细长活塞杆加工工艺及夹具设计

第I页摘要当前，因内外专家、学者对于细长活塞杆的加工工艺进行了大量的研究探索。虽然取得了长足的进展，但是在零件的机械加工方式和工艺方案方面还有待于进一步的改善。超细长活塞杆作为连接件，连接到负载工件做来回运动。零件的特殊性决定了它在力学性能和零件的精度要求上都有着严格的要求：在成品件的加工过程中，采用“一夹一顶”的加工工艺，而主要关键技术着手于端头与杆体、下端头与杆体焊接处好的力学性能；零件本身良好同轴度、直线度得保证以及零件表面氧化处理工艺等的攻关。关键词：力学性能同轴度直线度表面氧化处理第II页AbstractAtpresent,domesticandforeignexperts,scholars,slenderrodfortheprocessingtechnologyhavedonealotofresearchandexploration.Althoughmuchprogresshasbeenmade,inpartsofthemechanicalprocessingmethodsandtechnologyprogramsalsoneedtobefurtherimproved.Superfinelongrodasfittings,connectedtoloadworkpiecedosport.backandforth.Partsofthespecialnatureofitsdecisioninthemechanicalpropertiesandtheaccuracyofthepartshaveastrictrequirementsinthefinishedproductoftheprocess,using“afolderatop”processingtechnology,andkeytechnologystartedinthetopheadandbody,headandthebottomoftheweldingrodingoodmechanicalproperties;goodcoaxialpartsitself,guaranteeastraightlineandpartsofthesurfaceofthesurfaceoxidationprocess,andsotheresearch.Keywords:Mechanicalproperties；Thecoaxial；Lineofsurface；Oxidationprocess第III页目录1引言.11.1我国机械制造行业现状.11.2机械制造工艺学的研究对象及生产过程.11.3活塞杆工艺现状.12.零件分析.32.1零件的功用分析.32.2零件的工艺分析.32.2确定毛坯制造形式.53.零件机械加工工艺规程制订.63.1确定生产类型.63.2选择定位基准.63.3选择加工方法.63.4制订工艺路线.73.5确定加工余量及毛坯尺寸.103.5.1确定加工余量.103.5.2确定毛坯基本尺寸.103.5.4绘制毛坯简图.104工序设计.114.1选择加工设备与工艺装备.114.1.1选择加工设备.114.1.2选择夹具.114.1.3选择刀具.114.1.4选择量具.124.2确定工序尺寸.134.3确定切削用量和基本时间.135专用夹具设计.28第IV页5.1夹具的功用.285.2明确加工要求及所遇难点.285.3确定定位方案、选择定位元件.295.4夹具的设计.295.5绘制夹具装配图.306结论.31参考文献.33致谢.35第1页1引言1.1我国机械制造行业现状机械制造工艺，是指各种机械的制造方法和过程的总称。机械制造工艺基础的内容及其广泛，它包括零件的毛坯制造、机械加工、热处理、产品的装配以及先进制造技术等。在生产过程中的任何工序，用来迅速、方便、安全地安装工件的装置称为夹具。将设计图纸转化为产品，离不开机械制造工艺与夹具。它是机械制造业的基础，是生产高科技产品的保障。离开了它就不能开发出先进的产品和保证产品质量，提高生产率，降低成本和缩短生产周期。1我国经过半个多世纪的发展，机械制造业已成为我国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最大产业之一。特别是改革开放以来，机械制造业充分利用国内外两方面的技术资源，有计划地推进企业的技术改造和新产品的开发，引导企业走依靠科技进步的道路，使制造技术、产品水平及经济效益都发生了显著变化。虽然我国机械制造业的综合技术水平在近几年有了大幅度的提高，但与工业发达国家相比仍存在着阶段性的差距，反映了制造技术的落后。21.2机械制造工艺学的研究对象及生产过程机械制造工艺学的研究对象是机械产品的制造工艺，包括零件加工和装配两方面，其指导思想是在保证质量的前提下达到高生产率、经济性（包括利润和经济效益）。4课程的研究重点是工艺过程，同样也包括零件加工工艺过程和装配工艺过程。机械产品生产过程是指从原材料开始到成品出厂的全部劳动过程，机械加工工艺是机械产品生产过程的一部分，是直接成产过程，其原意是指采用金属切削刀具或磨具来加工工件，使之达到所要求的形状、尺寸、表面粗糙度和力学物理性能，成为合格零件的生产过程。51.3活塞杆工艺现状目前国外细长活塞杆一般加工工艺是由美国俄亥俄州某机械修造公司经过长期实践表明，只要通过检验、调整好普通外圆磨床，合理选择砂轮，磨削用量和工艺要求，便可达到对活塞杆的加工技术要求。而由美国CONNECTICUT大学磨削与发展中心研第2页发的无心外圆磨床6，则是对普通外圆磨床在细长轴类零件加工的进一步改进，虽然采用外圆磨床加工细长活塞杆简便，实际操作性比较强，但是对于工件而言成本高，生产效率显得有点低，通常用于修配，与此同时，对活塞杆的加工在用磨床加工时拉伸应力和缺口应力较敏感。7国内对于西长活塞杆加工方法比较大众化，普遍采用冷拔校直粗精加工检验包装等工艺，9从中可以看出最关键的工序便是对细长活塞杆一系列的机加工。由于工件细长，一般采用一夹一顶或两拉的机加工工艺，但是必须是在确保车床尾座套筒中心与主轴旋转中心在同一轴线上，调整主轴间隙，务必使主轴旋转平稳，还要确保床身导轨平直不能出现凹凸不平现象即保证机床精度前提下进行机加工；另外，在加工过程中，如果掌握不好爪脚与工件接触紧密程度，便会出现“竹节形”，“麻花形”等多样性现象，10以致影响工件质量甚至造成废品，而在此基础上衍生出来的新工艺两拉，虽然可以弥补以往一顶一拉在加工尺寸上的缺陷（可加工出长径比大于100的超细长活塞杆），但是显而易见，这两种加工工艺对操作人员技术要求相对比较高。11第3页2.零件分析2.1零件的功用分析零件为超细长活塞杆零件，材料选用27SiMn，这种钢的性能优于30Mn2钢，淬透性较高，可切削性良好，冷变形塑性及焊接性中等；另外钢在热处理时韧性减低不多，但却有相当高的强度和耐磨性，27SiMn钢管是一种具有中空截面，从头到尾的没有焊缝。大量用作输送流体的管输送石油、天然气、煤气、水及某些固体物料的管道等钢管与圆钢等实心钢材相比，在抗弯抗扭强度相同时，重量较轻，是一种经济截面钢材，广泛用于制造结构件和机械零件，如石油钻杆、汽车传动轴、自行车架以及建筑施工中用的钢脚手架等。用钢管制造环形零件，可提高材料利用率，简化制造工序，节约材料和加工工时，如滚动轴承套圈、千斤顶套等，目前已广泛用钢管来制造。由细长钢管与两端的附带部件焊接而成，两端部分再与各自需要的部位连接，构成活塞结构。2.2零件的工艺分析细长杆有不易加工的特点，外形复杂，不易定位，两端是由细长的杆身连接。(1)刚度差，容易变形。在加工时，由于零件刚性不足，加工出来的零件可能会产生中间直径大、两边直径小等问题。(2)热变形大，细长轴车削时热扩散性差、线膨胀大，当工件两端顶紧时易产生弯曲变形。(3)要求操作者技术水平要求高，如有一环节操作不当，就容易产生问题，如径向跳动、弯曲及产生竹节、波纹、锥度等加工瑕疵。因此，在车削过程中对机床的调整、辅具应用、刀具、切削用量等都提出了较严格的要求。为了保证和提高车削细长轴时的加工精度，在加工中采用以下几个措施12：改进工件的安装方法在车削细长轴时，用四爪卡盘一顶一夹装夹，夹持毛坯的外园上套上一个开口的5的钢丝圈，这样使毛坯与卡爪之间形成线接触，起到万向调节作用，以免装夹时形成过定位的现象。后顶针最好采用弹性顶针顶持，工件在受第4页热伸长时，顶尖能自动后退，减少工件由于伸长受阻而产生的弯曲变形。较正工件中间的过渡套，使其圆跳动0.3mm，上母线、侧母线与导轨的平行度在0.30mm内。采用跟刀架车细长轴时采用跟刀架可大大提高工件刚性，抵消径向切削力的影响，减少振动和工件变形，小直径细长轴可采用跟刀排或跟刀套。跟刀架要采用三爪形式的跟刀架，以减少工件振动和变形，提高加工精度弥补因工件刚性不足所引起的种种弊端。支承爪的材料以QT60-2球墨铸铁为宜，因为铸铁耐热性、耐磨性好，又不会刮伤工件表面，且能吸收振动。不要用铜爪和钢爪，因为铜爪易磨损，钢爪易与工件“咬死”，支承爪与跟刀架支柱为过盈配合，不得有松动的现象。跟刀架如图所示采用反向进给车细长轴时，可采用反向进给，即刀具由床头向床尾方向走刀，此时工件受到的轴向切削力方向指向尾座，工件已加工部位主要受拉伸，其轴向变形可由弹性顶尖补偿，这样工件不易产生弹性弯曲变形和振动。合理选择车刀的几何形状和角度在不影响刀具强度的情况下，车削细长轴的车刀为减小切削力和降低切削力，应选用大的前角和刃倾角，并尽量增大主偏角，以减小径向力。选择的主偏角为75的左偏刀进行粗车，车削细长轴时，对工件来说总希望尽量减少径向力，但又希望保持一定的径向切削力，将工件压紧在跟刀架支承爪上。所以选择主偏角为75左偏刀较为合适，同时刀头强度也较好。后角采用双重后角，利于消振，而又不易崩刃。前角稍取大一些，约15至20，使切削轻快，减少切削力，减少切削变形。刃口处磨有0.1至0.2宽、0至-5的负倒棱，增加刀刃的强度，还修磨有0.20.3mm的过渡刃。13从零件图上可以看出，标有表面粗糙度符号的表面有内孔，外圆，外螺纹面等等。第5页其中。表面粗糙度要求最高的是外圆50mm钢管，为Ra0.8m。该表面是活塞杆两端部分的设计基准，要求圆度误差为0.04，直线度误差为0.50。左端部分，外螺纹表面粗糙度要求为Ra1.6m，同时应保证足够的螺纹长度。右端部分内孔表面粗糙度要求为Ra1.6m，凸出来的两个板状结构，以外圆为基准对称度要求为0.1，垂直度要求为0.06,。所以为保证整体的误差一致，采用先焊接再整体机加工的工艺方法。两端部件采用铸件，为了保证铸件质量，建议将焊机部位作为浇铸时的顶面位置。再机加过程中，应时刻注意零件的直线度要求，避免由于加工引起的应力变形，并按图中的视图、尺寸、公差、技术要求，加工要求合理，零件的结构工艺性较好。2.2确定毛坯制造形式由该零件的功用及工作状态可知，活塞杆总处于不停的往复运动状态，要求该零件具备较高的强度与抗冲击能力。因此，为了满足要求，选用价格相对低廉的铸钢材料ZG310-570，可以确定毛坯的制造形式为铸造。这种主抗的特性是，有一定的韧度及塑性，强度和硬度较高，切削性能良好，焊接性尚可，铸造性能比低碳钢好。由于该零件是大批量生产，采用金属机器造型、压铸、精铸、模锻、毛坯精度高，加工余量小，公差等级为CT9级。该零件的形状不是十分复杂，所以毛坯的形状与零件的形状应该尽量接近。右端部分有32孔，孔径较大，因此在铸造时应铸出毛坯孔。第6页3.零件机械加工工艺规程制订3.1确定生产类型细长活塞杆属于大批量生产类零件，其毛坯制造、加工设备及工艺装备的选择应呈现大批量生产的工艺特点，如采用通用设备配以专用的工艺装备等，工艺特点参照工艺设计指导书1表5-9。3.2选择定位基准定位基准的选择是工艺规程制定中的重要工件，它是工艺路线是否正确合理的前提。正确与合理地选择定位基准，可以确保加工质量、缩短工艺过程、简化工艺装备结构与种类、提高生产率。（1）设计基准：该零件选择细长杆中心轴线为轴向设计基准，以圆柱孔中心轴线为径向设计基准。（2）定位基准：以顶尖孔作为基准，来保证各外圆的同轴度，并以杆的左端面来作为保证加工长度的定位基准。（3）测量基准：通常测量基准应与工序基准相同，但由于测量基准需要是实际的表面，而工序基准是抽象的点、线，因此两者可能不相同，本工件以右端面作为长度的测量基准。（4）装配基准：装配时用来确定零件或部件在机器上位置的表面，本工件以50的外表面作为装配基准。3.3选择加工方法（1）平面的加工平面的加工方法有很多，有车、刨、铣、磨、拉等。对于本零件，平面较少，精度要求为Ra6.3m，由工艺指导书表5-11,根据GB/T1804-2000规定，选用中等级（m），相当于IT13级，故可考虑粗车或粗端铣，但由于零件的形状位置，故选择端铣加工方式。（2）孔的加工孔的加工方式有钻、扩、镗、拉、磨等。对于已铸出32mm孔，可采用在镗床上第7页加工的方式。32mm孔的公差等级为IT7级，表面粗糙度要求为Ra1.6m，可采取粗镗半精镗精镗的加工方式，并要求与外圆垂直度0.05。对于左端部件上2个M6mm螺纹孔，属于未注公差尺寸，可采用手动丝锥攻螺纹。（3）螺纹加工左端部件上，M48外圆螺纹采用车的方式加工，需要注意的是要保证有效的螺纹长度，并留有退刀槽。3.4制订工艺路线制订工艺路线是工艺人员制订工艺规程时最重要的工作，也是体现工艺师工艺水平的重要方面。其原则是，在合理保证零件的几何形状、尺寸精度、位置精度、表面质量的前提下，尽可能提高生产率，降低生产成本，取得较好的经济效益。这里需要说明几点：（1）工艺路线是实践性很强的工作，在具体制定时，一定要充分考虑本企业的实际加工条件与能力。（2）工艺师应具备较丰富的实际生产经验，制订机械加工工艺规程过程也是不断积累经验的过程。对于一个零件的加工，虽然可以安排不同的加工路线，但其中只有一条在一定的生产条件下是最佳的，工艺师的任务就是要把这条最佳路线找出来。（3）制订机械加工工艺规程的发展方向是计算机辅助工艺编制即CAPP（ComputerAidedProcessPlanning）。工艺路线的制定可以利用成组技术、人工智能技术自动进行。本细长活塞杆零件的生产类型是大批量生产，其工艺特点是尽量采用通用机床，使用通用或者组合夹具，必要时采用专用夹具。在安排本零件工艺路线的过程中主要解决的是活塞杆的工艺设计和夹具设计的问题，活塞杆的长度和直径之比为3450/50=69，刚性差，在加工中极易变形，使零件的误差增大，不易保证零件的加工质量。在加工中会存在如下几个问题：活塞杆直线度公差为0.04，直线度公差为0.50，杆头同轴度公差为0.05。工件受切削力、自重和旋转时离心力的作用，容易产生弯曲、振动等情况，严重影响其圆度、圆柱度、尺寸精度以及表面粗糙度等。在切削过程中，工件受热伸长产生弯曲变形，易产生锥度、腰鼓形、麻花形和第8页竹节形等缺陷，使切削过程中出现很多不可预测的问题。由于杆长为3450mm，一次走刀时间长，刀具磨损大，影响零件的几何形状精度。车长轴时由于使用跟刀架，若支撑工件的2个支撑块对零件压力不适当,会影响加工精度。焊接与机加的顺序，加工基准的选择，夹具的选择对活塞杆的质量有很大影响。因外圆加工与螺纹孔有较高的圆柱度要求，K向视图中内、外表面同下端头轴端面又有严格的垂直度要求，而以外圆为基准的孔32的直线度要求很高，鉴于上述技术要求，它们的加工工序宜采用工序集中的原则，即分别在一次装夹的情况下将要加工的孔、面及其他待加工部位加工出来，一方面可以减少不必要的加工误差，另一方面可以保证零件的位置精度。由此可见，如何安排工艺路线，一定要根据现场实际情况，具体情况具体分析。最终的加工路线如下：工序01：焊接钢管两端部分工序02：焊接后对零件进行检验，保证焊接质量工序03：退火工序04：铣削钢管试料工序05：对零件毛坯打标记工序06：调制处理，保证母线直线度不大于1mm工序07：检验试料加工工艺，待试件机械性能达到图纸要求工序08：校直，保证母线直线度小于0.5mm工序09：塞尺，平板检验工序10：以外圆为基准，粗车外圆各部分尺寸工序11：游标卡尺，卷尺进行检验工序12：时效处理工序13：校直，保证母校直线度小于0.5mm工序14：塞尺，平板检验第9页工序15：以外圆为基准，半精车钢管两端各部分尺寸工序16：游标卡尺检验工序17：时效处理工序18：校直，保证母线直线度小于0.3mm工序19：塞尺，平板检验工序20：校直，保证母线直线度小于0.3mm工序21：塞尺，平板检验工序22：以外圆为基准，精车钢管两端各部分尺寸工序23：游标卡尺，百分表检验焊缝外观，不允许有缺陷存在工序24：磨外圆尺寸工序25：外径千分尺，百分表检验焊缝质量工序26：钳工工序27：钢板尺检验工序28：铣削A-A、K向视图中各尺寸工序29：游标卡尺、百分表、半径样板检验工序30：铣削工序31：半径样板检验工序32：钳工工序33：钢板尺检验工序34：镗孔工序35：游标卡尺检验工序36：车螺纹工序37：游标卡尺检验工序38：探伤工序39：拉伸试验工序40：检验工序41：钳工工序42：抛光第10页工序43：表面处理3.5确定加工余量及毛坯尺寸3.5.1确定加工余量活塞杆左右两端部件材料为ZG310-570，屈服强度a=310MPa,抗拉强度b=570MPa，采用砂型机器造型，且为大批量生产。由工艺指导书表5-2知，铸钢件采用砂型机器造型时，铸件尺寸公差为CT8-CT12级，此处选为CT9级。由表5-3选择加工余量为H级，根据机械加工后铸件的最大轮廓尺寸由表5-4可查得加工单边余量为3mm，双边余量为6mm，孔余量为3mm。3.5.2确定毛坯基本尺寸表1左端部件毛坯尺寸零件尺寸/mm单边加工余量/mm毛坯尺寸/mm48mm35450mm458433465035337343表2右端部件毛坯尺寸零件尺寸/mm单边加工余量/mm毛坯尺寸/mm32孔32674380663723.5.4绘制毛坯简图图1零件毛坯图第11页4工序设计4.1选择加工设备与工艺装备4.1.1选择加工设备选择加工设备即选择机床类型。由于已经根据零件的形状、精度特点，选择了加工方法，因此机床的类型也随之确定。至于机床的型号，主要取决于现场的设备情况。若零件加工余量较大，加工材料又较硬，有必要校验机床功率。选择加工设备要考虑加工经济精度。所谓加工经济精度是指在正常条件下（采用符合质量标准的设备、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和表面粗糙度。需要指出的是：每一种机床，都有相应的加工经济精度，也就是说任何机床在最经济的情况下的加工精度和表面粗糙度都有一定的范围。若精心操作、细心调整、选择较小的切削用量、其加工精度也可以提高，但肯定耗时费工。如车外圆时经“粗车-半精车-精车”加工的经济精度与表面粗糙度为IT7-IT8，Ra1.25-5m，也就是说，在正常的生产条件下很容易满足此要求。若要一名高技术工人精心加工，也能车处IT6甚至IT5级得外圆来，但经济上太不合算了。总而言之，最终选择的机床，其经济精度应与零件表面的设计要求相适应，初步确定各工序机床如下：（1）工序15、22、36车外圆：CW6180B车床，主要技术参数参见工艺手册；（2）工序24磨外圆：M1412万能外圆磨床，主要技术参数参见工艺手册；（3）工序28、30铣：VMC1814型立式镗铣加工中心，主要技术参数参见工艺手册；（4）工序34镗孔：VMC1814型立式镗铣加工中心，主要技术参数参见工艺手册；4.1.2选择夹具对于成批生产的零件，大多数采用专用机床夹具。在保证加工质量、操作方便、满足高效的前提下，亦可部分采用通用夹具。本机械加工工艺规程中所有工序均采用了专用机床夹具，需专门设计、制造。第12页4.1.3选择刀具在整体零件的加工中，采用了车、铣、磨、镗、攻螺纹等多种加工方式，与之相对应，初选刀具的情况如下：（1）车刀工序15、22、36中，以外圆为基准，粗、精车钢管两端各部分尺寸，车削深度为ap=3mm，根据工艺手册，选择YG8硬质合金车刀。（2）镗刀在加工中的工序，一般都选用硬质合金刀具。加工钢质零件可采用YT类硬质合金，粗加工时用YT5，半精加工时用YT15，精加工时用YT30，且均可采用r=45，直径为20mm的圆形镗刀进行加工。（3）铣刀工序28、30中采用铣刀加工，选用高速钢镶齿套式面铣刀，由工艺指导书表5-16，直径d=80mm，孔径D=27mm，宽L=36mm，齿数z=10。（4）丝锥根据工艺指导书表5-21可知，选用M6x2细柄机用丝锥（摘自GB3464-2007）完成攻螺纹工序。在刀具的选择过程中，应计量选择通用刀具。大批大量生产中，不排除在某些工序中使用专用刀具，但专用刀具需要专门订做，详细的内容可参阅金属切削刀具等教材及相关资料。4.1.4选择量具选择量具的原则是根据被测量对象的要求，在满足测量精度的前提下，尽量选用操作方便、测量效率高的量具。量具有通用量具（如游标卡尺、千分尺、钢板尺、半径样板等）和各种专用高效量具，其种类的选择主要应考虑被测尺寸的性质，如内径、外径、深度、角度、直线度等。本零件属于大批大量生产，一般均采用通用量具。选择量具的方法有两种：一是按计量器具的不确定度选择。一般根据被测对象的公差带宽度先差的相应的安全裕度A和计量器具的不确定度允许值U1（U1=0.9A），然后在量具手册中选择一种不确定度等于或小于U1的量具；二是按计量器具的测量方法极限误差选择。（1）根据公差等级确定精度系数K由表5-22知，K=27.5%。（2）求计量器具测量发发的极限误差lim=KT（3）选择合适的量具根据表5-23可选择刻度值为0.001mm的千分表（GB6309-1986）。第13页在人为需要及条件允许的情况下，可以设计专用量规，以量规的通端和止端测量零件加工的极限偏差，这时可以显著地提高测量的效率。4.2确定工序尺寸确定工序尺寸时，对于加工精度要求较低的表面，只需粗加工工序就能保证设计要求，将设计尺寸作为工序尺寸即可，上下偏差的标注也按设计规定。当加工表面精度较高时，往往要经过数道工序才能达到要求，此时分为两种情况。若某表面的疏导加工工序均使用统一的定位基准，并且定位基准与该工序的工序基准重合，则各个工序尺寸只与各工序的加工余量有关。工序尺寸的确定采用的是由后往前推算的方法，由加工表面的最后工序即设计尺寸开始，逐次加上每道加工工序余量，分别得到各工序基本尺寸。各个工序加工余量可查手册得到，工序尺寸的公差带宽度按经济度精度确定，上下偏差按“入体”原则标注，最后一道工序的公差应按设计要求标注。若加工表面的定位基准与其工序基准不重合，或者由于工艺的原因其定位基准经多次转换，则要求根据尺寸链原理进行计算，从而确定工序尺寸的基本尺寸与公差。4.3确定切削用量和基本时间切削用量包含切削速度、进给量及背吃刀量三项，确定方法是先确定背吃刀量、进给量，而后确定切削速度。不同的加工性质，对切削加工的要求是不一样的。因此，在选择切削用量时，考虑的侧重点也应有所区别。粗加工时，应尽量保证较高的金属切除率和必要的刀具耐用度，故一般优先选择尽可能大的背吃刀量，其次选择较大的进给量，最后根据刀具耐用度要求，确定合适的切削速度。精加工时，首先应保证工件的加工精度和表面质量要求，故一般选用较小的进给量和背吃刀量，而尽可能选用较高的切削速度。为了能更全面的说明切削用量和基本事件的确定方法，与前述零件表面加工方法相对应，下面分别进行说明。（1）工序10切削用量及基本时间的确定：工步1：（以外圆为基准，车削左右两端面，保证总长度大于3480）本道工序主要以粗加工外圆为主，机床采用CW6180B卧式车床，已知加工材料为27SiMn，所选刀具材料为YT类硬质合金车刀，选择主偏角为45的左偏刀进行粗车及第14页倒角，前角稍取大一些，约15至20。确定背吃到量ap选择粗加工切削用量时，应优先选用大的切削深度，其次是大的尽量，最后才是选择合适的切削速度。毛坯端面余量为5mm，半精车余量为2mm，即ap=5-3=2mm选择进给量f取f=0.4mm/r确定切削速度v根据CW6180B机床的标准主轴转速，选取粗车时n=320r/min，则实际车削速度可以经过计算得出校验机床功率由表5-45可知，Fz=CFzapxFzfyFzvnFzkFz(N)Pm=(kW)式中，CFz=2650，xFz=1.0，yFz=0.75，nFz=-0.15，kFz=kTFzkMFzkgFzkrFzkoFz，由表5-32得：与刀具耐用度有关的修正系数kTFz=1.0；与工件材料有关的修正系数kMFz=1.23；与车削方式有关的修正系数kgFz=1.04；与主偏角有关的修正系数krFz=1.0；与前角有关的修正系数koFz=1.0。因此，总的修正系数为kFz=1.0x1.23x1.04x1.0x1.0=1.3所以，切削力为Fz=2650x21.0x0.40.75x18.09-0.15x1.3N=2244.65N切削功率为Pm=0.68kW由CW6180B车床参数表可知，机床电动机功率PE=15kW，因PmPE，故上述切削用量可用基本时间tmtm=式中，l切削加工长度，单位为mm；l1刀具切入长度，单位为mm，l1=；l2刀具切出长度，单位为mm，l2=（35）mm；l3单件小批量生产时的试切附加长度，单位为mm；第15页已知l=3mm，l1=5.5mm,l2=4mm，l3=0，f=0.4mm/r，n=320r/min。所以，基本时间为tm=工步3：（顶两端，粗车外圆，留余量3mm）所选机床与刀具与工步1相同：背吃刀量ap取ap=2mm进给量f取f=0.2mm/r确定切削速度v根据CW6180B机床的标准主轴转速，选取粗车时n=280r/min，则实际车削速度可以经过计算得出校验机床功率由表5-45可知，Fz=CFzapxFzfyFzvnFzkFz(N)Pm=(kW)式中，CFz=2650，xFz=1.0，yFz=0.75，nFz=-0.15，kFz=kTFzkMFzkgFzkrFzkoFz，由表5-32得：与刀具耐用度有关的修正系数kTFz=1.0；与工件材料有关的修正系数kMFz=1.23；与车削方式有关的修正系数kgFz=1.04；与主偏角有关的修正系数krFz=1.0；与前角有关的修正系数koFz=1.0。因此，总的修正系数为kFz=1.0x1.23x1.04x1.0x1.0=1.3所以，切削力为Fz=2650x2.01.0x0.20.75x50.10-0.15x1.3N=1145.56N切削功率为Pm=0.96kW由CW6180B车床参数表可知，机床电动机功率PE=15kW，因PmPE，故上述切削用量可用基本时间tmtm=式中，l切削加工长度，单位为mm；l1刀具切入长度，单位为mm，l1=；第16页l2刀具切出长度，单位为mm，l2=（3）mm；l3单件小批量生产时的试切附加长度，单位为mm；已知l=3496mm，l1=4.5mm,l2=4mm，l3=0，f=0.2mm/r，n=280r/min。所以，基本时间为tm=min=62.58min（2）工序15切削用量及基本时间的确定：工步1：（车削两端面，顶右端尖孔，保证尺寸3450为3452，总长3490）背吃刀量apap=2mm进给量ff=0.2mm/r切削速度vv=8.5m/min基本时间tmtm=0.108min工步2：（以外圆为基准，半精车钢管两端各部分尺寸，留余量11.5mm）本工序是主要是以半车外圆为主，机床仍用CW6180B，车刀选择主偏角为75的左偏刀进行半精车，车削细长轴时，对工件来说总希望尽量减少径向力，但又希望保持一定的径向切削力，将工件压紧在跟刀架支承爪上。所以选择主偏角为75左偏刀较为合适，同时刀头强度也较好。后角采用双重后角，利于消振，而又不易崩刃。前角稍取大一些，约15至20，使切削轻快，减少切削力，减少切削变形。刃口处磨有0.1至0.2宽、0至-5的负倒棱，增加刀刃的强度，还修磨有0.20.3mm的过渡刃。背吃刀量ap=1.5mm。确定进给量f已知CW6180B卧式车床的电动机功率为15kw,由于零件刚性较差，所以选择进给量f=0.3mm/r。选择车刀磨钝标准和耐用度根据工艺课程设计指导书表5-40，查得后刀面最大磨损极限为1.0mm，刀具的合理耐用度为T=60min。刀具耐用度是指刀具开始切削直到磨损量达到磨钝标准所经历的时间确定切削速度v和每分钟进给量vf根据CA6140机床的标准主轴转速，选取粗车时n=320r/min，则实际车削速度可以经过计算得出工作台每分钟进给量为vf=fn=0.30x320=96mm/min第17页校验机床功率由表5-45可知，Fz=CFzapxFzfyFzvnFzkFz(N)Pm=(kW)式中，CFz=2650，xFz=1.0，yFz=0.75，nFz=-0.15，kFz=kTFzkMFzkgFzkrFzkoFz，由表5-32得：与刀具耐用度有关的修正系数kTFz=1.0；与工件材料有关的修正系数kMFz=1.23；与车削方式有关的修正系数kgFz=1.04；与主偏角有关的修正系数krFz=1.0；与前角有关的修正系数koFz=1.0。因此，总的修正系数为kFz=1.0x1.23x1.04x1.0x1.0=1.3所以，切削力为Fz=2650x1.51.0x0.30.75x54.26-0.15x1.3N=1685.70N切削功率为Pm=1.50kW由CW6180B车床参数表可知，机床电动机功率PE=15kW，因PmPE，故上述切削用量可用，最后确定的切削用量为ap=2.5mmf=0.30mm/rv=54.26m/min（n=320r/min）确定加工退刀槽的切削用量选用高速钢切槽刀，采用手动进给，选择主轴转速n=40r/min，切削速度为基本时间tm由工艺指导书表5-47车削的基本时间为tm=式中，l切削加工长度，单位为mm；l1刀具切入长度，单位为mm，l1=；l2刀具切出长度，单位为mm，l2=（3）mm；l3单件小批量生产时的试切附加长度，单位为mm；已知l=3490mm，l1=3.2mm,l2=4mm，l3=0，f=0.30mm/r，n=320r/min。所以，基本第18页时间为tm=36.43min（3）工序22切削用量及基本时间的确定：工步1：（车削两端面，顶右端顶尖）背吃刀量apap=0.25mm进给量ff=0.5mm/r切削速度vv=8.2m/min基本时间tmtm=0.04min工步2：（以外圆为基准，精车钢管两端各部分尺寸）背吃刀量为0.5mm，选用刀具与半精车相同）确定进给量af已知CW6180B卧式车床的电动机功率为15kw,由于零件刚性较差，所以选择进给量af=0.15mm/r。选择车刀磨钝标准和耐用度根据工艺课程设计指导书表5-40，查得后刀面最大磨损极限为1.0mm，刀具的合理耐用度为T=60min。刀具耐用度是指刀具开始切削直到磨损量达到磨钝标准所经历的时间确定切削速度v和每分钟进给量vf根据CW6180B机床的标准主轴转速，选取精车时n=710r/min，则实际车削速度可以经过计算得出工作台每分钟进给量为vf=fn=0.15x710=106.5mm/min校验机床功率由表5-45可知，Fz=CFzapxFzfyFzvnFzkFz(N)Pm=(kW)式中，CFz=2650，xFz=1.0，yFz=0.75，nFz=-0.15，kFz=kTFzkMFzkgFzkrFzkoFz，由表5-32得：与刀具耐用度有关的修正系数kTFz=1.0；与工件材料有关的修正系数kMFz=1.23；与车削方式有关的修正系数kgFz=1.04；与主偏角有关的修正系数krFz=1.0；与前角有关的修正系数koFz=1.0。因此，总的修正系数为kFz=1.0x1.23x1.04x1.0x1.0=1.2792第19页所以，切削力为Fz=2650x1.51.0x0.150.75x111.47-0.15x1.2792N=604.32N切削功率为Pm=1.12kW由CW6180车床参数表可知，机床电动机功率PE=15kW，因PmPE，故上述切削用量可用，最后确定的切削用量为ap=0.5mmf=0.15mm/rv=111.47m/min（n=710r/min）确定加工退刀槽的切削用量选用高速钢切槽刀，采用手动进给，选择主轴转速n=40r/min，切削速度为基本时间tm由工艺指导书表5-47车削的基本时间为tm=式中，l切削加工长度，单位为mm；l1刀具切入长度，单位为mm，l1=；l2刀具切出长度，单位为mm，l2=（3）mm；l3单件小批量生产时的试切附加长度，单位为mm；已知l=150mm，l1=3.2mm,l2=4mm，l3=0，f=0.51mm/r，n=320r/min。所以，基本时间为tm=（4）工序24（磨外圆尺寸，保证图纸中圆柱度公差0.04，直线度0.50，表面粗糙度0.8要求）本道工序采用的机床为M1412万能外圆磨床，采用镜面磨削的加工方式，这种加工方式与一般磨削相同，但需要特别软的砂轮，较低的磨削用量，极小的切削深度（25mm），仔细过滤过的冷却润滑液。砂轮需用极慢的工作台进给速度进行修正，使其表面产生等高微刃，经过对工件表面切削、摩擦、抛光作用，达到很高的表面粗糙第20页度。选择背吃刀量ap由于需要取极小的切削深度，所以取ap=0.5mm选择进给量f砂轮需用极慢的进给速度加工，取进给量f=0.50mm/r确定磨削速度v选择磨床转速n=220r/min基本时间tmtm=8.0min（5）工序28切削用量及基本时间的确定：本工序将铣A-A视图中尺寸35、K向视图中尺寸：240.1；14及R28加工尺寸，同时保证垂直度要求，K向、G向视图中R5两处，G向视图中允许留铣刀R4处（两处）。铣A-A需分两次安装，第一次安装铣开一侧，第二次安装铣开另一侧。铣K向视图同样也需两次安装。采用的机床为VMC1814型立式镗铣加工中心，功率为15kW。铣刀选择粗齿直柄型GB/T6117.1-1996立铣刀，刀具参数为直径d=22mm，刀刃长d1=75mm，全长L=104mm，齿数z=3。已知铣削宽度为aw1=34mm，aw2=63mm，侧吃刀量ap=1mm/r。选择铣刀磨钝标准和耐用度查表5-28，选择后刀面磨损量极限值为0.2mm，由表5-29得刀具耐用度T=75min。确定切削速度v及每齿进给量af，由表5-30知，高速钢铣刀铣削铸钢的铣削速度v为1525m/min则转速n=由于本工序铣削宽度和深度较大，故选择较小的主轴转速和纵向进给量。根据VMC1814型立式镗铣加工中心的标准主轴转速和标准纵向进给量，选取主轴转速n=190r/min，工作台纵向进给速度vr=45mm/min，则实际切削速度为每齿进给量af=校验机床功率由表5-31和表5-32知切削力和切削功率的计算公式为Fz=CFzapXFfzYFawUFzkFz/doqFnwF(N)Pm=(kW)式中，CF=650，xF=1.0，yF=0.72，uF=0.86，wF=0，qF=0.86，与工件材料有关的修第21页真系数为kMFz=0.92，因此kFz=kMFz=0.92，所以切削力为Fz=650x51.0x0.0800.72x630.86x3x0.92N/(220.86x1900)=3597.22NPm=VMC1814型立式镗铣加工中心电动机功率为15kW，故所选的切削用量可用，最后所确定的切削用量为af=0.080mm/z；vf=47.5mm/min；v=15.07m/min（n=60r/min）。基本时间tm铣削的基本时间为tm=i式中，lw工件铣削部分长度，单位为mm；l1切入行程长度，单位为mm，l1=0.5d0；l2切出行程长度，单位为mm。已知vf=45mm/min，lw=63+34=97mm。切入行程长度l1=0.5x22=11mm，切出行程长度l2=1mm。所以，两次铣削所用的基本时间为tm=4.89min（6）工序34切削用量及基本时间的确定:工步1：（粗镗32孔，打配对标记，倒圆）本道工序粗镗32孔，机床采用VMC1814型立式镗铣加工中心。刀具采用YT类硬质合金刀具，粗镗时采用YT5硬质合金刀具，根据加工条件和加工材料由工艺指导书表5-35、表5-36、表5-37、表5-38得刀具参数为主偏角r=45、前角0=10，刃倾角0=-5、刀尖圆弧半径r0=0.6mm镗刀加工。由表5-39知，选用杆部直径为10mm的圆形镗刀。由表5-40知，合理耐用度为T=60min。确定背吃刀量ap由前述可知粗镗时双边加工余量为2.5mm，故单边加工余量为1.25mm，即ap=1.25mm。确定进给量f对于粗加工，根据工艺指导书表5-41，选取进给量f=0.12mm/r。确定切削速度v根据表5-43计算公式确定切削速度第22页v=Cv/Tmapxvfyv式中，Cv=38，xv=0.15，yv=0.80，m=0.2，又表5-32还需对镗削速度进行修正，刀具耐用度T=60min，的修正系数kTv=1.0；根据工件材料b=570MPa，得修正系数kMv=1.18；根据毛坯表面状态得修正系数为ksv=1.0；刀具材料为YT5，得修正系数ktv=0.65；此处为镗孔，经插值得修正系数kgv=0.4；主偏角r=45，经插值得修正系数krv=1.0。所以v=38x1.0x1.18x1.0x0.65x0.4x1.0/(600.2x1.250.15x0.120.2)m/min=7.60m/minn=r/min=75.64r/min根据VMC1814型立式镗铣加工中心上的主轴转速选择n=75r/min，则实际切削速度为v=m/min=7.54m/min检验机床功率由工艺指导书表5-45，差得切削力F和切削功率Pm计算公式如下：Fz=CFzapxFzfyFzvnFzkFz(N)Pm=(kW)式中，CFz=2650，xFz=1.0，yFz=0.75，nFz=-0.15，kFz=kTFzkMFzkgFzkrFzkoFz，由表5-32得：与刀具耐用度有关的修正系数kTFz=1.0；与工件材料有关的修正系数kMFz=1.23；与车削方式有关的修正系数kgFz=1.04；与主偏角有关的修正系数krFz=1.0；与前角有关的修正系数koFz=1.0。因此，总的修正系数为kFz=1.0x1.23x1.04x1.0x1.0=1.3所以，切削力为Fz=2650x1.251.0x0.120.75x7.52-0.15x1.3N=648.71N切削功率为Pm=0.08kW根据VMC1814型立式镗铣加工中心参数可知，机床功率为15kW，故所选的切削用量可用。最后确定的切削用量为af=1.25mm/zf=0.12mm/rv=8.02m/min（n=80r/min）第23页确定加工倒圆角的切削用量因为该工序中的倒角主要是为了装配方便，故在实际生产过程中，加工倒角时不需要详细的计算，切削用量与精镗32孔的相同即可。基本时间tm由表5-47得镗孔的基本时