插入耳环机械加工工艺及车外圆夹具设计

1、摘要本次设计内容涉及了机械制造工艺及机床夹具设计、金属切削机床、公差配合与测量等多方面的知识。接入耳环的工艺规程及夹具设计是包括零件加工的工艺设计、工序设计以及专用夹具的设计三部分。在工艺设计中要首先对零件进行分析，了解零件的工艺再设计出毛坯的结构，并选择好零件的加工基准，设计出零件的工艺路线；接着对零件各个工步的工序进行尺寸计算，关键是决定出各个工序的工艺装备及切削用量；然后进行专用夹具的设计，选择设计出夹具的各个组成部件，如定位元件、夹紧元件、引导元件、夹具体与机床的连接部件以及其它部件；计算出夹具定位时产生的定位误差，分析夹具结构的合理性与不足之处，并在以后设计中注意改进。关键词 ：工艺

2、、工序、切削用量、夹紧、定位、误差。AbstractThis design involves the mechanical manufacturing process and machine tool fixture design, metal cutting machine tools, tolerance and measurement, and other aspects of knowledge.The technical specification and fixture design for the access to the earrings are three parts, i

3、ncluding process design, process design and special fixture design. In the process of design should first understand the analysis of parts, parts of the process to design a blank structure, and choose the good components the processing datum, designs the process routes of the parts; then the parts o

4、f each labor step process size calculation, is the key to decide the craft equipment and the cutting process of the various design parameters; then a special fixture, the fixture selection for the various components of the design, such as connecting parts positioning elements and clamping elements,

5、guide element, fixture and machine tool and other components; positioning error is calculated when the fixture, analysis the rationality and shortcoming of fixture structure, improve and design in later.Key words: process, process, cutting parameters, clamping, positioning, error. TOC o 1-5 h z 摘 要

6、IABSTRCT II序 言 1第一章零件分析 2 HYPERLINK l bookmark4 o Current Document 零件的功用分析 2 HYPERLINK l bookmark6 o Current Document 零件的工艺分析 2第二章机械加工工艺规程制定 3 HYPERLINK l bookmark8 o Current Document 选择毛坯种类并确定制造方法 3 HYPERLINK l bookmark10 o Current Document 基面的选择 3 HYPERLINK l bookmark12 o Current Document 选择加工方法 3

7、制定工艺路线 4 HYPERLINK l bookmark14 o Current Document 确定加工余量及毛坯尺寸 5 HYPERLINK l bookmark16 o Current Document 工序设计 7 HYPERLINK l bookmark26 o Current Document 确定切削用量和基本时间 9第三章加工外圆夹具设计 33车床夹具设计要求说明 33车床夹具的设计要点 34 HYPERLINK l bookmark544 o Current Document 定位机构 36 HYPERLINK l bookmark546 o Current Docume

8、nt 夹紧机构 36 HYPERLINK l bookmark548 o Current Document 零件的车床夹具的加工误差分析 36 HYPERLINK l bookmark552 o Current Document 确定夹具体结构尺寸和总体结构 37 HYPERLINK l bookmark554 o Current Document 零件的车床专用夹具简单使用说明 38结 论 41总 结 42致 谢 44参考 文献 45 序言机械制造业是制造具有一定形状位置和尺寸的零件和产品，并把它们装备成机械装备的行业。机械制造业的产品既可以直接供人们使用，也可以为其它行业的生产提供装备，社

9、会上有着各种各样的机械或机械制造业的产品。我们的生活离不开制造业，因此制造业是国民经济发展的重要行业，是一个国家或地区发展的重要基础及有力支柱。从某中意义上讲，机械制造水平的高低是衡量一个国家国民经济综合实力和科学技术水平的重要指标。接入耳环的加工工艺规程及其钻的夹具设计是在学完了机械制图、机械制造技术基础、机械设计、机械工程材料等进行课程设计之后的下一个教学环节。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，并设计出专用夹具，保证零件的加工质量。本次设计也要培养自己的自学与创新能力。因此本次设计综合性和实践性强、涉及知识面广。所以在设计中既要注意基本概念、基本理

10、论，又要注意生产实践的需要，只有将各种理论与生产实践相结合，才能很好的完成本次设计。本次设计水平有限，其中难免有缺点错误，敬请老师们批评指正。第一章 零件分析零件的功用分析题目所给的零件是插入耳环，其作用是用来固定晾衣架的上端，当然插入耳环的作用还有很多，主要起固定功能。零件的工艺分析如图 1-1 可以看出，标有表面粗糙度符号的表面有平面、退刀槽、内孔、键槽等。其中，表面粗糙度要求最低的是表面D、 E，粗糙度为Ra50，粗糙度要求最高的是外圆 35，表面粗糙度为Ra1.6。该外圆也是插入耳环的主要设计基准。从工艺上看，键槽对 35 轴线的对称度公差为0.1 ， 孔 32 轴线对 TOC o 1

11、-5 h z 35 轴线的垂直度公差为0.5/50 ， 可以通过使用专用机床夹具来保证。 35的公差等级为IT7 级， 表面粗糙度为Ra1.6， 可以通过精车来保证。表面D、E 精度要去不高可以通过粗铣来完成， 32 孔的内孔粗糙度为Ra6.5 可以通过钻床，然后再扩钻，可达到精度。C 面通过粗铣就可以达到要求。A面也通过粗铣。对插入耳环零件图进行工艺审核后，可知该零件图视图正确、完整，尺寸、公差及技术要求齐全，加工要求合理，零件的结构工艺性较好。1-1第二章 机械加工工艺规程制定选择毛坯种类并确定制造方法按设计任务书，插入耳环成大批大量生产。由该零件的功用和原始零件图可知，该零件材料为45钢

12、，屈服强度为600MPA，该零件的形状不是十分复杂，因此毛坯的形状与零件的形状应尽量接近， 35轴的单边余量2.5mm，两边余量5.0mm，所以毛坯尺寸 40，在轴向方向3mm，所以毛坯轴向长度为150mm，所以用150 79 41的毛坯，确定加工余量及毛坯尺寸。基面的选择定位基准的选择是工艺规程制定中的重要工作，它是工艺路线是否正确合理的前提。正确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。（一）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。 35mm轴为重要表面，加工时要求余量小而均匀，尽量通过粗基准，加工出一个精基准面，因此应选择该

13、35mm轴线为粗基准。（二）精基准的选择精基准的选择有利于保证加工精度，并使工件装夹方便。在选择时，主要应该考虑基准重合、基准统一等问题。插入耳环是带有孔的零件。32mm孔是精度要求最高的高的孔，俄日避免由于基准不重合而产生误差，保证加工精度，应选 32mm孔为精基准，即遵循“基准重合”的原则。还由于零件的要求是 35mm轴和 32mm孔在垂直度上有较高的精度要求，因此选择 32mm孔作为精基准，这样就保证精度要求最高的 35mm轴的加工精度，减少加工误差。在插入耳环的加工过程中，该孔还可以作为大部分工序的定位基准，加工其他次要表面，体现了“基准统一”的选择原则。选择加工方法（一）平面的加工平

14、面加工的方法很多，有车、刨、铣、磨、拉等。对于本零件由于表面 D、 E粗糙度为Ra50，通过粗铣就可以达到。而对于C面粗糙度为Ra6.3通过粗铣也可以达到。而表面A的粗糙度要求为Ra12.5， 由表 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，根据零件的结构特点，选用端铣加工方式。（二）孔的加工孔的加工方式有钻、扩、镗、拉、磨等。 32孔内壁粗糙度为Ra6.3，采以就用钻- 扩方式进行加工，钻孔后扩孔就可以达到这个精度要求，满足安装配合E9。 5的销孔，直接用枪孔钻就可以加工出来。（三）外圆与退刀槽、攻螺纹外圆 35的加工在本

15、零件中最重要部分。由于外圆的公差等级为IT7级， 表面粗糙度Ra1.6， 所以采用粗车-半精车-精车。而对于外圆 27， 表面要进行攻螺纹，所以进行粗车就可以了。在粗车过后再用螺纹车刀进行攻螺纹。退刀槽可以用切断刀车出。（四）槽加工对槽的加工，槽的要求为Ra3.2，进过粗铣-精铣就可以达到。制定工艺路线制订工艺路线的出发点，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。在生产纲领已确定为大批生产的条件下，可以考虑采用万能性机床配以专用工夹具，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。故采用如下加工工艺： TOC o 1-5 h

16、z 工序5：粗铣二边表面D、 E定位基准：外圆 35工序10：粗铣C面定位基准：底面D面以及E面。工序15：粗车外圆 35定位基准：底面D面以及E面。工序20：粗车外圆 27（工步1）、倒角C1（工步2）及车退刀槽 24定位基准：底面D面以及E面。工序25：进行热处理调质工序30：钻 32的孔定位基准：外圆 35以及R25外圆面。工序35：扩 32的孔定位基准：外圆 35以及R25外圆面。 TOC o 1-5 h z 工序 40：半精车外圆 35定位基准： 32的孔及两边表面D、 E。工序45：精车 35定位基准：32的孔及两边表面D、E。工序50：车锥面，倒角C2定位基准：32的孔及两边表面

17、D、E。工序55：攻螺纹M27 1.5-6h定位基准：32的孔及两边表面D、E。工序60：钻 5的销孔定位基准：32的孔及两边表面D、E。工序65：粗铣键槽用铣床专用夹具，进行键的加工。工序70：精铣键槽用铣床专用夹具，进行键的加工工序75：铣A面定位基准： 32的孔及两边表面D、 E。确定加工余量及毛坯尺寸（一） 确定加工余量插入耳环的材料为45钢，屈服强度600MPa，采用砂型机器造型，且为批量生产。由表5-2 知，铸钢件采用砂型机器造型时，铸件的尺寸公差为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 可查得个加工表面余

18、量如下表：表 1-1加工表面单边余量/mm双边余量/mm备注两边面D、 E面36粗铣一次完成 35外圆36基本尺寸为81mm 32孔 E936先用钻头钻孔至 31， 再扩至 32。 基本尺寸为孔深尺寸 36mm。铣键槽3无基本尺寸为 25M27x1.5-6h 的螺纹714主要由 35外圆的毛坯尺寸决定轴向长度84尺寸3无车锥面、粗车 27端面、粗车 35端面共同决定确定毛坯基本尺寸加工表面的毛坯尺寸只需将零件尺寸加上查取得相应加工余量即可，所得毛坯尺寸如表3-2 所示：表 3-2零件尺寸/mm加工余量/mm毛坯尺寸/mm36642 356 4181384确定毛坯尺寸公差5-1 ，选用 CT7

19、级查的各铸件加工尺寸公差如表3-3 所示：表 3-3毛坯尺寸/mm公差 /mm标注结果421.8错误！未找到引用源。411.8842.2（四） 绘制毛坯简图根据以上内容及砂型铸件的有关标准与规定，绘制毛坯简图，如图3-1：工序设计（一）选择加工设备与工艺装备.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。根据以上内容和考虑零件经济度与零件表面设计相适应，又本零件的加工余量和硬度不是很大，故选定各工序机床如下：（ 1）工序05： X

20、A5032 立式升降台铣床，主要技术参数见表5-13。（2）工序10、65、70、75、 80：X6132 万能铣床。（3）工序15、20、25、45、 50、55、 60：选择CA6140 车床（4）工序35、40：选用Z3025 摇臂钻床。.选择夹具对于成批生产的零件，大多采用专用机床夹具。在保证加工质量、操作方便、满足高效率的前提下，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，专门设、制造。.选择刀具根据加工工艺需要刀具的选择情况如下：（ 1）工序05 二边表面D、 E 高速钢镶齿套式面铣刀（ 2）工序35 钻 32高速钢锥柄麻花钻（3）工序15、45、50Y

21、T类硬质合金（4）工序70、75 铣键槽高速钢镶齿套式面铣刀在刀具选择过程中尽量选择通用刀具。在中批生产中，不排除在某些工序中使用专用刀具，但专用刀具需要专门定做，详细的内容可参阅金属切削刀具等教材及相关资料。.选择量具选择量具的原则是根据被测对象的要求，在满足测量精度的前提下，尽量选用操作方便、测量效率搞的量具。量具由通用量具和各种专业量具，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、几何形状等以及被测工件的特点，如工件的形状、大小、精度、生产类型等。本零件属于成批生产，一般采用通用量具。选择量具的方法有两种：一种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查

22、得相应的安全裕度A 和计量器具的不确定度允许值U1 (U10.9A),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。下面以精车 35 为例选择量具。外圆 35 的尺寸公差T=0.025，选择刻度值为0.001mm 的千分尺。(二)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。工序的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

23、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。1) 35 的外圆表面：工序名称工序基本余量工序尺寸精度粗糙度精车0.535IT7Ra1.6半精车1.5 35.5IT9Ra6.3粗车437IT11Ra12.5毛坯412)加工M27x1.5-6h 的螺纹：工序名称工序基本余量工序尺寸精度粗糙度攻螺纹M27x1.5-6h粗车1427IT11Ra12.53) 32E9的孔：工序名称工序基本余量工序尺寸精度粗糙度扩132IT10R6.3钻3030IT11R12.54）铣键槽工序名称工序基本余量工序尺寸精度粗糙度精

24、铣0.58IT8Ra3.2半精铣1.57.5IT11Ra6.3粗铣555）轴向长度84 尺寸：工序名称工序基本余量工序尺寸精度粗糙度车锥面184IT8Ra6.3粗车27端面185IT11Ra12.5粗车35端面186IT11Ra12.5毛坯872.7 确定切削用量和基本时间切削用量包括切削速度、进给量和背吃刀量，确定方法是先确定背吃刀量，再进给量，最后确定切削速度。不同的加工性质，对切削加工的要求不一样。粗加工时，应尽量保证较高的金属切削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，确定适合的切削速度。精加工时，首先应保证工件的加工精度和

25、表面质量要去，故一般选用较小的背吃刀量和进给量，而尽可能选用较高的切削速度。（一）工序05（粗铣两边面D、 E）切削用量及基本时间的确定1. 切削用量本道工序是粗铣端面，已知加工材料为45 钢，机床选用XA5032 立式铣床，选用刀具为高速钢镶齿套式面铣刀，其参数：直径d=125mm,孔径D=40mm，宽L=40mm，齿数z=14. 根据表 5-26 确定铣刀角度，选择前角=20，后角 =12，主偏角 k=60，螺旋角 =10，已知铣削宽度为63mm，铣削背吃刀量为ap=6mm。（ 1） 确定每齿进给量a f 根据表 5-13 知 XA5032型立式铣床的主电机功率为 7.5kw, 查表 5-

26、27 知当工艺系统刚性中等、镶齿端铣刀加工铸铁时，其每齿进给量af 0.08 0.15mm/ z。由于本工序被吃刀量和铣削宽度较小，故选择最大的每齿进给量。af 0.08mm / z（ 2）选择铣刀磨钝标准和耐用时度根据表 5-28 ，用高速钢镶齿端铣刀粗加工铸剑时，选择铣刀后刀面磨损极限值为2.0mm，查表5-29 知铣刀直径d=80mm时，经插值的端铣刀的合力耐用度T=50min。刀具耐磨用度是指刃磨后的刀具自开始切削直到磨损量达到磨钝的标准所经历的总切削时间。（ 3）确定切削速度和工作台每分钟进给量vf 查表 5-30 知，高速钢铣刀铣削速度为15 25m/min ，则所需铣床主轴转速范

27、围是1000vn v 38.2 63.7r /mind根据XA5032机床的标准主轴转速，由表 5-13 选取 n=60r/min, 则实际铣削速度为125 60vm/min 23.55m/min1000工作台每分钟进给量为vf fnaf zn 0.08 14 60mm / min 67.2mm / min根据表 5-13 中工作台标准纵向进给量，选取vf 60mm/ min ， 则实vf60af0.071mm/zf zn 10 604） 校验机床功率5-31 和表 5-32 知， 铣削力 Fz和铣削功率Pm 计算公式如下：Cv7FzxF yF uFCFaP af aw zqF wF d0 n

28、kFZ(N)Fzv60 103(kW)所 xFFzCxF yF uFF aPafaw z788 60.95 0.0710.8 631.1 14qF wFd0q n1251.10.92 3336.15(N)PmFzv60 1031891.1 15.0860 1030.48(kW)XA5023铣床主电机功率为7.5kW。故选用切削用量合适。最后的切削用量为aP 3mmaf 0.071mmvf 60mm/minv 0.39m/ s2.基本时间tm根据表 5-33 知， r90o 的端铣刀对铣削的基本时间为lw l1 l2tmvf式中，l w 工件铣削部分长度，单位为mm；l1 切 入 行 程 长 度

29、 ， 单 位 为 mml10.5(d0d02aw2 )aP ；tan rl2切出行程长度，单位mm；v f 工作台每分钟进给量，单位为mm/min 。vf60mm / min, lw 63mm。 由表 5-34 查的切入切出行程长度l1 l2 12mm。所以，基本时间为63 12tm1.25min60（二） 工序15（粗车 35 外圆）切削用量及基本时间的确定本工序为粗车35mm外圆，机床采用最常用的CA6140 卧式车床，采用 YT15 硬质合金刀具，根据加工条件和工件材料由表5-35、表 5-36、表 5-37、表5-38 得刀具参数为主偏角r 45 、前角 010 、刃倾角s 5 、刀尖

30、圆弧半径r 0.8mm车刀加工。由表5-39 知，选用杆部直径为 20mm 的圆形车刀。由表5-40 知， 车刀合理耐用度为T 60min 。1.确定粗车 35 外圆切削用量（ 1）确定背吃刀量a p 由前述可知粗车时双边加工余量为4mm，粗车后外圆直径为37mm，故单边余量为2mm，即a 2mm。p（ 2）确定进给量f 对于粗加工，根据表5-42，按照CA6140 机床的进给量值，以及参考金属加工工艺及工装设计第95 页表 4-53 可知，当加工 45钢时，车刀刀杆尺寸B H 为 20 30，背吃刀量a =2.0mm，则进给量 f=0.40.5mm/r ，因此选取f 0.4mm / r 。3

31、）确定切削速度v 根据表 5-43 的计算公式确定切削速度CvvTmaxpvf yvkv(m/min)式中， Cv 242, xv 0.15,yv 0.35,m 0.2，因本例的加工条件与该公式应用条件不完全相同，故需根据表5-32 对车削速度进行修正：根据 刀 具 耐 用 度 T=60min ， 得 修 正 系 数 为 kT 1.0 ； 根 据 工 件 材 料b 600MPa ，得修正系数为kMv 1.0；根据毛坯表面状态得修正系数为 ksv 0.8， 刀具材料为YT15 ， 得修正系数ktv 1.0；主偏角r 45 ，经插值得修正系数k 1.0。所以rv242v 02015035 1.0

32、1.0 0.8 1.0 1.0/min 106.0m/min600.220.15 0.40.351000v1000 10635r / min 964.2r /min查表 5-44，以及参考金属加工工艺及工装设计第98 页表 4-58 外圆切削速度参考值可知，V =1.51.83m/s，则所需车床主轴转速范围n=709874.2r/min ，根据 CA6140 机床上的主轴转速选择n 710r / min ，则实际切削速度为nd v1000710351000r/ min 78.1r /min式如下：4) 检验机床功率5-45， 查得切削力Fz和切削功率Pm 计算公xFz yFz nFzFz CF

33、zap zf v zkFz(N)FzvPmz 3 (kW)m 60 103式 中 ， CF2650, xF1.0, yF0.75, nF0.15kFzkTFz kMFz k r Fz k 0 Fz ，由表 5-32 得：与刀具耐用度有关的修正系数kTF1.0，与工件材料有关的修正系数kMF1.0，与主偏角相关的修正系数 k rFz1.0 ；与前角有关的修正系数k 0Fz1.0 。因此总的修正系数为kFv 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0所以，切削力为Fz2650 21.0 0.40.75 106.0 0.15 1.0N 1245.1N切削功率为1245.1 78.160 103kW 1.

34、62kW根据表 5-46 知： CA6140 机床主电机功率Pm 7.5kW，因Pm PE ， 故上述切削用量可用，最后所确定的切削用量为ap 2mm;f 0.4mm/r ；v 78.1m / min( n 710r / min) 。2. 基本时间tm由表 5-47 得外圆的基本时间为tmll1l2 l3i fn式中， l 切削加工长度，单位为 mm；l1l2apmm， l1 p (23)；tan rmm， l2 (35)mm；l3 单件小批量生产时的试切附加长度，单位为mm；i 进给次数。2已知 l 87mm ， l12.5mm 4.5mm， l2 4mm， l3 0，1 tan 4523i

35、 1 ， f 0.08mm / r ， n 1120r / min 。所以，基本时间为87 4.5 4 0tmmin 0.34 minm 0.4 710（三） 工序20、 25（粗车 27 外圆、倒角C2、锥面及切退刀槽）切削用量及基本时间的确定本工序为粗车27mm外圆，机床采用最常用的CA6140 卧式车床，采用 YT15 硬质合金刀具，根据加工条件和工件材料由表5-35、表5-36、表 5-37、表 5-38 得刀具参数为主偏角r 45 、前角 010 、刃倾角s 5 、刀尖圆弧半径r 0.8mm车刀加工。由表5-39 知，选用杆部直径为 20mm 的圆形车刀。由表5-40 知， 车刀合理

36、耐用度为T 60min 。.确定粗车 27 外圆切削用量（ 1）确定背吃刀量a p 由前述可知粗车时双边加工余量为8mm，粗车后外圆直径为27mm，故单边余量为4mm，即 a 4mm。p（ 2）确定进给量f 对于粗加工，根据表5-42，按照CA6140 机床的进给量值，以及参考金属加工工艺及工装设计第95 页表 4-53 可知，当加工 45钢时，车刀刀杆尺寸B H 为 20 30，背吃刀量a =4.0mm，则进给量 f=0.40.5mm/r ，因此选取f 0.4mm / r 。3）确定切削速度v 根据表 5-43 的计算公式确定切削速度CvvTmaxpvf yvkv(m/min)242v600

37、.220.15 0.40.351000vd1000 10635r / min 964.2r /min式中， Cv 242, xv 0.15,yv 0.35,m 0.2，因本例的加工条件与该公式应用条件不完全相同，故需根据表5-32 对镗削速度进行修正：根据 刀 具 耐 用 度 T=60min ， 得 修 正 系 数 为 kT 1.0 ； 根 据 工 件 材 料b 600MPa ，得修正系数为kM 1.0；根据毛坯表面状态得修正系数为 ksv 0.8， 刀具材料为YT15 ， 得修正系数ktv 1.0；主偏角r 45 ，经插值得修正系数k v 1.0。所以1.0 1.0 0.8 1.0 1.0/

38、min 106.0m/min查表 5-44，以及参考金属加工工艺及工装设计第98 页表 4-58 外V =1.51.83m/s，则所需车床主轴转速范围n=709874.2r/min ，根据 CA6140 机床上的主轴转速选择n 710r / min ，则实际切削速度为4) 检验机床功率nd v100071035 r/ min 78.1r/min1000式如下：5-45， 查得切削力Fz和切削功率Pm 计算公xFz yFz nFzFz CFzap zf v zkFz(N)FzvPmz 3 (kW)m 60 103式中CF2650, xF1.0, yF0.75, nF0.15kFzkTFz kMF

39、z k r Fz k 0 Fz ，由表 5-32 得：与刀具耐用度有关的修正系数kTF1.0，与工件材料有关的修正系数kMF1.0，与主偏角相关的修正系数 k rFz 1.0 ；与前角有关的修正系数k 0Fz1.0 。因此总的修正系数为kFv 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0所以，切削力为Fz 2650 41.0 0.40.75 106.0 0.15 1.0N2490.2N切削功率为Pm67.7 70.37kW 3.24kWm 60 103根据表 5-46 知： CA6140 机床主电机功率Pm 7.5kW，因Pm PE ，故上述切削用量可用，最后所确定的切削用量为ap 2mm;f 0.

40、4mm/r ；v 78.1m / min( n 710r / min) 。. 基本时间tm由表 5-47 得外圆的基本时间为l1 l2 l3tmifn式中， l 切削加工长度，单位为 mm；ap刀具切人长度，单位为mm， l1（2 3） ；tan r刀具切入长度，单位为mm， l2 （3 5）mm；单件小批量生产时的试切附加长度，单位为mm；i 进给次数。4已知 l 34mm ， l12.5mm 6.5mm ， l2 4mm， l3 0，1 tan 4523i 1 ， f 0.4mm/ r ， n 710r /min 。所以，基本时间为34 6.5 4 0 tmmin 0.16 minm 0.

41、4 710（四）工序35、 40（钻及扩 32mm 孔 ） 切削用量及基本时间的确定本工序为钻及扩 32mm的孔，所选用机床为Z3025 摇臂钻床。根据表5-19 知选取d=30mm,l=294mm,莫氏圆锥号为3 号的高速钢锥柄麻花钻作为刀 具 。 根 据 表 5-48 选 择 的 麻 花 钻 参 数30o,2118o,50o, f 8o。 由表 5-49 知，当d0 20 30mm时，选择钻头后刀面磨损极限值为0.9mm，耐用度T=50min。1. 切削用量30 0（ 1）确 定 背 吃 刀 梁 aP 钻 孔 时 ， aP15mm ， 故 可 取2aP =15mm。（ 2）确定进给量f 按

42、照加工要求决定进给量。钻头直径d0 30mm，工件材料为45 钢时，根据表5-50，钻头进给范围0.45 0.55 mm/r. 根据表 5-51 ，选取 f 0.5mm/r 。因为孔的深度与孔的直径相差不多，故无需修正系数来修正。（ 3）确定切削速度v 根据表 5-52 的计算公式CVd0ZV vXTmaPXV fyvkv(m/min)式中，CV 6.1, zv 0.4,xv0,yv 0.5,m 0.2,apx 15mm。因本例的加工的条件与该公式应用条件不完全相同，故对切削速度进行修正，5-53 得：根据刀具耐磨度T=50min ，得修正系数k kTv 1.0;工件材料 b =600MPa，

43、得修正系数为kMv 1.16；刀具材料为高速钢，得修正系数ktv1.0；钻头为标准刃磨形状，得修正系数。所以kv kTvkMvksvktvkxvklv1.0 1.0 0.8 1.0 0.87 1.0 0.7CVd0ZVmXV yvT aPf6.1 300.4kv 02005 0.7m / min 10.76m /minv 500.2 150 0.50.51000v1000 10.76m/minm/min 114.17m/mind030根据 Z3025 机床标准主轴转速，由表5-54 选取 n=125m/min, 实际转速为：30 125vm/min 11.78m/min10004）校验机床功率

44、由表5-55，查的转矩T 和切削功率Pm 计算公式如下：T CTd0zT f yTkT (N m)TvPm 30Tvd0 (kW)式中，CT0.305,ZT2.0, yT0.8， kTkxT kVBT ,由表5-56得：与加工材料有关的修正系数45 钢的修整系数为kMT1.0；与刃磨形状有关的修正系数kxT1.0；与刀具磨钝有关的修正系数kVTB0.87。因此总的修正系数为kTkxT kVBT1.0 0.87 0.87所以钻孔时的转矩为T CTd0zT f yTkT0.305 302 0.50.8 0.87 137.16(N m)切削功率为TvPm 30d0137.16 11.7830 301

45、.79(kW)5-14 知， Z3025 机床主轴的最大转矩Tm 196.2N m ， 主PE 2.2kw。 由于 T Tm,Pm PE故选用的切削用量可以用。最后确定的切削用量为aP=15mmf 0.5mm/ rv 11.78m/min2.基本时间tm由表 5-57 的钻孔的基本时间为lwlffnl1式中， l w 共建切削部分长度，单位为mm；l f 切入量，单位mmm， l f cos r 3；2rl 1 超入量，单位mm, l 1 (2 4)mm:lw=36mm,lfd m cos r 2r3=lf30118ocos3=10.73mm22l1 3mm所以，加工3 个空所用基本时间为tm

46、 =3tlw lfl13=3fn36 10.73 3 2.3min0.5 125（五） 工序 45（半精车 35 外圆）切削用量及基本时间的确定本工序为半精车35mm外圆，机床采用最常用的CA6140 卧式车床，采用 YT15 硬质合金刀具，根据加工条件和工件材料由表5-35、表5-36、表5-37、表5-38 得刀具参数为主偏角r 45 、前角 010 、刃倾角s 5 、刀尖圆弧半径r 0.8mm车刀加工。由表5-39 知，选用杆部直径为 20mm 的圆形车刀。由表5-40 知， 车刀合理耐用度为T 60min 。.确定粗车 35 外圆切削用量确定背吃刀量a p 由前述可知粗车时双边加工余量

47、为1.5mm， ,半 精 车 后 外 圆 直 径 为 35.5mm ， 故 单 边 余 量 为 0.75mm， 即a 0. 7 5mm。 p（ 2）确定进给量f 对于半精加工，根据表5-42，按照 CA6140 机床的进给量值，以及参考金属加工工艺及工装设计第95 页表 4-53 可知， 当加工 45 钢时， 车刀刀杆尺寸B H 为 20 30， 背吃刀量a =0.75mm，因此选取f 0.1mm / r 。( 3)确定切削速度v 根据表 5-43 的计算公式确定切削速度v m Cxvv yv kv (m/ min)T ap f式中， Cv 242, xv 0.15,yv 0.35,m 0.2

48、，因本例的加工条件与该公式应用条件不完全相同，故需根据表5-32 对车削速度进行修正：根据 刀 具 耐 用 度 T=60min ， 得 修 正 系 数 为 kT 1.0 ； 根 据 工 件 材 料b 600MPa ，得修正系数为kMv 1.0；根据毛坯表面状态得修正系数为 ksv 0.8， 刀具材料为YT15 ， 得修正系数ktv 1.0；主偏角r 45 ，经插值得修正系数k 1.0。所以rv242v 60 0.2 0.750.15 0.10.351.0 1.0 0.8 1.0 1.0/min199.5m/min1000v 1000 199.5nr /min 1814.7r/ mind35查表

49、5-44， 根据 CA6140 机床上的主轴转速选择n 1400r / min ， 则实际切削速度为nd v1000140035r /min 153.9r / min1000式如下：4) 检验机床功率5-45， 查得切削力Fz和切削功率Pm 计算公Fz CFzaxpFzfyFzvnFzkFz(N)FvPm 60Fz1v03 (kW)式中CF2650, xF1.0, yF0.75, nF0.15zzzzkFzkTFz kMFz k r Fz k 0 Fz ，由表 5-32 得：与刀具耐用度有关的修正系数kTFv1.0，与工件材料有关的修正系数kMFz1.0，与主偏角相关的修正系数 k rFz1.

50、0 ；与前角有关的修正系数k 0Fz1.0 。因此总的修正系数为kFv1.0 1.0 1.0 1.0 1.0所以，切削力为Fz 2650 0.751.0 0.10.75 153.9 0.15 1.0N 166.0N切削功率为166.0 153.9 3 60 103kW 0.43kW根据表 5-46 知： CA6140 机床主电机功率Pm 7.5kW，因PmPE ，故上述切削用量可用，最后所确定的切削用量为ap 0.75mm;f 0.1mm/r ；v 153.9m/min(n 1400r / min) 。2. 基本时间tm由表 5-47 得外圆的基本时间为tml l1 l2 l3 ifnmm；式

51、中， l 切削加工长度，单位为apl1刀具切人长度，单位为mm， l1(2 3) ；tan rl2mm， l2 (35)mm；l3单件小批量生产时的试切附加长度，单位为mm；i 进给次数。0.75已 知 l 87mm ， l12.5mm 3.25 mm ， l2 4mm ，1 tan 452l30， i 1 ， f 0.1mm / r ， n 1400 r / min 。所以，基本时间为87 3.25 4 0tmmin 0.67 minm 0.1 1400（六） 工序 50（精车 35 外圆）切削用量及基本时间的确定本工序为精车35mm外圆，机床采用最常用的CA6140 卧式车床，采用 YT1

52、5 硬质合金刀具，根据加工条件和工件材料由表5-35、表 5-36、表 5-37、表 5-38 得刀具参数为主偏角r 45 、前角 010 、刃倾角s 5 、刀尖圆弧半径r 0.8mm车刀加工。由表5-39 知，选用杆部直径为 20mm 的圆形车刀。由表5-40 知， 车刀合理耐用度为T 60min 。.确定精车 35 外圆切削用量（ 1）确定背吃刀量a p 由前述可知粗车时双边加工余量为0.5mm，精车后外圆直径为35mm， 故单边余量为0.25mm， 即 a 250. mm 。p（ 2）确定进给量f 对于精加工，根据表5-42，按照CA6140 机床的进给量值，以及参考金属加工工艺及工装设

53、计第95 页表 4-53 可知，当加工 45钢时， 车刀刀杆尺寸B H 为 20 30， 背吃刀量a =0.75mm， 因此选取 f 0.08mm / r 。3）确定切削速度v 根据表 5-43 的计算公式确定切削速度CvTmaxpvf yvkv(m/min)式中，Cv 242,xv 0.15, yv 0.35,m 0.2，因本例的加工条件与该公式应用条件不完全相同，故需根据表5-32 对车削速度进行修正：根据刀具耐用度T=60min ， 得修正系数为kT 1.0； 根据工件材料b 600MPa，vb得修正系数为kM v 1.0； 根据毛坯表面状态得修正系数为ksv 0.8， 刀具材料为 YT

54、15 ，得修正系数ktv 1.0；主偏角r 45 ，经插值得修正系数 k v1.0 。所以r242600.2 0.250.15 0.080.351000v 1000 254.4r / min 2313.6r /min 351.0 1.0 0.8 1.0 1.0/ min 254.4m/min4) 检验机床功率nd v1000FzCFzaxpFzfyFzvnFzkFz(N)查表 5-44， 根据 CA6140 机床上的主轴转速选择n 1400r / min ， 则实际切削速度为140035r /min 153.9r / min10005-45， 查得切削力Fz和切削功率Pm 计算公式如下：FvP

55、m 60Fz1v03 (kW)式中CFz2650, xF1.0, yF0.75, nF 0.15kFzkTFz kMFz k r Fz k 0 Fz ，由表5-32 得：与刀具耐用度有关的修正系数kTFv1.0，与工件材料有关的修正系数kMFz1.0，与主偏角相关的修正系数 k rFz1.0 ；与前角有关的修正系数k 0Fz1.0 。因此总的修正系数为kF1.0 1.0 1.0 1.0 1.0v所以，切削力为Fz 2650 0.251.0 0.080.75 153.9 0.15 1.0N 46.82N切削功率为46.82 153.960 103kW 0.12kW根据表 5-46 知： CA61

56、40 机床主电机功率Pm 7.5kW，因PmPE ，故上述切削用量可用，最后所确定的切削用量为ap 0.25mm;f 0.08mm / r ；v 153.9m/min(n 1400r / min) 。. 基本时间tm由表 5-47 得外圆的基本时间为l1 l2 l3tmifn式中， l 切削加工长度，单位为 mm；ap刀具切人长度，单位为mm， l1 p (2 3) ；tan r刀具切入长度，单位为mm， l2 (3 5)mm；单件小批量生产时的试切附加长度，单位为mm；i 进给次数。l2 4mm ，CA6140 卧式5-35、表010 、0.25知 l 87mm ， l12.5mm 2.75

57、mm ，1 tan 45l30， i 1 ， f 0.08mm / r ， n 1400r / min 。所以，基本时间为87 2.75 4 0tmmin 0.84minm 0.08 1400(七) 工序 60(车削螺纹)切削用量及基本时间的确定本工序为车削M 27 1.5 6h 外圆，机床采用最常用的车床，采用YT15 硬质合金刀具，根据加工条件和工件材料由表5-36、表 5-37、表 5-38 得刀具参数为主偏角r 45 、前角刃倾角 s 5 、刀尖圆弧半径r 0.8mm车刀加工。由表5-39 知，选用杆部直径为20mm 的 圆形刀。由表5-40 知，车刀合理耐用度为T 60min 。.确

58、定M 27 1.5 6h 外圆切削用量确定背吃刀量a 由前述可知车削时双边加工余量为1.5mm， ,p车 削 螺 纹 后 外 圆 直 径 为 M 27mm ， 故 单 边 余 量 为 0.75mm， 即a0.75 mm。p（ 2）确定进给量f 对于粗加工，根据表5-42，按照CA6140 机床的进给量值，以及参考金属加工工艺及工装设计第95 页表 4-53 可知，当加工 45钢时， 车刀刀杆尺寸B H 为 20 30， 背吃刀量a =0.75mm， 因此选取 f 0.08mm / r 。根据表 5-43 的计算公式确定切削速度CvTmfyv kv(m/min)（ 3）确定切削速度vv0.50,

59、m 0.30， 因本例的加工条件与该公式式中，Cv 20.3,yv应用条件不完全相同，故需根据表5-32 对车削速度进行修正：根据刀具耐用度 T=60min ，得修正系数为kTv 1.0；根据工件材料b 600MPa，得修正系数为kM1.0； 根据毛坯表面状态得修正系数为ksv 0.8， 刀具材料为高速钢，得修正系数ktv 1.0；主偏角r 45 ，经插值得修正系数 k v1.0 。所以v 20.31.0 1.0 0.8 1.0 1.0 / min 16.81m/min60 0.3 0.080.51000v 1000 16.8127r/ min 198.2r / min查表5-44，根据CA6

60、140 机床上的主轴转速选择n 200r /min ，则实际切削速度为nd v100020027r/ min 16.96m/ min10004) 检验机床功率由表 5-45， 查得切削力Fz和切削功率Pm 计算公式如下：FzxF yFz nFCFz ap f v kFz (N)式中Pm 60 z103(kW)CF 18 7xF 0, yF 1zzzn0Fz，kFzkTFz kMFz k r Fz k 0 Fz ，由表5-32 得：与刀具耐用度有关的修正系数kTFv1.0，与工件材料有关的修正系数kMFz1.0，与主偏角相关的修正系数 k F 1.0 ；与前角有关的修正系数k F 1.0 。因此