机械工艺学吴晶迪

1、 序言机械加工工艺规程，是规定零件机械加工工艺过程和操作方法的重要工艺文件。它不仅是企业生产中重要的技术文件，也是机械制造过程中用于指导生产、组织加工和管理工作的基本依据，还是新建和改建工厂或车间的基本资料。本次课程设计是在学习了机械制造技术课程之后，我们综合所学的基础和专业知识，在老师的指导下进行系统、全面的一次综合性生产实践的检验。课程设计说明书概括性的介绍了设计过程，,对设计中各部分内容作了重点的说明、分析、论证和必要的计算，系统性整理、表达了在机械加工工艺设计过程中涉及到的专业知识和基本要求，有条理的表达了自己对工艺规程作用的独到见解。这次综合性的训练，我在以下几方面得到锻炼: (1)

2、运用机械制造工艺学课程中的基本原理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。 (2).提高结构设计能力。通过设计零件的训练，获得根据被加工零件的加工要求，设计出高效，省力，经济合理而能保证加工质量的零件的能力。我希望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，从中锻炼自己发现问题，分析问题和解决问题的能力，为今后参加工作打下良好的基础。由于个人水平亟待提高，设计尚有许多不足之处，恳请老师给予指教，本人将表示真诚的感谢！目录第1章 零件的工艺分析31.1 零件作用31.2 零件图的审核31.2.

3、1 分析零件图31.2.2 零件的结构工艺性分析51.3审查轴的工艺性：51.3.1 结构工艺6第2章 生产纲领的计算与生产类型的确定7第3章 确定毛坯、绘制毛坯图83.1选择毛坯：8第4章 倒档轴工艺规程设计94.1 工艺路线的制定94.1.1 基准的选择94.1.2 加工方法的选择104.1.3 加工阶段的划分124.1.4 工序的集中与分散134.1.5 工序路线方案的确定134.1.6 工艺路线分析164.2 加工余量、工序尺寸和公差的确定174.2.1 加工余量的确定174.2.2 确定加工余量的方法174.2.3 工序尺寸及其公差的确定184.3 拟定工艺路线18第5章 工序设计2

4、05.1 选择加工设备与工艺装备205.1.1 选择机床205.1.2 选择夹具205.1.3 选择刀具205.1.4 选择量具205.2 确定工序尺寸215.2.1 确定各外圆面的工序尺寸215.2.2 确定轴向工序尺寸225.3 确定切削用量及时间定额235.3.1 工序4切削用量及时间定额24（1）加工条件245.3.2 工序5切削用量及时间定额265.3.4 工序6切削用量及时间定额28（2）加工条件285.3.5 工序7切削用量及时间定额305.3.6 工序8切削用量及时间定额325.3.13 工序12精磨磨切削用量及时间定额34第1章 零件的工艺分析1.1 零件作用轴是组成机器的主

5、要零件之一。一切作回转运动的传动零件（如齿轮、蜗杆登），都必须安装在轴上才能进行运动及动力的传递。因此轴的主要作用是支承回转零件及传递运动和动力。按照轴的承受载荷不同，轴可分为转轴、心轴和传动轴三类。倒档轴是机械变速系统中的关键性控制部件，具有截止、调节等功能。倒档轴是变速器中最重要的零件，它起到换挡变速，承受着冲击作用。由于一端与变速箱体以轴承连接，并且中心与倒档齿轮连接，因而该零件承受着一定载荷，以及一定的冲击力，所以该零件承受着静、动载荷。设计的倒档轴如图1-1所示。1.2 零件图的审核1.2.1 分析零件图（1） 检查零件图的完整性和正确性内容：检查视图是否正确与足够是否缺少结构，表达

6、是否直观与清楚，标注是否符合国家标准，尺寸、公差和技术要求的标注是否齐全与合理等。（2） 零件的技术要求分析内容：加工面的尺寸精度；加工面的形状精度；加工面之间的相互位置精度；加工表面的粗糙度以及表面质量方面的其它要求；热处理要求等。注意这些要求在保证使用性能的前提下是否经济合理，在现有生产条件下能否实现，特别分析主要表面的技术要求 。（3） 零件的材料分析要分析毛坯材料的机械性能与热处理状态，毛坯的铸造质量与被加工部分的材料硬度，是否有缺口、裂纹、夹砂等。判断加工难易程度，为选择刀具和切削用量提供有效的依据 。（4） 合理的标注尺寸1）零件图重要尺寸应直接标注，在加工时应尽量使工艺基准与设计

7、基准重合，并符合尺寸链最短的原则 。 2）零件图标注的尺寸应便于测量。 3）零件图的尺寸不应注成封闭式，避免产生矛盾。 4）零件上非配合自由尺寸，按加工顺序从工艺基准标注。5） 零件上非加工面的位置尺寸直接标，非加工面与加工面只能有一个尺寸。图1-1倒档轴零件图 表1-1零件外形要求加工表面尺寸及偏差（mm）公差及精度等级表面粗糙度Ra（µm）形位公差轴段1 16IT61.6与轴段3同轴度0.015轴段220未注6.3轴段2端面6.3轴段320IT71.6与轴段1同轴度0.015轴段3端面6.3轴段416IT91.6轴段4端面6.3轴段5M1211.2.2 零件的结构工艺性分析 （1

8、）概念：零件的结构工艺性是指在满足使用要求的前提下，制造该零件的可行性和经济性。（2）零件的结构工艺性分析应考虑几方面： 1) 有利于达到所要求的加工质量a.合理确定零件的加工精度与表面质量b.保证位置精度的可能性 2) 有利于减少加工劳动量 a.尽量减少不必要的加工 b.尽量避免内表面的加工 3)有利于提高劳动生产率 a.零件的尺寸力求一致，能用标准刀具加工。b.减少零件的装夹次数 c.零件结构应便于加工d.避免在斜面上钻孔和钻头单刃切削 e.便于多刀或多件加工此阀体的外形相对简单，没有许多加工要求高的孔和平面。而主要加工面是内孔面，轴孔之间有相当高的位置和形状的要求 。现分析结构特点如下：

9、（1） 结构特点1）外形基本是多个圆柱面成的轴体； 2）结构形状比较简单；3）轴体的加工面为左右端面和圆柱外表面。（2）技术要求如下1）尺寸精度 外圆柱面的尺寸精度、表面粗糙度要求。2）为满足箱体与轴的装配要求及轴的传动要求，几个关键外圆柱面要保证同轴度要求。1.3审查轴的工艺性：1.3.1 结构工艺 轴类零件为其长度大于直径的回转体类零件，是机器中的主要零件之一。其主要功能是支承传动件（齿轮、带轮、离合器等）和传递扭矩。本次设计中的轴为阶梯轴，其主要表面元素为圆柱面及螺纹。轴段1连接半联轴器，将扭矩输出。（零件图见图1-1所示）1.3.2 加工工艺 （1）该轴采用合金结构钢45钢，中等精度，

10、转速较高。经调质处理后具有良好的综合力学性能，具有较高的强度、较好的韧性和塑性。 （2）该轴为阶梯轴，其结构复杂程度中等，其有多个过渡台阶，根据表面粗糙度要求和生产类型，表面加工分为粗加工、半精加工和精加工。加工时应把精加工、半精加工和粗加工分开，这样经多次加工以后逐渐减少了零件的变形误差。 （3）零件毛坯采用模锻，锻造后安排正火处理。 （4）该轴的加工以车削为主，车削时应保证外圆的同轴度。 （5）在精车前安排了热处理工艺，以提高轴的疲劳强度和保证零件的内应力减少，稳定尺寸、减少零件变形。并能保证工件变形之后能在半精车时纠正。 （6）同一轴心线上各轴孔的同轴度误差会导致轴承装置时歪斜，影响轴的

11、同轴度和轴承的使用寿命。在两端面钻中心孔进行固定装夹可以有效防止径向圆跳动、保证其同轴度。 第2章 生产纲领的计算与生产类型的确定 2.1生产类型的确定（1）零件的生产类型是指企业生产专业化程度的分类，它对工艺规程的制定具有决定性的影响。机械制造的生产类型一般分为大量生产、成批生产和单件生产，成批生产分为大批生产、中批生产、和小批生产。产量越大生产专业化程度越高。按重型机械、中型机械、和轻型机械的年生产量列出了不同的生产类型的规范如表1表2-1 各种生产类型的规范生产类型零件的年生产纲领/件/年重型机械中型机械轻型机械单件生产520100小批生产510020200100500中批生产10030

12、02005005005000大批生产30010005005000500050000大量生产10005000500002.2生产纲领的计算（1）生产纲领是产品的年生产量。生产纲领的大小对生产组织和零件加工工艺规程起着很重要的作用，它决定了各工序所需的专业化和自动化的程度以及所选用的工艺方法和工艺装备。（2）零件的生产纲领的计算方式N=Qn(1+%+%)结合生产实际：零件的备品率%和零件的平均废品率%分别取4%和6%，假定产品的年产量Q要求为50000件/年，每台产品中该零件的数量为1件/台。所以综合以上数据代入上式中得：N=55000件 （3）由零件尺寸可知其属于轻型零件，生产类型为大批量生产第

13、3章 确定毛坯、绘制毛坯图3.1选择毛坯：零件材料为45号钢，要求强度较高，且工件的形状比较简单，毛坯精度低，加工余量大，生产类型为单件小批量生产。综上考虑，采用锻件，其锻造方法为模锻，毛坯的尺寸精度要求为IT12以下。3.2确定毛坯的尺寸公差3.2.1毛坯尺寸 由工艺人员手册可查得锻件单边余量厚度方向1.5-2mm，取4mm，水平方向为2.0-2.7mm，取2.5mm.锻件质量小于1kg，长度大于120mm，取其上偏差+0.17mm，下偏差-0.08mm。锻件厚度尺寸小于40mm，取其上偏差+0.12mm，下偏差-0.04mm。B/H<1,故取起偏角为5度。则锻件毛坯长度尺寸为，直径尺

14、寸为。3.2.2毛坯公差等级 根据零件图各部分的加工精度要求，锻件的尺寸公差等级为8-12级，加工余量等级为普通级，故取IT=12级。3.2.3零件表面粗糙度根据零件图可知该轴各加工表面的粗糙度至少为6.3µm。综上，锻件毛坯图如下所示。 图3-1 毛胚图第4章 倒档轴工艺规程设计4.1 工艺路线的制定4.1.1 基准的选择制订工艺过程时，首先要制订工艺路线，然后详细进行工序设计，这两个过程是相互联系的，需进行反复和综合的分析。制订工艺路线是制订工艺过程的总体布局，其任务是确定工序的数量、内容和顺序，需要从以下方面进行考虑。基准：基准是用来确定生产对象上几何要素的几何关系所依据的那些

15、点、线、面。基准根据其功用的不同可分别为设计基准和工艺基准。在工件工序图中，用来确定本工序加工表面位置的基准，加工表面与工序基准之间，一般有两次核对位置要求：一是加工表面对工序基准的距离要求，即工序尺寸要求；另一次是加工表面对工序基准的形状位置要求，如平行度，垂直度等。工件定位时，用以确定工件在夹具中位置的表面（或点，线）称为定位基准，定位基准的选择，一般应本着基准重合原则，尽可能选用工序基准作为定位基准，工件在定位时，每个工件的夹具中的位置是不确定的，一般是限制工件的六个自由度，分别是指：沿三坐标轴的移动自由度，和绕三坐标轴转动的自由度。基面的选择是工艺规程设计的重要工作之一，基面选择正确合

16、理，可以使加工质量的到保证，减轻劳动强度，生产效率得到提高。否则，会使加工困难，甚至造成加工零件报废。1）粗基准的选择粗基准选择原则：选择粗基准，主要是选择第一道机械加工工序的定位基准，以便为后续工序提供精基准。为了方便地加工出精基准，使精基准面获得所需加工精度，选择粗基准，以便于工件的准确定位。选择粗基准的的出发点是：一要考虑如何合理分配各加工表面的余量；二要考虑怎么样保证不加工表面与加工表面间的尺寸及相互位置要求，一般应按下列原则来选择：(1) 若工件必须首先保证某重要表面的加工余量均匀，则应优先选择该表面为粗基准。(2)若工件每个表面都有加工要求，为了保证各表面都有足够的加工余量，应选择

17、加工量最少的表面为粗基准。(3)若工件必须保证某个加工表面与加工表面之间的尺寸或位置要求，则应选择某个加工面为粗基准。(4)选择基准的表面应尽可能平整，没有铸造飞边，浇口，冒口或其他缺陷。粗基准一般只允许使用一次。2）精基准的选择精基准选择原则：选择精基准时，应从整个工艺过程来考虑如何保证工件的尺寸精度和位置精度，并要达到使用起来方便可靠。一般应按下列原则来选择：(1)基准重合原则；应选择设计基准作为定位基准。(2)基准统一原则；应尽可能在多数工序中选用一组统一的定位基准来加工其他各表面，采用统一基准原则可以避免基准转换过程所产生的误差，并可使各工序所使用的夹具结构相同或相似，从而简化夹具的设

18、计和制造。(3) 自为基准原则；有些精加工或光整加工工序要求加工余量小而均匀，应选择加工表面本身来作为定位基准。(4) 互为基准原则；对于相互位置精度要求高的表面，可以采用互为基准，反复加工的方法。(5) 可靠，方便原则；应选择定位可靠，装夹方便的表面作为精基准。4.1.2 加工方法的选择首先确定零件主要表面最终工序的加工方法零件是由若干个基本表面组成的。由于零件的主要表面直接影响零件和产品的质量，所以应首先确定其最终工序的加工方法。（1）工件材料的性质加工方法的选择，常受工件材料性质的限制，例如淬火钢淬火后应采用磨削加工；而有色金属磨削困难，常采用高速精密车削或金钢镗进行精加工。像灰口铸铁则

19、可以用一般的加工方法进行加工。（2）工件的结构形状和尺寸外圆表面多采用车削或磨削，回转体零件上较大直径的孔亦可采用车削或磨削，箱体上孔径较大或长度较短的孔宜选用镗削，孔径较小时宜用铰削。而这次设计的内容加工的内容为回转体零件，则一般表面的加工方法选择车削、磨削，而孔隙的加工方法为钻削、铰削。（3）各种加工方法所能达到的经济精度和表面粗糙度选定的加工方法应能达到所需要的加工精度和表面粗糙度，并符合经济性的要求。在正常加工条件下（采用符合质量标准的设备和工艺设备，以及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，称为经济加工精度，简称经济精度。常用加工方案所能达到的经济加工精度

20、和表面粗糙度。表4-1 常用加工方法所达到的经济加工精度和表面粗糙度加工表面加工方法经济精度等级IT表面粗糙度Ra/m外圆表面粗 车半精车精 车金刚石车12131011785610802.5101.2550.0051.25粗 铣半精铣精 铣121311128910802.5101.255粗 磨半精磨精 磨8978671.25100.632.50.161.25孔钻 孔扩 孔11139135801.2540半精铰精 铰89671.25100.325粗 镗半精镗精 镗12131011795202.5100.635粗 磨半精磨精 磨911910781.25100.321.250.080.63珩 磨研

21、磨67560.040.16<0.1拉 孔680.41.6平面粗铣半精铣精铣1113810685202.5100.635半精车精车 811682.5101.255粗 磨半精磨精 磨81089681.25100.632.50.161.25研 磨刮 研5657<0.10.20.8表42 内圆表面的最终加工方法加工表面尺寸精度等级表面粗糙度等级Ra/ m最终加工方案备注左边16IT61.6精磨续表14无6.3半精车20IT71.6精车右边16IT91.6精车12无6.3半精车4.1.3 加工阶段的划分当零件的加工质量要求比较高时，往往不可能在一道工序中完成全部加工工作，而必须分几个阶段来进

22、行加工。加工阶段：整个工艺过程一般需划分为如下几个阶段：预先加工阶段 这一阶段的主要任务是毛胚的准备和预先热处理消除内应力。粗加工阶段 这一阶段的主要任务是切大部分余量，关键问题是提高生产率。半精加工阶段 这一阶段的主要任务是为零件主要表面的精加工做好准备，并完成一些次要表面的加工。精加工阶段 这一阶段的主要任务是保证零件主要表面的尺寸精度、形状精度、位置精度及表面粗糙度要求。这是关键的加工阶段，大多数零件的加工经过这一加工阶段就已完成。精密加工阶段 对于零件尺寸精度和表面粗糙度要求很高的表面，还要磨削加工。这一阶段的主要任务是提高尺寸精度和减小表面粗糙度值。位置精度由前面工序保证。划分加工阶

23、段的原因1）利于保证加工质量。2）合理使用设备。3）便于安排热处理。4）便于及时发现毛坯缺陷，以及避免损伤已加工表面。4.1.4 工序的集中与分散工序集中与工序分散是拟定工艺路线时，确定工序数目或工序内容多少的两种不同原则，它与设备类型的选择有密切的关系。（1）工序集中工序集中就是将工件的加工集中在少数几道工序内完成，每道工序的加工内容较多。其特点是：1）采用高效专业设备及工艺装备，生产率高2）工件装夹次数减少，易于保证表面间位置精度，还能减少工序间运输量，缩短生产周期。3）工序数目少，可减少机床数量、操作工人数和生产面积，还可简化生产计划和生产组织工作。4）因采用结构复杂的专业设备及工艺设备

24、，故投资大，调整和维修复杂，生产准备工作量大，转换新产品比较费时。（2）工序分散工序分散就是将工件的加工，分散在较多的工序内进行，每道工序的加工内容很少，最少时每道仅有一个简单的工步。其特点是：1）设备及工艺装备比较简单，调整和维修方便，工人容易掌握，生产准备工作量少，又易于平衡工序时间，易适应产品的更换。2）可采用最合理的切削用量，减少机动时间。3）设备数量少，操作工人多，占用生产面积大。（3）工序集中与分散的选用 工序集中与工序分散各有利弊，应根据生产类型、现有生产条件、工件结构特点和技术要求等进行综合分析后选用。一般来说，大批量生产适于采用工序集中原则，可采用较复杂的机械集中，如多刀、多

25、轴机床、各种高效组合机床和自动机加工；对于一些结构简单的产品，如轴承生产，也可采用分散的原则。成批生产应尽可能采用效率高的机床，使工序适当集中。单件小批生产采用组织集中，以便简化生产组织工作。4.1.5 工序路线方案的确定制定工艺路线的出发点应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。在已确定为大批生产的条件下，可以考虑采用专用机床加工再配以专用夹具。除此之外，还应当考虑经济效果，以便使生产成本尽量降低。根据上面的分析，下面对工艺路线方案进行确定。1工序顺序的安排复杂零件的机械加工工艺路线要经过一系列切削加工、热处理和辅助工序。因此在拟定工艺路线时，工艺人员要全面地把切

26、削加工、热处理和辅助工序三者一起加以考虑。应遵循以下原则。1）切削加工工序的安排原则（1）先基面后其它（2）划分加工阶段（3）先主后次（4）先面后孔（5）安排加工顺序时还要考虑车间设备布置情况2）热处理工序的安排原则为了消除内应力、改善性能而进行的预先热处理工序，如时效、正火、退火等，应安排在粗加工之前。对于精度要求较高的零件有时在粗加工之后，甚至半精加工后还安排一次时效处理。为提高零件的综合力学性能而进行的热处理，如调质，应安排在粗加工之后半精加工之前进行，对于一些没有特别要求的零件，调质也常作为最终热处理。为了得到高硬度的表面而进行的渗碳、淬火等工序，一般应安排在半精加工之后，精加工之前。

27、对整体淬火的零件，则应在淬火之前，尽量将所有用金属切削刀具加工的表面都加工完，经过淬火后，一般只能进行磨削加工。为提高零件硬度、耐磨性、疲劳强度和抗蚀性而进行的渗氮处理，由于渗氮层较薄，引起工件的变形极小，故应尽量靠后安排，一般安排在精加工或光整加工之前。为了减小渗氮后工件的变形，渗氮前要加一消除应力工序。对于高精度的精密零件（如量块、量规、铰刀、样板、精密丝杠、精密齿轮），在淬火后安排冷处理（使零件在低温介质中继续冷却到零下80）以稳定零件的尺寸。为了提高零件表面的耐磨性或耐腐蚀性而安排的热处理工序，以及装饰为目的的而安排的热处理工序和表面处理工序（如镀锌、阳极氧化、镀铬、发蓝处理等）一般都

28、放在工艺工程的最后。本次毕业设计的泵体工艺规程的设计，采用的材料为灰口铸铁HT200，根据其使用的环境，综上所述要求，选择粗加工之前去应力退火或者人工时效处理，消除零件内的残余内应力即可。表4-3 倒档轴加工工艺过程编排工序号工序名称工序内容加工设备夹具刀具量具01锻造用模具锻造毛坯模锻机床02热处理去应力退火 加热炉03检测毛坯检验游标卡尺(0200mm)04粗车1 粗车倒档轴右端面和20mm、16mm、12mm的外圆车中心孔卧式车床三爪卡盘硬质合金车刀游标卡尺(0200mm)三爪内径千分尺（640mm）05粗车2 粗车倒档轴左端面和20、16车中心孔卧式车床四爪卡盘硬质合金车刀游标卡尺(0

29、200mm)三爪内径千分尺（640mm）06半精车1半精车倒档轴右端面和20mm、16mm、12mm的外圆，半精车退刀槽2×0.5和M12×1。磨中心孔卧式车床四爪卡盘硬质合金车刀三爪内径千分尺（640mm）角度量块（45 º）07半精车 半精车倒档轴左端面和20、16、14.倒角和退刀槽。磨中心孔卧式车床三爪卡盘硬质合金车刀三爪内径千分尺（640mm）08精车1 精车倒档轴右端面和20mm、16mm的外圆卧式车床四爪卡盘硬质合金车刀游标卡尺(0200mm) 三爪内径千分尺（640mm）09精车2 精车档轴左端面和20、16卧式车床三爪卡盘硬质合金车刀三爪内径千分

30、尺（640mm）续表：10检测去毛刺，捡测 等 尺寸及同轴度、表面粗糙度三爪内径千分尺（640mm）游标卡（0200mm）水平仪11热处理调质热处理加热炉12精磨 精磨外圆20mm、两个16mm面，保证表面粗糙度及尺寸、形状位置公差要求。精磨机三爪内径千分尺（640mm）游标卡尺(0200mm)13检测检测是否符合设计图纸。三爪内径千分尺（640mm）游标卡（0200mm）水平仪14清洗，烘干清洗，烘干检测合格的产品15打油、包装、入库将清洗、烘干过的打油、包装、入库。4.1.6 工艺路线分析毛坯：决定采用锻造造毛坯，因零件批量大，轴类零件摸锻简单，精度也较高。所以选择锻件。预先加工：1-3主

31、是要是毛坯的质量进行检验，和对毛坯进行去应力退火，及时的发现毛坯是否存在缺陷，如存在可及时的报废。粗加工阶段：4-5选择主要是除去毛坯的大部份的余量。半精加工、精加工阶段：6-9由于倒档轴零件采用的是45号钢锻件，在加工前应经进行去应力退火，因为45号钢是中碳钢，所以不用渗碳淬火，而是直接淬火。淬火后精磨磨削加工保证表面粗糙度和外圆柱表面的形位精度的要求。4.2 加工余量、工序尺寸和公差的确定4.2.1 加工余量的确定毛坯尺寸与零件设计尺寸之差称为加工余量。工艺路线拟定之后，就要对每道工序进行详细设计，其中包括正确地确定每道工序应保证的工序尺寸。而工序的确定与工序的加工余量有密切的关系。加工余

32、量的大小对零件加工质量和生产率均有较大的影响。加工余量过大，不仅增加了机械加工量、降低了和产效率，而且浪费原材料和能源，增加刀具消耗，使加工成本升高。有时，还不能保存零件最耐磨的表面层。如车床的导轨面，过大的余量会将导轨面耐磨的表面层切去。余量过小则不能保证消除前工序各种误差和表面的缺陷层。因此，合理确定加工余量的大小是制订工艺规程的重要任务之一。4.2.2 确定加工余量的方法确定加工余量的方法有三种：计算法、查表法、经验法。1)分析计算法在影响因素清楚、统计分析资料齐全的情况下，可以采用分析计算法，用式(4-1)或(4-2)计算出来。计算时，应根据所采用的加工方法特点，将计算合理简化。对于单

33、边余量 （4-1）对于双边余量 （4-2）2)查表法查表法主要以工厂生产实践和实验研究积累的经验所制成的表格为基础，并结合实际加工情况加以修正，确定加工余量。这种方法方便、迅速，生产上应用广泛。3)经验法经验法由一些有经验的工艺设计人员或工人根据经验确定的余量的大小。由于主观上怕出废品，所以经验法确定的加工余量往往偏大。这种方法多在人工操作的单件小批量生产中采用。综合本课题为大批量生产方式，轴类零件的加工，采用查表的方法。确定工序间加工余量的选用原则：a) 为缩短加工时间，降低制造成本，应采用最小的加工余量。b) 加工余量应保证得到图样上规定的精度和表面粗糙度。c) 要考虑零件热处理时引起的变

34、形，否则可能产生废品。d) 要考虑采用的加工方法、设备及加工过程中零件可能产生的变形。e) 要考虑被加工零件尺寸大小，尺寸越大，加工余量大，因为零件尺寸增大后，由切削力、内应力引起的变形的可能性也增加。f) 选择加工余量时，还要考虑工序尺寸公差的选择。因为公差工的界限决定加工余量的最大尺寸与最小尺寸。其工序公差不应超出经济加工精度的范围。g) 本工序的余量应大于上一工序留下的表面缺陷层厚度。h) 本工序的余量必须大于上工序的尺寸公差和几何形状公差。4.2.3 工序尺寸及其公差的确定工序尺寸及其公差的确定有两种情况：一种是工序尺寸及其公差与零件上某设计尺寸或其他工序尺寸相关，需要通过解算尺寸链来

35、确定，另一种是工序尺寸及其公差仅与工序余量有关，如加工过程中不存在基准的转换的情况。由于本课题是阀体零件其工序基准，测量基准，设计基准统一，其工序尺寸及其公差仅与公序余量有关。可按如下的方法计算。1) 确定该加工表面的总余量，再根据加工路线确定各工序的基本余量，校 核对每一道工序的加工余量是否合理。2) 从终加工工序起，即从设计尺寸开始，到第一道工序，逐次加上或减去各工序的基本余量，便可计算出各道工序的基本工序尺寸。3) 除终加工工序外，其它各工序按各自所采用的加工方法的经济精度等级，确定其工序尺寸及公差。4) 按“入体原则”以单向偏差方式标注工序尺寸及公差，并可作适当的调整。4.3 拟定工艺

36、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,可以考虑采用各种机床配以专用夹具,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。选择零件的加工方法及工艺路线方案如下：工序1 用模具锻造毛坯工序2 去应力退火 工序3 毛坯检验工序4 粗车倒档轴右端面和20mm、16mm、12mm的外圆工序5 粗车倒档轴左端面和20、16工序6 半精车倒档轴右端面和20mm、16mm、12mm的外圆，半精车退刀槽2×0.5和M12×1。工序7 半精车倒档轴左端面和20、16、14.倒角和退刀槽

37、。工序8 精车倒档轴右端面和20mm、16mm的外圆工序9 精车档轴左端面和20、16工序10 检测工序11 调质热处理工序12 精磨外圆20mm、两个16mm面工序13 去毛刺检测。工序14 清洗，烘干工序15 打油、包装、入库。第5章 工序设计5.1 选择加工设备与工艺装备5.1.1 选择机床（1）工序49是粗车、半精车和精车。各工序的工步数不多，成批生产不要求很高的生产率，故选用卧式车床就能满足要求。本零件外廓尺寸不大，精度要求不是很高，选用常用的CA6140型卧式车床。（3）工序12是精磨。由于加工精度较高，表面粗糙度值较低，需采用3M4740钢球研磨机。5.1.2 选择夹具其他工序使

38、用通用夹具即可。工序49采用三爪卡盘或四爪卡盘，工序12使用磨床夹具。5.1.3 选择刀具（1）在车床上加工的工序，一般选择硬质合金车刀。锻造45号钢粗加工时车削量较大，而且材料比较硬，刀具要选韧性较好的YG8，半精加工选韧性和硬度兼顾的YG6，精加工时选YG6。（2）工序12是精磨，一般使用的加工工具是砂轮，这里磨的是外圆可选用外圆砂轮。5.1.4 选择量具本零件属成批生产，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；二是按计量器具的测量方法极限误差选择。选择时，采用其中的一种方法即可。（1）选择各内孔加工面的量具 车端面与外圆面达到的精度不高用游标卡尺（0200

39、mm）即可达到要求；车16、20、16的要求达到的精度较高，因此选用精度较高的内径千分尺（50100mm）；磨16、20、16的外圆柱面时时精度更高，也选择三爪内径千分尺（640mm）。5.2 确定工序尺寸确定工序尺寸一般的方法是由表面加工的最后工序往前推算，最后工序的工序尺寸按零件图样的要求标注。当无基准转换时，同意表面的工序尺寸只与工序的加工余量有关。当基准不重合时，工序尺寸应用工艺尺寸链解算。5.2.1 确定各外圆面的工序尺寸内孔面经多次加工的工序尺寸只与加工余量有关，根据有关资料查出本零件各内孔面的总加工余量，应将总加工余量分为各工序加工余量，然后由后往前计算工序尺寸。加工余量：指加工

40、过程中所切去的金属层厚度。余量有总加工余量和工序余量之分。总加工余量（亦称毛坯余量）：由毛坯转变为零件的过程中，在某加工表面上切除金属层的总厚度，称为该表面的总加工余量（亦称毛坯余量）。一般情况下，总加工余量并非一次切除，而是分在各工序中逐渐切除，故每道工序所切除的金属层厚度称为该工序加工余量（简称工序余量）。工序余量：是相邻两工序的工序尺寸之差，毛坯余量是毛坯尺寸与零件图样的设计尺寸之差。由于工序尺寸有公差，故实际切除的余量大小不等。（1）20轴的加工余量、工序尺寸及公差的确定20轴的加工余量、工序尺寸及公差是根据尺寸链来计算的，其尺寸链如图5.2所示。图5-1从图知L1=L2-Z0 Z0为

41、精车余量0.5mm则L2=20.5mm，由于是L2在精车中保证的，查表知，精车的经济加工精度等级IT6，因此确定其公差等级为IT6，查资料其公差值为0.013mm，故。L3=L2+Z1 Z1为半精车余量1.5mm则L3=22mm，由于是L2在半精车中保证的，查表知，半精车的经济加工精度等级IT8，因此确定其公差等级为IT8，查资料其公差值为0.033mm，故。L4为毛坯，L4=L3+Z2 Z2为粗车余量1.5mm.（2）Z轴的加工余量、工序尺寸及公差的确定轴的加工余量、工序尺寸及公差是根据尺寸链来计算的，其尺寸链如图4.2所示。 从图知L1=L2+Z0 Z0为精车余量1mm则L2=17mm，由

42、于是L2在精车中保证的，查表知，精车的经济加工精度等级IT6，因此确定其公差等级为IT6，查资料其公差值为0.011mm，故。L3=L2+Z1 Z1为半精车余量2mm则L3=19mm，由于是L2在半精车中保证的，查表知，粗车的经济加工精度等级IT8，因此确定其公差等级为IT8，查资料其公差值为0.033mm，故。粗车余量为4mm。用同样的方法算出的工序加工余量、工序尺寸公差及公差等级。本零件各内孔面的工序加工余量、工序尺寸及公差、表面粗糙度如表5-1所示。表5-1 内孔面的工序加工余量、工序尺寸及公差、表面粗糙度加工表面工序双边余量工序尺寸及公差表面粗糙度粗半精精粗半精精粗半精精左边16421

43、6.33.21.6201.510.56.33.21.6右边1625216.33.21.65.2.2 确定轴向工序尺寸零件端面加工的工序尺寸只与加工余量有关，根据有关资料查出本零件各端面的加工余量。应将总加工余量分为各工序加工余量，然后由后往前计算工序尺寸。中间工序尺寸的公差按加工方法的经济加工精度确定。本零件轴向工序加工余量、工序尺寸及公差、表面粗糙度如表5-2所示。表5-2 轴向工序加工余量、工序尺寸及公差、表面粗糙度加工表面工序单边余量工序尺寸及公差表面粗糙度粗半精粗半精粗半精216.33.226.3316.33.25.3 确定切削用量及时间定额切削用量一般包括切削深度、进给量及切削速度三

44、项。确定方法是先确定切削深度、进给量，再确定切削速度。选则切削用量主要应根据工件的材料、精度要求以及刀具的材料、机床功率和刚度等情况，在保证工序质量的前提下，充分利用刀具的切削性能和机床的功率、转矩等特性，获得高生产率和低加工成本。从刀具耐用角度出发，首先应选定背吃刀量,其次选定进给量f，最后选定切削速度v。粗加工时，加工精度和表面粗糙度要求不高，毛胚余量较大。因此，选择粗加工的切削用量时，要尽量的保证较高的金属切除率，以提高生产率；精加工时，加工精度和表面粗糙度要求较高，加工余量小且均匀。因此，选择切削用量时应着重保证加工质量，并在此基础上尽量提高生产率。粗加工时，背吃刀量应根据加工余量和工

45、艺系统刚度来确定。由于粗加工时是以提高生产率为主要目标，所以在留出半精加工、精加工余量后，应尽量将粗加工余量一次切除。一般可达8-10mm。当遇到断续切削、加工余量较大或不均匀时，则应考虑多次走刀，而此时的背吃刀量依次递减，即。精加工时，应根据粗加工留下的余量确定背吃刀量，使精加工余量均匀。粗加工时对表面粗糙度要求不高，在工艺系统刚度和强度好的情况下，可以选用大一些的进给量；精加工时，应主要考虑工件表面粗糙度要求，一般表面粗糙度数值小，进给量也相应减小。切削速度主要应根据工件和刀具的材料来确定。粗加工时，v主要受刀具寿命和机床功率的限制。如超出了机床许用功率，则应适当降低切削速度；精加工时，高

46、，和f选用得都很小，在保证合理刀具寿命的情况下，切削速度应选取的尽可能高，以保证加工精度和表面质量，同时满足生产率的要求。5.3.1 工序4切削用量及时间定额 （1）加工条件工件材料：HT200, 硬度190HBS，砂型模铸造。加工要求：粗车小法兰端面和20mm、16mm、14的。机床：CA6140卧式车床，根据机械制造工艺设计简明手册表4.2-7，主电机功率为7.5Kw。刀具：YG8硬质合金车刀。主偏角的内孔车削刀具，型号为S16Q-SCFCR06S25，最小加工孔的直径为20mm。查切削用量简明手册表1.1,表1.2,表1.3得刀杆尺寸、e=35mm、s=9.0mm、L=180mm,。（2

47、）计算切削用量1）确定切削深度 已知毛坯的最大加工余量，加工余量较小，只需进行两次走刀，2）确定进给量根据切削用量简明手册表1.4，当刀杆尺寸为，以及工件直径为23时, 。根据机械制造工艺设计简明手册表4.2-9，取。确定的进给量尚需满足车床进给机构强度的需求，故需进行校验。根据CA6140车床说明书，其进给机构允许的进给力。根据切削用量简明手册表1.22，当45号钢的硬度190HBS, , , ,时，查切削用量简明手册表1.29得其公式为,其中,查表1.29-1得为修正系数即，代入数据得。切削时的修正系数为，见表1.29-2，故实际进给力为由于切削时的进给力小于车床进给机构允许的进给力，故选

48、的进给量可用。3）选择车刀磨钝标准及刀具寿命根据切削用量简明手册表1.9，车刀刀齿后刀面最大磨损限度为1.0mm，刀具寿命T=60min。4）确定切削速度切削速度即可以根据公式计算，也可以直接由表查得。根据切削用量简明手册表1.11，当，当时，查的切削速度。根据切削用量简明手册表1.27，切削速度的修正系数为：公式,代入数据得=64.7m/min根据机械制造工艺设计简明手册表4.2-8，现取，速度损失较小。故实际切削速度5）校验机床功率根据切削用量简明手册表1.25，当， ，近似为。切削功率的修正系数，见表1.29-2，所以实际切削时的功率为。切削公里处也可以根据公式计算，这时（见表1.29）

49、。式中可由表1.19查出，当，=2350N。切削力的修正系数为（表1.28），=2350×0.92=2162N,固故,因此所选择的切削用量可以采用。即，。（3）计算切削工时根据机械制造工艺设计简明手册表6.2-1。车端面时间的计算 车20内孔时间的计算 车16内孔时间的计算 车16内孔时间的计算 总时间为5.3.2 工序5切削用量及时间定额工序5的加工工序简图如图5.4所示（1）加工条件工件材料：HT200, 硬度190HBS，砂型模铸造。加工要求：粗车大法兰端面及外圆面和倒角机床：CA6140卧式车床，根据机械制造工艺设计简明手册表4.2-7，主电机功率为7.5Kw。刀具：YG8硬

50、质合金车刀。主偏角的内孔车削刀具，型号为S16Q-SCFCR06S25，最小加工孔的直径为20mm。查削用量简明手册表1.1,表1.2,表1.3得刀杆尺寸、e=35mm、s=9.0mm、L=180mm,。 （2）计算切削用量1）确定切削深度 已知毛坯的最大加工余量，加工余量较小，进行一次走刀即可，2）确定进给量根据切削用量简明手册表1.4，当刀 杆尺寸为，以及工件直径为20时, 。根据机械制造工艺设计简明手册表4.2-9，取。确定的进给量尚需满足车床进给机构强度的需求，故需进行校验。根据CA6140车床说明书，其进给机构允许的进给力。根据切削用量简明手册表1.22，当灰铸铁的硬度190HBS,

51、 , , ,时，查切削用量简明手册表1.29得其公式为,其中,查表1.29-1得为修正系数即，代入数据得。切削时的修正系数为，见表1.29-2，故实际进给力为由于切削时的进给力小于车床进给机构允许的进给力，故选的进给量可用。3）选择车刀磨钝标准及刀具寿命根据切削用量简明手册表1.9，车刀刀齿后刀面最大磨损限度为1.0mm，刀具寿命T=60min。4）确定切削速度切削速度即可以根据公式计算，也可以直接由表查得。根据切削用量简明手册表1.11，当，当时，查的切削速度。根据切削用量简明手册表1.27，切削速度的修正系数为：公式,代入数据得=64.7m/min根据机械制造工艺设计简明手册表4.2-8，

52、现取，速度损失较小。故实际切削速度5）校验机床功率根据切削用量简明手册表1.25，当， ，近似为。切削功率的修正系数，见表1.29-2，所以实际切削时的功率为。切削公里处也可以根据公式计算，这时（见表1.29）。式中可由表1.19查出，当，=2350N。切削力的修正系数为（表1.28），=2350×0.92=2162N,固故,因此所选择的切削用量可以采用。即，。（3）计算切削工时根据机械制造工艺设计简明手册表6.2-1。车端面时间的计算 车20时间的计算 总时间为5.3.4 工序6切削用量及时间定额 （2）加工条件 工件材料：45号钢, 硬度190HBS，模锻。加工要求：半精车小法兰端面和20mm、16mm、14mm的孔。机床：CA6140卧式车床，根据机械制造工艺设计简明手册表4.2-7，主电机功率为7.5Kw。刀具：YG6硬质合金车刀。主偏角的内孔车削刀具，型号为S16Q-SCFCR06S25，最大