活塞机械加工工艺及其夹具设计(5)

1.6μm；圆柱铣刀粗铣： Ra＝2.5～20μm；钻孔： Ra＝0.08～0.20μm。 （5）主要工序的汇总如表7所示。

表 7 工序余量和公差表

工序基本尺寸与偏差

工序余量

工序名称

（mm）

精车外圆 粗车外圆 滚压销孔 精镗销孔 粗镗销孔

0.25 3.75 0.1 0.2 2.7

（mm）

（mm）

IT7 IT12 IT6 IT7 IT12

130.2 130.45 52.12 52.02 51.82

（mm） 0 0 +0.010 +0.046 +0.20

（mm） -0.040 -0.32 0 0 0

工序公差

基本尺寸

上偏差

下偏差

注：其余一次性加工的加工余量没有逐个列出（详见后附工序卡）

3.7 机床与工艺装备的确定

工艺装备的确定包括：机床、夹具、刀具、量具等加工设备的选择。 3.7.1 机床的选择

本设计所使用的机床主要是CA6140车床。 3.7.2 夹具的选择

本设计的夹具均为随床夹具或使用组合夹具，并且自成系列。 3.7.3 刀具的选择

刀具选择包括刀具的类型、构造和材料的选择。主要应根据加工方法、工序应达到的加工精度、粗糙度、工件的材料、生产率、和经济性等因素加以考虑，原则上尽量采用标准刀具，必要时采用各种高生产率的复合刀具。

故此根据零件的实际情况，并依据《简明机械加工工艺手册》选择如下所示： 工序一： YG8普通外圆车刀 工序二： YG8普通车刀

工序三： 采用YG8专用镗刀 工序四： 采用组合刀具

工序五： 采用直柄麻花钻（GB1436-85） 工序六： 采用直柄麻花钻（GB1436-85） 工序七： 采用普通砂轮

工序八： YG8X普通外圆车刀、顶尖

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工序九： YG8X普通外圆车刀、专用组合刀具 工序十： YG8专用镗刀

工序十一：专用切槽刀 工序十三：金刚石车刀 工序十三：Φ80圆柱铣刀（GB1115-85）

工序十四：Φ50圆柱铣刀（GB1115-85） 工序十五：滚击器 车刀部分参数： 主偏角Kr：

系统刚性好（L/D﹤6），加工盘套之类的工件可取30度～45度。当切深较小，走刀量大时可取10度～30度。

副偏角Kr′：精车5°～10°；粗车10°～15°；粗镗15°～20°。 刃倾角λs：精车、精镗0°～40°；粗车、粗镗-5°～-10°。 3.7.4 量具的选择 （1）量具选择的原则

量具的选择应做到量具的精度应与零件的加工精度相适应。

量具的量程应与被测零件的尺寸大小相适应。量具的类型应与被测表面的性质、生产类型、生产方式相适应。

同时按量具的极限尺寸选择量仪时还与被测尺寸的公差值，测量精度系数，测量工具和测量方法的极限误差有关。

故对于量具的选择按上面所述确定如下：

按量具的极限尺寸选择量仪，应保证：

T?K ≥? ( 4 ) 式中: T-被测尺寸的公差值（mm）； K-测量精度系数；

?-测量工具和测量方法的极限误差。

根据上式并查《简明机械加工工艺手册》选游标卡尺测量范围: 0～300mm；用途：测内外径以及长度、高度；选深度游标卡尺测量范围: 0～200mm；用途:测各孔深度；选杠杆百分表测量范围: 0～18mm；用途:测量油孔等的等高 。对机床、工夹具及刀具的选择如附录机械加工工艺卡片所示。

3.8 切削用量的确定

正确的选用切削用量，对保证产品质量，提高切削效率和经济效益，具有重要的作用。

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切削用量选择主要依据工件材料，加工精度和表面粗糙度的要求，还应考虑刀具合理的耐用度，工艺系统刚度急机床功率等条件。 其基本原则是：

（1）应首先选择一个尽可能大的切削深度； （2）其次选择一个较大的进给量；

（3）最后在刀具和机床功率允许条件下选择一个合理的切削速度。[13] 3.8.1 切削用量的选择

切削用量的选择方法有：计算法和查表法，本设计基本上采用查表法。考虑以上因素并查《简明机械加工工艺手册》确定如下：

(1) 活塞外圆的车削加工：

a. 已知条件：工件材料ZL101,金属型铸造，时效处理，σ＝202MPa。加工要求：外圆车削，表面粗糙度Ra＝0.4μm,使用机床：CA6140

b. 确定粗加工时的切削用量：

确定切削深度ap 计算可得单边总余量 h＝4.0/2＝2.0mm,留0.15mm作为半精车余量，取粗车切削深度ap ＝1.85mm。

确定进给量f 由《机械加工工艺手册》可查得f＝0.8~1.2mm/r，初步选定f＝1.0 mm/r。

确定切削速度v 由《机械加工工艺手册》可查得v＝1.667~4.667m/s，取v＝2.0 m/s。 确定主轴转速n 由公式v＝πdn/1000即π3132.33n/1000＝2.0，得n＝4.81 r/s，根据机床说明书，取n＝5.0 r/s,此时切削速度为V＝πdn/1000＝π3132.335.0/1000＝2.08 m/s 。

c．校核机床功率 由《机械加工工艺手册》可查得切削力的公式及相关数据。主切削力：

Fc＝CFzapxFzfyFzvnFzkFz ( 5 )

代入相关数据可求得 Fc＝1953 (N) 切削功率：

Pc＝Fc3Vc＝195332.08＝4062 (kw)＝4.06 (kw)

由机床说明书查得，机床电机功率PN=7.5(kw),取机床传动效率η=0.8时：

Pc＝4.06≤Pn30.8＝7.530.8＝6 (kw)

所以机床功率足够，最后选定粗车的切削用量为ap＝0.625mm，f＝1.0 mm/r，v＝2.08 m/s。

同理可算得，精车时的切削用量为ap＝0.15mm，f＝0.5 mm/r，v＝1.66 m/s。车床转速n＝4.0r/s。

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同理可算得其它表面加工的切削用量如表8所示。

[14]

3.9 工序时间的计算

所谓时间定额是指在一定条件下完成一道工序所需要消耗的时间。它是安排作业计划、进行成本核算、确定设备数量、人员编制以及规划生产面积的重要依据。

时间定额订的过紧，容易导致忽视产品质量的倾向，或者会影响工人的主动性、创造性和积极性。时间定额订的过松又起不到指导生产和促进生产发展的积极作用。因此合理的制订时间定额对保证产 品质量、提高劳动生产率、降低成本都是十分重要的。

（1）工时定额的基本组成 单件工时定额由下列公式组成：

Ta?Tj?Tf?Tw?Tx?TzK ( 6 )

式中：

Tj—基本时间，对机床加工工序来说，就是机动时间。它是直接改变生产对象的

形状、尺寸、表面质量等消耗的时间。

Tf—铺助时间，为保证基本时间的完成进行的辅助动作所消耗的时间。如装卸工件、操作机床、测量、改变切削用量等。可从有关表格中查取，也可按

Tf?（0.15～0.20）Tj估算；

Tw—工作地点的服务时间，如调整和更换刀具、修砂轮、润滑檫试机床，清除切屑等。

T?Tf一般可按（0.02～0.07）3（j）计算；

T?TfTx—休息时间，可按0.023（j）计算； Tz—准备终结时间，成批生产时间，每加工一批之前工人要熟悉工艺文件、领取毛坯、领取和安装工艺装备、调整机床等，加工终了时拆下和归还工装，送成品等。在大批量生产

T中，每个工作地点常期固定完成一道工序内容，故单件定额中不计入z；

T 基本时间和工序时间之和称为工序时间，以a表示。即：

Tg?Tj?Tf ( 7 )

（2） 现在根据技术时间定额的组成确定工序的时间定额 a、工序四 基本时间

Tj Tj?Lifn ( 8 )

L?l?l1?l2?l3 ( 9 )

Tj1＝30.0 (s)

代入数据得

其中： L—刀具的行程长度（mm）；

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f—主轴每转刀具的进给量（mm/r）；

i—进给次数；

n—机床主轴每分钟转数（r/min）；

l—加工长度（mm）； l1l2l3—刀具的切入尺寸（mm）； —刀具的切出尺寸（mm）； —试切附加长度（mm）。

（0.15～0.20）Tj估算,在这里取系数为0.18。 辅助时间Tf：辅助时间按 Tf?则工序时间Tg为 Tg?1.18Tg 带入数据可得 Ta＝35.4 (s) b、工序五中端面的加工 基本时间Tj

Tj?(L/fn)i

L?(d?d1)/2?l1?l2?l3

带入数据得 Tj2=5.0 (s) 其中： d——端面外径 （mm）

d 1 ——端面内径（mm）

（0.15～0.20）Tj估算 辅助时间Tf按 Tf?在这里取系数为0.17

表 8 切削用量及工时定额表

车床转速 基本时间

工序

工序名称

号 1 2 3 5 4 6 7

面

工序时间

Tg （s） 23.6 13.0 9h 34.9 7.0 5.8 8.9 13.0

切削深度 进给量f 切削速度v

（r/s）

ap（mm） （mm/r）

金属型铸造 铣浇冒口 时效处理 粗车外圆 粗车止口、端面

1.0

粗镗销孔 粗切外圆环槽、顶

2.7 3.19 3.17

0.6 1.2 0.4 0.35

25

Tj （s）

（m/s）

2.08 1.66 1.69 1.85 0.62 0.62

5.0 4.0 4.5 11.0 1.5

11.0

1.5

20.0 11.0 8h 30.0 6.0 5.0 7.6

1.85 0.6

1.0 0.6

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