WIA8.310.0001驱动轴工艺及铣键槽夹具设计

IWIA8.310.0001驱动轴工艺及铣键槽夹具设计摘要：WIA8.310.0001驱动轴是用在直齿减速箱上的主动轴，属于阶梯轴。轴类零件是机器中经常遇到的典型零件之一。它在机械中主要用于支承齿轮、带轮、凸轮以及连杆等传动件，以传递扭矩，并保证装在轴上零件的回转精度。本次课题主要是通过对WIA8.310.0001驱动轴进行相关工艺分析，从而制定出切实可行的加工工艺路线，并完成一份WIA8.310.0001驱动轴的二维CAD图的绘制；通过对驱动轴机械加工工艺路线的制定，完成相关的工艺过程卡及工序卡各一份；并完成驱动轴铣键槽专用夹具的设计，绘制一份铣键槽专用夹具的总装图；最终完成WIA8.310.0001驱动轴相关课程设计说明书以及FANUCSeries0I-TC操作说明书8.3-9.5相关英语内容的翻译。关键词：驱动轴加工工艺专用夹具IWIA8.310.0001shaftkeywaymillingprocessandfixturedesignAbstract：TheWIA8.310.0001driveshaftisthedriveshaftusedinthestraightgearreducer,andbelongstothesteppedshaft.Theshaftpartsareoneofthetypicalpartsofthemachine.Itismainlyusedinthemachinerytosupportthegears,pulley,camandconnectingrodandsoon,inordertotransmitthetorque,andguaranteetherotationaccuracyoftheshaftpartsThistopicismainlybytheWIA8.310.0001driveshaftprocessrelatedanalysis,soastoformulateapracticalprocessingroute,andcompletedaWIA8.310.0001driveshaftoftwo-dimensionalCADdrawing；Throughthedevelopmentofthedrivingaxismachiningprocessroute,therelatedprocesscardsandtheprocesscardseachone；Andcompletethedesignofdriveshaftkeywaymillingfixture,drawingaspecialfixtureofthekeywaymillingassemblydiagram;WIA8.310.0001driveraxisrelatedcoursedesignmanualandSeries0I-TCFANUCinstruction8.3-9.5translationofEnglishcontentsKeywords:DriveshaftProcesstechnologySpecialfixtureII目录1绪论.11.3表面加工路线.11.4工艺设计所需软件.31.5小结.32驱动轴加工工艺过程.42.1毛坯的设计.42.1.1计算零件年生产量.42.1.2确定毛坯尺寸.42.2工艺过程设计.52.3机床和刀夹量具选择.62.3.1选择机床.62.3.2选择刀夹量具.82.4小结.93驱动轴工序设计.103.1车削加工.103.1.1端面粗车.103.1.2端面半精车.123.1.3外圆粗车.153.1.4外圆半精车.183.1.5切槽.203.2钻削加工.223.2.1车钻顶尖孔.223.2.2车钻螺纹底孔.243.3螺纹加工.263.4键槽铣削.273.4.1键槽粗铣.273.4.2键槽精铣.293.5研顶尖孔.313.6外圆磨削.313.6.1外圆粗磨.31III3.6.2精磨外圆.333.7小结.354铣键槽夹具设计.364.1定位方案分析.364.2定位误差分析计算.364.3加紧力及加紧元件确定.374.4夹具总装图.374.5小结.385结论.39参考文献.40致谢.4101绪论1.1课题简介轴类零件是机器中经常遇到的典型零件之一。它在机械中主要用于支承齿轮、带轮、凸轮以及连杆等传动件，以传递扭矩，并保证装在轴上零件的回转精度。WIA8.310.0001驱动轴是用在直齿减速箱上的主动轴，属于阶梯轴。WIA8.310.0001驱动轴长度L为270mm，最大直径d为44mm，由于L/d12，属于刚性轴。WIA8.310.0001驱动轴主要由外圆柱面、外圆锥面、端面、台阶面、螺纹、键槽及横向中心孔组成。本次课题主要是通过对WIA8.310.0001驱动轴进行相关工艺分析，从而制定出切实可行的相关加工工艺路线，并完成与此零件加工工艺相关的图表。WIA8.310.0001驱动轴三维造型见图1.1图1.1WIA8.310.0001驱动轴三维造型图1.2预期成果本次课程设计预期所要完成的成果为：1.完成WIA8.310.0001驱动轴的二维图绘制，二维图一份；2.完成WIA8.310.0001驱动轴机械加工工艺路线的制定，相关工艺过程卡及工序卡一份；3.完成WIA8.310.0001驱动轴铣键槽专用夹具设计，铣键槽夹具图一份；4.完成WIA8.310.0001驱动轴相关课程设计说明书，说明书一份；5.完成FANUCSeries0I-TC操作说明书8.3-9.5相关英语内容的翻译。1.3表面加工路线WIA8.310.0001驱动轴的相关尺寸要求如图1.2及附图1所示1图1.2WIA8.310.0001驱动轴零件图相关技术要求为：坯料、热处理及成品进行超声波探伤，剔除不合格产品；硬度（HB）241-286；未注倒角均按1.5*45；未注公差尺寸均按IT15级。WIA8.310.0001驱动轴材料为40Cr且需进行锻造，主要机械加工表面为端面、外圆、槽、孔、螺纹及键槽加工。WIA8.310.0001驱动轴端面公差尺寸要求为IT15级，根据机械加工工艺手册（软件版）1.0表外圆柱面加工的经济精度，查得：半精车所能达到的公差尺寸要求为IT8IT10级，故端面的加工路线为粗车半精车。WIA8.310.0001驱动轴外圆面粗糙度要求为Ra0.8m，全跳动要求为0.02m，尺寸技术要求较高，根据机械加工工艺手册（软件版）1.0表各种加工方法能达到的表面粗糙度，查得：外圆磨（精磨）所能达到的Ra0.2mRa0.8m，故外圆的加工路线为粗车精车粗磨精磨。WIA8.310.0001驱动轴所需达到的表面粗糙度要求为Ra3.2m，根据机械加工工艺手册（软件版）1.0表各种加工方法能达到的表面粗糙度，查得：切槽（二次行程）所能达2到的表面粗糙度要求为Ra3.2mRa6.3m，故槽的加工需进行二次行程的切槽便可达到相关公差尺寸要求。WIA8.310.0001驱动轴的孔主要是中心孔及螺纹底孔公差尺寸均按IT15级，用中心钻及麻花钻即可达到相关公差尺寸要求。WIA8.310.0001驱动轴的键槽，槽宽由定尺寸刀具保证，此部位加工需考虑使用专用夹具。1.4工艺设计所需软件本次工艺设计所涉及的软件主要为AutoCAD。AutoCAD（AutoComputerAidedDesign）是美国Autodesk公司首次于1982年生产的自动计算机辅助设计软件，用于二维绘图、详细绘制、设计文档和基本三维设计。现已经成为国际上广为流行的绘图工具。.dwg文件格式成为二维绘图的事实标准格式。AutoCAD具有良好的用户界面，通过交互菜单或命令行方式便可以进行各种操作。它的多文档设计环境，让非计算机专业人员也能很快地学会使用。在不断实践的过程中更好地掌握它的各种应用和开发技巧，从而不断提高工作效率。1.5小结本章介绍了WIA8.310.0001驱动轴，通过对WIA8.310.0001驱动轴的机械加工工艺技术要求的分析，提出了本次课程设计的预期成果及初步加工路线，并对课题实施所采用的相关工具软件进行了简单说明。32驱动轴加工工艺过程2.1毛坯的设计2.1.1计算零件年生产量驱动轴零件年生产量N（件/年）计算公式为：N=Qn(1+a%+b%)式中:Q产品的年生产量，为4000台/年；n每台产品中该零件的数量，为1件/台；a%备品的百分率，取5%；b%废品的百分率，取0.5%。N=40001(1+5%+0.5%)=4220件/年。根据以上计算结果，查表2.1可知该零件为中批量生产类型，考虑到驱动轴在使用过程中需承受较重载荷故选择锻件。表2.1生产纲领与生产类型的关系零件的年生产纲领/件生产类型重型零件中型零件轻型零件单件生产510100小批生产510010200100500中批生产1003002005005005000大批生产30010005005000500050000大量生产10005000500002.1.2确定毛坯尺寸由于WIA8.310.0001驱动轴长度L为270mm，最大直径d为44mm，根据机械加工工艺手册（软件版）1.0表模锻件内外表面加工余量，查得毛坯外形尺寸为49278mm。锻造毛坯如图2.1所示图2.1锻造毛坯图4可以选择45mm40Cr棒料作为毛坯原料，并需要进行锻造，故毛坯棒料长度l棒（mm）计算公式为：V棒95%（考虑了5%的烧损量）=V坯0.95R2棒=R2坯2l棒=2l坯2l棒=2278L棒=347mm式中：V棒棒料体积（mm3）；V坯毛坯体积（mm3）；R棒棒料半径(mm)；R坯毛坯半径（mm）；l坯毛坯长度，为278mm；d棒棒料直径，为45mm；d坯毛坯直径，为49mm。故应锯棒料45347mm。棒料图如图2.2所示图2.2棒料图2.2工艺过程设计根据以上相关计算结果驱动轴加工方法如图2.3所示备料外圆车削孔加工粗车外圆至38230车钻12中心孔车钻3中心孔车钻8螺纹孔半精车外圆至36.4295图2.3驱动轴加工方法该零件相应的工艺过程卡见表附件52.3机床和刀夹量具选择2.3.1选择机床WIA8.310.0001驱动轴相应的加工过程，如表2.2所示表2.2WIA8.310.0001驱动轴加工过程工序号工序名称工序内容010备料锯45347mm（考虑了5%的烧损量）020锻锻成49278mm030热处理退火040检超声波探伤，剔除不合格毛坯050车三爪装夹左端，车右端面留余量3mm车外圆至38230mm060钻三爪装夹左端，车钻1260顶尖孔车钻8.530mm孔070车掉头三爪装夹右端，车左端面留余量3mm（续）工序号工序名称工序内容车外圆至4840mm车外圆至3932mm切槽333mm、334mm至尺寸080钻三爪装夹右端，车钻3顶尖孔螺纹加工键槽加工外圆磨削检攻M10内螺纹粗铣键槽精铣12键槽至尺寸粗磨外圆至37.2精磨外圆30至尺寸6090车掉头三爪装夹左端，车右端面留余量1.5mm100攻攻M1025mm内螺纹110车掉头三爪装夹右端，车左端面留余量1.5mm车448mm至尺寸车外园至36.429mm车三处1.545倒角至尺寸120车掉头双顶尖装夹，车36、35、30外圆表面，留单面余量0.6mm车两处20倒角至尺寸车1.545倒角至尺寸130铣铣键槽夹具装夹，铣两处1250mm键槽至尺寸140热处理泥芯保护两端面顶尖孔，调质HB241-286150车去泥芯三爪装夹左端，车右端面保证总长270mm掉头三爪装夹右端，车左端面保证总长270mm160研三爪装夹左端，研右顶尖孔三爪装夹右端，研左顶尖孔170双顶尖装夹，磨36、35、30外圆表面，留单面余量0.2mm180磨掉头双顶尖装夹，磨3529mm至尺寸190磨掉头双顶尖装夹，磨36、35、30外圆表面至尺寸200磨磨莫氏锥度1:100至尺寸210钳去毛刺220检超声波探伤，剔除不合格产品检验其他尺寸精度，剔除不合格产品驱动轴相应加工过程中工序号为050、070、090、110、120、150、160的工序为粗车、半精车、切槽、倒角及研顶尖孔，WIA8.310.0001驱动轴最大尺寸为44270mm，毛坯尺寸为49278mm，根据CA6140车床说明书（切削用量简明手册+第3版表1.31），工件最大加工长度L=650mm，900mm，1400mm，1900mm工件最大加工直径在床面上为400mm；在刀架上为210mm。故可选用CA6140型号的卧式车床进行相关加工。工序060、080为车钻顶尖孔及螺纹孔，跟据WIA8.310.0001驱动轴相关尺寸、生产类型及尺寸要求，可选用CA6140型号的卧式车床进行相关加工。工序100为攻M10内螺纹，可选择手工攻丝。工序130为铣两处键槽，跟据WIA8.310.0001驱动轴相关尺寸、生产类型及尺寸要求，根据XA5032型号铣床说明书（切削用量简明手册+第3版表3.30）工作台工作面积，长宽=1250mm320mm，工作台最大纵向行程680mm，故可选用XA5032型号立式升降台铣床进行相关加工。工序170、180、190、200为粗磨、精磨及磨1:100莫氏锥度，跟据WIA8.310.0001驱7动轴相关尺寸、生产类型及尺寸要求，根据机械加工工艺手册（软件版）1.0万能外圆磨床查得M131W型万能外圆磨磨削外圆直径最大为315mm，磨削外圆长度最大为1000mm圆度最高为0.003mm，圆柱度最高为0.006mm，故可选用M131W型万能外圆磨床进行相关加工。2.3.2选择刀夹量具1.选择刀具在车床上进行的相关加工工序中，车削外圆时依据相关尺寸精度要求，可选择YT类硬质合金车刀，粗车时可选用YT5硬质合金左偏刀，半精车时可选用YT15硬质合金左偏刀；车钻中心孔时，由于工件在半精车及磨削加工时均需用到中心孔定位来保证较高的尺寸精度要求，故可选择带护锥的B型中心钻。在铣床上进行的相关加工工序中，主要是铣键槽，根据键槽相关尺寸精度要求，可先选用10立铣刀粗铣键槽，再选用12键槽铣刀进行精铣。在磨床上进行的相关加工工序中，主要是磨削工件外圆面，使之达到相关尺寸精度要求并磨出相应锥度，可先选用普通平形砂轮粗磨工件外圆，再选用普通平形砂轮精磨工件外圆，最后选用成型砂轮磨出相应锥度。2.选择夹具轴类零件的设计基准是轴心线，轴类零件的加工通常采用外圆或中心孔作为定位基准。在粗加工工件时，粗基准为两端的外圆柱面。WIA8.310.0001驱动轴粗车端面及外圆时，用三爪卡盘固定其一端，对另一端进行相关加工；车钻中心孔及螺纹孔时，用三爪卡盘固定其一端，对另一端进行相关加工。半精车及磨削时，为保证工件相关尺寸精度要求，采用两中心孔进行定位，设计基准为工件的中心线，采用双顶尖装夹进行相关加工以满足基准重合。由于多数加工工序都采用两中心孔进行定位并辅以鸡心夹，能够最大限度的加工出多个外圆恰好满足基准统一。铣削键槽时，为保证相关尺寸精度要求，采用铣键槽专用夹具以保证键槽中心线与轴线相重合。工序050、070、090、110、150、160采用三爪卡盘进行装夹。工序120、170、180、190、200采用双顶尖装夹并辅以鸡心夹。工序100采用台虎钳装夹。工序130采用铣键槽专用夹具进行装夹。3.选择量具粗车、半精车时可选用游标卡尺检验相关尺寸精度；铣键槽时可以选用键槽塞规检验相8关尺寸精度磨削加工尺寸精度要求较高，可选用外圆百分尺检验相关尺寸精度；螺纹可以选用螺纹塞规检验相关尺寸精度；坯料、热处理及成品需进行超声波探伤；终检时需用偏摆仪检验相关圆跳动量。综上所述，WIA8.310.0001驱动轴相关加工机床及工艺装备如表2.3所示表2.3WIA8.310.0001驱动轴主要加工机床及工艺装备工序名称机床设备刀具夹具量具备料GW4028/A锯片游标卡尺粗车CA6140YT5左偏刀三爪卡盘游标卡尺半精车CA6140YT15左偏刀三爪卡盘、顶尖、鸡心夹游标卡尺切槽CA6140YT15切槽刀三爪卡盘游标卡尺钻孔CA61403、12中心钻、8.5麻花钻三爪卡盘游标卡尺攻螺纹M10丝锥台虎钳螺纹塞规铣键槽XA503210立铣刀、12键槽铣刀铣键槽夹具键槽塞规研顶尖孔CA6140铸铁顶尖三爪卡盘粗磨M131W圆砂轮三爪卡盘、顶尖、鸡心夹外径百分尺精磨M131W圆砂轮三爪卡盘、顶尖、鸡心夹外径百分尺检偏摆仪、游标卡尺、键槽塞规、千分表2.4小结本章的主要内容是介绍WIA8.310.0001驱动轴加工工艺过程的相关设计流程，主要阐述了毛坯、工艺过程的设计、确定。本章节通过对WIA8.310.0001驱动轴生产类型、毛坯尺寸的计算确定；拟定了WIA8.310.0001驱动轴相关工艺路线并且确定了与此相关的机床及工艺装备；最终确定了WIA8.310.0001驱动轴加工工艺过程并填写相关的加工工艺过程卡。93驱动轴工序设计3.1车削加工3.1.1端面粗车以工序050三爪装夹左端，粗车右端面留余量3mm为例，其加工材料为40Cr钢，抗拉强度b=700MPa，锻件，有外皮；加工余量仅为1mm，只需一次走刀即可完成。其加工简图如图3.1所示。图3.1粗车右端面加工简图1.选择车刀几何尺寸选择直头焊接式外圆车刀，根据切削用量简明手册+第3版表1.1，由于CA6140车床的中心高为200mm（切削用量简明手册+第3版表1.31），故选刀杆尺寸BH=16mm25mm，刀片厚度为4.5mm。根据切削用量简明手册+第3版表1.2，粗车带外皮的锻件毛坯，可选择YT5牌号硬质合金。2.选择车刀几何形状根据切削用量简明手册+第3版表1.3；选择卷屑槽带倒棱前刀面，主偏角Kr=45，副偏角=10，后角0=6，前角0=12，刃倾角s=0，刀尖圆弧半径r=1.0mm，倒棱前角01=-10，倒棱宽度br1=0.4mm。卷屑槽尺寸为：圆弧半径rBn=5mm，槽宽WBn=5mm，槽深CBn=0.7mm（卷屑槽尺寸根据以后选择的进给量确定）。3.确定切削用量切削深度ap粗加工余量仅为1mm，只需一次走刀即可完成，故ap=1mm进给量10根据切削用量简明手册+第3版表1.4当刀杆尺寸BH=1625mm，ap3mm，工件直径为4060mm时，=0.40.7mm/r。按CA6140车床说明书（切削用量简明手册+第3版表1.31）选择=0.48mm/r确定的进给量尚需满足车床进给机构强度的要求，故需进行检验。根据CA6140车床说明书（切削用量简明手册+第3版表1.31），其进给机构允许进给力Fmax=3530N。根据切削用量简明手册+第3版表1.21，当钢的的强度b=680810MPa，ap2mm，0.53mm/r，Kr=45，vc=65m/min(预计)时，进给力为F=630N。切削时切削力F修正系数为kkrF=1.0，kroF=1.0，ksF=1.0（见切削用量简明手册+第3版表1.29-2），故实际进给力为F=630N由于切削时的进给力F小于车床进给机构允许的进给力Fmax，故所选=0.48mm/r的进给量可用。4.车刀钝角标准及寿命根据切削用量简明手册+第3版表1.9，车刀后角面最大磨损量取为1mm，车刀寿命T=60min。5.切削速度根据切削用量简明手册+第3版表1.10，当用YT15硬质合金车刀加工b=630700MPa钢料，ap1.4mm,0.54mm/r,切削速度vt=156mm/min。切削速度的修正系数为：kTv=1.0，kMv=1.0，kmv=0.8，ktv=0.65，kkv=1.04，kkrv=1.0（均见切削用量简明手册+第3版表1.28）故=vtkv=1560.80.651.04=84.36m/minn=548r/min式中：vt查表所得切削速度，为156m/min；D工件直径，为49mm；kv切削速度修正系数；修正后的切削速度（m/min）；n工件转速（r/min）。根据CA6140车床说明书（切削用量简明手册+第3版表1.31）,选择nc=560r/min11这是实际切削速度vc=86m/min式中：vc实际切削速度（m/min）；D工件直径，为49mm；nc车床主轴转速，为560r/min。6.校验机床功率由切削用量简明手册+第3版表1.24，当b=580970MPa，ap2mm，0.6mm/r，vc86m/min时，Pc=2kW。切削功率的修正系数kkrPc=kkrFc=1.0，kroPc=kroFc=1.0（切削用量简明手册+第3版表1.29-2），故实际切削时的功率为Pc=2kW。根据CA6140车床说明书（切削用量简明手册+第3版表1.31），车床主轴允许功率PE=7.5kW，因PcPE,故所选择之切削用量可在CA6140车床上进行。最后决定的车削用量如表3.1所示。表3.1粗车右端面切削用量主轴转速n（r/min）进给量（mm/r）切削深度ap（mm）切削速度vc（m/min）5600.481867.计算基本工时tm=式中：tm基本工时（min）；L加工长度（mm）；n车床主轴转速，为560r/min；进给量，为0.48mm/r。式中L=l+y+，l=r=24.5mm，根据切削用量简明手册+第3版表1.26，车削时的入切量及超切量y+=2.0mm则L=24.5+2.0mm=26.5mm，故tm=min=0.10min粗车其它端面时切削用量、基本工时确定方法于此相同，最后决定的切削用量与基本工时如表3.2所示。表3.2粗车其它端面切削用量与基本工时主轴转速(r/min)进给量(mm/r)背吃刀量(mm)进给次数基本工时（min）粗车左端面5600.48110.10123.1.2端面半精车以工序090三爪装夹左端，车右端面留余量1.5mm为例，其加工材料与粗车端面相同，加工余量仅为1.5mm，只需一次走刀即可完成。其加工简图如图3.2所示。图3.2半精车右端面加工简图1.选择刀具车刀形状、刀杆尺寸及刀片厚度均与粗车相同。半精车的刀片牌号选为YT15，车刀几何形状为（切削用量简明手册+第3版表1.3）：主偏角Kr=45，副偏角=5，后角0=8，前角0=12，刃倾角s=3，刀尖圆弧半径r=1.0mm，倒棱前角01=-5，倒棱宽度br1=0.3mm。卷屑槽尺寸为：圆弧半径rBn=4mm，槽宽WBn=3.5mm，槽深CBn=0.4mm2.确定切削用量切削深度ap加工余量为1.5mm，故分一次走刀ap=1.5mm确定进给量半精加工进给量主要受加工表面粗糙度的限制。根据切削用量简明手册+第3版表1.6，当表面粗糙度为Ra3.2m，r=1.0mm，v50m/r(预计)时，=0.30.35mm/r。根据CA6140车床说明书（切削用量简明手册+第3版表1.31），选择=0.33mm/r。确定的进给量尚需满足车床进给机构强度的要求，故需进行检验。根据CA6140车床说明书（切削用量简明手册+第3版表1.31），其进给机构允许进给力Fmax=3530N。根据切削用量简明手册+第3版表1.21，当钢的的强度b=680810MPa，ap2mm，0.36mm/r，Kr=45，vc=65m/min(预计)时，进给力为F=530N。切削时F修正系数为kkrF=1.0，kroF=1.0，ksF=1.0（见切削用量简明手册+第3版13表1.29-2），故实际进给力为F=530N。由于切削时的进给力F小于车床进给机构允许的进给力Fmax，故所选=0.33mm/r的进给量可用。3.选择车刀磨钝标准及寿命根据切削用量简明手册+第3版表1.9，车刀后刀面最大磨损量取为0.4mm，车刀寿命T=60min。4.选择切削速度确定切削速度vc根据切削用量简明手册+第3版表1.10，当b=630700MPa，ap3mm，0.38mm/r时，vt=156m/min，切削速度的修正系数kkv=1.04，故=vtkkv=1561.04=162.24m/minn=1655r/min式中：vt查表所得切削速度，为156m/min；D工件直径，为31.2mm；kv切削速度修正系数；修正后的切削速度（m/min）；n工件转速（r/min）。根据CA6140车床说明书（切削用量简明手册+第3版表1.31），选择nc=1400r/min这时实际切削速度vc为vc=137m/min式中：vc实际切削速度（m/min）；D工件直径，为31.2mm；nc车床主轴转速，为1400r/min。5.校验机床功率由切削用量简明手册+第3版表1.24，当b=580970MPa，ap2mm，0.37mm/r，vc162m/min时，Pc=2.4kW。切削功率的修正系数kkrPc=kkrFc=1.0，kroPc=kroFc=1.0(切削用量简明手册+第3版表1.29-2)，故实际切削时的功率为Pc=2.4kW。根据CA6140车床说明书（切削用量简明手册+第3版表1.31），车床主轴允许功率PE=7.5kW，因PcPE，故所选择之切削用量可在CA6140车床上进行。14最后决定的车削用量如表3.3所示。表3.3半精车右端面切削用量主轴转速n（r/min）进给量（mm/r）切削深度ap（mm）切削速度vc（m/min）14000.331.51376.计算基本工时tm=式中：tm基本工时（min）；L加工长度（mm）；n车床主轴转速，为1400r/min；进给量，为0.33mm/r。式中L=l+y+，l=r=15.6mm，根据切削用量简明手册+第3版表1.26，车削时的入切量及超切量y+=2.0mm则L=15.6+2.0mm=17.6mm，故tm=min=0.04min半精车其它端面时切削用量、基本工时确定方法于此相同，最后决定的切削用量与基本工时如表3.4所示。表3.4半精车其它端面切削用量与基本工时主轴转速(r/min)进给量(mm/r)背吃刀量(mm)进给次数基本工时（min）半精车左端面7100.411.510.073.1.3外圆粗车以工序050粗车外圆至38230mm为例，加工材料相同，由于加工余量达5.5mm，故分两次走刀。其加工简图如图3.3所示.图3.3粗车外圆至38230mm加工简图由于工件是锻造毛坯，加工余量达5.5mm，故分两次走刀。151.选择车刀几何形状选择直头焊接式外圆车刀，根据切削用量简明手册+第3版表1.1，由于CA6140车床的中心高为200mm（切削用量简明手册+第3版表1.31），故选刀杆尺寸BH=16mm25mm，刀片厚度为4.5mm。根据切削用量简明手册+第3版表1.2，粗车带外皮的锻件毛坯，可选择YT5牌号硬质合金。2.选择车刀几何形状根据切削用量简明手册+第3版表1.3；选择卷屑槽带倒棱前刀面，主偏角Kr=45，副偏角Kr=10，后角0=6，前角0=12，刃倾角s=0，刀尖圆弧半径r=1.0mm，倒棱前角01=-10，倒棱宽度br1=0.4mm。卷屑槽尺寸为：圆弧半径rBn=5mm，槽宽WBn=5mm，槽深CBn=0.7mm（卷屑槽尺寸根据以后选择的进给量确定）。3.选择切削用量确定切削深度ap由于粗加工余量为5.5mm，分两次走刀切完，故ap=mm=2.75mm确定进给量根据切削用量简明手册+第3版表1.4，在粗车钢料、刀杆尺寸为16mm25mm、ap3mm以及工件尺寸为4060mm时=0.40.7mm/r。按CA6140车床说明书（切削用量简明手册+第3版表1.31）选择=0.48mm/r确定的进给量尚需满足车床进给机构强度的要求，故需进行检验。根据CA6140车床说明书（切削用量简明手册+第3版表1.31），其进给机构允许进给力Fmax=3530N。根据切削用量简明手册+第3版表1.21，当钢的的强度b=680810MPa，ap2.8mm，0.53mm/r，Kr=45，vc=65m/min(预计)时，进给力为F=905N。切削时F修正系数为kkrF=1.0，kroF=1.0，ksF=1.0（见切削用量简明手册+第3版表1.29-2），故实际进给力为F=905N。由于切削时的进给力F小于车床进给机构允许的进给力Fmax，故所选=0.48mm/r的进给量可用。4.选择车刀磨钝标准及寿命根据切削用量简明手册+第3版表1.9，车刀后刀面最大磨损量取为1mm，车刀寿16命T=60min。5.确定切削速度切削速度vc可根据公式计算，也可直接由表中查出根据切削用量简明手册+第3版表1.10，当用YT15硬质合金车刀加工b=630700MPa。钢料，ap3mm，0.54mm/r，切削速度vt=138m/min。切削速度的修正系数为kTv=1.0，kMv=1.0，kmv=0.8，ktv=0.65，kkv=1.04，kkrv=1.0(均见切削用量简明手册+第3版表1.28)，故=vtkv=1380.80.651.04=74.63m/minn=r/min=485r/min式中：vt查表所得切削速度，为138m/min；D工件直径，为49mm；kv切削速度修正系数；修正后的切削速度（m/min）；n工件转速（r/min）。根据CA6140车床说明书（切削用量简明手册+第3版表1.31）,选择nc=450r/min这时实际切削速度vc为vc=min=69m/min式中：vc实际切削速度（m/min）；D工件直径，为49mm；nc车床主轴转速，为450r/min。6.校验机床功率由切削用量简明手册+第3版表1.24，当b=580970MPa，ap2.8mm，0.6mm/r，vc70m/min时，Pc=2.4kW。切削功率的修正系数kkrPc=kkrFc=1.0，kroPc=kroFc=1.0(切削用量简明手册+第3版表1.29-2)，故实际切削时的功率为Pc=2.4kW。根据CA6140车床说明书（切削用量简明手册+第3版表1.31），车床主轴允许功率PE=7.5kW，因PcPE，故所选择之切削用量可在CA6140车床上进行。最后决定的车削用量如表3.5所示表3.5粗车外圆至38230mm切削用量17主轴转速n（r/min）进给量（mm/r）切削深度ap（mm）切削速度vc（m/min）4500.482.7574.637.计算基本工时tm=式中：tm基本工时（min）；L加工长度（mm）；n车床主轴转速，为450r/min；进给量，为0.48mm/r。式中L=l+y+，l=230mm，根据切削用量简明手册+第3版表1.26，车削时的入切量及超切量y+=5.0mm则L=230+5.0mm=235mm，故tm=min=1.09min粗车其它外圆时切削用量、基本工时确定方法于此相同，最后决定的切削用量与基本工时如表3.6所示。表3.6粗车其它外圆切削用量与基本工时主轴转速(r/min)进给量(mm/r)背吃刀量(mm)进给次数基本工时（min）粗车外圆至4840mm5600.460.510.16粗车外圆至3932mm4000.464.5外圆半精车以工序110半精车外圆448mm至尺寸为例，加工材料相同，其加工简图如图3.4所示。18图3.4半精车外圆448mm至尺寸加工简图1.选择刀具车刀形状、刀杆尺寸及刀片厚度均与粗车相同。半精车的刀片牌号选为YT15，车刀几何形状为（表1.3）：主偏角Kr=45，副偏角=5，后角0=8，前角0=12，刃倾角s=3，刀尖圆弧半径r=1.0mm，倒棱前角01=-5，倒棱宽度br1=0.3mm卷屑槽尺寸为：圆弧半径rBn=4mm，槽宽WBn=3.5mm，槽深CBn=0.4mm。2.选择切削用量确定切削深度apap=mm=2mm确定进给量半精加工进给量主要受加工表面粗糙度的限制。根据切削用量简明手册+第3版表1.6，当表面粗糙度为Ra3.2m，r=1.0mm，v50m/r(预计)时，=0.30.35mm/r根据CA6140车床说明书（切削用量简明手册+第3版表1.31），选择=0.33mm/r。3.选择车刀磨钝标准及寿命根据切削用量简明手册+第3版表1.9，车刀后刀面最大磨损量取为0.4mm，车刀寿命T=60min。4.确定切削速度切削速度vc根据切削用量简明手册+第3版表1.10，当b=630700MPa，ap3mm，0.38mm/r时，vt=156m/min，切削速度的修正系数kkv=1.04，故vc=vtkkv=1561.04=162.24m/minn=r/min=1076r/min式中：vt查表所得切削速度，为156m/min；D工件直径，为48mm；kv切削速度修正系数；修正后的切削速度（m/min）；n工件转速（r/min）。根据CA6140车床说明书（切削用量简明手册+第3版表1.31），选择nc=1120r/min这时实际切削速度vc为vc=min=169m/min19式中：vc实际切削速度（m/min）；D工件直径，为48mm；nc车床主轴转速，为1120r/min。5校验机床功率根据切削用量简明手册+第3版表1.24，当b=580970MPa，ap2.0mm，0.37mm/r，vc162m/min时，Pc=2.4kW。根据CA6140车床说明书（切削用量简明手册+第3版表1.31），车床主轴允许功率PE=7.5kW，因PcPE，故所选择之切削用量可在CA6140车床上进行。最后决定的车削用量如图3.7表3.7半精车外圆448mm切削用量主轴转速n（r/min）进给量（mm/r）切削深度ap（mm）切削速度vc（m/min）11200.3321696.计算基本工时tm=式中：tm基本工时（min）；L加工长度（mm）；n车床主轴转速，为1120r/min；进给量，为0.33mm/r。根据切削用量简明手册+第3版表1.26，y+=3.5mm则L=8+3.5mm=11.5mm，故tm=min=0.03min半精车其它外圆时切削用量、基本工时确定方法于此相同，最后决定的切削用量与基本工时如表3.8所示。表3.8半精车其它外圆时切削用量与基本工时主轴转速(r/min)进给量(mm/r)背吃刀量(mm)进给次数基本工时（min）半精车外园至36.429mm14000.331.410.08半精车36外圆14000.330.410.50半精车35外圆14000.330.510.37半精车30外圆14000.332.510.21203.1.5切槽以工序070切槽333mm至尺寸为例，加工材料相同，其加工简图如图3.5所示。图3.5切槽333mm至尺寸加工简图1.选择刀具根据CA6140车床的中心高为200mm（切削用量简明手册+第3版表1.31），选刀杆尺寸BH=16mm25mm，刀头宽度为3mm的切槽刀。刀片选择YT5牌号硬质合金。2.选择切削用量由切削用量简明手册+第3版表1.7查得，当工件直径D40mm,切刀宽度为3mm，加工材料为40Cr时，进给量=0.100.12mm/r。按CA6140车床说明书（切削用量简明手册+第3版表1.31）选择=0.10mm/r根据机械切削工艺参数速查手册表2-59查得当用YT5牌号硬质合金切削钢件进给量=0.10mm/r时，切削速度v=150m/min。切槽条件改变时切削速度的修正系数为kTv=1.0，kMv=1.0，kmv=0.8，ktv=0.65，kkv=0.84，kkrv=1.0(均见切削用量简明手册+第3版表1.28)，故vc=vtkv=1500.80.650.84=65.52m/minn=r/min=535r/min式中：vt查表所得切削速度（m/min）；D工件直径；kv切削速度修正系数；修正后的切削速度（m/min）；n工件转速（r/min）。根据CA6140车床说明书（切削用量简明手册+第3版表1.31），选择n=560r/min最后决定的车削用量如表3.9所示。21表3.9切槽333