机械制造工艺说明书

目录

第1章 零件的分析 ............................................................................................ 3

1.1零件的形状 ............................................................................................ 3 1.2零件的工艺分析 .................................................................................... 4 第2章 毛坯设计 ................................................................................................ 6

2.1毛坯的选择 ............................................................................................ 6 2.2毛坯尺寸和公差 .................................................................................... 7 2.3设计毛坯图 ............................................................................................ 8 第3章 机械加工工艺过程设计 ...................................................................... 10

3.1定位基准的选择 .................................................................................. 10 3.2表面加工方法的选择 .......................................................................... 11 3.3加工阶段的划分 .................................................................................. 14 3.4工序顺序的安排 .................................................................................. 14 3.5制定加工工艺路线 .............................................................................. 18 第4章 工序设计 .............................................................................................. 21

4.1选择机床，根据不同的工序选择机床 .............................................. 21 4.2工艺装备的选择 .................................................................................. 23 4.3确定机械加工余量 .............................................................................. 24 4.4工序尺寸及公差的确定 ...................................................................... 26 4.5切削用量的选择 .................................................................................. 27 第5章 基本时间的确定 .................................................................................. 28

5.1时间定额的定义 .................................................................................. 28 5.2时间定额的组成 .................................................................................. 29 5.3工时定额的计算 .................................................................................. 30 第6章 夹具设计 .............................................................................................. 31

6.1 定位基准的选择 ................................................................................. 31 6.2压紧元件的选择 .................................................................................. 31 6.3切削力及夹紧力的计算 ...................................................................... 31 6.4误差分析与计算 .................................................................................. 33

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6.5夹具设计及操作的简要说明 ..................................................................... 34 参考文献 ............................................................................................................ 34 附：连接座机械加工工艺过程卡、工序卡

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第1章 零件的分析

1.1零件的形状

零件的实际形状如上图所示， 从零件图上看，该零件是典型的零件，结构比较简单。具体尺寸，公差如下图所示。

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1.2零件的工艺分析

由零件图可知，其材料为HT200，该材料为灰铸铁，具有较高强度，耐磨性，耐热性及减振性，适用于承受较大应力和要求耐磨零件。 连接座共有两组加工表面，他们之间有一定的位置要求。现分述如下： (1)．左端的加工表面：

这一组加工表面包括：左端面，Φ1250-0.025外圆，Φ100

+0.026

内圆，-0

倒角，钻通孔Φ7，钻孔并攻丝。这一部份只有端面有6.3的粗糙度要求，Φ100

+0.026

-0的内圆孔有25的粗糙度要求。其要求并不高，粗车后半精车

就可以达到精度要求。而钻工没有精度要求，因此一道工序就可以达到要求，并不需要扩孔、铰孔等工序。

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(2).右端面的加工表面：

0

这一组加工表面包括：右端面；Φ121-0.04h7的外圆，粗糙度为3.2、6.3；外径为Φ50、内径为Φ40

+0.016

的小凸台，粗糙度为3.2，并-0

带有倒角；Φ32的小凹槽，粗糙度为25；钻Φ17.5的中心孔，钻Φ7通孔。其要求也不高，粗车后半精车就可以达到精度要求。其中，Φ17.5、Φ40的孔或内圆直接在车床上做镗工就行了。

其具体过程如下表： 加工表面 左端面 Φ1250-0.025外圆 +0.026 Φ100-0内圆 倒角 左Φ7通孔 M4-7H螺纹孔 右端面 0Φ121-0.04h7外圆 小凸台内侧Φ40 小凸台端面 Φ17.5中心孔 右Φ7通孔 Φ32的小凹槽 表面粗糙度 Ra6.3 Ra6.3 Ra25 无 无 无 无 Ra3.2 无 Ra25 无 无 Ra25 公差/精度等级 IT8~IT10 IT8~IT10 IT11以下 IT11以下 IT11以下 IT11以下 IT11以下 IT8~IT10 IT11以下 IT11以下 IT11以下 IT11以下 IT11以下 加工方法 粗车-半精车 粗车-半精车 粗镗 粗车 钻通孔 钻孔并攻丝 粗车-半精车 粗车-半精车 粗镗 粗镗 粗镗 钻通孔 粗镗

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第2章 毛坯设计

2.1毛坯的选择

毛坯选择时应考虑的因素： (1) 零件的材料及机械性能要求

零件材料的工艺特性和力学性能大致决定了毛坯的种类。 (2) 零件的结构形状与外形尺寸 (3) 生产纲领的大小 (4) 现有生产条件

(5) 充分利用新工艺、新材料

为节约材料和能源，提高机械加工生产率，应充分考虑精密铸造、精锻、冷轧、冷挤压、粉末冶金、异型钢材及工程塑料等在机械中的应用。

毛坯种类的选择决定与零件的实际作用，材料、形状、生产性质以及在生产中获得可能性，毛坯的制造方法主要有以下几种：1、型材2、锻造3、铸造4、焊接5、其他毛坯。根据零件的材料，推荐用型材或铸件，但从经济方面着想，如用型材中的棒料，加工余量太大，这样不仅浪费材料，而且还增加机床，刀具及能源等消耗，而铸件具有较高的抗拉抗弯和抗扭强度，冲击韧性常用于大载荷或冲击载荷下的工作零件。

该零件材料为HT200，考虑到零件在工作时要有高的耐磨性，所以选择铸铁铸造。依据设计要求Q=3000件/年，n=1件/台；结合生产实际，备品率α和 废品率β分别取10%和1%代入公式得该工件的生产纲领

N=Qn(1+α+β)=3330件/年

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2.2毛坯尺寸和公差

（1）求最大轮廓尺寸

根据零件图计算轮廓的尺寸，最大直径Ф142mm，高69mm。 （2）选择铸件公差等级

查手册铸造方法按机器造型，铸件材料按灰铸铁，得铸件公差等级为8~12级取为11级。

（3）求铸件尺寸公差

公差带相对于基本尺寸对称分布。 （4）求机械加工余量等级

查手册铸造方法按机器造型、铸件材料为HT200得机械加工余量等级E-G级选择F级。

2.2.1确定毛坯尺寸

上面查得的加工余量适用于机械加工表面粗糙度Ra≧1.6 。Ra﹤1.6 的表面，余量要适当加大。

分析本零件，加工表面Ra≧1.6 ，因此这些表面的毛坯尺寸只需将零件的尺寸加上所查的余量即可。（由于有的表面只需粗加工，这时可取所查数据的小值）生产类型为大批量，可采用两箱砂型铸造毛坯。由于所有孔无需铸造出来，故不需要安放型心。此外，为消除残余应力，铸造后应安排人工进行时效处理。

2.2.2确定毛坯尺寸公差

毛坯尺寸公差根据铸件质量、材质系数、形状复杂系数查手册得，本零件毛坯尺寸允许偏差见下表：毛坯尺寸允许公差/mm

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河南机电高等专科学校机械制造技术课程设计说明书 铸件尺寸 142 83 偏差 ±1.3 ±1.3 参考资料 机械制造工艺设计手册 2.3设计毛坯图

（1） 确定拔模斜度 根据机械制造工艺设计手册查出拔模斜度为5

度。

（2） 确定分型面 由于毛坯形状前后对称，且最大截面在中截面，为

了起模及便于发现上下模在铸造过程中的错移所以选前后对称的中截面为分型面。

（3） 毛坯的热处理方式 为了去除内应力，改善切削性能，在铸件取

出后要做时效处理。

下图为该零件的毛坯图:

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第3章 机械加工工艺过程设计

3.1定位基准的选择

基准面选择是工艺规程设计中的重要设计之一，基准面的选择正确与合理，可以使加工质量得到保证，生产率得到提高。否则，加工工艺过程会问题百出，更有甚者，还会造成零件大批报废，使生产无法进行。在最初的工序中只能选择末加工的毛坯表面作为定位基准，这种表面称为粗基准。用加工过的表面作为定位基准称为精基准。另外，为满足工艺需要而在工件上专门设置或加工出的定位面，称为辅助基准，如轴加工时用的中心孔、活塞加工时用的止口等。

定位基准的选择原则：应先精基准，再粗基准。

3.1.1精基准的选择

精基准的选择主要考虑基准重合的问题。选择加工表面的设计基准为定位基准，称为基准重合的原则。采用基准重合原则可以避免由定位基准与设计基准不重合引起的基准不重合误差，零件的尺寸精度和位置精度能可靠的得以保证。

精基推选择应保证相互位置精度和装夹准确方便、一般应遵循如下原则。 精基准的选择原则： (1) 基准重合原则 (2) 基准统一原则 (3) 自为基准原则 (4) 互为基准原则 (5) 便于装夹原则

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3.1.2粗基准的选择

粗基准选择原则

(1) 选择重要表面为粗基准 (2) 选择不加工表面为粗基准 (3) 选择加工余量最小的表面为粗基准

(4) 选择较为平整光洁、加工面积较大的表面为粗基准 (5) 粗基准在同一尺寸方向上只能使用一次

3.2表面加工方法的选择

零件机械加工的工艺路线是指零件生产过程中，由毛坯到成品所经过的工序先后顺序。在拟定工艺路线时，出首先要考虑定位基准的选择外，还应当考虑各表面加工方法的选择，工序集中于分散的程度，加工阶段的划分和工序先后顺序的安排问题。

在生产过程中按一定顺序逐渐改变生产对象的形状(铸造、锻造等)、尺寸(机械加工)、位置(装配)和性能(热处理)使其成为成品的过程称之为工艺过程。因此，工艺过程又可具体地分为铸造、锻造、冲压、焊接t机械加工、热处理和装配等工艺过程。

3.2.1加工经济精度

各种加工方法（如车、铣、刨、磨、钻等）所能达到的加工精度和表面粗糙度是有一定范围的。任何一种加工方法，如果由技术水平高的熟练工人在精密完好的设备上仔细地慢慢地操作，必然使加工误差减小，可以得到较高的加工精度和较小的表面粗糙度，但却使成本增加；反之，若由技术水平较低的工人在精度较差的设备上快速操作，虽然成本降低，但得到的加工误差必然较大，使加工精度降低。所以，选择表面加工方法时，应当使得工件的加工要求与之相适应。

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表3-1 外圆加工中各种加工方法的加工经济精度及表面粗糙度 加工方法 加工性质 加工经济精度 （IT） 车 粗车 半精车 精车 金刚石车 外磨 粗磨 半精磨 精磨 精密磨 镜面磨 研磨 粗研 精研 超精加工 精 精密 砂带磨 精磨 精密磨 滚压

表3-2孔加工方法的加工经济精度及表面粗糙度

加工方法 加工性质 加工经济精度 （IT） 钻 扩 实心材料 粗扩 铸或冲孔后一次扩 12~11 12 12~11 10 第12页 共35页

表面粗糙度 Ra/μm 80~10 10~2.5 5~1.25 1.25~0.02 10~1.25 2.5~0.63 1.25~0.16 0.32~0.08 0.08~0.008 0.63~0.16 0.32~0.04 0.32~0.08 0.16~0.01 0.16~0.02 0.04~0.01 1.25~0.16 13~12 11~10 8~7 6~5 9~8 8~7 7~6 6~5 5 6~5 5 5 5 6~5 5 7~6 表面粗糙度 Ra/μm 20~2.5 20~10 10~2.5 河南机电高等专科学校机械制造技术课程设计说明书

精扩 铰 半精铰 精铰 细铰 拉 粗拉 精拉 镗 粗镗 半精镗 精镗 细镗 内磨 粗磨 精磨 研 粗研 精研 滚压

表3-3平面加工方法的加工经济精度及表面粗糙度

加工方法 加工性质 加工经济精度 （IT） 周铣 粗铣 精铣 端铣 粗铣 精铣 车 半精车 精车 细车（金刚石车） 刨 粗刨 精刨 12~11 10 12~11 10~9 11~10 9 8~7 12~11 10~9 第13页 共35页

11~10 9~8 7~6 10~5 5~1.25 1.25`0.32 11~10 9~7 12 11 10~8 7~6 9 8~7 6~5 5 8~7 5~2.5 2.5~0.63 20~10 10~5 5~1.25 1.25~0.32 10~1.25 1.25~0.32 1.25~0.32 0.32~0.01 0.63~0.16 表面粗糙度 Ra/μm 20~5 5~1.25 20~5 5~0.63 10~5 10~2.5 1.25~0.63 20~10 10~2.5 河南机电高等专科学校机械制造技术课程设计说明书

宽刀精刨 平磨 粗磨 半精磨 精磨 精密磨 刮研 手工刮研 9~7 9 8~7 7 6 10~20点/25mm*25mm 研磨 粗研 精研

7~6 5 0.63~0.32 0.32~0.08 1.25~0.32 5~2.5 2.5~1.25 0.63~0.16 0.16~0.016 1.25~0.16 3.2.2选择表面加工方法应考虑的因素

选择表面加工方法时，首先应根据零件的加工要求，查表或根据经验来确定哪些加工方法能达到所要求的加工精度。从表3-1到3-3中可以看出，满足同样精度要求的加工方法有若干种，所以选择加工方法时还必须考虑下列因素，才能最后确定下来。

a工件材料的性质 b工件的材料和尺寸

c选择的加工方法要与生产类型相适应 d具体的生产条件

3.3加工阶段的划分

工件上每一个表面的加工，总是先粗后精。粗加工去掉大部分余量，要求生产率高；精加工保证工件的精度要求。对于加工精度要求较高的零件，应当将整个工艺过程划分成粗加工、半精加工、精加工等几个阶段，在各个加工阶段之间安排热处理工序。

加工划分阶段有如下优点：

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河南机电高等专科学校机械制造技术课程设计说明书 a有利于保证加工质量 b合理的使用设备 c有利于及早发现毛坯缺陷

综上所述，工艺过程应当尽量划分成阶段进行。此外，粗精加工分开，使机床台数和工序数增加，当生产批量较小时机床符合率低，不经济。所以当工件批量小，精度要求不太高、工件刚性较好时也可以不分或少分阶段。

按照加工性质和作用的不同，工艺过程一般可划分为三个加工阶段： ① 粗加工阶段

粗加工的目的是切去绝大部分多雨的金属，为以后的精加工创造较好的条件，并为半精加工，精加工提供定位基准，粗加工时能及早发现毛坯的缺陷，予以报废或修补，以免浪费工时。粗加工可采用功率大，刚性好，精度低的机床，选用大的切前用量，以提高生产率、粗加工时，切削力大，切削热量多，所需夹紧力大，使得工件产生的内应力和变形大，所以加工精度低，粗糙度值大。一般粗加工的公差等级为IT11~IT12，粗糙度为

Ra80~100um。

② 半精加工阶段

半精加工阶段是完成一些次要面的加工并为主要表面的精加工做好准备，保证合适的加工余量。半精加工的公差等级为IT9~IT10。表面粗糙度为Ra10~1.25um。

③ 精加工阶段

精加工阶段切除剩余的少量加工余量,主要目的是保证零件的形状位置几精度,尺寸精度及表面粗糙度,使各主要表面达到图纸要求.另外精加工工序安排在最后,可防止或减少工件精加工表面损伤。

精加工应采用高精度的机床小的切前用量，工序变形小，有利于提高加工精度．精加工的加工精度一般为IT6~IT7，表面粗糙度为

Ra10~1.25um。

④ 光整加工阶段

对某些要求特别高的需进行光整加工，主要用于改善表面质量，对尺

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度精度改善很少。一般不能纠正各表面相互位置误差，其精度等级一般为

IT5~IT6,表面粗糙度为Ra1.25~0.32um。

此外，加工阶段划分后，还便于合理的安排热处理工序。由于热处理性质的不同，有的需安排于粗加工之前，有的需插入粗精加工之间。

3.4工序顺序的安排

3.4.1工序顺序安排的原则

（1）“先基面，后其他”原则

工艺路线开始安排的加工表面，应该是选作后续工序作为精基准的面，然后在以该基准面定位，加工其他表面。 （2） “先面后孔”原则

当零件上较大平面可以用来作为定位基准是，总是先加工平面，再以平面定位加工孔，保证孔和平面之间的位置精度，这样定位比较容易，装夹也方便。

（3）“先主后次”原则

零件上的加工表面一般可以分为主要表面和次要表面两大类。主要表面通常是指位置精度要求较高的基准面和工作表面；次要表面是指那些要求较低，对整个工艺过程影响较小的辅助表面。 （4）“先粗后精”原则

3.4.2热处理工序的安排

热处理工序在工艺路线中安排的是否恰当，对零件的加工质量和材料的使用性能影响很大。 （1） 退火与正火

目的是为了消除组织的不均匀，细化晶粒，改善金属的可切削性能。对高碳钢零件采用退火降低其硬度，对低碳钢零件采用正火提高其硬度，以获得适中的较好的可切削性，同时能消除毛坯制造中的应力。退

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火与正火一般安排在机械加工之前进行。 （2） 时效

毛坯制造和切削加工都会在工件内留下残余应力，这些残余应力将会引起工件的变形，影响加工质量甚至造成废品。因此，在工艺过程中常需安排时效处理。 （3） 淬火和调质处理

淬火和调质处理可以获得需要的力学性能。但之后会产生变形，所以调质处理一般安排在机械加工以前，而淬火则因其硬度高不易切削一般安排在精加工阶段的磨削加工之前进行。 （4） 渗碳淬火和渗氮

低碳钢零件有时需要渗碳淬火，并要求保证一定的渗碳层厚度。渗碳变形较大，一般安排在精加工之前进行，但渗碳表面预先常安排粗磨，以便控制渗碳层厚度和减少以后的磨削余量。

渗氮是为了提高工件表面硬度和抗腐蚀性，他的变形较小，一般安排在工艺过程的最后阶段、该表面的最终加工之前。

3.4.3辅助工序的安排

（1）检验工序

为了确保零件的加工质量，在工艺过程中必须合理的安排检验工序。

（2）清洗和去毛刺

切削加工后在零件的表层或内部有时会留下毛刺，他将影装配的质量甚至机器的性能。

工件在进入装配之前，一般安排清洗。特别是研磨等光整加工工序之后，砂粒易附着在工件表面上，必须认真清洗，以免加剧零件在使用中的磨损。

（4） 其他工序

可以根据需要安排平衡、去磁等其他工序。

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3.5制定加工工艺路线

3.5.1拟定比较两种工艺路线

（1）工艺路线一： 工序10： 1. 粗车右端面 2. 车外圆Φ121 3. 车右台阶面 4. 车外圆Φ130 5. 车端面 6. 粗镗Φ40 工序15： 1. 粗车大端面 2. 粗镗Φ100H7 3. 车台阶面 4. 车外圆Φ125 工序20：

1. 半精镗Φ40 2. 半精车外圆Φ121 3. 半精车右台阶面 4. 半精车外圆Φ130 5. 半精车端面 6. 半精车右端面

工序25： 1. 半精车大端面 2. 半精车Φ100H7 3. 半精车右台阶面 4. 半精车外圆Φ125 工序30： 1. 精车右端面 2. 精车外圆Φ121 3. 精镗Φ40 4. 精车外圆Φ130 5. 精车端面 6. 精车右台阶面 工序35 1. 精车大端面 2. 精车Φ100H7 3. 精车右台阶面 4. 精车外圆Φ125 工序40 精铣B面 工序八 粗铣Φ100面 工序九

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精铣Φ100面 工序45 1. 钻孔到Φ10 2. 扩钻到Φ16 3. 扩孔到Φ17.4 工序50 精镗孔至17.5 （2）工艺路线二： 工序10

1. 粗车右端面至78 2. 粗车外圆Φ125×5 3. 钻通孔Φ16 4. 粗镗内孔Φ34×29 5. 粗车小凸台端面至20 工序15

1. 粗车右端面至71 2. 粗车外圆Φ128×9 3. 粗车内孔Φ98×6.8 工序20

1. 半精车端面保70 2. 半精车外圆Φ121.4×5 3. 法精镗内孔Φ39.6×27 4. 半精镗内孔Φ32×28 5. 半精镗内孔保Φ17.5 6. 半精车小凸台端面保16

（3）工艺路线比较：

工序55

在6个工位上钻孔Φ7 工序60

1. 在4个工位上钻孔Φ4.5 2. 攻螺纹4－M5

7. 工序25

1. 半精车右端面到69 2. 半精车外圆Φ125.4长9 3. 半精镗内孔Φ199.6长7 工序30

1. 钻通孔3×Φ7 2. 工序六 3. 钻通孔3×Φ7 4. 钻孔4×Φ4.134深12 5. 攻螺纹4-M5深10 工序35

1. 磨内孔保Φ40×5 2. 磨外圆保Φ12×5 工序40

1. 磨内孔保Φ100×7 2. 磨外圆保Φ125×9 第19页 共35页

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上述两个工艺路线， 第一条工艺路线做得比较精细，每一道工序都安排的很到位，但是做起来很复杂；第二条工艺路线比较简洁明了，基本上可以达到精度要求，但最后的磨工感觉有点多余。相比之下我们选择第二条工艺路线，然后对其进行修改：去掉磨式。因为零件精度要求不高，半精车就可以达到目的。

3.5.2拟定工艺过程

工序号 0 05 10 15 工序内容 沙型铸造 进行人工时效处理 涂漆 粗车右端面至78 粗车外圆Φ125×5 钻通孔Φ16 粗镗内孔Φ34×29 粗车小凸台端面至20 20 粗车右端面至71 粗车外圆Φ128×9 粗车内孔Φ98×6.8 25 半精车端面保70 半精车外圆Φ121.4×5 法精镗内孔Φ39.6×27 半精镗内孔Φ32×28 半精镗内孔保Φ17.5 简要说明 消除内应力 防止生锈 第20页 共35页

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半精车小凸台端面保16 30 半精车右端面到69 半精车外圆Φ125.4长9 半精镗内孔Φ199.6长7 35 钻通孔6×Φ7 钻通孔6×Φ7 钻孔4×Φ4.134深12 攻螺纹4-M5深10 40 45 去毛刺 磨内孔保Φ40x5 磨外圆保Φ121x5 50 磨内孔保Φ100x7 磨外圆保Φ125x9 55 检验，入库 钳工

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第4章 工序设计

4.1选择机床，根据不同的工序选择机床

由于生产类型为大批量，故加工设备以通用机床为主，辅以少量专用机床，其生产方式以通用机床专用夹具为主，辅以少量专用机床的流水生产线，工件在各机床上的装卸及各机床间的传送均由人工完成。

由于本零件加工精度不高，普通机床就可以达到加工要求。因此我们选用最常用的机床：车床用CA6140,钻床用Z5125A。机床选择应注意：

(1)机床精度与工件精度相适应； (2)机床规格与工件外形尺寸相适应； (3)机床的生产率与工件生产类型相适应。 下面是这两台机床的具体资料。

4.1.1车床用CA6140

本系列车床适用于车削内外圆柱面，内锥面及其它旋转面。车削各种公制、英制、模数和径节螺纹，并能进行钻孔和拉油槽等工作。 CA6140 结构特点：

1>.CA系列产品，以“A”型为基型，派生出几种变形产品。B型：主轴孔径80mm，C型：主轴孔径104mm。F型：液压仿形。M型：精密型。 2>.床身宽于一般车床，具有较高的刚度，导轨面经中频淬火，经久耐磨。 3>.机床操作灵便集中，滑板设有快移机构。采用单手柄形象化操作，宜人性好。

4>.机床结构刚度与传动刚度均高于一般车床，功率利用率高，适于强力高速切削。主轴孔径大，可选用附件齐全。 4.1.2钻床用Z5125A

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产品说明： 型号 最大钻孔直径 主轴最大进给抗力 主轴最大扭距 主电机功率 主钻孔锥度 主轴转速 主轴每转进给量 主轴行程 主轴箱行程(手动) 工作台行程 工作台尺寸 外型尺寸/包装尺寸 机床净重/毛重

Z5125A 25mm 9000N 160N·m 2.2kw 3 9(级)50-2000r 9(级) 200mm 200mm 310mm 400×550mm 980×807×2302mm/2400×1030×1360mm 950/1300kg 4.2工艺装备的选择

4.2.1刀具的选择

优先采用标准刀具。必要时可采用各种高效的专用刀具、复合刀具和多

刃刀具等。刀具的类型、规格和精度等级应符合加工要求。

选用硬质合金铣刀，硬质合金钻头，硬质合金扩孔钻、硬质合金铰刀、硬质合金锪钻,加工铸铁零件采用YG类硬质合金，粗加工用YG8，半精加工为YG6。具体见工序卡。

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4..2.2夹具的选择

单件小批生产尽量采用通用夹具和组合夹具；大批大量生产应采用高效专用夹具。

根据每个工序的不同要求分别选用通用家具三爪自定心卡盘和专用夹具。

4.2.3量具的选择

单件小批生产应广泛采用通用量具，大批大量生产应采用极限量规和高效的专用检验量具和量仪等．量具的精度必须与加工精度相适应。

根据零件特点，选用内径千分尺、外径千分尺、游标卡尺、角度尺、塞规、螺纹塞规等。

4.3确定机械加工余量

4.3.1确定加工余量的方法

(1)查表法

此法是以生产实践和实验研究所积累的关于加工余量的资料数据进行修订来确定加工余量的，生产中应用较为广泛。

(2)经验估计法

本法是根据实际经验确定加工余量。一般情况下，为防止余量过小而产生废品，经验估计的数值总是偏大。此法常用于单件小批生产中。

(3)分析计算法

卒法是根据上述加上余量公式和一定的实验资料，对影响加工条量的各项因素进行分析，并计算确定加工余量。这种方法比较合理，但必须点比较全面和可靠的实验资料。

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4.3.2影响加工余量的因素

(1)上工序表面粗糙度H1a和缺陷层H2a。

本工序必须把上工序留下的表面粗糙度H1a全部切除，还应切除上工序在表面留下的缺陷层H2a

(2)上工序的尺寸公差Ta

在加工表面上存在着各种几何形状误差，如平面度、回度、圆柱度等 这些误差的总和一般不超过上工序的尺寸公差Ta，所以应将Ta计入本工序的加工余景之中。 （3)上工序的形位误差ρa

ρa是指不由尺寸Ta所控制的形位误差，此时，加工余量中需包括上工序的形位误差ρa。

(4)本工序加工时的装夹误差εb

装夹误差包括定位误差和夹紧误差，这些误差会使工件在加工时的位置发生偏移，所以加工余量还必须考虑装夹误差的影响。

4.3.3确定加工余量

加工余量是指加工过程中切去的金属层厚度。余量有工序余量和加工总余量(毛坯余量)之分。工序余量是相邻两工序的工序尺寸之差。加工总余量是指从毛坯变为成品的整个加工过程中某表面切除的金属层总厚度，即毛坯尺寸与零件图设计尺寸之差。显然，某个表面加工总余量为该表面工序余量之和，即

Z式中：ZZi

i1n——加工总余量；

Zi——第i道工序的工序余量 n——该表面的加工工序数。

由于工序尺寸有公差，故实际切除的余量是变化的。因此．加工余量

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又有公称余量、最大余量和最小余量之分。若相邻两工序的工序尺寸都是基本尺寸，则得到的余量就是工序的公称余量。易大余景和最小余量与工序尺寸公差有关。在加工外表面时，

Zbmin=amin-bmin Zbmax=amax-bmax Tzb=Zbmax-Zbmin= Ta =Tb

式中： Zbmin，Zbmax ——分别为最小、最大工序余量；

amin，amax——分别为上工序的最小、最大工序尺寸； bmin，bmax——分别为本工序的最小、最大上序尺寸； Tzb——余量公差(工序余量变化范围)；

Ta， Tb——分别为上工序与本工序的工序尺寸的公差

在加工内表面时，

Zbmin=bmin-amax Zbmax=bmax-amin Tzb=Zbmax-Zbmin=Ta=Tb

根据铸件质量、零件表面粗糙度、形状复杂程度，取铸件加工表面的单边余量为7mm。

4.4工序尺寸及公差的确定

由于工序尺寸是零件在加工时各工序应保证的加工尺寸，因此，正确地确定工序尺寸及其公差．是工序设计的一项重要工作。

工序尺寸的计算要根据零件图上的设计尺寸、巳确定的各工序的加工余量及定位基准的转换关系来进行。工序尺寸公差则按各工序加工方法的经济精度选定。工序尺寸及偏差标注在各工序的工序简图上，作为加工和检验的依据。

对于各工序的定位基准与设计基准重合时的表面的多次加工，其工序尺寸的计算比较简单，此时只要根据零件图上的设计尺寸、各工序的加工余量、各工序所能达到的精度，由最后一道工序开始依次向前推算，直至

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毛坯为止，即可确定各工序尺寸及公差。

表4-1主轴孔各工序的工序尺寸及其公差的计算实例

工序基准或定位基准与设计基准不重合时，或在加工过程中工序基准多次转换时，或工序尺寸尚需从待加工的表面标注时，工序尺寸及公差的计算比较复杂，需用工艺尺寸链来进行分析计算。

4.5切削用量的选择

切削速度、进给量和切削深度三者称为切削用量。它们是影响工件加工质量和生产效率的重要因素。

车削时，工件加工表面最大直径处的线速度称为切削速度，以v(m/min)表示。其计算公式：

v=πdn/1000(m/min) 式中：d——工件待加工表面的直径（mm） n——车床主轴每分钟的转速（r/min）

工件每转一周，车刀所移动的距离，称为进给量，以f(mm/r)表示；车刀每一次切去的金属层的厚度，称为切削深度，以ap(mm)表示。 为了保证加工质量和提高生产率，零件加工应分阶段，中等精度的零件，一般按粗车一精车的方案进行。

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粗车的目的是尽快地从毛坯上切去大部分的加工余量，使工件接近要求的形状和尺寸。粗车以提高生产率为主，在生产中加大切削深度，对提高生产率最有利，其次适当加大进给量，而采用中等或中等偏低的切削速度。使用高速钢车刀进行粗车的切削用量推荐如下：切削深度ap=0.8～1.5mm，进给量f=0.2～0.3mm/r，切削速度v取30～50m/min(切钢)。 粗车铸、锻件毛坯时，因工件表面有硬皮，为保护刀尖，应先车端面或倒角，第一次切深应大于硬皮厚度。若工件夹持的长度较短或表面凸不平，切削用量则不宜过大。

粗车应留有0.5～1mm作为精车余量。粗车后的精度为IT14-IT11,表面粗糙度Ra值一般为12.5～6.3μm。

精车的目的是保证零件尺寸精度和表面粗糙度的要求，生产率应在此前提下尽可能提高。一般精车的精度为IT8～IT7，表面粗糙度值Ra=3.2～0.8μm,所以精车是以提高工件的加工质量为主。切削用量应选用较小的切削深度ap=0.1～0.3mm和较小的进给量f=0.05～0.2mm/r，切削速度可取大些。

精车的另一个突出的问题是保证加工表面的粗糙度的要求。减上表面粗糙度Ra值的主要措施有如下几点。

（1）合理选用切削用量。选用较小的切削深度ap和进给量f,可减小残留面积，使Ra值减小。

（2）适当减小副偏角Kr′,或刀尖磨有小圆弧，以减小残留面积，使Ra值减小。

（3）适当加大前角γ0，将刀刃磨得更为锋利。

（4）用油后加机油打磨车刀的前、后刀面，使其Ra值达到0.2～0.1μm,可有效减小工件表面的Ra值。

（5）合理使用切削液，也有助于减小加工表面粗糙度Ra值。低速精车使用乳化液或机油；若用低速精车铸铁应使用煤油，高速精车钢件和较高切速精车铸铁件，一般不使用切削液。 具体计算略，详见工序卡。

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第5章 基本时间的确定

5.1时间定额的定义

在一定生产条件下，规定完成一件产品或完成一道工序所消耗的时间，叫时间定额。

合理的时间定额能促进工人生产技能的提高，从而不断提高生产率。时间定额是生产计划、成本核算的主要依据。对新建厂，它是计算设备数量、工人数且、车间布置和生产组织的依据。

5.2时间定额的组成

(1)基本时间Tj

直接改变工件尺寸、形状、相对位置、表面状态或材料性质等工艺过程所消耗的时间叫做基本时间。对于机械加工，它还包括刀具切入、切削加工和切出等时间。 (2)辅助时间Tf

在一道工序中，为完成上艺过程所进行的各种辅助动作所消耗的时间它包括装卸工件、外停机床、改变切削用量、测量工件等所消耗的时间。

基本时间和辅助时间的总和称为操作时间。 (3)工作地点服务时间Tfw

为使加工正常进行，工人照管工作地(包括刀具调整、更换、润滑机床、清除切屑、收拾工具等)所消耗的时间，叫做工作点服务时间。一般可按操作时间的a％(2％—7％)来计算。 (4)休息与自然需要时间Tx

工人在工作班内为恢复体力和满足生理需要所消耗的时间，叫做休

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息与自然需要时间。

它也按操作时间的β％(2％)来计算。 所有上述时间的总和称为单件时间Td

Td=Tj+Tf+Tfw+Tx=（Tj+Tf）（1+

(5)准备终结时间Tzz

加工一批零件时，开始和终了时所做的准备终结工作而消耗的时间，叫做准备终结时间。如熟悉工艺文件、领取毛坯、安装刀具和夹具、调整机床以及归还工艺装备和送交成品等所消耗的时间。准备终结时间对一批零件只消耗一次。零件批量N越大，分摊到每个工件上的准备终结时间越小。所以成批生产时的单件时间定额为

Td=（Tj+Tf）（1+

100）

100）+

Tz N5.3工时定额的计算

工时定额是指完成零件加工的就一个工序的时间定额

TdTjTfTbTxTz/N其中： 间

TbTxTd

是指单件时间定额

是指基本时间（机动时间），通过计算求得 是指辅助时间，一般取（15~20）%

TjTjTf；

Tj与

Tf和称为作业时

是指布置工作时间，一般按作业时间的（2~7）%估算 是指休息及生理需要时间，一般按作业时间（2~4）%估算

Tz是准备与终结时间，大量生产时，准备与终结时间忽略不计 N是指一批零件的个数 具体计算略，详见工序卡。

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第6章 夹具设计

本次设计为连接座钻床专用夹具。以便在加工过程中提高工作效率、保证加工质量。本次夹具设计为加工Φ7孔的加工设计专用夹具。

专用夹具的特点：针对性强、结构简单、刚性好、容易操作、装夹速度快、以及生产效率高和定位精度高；但是设计和制造周期长；产品更新换代时往往不能继续使用，适应性差；费用高等特点。

6.1 定位基准的选择

由零件图可知：Φ7孔的轴线与左侧面和后侧面的尺寸要求要求，在对孔进行加工前，底平面进行了铣加工，后侧面也是一直都不加工的侧面，因此，选后侧面和左侧面为定位精基准（设计基准）来满足孔加工的尺寸要求。

由零件图可以知道，图中对孔的的加工没有位置公差要求，所以我们选择左侧面和后侧面为定位基准来设计钻模，从而满足孔轴线和两个侧面的尺寸要求。工件定位用底面和两个侧面来5个自由度。

6.2压紧元件的选择

在此夹具中，只是为了防止工件在加工过程中的振动和转动，因此采用压板压紧工件即可。

6.3切削力及夹紧力的计算

该孔的设计基准为中心轴，故以回转面做定位基准，实现“基准重合”原则； 参考文献，因夹具的夹紧力与切削力方向相反，实际所需夹紧力F

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夹与切削力Ｆ之间的关系F夹＝KF

轴向力：F夹＝KF （N） 扭距：

MCMd0Nm

XFfYFKM103333.10.51.90.2340.81.3310311.93

在计算切削力时必须把安全系数考虑在内，安全系数KK1K2K3

由资料《机床夹具设计手册》查表127可得：

切削力公式：Ff412D1.2f0.75KP 式（2.17）

式中 D10mm f0.3mm/r 查表128得：Kp(即：Ff1980.69(N)

实际所需夹紧力：由参考文献[16]《机床夹具设计手册》表1211得：

HB0.6)0.95 190WKFfK

安全系数K可按下式计算，由式（2.5）有：：

KK0K1K2K3K4K5K6

式中：K0~K6为各种因素的安全系数，见参考文献[16]《机床夹具设计手册》表121 可得：

K1.21.21.01.21.31.01.02.25 所以 WKKFf1980.692.254456.55(N)

由计算可知所需实际夹紧力不是很大，为了使其夹具结构简单、操作方便，决定选用手动夹紧机构。

取K2.25，10.16，20.2

凸轮夹紧时产生的夹紧力，由式（2.9）有：：

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W0QL(N)

tg1ztg(2)5830式中参数由[16]《机床夹具设计手册》可查得：

9.33 rz5.675 190 2950 136 其中：L140(mm) Q80(N)

由[16]《机床夹具设计手册》表1226得：原动力计算公式： 由上述计算易得： W0WK

因此采用该夹紧机构工作是可靠的。

6.4误差分析与计算

该夹具以底面、侧面为定位基准，要求保证孔轴线与左侧面间的尺寸公差。为了满足工序的加工要求，必须使工序中误差总和等于或小于该工序所规定的工序公差。

孔与左侧面为线性尺寸一般公差。根据国家标准的规定，由参考文献[15]《互换性与技术测量》表125可知：

取m（中等级）即 ：尺寸偏差为150.2、1070.3 由[16]《机床夹具设计手册》可得：

⑴、定位误差：定位尺寸公差0.2mm，在加工尺寸方向上的投影，这里的方向与加工方向一致。即：故D.W0.2mm

⑵、夹紧安装误差，对工序尺寸的影响均小。即： jj0 ⑶、磨损造成的加工误差：jM通常不超过0.005mm

⑷、夹具相对刀具位置误差：钻套孔之间的距离公差，按工件相应尺寸公差的五分之一取。即DA0.06mm

误差总和：jw0.265mm0.5mm

从以上的分析可见，所设计的夹具能满足零件的加工精度要求。

定位精度分析

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定位误差主要由基准不重合，基准位置误差引起。

ΔDW=ΔBC+ΔJW

由于基准重合，不考虑ΔBC ΔJW=Td/[2sin(α/2)]

Td---工件外圆尺寸的公差 Td=0.025 a---V形块的夹角 a=60 ΔJW=0.025/[2sin(30)]=0.025

所以夹具能满足零件加工精度的要求。

6.5夹具设计及操作的简要说明

本夹具用于在钻床上加工连接座的Φ7孔。工件以底平面、侧面为定位基准，在支承钉和支承板上实现完全定位。采用手动控制压板机构夹紧工件。该夹紧机构操作简单、夹紧可靠。

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参考文献

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