设计盖类零件的加工工序优化方案

教学目标

＊掌握盖类零件工序加工余量及尺寸的确定方法。

＊掌握盖类零件工序工时定额的计算方法。

任务引入

通过具体确定主轴承盖各工序加工余量及工序尺寸，计算主轴承盖各工序工时定额，学习盖类零件工序尺寸及其公差的确定方法，以及工时定额的计算方法。

相关知识

1）加工余量的确定。

① 加工总余量（毛坯余量）：毛坯尺寸与零件图设计尺寸之差。

② 工序余量：相邻两工序的工序尺寸之差。

2）各种回转表面（内外圆柱面、圆锥面、成形回转面等）和回转体端面的加工主要采用车削的方法。

3）车床是车削加工的主要技术装备，是使用最多、应用最广和数量最多的一种金属切削机床，其中以卧式车床应用最广泛。

4）大批生产时，螺纹的加工应采用攻丝机。

5）各种表面的加工方案可参照相关附表确定。

6）工序尺寸的公差一般按入体原则标注（即公差指向体内）。

7）确定切削用量在已选定的刀具材料及几何角度的基础上进行。

任务实施

1．确定主轴承盖各工序的加工余量及工序尺寸

（1）确定φ60H7 孔的加工余量及工序尺寸

已知：

1）φ60H7 孔的加工过程如图5-29 所示。

图5-29　φ60H7 孔的加工过程

2）毛坯尺寸及其偏差

3）精车工序尺寸及其公差

查附表 15 得出，半精加工的加工余量经验值是 1～2mm，精加工的加工余量经验值是0.1～0.8mm。考虑精车与半精车φ60H7 孔在同一工序同一次装夹的情况下完成，精车与半精车不存在定位误差，以及精车的加工余量可以取小值，所以精车φ60H7 孔的单边加工余量取0.3，半精车单边加工余量取1.2。

半精车内孔的尺寸及表面精度的确定，可参考附表17。

附表17 中粗镗（粗扩）半精镗孔的经济精度为IT9～IT10 级，表面粗糙度Ra 为1.6～3.2μm。半精车φ60H7 孔的公差等级取IT9 级，表面粗糙度Ra 为3.2μm。

粗车（参考粗镗）孔的经济精度为TI11～IT12 级，表面粗糙度Ra 为6.3～12.5μm。粗车φ60H7 孔的公差等级取IT12 级，表面粗糙度Ra 取12.5μm。

根据工序尺寸和公差等级，查附表1 得出精车、半精车φ60H7 孔的工序尺寸偏差，按入体原则标注。φ60H7 孔的加工余量及工序尺寸如表5-18 所示。

表5-18　φ60H7 孔的加工余量及工序尺寸

（2）确定φ142k6 外圆的加工余量及工序尺寸

已知：

1）φ142k6 外圆的加工过程如图5-30 所示。

图5-30　φ142k6 外圆的加工过程

2）毛坯尺寸及其偏差

3）精车工序尺寸

查附表15 得出，精车的加工余量经验值是0.1～0.8mm。考虑精车与半精车φ142k6 外圆在同一工序一次装夹的情况下完成，精车与半精车不存在定位误差，以及精车的加工余量可以取小值，所以精车φ142k6 外圆的单边加工余量取0.3mm。

根据尺寸（φ142）和长度（28），查附表15 得出，半精车φ142k6 外圆的加工余量为2.0mm（为双边余量时）。查附表9 得出，半精车经济精度为IT8～IT10 级，表面粗糙度Ra 为6.3～3.2μm。半精车φ142k6 外圆的公差等级取IT9 级，表面粗糙度Ra 为3.2μm。

查附表9 得出，粗车外圆的经济精度为IT11 级以上表面粗糙度为25～6.3μm。粗车φ142k6外圆的公差等级取IT12 级，表面粗糙度Ra 取12.5μm。

根据工序尺寸和公差等级，查附表15 得出精车、半精车φ142k6 外圆的工序尺寸偏差，按“入体原则”标注，φ142k6 外圆的加工余量及工序尺寸见表5-19。

表5-19　φ142k6 外圆的加工余量及工序尺寸

（3）确定M、N 面的加工余量及工序尺寸

已知：

1）M、N 面的加工过程如图5-31 所示。

图5-31　M、N 面的加工过程

2）毛坯尺寸及其偏差

3）精车工序尺寸

查附表15 得出，精车的加工余量经验值是0.1～0.8mm。考虑精车与半精车M、N 面在同一工序一次装夹的情况下完成，精车与半精车不存在定位误差，精车的加工余量可以取小值，所以精车M、N 面的加工余量取0.3mm。

根据零件全长（40）和长端面最大直径（φ184），查附表12 得出，半精车时M、N 面的加工余量为1.2mm。查附表9 得出，半精车外圆的经济精度为IT8～IT10 级，表面粗糙度Ra为3.2～6.3μm。M、N 面的公差等级取IT10 级，表面粗糙度Ra 为3.2～6.3μm。

查附表12 得出，粗车端面的尺寸精度为IT12～IT13 级，粗车M、N 面的公差等级取IT13级，表面粗糙度Ra 取12.5μm。

根据工序尺寸和公差等级，查附表1 得出精车、半精车M、N 面的工序尺寸及其公差数值，因M、N 面距离尺寸无法按入体原则标注，此类工序尺寸的公差可以按精车工序的形式标注。M、N 面的加工余量及工序尺寸如表5-20 所示。

表5-20　M、N 面的加工余量及工序尺寸

2．选择主轴承盖各工序的切削用量

（1）粗车工序(www.xing528.com)

1）确定进给量。根据加工材料（因附表19 中未列出铸铁材料，可根据材料的硬度170～241）和背吃刀量（3.5～3.7），查附表19 得（大批量生产时按焊接式硬质合金刀具）切削速度进给量

2）确定转速和切削速度。根据工序中最大尺寸（端面直径 184φ）和转速初算主轴转速为

查附表20 车床技术参数（CA6140 正转），取各表面的实际切削速度分别为

（2）半精、精车φ60H7 孔工序

1）确定进给量。根据加工材料（因附表19 中未列出铸铁材料，可根据材料的硬度170～241）和背吃刀量（0.3～1.3），查附表19 得（大批量生产时按焊接式硬质合金刀具）切削速度进给量

2）确定转速和切削速度。根据工序中最大尺寸（φ60）和转速初算主轴转速为

查转塔车床说明书，取实际车削速度为

（3）半精、精车φ142k6 外圆和M、N 面工序

1）确定进给量。根据加工材料（因附表19 中未列出铸铁材料，可根据材料的硬度170～241）和背吃刀量（0.3～1.3），查附表19（大批量生产时按焊接式硬质合金刀具）得切削速度

2）确定转速和切削速度。根据工序中最大尺寸（φ184）和转速初算主轴转速为

查附表20 车床技术参数（CA6140 正转），取n= 250r ⋅min-1，实际切削速度为

（4）钻、锪6 ×φ 9、 φ18沉孔工序

1）确定进给量。本工序采用专用机床群钻加工，根据工件材料（灰铸铁、硬度170～241HB）和深径比（l /d0=12/9 ≈1.3），查《机械加工工艺手册》（杨叔子主编，机械工业出版社）中表28-16《群钻的切削用量》，表中未列出 d0= 9，可按 d0= 8或 d0= 10查表，也可取两者的中间值，得出进给量f =0.24mm ⋅ r-1，v =35m ⋅min-1。

根据刀具材料（高速钢锪钻）和工件材料（铸铁），查附表21 得，进给量f =0.13～ 0.18mm ⋅ r-1，切削速度v =37～ 43m ⋅min-1。因为锪孔采用专用机床多刀加工，所以切削用量取最小值或小于最小值，取f =0.1mm ⋅ r-1，v =35m ⋅min-1。

2）确定转速和实际切削速度。根据公式v=πDn/1000和加工直径（φ9）、（v16m ⋅min-1），计算钻孔主轴转速为

因专用机床为自行设计机床，其切削用量按计算值取整数既可。取钻孔主轴n=570r ⋅min-1，钻孔实际切削速度为

根据公式v=πDn/1000和加工直径（φ18）、（v35m ⋅min-1），计算锪孔主轴转速为

同理，取锪孔主轴转速n =620r ⋅min -1。锪孔实际切削速度为

各工步切削用量汇总表如表5-21 所示。

表5-21　各工步切削用量汇总表

3．计算工序工时定额

（1）计算机动工时

根据附表22 得，车削工序的基本工时定额按下式计算：

基本工时计算汇总表如表5-22 所示。各工序加工示意图如图5-32～图5-35 所示。

表5-22　基本工时计算汇总表

图5-32　粗加工工序示意图

图5-33　镗内孔工序加工示意图

图5-34　车外圆和端面工序的加工示意图

图5-35　车内外倒角工序的加工示意图

通孔镗刀的主偏角一般为60°～75°。

（2）计算工序辅助工时

各工序辅助工时计算汇总表如表5-23 所示。

表5-23　各工序辅助工时计算汇总表　（单位：min）

续表

（3）计算工序作业工时

计算工序作业工时的公式如下：工序作业工时=辅助工时+各加工面耗时，计算结果如表5-24 所示。

表5-24　工序作业工时计算汇总表