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汽車半軸機(jī)械加工工藝及工裝設(shè)計(jì)
摘 要
汽車行業(yè)正在飛速發(fā)展，汽車零部件也是如此。而我研究的課題是汽車半軸的加工及工藝工裝，因?yàn)槠囆袠I(yè)發(fā)展的特別快。所以汽車上的汽車半軸也有多種多樣的。我現(xiàn)在主要是考慮到普遍上能夠用到的材料做成的汽車半軸。最常規(guī)的最普遍能用到的，一端是壓花鍵，一端是有個(gè)階層性的圓盤，上面有六個(gè)均勻存在的小孔。汽車半軸的這兩端都是起到連接的作用。出了考慮材料的選用以及加工工藝的設(shè)計(jì)，最重要的還是要考慮到節(jié)約勞動(dòng)力和經(jīng)濟(jì)性上的節(jié)約。隨著世界上制造業(yè)的發(fā)展，今后的汽車行業(yè)還會(huì)更加的突飛猛進(jìn)，會(huì)出現(xiàn)越來(lái)越多的性能更加強(qiáng)悍的汽車以及更加綠色環(huán)保節(jié)省能源的汽車零部件。
關(guān)鍵詞：工裝工藝、夾具設(shè)計(jì)、汽車半軸。
III
ABSTRACT
The auto industry is developing rapidly,as are auto parts.And I study the subject of automotive semi-axle processing and process tooling,because the development of the automotive industry is particularly fast.So there's a variety of semi-axes in cars.I'm now mainly considering the semi-axes of cars made of materials that are generally available.One of the most common uses is the embossing bond,one of which is a classy disk with six uniform holes.Both ends of the car's half shaft are connected.Considering the selection of materials and the design of processing technology,it is important to consider labor saving and economy On the economy.With the development of manufacturing industry in the world,the automobile industry will advance more rapidly in the future,and more and more powerful cars and more green and energy-saving auto parts will appear.
Keywords:tooling process,fixture design,automotive half shaft
目 錄
摘要 I
ABSTRACT II
第 1 章 緒論 1
第 2 章 分析、選材及對(duì)零件進(jìn)行工藝分析 3
? 對(duì)汽車半軸零件進(jìn)行分析 3
? 對(duì)零件進(jìn)行工藝分析 3
? 確定工藝路線的制造的形式 4
? 確定毛坯 4
? 基準(zhǔn)的選擇 4
第 3 章 對(duì)工藝路線進(jìn)行設(shè)計(jì)及定制 5
3.1 機(jī)械加工余量及毛坯尺寸的確定 5
第 4 章 加工設(shè)備的選擇，每道工序切削用量和基本時(shí)間的確定 10
? 對(duì)加工機(jī)床進(jìn)行選擇 10
? 對(duì)加工時(shí)所需夾具進(jìn)行選擇 10
? 對(duì)加工刀具進(jìn)行選擇 10
? 量具的選用 10
? 選擇各外圓加工面的量具 10
? 對(duì)加工孔用量具進(jìn)行選擇確定 11
6.1 對(duì)切削用量和基本時(shí)間進(jìn)行確定 11
6.1.1 工序 00 基本時(shí)間的確定及銑削用量的計(jì)算 11
6.1.2 切削用量的選擇 11
5.2 工序 10 的基本時(shí)間及切削用量的確定 12
5.2.1 確定切削用量 12
-0.25
5.2.2 確定粗車F540 的切削用量 12
4.6.3 確定粗車F52 ± 0.05 的刀具 14
-0.25
? 確定粗車F460 的切削用量 14
III
? 確定F54 mm 的基本時(shí)間 15
? 確定F53.4 mm 的基本時(shí)間 16
? 確定φ45.5mm 的基本時(shí)間 16
? 確定F40.4 mm 的基本時(shí)間 16
? 確定F98.5 mm 的臺(tái)階面基本時(shí)間 17
? φ111mm 的臺(tái)階面基本時(shí)間的確定 17
5.1 工序 30 的基本時(shí)間及切削用量的確定 17
5.1.1 切削用量的確定 17
-0.04 mm
5.1.2 確定半精車F520 的切削用量 17
4.11 工序 40 的基本時(shí)間及銑削用量的確定 19
4.11.1 刀具的選擇 19
4.11.2 切削用量的選擇 19
4.9 工序 50 的基本時(shí)間及鉆削用量的確定 20
4.9.1 鉆削Φ14mm 的孔 20
4.9.2 鉸Φ14H10mm 孔 21
4.9 工序 60 鉆削與垂直軸線30o 的F10mm 的孔 22
4.9.1 選擇刀具和機(jī)床 22
4.9.2 切削用量的選擇 22
4.8 工序 70 攻螺紋 M6 24
4.9 工序 110 磨削外圓表面及左端面 24
V
4.12.1
0
F39
-0.025 mm
的磨削用量的確定 24
-0.025
4.9.1 確定磨削F450 的磨削用量 25
-0.025
4.9.2 確定磨削F520 的磨削用量 25
第 5 章 夾具的設(shè)計(jì) 26
4.7 車削頂尖夾具 26
4.7.1 提出問(wèn)題 26
4.7.2 定位元件的設(shè)計(jì)以及定位方案的確認(rèn) 26
4.7.3 計(jì)算夾緊力： 26
4.6 夾具總體圖的繪制 27
4.7 對(duì)鉆孔專用夾具進(jìn)行設(shè)計(jì) 28
4.7.4 定位方案以及定位元件的設(shè)計(jì) 28
4.7.5 對(duì)夾緊力進(jìn)行計(jì)算： 28
5.4 繪制夾具總體圖 29
第 6 章 位置量規(guī)的設(shè)計(jì)及對(duì)夾具設(shè)計(jì)的介紹 31
6.1 分析 31
4.6 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 31
4.7 夾具設(shè)計(jì) 33
4.7.1 夾具設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)理論 33
4.7.2 定位原理 33
4.7.3 夾緊的基本原理 33
第 7 章 總結(jié) 35
參考文獻(xiàn) 36
致謝 37
附錄一 38
附錄二 42
V
第 1 章 緒論
驅(qū)動(dòng)車輪的傳動(dòng)裝置位于汽車傳動(dòng)系的末端，其功能是將轉(zhuǎn)矩由差速器的半軸齒輪傳動(dòng)驅(qū)動(dòng)車輪.驅(qū)動(dòng)車輪傳動(dòng)裝置的結(jié)構(gòu)形式與驅(qū)動(dòng)橋的結(jié)構(gòu)形式密切相關(guān)，在斷開(kāi)式驅(qū)動(dòng)橋和轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)橋中，驅(qū)動(dòng)車輪的傳動(dòng)裝置包括半軸和萬(wàn)向節(jié)傳動(dòng)裝置，且多采用等速萬(wàn)向節(jié);在一般的非斷開(kāi)式驅(qū)動(dòng)橋上，驅(qū)動(dòng)車輪的傳動(dòng)裝置就是半軸，半軸將差速器的半軸齒輪和車輪的輪轂連接起來(lái).在裝有輪邊減速器的驅(qū)動(dòng)橋上，驅(qū)動(dòng)車輪的傳動(dòng)裝置還應(yīng)包括輪邊的減速器，這時(shí)半軸將半軸齒輪和輪邊減速器的主動(dòng)齒輪連接起來(lái).
半軸是在差速器與驅(qū)動(dòng)輪之間傳遞的動(dòng)力的實(shí)心軸，其內(nèi)端用花鍵與差速器的半軸的齒輪連接，而外端用凸緣與驅(qū)動(dòng)輪的輪轂相連，半軸齒輪的軸頸支承與差速器殼兩側(cè)軸頸的孔內(nèi)，而差速器殼又以其兩側(cè)軸頸借助軸承支承在主減速器殼上.半軸驅(qū)動(dòng)輪的輪轂在橋殼上的形式，決定了半軸的受力狀況現(xiàn)代汽車基本上采用全浮式半軸支承和半浮式半軸芝承兩中主要支承形式:半軸的形式主要取決于半軸的支承形式.普通非短開(kāi)式驅(qū)動(dòng)橋的半軸，根據(jù)其外端支承形式或受力狀況的不同可分為半浮式、3/4 浮式和全浮式 3 種.由于 3/4 浮式未能推廣，很少采用. 目前汽車半軸的支承形式主要是半浮式和全浮式.
(1)半浮式半軸
半浮式半軸以其靠近外端的軸頸直接支承在置于橋殼外端內(nèi)孔中的軸承上， 而端部則以具有圓錐面的軸頸及鍵與車輪輪轂相固定，或以凸緣直接與車輪輪盤及制動(dòng)鼓相連接.因此，半浮式半軸除傳遞轉(zhuǎn)矩外，還要承受車輪傳來(lái)的垂向力、縱向力及側(cè)向力所引起的彎矩.由此可見(jiàn).半浮式半軸所承受的載荷較復(fù)雜，但它具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、質(zhì)量小、尺寸緊湊、造價(jià)低廉等優(yōu)點(diǎn)，故被質(zhì)量較小、使用條件較好、承載負(fù)荷也不大的轎車的微型客、貨汽車所采用。
當(dāng)半軸外端支承在一.個(gè)圓錐滾子軸承上時(shí)，向外的軸向力由軸承承受，而向內(nèi)作用的軸向力由兩半軸之間的滑塊傳給另一個(gè)半軸的外端軸承.也有裝用可以承受雙向作用軸向力的向心推力球軸承的結(jié)構(gòu)，但這種軸承的使用壽命較短.半浮式支承中，半軸與橋殼間的軸承一-般只用-一個(gè)，為使半軸和車輪不致被向外的側(cè)向力拉出，該軸承必須能承受向外曉軸向力.另外，在差速器行星齒輪軸的中部浮套著推力塊，半軸內(nèi)端正好能頂靠在推力塊的平面上，因而不致在朝內(nèi)的側(cè)向
13
力作用下向內(nèi)竄動(dòng).
4 全浮式半軸
全浮式半軸外端和輪轂相連接.該輪轂通常用兩個(gè)圓錐滾子軸承于橋殼的半軸套管上，由于車輪所承受的垂直力、縱向力、側(cè)向力以及由這些力引起的彎矩都經(jīng)過(guò)輪轂、輪轂軸承傳動(dòng)橋殼因此全浮式半軸只承受傳動(dòng)系統(tǒng)的轉(zhuǎn)矩而不承受彎矩.這樣的半軸支承形式稱為全浮式支承，所謂“浮”即指卸除半軸的彎曲載荷而言。
具用全浮式半軸的驅(qū)動(dòng)橋外端結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，采用形狀復(fù)雜且質(zhì)量及尺寸較大的輪轂，制造成本較高，故小型汽車及轎車-般不采用此結(jié)構(gòu)形式。由于其工作可靠，廣泛用于輕型及中、重型載貨汽車、越野汽車和客車上。
現(xiàn)代汽車全浮式半軸的結(jié)構(gòu)中，幾乎采用一-對(duì)圓錐滾子軸承支承輪轂，并且兩軸承的圓錐滾子的錐頂應(yīng)相向安裝，軸承應(yīng)有-定預(yù)緊度， 調(diào)查好后用鎖緊螺母鎖緊。半軸本身的結(jié)構(gòu)形狀，以端部鍛成凸緣的最常見(jiàn)，重型汽車上，有時(shí)將半軸外端制成花鍵，以花鍵與輪轂相連接。
全浮式半軸支承廣泛應(yīng)用于各種類型載貨汽車上。例如:東風(fēng) EQ1090E 型汽車半軸外端與輪轂及橋殼的連接裝配圖.半軸外端鍛出凸緣，借助螺栓和輪轂連接. 輪教通過(guò)兩個(gè)相距較遠(yuǎn)的圓錐滾子合奏成和支承在半軸套管上.半軸套管與驅(qū)動(dòng)橋殼壓配成一體，組成驅(qū)動(dòng)橋殼總成.為防止輪轂連同半軸在側(cè)向力作用下發(fā)生軸向竄動(dòng)，輪轂內(nèi)的兩個(gè)圓錐滾子軸承的安裝方向必須使它們能非別承受向內(nèi)和向外的軸向力。軸承的預(yù)緊度可借助調(diào)整螺母調(diào)整，并用鎖緊墊圈和鎖緊螺母鎖緊。
第 2 章 分析、選材及對(duì)零件進(jìn)行工藝分析
4.5 對(duì)汽車半軸零件進(jìn)行分析
主要研究汽車半軸的機(jī)械加工工藝及其夾具的設(shè)計(jì)，在制度工藝路線的時(shí)候應(yīng)充分考慮其生產(chǎn)特點(diǎn)，制度合理的工業(yè)路線，選擇合理的機(jī)床，刀具，量具等。如圖 2.1，通過(guò)對(duì)設(shè)計(jì)零件的分析可知，由于半軸加工比較的特殊，初步打算設(shè)計(jì)相對(duì)應(yīng)的夾具。
圖 2.1 零件圖
4.6 對(duì)零件進(jìn)行工藝分析
根據(jù)已經(jīng)查閱的半軸數(shù)據(jù)，可以確定兩個(gè)半軸加工表面，如下：
4.1 以φ38mm 軸為中心的加工表面
4.2 在半軸上使用φ96.5mm 的臺(tái)階表面作為加工表面
一組加工表面由六個(gè)均勻分布的孔組成，一個(gè) M6E 螺紋孔和一個(gè)φ10mm 光孔。
這兩個(gè)加工面有一定的要求之，主要是：
（1）6×φ14mm 孔和表面 F 和 G0.2mm 的位置公差；
4.3 確定工藝路線的制造的形式
4.3.1 確定毛坯
考慮到此軸零件經(jīng)常在工作過(guò)程中受扭交變載荷及沖擊性載荷，因?yàn)橹白鲞^(guò)有關(guān)材料剛度的小的課題設(shè)計(jì)，所以料選為 40Cr。如下圖 3-1。
4.3.2 基準(zhǔn)的選擇
（1）選擇粗基準(zhǔn)面
該部分為軸型部分，外圓作為粗基準(zhǔn)完全合適。因?yàn)檫@部分很特別，在轉(zhuǎn)動(dòng)外圓表面時(shí)，選擇半軸兩端的頂點(diǎn)端作為粗基準(zhǔn)，鉆孔時(shí)選擇圓盤的臺(tái)階面作為基準(zhǔn)。
（2）選擇精基準(zhǔn)面
精基準(zhǔn)面的選擇需要考慮到許多的因素，經(jīng)濟(jì)性和它與粗基準(zhǔn)面的重合等等， 都是需要考慮到的。
圖 2.2 毛坯圖
第 3 章 對(duì)工藝路線進(jìn)行設(shè)計(jì)及定制
工藝路線的定制，一是為了有步驟來(lái)確定加工方式順序以及注意事項(xiàng)。二是對(duì)技術(shù)要求要得到保證，還要考慮到加工中的經(jīng)濟(jì)性。根據(jù)實(shí)習(xí)時(shí)所看過(guò)的工藝工序路線定制如下：
工序 00 粗銑左端面，并打中心孔；
工序 10 以半軸的兩邊的頂點(diǎn)為定位：粗車Φ54mm、Φ52mm、Φ45mm 以及Φ39.5mm 的外圓面，在粗車Φ96.5mm 和Φ112mm 的臺(tái)面
工序 20 調(diào)直；
工序 30 以半軸的兩邊的頂點(diǎn)為定位：精車Φ52mm、Φ45mm 和Φ39.5mm 的外圓表面，以及Φ96.5mm 臺(tái)階面；
工序 40 銑花鍵；
工序 50 以盤的頂部的臺(tái)階作為定位，鉆 6 個(gè)φ14mm 的孔；
工序 60 以半軸圓盤的臺(tái)面作為定位，加工與垂直軸線30o 的φ10mm 的孔； 工序 70 螺紋 M6；
工序 80 車削Φ39.5mm 的左端斜度為8o 的圓柱表面；車削Φ45mm 這段距左邊
位置的溝槽，和Φ45mm 最右邊的溝槽加工，Φ50mm 寬為 3 的溝槽加工， 并對(duì)Φ112mm 進(jìn)行倒角；
工序 90 感應(yīng)的淬火和低溫的回火；
工序 100 磨削左端面；
工序 110 以半軸兩邊的頂尖定位，磨削Φ39.5mm、Φ45mm 和Φ52mm 外圓面； 工序 120 鉗工去毛刺；
工序 130 最終檢驗(yàn)。
3.1 機(jī)械加工余量及毛坯尺寸的確定
⑴左端面的機(jī)械加工
表 3-1 工序尺寸表
工序名稱
工序間余量(mm)
工序間
工序間尺寸(mm)
工序間
公差等級(jí)
μm
表面粗糙度
μm
尺寸公差
(mm)
表面粗糙度
μm
磨削
0.4
IT7
Ra1.6
200
200+0.046
0
Ra1.6
粗銑
1.6
IT8
Ra6.3
200.4
200.4+0.072
0
Ra6.3
毛坯面
IT16
202
2022.9
0
⑵φ54mm 的機(jī)械加工
表 3-2 工序尺寸表
工序名稱
工序間余量(mm)
工序間
工序間尺寸(mm)
工序間
公差等級(jí)
表面粗糙度
μm
尺寸公差
(mm)
表面粗糙度
μm
粗車
1
IT12
Ra12.5
54
F54+0.30
0
Ra12.5
毛 坯
IT16
55
55 +1.9
0
F
⑶ 52+0.05
_ 0.05 mm
的機(jī)械加工
-0.3
粗車： F53.40
mm 2Z=1.6mm
-0.04
半精車： F52.40
mm 2Z=1.0mm
磨削： F52 ± 0.05 mm 2Z=0.4mm 具體工序尺寸見(jiàn)表 3-3。
F45⑷
+0.018
+0.002 mm
的機(jī)械加工
粗車： F55 mm 2Z=8.6mm
-0.039 mm
半精車： F45.40
2Z=1.0mm
F45磨削：
0
-0.025 mm
2Z=0.4mm
具體工序尺寸見(jiàn)表 3-4。
表 3-3 工序尺寸表
工序名稱
工序間余量(mm)
工序間
工序間尺寸(mm)
工序間
公差等
級(jí)
表面粗糙
度
尺寸公差
(mm)
表面粗糙
度
磨削
0.4
IT7
Ra0.8
52
F520
-0.030
Ra0.8
半精
車
0.6
IT8
Ra6.3
52.4
F52.40
-0.046
Ra6.3
粗車
1
IT12
Ra12.5
53
F530
-0.3
Ra12.5
毛坯
面
IT16
55
F540
-1.9
表 3-4 工序尺寸表
工序名稱
工序間余量(mm)
工序間
工序間尺寸(mm)
工序間
公差等
級(jí)
表面粗糙
度
尺寸公差
(mm)
表面粗糙
度
磨削
0.4
IT7
Ra0.8
45
F450
-0.025
Ra0.8
半精
車
1.0
IT8
Ra6.3
45.4
F45.40
-0.039
Ra6.3
粗車
6.9
IT12
Ra12.5
46.4
F46.50
-0.25
Ra12.5
毛坯
面
IT16
53.4
F530
-1.3
⑸ F39.5 ± 0.05 mm 的機(jī)械加工
-0.25
粗車： F46.50 mm 2Z=8.6mm
半精車： F45.40 2Z=1.0mm
-0.039 mm
磨削： F450 2Z=0.4mm
-0.025 mm
具體工序尺寸見(jiàn)表 3-5。
⑹鉆削六個(gè)Φ14 +0.05 孔
0 mm
確定為實(shí)心毛坯，要求孔的精度界于 IT8~IT9 之間（參照《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)》表 2.3-9 及表 2.3-12），工序尺寸及余量確定為：
鉆孔Φ13.8mm
0
鉸孔：Φ14 +0.033 mm
2Z=0.15mm
具體工序尺寸見(jiàn)表 3-6
表 3-5 工序尺寸表
工序名稱
工序間余量(mm)
工序間
工序間尺寸(mm)
工序間
公差等級(jí)
表面粗糙度
μm
尺寸公差
(mm)
表面粗糙度
μm
磨削
0.4
IT7
Ra 0.8
39
F390
-0.025
Ra 0.8
半精車
1.0
IT8
Ra 6.3
39.4
F39.40
-0.039
Ra 6.3
粗車
6.1
IT12
Ra 12.5
40.4
F40.40
-0.25
Ra 12.5
毛坯面
IT16
46.5
F46.50
-1.3
表 3-6 工序尺寸表
工序名稱
工序間余量(mm)
工序間
工序間尺寸(mm)
工序間
公差等級(jí)
表面粗糙度
μm
尺寸公差
(mm)
表面粗糙度
μm
鉸孔
0.2
IT10
Ra 6.3
14
F14+0.07
0
Ra 6.3
鉆孔
13.8
IT12
Ra 12.5
13.8
F13.80.18
0
Ra 12.5
⑺車削F112 mm 臺(tái)階具體工序尺寸見(jiàn)表 3-7。
工序名稱
工序間余量(mm)
工序間
工序間尺寸(mm)
工序間
公差等級(jí)
表面粗糙度
μm
尺寸公差
(mm)
表面粗糙度
μm
粗車
56
IT12
Ra 12.5
112
F1120.35
0
Ra 12.5
毛坯
IT16
166
F166+2.5
0
表 3-7 工序尺寸表
-0.044
⑻車削 96.5 F -0.015 mm 臺(tái)階面具體工序尺寸見(jiàn)表 3-8。
⑼鉆削Φ10 mm 孔
確定為實(shí)心毛坯，而要求孔的精度在 IT2~IT3 之間（參照《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)》表 2.3-9 及表 2.3-12），工序尺寸及余量確定為：
鉆孔Φ10mm。
表 3-8 工序尺寸表
工序名稱
工序間余量(mm)
工序間
工序間尺寸(mm)
工序間
公差等級(jí)
μm
表面粗糙度
μm
尺寸公差
(mm)
表面粗糙度
μm
半精車
0.6
IT8
Ra 3.2
52.4
F96+0.039
0
Ra 3.2
粗車
69
IT12
Ra 12.5
53
F97 +0.25 0
Ra 12.5
毛坯面
IT16
55
F166+2.5
0
第 4 章 加工設(shè)備的選擇，每道工序切削用量和基本時(shí)間的確定
2.1 對(duì)加工機(jī)床進(jìn)行選擇
⑴工藝 00 左側(cè)銑削，由于樣條直徑和長(zhǎng)度都不大，所以選擇 XA6132 樣條銑削。
⑵工藝 10，工藝 30 為粗，半精車外圓，可選用最常用的 C620-1 型臥式車床。
⑶工藝 40 銑削花鍵由于花鍵直徑和長(zhǎng)度不大，使用 XA6132 花鍵銑床。
⑷工藝 50 定位為圓盤頂部的臺(tái)階，有 6 個(gè) 14 毫米孔。因?yàn)榘胼S長(zhǎng)度過(guò)長(zhǎng)， 所以采用多軸立式鉆床。
⑸工序 100、工序 110 磨削φ38.5mm、φ45mm 和φ52mm 外圓表面，由于磨削外圓表面，Ra0.8 的粗糙度，因此選 M1331 磨削圓柱形機(jī)器。
2.2 對(duì)加工時(shí)所需夾具進(jìn)行選擇
在粗加工，半精車，精車，鉆頭等工序加工零部件，由于零部件長(zhǎng)度過(guò)長(zhǎng)， 因此需要專用夾具來(lái)進(jìn)行鉆孔，我們?cè)诩庸み^(guò)程中設(shè)計(jì)了兩套特殊的設(shè)備。來(lái)滿足加工時(shí)的工藝要求，其他一般使用通用夾具設(shè)備。
2.3 對(duì)加工刀具進(jìn)行選擇
⑴機(jī)床上的加工刀具需要選擇硬質(zhì)的合金刀具，根據(jù)加工材料選擇合適的硬質(zhì)合金刀具，粗加工合金刀具以及半精加工和精加工所需要的合金刀具。需要考慮到生產(chǎn)中的效率以及經(jīng)濟(jì)性，所以我就可以選擇 GB53-1，GB5385-85 移位工具。
⑵鉆 6 個(gè)φ14mm 小孔，可以選擇麻花鉆加工。
2.4 量具的選用
這一部分屬于批量生產(chǎn)，測(cè)量工具的一般使用。選擇測(cè)量?jī)x器有兩種方法:第一，根據(jù)不確定性選擇輸入量測(cè)量?jī)x的大小其次，根據(jù)測(cè)量?jī)x的測(cè)量方法，選擇極限誤差。選擇確定的一個(gè)解決方案。
2.4.1 選擇各外圓加工面的量具
在 38.5 mm.44 mm 和 051mm 圓柱表面的研磨過(guò)程中，根據(jù)當(dāng)前測(cè)量?jī)x器的不確定度，選擇表面容量。公差取決于尺寸，等于無(wú)法確定測(cè)量值的 T=0.039，如表
19
5.1-1 所示。根據(jù)表 5.1-2，0.02 節(jié)點(diǎn)卡的分?jǐn)?shù)，不能選擇沒(méi)有定義的允許值。0.01 外徑刻度（U=必須選擇 0.006）的分?jǐn)?shù)值。表 5.2-9 中，選擇它的測(cè)量范圍為是100-125，它的指數(shù)值是 0.01，確定它的外徑率為百分比。
2.4.2 對(duì)加工孔用量具進(jìn)行選擇確定
對(duì)孔的加工量具的選擇我們根據(jù)實(shí)際情況選擇組合量具，具體介紹在后面會(huì)詳細(xì)的給出。
2.1 對(duì)切削用量和基本時(shí)間進(jìn)行確定
切削用量是每次下刀的切削量，下刀深度和切削時(shí)所需要的時(shí)間。根據(jù)切削深度和切削進(jìn)給量來(lái)確定切削速度，進(jìn)而確定切削的所用基本時(shí)間。
? 工序 00 基本時(shí)間的確定及銑削用量的計(jì)算
刀具的選擇
表 3.1，銑削深度a p ≤4mm，端面刀直徑為 80mm， ae = 60mm 。但已知銑刀
銑削深度為a p =38 mm ，故應(yīng)根據(jù)銑削深度ap ￡ 40mm ， d0 = 80mm 。因?yàn)檫x擇的工具是鑲齒圓柱銑刀的標(biāo)準(zhǔn)件,所以齒數(shù)為 6（表 3.9）
? 切削用量的選擇
⑴每齒進(jìn)給量的選擇 f z XA6132 型銑床的說(shuō)明書說(shuō)明，7.5KW 是其功率，剛
度為中等。參照表 3.3，選擇 f z
= 0.20 mm z
⑵刀具壽命及銑刀磨鈍標(biāo)準(zhǔn)的選擇參照表 3.7，銑刀的刀齒的后刀面的最大磨損量為 0.6mm，它的壽命 T=180min。
⑶實(shí)際切削速度的選擇
參照 XA6132 型銑床的說(shuō)明書可選擇nc = 37.5 r min ， v fc = 60 mm min 。因此實(shí)際的切削速度和每轉(zhuǎn)進(jìn)給量為
v = pd0 nc c 1000
= 3.14 ′ 80 ′ 37.5 =9.42 m
1000
min
（6.1）
n
z
f = v fc = 60 =0.27 mm
nc
c
37.5 ′ 6 z
（6.2）
⑷ 由于銑削量比較小， 功率滿足要求， 所以不進(jìn)行驗(yàn)算。最后選擇
nc = 37.5 r min ， v fc = 60 mm min 。vc = 9.42 m min ， f z
1.3 計(jì)算基本的工時(shí)
= 0.27 mm r 。
t = L
v
m
f （6.3）
式中，L= l + y + D ，l=38,根據(jù)表 3.25，入切量及超切量 y + D = 20mm ，則
L=38+20=58mm，故
t = 58 =0.97min
m 60
6.2 工序 10 的基本時(shí)間及切削用量的確定
6.2.1 確定切削用量
由于本工序?yàn)榇周嚒Ｓ忠阎牧线x擇為 40Cr，sb =700MPa，鍛件，選定為 C620-1
型臥式車床，工件需要裝定在三爪卡盤中心定位的位置。
-0.25
6.2.2 確定粗車F540
的切削用量
所選用的是硬質(zhì)合金可轉(zhuǎn)位車刀刀具，參照《切削用量簡(jiǎn)明手冊(cè)》第一部分表1.1* ，由于 C620-1 機(jī)床的中心高度是 200mm（表1.3* ）。所以刀桿尺寸選定為 B
o
o
×H=16mm×25mm，選定的刀片厚度為 4.5mm。根據(jù)表1.3* ，選擇車刀的幾何形狀為卷屑槽帶倒棱型前刀面，前角g =12o ，后角a = 6o ，主偏角ka= 90o ，副偏角ka=10o ，
刃傾角l = 0o ，刀尖圓角半徑g =0.8mm。
s e
⑴確定切削深度a p 由于單邊余量為 0.5，可在一次走刀完成
a = 55 - 54 =0.5mm
p 2
p
⑵確定進(jìn)給量 f 根據(jù)表1.4* ，在粗車時(shí)，刀桿尺寸為 16mm×25mm， a ≦3mm、工件直徑為 40～60 時(shí)，
f =0.4～0.7 mm r
max
進(jìn)給量確定之后需要滿足機(jī)床進(jìn)給機(jī)構(gòu)的強(qiáng)度要求，因此需要進(jìn)行校核： 根據(jù)表1.30* ，C620-1 機(jī)床機(jī)構(gòu)的允許的進(jìn)給力 F =3530。
根據(jù)表1.21* ，當(dāng) 40Cr 的s =680～810Map， a ≦2mm， f ≦0.53 mm ，切削速度
b p r
v =65 m min （假設(shè)），進(jìn)給力 Ff =905N。
由于切削時(shí)的進(jìn)給力小于機(jī)床進(jìn)給機(jī)構(gòu)允許的進(jìn)給力，故所選擇的 f =0.4 mm r ， 可用。
⑶選擇車刀磨鈍標(biāo)準(zhǔn)及耐用度根據(jù)表1.9 * ，取車刀的后刀面的最大磨損量為
1mm，可轉(zhuǎn)位車刀耐用度 T=30min。
⑷確定切削速度v 切削速度v 可根據(jù)公式計(jì)算，也可以查表?，F(xiàn)在用查表的方法確定切削速度。
b
參照表1.10* ， 當(dāng)用 YT15 硬質(zhì)合金車刀加工s =600 ～ 700MPa ， 的鋼材，
p
a ￡ 3mm , f
￡ 0.54 ，切削速度v = 123 mm min 。
rv
切削速度的修正系數(shù)為ksv = 0.8, ktv = 0.65, kTv = 1.15, kk = 0.81, kMv = kkv = 1.0
故：
v = 138 ′ 0.8′ 0.65′ 0.81′1.15 = 59.5 m min
n = 1000v = 1000 ′ 59.5 = 344.6 r
按C620 - 1
GD 3.14 ′ 55
min
（6.4）
機(jī)床切削速度（表 4.2-8），選擇
n = 380 r min
則實(shí)際的切削速度v = 66.8 m min 。
⑸檢驗(yàn)機(jī)床功率
由 表 1.24* ， 當(dāng)
vc = 70 m mm , pc = 2.0kw
sb = 580 ~ 970MPa, HBS = 166 ~ 277, ap ￡ 0.6mm ，
故實(shí)際的切削的功率為：
C
F = 2795 ′ 0.5 ′ 0.40.75 ′ 66.8-0.15 ′ 0.94 ′ 0.89 = 1104(N )
PC =
FC vc
6 ′104
= 1104 ′ 66.8 = 1.23(KW ) 6 ′104
（6.5）
由《切削用量手冊(cè)》表 1.30 中機(jī)床說(shuō)明書可知，C620-1 主電動(dòng)機(jī)功率為 7.8KW，機(jī)床功率足夠，可以正常加工。
4.6.3 確定粗車F52 ± 0.05 的刀具
-0.25
加工外圓表面和 F540
一樣， 加工皆可一次走刀完成， f
= 0.4 mm r ，
a p =1mm
-0.25
5.2.1 確定粗車F460
的切削用量
-0.25
-0.25
確定粗車F460 的刀具加工外圓表面和F540 一樣
⑴確定切削深度a p 由于單邊余量為 0.5，可在一次走刀完成
a = 53.4 - 46.4 =3.5mm
p 2
分 2 次走刀，每次走刀為 1.75mm。
p
⑵確定進(jìn)給量 f 根據(jù)表1.4* ，在粗車時(shí)，刀桿尺寸為 16mm×25mm， a ≦3mm、工件直徑為 40～60 時(shí)，
f =0.4～0.7 mm r
由于切削時(shí)的進(jìn)給力小于機(jī)床進(jìn)給機(jī)構(gòu)允許的進(jìn)給力， 故所選擇的
f =0.4 mm r ，可用。
⑶選擇車刀磨鈍標(biāo)準(zhǔn)及耐用度根據(jù)表1.9 * ，車刀后刀面的最大的磨損量取
1mm，可轉(zhuǎn)位車刀耐用度 T=30min。
⑷確定切削速度v 切削速度v 可根據(jù)公式計(jì)算，也可以查表?，F(xiàn)在用查表的方法確定切削速度。
b
根據(jù)表1.10* ，當(dāng)用 YT15 硬質(zhì)合金車刀加工s =600～ 700MPa，的鋼材，
p
a ￡ 3mm , f
￡ 0.54 ，切削速度v = 123 mm min 。
rv
切削速度的修正系數(shù)為ksv = 0.8, ktv = 0.65, kTv = 1.15, kk = 0.81, kMv = kkv = 1.0
故：
v = 138 ′ 0.8 ′ 0.65 ′ 0.81′1.15 = 59.5 m min
n = 1000v = 1000 ′ 59.5 = 351 r
GD 3.14 ′ 54
min
按C620 - 1機(jī)床切削速度（表 4.2-8），選擇
n = 380 r min
則實(shí)際的切削速度v = 66.8 m min 。
⑸檢驗(yàn)機(jī)床功率
當(dāng)sb = 580 ~ 970MPa, HBS = 166 ~ 277, a p ￡ 0.6mm ， vc = 70 m mm , pc = 2.0kw
故實(shí)際的切削的功率為：
C
F = 2795 ′ 0.5 ′ 0.40.75 ′ 66.8-0.15 ′ 0.94 ′ 0.89 = 1104(N )
PC =
FC vc
6 ′104
= 1104 ′ 66.8 = 1.23(KW ) 6 ′104
由《切削用量手冊(cè)》表 1.30 中機(jī)床說(shuō)明書可知，C620-1 主電動(dòng)機(jī)功率為 7.8KW，機(jī)床功率足夠，可以正常加工。
粗車外圓φ38.5、φ95.5 以及φ111 臺(tái)階面的切削用量的確定才用車外圓F54
的刀具加工這些外圓表面和臺(tái)階面，車φ38.5 的 a p
= 46.4 - 40.4 =3mm。采取走
2
刀分為兩次，1.5mm 為每次走刀的距離，采用橫向進(jìn)給來(lái)車φ95.5 的臺(tái)階面，
p
a = 3.5 ，采用 2 次走刀，每次走刀為 1.75mm，車φ111 臺(tái)階面采用橫向進(jìn)給， mm
ap = 2mm, 采用 2 次走到，每次走刀為 1mm。車外圓φ38.5mm 的 f
= 0.4 mm r ，
車φ95.5mm 臺(tái)階面 f
= 0.52 mm r ，車外圓φ111mm 臺(tái)階面 f
= 0.52 mm r 。
5.2.2 確定F54 mm 的基本時(shí)間
根據(jù)表 6-2.1，車外圓的基本時(shí)間：
T = L i = l + l1 + l2 + l3
式中l(wèi) = 99mm, l1 =
ap tgkg
J 1 fn fn
+ (2 ~ 3)
（6.6）
1
g
k = 90o , l
= 2mm, l2
= 0, l3 = 0
f = 0.4 n = 6.4 r s i = 1
則TJ 1
= 99 + 2
0.4 ′ 6.4
s = 39.4s
5.2.3 確定F53.4 mm 的基本時(shí)間
根據(jù)表 6-2.1，車外圓的基本時(shí)間：
T = L i = l + l1 + l2 + l3
式中l(wèi) = 97.5mm, l1 =
ap tgkg
J 1 fn fn
+ (2 ~ 3)
1
g
k = 90o , l
= 2mm, l2
= 0, l3 = 0
f = 0.4 n = 6.4 r s i = 1
則TJ 1
= 97.4 + 2 s = 38.9s 0.4 ′ 6.4
5.2.4 確定φ45.5mm 的基本時(shí)間
根據(jù)表 6-2.1，車外圓的基本時(shí)間：
T = L i = l + l1 + l2 + l3
式中l(wèi) = 81mm, l1
= ap tgkg
J 1 fn fn
+ (2 ~ 3)
1
g
k = 90o , l
= 2mm, l2
= 0, l3 = 0
f = 0.4 n = 6.4 r s i = 1
則TJ 1
= 81 + 2
0.4 ′ 6.4
s = 32.4s
5.2.5 確定F40.4 mm 的基本時(shí)間
根據(jù)表 6-2.1，車外圓的基本時(shí)間：
T = L i = l + l1 + l2 + l3
式中l(wèi) = 35mm, l1 =
ap tgkg
J 1 fn fn
+ (2 ~ 3)
1
g
k = 90o , l
= 2mm, l2
= 0, l3 = 0
f = 0.4 n = 6.4 r s i = 1
則TJ 1
= 32 + 2
0.4 ′ 6.4
s = 14.4s
5.2.6 確定F98.5 mm 的臺(tái)階面基本時(shí)間
根據(jù)表 6-2.1，車外圓的基本時(shí)間：
T = L i L = d1 - d 2 + l + l + l
J 1 fn
2 1 2 3
（6.7）
式中 d = 166 mm d1 = 98.5mm l1 = 0, l2 = 4mm, l3 = 0
f = 0.52 mm r
n = 6.4 r s i = 1
則TJ 5
= 71.5 + 4
0.52 ′ 6.4
s = 22.7s
5.2.7 φ111mm 的臺(tái)階面基本時(shí)間的確定
參照表 6-2.1，車削外圓的基本時(shí)間：
T = L i L = d1 - d 2 + l + l + l
J 1 fn 2 1 2 3
式中 d = 166mm d1 = 111mm l1 = 0, l2 = 4mm, l3 = 0
f = 0.52 mm r
n = 6.4 r s i = 1
則TJ 5
= 31 + 4
0.52 ′ 6.4
s = 10.5s
5.1 工序 30 的基本時(shí)間及切削用量的確定
5.1.1 切削用量的確定
本加工工序?yàn)榘刖嚰庸ぃㄜ囕S的外表面）。條件與已知的粗加工工序是一樣。
-0.04 mm
5.1.2 確定半精車F520
的切削用量
⑴確定切削深度a p 由于單邊余量為 0.5，可在一次走刀完成
a = 53 - 52.4 =0.3mm
p 2
p
⑵確定進(jìn)給量 f 根據(jù)表1.4* ，在粗車時(shí)，刀桿尺寸為 16mm×25mm， a ≦3mm、
工件直徑為 40～60 時(shí)，
f =0.4～0.7 mm r
選擇進(jìn)給量為 f
= 0.3 mm r
因?yàn)榘刖嚰庸さ那邢髁^小，所以機(jī)床進(jìn)給強(qiáng)度是不需要校核的。
⑶車刀的耐用度及磨鈍標(biāo)準(zhǔn)的選擇根據(jù)表1.9 * ，車刀的后刀面取 0.4mm 為最大的磨損量，T=30min 為可轉(zhuǎn)位車刀的耐用度。
⑷確定切削速度v 切削速度v 可根據(jù)公式計(jì)算，也可以查表?，F(xiàn)在用查表的方法確定切削速度。
b
根據(jù)表1.10* ，當(dāng)用 YT15 硬質(zhì)合金車刀加工s =630～ 700MPa，的鋼材，
p
a ￡ 1.4mm , f
￡ 0.38，切削速度v = 156 mm min 。
rv
切削速度的修正系數(shù)為ksv = 0.8, ktv = 0.65, kTv = 1.15, kk = 0.81, kMv = kkv = 1.0
故：
v = 156 ′ 0.81′1.15 = 145.3 m min
n = 1000v = 1000 ′145.3 = 872 r
GD 3.14 ′ 53
min
按C620 - 1機(jī)床切削速度（表 4.2-8），選擇
n = 955 r min
則實(shí)際的切削速度v = 2.42 m min 。
半精加工，機(jī)械功率可以不進(jìn)行校核。最后決定的切削用量為：
a p = 0.6
f = 0.3 mm r
n = 955 r min
v = 2.42 m s
6.3.1.2 確定半精車F45.4, F39.4 及F96.5 的臺(tái)階面的切削用量，車外圓F45.4
的ap
= 46.5 - 45.5 = 0.5mm，F(xiàn)39.4 外圓的a
2 p
= 40.4 - 39.4 = 0.5mm ，F(xiàn)96.5 的臺(tái)階
2
面的a p = 1。車外圓F45.4, F39.4 及F96.5 的 f
（1）確定F45.4mm 的基本時(shí)間：
= 0.3 mm r 。
T j1
= 45.5 + 4
0.3 + 15.9
= 10s
（2）確定F52.4mm 的基本時(shí)間：
T j1
= 16.5 + 4
0.3 + 15.9
= 4s
（3）確定半精車外圓F39.4mm 的基本時(shí)間：
T j1
= 35 + 4 0.3 ′15.9
= 8s
（4）確定半精車臺(tái)階面的基本時(shí)間：
L = d - d1 + l
+l +l
= 97.5 - 96.5 + 4 = 4.5
2 1 2 3 2
（6.8）
T j 4
= 4.5 + 4
0.3 + 15.9
s = 1.76s
4.11 工序 40 的基本時(shí)間及銑削用量的確定
4.11.2 刀具的選擇
因?yàn)槭倾娤骰ㄦI的工序，所以選用的刀具為花鍵銑刀。
4.11.3 切削用量的選擇
⑴每齒進(jìn)給量的選擇 f z 根據(jù) XA6132 型銑床說(shuō)明書，其功率為 7.5 kw，中等剛度。
根據(jù)表 3.3，選擇 f z = 0.20 mm z
⑵選擇銑刀磨鈍標(biāo)準(zhǔn)及刀具壽命根據(jù)表 3.7，銑刀刀齒后刀面最大的磨損量為
0.6 mm ，刀具壽命T = 180 min 。
⑶選擇實(shí)際切削速度
根據(jù) XA6132 型銑床說(shuō)明書選擇nc = 37.5 r min ， v fc = 60 mm min 。因此實(shí)際的切削速度和每轉(zhuǎn)進(jìn)給量為
v = pd0 nc c 1000
= 3.14 ′ 80 ′ 37.5 =9.42 m
1000
min
（6.9）
n
z
f = v fc = 60 =0.27 mm
nc
c
37.5 ′ 6 z
（6.10）
⑷ 由于銑削量比較小， 功率滿足要求， 所以不進(jìn)行驗(yàn)算。最后選擇
nc = 37.5 r min ， v fc = 60 mm min 。vc = 9.42 m min ， f z = 0.27 mm r 。
4.10 工序 50 的基本時(shí)間及鉆削用量的確定
因?yàn)槭倾@孔的工序，所以選用錐柄麻花鉆頭為鉆孔刀具，直徑為d = 13.8 mm 。
4.10.1 鉆削Φ14mm 的孔
⑴刀具以及機(jī)床的選擇
參照查看的《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)》，選擇 d 0 =13.8mm 的高速鋼麻花鉆硬度標(biāo)準(zhǔn)為 H12，GB1438-85。選擇立式 Z535 的機(jī)床。
⑵切削用量的選擇
①確定進(jìn)給量 f
參照《切削用量簡(jiǎn)明手冊(cè)》表 2.7，取 f=0.31~0.37mm/r,查看參照《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)》表 4.2—16，由以上參照表格確定，取 f=0.36mm/r
參照《切削用量簡(jiǎn)明手冊(cè)》表 2.19,查出了鉆孔的軸向力，由于 f≤0.47mm/r，
d 0 ≤117.5mm 時(shí)，軸向力 F f =6090N。軸向力的修正系數(shù)均為 1.0，故 F f =6090N。查看立式鉆床 Z535 的說(shuō)明書，機(jī)床的進(jìn)給機(jī)構(gòu)允許的最大軸向力 F max =15696N, 由于 F f ≤F max ，故 f=0.36mm/r 可用。
②切削速度 v c
參照《切削用量簡(jiǎn)明手冊(cè)》表 2 — 15 ， 由于 f=0.36mm/r 以及鑄鐵的硬度
200~217HBS,取 v c =12m/min。
29
n = 1000 × v = 1000 ′12
=276r/min （6.11）
0
c p× d 3.14 ′13.8
根據(jù)立式鉆床 Z535 說(shuō)明書，可以考慮選擇選取：n c =275r/min，降低轉(zhuǎn)速，使
刀具壽命上升，所以，
v
= p.d0 .n = 3.14 ′13.8 ′ 275 =11.9m/min
c 1000
1000
③刀具的壽命及鉆頭磨鈍標(biāo)準(zhǔn)及的確定。參照《切削用量簡(jiǎn)明手冊(cè)》表 2.12， 當(dāng) d 0 =13.8mm 時(shí)， 鉆頭后刀面最大磨損量為 0.8 mm ， 所以確定刀具的壽命
T=15min。
④機(jī)床功率及扭矩的校驗(yàn)
參照《切削用量簡(jiǎn)明手冊(cè)》表 2.21 ， 當(dāng) f=0.41 mm /r，d 0 ≤ 16 mm 。查得M c =25.5N.m，根據(jù)立式鉆床 Z535 說(shuō)明書，當(dāng) n c =300r/min，M m =72.6N.m，故M c
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