機械工藝學吳晶迪

1、 序言機械加工工藝規(guī)程，是規(guī)定零件機械加工工藝過程和操作方法的重要工藝文件。它不僅是企業(yè)生產中重要的技術文件，也是機械制造過程中用于指導生產、組織加工和管理工作的基本依據，還是新建和改建工廠或車間的基本資料。本次課程設計是在學習了機械制造技術課程之后，我們綜合所學的基礎和專業(yè)知識，在老師的指導下進行系統(tǒng)、全面的一次綜合性生產實踐的檢驗。課程設計說明書概括性的介紹了設計過程，,對設計中各部分內容作了重點的說明、分析、論證和必要的計算，系統(tǒng)性整理、表達了在機械加工工藝設計過程中涉及到的專業(yè)知識和基本要求，有條理的表達了自己對工藝規(guī)程作用的獨到見解。這次綜合性的訓練，我在以下幾方面得到鍛煉: (1)

2、運用機械制造工藝學課程中的基本原理以及在生產實習中學到的實踐知識，正確地解決 一個零件在加工中的定位，夾緊以及工藝路線安排，工藝尺寸確定等問題，保證零件的加工質量。 (2).提高結構設計能力。通過設計零件的訓練，獲得根據被加工零件的加工要求，設計出高效，省力，經濟合理而能保證加工質量的零件的能力。我希望通過這次課程設計對自己未來將從事的工作進行一次適應性訓練，從中鍛煉自己發(fā)現(xiàn)問題，分析問題和解決問題的能力，為今后參加工作打下良好的基礎。由于個人水平亟待提高，設計尚有許多不足之處，懇請老師給予指教，本人將表示真誠的感謝！目錄第1章 零件的工藝分析31.1 零件作用31.2 零件圖的審核31.2.

3、1 分析零件圖31.2.2 零件的結構工藝性分析51.3審查軸的工藝性：51.3.1 結構工藝6第2章 生產綱領的計算與生產類型的確定7第3章 確定毛坯、繪制毛坯圖83.1選擇毛坯：8第4章 倒檔軸工藝規(guī)程設計94.1 工藝路線的制定94.1.1 基準的選擇94.1.2 加工方法的選擇104.1.3 加工階段的劃分124.1.4 工序的集中與分散134.1.5 工序路線方案的確定134.1.6 工藝路線分析164.2 加工余量、工序尺寸和公差的確定174.2.1 加工余量的確定174.2.2 確定加工余量的方法174.2.3 工序尺寸及其公差的確定184.3 擬定工藝路線18第5章 工序設計2

4、05.1 選擇加工設備與工藝裝備205.1.1 選擇機床205.1.2 選擇夾具205.1.3 選擇刀具205.1.4 選擇量具205.2 確定工序尺寸215.2.1 確定各外圓面的工序尺寸215.2.2 確定軸向工序尺寸225.3 確定切削用量及時間定額235.3.1 工序4切削用量及時間定額24（1）加工條件245.3.2 工序5切削用量及時間定額265.3.4 工序6切削用量及時間定額28（2）加工條件285.3.5 工序7切削用量及時間定額305.3.6 工序8切削用量及時間定額325.3.13 工序12精磨磨切削用量及時間定額34第1章 零件的工藝分析1.1 零件作用軸是組成機器的主

5、要零件之一。一切作回轉運動的傳動零件（如齒輪、蝸桿登），都必須安裝在軸上才能進行運動及動力的傳遞。因此軸的主要作用是支承回轉零件及傳遞運動和動力。按照軸的承受載荷不同，軸可分為轉軸、心軸和傳動軸三類。倒檔軸是機械變速系統(tǒng)中的關鍵性控制部件，具有截止、調節(jié)等功能。倒檔軸是變速器中最重要的零件，它起到換擋變速，承受著沖擊作用。由于一端與變速箱體以軸承連接，并且中心與倒檔齒輪連接，因而該零件承受著一定載荷，以及一定的沖擊力，所以該零件承受著靜、動載荷。設計的倒檔軸如圖1-1所示。1.2 零件圖的審核1.2.1 分析零件圖（1） 檢查零件圖的完整性和正確性內容：檢查視圖是否正確與足夠是否缺少結構，表達

6、是否直觀與清楚，標注是否符合國家標準，尺寸、公差和技術要求的標注是否齊全與合理等。（2） 零件的技術要求分析內容：加工面的尺寸精度；加工面的形狀精度；加工面之間的相互位置精度；加工表面的粗糙度以及表面質量方面的其它要求；熱處理要求等。注意這些要求在保證使用性能的前提下是否經濟合理，在現(xiàn)有生產條件下能否實現(xiàn)，特別分析主要表面的技術要求 。（3） 零件的材料分析要分析毛坯材料的機械性能與熱處理狀態(tài)，毛坯的鑄造質量與被加工部分的材料硬度，是否有缺口、裂紋、夾砂等。判斷加工難易程度，為選擇刀具和切削用量提供有效的依據 。（4） 合理的標注尺寸1）零件圖重要尺寸應直接標注，在加工時應盡量使工藝基準與設計

7、基準重合，并符合尺寸鏈最短的原則 。 2）零件圖標注的尺寸應便于測量。 3）零件圖的尺寸不應注成封閉式，避免產生矛盾。 4）零件上非配合自由尺寸，按加工順序從工藝基準標注。5） 零件上非加工面的位置尺寸直接標，非加工面與加工面只能有一個尺寸。圖1-1倒檔軸零件圖 表1-1零件外形要求加工表面尺寸及偏差（mm）公差及精度等級表面粗糙度Ra（µm）形位公差軸段1 16IT61.6與軸段3同軸度0.015軸段220未注6.3軸段2端面6.3軸段320IT71.6與軸段1同軸度0.015軸段3端面6.3軸段416IT91.6軸段4端面6.3軸段5M1211.2.2 零件的結構工藝性分析 （1

8、）概念：零件的結構工藝性是指在滿足使用要求的前提下，制造該零件的可行性和經濟性。（2）零件的結構工藝性分析應考慮幾方面： 1) 有利于達到所要求的加工質量a.合理確定零件的加工精度與表面質量b.保證位置精度的可能性 2) 有利于減少加工勞動量 a.盡量減少不必要的加工 b.盡量避免內表面的加工 3)有利于提高勞動生產率 a.零件的尺寸力求一致，能用標準刀具加工。b.減少零件的裝夾次數(shù) c.零件結構應便于加工d.避免在斜面上鉆孔和鉆頭單刃切削 e.便于多刀或多件加工此閥體的外形相對簡單，沒有許多加工要求高的孔和平面。而主要加工面是內孔面，軸孔之間有相當高的位置和形狀的要求 ?，F(xiàn)分析結構特點如下：

9、（1） 結構特點1）外形基本是多個圓柱面成的軸體； 2）結構形狀比較簡單；3）軸體的加工面為左右端面和圓柱外表面。（2）技術要求如下1）尺寸精度 外圓柱面的尺寸精度、表面粗糙度要求。2）為滿足箱體與軸的裝配要求及軸的傳動要求，幾個關鍵外圓柱面要保證同軸度要求。1.3審查軸的工藝性：1.3.1 結構工藝 軸類零件為其長度大于直徑的回轉體類零件，是機器中的主要零件之一。其主要功能是支承傳動件（齒輪、帶輪、離合器等）和傳遞扭矩。本次設計中的軸為階梯軸，其主要表面元素為圓柱面及螺紋。軸段1連接半聯(lián)軸器，將扭矩輸出。（零件圖見圖1-1所示）1.3.2 加工工藝 （1）該軸采用合金結構鋼45鋼，中等精度，

10、轉速較高。經調質處理后具有良好的綜合力學性能，具有較高的強度、較好的韌性和塑性。 （2）該軸為階梯軸，其結構復雜程度中等，其有多個過渡臺階，根據表面粗糙度要求和生產類型，表面加工分為粗加工、半精加工和精加工。加工時應把精加工、半精加工和粗加工分開，這樣經多次加工以后逐漸減少了零件的變形誤差。 （3）零件毛坯采用模鍛，鍛造后安排正火處理。 （4）該軸的加工以車削為主，車削時應保證外圓的同軸度。 （5）在精車前安排了熱處理工藝，以提高軸的疲勞強度和保證零件的內應力減少，穩(wěn)定尺寸、減少零件變形。并能保證工件變形之后能在半精車時糾正。 （6）同一軸心線上各軸孔的同軸度誤差會導致軸承裝置時歪斜，影響軸的

11、同軸度和軸承的使用壽命。在兩端面鉆中心孔進行固定裝夾可以有效防止徑向圓跳動、保證其同軸度。 第2章 生產綱領的計算與生產類型的確定 2.1生產類型的確定（1）零件的生產類型是指企業(yè)生產專業(yè)化程度的分類，它對工藝規(guī)程的制定具有決定性的影響。機械制造的生產類型一般分為大量生產、成批生產和單件生產，成批生產分為大批生產、中批生產、和小批生產。產量越大生產專業(yè)化程度越高。按重型機械、中型機械、和輕型機械的年生產量列出了不同的生產類型的規(guī)范如表1表2-1 各種生產類型的規(guī)范生產類型零件的年生產綱領/件/年重型機械中型機械輕型機械單件生產520100小批生產510020200100500中批生產10030

12、02005005005000大批生產30010005005000500050000大量生產10005000500002.2生產綱領的計算（1）生產綱領是產品的年生產量。生產綱領的大小對生產組織和零件加工工藝規(guī)程起著很重要的作用，它決定了各工序所需的專業(yè)化和自動化的程度以及所選用的工藝方法和工藝裝備。（2）零件的生產綱領的計算方式N=Qn(1+%+%)結合生產實際：零件的備品率%和零件的平均廢品率%分別取4%和6%，假定產品的年產量Q要求為50000件/年，每臺產品中該零件的數(shù)量為1件/臺。所以綜合以上數(shù)據代入上式中得：N=55000件 （3）由零件尺寸可知其屬于輕型零件，生產類型為大批量生產第

13、3章 確定毛坯、繪制毛坯圖3.1選擇毛坯：零件材料為45號鋼，要求強度較高，且工件的形狀比較簡單，毛坯精度低，加工余量大，生產類型為單件小批量生產。綜上考慮，采用鍛件，其鍛造方法為模鍛，毛坯的尺寸精度要求為IT12以下。3.2確定毛坯的尺寸公差3.2.1毛坯尺寸 由工藝人員手冊可查得鍛件單邊余量厚度方向1.5-2mm，取4mm，水平方向為2.0-2.7mm，取2.5mm.鍛件質量小于1kg，長度大于120mm，取其上偏差+0.17mm，下偏差-0.08mm。鍛件厚度尺寸小于40mm，取其上偏差+0.12mm，下偏差-0.04mm。B/H<1,故取起偏角為5度。則鍛件毛坯長度尺寸為，直徑尺

14、寸為。3.2.2毛坯公差等級 根據零件圖各部分的加工精度要求，鍛件的尺寸公差等級為8-12級，加工余量等級為普通級，故取IT=12級。3.2.3零件表面粗糙度根據零件圖可知該軸各加工表面的粗糙度至少為6.3µm。綜上，鍛件毛坯圖如下所示。 圖3-1 毛胚圖第4章 倒檔軸工藝規(guī)程設計4.1 工藝路線的制定4.1.1 基準的選擇制訂工藝過程時，首先要制訂工藝路線，然后詳細進行工序設計，這兩個過程是相互聯(lián)系的，需進行反復和綜合的分析。制訂工藝路線是制訂工藝過程的總體布局，其任務是確定工序的數(shù)量、內容和順序，需要從以下方面進行考慮?；鶞剩夯鶞适怯脕泶_定生產對象上幾何要素的幾何關系所依據的那些

15、點、線、面。基準根據其功用的不同可分別為設計基準和工藝基準。在工件工序圖中，用來確定本工序加工表面位置的基準，加工表面與工序基準之間，一般有兩次核對位置要求：一是加工表面對工序基準的距離要求，即工序尺寸要求；另一次是加工表面對工序基準的形狀位置要求，如平行度，垂直度等。工件定位時，用以確定工件在夾具中位置的表面（或點，線）稱為定位基準，定位基準的選擇，一般應本著基準重合原則，盡可能選用工序基準作為定位基準，工件在定位時，每個工件的夾具中的位置是不確定的，一般是限制工件的六個自由度，分別是指：沿三坐標軸的移動自由度，和繞三坐標軸轉動的自由度。基面的選擇是工藝規(guī)程設計的重要工作之一，基面選擇正確合

16、理，可以使加工質量的到保證，減輕勞動強度，生產效率得到提高。否則，會使加工困難，甚至造成加工零件報廢。1）粗基準的選擇粗基準選擇原則：選擇粗基準，主要是選擇第一道機械加工工序的定位基準，以便為后續(xù)工序提供精基準。為了方便地加工出精基準，使精基準面獲得所需加工精度，選擇粗基準，以便于工件的準確定位。選擇粗基準的的出發(fā)點是：一要考慮如何合理分配各加工表面的余量；二要考慮怎么樣保證不加工表面與加工表面間的尺寸及相互位置要求，一般應按下列原則來選擇：(1) 若工件必須首先保證某重要表面的加工余量均勻，則應優(yōu)先選擇該表面為粗基準。(2)若工件每個表面都有加工要求，為了保證各表面都有足夠的加工余量，應選擇

17、加工量最少的表面為粗基準。(3)若工件必須保證某個加工表面與加工表面之間的尺寸或位置要求，則應選擇某個加工面為粗基準。(4)選擇基準的表面應盡可能平整，沒有鑄造飛邊，澆口，冒口或其他缺陷。粗基準一般只允許使用一次。2）精基準的選擇精基準選擇原則：選擇精基準時，應從整個工藝過程來考慮如何保證工件的尺寸精度和位置精度，并要達到使用起來方便可靠。一般應按下列原則來選擇：(1)基準重合原則；應選擇設計基準作為定位基準。(2)基準統(tǒng)一原則；應盡可能在多數(shù)工序中選用一組統(tǒng)一的定位基準來加工其他各表面，采用統(tǒng)一基準原則可以避免基準轉換過程所產生的誤差，并可使各工序所使用的夾具結構相同或相似，從而簡化夾具的設

18、計和制造。(3) 自為基準原則；有些精加工或光整加工工序要求加工余量小而均勻，應選擇加工表面本身來作為定位基準。(4) 互為基準原則；對于相互位置精度要求高的表面，可以采用互為基準，反復加工的方法。(5) 可靠，方便原則；應選擇定位可靠，裝夾方便的表面作為精基準。4.1.2 加工方法的選擇首先確定零件主要表面最終工序的加工方法零件是由若干個基本表面組成的。由于零件的主要表面直接影響零件和產品的質量，所以應首先確定其最終工序的加工方法。（1）工件材料的性質加工方法的選擇，常受工件材料性質的限制，例如淬火鋼淬火后應采用磨削加工；而有色金屬磨削困難，常采用高速精密車削或金鋼鏜進行精加工。像灰口鑄鐵則

19、可以用一般的加工方法進行加工。（2）工件的結構形狀和尺寸外圓表面多采用車削或磨削，回轉體零件上較大直徑的孔亦可采用車削或磨削，箱體上孔徑較大或長度較短的孔宜選用鏜削，孔徑較小時宜用鉸削。而這次設計的內容加工的內容為回轉體零件，則一般表面的加工方法選擇車削、磨削，而孔隙的加工方法為鉆削、鉸削。（3）各種加工方法所能達到的經濟精度和表面粗糙度選定的加工方法應能達到所需要的加工精度和表面粗糙度，并符合經濟性的要求。在正常加工條件下（采用符合質量標準的設備和工藝設備，以及標準技術等級的工人不延長加工時間）所能保證的加工精度和表面粗糙度，稱為經濟加工精度，簡稱經濟精度。常用加工方案所能達到的經濟加工精度

20、和表面粗糙度。表4-1 常用加工方法所達到的經濟加工精度和表面粗糙度加工表面加工方法經濟精度等級IT表面粗糙度Ra/m外圓表面粗 車半精車精 車金剛石車12131011785610802.5101.2550.0051.25粗 銑半精銑精 銑121311128910802.5101.255粗 磨半精磨精 磨8978671.25100.632.50.161.25孔鉆 孔擴 孔11139135801.2540半精鉸精 鉸89671.25100.325粗 鏜半精鏜精 鏜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平面粗銑半精銑精銑1113810685202.5100.635半精車精車 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 內圓表面的最終加工方法加工表面尺寸精度等級表面粗糙度等級Ra/ m最終加工方案備注左邊16IT61.6精磨續(xù)表14無6.3半精車20IT71.6精車右邊16IT91.6精車12無6.3半精車4.1.3 加工階段的劃分當零件的加工質量要求比較高時，往往不可能在一道工序中完成全部加工工作，而必須分幾個階段來進

22、行加工。加工階段：整個工藝過程一般需劃分為如下幾個階段：預先加工階段 這一階段的主要任務是毛胚的準備和預先熱處理消除內應力。粗加工階段 這一階段的主要任務是切大部分余量，關鍵問題是提高生產率。半精加工階段 這一階段的主要任務是為零件主要表面的精加工做好準備，并完成一些次要表面的加工。精加工階段 這一階段的主要任務是保證零件主要表面的尺寸精度、形狀精度、位置精度及表面粗糙度要求。這是關鍵的加工階段，大多數(shù)零件的加工經過這一加工階段就已完成。精密加工階段 對于零件尺寸精度和表面粗糙度要求很高的表面，還要磨削加工。這一階段的主要任務是提高尺寸精度和減小表面粗糙度值。位置精度由前面工序保證。劃分加工階

23、段的原因1）利于保證加工質量。2）合理使用設備。3）便于安排熱處理。4）便于及時發(fā)現(xiàn)毛坯缺陷，以及避免損傷已加工表面。4.1.4 工序的集中與分散工序集中與工序分散是擬定工藝路線時，確定工序數(shù)目或工序內容多少的兩種不同原則，它與設備類型的選擇有密切的關系。（1）工序集中工序集中就是將工件的加工集中在少數(shù)幾道工序內完成，每道工序的加工內容較多。其特點是：1）采用高效專業(yè)設備及工藝裝備，生產率高2）工件裝夾次數(shù)減少，易于保證表面間位置精度，還能減少工序間運輸量，縮短生產周期。3）工序數(shù)目少，可減少機床數(shù)量、操作工人數(shù)和生產面積，還可簡化生產計劃和生產組織工作。4）因采用結構復雜的專業(yè)設備及工藝設備

24、，故投資大，調整和維修復雜，生產準備工作量大，轉換新產品比較費時。（2）工序分散工序分散就是將工件的加工，分散在較多的工序內進行，每道工序的加工內容很少，最少時每道僅有一個簡單的工步。其特點是：1）設備及工藝裝備比較簡單，調整和維修方便，工人容易掌握，生產準備工作量少，又易于平衡工序時間，易適應產品的更換。2）可采用最合理的切削用量，減少機動時間。3）設備數(shù)量少，操作工人多，占用生產面積大。（3）工序集中與分散的選用 工序集中與工序分散各有利弊，應根據生產類型、現(xiàn)有生產條件、工件結構特點和技術要求等進行綜合分析后選用。一般來說，大批量生產適于采用工序集中原則，可采用較復雜的機械集中，如多刀、多

25、軸機床、各種高效組合機床和自動機加工；對于一些結構簡單的產品，如軸承生產，也可采用分散的原則。成批生產應盡可能采用效率高的機床，使工序適當集中。單件小批生產采用組織集中，以便簡化生產組織工作。4.1.5 工序路線方案的確定制定工藝路線的出發(fā)點應是使零件的幾何形狀，尺寸精度及位置精度等技術要求能得到合理的保證。在已確定為大批生產的條件下，可以考慮采用專用機床加工再配以專用夾具。除此之外，還應當考慮經濟效果，以便使生產成本盡量降低。根據上面的分析，下面對工藝路線方案進行確定。1工序順序的安排復雜零件的機械加工工藝路線要經過一系列切削加工、熱處理和輔助工序。因此在擬定工藝路線時，工藝人員要全面地把切

26、削加工、熱處理和輔助工序三者一起加以考慮。應遵循以下原則。1）切削加工工序的安排原則（1）先基面后其它（2）劃分加工階段（3）先主后次（4）先面后孔（5）安排加工順序時還要考慮車間設備布置情況2）熱處理工序的安排原則為了消除內應力、改善性能而進行的預先熱處理工序，如時效、正火、退火等，應安排在粗加工之前。對于精度要求較高的零件有時在粗加工之后，甚至半精加工后還安排一次時效處理。為提高零件的綜合力學性能而進行的熱處理，如調質，應安排在粗加工之后半精加工之前進行，對于一些沒有特別要求的零件，調質也常作為最終熱處理。為了得到高硬度的表面而進行的滲碳、淬火等工序，一般應安排在半精加工之后，精加工之前。

27、對整體淬火的零件，則應在淬火之前，盡量將所有用金屬切削刀具加工的表面都加工完，經過淬火后，一般只能進行磨削加工。為提高零件硬度、耐磨性、疲勞強度和抗蝕性而進行的滲氮處理，由于滲氮層較薄，引起工件的變形極小，故應盡量靠后安排，一般安排在精加工或光整加工之前。為了減小滲氮后工件的變形，滲氮前要加一消除應力工序。對于高精度的精密零件（如量塊、量規(guī)、鉸刀、樣板、精密絲杠、精密齒輪），在淬火后安排冷處理（使零件在低溫介質中繼續(xù)冷卻到零下80）以穩(wěn)定零件的尺寸。為了提高零件表面的耐磨性或耐腐蝕性而安排的熱處理工序，以及裝飾為目的的而安排的熱處理工序和表面處理工序（如鍍鋅、陽極氧化、鍍鉻、發(fā)藍處理等）一般都

28、放在工藝工程的最后。本次畢業(yè)設計的泵體工藝規(guī)程的設計，采用的材料為灰口鑄鐵HT200，根據其使用的環(huán)境，綜上所述要求，選擇粗加工之前去應力退火或者人工時效處理，消除零件內的殘余內應力即可。表4-3 倒檔軸加工工藝過程編排工序號工序名稱工序內容加工設備夾具刀具量具01鍛造用模具鍛造毛坯模鍛機床02熱處理去應力退火 加熱爐03檢測毛坯檢驗游標卡尺(0200mm)04粗車1 粗車倒檔軸右端面和20mm、16mm、12mm的外圓車中心孔臥式車床三爪卡盤硬質合金車刀游標卡尺(0200mm)三爪內徑千分尺（640mm）05粗車2 粗車倒檔軸左端面和20、16車中心孔臥式車床四爪卡盤硬質合金車刀游標卡尺(0

29、200mm)三爪內徑千分尺（640mm）06半精車1半精車倒檔軸右端面和20mm、16mm、12mm的外圓，半精車退刀槽2×0.5和M12×1。磨中心孔臥式車床四爪卡盤硬質合金車刀三爪內徑千分尺（640mm）角度量塊（45 º）07半精車 半精車倒檔軸左端面和20、16、14.倒角和退刀槽。磨中心孔臥式車床三爪卡盤硬質合金車刀三爪內徑千分尺（640mm）08精車1 精車倒檔軸右端面和20mm、16mm的外圓臥式車床四爪卡盤硬質合金車刀游標卡尺(0200mm) 三爪內徑千分尺（640mm）09精車2 精車檔軸左端面和20、16臥式車床三爪卡盤硬質合金車刀三爪內徑千分

30、尺（640mm）續(xù)表：10檢測去毛刺，撿測 等 尺寸及同軸度、表面粗糙度三爪內徑千分尺（640mm）游標卡（0200mm）水平儀11熱處理調質熱處理加熱爐12精磨 精磨外圓20mm、兩個16mm面，保證表面粗糙度及尺寸、形狀位置公差要求。精磨機三爪內徑千分尺（640mm）游標卡尺(0200mm)13檢測檢測是否符合設計圖紙。三爪內徑千分尺（640mm）游標卡（0200mm）水平儀14清洗，烘干清洗，烘干檢測合格的產品15打油、包裝、入庫將清洗、烘干過的打油、包裝、入庫。4.1.6 工藝路線分析毛坯：決定采用鍛造造毛坯，因零件批量大，軸類零件摸鍛簡單，精度也較高。所以選擇鍛件。預先加工：1-3主

31、是要是毛坯的質量進行檢驗，和對毛坯進行去應力退火，及時的發(fā)現(xiàn)毛坯是否存在缺陷，如存在可及時的報廢。粗加工階段：4-5選擇主要是除去毛坯的大部份的余量。半精加工、精加工階段：6-9由于倒檔軸零件采用的是45號鋼鍛件，在加工前應經進行去應力退火，因為45號鋼是中碳鋼，所以不用滲碳淬火，而是直接淬火。淬火后精磨磨削加工保證表面粗糙度和外圓柱表面的形位精度的要求。4.2 加工余量、工序尺寸和公差的確定4.2.1 加工余量的確定毛坯尺寸與零件設計尺寸之差稱為加工余量。工藝路線擬定之后，就要對每道工序進行詳細設計，其中包括正確地確定每道工序應保證的工序尺寸。而工序的確定與工序的加工余量有密切的關系。加工余

32、量的大小對零件加工質量和生產率均有較大的影響。加工余量過大，不僅增加了機械加工量、降低了和產效率，而且浪費原材料和能源，增加刀具消耗，使加工成本升高。有時，還不能保存零件最耐磨的表面層。如車床的導軌面，過大的余量會將導軌面耐磨的表面層切去。余量過小則不能保證消除前工序各種誤差和表面的缺陷層。因此，合理確定加工余量的大小是制訂工藝規(guī)程的重要任務之一。4.2.2 確定加工余量的方法確定加工余量的方法有三種：計算法、查表法、經驗法。1)分析計算法在影響因素清楚、統(tǒng)計分析資料齊全的情況下，可以采用分析計算法，用式(4-1)或(4-2)計算出來。計算時，應根據所采用的加工方法特點，將計算合理簡化。對于單

33、邊余量 （4-1）對于雙邊余量 （4-2）2)查表法查表法主要以工廠生產實踐和實驗研究積累的經驗所制成的表格為基礎，并結合實際加工情況加以修正，確定加工余量。這種方法方便、迅速，生產上應用廣泛。3)經驗法經驗法由一些有經驗的工藝設計人員或工人根據經驗確定的余量的大小。由于主觀上怕出廢品，所以經驗法確定的加工余量往往偏大。這種方法多在人工操作的單件小批量生產中采用。綜合本課題為大批量生產方式，軸類零件的加工，采用查表的方法。確定工序間加工余量的選用原則：a) 為縮短加工時間，降低制造成本，應采用最小的加工余量。b) 加工余量應保證得到圖樣上規(guī)定的精度和表面粗糙度。c) 要考慮零件熱處理時引起的變

34、形，否則可能產生廢品。d) 要考慮采用的加工方法、設備及加工過程中零件可能產生的變形。e) 要考慮被加工零件尺寸大小，尺寸越大，加工余量大，因為零件尺寸增大后，由切削力、內應力引起的變形的可能性也增加。f) 選擇加工余量時，還要考慮工序尺寸公差的選擇。因為公差工的界限決定加工余量的最大尺寸與最小尺寸。其工序公差不應超出經濟加工精度的范圍。g) 本工序的余量應大于上一工序留下的表面缺陷層厚度。h) 本工序的余量必須大于上工序的尺寸公差和幾何形狀公差。4.2.3 工序尺寸及其公差的確定工序尺寸及其公差的確定有兩種情況：一種是工序尺寸及其公差與零件上某設計尺寸或其他工序尺寸相關，需要通過解算尺寸鏈來

35、確定，另一種是工序尺寸及其公差僅與工序余量有關，如加工過程中不存在基準的轉換的情況。由于本課題是閥體零件其工序基準，測量基準，設計基準統(tǒng)一，其工序尺寸及其公差僅與公序余量有關?？砂慈缦碌姆椒ㄓ嬎?。1) 確定該加工表面的總余量，再根據加工路線確定各工序的基本余量，校 核對每一道工序的加工余量是否合理。2) 從終加工工序起，即從設計尺寸開始，到第一道工序，逐次加上或減去各工序的基本余量，便可計算出各道工序的基本工序尺寸。3) 除終加工工序外，其它各工序按各自所采用的加工方法的經濟精度等級，確定其工序尺寸及公差。4) 按“入體原則”以單向偏差方式標注工序尺寸及公差，并可作適當?shù)恼{整。4.3 擬定工藝

36、路線根據零件的幾何形狀、尺寸精度及位置精度等技術要求，以及加工方法所能達到的經濟精度，在生產綱領已確定的情況下,可以考慮采用各種機床配以專用夾具,并盡量使工序集中來提高生產率。除此之外，還應當考慮經濟效果，以便使生產成本盡量下降。選擇零件的加工方法及工藝路線方案如下：工序1 用模具鍛造毛坯工序2 去應力退火 工序3 毛坯檢驗工序4 粗車倒檔軸右端面和20mm、16mm、12mm的外圓工序5 粗車倒檔軸左端面和20、16工序6 半精車倒檔軸右端面和20mm、16mm、12mm的外圓，半精車退刀槽2×0.5和M12×1。工序7 半精車倒檔軸左端面和20、16、14.倒角和退刀槽

37、。工序8 精車倒檔軸右端面和20mm、16mm的外圓工序9 精車檔軸左端面和20、16工序10 檢測工序11 調質熱處理工序12 精磨外圓20mm、兩個16mm面工序13 去毛刺檢測。工序14 清洗，烘干工序15 打油、包裝、入庫。第5章 工序設計5.1 選擇加工設備與工藝裝備5.1.1 選擇機床（1）工序49是粗車、半精車和精車。各工序的工步數(shù)不多，成批生產不要求很高的生產率，故選用臥式車床就能滿足要求。本零件外廓尺寸不大，精度要求不是很高，選用常用的CA6140型臥式車床。（3）工序12是精磨。由于加工精度較高，表面粗糙度值較低，需采用3M4740鋼球研磨機。5.1.2 選擇夾具其他工序使

38、用通用夾具即可。工序49采用三爪卡盤或四爪卡盤，工序12使用磨床夾具。5.1.3 選擇刀具（1）在車床上加工的工序，一般選擇硬質合金車刀。鍛造45號鋼粗加工時車削量較大，而且材料比較硬，刀具要選韌性較好的YG8，半精加工選韌性和硬度兼顧的YG6，精加工時選YG6。（2）工序12是精磨，一般使用的加工工具是砂輪，這里磨的是外圓可選用外圓砂輪。5.1.4 選擇量具本零件屬成批生產，一般均采用通用量具。選擇量具的方法有兩種：一是按計量器具的不確定度選擇；二是按計量器具的測量方法極限誤差選擇。選擇時，采用其中的一種方法即可。（1）選擇各內孔加工面的量具 車端面與外圓面達到的精度不高用游標卡尺（0200

39、mm）即可達到要求；車16、20、16的要求達到的精度較高，因此選用精度較高的內徑千分尺（50100mm）；磨16、20、16的外圓柱面時時精度更高，也選擇三爪內徑千分尺（640mm）。5.2 確定工序尺寸確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圖樣的要求標注。當無基準轉換時，同意表面的工序尺寸只與工序的加工余量有關。當基準不重合時，工序尺寸應用工藝尺寸鏈解算。5.2.1 確定各外圓面的工序尺寸內孔面經多次加工的工序尺寸只與加工余量有關，根據有關資料查出本零件各內孔面的總加工余量，應將總加工余量分為各工序加工余量，然后由后往前計算工序尺寸。加工余量：指加工

40、過程中所切去的金屬層厚度。余量有總加工余量和工序余量之分。總加工余量（亦稱毛坯余量）：由毛坯轉變?yōu)榱慵倪^程中，在某加工表面上切除金屬層的總厚度，稱為該表面的總加工余量（亦稱毛坯余量）。一般情況下，總加工余量并非一次切除，而是分在各工序中逐漸切除，故每道工序所切除的金屬層厚度稱為該工序加工余量（簡稱工序余量）。工序余量：是相鄰兩工序的工序尺寸之差，毛坯余量是毛坯尺寸與零件圖樣的設計尺寸之差。由于工序尺寸有公差，故實際切除的余量大小不等。（1）20軸的加工余量、工序尺寸及公差的確定20軸的加工余量、工序尺寸及公差是根據尺寸鏈來計算的，其尺寸鏈如圖5.2所示。圖5-1從圖知L1=L2-Z0 Z0為

41、精車余量0.5mm則L2=20.5mm，由于是L2在精車中保證的，查表知，精車的經濟加工精度等級IT6，因此確定其公差等級為IT6，查資料其公差值為0.013mm，故。L3=L2+Z1 Z1為半精車余量1.5mm則L3=22mm，由于是L2在半精車中保證的，查表知，半精車的經濟加工精度等級IT8，因此確定其公差等級為IT8，查資料其公差值為0.033mm，故。L4為毛坯，L4=L3+Z2 Z2為粗車余量1.5mm.（2）Z軸的加工余量、工序尺寸及公差的確定軸的加工余量、工序尺寸及公差是根據尺寸鏈來計算的，其尺寸鏈如圖4.2所示。 從圖知L1=L2+Z0 Z0為精車余量1mm則L2=17mm，由

42、于是L2在精車中保證的，查表知，精車的經濟加工精度等級IT6，因此確定其公差等級為IT6，查資料其公差值為0.011mm，故。L3=L2+Z1 Z1為半精車余量2mm則L3=19mm，由于是L2在半精車中保證的，查表知，粗車的經濟加工精度等級IT8，因此確定其公差等級為IT8，查資料其公差值為0.033mm，故。粗車余量為4mm。用同樣的方法算出的工序加工余量、工序尺寸公差及公差等級。本零件各內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 內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雙邊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邊16421

43、6.33.21.6201.510.56.33.21.6右邊1625216.33.21.65.2.2 確定軸向工序尺寸零件端面加工的工序尺寸只與加工余量有關，根據有關資料查出本零件各端面的加工余量。應將總加工余量分為各工序加工余量，然后由后往前計算工序尺寸。中間工序尺寸的公差按加工方法的經濟加工精度確定。本零件軸向工序加工余量、工序尺寸及公差、表面粗糙度如表5-2所示。表5-2 軸向工序加工余量、工序尺寸及公差、表面粗糙度加工表面工序單邊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 確定切削用量及時間定額切削用量一般包括切削深度、進給量及切削速度三

44、項。確定方法是先確定切削深度、進給量，再確定切削速度。選則切削用量主要應根據工件的材料、精度要求以及刀具的材料、機床功率和剛度等情況，在保證工序質量的前提下，充分利用刀具的切削性能和機床的功率、轉矩等特性，獲得高生產率和低加工成本。從刀具耐用角度出發(fā)，首先應選定背吃刀量,其次選定進給量f，最后選定切削速度v。粗加工時，加工精度和表面粗糙度要求不高，毛胚余量較大。因此，選擇粗加工的切削用量時，要盡量的保證較高的金屬切除率，以提高生產率；精加工時，加工精度和表面粗糙度要求較高，加工余量小且均勻。因此，選擇切削用量時應著重保證加工質量，并在此基礎上盡量提高生產率。粗加工時，背吃刀量應根據加工余量和工

45、藝系統(tǒng)剛度來確定。由于粗加工時是以提高生產率為主要目標，所以在留出半精加工、精加工余量后，應盡量將粗加工余量一次切除。一般可達8-10mm。當遇到斷續(xù)切削、加工余量較大或不均勻時，則應考慮多次走刀，而此時的背吃刀量依次遞減，即。精加工時，應根據粗加工留下的余量確定背吃刀量，使精加工余量均勻。粗加工時對表面粗糙度要求不高，在工藝系統(tǒng)剛度和強度好的情況下，可以選用大一些的進給量；精加工時，應主要考慮工件表面粗糙度要求，一般表面粗糙度數(shù)值小，進給量也相應減小。切削速度主要應根據工件和刀具的材料來確定。粗加工時，v主要受刀具壽命和機床功率的限制。如超出了機床許用功率，則應適當降低切削速度；精加工時，高

46、，和f選用得都很小，在保證合理刀具壽命的情況下，切削速度應選取的盡可能高，以保證加工精度和表面質量，同時滿足生產率的要求。5.3.1 工序4切削用量及時間定額 （1）加工條件工件材料：HT200, 硬度190HBS，砂型模鑄造。加工要求：粗車小法蘭端面和20mm、16mm、14的。機床：CA6140臥式車床，根據機械制造工藝設計簡明手冊表4.2-7，主電機功率為7.5Kw。刀具：YG8硬質合金車刀。主偏角的內孔車削刀具，型號為S16Q-SCFCR06S25，最小加工孔的直徑為20mm。查切削用量簡明手冊表1.1,表1.2,表1.3得刀桿尺寸、e=35mm、s=9.0mm、L=180mm,。（2

47、）計算切削用量1）確定切削深度 已知毛坯的最大加工余量，加工余量較小，只需進行兩次走刀，2）確定進給量根據切削用量簡明手冊表1.4，當?shù)稐U尺寸為，以及工件直徑為23時, 。根據機械制造工藝設計簡明手冊表4.2-9，取。確定的進給量尚需滿足車床進給機構強度的需求，故需進行校驗。根據CA6140車床說明書，其進給機構允許的進給力。根據切削用量簡明手冊表1.22，當45號鋼的硬度190HBS, , , ,時，查切削用量簡明手冊表1.29得其公式為,其中,查表1.29-1得為修正系數(shù)即，代入數(shù)據得。切削時的修正系數(shù)為，見表1.29-2，故實際進給力為由于切削時的進給力小于車床進給機構允許的進給力，故選

48、的進給量可用。3）選擇車刀磨鈍標準及刀具壽命根據切削用量簡明手冊表1.9，車刀刀齒后刀面最大磨損限度為1.0mm，刀具壽命T=60min。4）確定切削速度切削速度即可以根據公式計算，也可以直接由表查得。根據切削用量簡明手冊表1.11，當，當時，查的切削速度。根據切削用量簡明手冊表1.27，切削速度的修正系數(shù)為：公式,代入數(shù)據得=64.7m/min根據機械制造工藝設計簡明手冊表4.2-8，現(xiàn)取，速度損失較小。故實際切削速度5）校驗機床功率根據切削用量簡明手冊表1.25，當， ，近似為。切削功率的修正系數(shù)，見表1.29-2，所以實際切削時的功率為。切削公里處也可以根據公式計算，這時（見表1.29）

49、。式中可由表1.19查出，當，=2350N。切削力的修正系數(shù)為（表1.28），=2350×0.92=2162N,固故,因此所選擇的切削用量可以采用。即，。（3）計算切削工時根據機械制造工藝設計簡明手冊表6.2-1。車端面時間的計算 車20內孔時間的計算 車16內孔時間的計算 車16內孔時間的計算 總時間為5.3.2 工序5切削用量及時間定額工序5的加工工序簡圖如圖5.4所示（1）加工條件工件材料：HT200, 硬度190HBS，砂型模鑄造。加工要求：粗車大法蘭端面及外圓面和倒角機床：CA6140臥式車床，根據機械制造工藝設計簡明手冊表4.2-7，主電機功率為7.5Kw。刀具：YG8硬

50、質合金車刀。主偏角的內孔車削刀具，型號為S16Q-SCFCR06S25，最小加工孔的直徑為20mm。查削用量簡明手冊表1.1,表1.2,表1.3得刀桿尺寸、e=35mm、s=9.0mm、L=180mm,。 （2）計算切削用量1）確定切削深度 已知毛坯的最大加工余量，加工余量較小，進行一次走刀即可，2）確定進給量根據切削用量簡明手冊表1.4，當?shù)?桿尺寸為，以及工件直徑為20時, 。根據機械制造工藝設計簡明手冊表4.2-9，取。確定的進給量尚需滿足車床進給機構強度的需求，故需進行校驗。根據CA6140車床說明書，其進給機構允許的進給力。根據切削用量簡明手冊表1.22，當灰鑄鐵的硬度190HBS,

51、 , , ,時，查切削用量簡明手冊表1.29得其公式為,其中,查表1.29-1得為修正系數(shù)即，代入數(shù)據得。切削時的修正系數(shù)為，見表1.29-2，故實際進給力為由于切削時的進給力小于車床進給機構允許的進給力，故選的進給量可用。3）選擇車刀磨鈍標準及刀具壽命根據切削用量簡明手冊表1.9，車刀刀齒后刀面最大磨損限度為1.0mm，刀具壽命T=60min。4）確定切削速度切削速度即可以根據公式計算，也可以直接由表查得。根據切削用量簡明手冊表1.11，當，當時，查的切削速度。根據切削用量簡明手冊表1.27，切削速度的修正系數(shù)為：公式,代入數(shù)據得=64.7m/min根據機械制造工藝設計簡明手冊表4.2-8，

52、現(xiàn)取，速度損失較小。故實際切削速度5）校驗機床功率根據切削用量簡明手冊表1.25，當， ，近似為。切削功率的修正系數(shù)，見表1.29-2，所以實際切削時的功率為。切削公里處也可以根據公式計算，這時（見表1.29）。式中可由表1.19查出，當，=2350N。切削力的修正系數(shù)為（表1.28），=2350×0.92=2162N,固故,因此所選擇的切削用量可以采用。即，。（3）計算切削工時根據機械制造工藝設計簡明手冊表6.2-1。車端面時間的計算 車20時間的計算 總時間為5.3.4 工序6切削用量及時間定額 （2）加工條件 工件材料：45號鋼, 硬度190HBS，模鍛。加工要求：半精車小法蘭端面和20mm、16mm、14mm的孔。機床：CA6140臥式車床，根據機械制造工藝設計簡明手冊表4.2-7，主電機功率為7.5Kw。刀具：YG6硬質合金車刀。主偏角的內孔車削刀具，型號為S16Q-SCFCR06S25，最大