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一 零件的工藝分析及生產(chǎn)類(lèi)型的確定
1. 零件的工藝性分析
通過(guò)對(duì)該零件圖的重新繪制，知原圖樣的視圖正確，完整，尺寸，公差及技術(shù)要求齊全。該零件屬軸類(lèi)回轉(zhuǎn)體零件，它的所有表面均需切屑加工，各表面的加工精度和表面粗糙度都不難獲得。 表面粗糙度要求較高 需經(jīng)多次切削才能滿足要求，手柄處鍍鉻，在鍍鉻之前須進(jìn)行拋光處理以使鍍鉻均勻。本零件的最難加工的地方就是在斜面上鉆孔，且要保證孔與鍵槽成，需要專用夾具?？傮w來(lái)說(shuō)，本零件的工藝性較好。
2. 零件的生產(chǎn)類(lèi)型
依設(shè)計(jì)的題目知：生產(chǎn)綱領(lǐng) N = 30000萬(wàn)/年 ， 生產(chǎn)類(lèi)型為大批大量生產(chǎn)
零件是機(jī)床CA6140的手柄軸，質(zhì)量為0.445Kg.
二 選擇毛坯，確定毛坯尺寸，設(shè)計(jì)毛坯圖
1. 選擇毛坯
該材料為45鋼。該零件在工作過(guò)程中則經(jīng)常承受交變載荷，因此應(yīng)選用鍛件，以使金屬纖維盡量不被切斷，保證零件工作可靠。零件屬批量生產(chǎn)，而且零件的輪廓尺寸不大，故采用摸鍛成型。這從提高生產(chǎn)率，保證加工精度上考慮，也是應(yīng)該的。
2．確定機(jī)械加工余量，毛坯尺寸和公差
鋼質(zhì)摸鍛件的公差及機(jī)械加工余量按GB/T12362-2003確定。要確定毛坯尺寸公差及機(jī)械加工余量，，應(yīng)先確定如下各項(xiàng)因素。
（1） 鍛件公差等級(jí) 由該零件的功用和技術(shù)要求，確定其鍛件公差等級(jí)為普通級(jí)。
（2） 鍛件質(zhì)量Mf 根據(jù)零件0.445kg,估算為mf=1.0kg.
（3） 鍛件形狀復(fù)雜系數(shù)S
S=Mf/Mn
該鍛件為圓形，假設(shè)其最大直徑為φ46mm,長(zhǎng)126mm
Mn = 1.6kg
S = 1/1.6 = 0.62
故該零件的形狀復(fù)雜系數(shù)S屬S2級(jí)。
（4） 鍛件材質(zhì)系數(shù)M 由于該零件材料為45鋼，是碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)小于0.65%的碳素鋼，故該鍛件的材質(zhì)系數(shù)屬M(fèi)1級(jí)。
（5） 零件表面粗糙度 由零件圖可知，除φ17.2mm, φ15.7mm 粗糙度Ra = 1.6,圓錐面處Ra=0.8，其余均為6.3。
6. 確定機(jī)械加工余量
根據(jù)鍛件質(zhì)量，零件表面粗糙度，形狀復(fù)雜系數(shù)查表5-9，由此得單邊余量在厚度方向?yàn)?.7-2.2mm，水平方向亦為1.7-2.2mm，即鍛件各外徑的單面余量為1.7-2.2mm，各軸向尺寸的單面余量為1.7-2.2mm。
4． 確定毛坯尺寸
上面查的加工余量適用于機(jī)械加工表面粗糙度Ra大于等于1.6m。Ra小于1.6m的表面，余量要適當(dāng)加大。
分析本零件，除φ17.2mm, φ15.7mm 粗糙度Ra = 1.6, 其余均為6.3，因此這些表面的毛坯尺寸只需將零件的尺寸加上所查的余量即可。
綜上所述，確定毛坯尺寸見(jiàn)下表
手柄軸毛坯（鍛件）尺寸
零件尺寸
單面加工余量
鍛件尺寸
φ17.2
2
φ21.2
φ
2
φ24
大端φ40圓錐面
2
44
5. 確定毛坯尺寸公差
毛坯尺寸公差根據(jù)鍛件質(zhì)量，材質(zhì)系數(shù)，形狀復(fù)雜系數(shù)從表5-6，表5-7中查的。本零件毛坯尺寸允許偏差見(jiàn)下表
手柄軸毛坯（鍛件）尺寸允許偏差
鍛件尺寸
偏差
根據(jù)
φ21.2
表5-6
φ24
φ44
22
表5-7
102
126
6． 設(shè)計(jì)毛坯圖
（1） 確定圓角半徑
鍛件的外圓角半徑按表5-12確定，內(nèi)圓角半徑按表5-13確定。
分析本鍛件可確定外圓角R2, R3
內(nèi)圓角R3
(2) 確定模鍛斜度
按表5-11，外模鍛斜度α= 3°
（3）確定分模位置
由于毛坯為軸類(lèi)鍛件，應(yīng)采取軸向分模。
為了便于起模及便于發(fā)現(xiàn)上，下模在模鍛過(guò)程中的錯(cuò)移，選擇最大直徑即圓錐面處的對(duì)稱平面為分模面，分模線為直線，屬平直分模線。
（4）確定毛坯的熱處理方式
鋼質(zhì)毛坯經(jīng)鍛造后應(yīng)安排正火，以消除殘余的鍛造應(yīng)力，并使不均勻的金相組織通過(guò)重新結(jié)晶而得到細(xì)化，均勻的組織，從而改善加工性。
三 選擇加工方法，制定工藝路線
1.定位基準(zhǔn)的選擇
以φ44的外圓和端面為粗基準(zhǔn)，以φ17.2的外圓和端面為精基準(zhǔn)。
2.零件表面加工方法的選擇
本零件的加工面有外圓，端面，鍵槽，倒角，倒圓，溝槽，錐面，孔，螺紋。
（1）φ17.2的外圓面，未標(biāo)注公差尺寸，表面粗糙度Ra 1.6，需要粗車(chē)，半精車(chē)，精車(chē)
（2）φ20的外圓，公差等級(jí)IT6，需要粗車(chē)，半精車(chē)，精車(chē)。
（3）圓錐面，為保證鍍鉻均勻，在鍍鉻之前圓錐面需要粗車(chē)，半精車(chē)，精車(chē)，保證Ra = 1.6 然后拋光。
（4）槽3x2.15 表面粗糙度為Ra6.2,需要粗車(chē)，半精車(chē)
槽1.5x1 表面粗糙度為Ra6.3,粗車(chē)即可。
槽3x0.5 表面粗糙度為Ra6.3,粗車(chē)即可
(5) 兩孔的表面粗糙度Ra6.3 需鉆，擴(kuò)
（6）鍵槽5314 粗糙度Ra6.3 需要粗銑，半精銑。
（7）端面 本零件為回轉(zhuǎn)體端面，尺寸精度要求不高，所以大端面粗車(chē)即可滿足要求，但是小端面作為精基準(zhǔn)應(yīng)該粗車(chē)，半精車(chē)
3制定工藝路線
方案一
工序1 正火
工序2 以φ20mm處的外圓及端面定位，車(chē)大端面，粗車(chē)φ41的外圓
工序3 以粗車(chē)后的φ40mm處外圓面及端面定位，粗車(chē)另一端面，粗車(chē)φ17.2mm的
外圓，粗車(chē)φ20mm的外圓，車(chē)1.5mm×1mm溝槽，粗車(chē)3mm×0.5mm溝槽，粗車(chē)3mm×2.15mm溝槽
工序4 以粗車(chē)的φ20mm的外圓及端面定位 ，半精車(chē)，精車(chē)φ40mm的外圓。
工序5 以精車(chē)后的φ40mm的外圓及端面定位，半精車(chē)，φ17.2mm的外圓，半精車(chē)φ20mm的外圓，半精車(chē)3mm×2.15 mm的溝槽
工序6 精車(chē)φ17.2mm的外圓，精車(chē)φ20mm的外圓，車(chē)倒角。
工序7 以φ20mm的外圓定位，粗車(chē)，半精車(chē)，精車(chē)圓錐面。
工序8 粗銑，半精銑鍵槽
工序9 拋光
工序10 鍍鉻
工序11 鉆，擴(kuò)φ14mm孔及 φ8.5mm的螺紋孔
工序12 攻螺紋
工序13 去毛刺
工序14 終檢
方案 二
工序1 正火
工序2 粗車(chē)小端面，粗車(chē)φ17.2mm的
外圓，粗車(chē)φ20mm的外圓粗車(chē)，車(chē)1.5mmx1mm溝槽，粗車(chē)3mmx0.5mm溝槽，粗車(chē)3mm×2.15mm溝槽
工序3 粗車(chē)大端面及φ41mm的外圓
工序4 半精車(chē)小端面，半精車(chē)，φ17.2mm的外圓，半精車(chē)φ20mm的外圓，半精車(chē)3mm×2.15mm的溝槽，車(chē)倒角
工序5 精車(chē)φ17.2mm的外圓，精車(chē)φ20mm的外圓
工序6 以加工過(guò)的φ20mm外圓及端面定位，粗車(chē)圓錐面
工序7 半精車(chē)圓錐面
工序8 精車(chē)圓錐面
工序9 拋光
工序10 鍍鉻
工序11 鉆φ14mm的孔和φ8.5mm的螺紋孔
工序12 擴(kuò)φ14mm的孔和φ8.5mm的螺紋孔
工序13 攻M10的螺紋
工序14 以φ20mm圓柱面及端面定位銑鍵槽5mm×3mm×14mm
工序15 去毛刺
工序16 終檢
方案比較：
方案二比方案一更容易保證尺寸精度，方案二以車(chē)過(guò)的41mm的外圓定位保證了定位精度，方案一的小端面知粗車(chē)一次可能不能保證要求的表面粗糙度，方案一的粗加工，精加工拍的比較混亂，不符合加工要求。
綜上所述，工藝路線應(yīng)選擇方案二。
四 工序設(shè)計(jì)
1 選擇加工設(shè)備與工藝裝備
（1） 選擇機(jī)床 根據(jù)不同的工序選擇機(jī)床。
a 工序1-8是粗車(chē)合半精車(chē)。各工序的工步數(shù)不多，成批生產(chǎn)不要求很高的生產(chǎn)率，故選用臥式車(chē)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CM6125即可。
b 工序11 鉆孔，可采用專用夾具在立式鉆床上加工，故選Z525型立式鉆床。
c 工序14是用整體硬質(zhì)合金直柄立銑刀粗銑，半精銑鍵槽，用選用臥式銑床?？紤]本零件屬成批生產(chǎn)，所選機(jī)床使用范圍較廣為宜，故選常用的X62型銑床能滿足加工要求。
d 工序13攻螺紋，需要絲錐。
( 2 ) 選擇夾具
本零件處粗銑及半精銑槽，鉆孔等工序需要專用夾具外，其他工序使用通用夾具即可，選用三抓自定心卡盤(pán)。
（3） 選擇刀具 根據(jù)不同的工序選擇刀具
A 在車(chē)床上的加工工序，一般選用硬質(zhì)合金車(chē)刀。加工鋼質(zhì)零件采用YT類(lèi)硬質(zhì)合金，粗加工用YT5，半精加工用YT15，精加工用YT30.為提高生產(chǎn)率及經(jīng)濟(jì)性，應(yīng)選用可轉(zhuǎn)位車(chē)刀（GB5346.1-1985,GB5346.2-1985）.
B 銑刀按表5-104選直柄鍵槽銑刀
鍵槽bxh=5mmx3mm,半精銑銑刀選擇直徑d = 5 mm l = 8mm L = 52mm
由于粗銑后寬度方向單邊余量1mm，故粗銑時(shí)的銑刀選擇d=3mm l =5mm L =37mm
C 鉆頭的選擇
(a) φ14mm的孔 擴(kuò)孔選擇直柄擴(kuò)孔鉆 d = 14mm,L =160mm l=108mm
鉆孔是直徑方向的余量4mm，所以鉆孔時(shí)選擇直柄麻花鉆d = 13mm
l= 151mm l1 = 101mm
(b) φ8.5mm的孔
擴(kuò)孔選擇直柄擴(kuò)孔鉆d = 8.8mm L=125mm l =81mm
鉆孔時(shí)直徑方向余量1.5 mm ,選用直柄麻花鉆 d =7mm l =109mm l1=69mm
（4） 選擇量具
本零件屬成批生產(chǎn)，一般情況下盡量采用通用量具。根據(jù)零件表面的精度要求，尺寸和形狀特點(diǎn)，選擇如下。
a 選擇外圓量具
外圓可選用讀數(shù)值0.02，測(cè)量范圍0—150游標(biāo)卡尺（表5-108）
b 選擇加工軸向尺寸所用量具
軸向尺寸所用量具可選用讀數(shù)值0.05，測(cè)量范圍0—150游標(biāo)卡尺（表5-108）
選擇加工槽所用量具
c 選擇加工槽所用量具
槽經(jīng)粗銑，半精銑兩次加工。槽寬及槽深的尺寸公差的等級(jí)為：粗銑時(shí)均為IT14；半精銑時(shí) ，槽寬IT13，槽深為IT14.。均可選用讀數(shù)值為0.02mm，測(cè)量范圍0—150mm的游標(biāo)卡尺進(jìn)行測(cè)量。
2 確定工序尺寸
（1）確定圓柱面的工序尺寸
圓柱面多次加工的工序至于加工余量有關(guān)。本零件個(gè)圓柱表面的工序加工余量，工序尺寸及公差，表面粗糙度見(jiàn)下表
圓柱表面的工序加工余量，工序尺寸及公差，表面粗糙度 /mm
加工表面
工序雙邊余量
工序尺寸及公差
表面粗糙度及經(jīng)濟(jì)加工精度
粗車(chē)
半精車(chē)
精車(chē)
粗車(chē)
半精車(chē)
精車(chē)
粗車(chē)
半精車(chē)
精車(chē)
φ17.2mm外圓
2
1.1
0.9
φ
φ
φ17.2
IT13
Ra 6.3
IT11
Ra 6.2
IT6
Ra 1.6
φ20g6mm外圓
1.6
1.5
0.9
φ
φ
φ
IT13
Ra 6.3
IT11
Ra 6.2
IT6
Ra 1.6
φ41mm外圓
3
—
__
φ41
_____
_____
IT13
Ra 6.3
____
_____
（2） 確定各孔的工序尺寸
加工對(duì)象
工序雙邊余量
工序尺寸及公差
鉆
擴(kuò)
鉆
擴(kuò)
φ14mm孔
13
1
φ
φ
φ8.5mm孔
7
1.5
φ
φ
（3） 確定各端面工序加工余量 /mm
工序
加工表面
總加工余量
工序加工余量
2
小端面
2
1.5
3
大端面
2
2
4
小端面
2
0.5
（4） 確定軸向尺寸
a 第一段17.2mm的長(zhǎng)度L1，由尺寸鏈可得 L1 = 2mm
b 第二段17.2mm的長(zhǎng)度L2，求解尺寸鏈可得 L2 = 12.5mm
c 第二段20mmm的長(zhǎng)度L3，由尺寸鏈可得 L3 =
d 圓錐面處的軸向長(zhǎng)度L4， 由尺寸鏈可得 L4 =
(5) 確定銑槽的工序尺寸 半精銑即可達(dá)到零件圖樣的要求，槽寬5mm, 粗銑后半精銑的余量1.5mm, 所以粗銑的寬度工序尺寸6.5mm
（6） 圓錐面拋光直徑余量 0.1mm
五 確定切削用量及基本時(shí)間
切削用量包括背吃刀量 ，進(jìn)給量f和切削速度v。確定順序是先確定，f，再確定v。
1. 工序3切削用量及基本時(shí)間的確定
（1） 切削用量 本工序?yàn)榇周?chē)（車(chē)端面和外圓）。已知材料為45鋼，= 670MPa
,鍛件，有外皮；機(jī)床為CM6125型臥式車(chē)床，工件裝卡在三爪自定心卡盤(pán)中。
確定粗車(chē)外圓φ41mm的切削用量。
所選刀具為YT5硬質(zhì)合金可轉(zhuǎn)為車(chē)刀。選刀桿尺寸B×H = 16mm ×25mm ,刀片厚度為4.5mm。根據(jù)表5-113，選擇車(chē)刀幾何形狀為卷屑槽倒淩型前刀面，前角=12 后角=6 ，主偏角= 90 ，副偏角 = 10 刃傾角 = 0
刀尖圓弧半徑= 0.8mm
a 確定背吃刀量 粗車(chē)雙邊余量為6.0mm 所以 1.5mm
b 確定進(jìn)給量f 根據(jù)表5-114，在粗車(chē)鋼料，刀桿尺寸為16mm ×25mm，小于等于6.0mm f= 0.4-0.5mm/r 按CM6125車(chē)床的進(jìn)給量，選擇f =0.4 mm/r
確定的進(jìn)給量尚需滿足機(jī)床進(jìn)給機(jī)構(gòu)的輕度要求，故需進(jìn)行校驗(yàn)。
根據(jù)表5-123，當(dāng)鋼料= 570—670MPa , <=2mm ,f<= 0.75mm/r = 45 v = 65m/min 預(yù)計(jì)是進(jìn)給力為760N
修正系數(shù) =1.0 =1.0 =1.17
故實(shí)際進(jìn)給力為889.2N，滿足要求。
c 選擇刀具磨鈍標(biāo)準(zhǔn)及耐用度 根據(jù)表5-119，車(chē)刀后刀面的最大磨損量為1mm，可轉(zhuǎn)位車(chē)刀耐用度T =30min
d 確定切削速度V 根據(jù)表5-120，當(dāng)用YT5硬質(zhì)合金刀具加工= 570—670MPa , <=3mm ,f<= 0.75mm/r 切削速度V = 140m/min
切削速度的修正系數(shù)為 = 0.8 = 0.65 =0.81 =1.15 = =1.0 故
V = 140×0.8×0.65×0.81×1.15 = 67.8m/min
n = 1000v/πd = 1000 ×67.8/6.14× 44 = 491 r/min
按CM6125車(chē)床的轉(zhuǎn)速，選擇 n = 500 r/min
e 校驗(yàn)機(jī)床功率 當(dāng)鋼料= 570—670MPa , <=2mm ,f<= 0.75mm/r v = 46m/min時(shí)， = 1.7KW
切削功率的修正系數(shù)為=1.17 = = =1.0 =1.13 =0.8 =0.65
故實(shí)際切削功率為 =0.72KW
滿足要求。
最后確定的切削用量為 ：= 1.5 mm f = 0.4mm/r n = 480r/min v = 66.3 m/min
(2) 基本時(shí)間
a 確定粗車(chē)φ41mm的外圓基本時(shí)間
根據(jù)表2-21 ，車(chē)外圓的基本時(shí)間為T(mén)j1= L i/fn = i(+++ )/f n
式中=20mm = 2mm = 3mm = 0 f = 0.4mm/r n= 8r/min i = 1
所以Tj1= 8 S
b 確定車(chē)端面的基本時(shí)間 Tj2 =i L/fn L = (d—d1) + + +
d = 44mm = 2mm = 4mm = 0
所以 Tj2 = 18S
因此，總的切削基本時(shí)間為26S
. 2 工序2切削用量確定
（1） 確定粗車(chē)φ19.2mm 外圓的切削用量
所選刀具為YT5硬質(zhì)合金可轉(zhuǎn)為車(chē)刀。選刀桿尺寸B×H = 16mm ×25mm ,刀片厚度為4.5mm。根據(jù)表5-113，選擇車(chē)刀幾何形狀為卷屑槽倒淩型前刀面，前角=12 后角=6 ，主偏角= 90 ，副偏角 = 10 刃傾角 = 0
刀尖圓弧半徑= 0.8mm
（a） 確定背吃刀量 粗車(chē)雙邊余量為2mm 所以 = 1mm
（b ） 確定進(jìn)給量f 根據(jù)表5-114，在粗車(chē)鋼料，刀桿尺寸為16mm ×25mm，小于等于6.0mm f= 0.4-0.5mm/r 按CM6125車(chē)床的進(jìn)給量，選擇f =0.4 mm/r
確定的進(jìn)給量尚需滿足機(jī)床進(jìn)給機(jī)構(gòu)的輕度要求，故需進(jìn)行校驗(yàn)。
根據(jù)表5-123，當(dāng)鋼料= 570—670MPa , <=2mm ,f<= 0.75mm/r = 45 v = 65m/min 預(yù)計(jì)是進(jìn)給力為760N
修正系數(shù) =1.0 =1.0 =1.17
故實(shí)際進(jìn)給力為889.2N，滿足要求。
（c） 選擇刀具磨鈍標(biāo)準(zhǔn)及耐用度 根據(jù)表5-119，車(chē)刀后刀面的最大磨損量為1mm，可轉(zhuǎn)位車(chē)刀耐用度T =30min
（d） 確定切削速度V 根據(jù)表5-120，當(dāng)用YT5硬質(zhì)合金刀具加工= 570—670MPa , <=3mm ,f<= 0.75mm/r 切削速度V = 138m/min
切削速度的修正系數(shù)為 = 0.8 = 0.65 =0.81 =1.15 = =1.0 故
V = 138×0.8×0.65×0.81×1.15 = 66m/min
n = 1000v/πd = 1000 ×67.8/6.14× 21.2 = 954 r/min
按CM6125車(chē)床的轉(zhuǎn)速，選擇 n = 1000 r/min
（e） 校驗(yàn)機(jī)床功率 當(dāng)鋼料= 570—670MPa , <=2mm ,f<= 0.75mm/r v = 46m/min時(shí)， = 1.7KW
切削功率的修正系數(shù)為=1.17 = = =1.0 =1.13 =0.8 =0.65
故實(shí)際切削功率為 =0.72KW
滿足要求。
最后確定的切削用量為 ：= 1 mm f = 0.4mm/r n = 1000r/min v = 66 m/min
（2）粗車(chē)φ22.4mm外圓的切削用量
所選刀具為YT5硬質(zhì)合金可轉(zhuǎn)為車(chē)刀。選刀桿尺寸B×H = 16mm ×25mm ,刀片厚度為4.5mm。根據(jù)表5-113，選擇車(chē)刀幾何形狀為卷屑槽倒淩型前刀面，前角=12 后角=6 ，主偏角= 90 ，副偏角 = 10 刃傾角 = 0
刀尖圓弧半徑= 0.8mm
（a） 確定背吃刀量 粗車(chē)雙邊余量為1.6mm 所以 = 0.8mm
（b） 確定進(jìn)給量f 根據(jù)表5-114，在粗車(chē)鋼料，刀桿尺寸為16mm ×25mm，小于等于6.0mm f= 0.4-0.5mm/r 按CM6125車(chē)床的進(jìn)給量，選擇f =0.4 mm/r
確定的進(jìn)給量尚需滿足機(jī)床進(jìn)給機(jī)構(gòu)的輕度要求，故需進(jìn)行校驗(yàn)。
根據(jù)表5-123，當(dāng)鋼料= 570—670MPa , <=2mm ,f<= 0.75mm/r = 45 v = 65m/min 預(yù)計(jì)是進(jìn)給力為760N
修正系數(shù) =1.0 =1.0 =1.17
故實(shí)際進(jìn)給力為889.2N，滿足要求。
（c） 選擇刀具磨鈍標(biāo)準(zhǔn)及耐用度 根據(jù)表5-119，車(chē)刀后刀面的最大磨損量為1mm，可轉(zhuǎn)位車(chē)刀耐用度T =30min
（d） 確定切削速度V 根據(jù)表5-120，當(dāng)用YT5硬質(zhì)合金刀具加工= 570—670MPa , <=3mm ,f<= 0.75mm/r 切削速度V = 138m/min
切削速度的修正系數(shù)為 = 0.8 = 0.65 =0.81 =1.15 = =1.0 故
V = 138×0.8×0.65×0.81×1.15 = 66m/min
n = 1000v/πd = 1000 ×67.8/6.14× 24 = 875 r/min
按CM6125車(chē)床的轉(zhuǎn)速，選擇 n = 1000 r/min
（e） 校驗(yàn)機(jī)床功率 當(dāng)鋼料= 570—670MPa , <=2mm ,f<= 0.75mm/r v = 46m/min時(shí)， = 1.7KW
切削功率的修正系數(shù)為=1.17 = = =1.0 =1.13 =0.8 =0.65
故實(shí)際切削功率為 =0.72KW
滿足要求。
最后確定的切削用量為 ：= 1 mm f = 0.4mm/r n = 1000r/min v = 66 m/min
（3）粗車(chē)端面的切削用量
= 1.2 mm f = 0.2mm/r n = 1000r/min v = 66 m/min
（4） 確定溝槽的切削用量
進(jìn)給量f 手動(dòng) 轉(zhuǎn)速v = 630r/min
工序2基本時(shí)間確定
(a) 確定粗車(chē)φ19.2mm的外圓基本時(shí)間
根據(jù)表2-21 ，車(chē)外圓的基本時(shí)間為T(mén)j1= L i/fn = i(+++ )/f n
式中=20mm = 3mm = 0mm = 0 f = 0.4mm/r n= 16r/min i = 1
所以Tj1= 4 S
(b) 確定粗車(chē)φ22.4mm的外圓基本時(shí)間
根據(jù)表2-21 ，車(chē)外圓的基本時(shí)間為T(mén)j1= L i/fn = i(+++ )/f n
式中=82mm = 3mm = 0mm = 0 f = 0.4mm/r n= 16r/min i = 1
所以Tj1= 14 S
(c) 確定車(chē)端面的基本時(shí)間
Tj2 =i L/fn L = (d—d1)/2 + + +
d = 24mm = 2mm = 4mm = 0
所以 Tj2 = 6S
因此，總的基本時(shí)間為24S
3 工序5切削用量確定
（1）確定精車(chē)外圓φ17.2mm的切削用量。
所選刀具為YT30硬質(zhì)合金可轉(zhuǎn)為車(chē)刀。選刀桿尺寸B×H = 16mm ×25mm ,刀片厚度為4.5mm。根據(jù)表5-113，選擇車(chē)刀幾何形狀為卷屑槽倒淩型前刀面，前角=12 后角=6 ，主偏角= 30 ，副偏角 = 10 刃傾角 = 0
刀尖圓弧半徑= 0.8mm
(a) 確定背吃刀量 粗車(chē)雙邊余量為0.9mm 所以 =0.45mm
( b) 確定進(jìn)給量f 根據(jù)表5-114，在精車(chē)鋼料，刀桿尺寸為16mm ×25mm，小于等于6.0mm ， 按CM6125車(chē)床的進(jìn)給量，選擇f =0.2mm/r
(c)速度V 根據(jù)表5-120，當(dāng)用Y30硬質(zhì)合金刀具加工= 570—670MPa , <=3mm ,f<= 0.75mm/r 切削速度V = 138m/min
切削速度的修正系數(shù)為 = 0.8 = 1.4 =0.81 =1.15 = =1.0 故
V = 138×0.8×1.4×0.81×1.15 = 145m/min
n = 1000v/πd = 1000 ×67.8/6.14× 18.1= 2549r/min
按CM6125車(chē)床的轉(zhuǎn)速，選擇 n = 2500r/min
精車(chē)φ20mm外圓切削用量確定
所選刀具為YT30硬質(zhì)合金可轉(zhuǎn)為車(chē)刀。選刀桿尺寸B×H = 16mm ×25mm ,刀片厚度為4.5mm。根據(jù)表5-113，選擇車(chē)刀幾何形狀為卷屑槽倒淩型前刀面，前角=12 后角=6 ，主偏角= 30 ，副偏角 = 10 刃傾角 = 0
刀尖圓弧半徑= 0.8mm
a 確定背吃刀量 粗車(chē)雙邊余量為0.9mm 所以 =0.45mm
b 確定進(jìn)給量f 根據(jù)表5-114，在精車(chē)鋼料，刀桿尺寸為16mm ×25mm，小于等于6.0mm ， 按CM6125車(chē)床的進(jìn)給量，選擇f =0.2mm/r
c 確定切削速度V 根據(jù)表5-120，當(dāng)用Y30硬質(zhì)合金刀具加工= 570—670MPa , <=3mm ,f<= 0.75mm/r 切削速度V = 138m/min
切削速度的修正系數(shù)為 = 0.8 = 1.4 =0.81 =1.15 = =1.0 故
V = 138×0.8×1.4×0.81×1.15 = 145m/min
n = 1000v/πd = 1000 ×67.8/6.14× 20.9= 2208r/min
按CM6125車(chē)床的轉(zhuǎn)速，選擇 n = 2000r/min
（2） 基本時(shí)間確定
確定精車(chē)φ17.2mm的外圓基本時(shí)間
根據(jù)表2-21 ，車(chē)外圓的基本時(shí)間為T(mén)j1= L i/fn = i(+++ )/f n
式中=20mm = 0mm = 0mm = 0 f = 0.2mm/r n= 33r/min i = 1
所以Tj1= 4 S
確定精車(chē)φ20mm的外圓基本時(shí)間
根據(jù)表2-21 ，車(chē)外圓的基本時(shí)間為T(mén)j1= L i/fn = i(+++ )/f n
式中=82mm = 0mm = 0mm = 0 f = 0.2mm/r n= 33r/min i = 1
所以Tj1= 13S
因此 ，總的基本時(shí)間為15S
(4) 工序6切削用量確定
（1） 切削用量 本工序?yàn)榇周?chē)圓錐面。已知材料為45鋼，= 670MPa
,鍛件，有外皮；機(jī)床為CM6125型臥式車(chē)床，工件裝卡在三爪自定心卡盤(pán)中。
確定粗車(chē)圓錐面的切削用量（以小端確定）。
所選刀具為YT5硬質(zhì)合金可轉(zhuǎn)為車(chē)刀。選刀桿尺寸B×H = 16mm ×25mm ,刀片厚度為4.5mm。根據(jù)表5-113，選擇車(chē)刀幾何形狀為卷屑槽倒淩型前刀面，前角=12 后角=6 ，主偏角= 90 ，副偏角 = 10 刃傾角 = 0
刀尖圓弧半徑= 0.8mm
a 確定背吃刀量 粗車(chē)雙邊余量為5.0mm 所以 = 2.5mm
b 確定進(jìn)給量f 根據(jù)表5-114，在粗車(chē)鋼料，刀桿尺寸為16mm ×25mm，小于等于6.0mm f= 0.4-0.5mm/r 按CM6125車(chē)床的進(jìn)給量，選擇f =0.4 mm/r
確定的進(jìn)給量尚需滿足機(jī)床進(jìn)給機(jī)構(gòu)的輕度要求，故需進(jìn)行校驗(yàn)。
根據(jù)表5-123，當(dāng)鋼料= 570—670MPa , <=2mm ,f<= 0.75mm/r = 45 v = 65m/min 預(yù)計(jì)是進(jìn)給力為760N
修正系數(shù) =1.0 =1.0 =1.17
故實(shí)際進(jìn)給力為889.2N，滿足要求。
c 選擇刀具磨鈍標(biāo)準(zhǔn)及耐用度 根據(jù)表5-119，車(chē)刀后刀面的最大磨損量為1mm，可轉(zhuǎn)位車(chē)刀耐用度T =30min
d 確定切削速度V 根據(jù)表5-120，當(dāng)用YT5硬質(zhì)合金刀具加工= 570—670MPa , <=3mm ,f<= 0.75mm/r 切削速度V = 140m/min
切削速度的修正系數(shù)為 = 0.8 = 0.65 =0.81 =1.15 = =1.0 故
V = 140×0.8×0.65×0.81×1.15 = 67.8m/min
n = 1000v/πd = 1000 ×67.8/6.14× 41 = 526r/min
按CM6125車(chē)床的轉(zhuǎn)速，選擇 n = 500 r/min
e 校驗(yàn)機(jī)床功率 當(dāng)鋼料= 570—670MPa , <=2mm ,f<= 0.75mm/r v = 46m/min時(shí)， = 1.7KW
切削功率的修正系數(shù)為=1.17 = = =1.0 =1.13 =0.8 =0.65
故實(shí)際切削功率為 =0.72KW
滿足要求。
最后確定的切削用量為 ：=2.5 mm f = 0.4mm/r n = 500r/min v = 64.4m/min
(2) 基本時(shí)間
確定粗車(chē)圓錐面的基本時(shí)間
根據(jù)表2-21 ，車(chē)外圓的基本時(shí)間為T(mén)j1= L i/fn = i(+++ )/f n
式中=20mm = 2mm = 3mm = 0 f = 0.4mm/r n= 8r/min i = 1
所以Tj1= 8 S
六 夾具設(shè)計(jì)
6.1 車(chē)床夾具設(shè)計(jì)要求說(shuō)明
車(chē)床夾具主要用于加工外圓。因而車(chē)床夾具的主要特點(diǎn)是工件加工表面的中心線與機(jī)床主軸的回轉(zhuǎn)軸線同軸。
（1） 安裝在車(chē)床主軸上的夾具。這類(lèi)夾具很多，有通用的三爪卡盤(pán)、四爪卡盤(pán)，花盤(pán)，頂尖等，還有自行設(shè)計(jì)的心軸；專用夾具通?？煞譃樾妮S式、夾頭式、卡盤(pán)式、角鐵式和花盤(pán)式。這類(lèi)夾具的特點(diǎn)是加工時(shí)隨機(jī)床主軸一起旋轉(zhuǎn)，刀具做進(jìn)給運(yùn)動(dòng)
定心式車(chē)床夾具 在定心式車(chē)床夾具上，工件常以孔或外圓定位，夾具采用定心夾緊機(jī)構(gòu)。
角鐵式車(chē)床夾具 在車(chē)床上加工殼體、支座、杠桿、接頭等零件的回轉(zhuǎn)端面時(shí)，由于零件形狀較復(fù)雜，難以裝夾在通用卡盤(pán)上，因而須設(shè)計(jì)專用夾具。這種夾具的夾具體呈角鐵狀，故稱其為角鐵式車(chē)床夾具。
花盤(pán)式車(chē)床夾具 這類(lèi)夾具的夾具體稱花盤(pán)，上面開(kāi)有若干個(gè)T形槽，安裝定位元件、夾緊元件和分度元件等輔助元件，可加工形狀復(fù)雜工件的外圓和內(nèi)孔。這類(lèi)夾具不對(duì)稱，要注意平衡。
（2） 安裝在托板上的夾具。某些重型、畸形工件，常常將夾具安裝在托板上。刀具則安裝在車(chē)床主軸上做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，夾具做進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。
由于后一類(lèi)夾具應(yīng)用很少，屬于機(jī)床改裝范疇。而生產(chǎn)中需自行設(shè)計(jì)的較多是安裝在車(chē)床主軸上的專用夾具，所以零件在車(chē)床上加工用專用夾具。
6.2車(chē)床夾具的設(shè)計(jì)要點(diǎn)
（1）定位裝置的設(shè)計(jì)特點(diǎn)和夾緊裝置的設(shè)計(jì)要求
當(dāng)加工回轉(zhuǎn)表面時(shí)，要求工件加工面的軸線與機(jī)床主軸軸線重合，夾具上定位裝置的結(jié)構(gòu)和布置必須保證這一點(diǎn)。
當(dāng)加工的表面與工序基準(zhǔn)之間有尺寸聯(lián)系或相互位置精度要求時(shí)，則應(yīng)以?shī)A具的回轉(zhuǎn)軸線為基準(zhǔn)來(lái)確定定位元件的位置。
工件的夾緊應(yīng)可靠。由于加工時(shí)工件和夾具一起隨主軸高速回轉(zhuǎn)，故在加工過(guò)程中工件除受切削力矩的作用外，整個(gè)夾具還要受到重力和離心力的作用，轉(zhuǎn)速越高離心力越大，這些力不僅降低夾緊力，同時(shí)會(huì)使主軸振動(dòng)。因此，夾緊機(jī)構(gòu)必須具有足夠的夾緊力，自鎖性能好，以防止工件在加工過(guò)程中移動(dòng)或發(fā)生事故。對(duì)于角鐵式夾具，夾緊力的施力方式要注意防止引起夾具變形。
（2）夾具與機(jī)床主軸的連接
車(chē)床夾具與機(jī)床主軸的連接精度對(duì)夾具的加工精度有一定的影響。因此，要求夾具的回轉(zhuǎn)軸線與臥式車(chē)床主軸軸線應(yīng)具有盡可能小的同軸度誤差。
心軸類(lèi)車(chē)床夾具以莫氏錐柄與機(jī)床主軸錐孔配合連接，用螺桿拉緊。有的心軸則以中心孔與車(chē)床前、后頂尖安裝使用。
根據(jù)徑向尺寸的大小，其它專用夾具在機(jī)床主軸上的安裝連接一般有兩種方式：
1)對(duì)于徑向尺寸D＜140mm，或D＜(2～3)d的小型夾具，一般用錐柄安裝在車(chē)床主軸的錐孔中，并用螺桿拉緊，如圖1-a所示。這種連接方式定心精度較高。
2)對(duì)于徑向尺寸較大的夾具，一般用過(guò)渡盤(pán)與車(chē)床主軸軸頸連接。過(guò)渡盤(pán)與主軸配合處的形狀取決于主軸前端的結(jié)構(gòu)。
圖1-b所示的過(guò)渡盤(pán)，其上有一個(gè)定位圓孔按H7/h6或H7/js6與主軸軸頸相配合，并用螺紋和主軸連接。為防止停車(chē)和倒車(chē)時(shí)因慣性作用使兩者松開(kāi)，可用壓板將過(guò)渡盤(pán)壓在主軸上。專用夾具則以其定位止口按H7/h6或H7/js6裝配在過(guò)渡盤(pán)的凸緣上，用螺釘緊固。這種連接方式的定心精度受配合間隙的影響。為了提高定心精度，可按找正圓校正夾具與機(jī)床主軸的同軸度。
對(duì)于車(chē)床主軸前端為圓錐體并有凸緣的結(jié)構(gòu)，如圖1-c所示，過(guò)渡盤(pán)在其長(zhǎng)錐面上配合定心，用活套在主軸上的螺母鎖緊，由鍵傳遞扭矩。這種安裝方式的定心精度較高，但端面要求緊貼，制造上較困難。
圖1-d所示是以主軸前端短錐面與過(guò)渡盤(pán)連接的方式。過(guò)渡盤(pán)推入主軸后，其端面與主軸端面只允許有0.05～0.1mm的間隙，用螺釘均勻擰緊后，即可保證端面與錐面全部接觸，以使定心準(zhǔn)確、剛度好。
圖1 車(chē)床夾具與機(jī)床主軸的連接
過(guò)渡盤(pán)常作為車(chē)床附件備用，設(shè)計(jì)夾具時(shí)應(yīng)按過(guò)渡盤(pán)凸緣確定專用夾具體的止口尺寸。過(guò)渡盤(pán)的材料通常為鑄鐵。各種車(chē)床主軸前端的結(jié)構(gòu)尺寸，可查閱有關(guān)手冊(cè)
6.3 定位機(jī)構(gòu)
由零件圖分析孔的加工要求，必須保證孔軸向和徑向的加工尺寸，得出，夾具必須限制工件的六個(gè)自由度，才可以達(dá)到加工要求。先設(shè)計(jì)夾具模型如下：
選擇定位元件為：φ28左端面，定位心軸，活動(dòng)V型塊。φ28左端面限制了X,Y,Z方向的移動(dòng)自由度，定位心軸限制X,Y方向的轉(zhuǎn)動(dòng)自由度，活動(dòng)V型塊限制了Z方向的轉(zhuǎn)動(dòng)自由度?？梢?jiàn)，定位方案選擇合理。
6.4夾緊機(jī)構(gòu)
選擇工件的夾緊方案，夾緊方案的選擇原則是夾得穩(wěn)，夾得勞，夾得快。選擇夾緊機(jī)構(gòu)時(shí)，要合理確定夾緊力的三要素：大小、方向、作用點(diǎn)。夾緊裝置的基本要求如下：
1. 夾緊時(shí)不能破壞工件在夾具中占有的正確位置；
2. 夾緊力要適當(dāng)，既要保證工件在加工過(guò)程中不移動(dòng)、不轉(zhuǎn)動(dòng)、不震動(dòng)，又不因夾緊力過(guò)大而使工件表面損傷、變形。
3. 夾緊機(jī)構(gòu)的操作應(yīng)安全、方便、迅速、省力。
4. 機(jī)構(gòu)應(yīng)盡量簡(jiǎn)單，制造、維修要方便。
分析零件加工要素的性質(zhì)，確定夾緊動(dòng)力源類(lèi)型為手動(dòng)夾緊，夾緊裝置為壓板，壓緊力來(lái)源為螺旋力。夾具的具體結(jié)構(gòu)與參數(shù)見(jiàn)夾具裝配圖和零件圖。
6.5零件的車(chē)床夾具的加工誤差分析
工件在車(chē)床夾具上加工時(shí)，加工誤差的大小受工件在夾具上的定位誤差、夾具誤差、夾具在主軸上的安裝誤差和加工方法誤差的影響。
如夾具圖所示，在夾具上加工時(shí)，尺寸的加工誤差的影響因素如下所述：
（1）定位誤差
由于既是工序基準(zhǔn)，又是定位基準(zhǔn)，基準(zhǔn)不重合誤差為零。工件在夾具上定位時(shí)，定位基準(zhǔn)與限位基準(zhǔn)是重合的，基準(zhǔn)位移誤差為零。因此，尺寸的定位誤差等于零。
（2）夾具誤差
夾具誤差為限位基面與軸線間的距離誤差，以及限位基面相對(duì)安裝基面C的平行度誤差是0.01.
（3）安裝誤差
因?yàn)閵A具和主軸是莫氏錐度配合，夾具的安裝誤差幾乎可以忽略不計(jì)。
（4）加工方法誤差
如車(chē)床主軸上安裝夾具基準(zhǔn)與主軸回轉(zhuǎn)軸線間的誤差、主軸的徑向跳動(dòng)、車(chē)床溜板進(jìn)給方向與主軸軸線的平行度或垂直度等。它的大小取決于機(jī)床的制造精度、夾具的懸伸長(zhǎng)度和離心力的大小等因素。一般取
=/3=0.05/3=0.017mm
零件的車(chē)床夾具總加工誤差是：
精度儲(chǔ)備：
故此方案可行。
6.6 確定夾具體結(jié)構(gòu)尺寸和總體結(jié)構(gòu)
夾具體設(shè)計(jì)的基本要求
（1）應(yīng)有適當(dāng)?shù)木群统叽绶€(wěn)定性
夾具體上的重要表面，如安裝定位元件的表面、安裝對(duì)刀塊或?qū)蛟谋砻嬉约皧A具體的安裝基面，應(yīng)有適當(dāng)?shù)某叽缇群托螤罹龋鼈冎g應(yīng)有適當(dāng)?shù)奈恢镁取?
為使夾具體的尺寸保持穩(wěn)定，鑄造夾具體要進(jìn)行時(shí)效處理，焊接和鍛造夾具體要進(jìn)行退火處理。
（2）應(yīng)有足夠的強(qiáng)度和剛度
為了保證在加工過(guò)程中不因夾緊力、切削力等外力的作用而產(chǎn)生不允許的變形和振動(dòng)，夾具體應(yīng)有足夠的壁厚，剛性不足處可適當(dāng)增設(shè)加強(qiáng)筋。
（3）應(yīng)有良好的結(jié)構(gòu)工藝性和使用性
夾具體一般外形尺寸較大，結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，而且各表面間的相互位置精度要求高，因此應(yīng)特別注意其結(jié)構(gòu)工藝性，應(yīng)做到裝卸工件方便，夾具維修方便。在滿足剛度和強(qiáng)度的前提下，應(yīng)盡量能減輕重量，縮小體積，力求簡(jiǎn)單。
（4）應(yīng)便于排除切屑
在機(jī)械加工過(guò)程中，切屑會(huì)不斷地積聚在夾具體周?chē)?，如不及時(shí)排除，切削熱量的積聚會(huì)破壞夾具的定位精度，切屑的拋甩可能纏繞定位元件，也會(huì)破壞定位精度，甚至發(fā)生安全事故。因此，對(duì)于加工過(guò)程中切屑產(chǎn)生不多的情況，可適當(dāng)加大定位元件工作表面與夾具體之間的距離以增大容屑空間：對(duì)于加工過(guò)程中切削產(chǎn)生較多的情況，一般應(yīng)在夾具體上設(shè)置排屑槽。
（5）在機(jī)床上的安裝應(yīng)穩(wěn)定可靠
夾具在機(jī)床上的安裝都是通過(guò)夾具體上的安裝基面與機(jī)床上的相應(yīng)表面的接觸或配合實(shí)現(xiàn)的。當(dāng)夾具在機(jī)床工作臺(tái)上安裝時(shí)，夾具的重心應(yīng)盡量低，面積應(yīng)足夠大，安裝基面應(yīng)有較高的配合精度，保證安裝穩(wěn)定可靠。夾具底部一般應(yīng)中空，大型夾具還應(yīng)設(shè)置吊環(huán)或起重孔。
確定夾具體的結(jié)構(gòu)尺寸，然后繪制夾具總圖。詳見(jiàn)繪制的夾具裝配圖。
6.7 零件的車(chē)床專用夾具簡(jiǎn)單使用說(shuō)明
（1）夾具的總體結(jié)構(gòu)應(yīng)力力求緊湊、輕便，懸臂尺寸要短，重心盡可能靠近主軸。
（2）當(dāng)工件和夾具上個(gè)元件相對(duì)機(jī)床主軸的旋轉(zhuǎn)軸線不平衡時(shí)，將產(chǎn)生較大的離心力和振動(dòng)，影響工件的加工質(zhì)量、刀具的壽命、機(jī)床的精度和安全生產(chǎn)，特別是在轉(zhuǎn)速較高的情況下影響更大。因此，對(duì)于重量不對(duì)稱的夾具，要有平衡要求。平衡的方法有兩種：設(shè)置平衡塊或加工減重孔。在工廠實(shí)際生產(chǎn)中，常用適配的方法進(jìn)行夾具的平衡工作。
（3）為了保證安全，夾具上各種元件一般不超過(guò)夾具的圓形輪廓之外。因此，還應(yīng)該注意防止切削和冷卻液的飛濺問(wèn)題，必要時(shí)應(yīng)該加防護(hù)罩。
（1）
21