出，更有甚者，还会造成零件的大批报废，是生产无法正常进行。（1）粗基准的选择。对于零件而言，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对位置精度较高的不加工表面作粗基准。根据这个基准选择原则，现选取25孔的不加工外轮廓表面作为粗基准，利用一组共两块V形块支承这两个42作主要定位面，限制5个自由度，再以一个销钉限制最后1个自由度，达到完全定位,然后进行铣削。（2）精基准的选择。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的出发点,应当是使零件的几何形状、尺寸精度及位置精度等技术要求能得到合理的保证,在生产纲领已确定的情况下,可以考虑采用万能性机床配以专用夹具,并尽量使工序集中来提高生产率。除此之外，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一 粗、钻、扩、铰、精铰25、60孔工序二 粗、精铣60、25孔下端面。工序三 粗、精铣25孔上端面工序四 粗、精铣60孔上端面工序五 切断。工序六 铣螺纹孔端面。工序七 钻22孔（装配时钻铰锥孔）。工序八 攻M221.5螺纹。工序九 粗铣 半精铣 精铣槽所在的端面工序十 粗铣 半精铣 精铣16H11的槽。工序十一 检查。上面的工序加工不太合理，因为由经验告诉我们大多数都应该先铣平面再加工孔，那样会更能容易满足零件的加工要求，效率不高，但同时钻两个孔，对设备有一定要求。且看另一个方案。2. 工艺路线方案二工序一 粗、精铣25孔上端面。工序二 粗、精铣25孔下端面。工序三 钻、扩、铰、精铰25孔。工序四 钻、扩、铰、精铰60孔。工序五 粗、精铣60孔上端面工序六 粗、精铣60孔下端面。工序七 切断。工序八 铣螺纹孔端面。工序九 钻22孔（装配时钻铰锥孔）。工序十 攻M221.5螺纹。工序十一 粗铣 半精铣 精铣槽所在的端面工序十二 粗、半精铣 精铣16H11的槽。工序十三 检查。上面工序可以适合大多数生产，但是在全部工序中间的工序七把两件铣断，对以后的各工序的加工定位夹紧不方便，从而导致效率较低。再看另一方案。3. 工艺路线方案三工序一 粗、精铣25孔上端面。工序二 粗、精铣25孔下端面。工序三 钻、扩、铰、精铰25孔。工序四 钻、扩、铰、精铰60孔。工序五 粗、精铣60孔上端面工序六 粗、精铣60孔下端面。工序七 铣螺纹孔端面。工序八 钻22孔（装配时钻铰锥孔）。工序九 攻M221.5螺纹。工序十 粗铣 半精铣 精铣槽所在的端面。工序十一 粗、半精铣 精铣16H11的槽。工序十二 切断。工序十三 检查。 此方案仍有先钻孔再铣平面的不足，所以这个方案仍不是最好的工艺路线综合考虑以上各方案的各不足因素，得到以下我的工艺路线。4. 工艺路线方案四工序一 以42外圆为粗基准，粗铣25孔下端面。工序二 精铣25孔上下端面。工序三 以25孔上端面为精基准，钻、扩、铰、精铰25孔,孔的精度达到IT7。工序四 以25孔为精基准，粗铣60孔上下端面。工序五 以25孔为精基准，精铣60孔上下端面，保证端面相对孔的垂直度误差不超过0.1。工序六 以25孔为精基准，钻、镗、铰60孔，保证空的精度达到IT8。工序七 以25孔为精基准，铣螺纹孔端面。工序八 以25孔为精基准，钻20孔（装配时钻铰锥孔）。工序九 以25孔为精基准，钻一个20孔，攻M221.5螺纹。工序十 以25孔为精基准，铣槽端面。工序十一 以25孔为精基准，铣16H11的槽保证槽的侧面相对孔的垂直度误差是0.08。工序十二 两件铣断工序十三 检查。虽然工序仍然是十三步，但是效率大大提高了。工序一和工序二比起工艺路线方案二快了一倍（实际铣削只有两次，而且刀具不用调整）。多次加工60、25孔是精度要求所致。以上工艺过程详见图3。（四）机械加工余量、工序尺寸及毛皮尺寸的确定 “CA6140车床拨叉”；零件材料为HT200，硬度190210HB，毛坯重量1.45kg，生产类型为中批量，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. 外圆表面（42）考虑其零件外圆表面为非加工表面，所以外圆表面为铸造毛坯， 没有粗糙度要求，因此直接铸造而成。2. 外圆表面沿轴线方向长度方向的加工余量及公差（25，60端面）。查机械制造工艺设计简明手册（以下称工艺手册）表3.126，取25，60端面长度余量均为2.5（均为双边加工）铣削加工余量为：粗铣 2mm半精铣 0.7mm3. 内孔（60已铸成50的孔） 查工艺手册表2.22.5，为了节省材料，取60孔已铸成孔长度余量为3，即铸成孔半径为50mm。 工序尺寸加工余量：钻孔 5mm 扩孔 0.5mm铰孔 0.1mm 精铰 0mm 同上，零件25的孔也已铸出15的孔。 工序尺寸加工余量： 钻孔至23 余量为8mm 扩孔钻 1.8 mm 粗铰孔 0.14 mm 精铰孔 0.06 mm4. 槽端面至中心线垂直中心线方向长度加工余量 铸出槽端面至中心线47mm的距离，余量为3mm。 工序尺寸加工余量： 粗铣端面 2.1 mm 半精铣 0.7 mm 精铣 0.2 mm5. 螺纹孔顶面加工余量铸出螺纹孔顶面至25孔轴线且垂直轴线方向40mm的距离，余量为4 mm工序尺寸加工余量： 粗铣顶面 3.1 mm 半精铣 0.7 mm 精铣 0.2 mm 6. 其他尺寸直接铸造得到由于本设计规定的零件为中批量生产，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）确立切削用量及基本工时工序一 以42外圆为粗基准，粗铣25孔上、下端面。1. 加工条件工件材料：HT200,b =0.16GPa HB=200241,铸造。加工要求：粗铣25孔上下端面。机床： X53立式铣床。刀具： W18Cr4V硬质合金钢端铣刀,牌号YG6。铣削宽度ae=60,深度ap=4,齿数z=10,故据切削用量简明手册（后简称切削手册）取刀具直径do=80mm。选择刀具前角o0后角o15，副后角o=10，刀齿斜角s=15,主刃Kr=60,过渡刃Kr=30,副刃Kr=5过渡刃宽b=1.5mm。2. 切削用量1）铣削深度 因为切削量较小，故可以选择ap=1.3mm，一次走刀即可完成所需长度。2）每齿进给量 机床功率为10kw。查切削手册f=0.080.15mm/z。由于是对称铣，选较小量f=0.15 mm/z。3）查后刀面最大磨损及寿命 查机械切削用量手册表8，寿命T=180min4）计算切削速度 按2表14， V=1.84n=7.32=6.445）计算基本工时tmL/ Vf=(90+36)/6.44=6.99min。工序二 精铣25孔上、下端面。1. 加工条件工件材料：HT200,b =0.16GPa HB=200241,铸造。加工要求：精铣25上下端面。机床： X53立式铣床刀具： W18Cr4V硬质合金钢端铣刀,牌号YG6。铣削宽度ae=60,深度ap=4,齿数z=10,故据切削用量简明手册（后简称切削手册）取刀具直径do=80mm。选择刀具前角o5后角o8，副后角o=8，刀齿斜角s=10,主刃Kr=60,过渡刃Kr=30,副刃Kr=5过渡刃宽b=1mm。2. 切削用量1） 铣削深度 因为切削量较小，故可以选择ap=1.0mm，一次走刀即可完成所需长度。2） 每齿进给量 机床功率为7.5kw。查切削手册表5 f=0.140.24mm/z。由于是对称铣，选较小量f=0.14 mm/z。3） 查后刀面最大磨损及寿命 查切削手册表8，寿命T=180min4） 计算切削速度 按切削手册表14，查得 Vf6.44mm/s， 5） 计算基本工时tmL+182/ Vf=(2+182)/6.44=5.9min。工序三 以25孔上端面为精基准，钻、扩、铰、精铰25孔，孔的精度达到IT7。 1. 选择钻床及钻头 选择Z5125A钻床，选择高速钢麻花钻钻头，粗钻时do=23mm，钻头采用双头刃磨法， 2.选择切削用量 （1）决定进给量由do=23mm,查2表5 按钻头 按机床强度查1表10.1-2选择最终决定选择机床已有的进给量 （2）耐用度查2表9T=4500s=75min （3）切削速度查1表10.1-2n=50-2000r/min 取n=1000r/min. .计算工时由于所有工步所用工时很短，所以使得切削用量一致，以减少辅助时间。扩铰和精铰的切削用量如下：扩钻：选高速钢扩孔钻 铰孔：选高速钢铰刀 精铰：选高速钢铰刀 工序四 以25孔为精基准，初铣60孔上、下端面。1. 加工条件工件材料：HT200,b =0.16GPa HB=200241,铸造。加工要求：粗铣60孔上、下端面。机床： X53立式铣床。刀具： W18Cr4V硬质合金钢端铣刀,牌号YG6。铣削宽度ae=60,深度ap=4,齿数z=10,故据切削用量简明手册（后简称切削手册）取刀具直径do=80mm。选择刀具前角o0后角o15，副后角o=10，刀齿斜角s=15,主刃Kr=60,过渡刃Kr=30,副刃Kr=5过渡刃宽b=1.5mm。2. 切削用量1）铣削深度 因为切削量较小，故可以选择ap=1.3mm，一次走刀即可完成所需长度。2）每齿进给量 机床功率为10kw。查切削手册f=0.080.15mm/z。由于是对称铣，选较小量f=0.15 mm/z。3）查后刀面最大磨损及寿命 查机械切削用量手册表8，寿命T=180min4）计算切削速度 按2表14， V=1.84n=7.32=6.445）计算基本工时tmL/ Vf=(90+36)/6.44=6.99min。工序五 以25孔为精基准，初铣60孔上、下端面。1. 加工条件工件材料：HT200,b =0.16GPa HB=200241,铸造。加工要求：精铣60上下端面。机床： X53立式铣床。刀具： W18Cr4V硬质合金钢端铣刀,牌号YG6。铣削宽度ae=60,深度ap=4,齿数z=10,故据切削用量简明手册（后简称切削手册）取刀具直径do=80mm。选择刀具前角o5后角o8，副后角o=8，刀齿斜角s=10,主刃Kr=60,过渡刃Kr=30,副刃Kr=5过渡刃宽b=1mm。2. 切削用量1） 铣削深度 因为切削量较小，故可以选择ap=1.0mm，一次走刀即可完成所需长度。2） 每齿进给量 机床功率为7.5kw。查切削手册表5 f=0.140.24mm/z。由于是对称铣，选较小量f=0.14 mm/z。3） 查后刀面最大磨损及寿命 查切削手册表8，寿命T=180min4） 计算切削速度 按切削手册表14，查得 Vf6.44mm/s， 5） 计算基本工时tmL+182/ Vf=(2+182)/6.44=5.9min。工序六 以25孔为精基准，钻、粗镗、 精镗60孔，保证孔的精度达到IT7。 1. 选择钻头 选择高速钢麻花钻钻头，粗钻时do=55mm，钻头采用双头刃磨法。选择Z5163A钻床 n=22.41000r/min, f=0.0631.2mm/r. 2.选择切削用量 （1）决定进给量 查2表5钻头进给量 按钻头强度选择 按机床强度选择 最终决定选择Z5163A机床已有的进给量 （2）计算工时选择n=600r/min所以.选择镗刀选择高速钢镗刀， 粗镗时do=59.9mm选择卧式镗床T68, 粗镗时 v=20-35 m/min,f=0.3-1.0 mm/r 精镗时 v=15-30 m/min,f=0.15-0.5 mm/r工序七 以25孔为精基准，铣螺纹孔端面1. 选择机床及刀具机床：X53K立式铣床。刀具：硬质合金钢端铣刀,牌号YG6。2. 切削用量1） 铣削深度 因为切削量较小，故可以选择ap=1.5mm，一次走刀即可完成所需长度