毕业设计（论文）-电火花线切割自动运丝机构设计

PAGEPAGE53PAGEI编号：毕业设计(论文)说明书题目：电火花线切割自动运丝机构设计院（系）：机电工程系专业：机械设计制造及其自动化学生姓名：学号：指导教师单位：姓名：职称：2015年摘要电火花线切割，其基本工作原理是利用连续移动细金属丝（成为电极丝）作电极，对工件进行脉冲火花放电蚀除金属、切割成型。本课题研究的是电火花线切割运丝机构的设计。为了避免火花放电总在电极丝的局部位置而被烧断，影响加工质量和生产效率。在加工过程中电极丝沿轴向作走丝运动。丝整齐地绕在丝筒上，形成一个闭合状态，走丝电机带动丝筒转动时，通过导丝轮使丝作轴线运动。电火花线切割加工机床是开关触点受火花放电腐蚀损坏的现象和原因时，发现电火花的瞬时高温可以使局部的金属熔化、氧化而被腐蚀掉，从而开创和发明了电火花加工方法。关键词：电火花线切割；动丝机构；设计全套图纸加V信153893706或扣3346389411AbstractEDMwirecutting,itsbasicprincipleistousethecontinuousmovementoffinewire(awireelectrode)aselectrode,pulsesparkdischargeinadditiontometalcorrosion,cuttingandshapingoftheworkpiece.ThisresearchisthedesignofwireEDMwirecuttingmechanism.Inordertoavoidthesparkdischargeelectrodewireinlocalpositionandbebroken,affecttheprocessingqualityandproductionefficiency.Intheprocessofelectrodewireforwiremovementalongtheaxialdirection.Wireneatlyaroundthewirecylinder,formingaclosedstate,wiremotordrivesthescrewbarrelrotates,throughtheguidewiretowirewheelaxismovement.Electricsparkwirecuttingmachineistheswitchcontactsbythephenomenaandthecausesofcorrosiondamageofsparkdischarge,foundthattheinstantaneoushightemperatureelectricsparkcanmeltthemetaloxide,localandhasbeenremovedbyerosion,thuscreatingandinventedtheEDMmethod.Keywords：electricsparklinecuttingwiremechanism;dynamicdesign目录1绪论 11.1国内外研究现状 11.1.1国外的发展及现状 11.1.2我国的发展及现状 21.2数控电火花线切割加工原理 31.3本课题研究内容及背景 42DK7740型线切割机走丝机构总体设计 52.1数控电火花切割机床型号介绍 52.2DK7740型数控线切割机整体结构图 62.3总体设计概况和思路 62.4电动机的选择 72.5确定储丝筒基本尺寸 82.6传动比的确定 82.7传动装置的运动参数设计 83齿轮减速传动设计计算 113.1选择材料 113.2压力角的选择 113.3齿数和模数的选择 113.4齿宽系数 113.5确定齿轮传动的精度 113.6齿轮的校核 134轴的设计计算及校核 164.1第Ⅰ轴的设计及校核 164.2第Ⅱ轴的设计及校核 194.3传动螺纹副的设计及校核 235轴承寿命校核 285.1第Ⅰ轴上轴承的校荷 285.2第Ⅲ轴轴上轴承的校荷 296键的强度校核 306.1联轴器处键的强度校荷 306.2储丝筒端盖与轴联接处键的校荷 316.3第Ⅰ轴与小齿轮联接处键的校核 316.4第Ⅲ根轴上键的校核 327储丝筒的结构设计 338导轨的设计 358.1导轨的特点 358.2导轨的设计 369典型零件的工艺设计 399.1零件的形状 399.2零件的工艺分析 399.3确定毛坯的制造形式 409.4基面的选择 409.5制定工艺路线 409.5.1工艺路线方案一 419.5.2工艺路线方案二 419.5.3工艺方案的比较与分析 419.6选择加工设备和工艺装备 429.7机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定 429.8确定切削用量及基本工时 44总结 54致谢 55参考文献 561绪论1.1国内外研究现状1.1.1国外的发展及现状电火花线切割加工(WEDM)是在电火花加工的基础上于50年代末最早在原苏联发展起来的一种新的工艺形式，是用线状电极靠火花放电对工件进行切割，故称为电火花线切割。1943年，原苏联学者拉扎连科夫妇研究电火花放电时开关触点受腐蚀损坏的现象和原因，发现电火花的瞬时高温可使局部的金属熔化、气化而被蚀除掉，从而开创和发明了电火花加工方法电火花线切割加工以获得广泛的应用。目前国内外的线切割机床约占电加工机床的60%以上。与电火花成型加工方法相比，线切割加工方法具有设备成本低、生产效率高以及工具电极的设计和制造大大简化等特点，同时还可节约一部分材料。因此，线切割加工方法自问世于前苏联以来，得到了迅速的发展。近20年来，电火花线切割机床的价格下降了六倍多，加工速度提高了十几倍，工件的最大尺寸增加了十四倍，可加工的工件锥度达到80º。目前慢走丝线切割机床最小驱动单位达0.lum，加工精度已接近或达到精密磨削的精度，最大切削速度超过3O0mm2/min，标志着WEDM总的加工速度有了明显的提高，微精加工脉冲电源的开发，使精加工表面粗糙度可达到Ra0.l~0.2μm(多次切割)。线切割加工水平的提高使它从“特种加工”进入到常规加工的行列。线切割加工水平的提高不仅归功于机械结构和工艺方法的改善，更得力于先进技术的应用和计算机软件的发展。欧美和日本等国研究的数控低速走丝电火花线切割机床，采用闭环数字交(直)流伺服控制系统，动态性能好、定位精度高。同时机床具有数字自适应控制电源，并具有自动走丝、自动卸除废料、短路自动回退等自动化技术，对电极丝张力和工作液压力也可进行控制。同时，集以D、以PP、CAM及仿真于一体的自动编程系统不断发展和成熟，目前基于PC的图形交互式自动编程系统成为线切割自动编程系统的主流。从2002年美国芝加哥国际机床展展出的线切割机床可以看出当前国外WEDM的技术特点与发展动向：(l)提供不同档次的系列产品，供用户选择(2)改进了走丝系统，使运丝更平稳，张力更稳定(3)自动穿丝与自动重穿丝技术该功能虽然是国外WEDM普遍配备的，但近年来的改进重点在提高可靠性和穿丝速度上。(4)减少机床的热变形，提高热稳定性(5)高精度的锥度切割(6)直线电机的应用(7)联网这是一个在适应网络时代的到来而开拓的新功能。虽然与外部计算机的通信并不是新鲜事，按任务的要求可以把外部计算机看成是机床数控系统的外围设备，也可以把机床看成是外部计算机的一个终端。这一功能尽管目前的实用性还不够明显，但无疑是今后的一个发展方向。(8)拓展在零件加工中的应用(9)高速度加工高速度化一直是国外厂商追求的目标。在这方面，日本厂商一直走在世界的前列。例如，三菱电机公司的标准型DWCH系列机床，由于采用G25电源，最高生产率达250mm2/min，其经济型DWCC2系列机床也是250mm2/min。著名的Sodick公司的A500—E型电火花线切割机的电源数控柜由于采用32位CPU，使加工速度大幅度提高，同样可以达到300mm2/min。1.1.2我国的发展及现状高速走丝电火花线切割机是我国当前发展的主要产品，广大的科技工作者为了进一步提高它的工艺性能及自动化程度做了大量开发工作，并开发生产了2000mm×1200mm×500mm及1000mm×630mm×1000mm等超大型高速走丝电火花线切割机床，扩大了它的应用范围，满足了用户的各种需要，使其年产量稳步增长，至今以达到了12000台/年，并有约300台/年出口到世界各国。多年来，我国生产的数控电火花切割机一直是单一的高速走丝线切割机。随时间推移，为了满足市场需求，又开发生产了自旋式电火花线切割机、走丝速度可调的电火花切割机(含高低双速走丝电火花线切割机)以及低双速走丝电火花线切割机等。机床品种的多样化可以满足用户的需要，扩大数控电火花线切割机加工的应用范围。低速走丝电火花线切割机过去曾是“进口机”的代名词，现在已有苏州沙迪克三光机电有限公司、北京阿奇工业电子有限公司、苏州电加工机床研究所，汉川机床厂等多家制造厂商自行开发生产，年产量达300多台。这些机床性能好，价格不到进口机的一半，深受国内用户的欢迎。高速走丝有助于工作液进入窄小的加工区，改善排屑条件，这对于切割大厚度工件以及提高切割速度都是很有作用的。同时，电极丝的往返运动可使电极丝重复使用，减少电极丝的消耗，降低切割加工的生产成本。然而，高速走丝也会造成导向器(导轮、导向块等)的磨损和系统的振动，加上电极丝的张力不容易控制，它将给加工稳定性、加工精度及表面质量带来严重影响。为了解决高速走丝所存在的问题，完善高速系统，广大科技工作者己做了大量的开发研究工作，并获得了明显的效果。上海大量电子设备有限公司已于1999年开发生产了数字程序控制短程往返走丝系统，根据加工条件设定正向移动和反向移动的时间，以消除高速走丝的换向切割条纹，改善加工表面质量。北京阿奇工业电子有限公司根据高速走丝正向和反向移动张力不一的缺点，开发了新型的恒张力高速走丝机构。这种新型的恒张力高速走丝机构。这种新型机构不仅可以紧丝，而且可以保证正向和反向移动时电极丝的张力基本一致。因此，走丝系统上、下丝架的导轮是对称设置的，可以保证正、反向移动时产生摩擦阻力相近，使电极丝的张力在整个过程中恒定。电极丝的张力直接影响电极丝的振动和频率，并影响线切割加工的效果，为了使高速走丝系统的电极丝的张力恒定，华中理工大学开发了一种高速走丝线切割机铝丝恒张力伺服系统。这种控制系统的实际使用虽然存在不少问题，但他们的开发思路是积极的。为了提高丝架的刚性，南昌江南电子仪器厂开发了龙门式丝架，非常适合于大中型电火花线切割机，且锥度切割不受偏移量限制。苏州沙迪克三光机电有限公司开发生产的锥度切割装置可以稳定切割720的锥型零件，而苏州金马机械电子公司的DK7740B机床能在200mm厚的工件做300锥度的切割，表明近几年来我国高速走丝WEDM机床的加工范围有了较大发展。1.2数控电火花线切割加工原理电火花线切割加工原理如图所示，工具电极（钼丝或铜丝）接直流脉冲电源的负极，工件接直流脉冲电源的正极，当工具电极和工件的距离在一定范围内时，产生脉冲性火花放电，对工件进行切割。火花放电能够切割工件的主要原因是：正负电极在绝缘工作液中靠近时，由于正负电极的微观表面是凹凸不平的，电极间的电场分布并不均匀，离得最近的凸点处的电场强度最高，两极间介质先被击穿，形成放电通道，同时电流迅速上升。在强大的电场力作用下，通道内的负电子以很高的速度奔向阳极（正极），正离子也以高速奔向阴极（负极）。负电子和正离子在高速运动时互相碰撞，阳极和阴极表面分别受到电子流和离子流的强烈轰击，使两电极间隙内的微小通道中瞬时产生高温，通道中心温度达到5000－10000度，瞬时产生的高温由于来不及扩散，使局部金属材料熔化甚至少量金属气化，同时在工件和电极之间的部分绝缘工作液也产生气化，气化后的金属蒸汽和工作液迅速膨胀并产生爆炸，使得熔化和气化后的金属材料从金属表面抛离出来而达到切割的目的。图1-1是快走丝切割加工的示意图。工具电极细相丝5穿过工件2上预先钻好的小孔，经导轮由储丝筒4带动作往复交替移动，工件通过绝缘板1安装在工作台上，工件台在水平面X、Y两个坐标方向各自按给定的控制程序移动而合成任意平面曲线轨迹。脉冲电源3对电极丝与工件施加脉冲电压，电极丝与工件之间绕注一定压力的工作液，当脉冲电压击穿电极丝与工件之间的间隙时，两者之间产生火花放电而切割工件。图1-1快走丝切割加工的示意图线切割的加工精度可达士0.01mm，表面粗糙度Ra为1.25μm~2.3μm线切割机床的控制方式有靠模仿型控制、光电跟踪控制、数字程序控制等方式，但目前国内外95%以上的线切割机床都己数控化，采用不同水平的数控系统:单片机、单板机和微机。线切割加工属于电火花加工，但由于采用细金属丝做工具电极，无需制作成型工具电极，大大降低了成型工具电极的设计、制造费用，缩短了生产准备时间，而且细的电极丝可以加工细微的异形孔、窄缝和复杂的工件。由于采用移动的长电极丝进行加工，单位长度电极丝的损耗较小，从而对加工精度的影响较少。1.3本课题研究内容及背景本课题研究的是电火花线切割运丝机构的设计。为了避免火花放电总在电极丝的局部位置而被烧断，影响加工质量和生产效率。在加工过程中电极丝沿轴向作走丝运动。丝整齐地绕在丝筒上，形成一个闭合状态，走丝电机带动丝筒转动时，通过导丝轮使丝作轴线运动。电火花线切割加工机床是开关触点受火花放电腐蚀损坏的现象和原因时，发现电火花的瞬时高温可以使局部的金属熔化、氧化而被腐蚀掉，从而开创和发明了电火花加工方法。这样，就有电火花机床走丝运动。2DK7740型线切割机走丝机构总体设计2.1数控电火花切割机床型号介绍电火花线切割加工机床根据电极。丝运行速度不同分为快走丝和慢走丝两种机床,所谓“中走丝”并非指走丝速度介于高速与低速之间，而是复合走丝线切割机床，其走丝原理是在粗加工时采用8-12m/s高速走丝，精加工时采用1-3m/s低速走丝，这样工作相对平稳、抖动小，并通过多次切割减少材料变形及钼丝损耗带来的误差，使加工质量也相对提高，加工质量可介于高速走丝机与低速走丝机之间。因而可以说，用户所说的“中走丝”，实际上是往复走丝电火花线切割机借鉴了一些低速走丝机的加工工艺技术，并实现了无条纹切割和多次切割。dk7740线切割机/线切割,有中走丝和快走丝两种线切割。如图2-1线切割机/线切割组成主要包括：

1)主机：包括床身、坐标工作台、走丝机构等；

2)脉冲电源：把交流电流转换成一定频率的单向脉冲电流；

3)控制系统控制机床运动；

4)工作液循环系统：提供清洁的、有一定压力的工作液。图2-1电火花机床2.2DK7740型数控线切割机整体结构图1-储丝筒；2-走丝溜板；3-丝架；4-上工作台；5-下工坐台；6-床身；7-脉冲电源及微机控制柜

图2-2线切割机整体结构图2.3总体设计概况和思路图2-3设计思路2.4电动机的选择确定运丝机构所需的功率，运丝机构的工作原理是电动机通过弹性连轴器带动长轴转动，长轴中间装有储丝筒另一端是齿轮传动，通过齿轮副传递到第二根轴，第二根轴同样通过齿轮副将运动传递到丝杠，将螺母固定到工作台上面，丝杠与螺母配合，从而驱动整个运丝机构在导轨上运动。驱动运丝机构对于丝杠需要的驱动力记为F，则电动机所需要的功率为其中——总效率，——电动机的效率,＝0.70;——滚动轴承的效率,=0.99;——滑动轴承的效率,=0.97;——齿轮传动的效率,=0.99;——连轴器的效率，＝0.99；则，假设丝杠的线速度，假设丝杠力，则电动机的功率为(2-1)转速为，可以取值稍微大一些的电机，如下：型号为YS7124三相交流异步电动机电动机的基本参数为功率：370W电压：频率：50Hz电流：效率：0.70转速：功率因数：0.72重量：6.8Kg工作制：S1绝缘等级：B级防护等级：IP55冷却方式：IC411环境温度：2.5确定储丝筒基本尺寸确定走储丝筒直径:走丝速度一般在7－12m/s。确定储丝筒直径，选择电动机转速n=1400r/min.由可知当时得：(2-2)当时得：(2-3)所以选择储丝筒直径应在95.5~163.8之间为了满足加工要求，设计时储丝筒的直径假设D=150mm,则走丝速度为V=2.6传动比的确定令储丝筒每转一转时其轴向移动距离s=3mm.丝杠的导程取p=3mm。从储丝筒到丝杠经过两级直齿圆柱齿轮变速，由于机构传动载荷较小，记为，则，由于=0.47可得减速i==0.157。线切割机床所用的钼丝的直径应小于s，否则，走丝时会产生叠丝现象而导致断丝。2.7传动装置的运动参数设计从与电动机相连接的高速轴到低速轴算起，各轴依次命名为Ⅰ轴，Ⅱ轴，Ⅲ轴。1．各轴转速计算第Ⅰ轴转速第Ⅱ轴转速(2-4)第Ⅲ轴转速(2-5)式中n——电动机转速——第Ⅰ轴到第Ⅱ轴传动比——第Ⅱ轴第Ⅲ轴传动比2．各轴功率计算第Ⅰ轴功率第Ⅱ轴功率第Ⅲ轴功率式中——电动机的效率,＝0.70;——滚动轴承的效率,=0.99;——滑动轴承的效率,=0.97;——齿轮传动的效率,=0.99;——连轴器的效率，＝0.99；3．各轴扭矩计算第Ⅰ轴扭矩(2-6)第Ⅱ轴扭矩(2-6)第Ⅲ轴扭矩(2-6)将以上计算数据列表2-1表2-1计算数据列表轴号转速n输出功率P（W）输出扭矩T传动比效率Ⅰ轴314.42085.0810．66Ⅱ轴720292.863884.4620．93Ⅲ轴240284.1611307.230．933齿轮减速传动设计计算3.1选择材料根据表7-1,选择齿轮的材料为45钢,经调质硬度HBS可达229～286。3.2压力角的选择由机械原理知识可知,增大压力角,能使轮齿的齿厚和节点处的齿廓曲率半径增大,可提高齿轮的弯曲疲劳强度和接触疲劳强度。此处，压力角可取20°。3.3齿数和模数的选择对软齿面的闭式齿轮传动,其承载能力主要取决于齿面接触疲劳强度。而齿面接触应力的大小与小齿轮的分度圆直径有关,即与齿数和模数的积有关。因此在满足弯曲疲劳强度的前提下,宜选择较小的模数和较多的齿数。这样除能增大重合度,改善传动的平稳性外,还因模数的减小而降低齿高,从而减小金属的切削量,减少滑动速度,减少磨损,提高抗胶合能力。轴上齿轮齿数取23,小齿轮齿数取46,轴上轴齿轮齿数取23,大齿轮齿数取70,模数m取2。3.4齿宽系数由强度公式可知,当载荷一定时,增大齿宽可以减小齿轮直径,降低齿轮圆周速度。但增大齿宽,齿面上的载荷分布不均匀性也将增大。查表7-7,中间轴上的齿轮与大齿轮啮合时取齿宽系数为1.0;悬臂上的齿轮与小齿轮啮合时取为0.5。根据公式,计算结果圆整为5的整数倍,作为大齿轮的齿宽,小齿轮齿宽取,以补偿加工装配误差。3.5确定齿轮传动的精度根据GB10095-1988规定,齿轮精度等级分为12级,1级最高,12级最低,常用6～9级。根据表7-8选用7级精度的齿轮。①齿轮材料、热处理方法及齿面硬度因为载荷中有轻微振动，传动速度不高，传动尺寸无特殊要求，属于一般的齿轮传动，故两齿轮均可用软齿面齿轮。查《机械基础》P322表14－10，小齿轮选用45号钢，调质处理，硬度236HBS；大齿轮选用45号钢，正火处理，硬度为190HBS。②精度等级初选减速器为一般齿轮传动，圆周速度不会太大，根据《机械设计学基础》P145表5－7，初选8级精度。选小齿轮齿数Z1=23，则大齿轮齿数为Z2=iZ1，所以=223=46使两齿轮的齿数互为质数，取值（2）按齿面接触疲劳强度设计齿轮由于本设计中的减速器是软齿面的闭式齿轮传动，齿轮承载能力主要由齿轮接触疲劳强度决定，其设计公式为：(3-1)确定载荷系数K因为该齿轮传动是软齿面的齿轮，圆周速度也不大，精度也不高，而且齿轮相对轴承是对称布置，根据电动机和载荷的性质查《机械设计学基础》P147表5－8，得K的范围为1.4~1.6，取K＝1.5。接触疲劳许用应力(3-2)ⅰ）接触疲劳极限应力由《机械设计学基础》P150图5－30中的MQ取值线，根据两齿轮的齿面硬度，查得45钢的调质处理后的极限应力为=600MPa,=560MPaⅱ）接触疲劳寿命系数ZN应力循环次数公式为N=60njth工作寿命每年按300天，每天工作2×8小时，故th=(300×10×2×8)=48000hN1=60×466.798×1×48000=1.344×109(3-3)查《机械设计学基础》P151图5－31，且允许齿轮表面有一定的点蚀ZN1=1.02ZN2=1.15ⅲ)接触疲劳强度的最小安全系数SHmin查《机械设计学基础》P151表5－10，得SHmin＝1ⅳ）计算接触疲劳许用应力。将以上各数值代入许用接触应力计算公式得(3-4)(3-5)ⅵ）计算小齿轮直径d1由于，故应将代入齿面接触疲劳设计公式，得④圆周速度v查《机械设计学基础》P145表5－7，v1<2m/s，该齿轮传动选用9级精度。根据标准齿轮模数系数选用模数为:第一减速齿轮模数m=2，第二减速齿轮模数m=2;表3-1啮合齿轮的几何尺寸齿轮Z1Z1`Z2Z2`齿数23462370分度圆直径469246140齿顶圆直径509650144齿根圆直径418741135齿宽221822203.6齿轮的校核已选定齿轮采用45钢，锻造毛坯，软齿面，齿轮渗碳淬火HRC56～62，齿轮精度用7级，软齿表面粗糙度为，对于需校核的一对的齿轮，a.设计准则按齿面接触疲劳强度设计，再按齿根弯曲疲劳强度校核。b.按齿面接触疲劳强度计算。（3-6）式中：—节点区域系数，用来考虑节点齿廓形状对接触应力的影响，取=2.5；—材料系数，单位为，查表7-5，取189.8；—重合度系数，取=0.90；—齿宽系数，取=1；u—齿数比，其值为大齿轮齿数与小齿轮齿数之比，u=12。选择材料的接触疲劳极限应力为：选择齿根弯曲疲劳极限应力为：应力循环次数N计算可得×437.5×16×300×8=10.08×（3-7）则（3-8）查得接触疲劳寿命系数为查得弯曲疲劳寿命系数为查得接触疲劳安全系数，弯曲疲劳安全系数，又为试验齿轮的应力修正系数，按国家标准取2.0，试选1.3，求许用接触应力和许用弯曲应力：（3-9） （3-10）（3-11）（3-12）将有关值带入公式（3-35）得：==29.78mm则（3-13）（3-14）查图得；查得，查得，取，则（3-44）修正，mm取标准模数m=2mm，与前面选定的模数相同，所以m=2mm符合要求。d.校核齿根弯曲疲劳强度查得，取校核两齿轮的弯曲强度（3-15）（3-16）所以齿轮完全达到要求。4轴的设计计算及校核4.1第Ⅰ轴的设计及校核先按式（15－2）初步估算轴的最小直径。根据表15－3取A=112,于是得由于轴较长，并且轴上装有储丝筒直径较大，最小直径处需要与连轴器相配合，另外轴上开有键槽，查表选取键的类型及其尺寸为普通平建5×5×20mm选取连轴器为弹性柱销连轴器，与轴配合的尺寸取，长度为。轴的结构设计1）定轴上零件的装配方案如图4-1所示图4-1第一根轴的装配方案2）求轴上的载荷首先根据轴的结构图做出轴的计算简图图4-2第一根轴的受力分析由图分析各支点处的受力状况：由前已知：转矩（4-1）（4-2）（4-3）在垂直面内对B点取矩可得：式中，，，。将这些数值代入上式课求得。又由，可得。则在垂直面内B，C，D点处的弯矩分别为；（4-4）。（4-5）计算水平面内各量对B点取矩可得由可得，，表示其方向与图示假设方向相反。则在水平面内B，C，D点处的弯矩。（4-6）如图所示轴上A－E点各处的扭矩均相等，。（4-7）可知D点处弯矩最大，其值为。（4-8）从轴的结构图以及弯矩和扭矩图可以看出截面D是轴的危险截面。现将计算出的截面D处的，及列于下表4-1表4-1截面D处计算结果载荷水平面H垂直面V支反力F弯矩M总弯矩扭矩T5）按弯扭合成应力校荷轴的强度进行校荷时，通常只校荷轴上承受最大弯矩和扭矩的截面（即危险截面C）的强度。根据式15－5及表中的数据，并取，轴的计算应力（4-9）前已选定轴的材料为45钢，调质处理由表15－1查得。因此，故安全。4.2第Ⅱ轴的设计及校核1．轴上的各参数2．求作用在齿轮上的力由齿轮设计部分知大齿轮的分度圆直径为可以求得大齿轮上的受力状况：（4-10）（4-11）同样右端销齿轮上受力状况为：（4-12）（4-13）3．初步确定轴的最小直径先按式（15－2）初步估算轴的最小直径。根据表15－3取A=112,于是得（4-14）轴上最小直径处是螺纹连接，其作用是对齿轮起到轴向定位的作用则，长度用两个螺母紧固。4．轴的结构设计(1)对于轴Ⅱ的装配方案：图4-3第二根轴的装配方案其一，传统的传动方案，由于轴的长度较小，可以将轴的左端利用滑动轴承紧固在箱体上，为了增加轴的传动平稳性，可以增加轴承的数量，在轴段安放两个调心球轴承，同时在箱体壁上开处直径的孔，为了轴承的拆卸方便，轴承外圈与箱体壁的配合采用过盈配合。轴上齿轮采用普通平键联接固定在轴上，右端同样采用螺母轴向定位，由于第二级齿轮传动的齿轮同时对轴由着支撑的作用这种方案的缺点是轴的平稳性能不够好，成本较高。其二，将轴固定在箱体壁上，同时在箱体壁上开出直径为的孔，一边轴的拆卸方便，轴上需要安放齿轮，同时齿轮要作高速旋转，同样又有两种方案：轴与齿轮间采用滚动轴承联接，但是由于齿轮的轮毂长度较大，对于每个轮毂上需要安放两个滚动轴承，其缺点是成本较大安放与拆卸麻烦。轴与齿轮间采用滑动轴承配合，即能满足传动的要求，又节约成本，轴瓦的材料可以选用铸造青铜，因为铸造青铜主要用于高速，重载的轴承，同时可以承受较大的冲击，其成分为。对比以上装配方案，在同样能够满足使用要求，同时又经济，装配与拆卸方便的原则，可知第二种装配方案种的滑动轴承联接更好。5．求轴上的载荷首先根据轴的结构图作出轴的计算简图，再根据轴的计算简图作出轴的弯矩和扭矩图图4-4第二根轴的受力分析由图分析各支点处的受力状况：由前已知：转矩（4-15）（4-16）（4-17）（4-18）（4-19）根据力的合成定理计算出A点处的支反力在水平面内，，带入数值可以求得＝346.1N，在垂直面内，带入数值得，方向向下，由图课知B处弯矩最大，现计算B处的弯矩和扭矩水平面内，（4-20）在垂直面内，（4-21）B—C间扭矩为（4-22）从轴的结构图以及弯矩和扭矩图可以看出截面B是轴的危险截面现将计算出的截面B处的，及列于下表4-2表4-2截面B处的计算结果载荷水平面H垂直面V力F弯矩M总弯矩扭矩T5）按弯扭合成应力校荷轴的强度进行校荷时，通常只校荷轴上承受最大弯矩和扭矩的截面（即危险截面B）的强度。根据式15－5及表中的数据，并取，轴的计算应力（4-23）前已选定轴的材料为45钢，调质处理由表15－1查得。因此，故安全。4.3传动螺纹副的设计及校核失效形式与计算准则主要失效——螺纹的磨损耐磨性计算确定：螺杆直径d2、螺母高度H传力较大时：螺杆强度校核、螺纹牙强度校核要求自锁时：校核自锁条件受压细长螺杆;校核稳定性滑动螺旋传动的设计计算滑动螺旋工作时，主要承受转矩及轴向拉力（或压力）的作用，同时在螺杆和螺母的旋合螺纹间有较大的相对滑动。其失效形式主要是螺纹磨损。因此，滑动螺旋的基本尺寸（即螺杆直径和螺母高度），通常是根据耐磨性条件确定的。对于受力较大的传力螺旋，还应校核螺杆危险截面以及螺母螺纹牙的强度，以防止发生塑形变形和断裂；对于精密的传导螺旋应校核螺杆的刚度（螺杆的直径应根据刚度条件确定），以免受力后由于螺距的变化引起传动精度降低；对于长径比很大的螺杆，应校核其稳定性，以防止螺杆受力后失稳；对于高速的长螺杆还应校核其临界转速，以防止产生过度的横向振动等。1、耐磨性计算滑动螺旋的磨损与螺纹工作面上的压力、滑动速度，螺纹表面粗糙度以及润滑状态等因素有关，其中最主要的是螺纹工作面上的压力，压力越大螺旋副间越容易形成过度磨损。因此，滑动螺旋的耐磨性计算，主要是限制螺纹工作面上的压力p，使其小于材料的许用压力[p]。假设作用于螺杆的轴向力为F(单位为N)，螺纹的承压面积为A（单位为mm2）螺纹中径为d2（单位为mm）螺纹工作高度为h（单位为mm），螺纹螺距为P（单位为mm），螺母高度为H（单位为mm），螺纹工作圈数为，则螺纹工作面上的耐磨性条件为（4-24）图4-5梯形螺纹传动副尺寸图图4-5梯形螺纹传动副尺寸图令，则代入上式整理后可得（4-25）对于矩形和梯形螺纹，h=0.5P，则（4-26）对于30°锯齿形螺纹，h=0.75P，则（4-27）螺母高度设计轴上的各参数，以下各量为螺杆的输出参数：功率（4-28）转速（4-29）转矩（4-29）2．求作用在齿轮上的力先按式（15－2）初步估算轴的最小直径。根据表15－3取A=112,于是得（4-30）轴上最小直径处是装配齿轮，为了增加传动的稳定性取，齿轮左端用套筒进行轴肩定位，根据装配要求求得。查表《梯形螺纹基本尺寸（GB5796.3—86）》可知：螺杆螺距P=0.2mm公称直径d=18mm中径d2=17mm小径d3=15.5mm4．轴的结构设计1）拟定轴上零件的装配方案如图4-6所示图4-6第三根轴的零件图5.求轴上的载荷首先根据轴的结构图作出轴的计算简图，再根据轴的计算简图作出轴的弯矩和扭矩图：图4-7第三根轴的受力分析由图分析各支点处的受力状况：由于螺母支撑点的位置在行程范围内变化，在校荷时只需要取最危险的位置，在此处应该是在螺母与丝杠最左端接触时，在此情况下进行校荷，由前已知：转矩（4-31）（4-32）（4-33）在水平面内对A点取矩，式中，代入上式可得，又可得表示方向与假设方向相反。水平面内的弯矩为（4-34）在垂直面内对A点取矩，（4-35）代入各值可得又可得，与假设方向相反则（4-36）A—B，B—C间扭矩均为（4-37）从轴的结构图以及弯矩和扭矩图可以看出截面B是轴的危险截面现将计算出的截面B处的，及列于下表4-3表4-3截面B处计算结果载荷水平面H垂直面V力F弯矩M总弯矩扭矩T5）按弯扭合成应力校荷轴的强度进行校荷时，通常只校荷轴上承受最大弯矩和扭矩的截面（即危险截面B）的强度。根据式15－5及表中的数据，并取，轴的计算应力（4-38）前已选定轴的材料为45钢，调质处理由表15－1查得。因此，故安全。5轴承寿命校核5.1第Ⅰ轴上轴承的校荷两端均采用双轴承联接轴承类型：深沟球轴承，轴承代号：6203标称尺寸：在校荷时每个轴承所承受的载荷是支撑点处载荷的一半计算，寿命计算：（5-1）滚动轴承的当量动载荷：其中：X、Y分别为径向、轴向载荷系数。因为轴承只受纯径向载荷。则参照前面轴的计算可知：左轴承：（5-2）右轴承：（5-3）3）载荷系数：查表“载荷系数”（按中等冲击）得4）转速：（5-4）5）寿命指数：6）额定动载荷：查表知C＝7.36K左轴承：（5-5）右轴承：（5-6）由此可知：该轴承符合要求符合要求5.2第Ⅲ轴轴上轴承的校荷两端均采用双轴承联接轴承类型：深沟球轴承，轴承代号：6203标称尺寸：在校荷时每个轴承所承受的载荷是支撑点处载荷的一半计算，寿命计算：h滚动轴承的当量动载荷：其中：X、Y分别为径向、轴向载荷系数。因为轴承只受纯径向载荷。则参照前面轴的计算可知：（5-7）3）载荷系数：查表“载荷系数”（按中等冲击）得4）转速：5）寿命指数：6）额定动载荷：查表知C＝7.36KN由此可知：该轴承符合要求符合要求6键的强度校核键的选择包括类型选择和尺寸选择两个方面。键的类型应根据键联接的结构特点，使用要求和工作条件来选择：键的尺寸则按符合标准规格和强度要求来取定。对于常见的材料组合和按标准选取尺寸的普通平键联接（静联接），其主要失效形式是工作面被压溃。除非有严重过载，一般不会出现键的剪断，因此，通常只按工作面上的挤压应力进行强度校荷计算。校荷方法：假定载荷在键的工作面上均匀分布，普通平键的强度条件为式中：T——传递的转矩，单位为；——键与轮毂键槽的接触高度，，单位为mm；——键的工作长度，单位为mm，圆头平键，平头平键，这里的L为键的公称长度，单位为mm；b为键的宽度，单位为mm；——键，轴轮毂三者中最弱材料的许用挤压应力，单位为；6.1联轴器处键的强度校荷选择类型：单圆头普通平键基本尺寸：；；；（6-1）代入上式得（6-2）键的强度能沟满足要求。6.2储丝筒端盖与轴联接处键的校荷选择类型：圆头普通平键基本尺寸：；；；；（6-3）代入上式得（6-4）键的强度能沟满足要求。6.3第Ⅰ轴与小齿轮联接处键的校核选择类型：圆头普通平键基本尺寸：；；；；（6-5）代入上式得（6-6）键的强度能沟满足要求。6.4第Ⅲ根轴上键的校核选择类型：圆头普通平键基本尺寸：；；；；（6-7）代入上式得（6-8）键的强度能沟满足要求。7储丝筒的结构设计储丝筒是电极丝稳定移动和整齐排绕的关键部件之一，一般用45#钢制造。为了减少转动惯量，筒壁应尽量薄，按机床规格不同，选用范围为。为了进一步降低转动惯量，也可选用铝镁合金材料制造。储丝筒壁要均匀，工作表面要有较好的表面粗糙度，一般为。为保证组合件动态平衡，应严格控制内孔，外圆对支承部分的同轴度。储丝筒与主轴装配后的径向跳动量应不大于0.01mm。一般装配后，以轴的两端中心孔定位，重磨储丝筒外圆与轴承配合的轴径。方案选择：参考方案一，整体式，即将储丝筒壁与两端盖做成一个整体，如下图7-1图7-1整体式储丝筒加工方式采用整体铸造，装配固定在轴上，径向采用普通平键联接固定，轴向采用弹簧卡片或者套筒进行定位。优点：是安放时能够达到较高的同轴度；缺点；加工和装配麻烦。参考方案二，将筒壁及两端盖均做成分体式，即做成三部分，在装配时先将两端盖装配的轴上面，再将筒外圆壁与端盖用螺钉紧固，端盖与轴固定轴向采用轴肩定位，径向采用普通平键定位。优点：在加工和装配方面占绝对优势，如果对丝筒的径向跳动要求不高的条件下，这种方案是比较好的;缺点：装配精度不高。参考方案三，半分体式，即将其中一个端盖做成分离的，如图7-2图7-2半分体式储丝筒如上图所示，在装配时径向在一端应用普通平键，轴向利用轴肩轴向定位，端盖与筒壁用螺钉联接，为了增加装配精度及传动平稳性，将分离端盖与轴配合处的宽度增大。优点：加工方便，装配简单，能够达到较高的同轴度，能保证传动平稳性的要求；缺点：装配同轴度和传动稳定性仍许进一步改善。对于以上三种方案按照即能满足使用性能的同时，又能做到加工和装配简单，经济实用性能较高的原则，应选用第三种设计方案。8导轨的设计8.1导轨的特点滑动导轨的优点是结构简单、制造方便和抗振性良好；缺点是磨损快。为了提高耐磨性，国内外主要采用镶钢滑动导轨和塑料滑动导轨。滑动导轨常用材料有铸铁、钢、有色金属和塑料等。1．铸铁铸铁有良好的耐磨性、抗振性和工艺性。常用铸铁的种类有：（1）灰铸铁一般选择HT200，用于手工刮研、中等精度和运动速度较低的导轨，硬度在HB180以上；（2）孕育铸铁把硅铝孕育剂加入铁水而得，耐磨性高于灰铸铁；（3）合金铸铁包括：含磷量高于0.3％的高磷铸铁，耐磨性高于孕育铸铁一倍以上；磷铜钛铸铁和钒钛铸铁，耐磨性高于孕育铸铁二倍以上；各种稀土合金铸铁，有很高的耐磨性和机械性能；铸铁导轨的热处理方法，通常有接触电阻淬火和中高频感应淬火。接触电阻淬火，淬硬层为0.15~0.2mm。硬度可达HRC55。中高频感应淬火，淬硬层为2~3mm，硬度可达HRC48~55，耐磨性可提高二倍，但在导轨全长上依次淬火易产生变形，全长上同时淬火需要相应的设备。2．钢镶钢导轨的耐磨性较铸铁可提高五倍以上。常用的钢有：9Mn2V、CrWMn、GCr15、T8A、45、40Cr等采用表面淬火或整体淬硬处理，硬度为52~58HRC；20Cr、20CrMnTi、15等渗碳淬火，渗碳淬硬至56~62HRC；38CrMoAlA等采用氮化处理。3．有色金属常用的有色金属有黄铜HPb59-l，锡青铜ZCuSn6Pb3Zn6，铝青铜ZQAl9-2和锌合金ZZn-Al10-5，超硬铝LC4、铸铝ZL106等，其中以铝青铜较好。4．塑料镶装塑料导轨具有耐磨性好(但略低于铝青铜)，抗振性能好，工作温度适应范围广(-200~+260℃)，抗撕伤能力强，动、静摩擦系数低、差别小，可降低低速运动的临界速度，加工性和化学稳定件好，工艺简单，成本低等优点。目前在各类机床的动导轨及图形发生器工作台的导轨上都有应用。塑料导轨多与不淬火的铸铁导轨搭配。导轨的使用寿命取决于导轨的结构、材料、制造质量、热处理方法、以及使用与维护。提高导轨的耐磨性，使其在较长时期内保持一定的导向精度，就能延长设备的使用寿命。常用的提高导轨耐磨性的方法有：采用镶装导轨、提高导轨的精度与改善表面粗糙度、采用卸荷装置减小导轨单位面积上的压力(即比压)等。图8-1常见的几种导轨结构简图8.2导轨的设计一．作用力合作用点位置，作用力方向和作用点的位置唏嘘合理安置。一边导轨倾斜的力矩尽量小。否则会使导轨中的摩擦力增大，磨加剧，从而降低导轨的灵活性和导向精度。严重时甚至还可能卡死，不能正常工作。作用在运动件上的推力有三种情况：1.推力通过运动件在轴线2.推力作用点在运动件的轴线上。但推力的方向与轴线成一夹角3.推力平行于运动件的轴线上对于第一种情况，导轨摩擦力只受到载荷及运动件本身重量的影响，推力不会产生附加摩擦力。犹豫结构上的限制，实际的结构中往往出项第二第三中情况。为了保证导轨的灵活性，要对导轨进行验算，在已知的条件先，确定各部分的集合尺寸。推力F与运动件轴线组成夹角,如图所示8-2图8-2推力F与运动件轴线组成夹角推力F的作用将使运动件产生倾斜，从而使运动件与承导体的俩点处压紧，设正压力分别为.，相应摩擦力，，作用间的距离为L，轴向阻力为根据静力平衡条件,运动件的直径较小时，上式中含有d的各项可以略去。可解得：（8-1）欲推动运动件，则必须使（8-2）若要保证不卡死的条件是：由此，可得到当推力F与运动件有一夹角a时，运动件正常工作的条件是为当量摩擦系数在燕尾形和三角形导轨中:--滑动摩擦系数--燕尾形轮廓角与三角底角二．选与运动件轴线与轴线相距h，图中为轴向阻力和为反作用力，为当量摩擦系数，根据静力平衡条件解得：（8-3）推动运动件则必须：保证运动件不卡死条件即：为了保证运动灵活，可取值当取f=0.25时，则有：对圆柱形导轨：对矩形导轨：对燕尾形或三角形导轨：导轨3：h=175L=426h/L<1符合相关要求.9典型零件的工艺设计9.1零件的形状题目给的零件是轴套零件，主要作用是起连接作用。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9-1所示。图9-1轴套零件图9.2零件的工艺分析由零件图可知，其材料为GCr15，适用于承受较大应力和要求耐磨零件。轴套零件主要加工表面为：1.车外圆及端面，表面粗糙度值为3.2。2.车外圆及端面，表面粗糙度值3.2。3.车装配孔，表面粗糙度值3.2。4.半精车侧面，及表面粗糙度值3.2。5.两侧面粗糙度值6.3、12.5，法兰面粗糙度值6.3。轴套共有两组加工表面，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：端面，Φ26内圆，倒角钻孔并攻丝。这一部份只有端面有6.3的粗糙度要求，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。(2)右端面的加工表面：这一组加工表面包括：小头端面；Φ45的外圆，粗糙度为1.6；并带有倒角；其要求也不高，粗车后半精车就可以达到精度要求。其中，Φ26的孔或内圆直接在上做镗工就行了。本轴套假设年产量为10万台，每台机器需要该零件1个，备品率为19%，废品率为0.25%，每日工作班次为2班。该零件材料为GCr15，依据设计要求Q=100000件/年，n=1件/台；结合生产实际，备品率α和废品率β分别取19%和0.25%代入公式得该工件的生产纲领N=2XQn(1+α)（1+β)=238595件/年9.3确定毛坯的制造形式零件材料为GCr15，年产量已达成批生产水平，而且零件轮廓尺寸不大，可以采用锻造，这从提高生产效率，保证加工精度，减少生产成本上考虑，也是应该的。9.4基面的选择基面选择是工艺规程设计中的重要工作之一，基面选择的正确与合理，可以使加工质量得到保证，生产效率得以提高。否则，不但使加工工艺过程中的问题百出，更有甚者，还会造成零件大批报废，使生产无法正常进行。粗基准的选择，对像轴套这样的零件来说，选好粗基准是至关重要的。对本零件来说，如果外圆的端面做基准，则可能造成这一组内外圆的面与零件的外形不对称，按照有关粗基准的选择原则(即当零件有不加工表面时，应以这些不加工表面做粗基准，若零件有若干个不加工表面时，则应以与加工表面要求相对应位置精度较高的不加工表面做为粗基准)。对于精基准而言，主要应该考虑基准重合的问题，当设计基准与工序基准不重合时，应该进行尺寸换算，这在以后还要专门计算，此处不在重复。9.5制定工艺路线制定工艺路线的出发点，应当是使零件的几何形状、尺寸精度及位置精度等技术要求能得到合理的保证。在生产纲领已经确定为成批生产的条件下，可以考虑采用万能性机床配以专用夹具，并尽量使工序集中来提高生产率。除此以外，还应当考虑经济效果，以便使生产成本尽量下降。9.5.1工艺路线方案一10 锻造 锻造出毛坯20 热处理 淬火60-64HRC，时效处理30 粗车 粗车外圆Φ45表面及端面，注意各外圆留1mm的半精车余量40 半精车 半精车外圆Φ45表面及端面，半精车各外圆台阶及圆弧圆角50 粗车 掉头，粗车外圆Φ45端面，注意各留1mm的半精车余量60 半精车 半精车外圆Φ45端面，半精车各外圆台阶及圆弧圆角70 粗车 粗车内孔Φ26内表面及倒角，注意各外圆留1mm的半精车余量80 半精车 半精车内孔Φ26内表面及倒角90 半精车 掉头，半精车内孔Φ26倒角100 半精车 车槽1.3XΦ27.2到规定尺寸精度110 铣槽 铣油槽120 钳 去毛刺，清洗130 终检 终检入库9.5.2工艺路线方案二10 锻造 锻造出毛坯20 粗车 粗车外圆Φ45表面及端面，注意各外圆留1mm的半精车余量30 半精车 半精车外圆Φ45表面及端面，半精车各外圆台阶及圆弧圆角40 粗车 掉头，粗车外圆Φ45端面，注意各留1mm的半精车余量50 半精车 半精车外圆Φ45端面，半精车各外圆台阶及圆弧圆角60 粗车 粗车内孔Φ26内表面及倒角，注意各外圆留1mm的半精车余量70 半精车 半精车内孔Φ26内表面及倒角80 半精车 掉头，半精车内孔Φ26倒角90 半精车 车槽1.3XΦ27.2到规定尺寸精度100 热处理 淬火60-64HRC，时效处理110 铣槽 铣油槽120 钳 去毛刺，清洗130 终检 终检入库9.5.3工艺方案的比较与分析上述两个方案的特点在于：方案一的定位和装夹等都比较方便，但是要更换多台设备，加工过程比较繁琐，而且在加工过程中位置精度不易保证。方案二减少了装夹次数，但是要及时更换刀具，因为有些工序在车床上也可以加工，镗、钻孔等等，需要换上相应的刀具。而且在磨削过程有一定难度，要设计专用夹具。因此综合两个工艺方案，取优弃劣，具体工艺过程如下：10 锻造 锻造出毛坯20 热处理 淬火60-64HRC，时效处理30 粗车 粗车外圆Φ45表面及端面，注意各外圆留1mm的半精车余量40 半精车 半精车外圆Φ45表面及端面，半精车各外圆台阶及圆弧圆角50 粗车 掉头，粗车外圆Φ45端面，注意各留1mm的半精车余量60 半精车 半精车外圆Φ45端面，半精车各外圆台阶及圆弧圆角70 粗车 粗车内孔Φ26内表面及倒角，注意各外圆留1mm的半精车余量80 半精车 半精车内孔Φ26内表面及倒角90 半精车 掉头，半精车内孔Φ26倒角100 半精车 车槽1.3XΦ27.2到规定尺寸精度110 铣槽 铣油槽120 钳 去毛刺，清洗130 终检 终检入库9.6选择加工设备和工艺装备9.6.1机床选用①.工序30、40、60、70、80、90、100是粗车、粗镗和半精车、半精镗。各工序的工步数不多，成批量生产，故选用卧式车床就能满足要求。本零件外轮廓尺寸不大，精度要求属于中等要求，选用最常用的CA6140卧式车床。参考根据《机械制造设计工工艺简明手册》表4.2-7。②.工序110是铣槽,从经济角度看,采用X52K。9.6.2选择刀具.在车床上加工的工序,一般选用硬质合金车刀和镗刀。加工刀具选用YG6类硬质合金车刀，它的主要应用范围为普通锻铁、冷硬锻铁、高温合金的精加工和半精加工。为提高生产率及经济性,可选用可转位车刀(GB5343.1-85,GB5343.2-85)。9.6.3选择量具本零件属于成批量生产，一般均采用通常量具。选择量具的方法有两种：一是按计量器具的不确定度选择；二是按计量器的测量方法极限误差选择。采用其中的一种方法即可。9.7机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定“轴套”零件材料为GCr15，查《机械加工工艺手册》（以后简称《工艺手册》），表2.2-17各种铁的性能比较，GCr15硬度HB为143～269，表2.2-23的物理性能，GCr15密度ρ=7.2～7.3（），计算零件毛坯的重量约为2。表9-1机械加工车间的生产性质生产类别同类零件的年产量[件]重型（零件重>2000kg）中型（零件重100~2000kg）轻型（零件重<100kg）单件生产5以下10以下100以下小批生产5~10010~200100~450中批生产100~300200~450450~4500大批生产300~1000450~45004500~45000大量生产1000以上4500以上45000以上根据所发的任务书上的数据，该零件的月工序数不低于30～45，毛坯重量2<100为轻型，确定为大批生产。根据生产纲领，选择类型的主要特点要生产率高，适用于大批生产，查《工艺手册》表3.1-19特种锻造的类别、特点和应用范围，再根据表3.1-20各种锻造方法的经济合理性，采用机器砂模造型锻件。表9-2成批和大量生产锻件的尺寸公差等级锻造方法公差等级CT球墨锻铁砂型手工造型11~13砂型机器造型及壳型8~10金属型7~9低压锻造7~9熔模锻造5~7根据上表选择金属型公差等级为7级。表9-3锻件尺寸公差数值锻件基本尺寸公差等级CT大于至8631002601002602451.61.82.0根据上表查得锻件基本尺寸大于100至260，公差等级为8级的公差数值为1.8。表9-4锻铁件机械加工余量（JB2854-80）如下锻件基本尺寸加工余量等级6浇注时位置>120~2456.04.0顶、侧面底面锻孔的机械加工余量一般按浇注时位置处于顶面的机械加工余量选择。根据上述原始资料及加工工艺，分别确定各加工表面的机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸。9.8确定切削用量及基本工时切削用量一般包括切削深度、进给量及切削速度三项。确定方法是先是确定切削深度、进给量，再确定切削速度。现根据《切削用量简明手册》（第三版，艾兴、肖诗纲编，1993年机械工业出版社出版）确定本零件各工序的切削用量所选用的表格均加以*号，与《机械制造设计工工艺简明手册》的表区别。3.6.1工序30粗车外圆Φ45表面及端面，注意各外圆留1mm的半精车余量3.6.1.1确定切削用量所选刀具为YG6硬质合金可转位车刀。根据《切削用量简明手册》表1.1，由于CA6140机床的中心高为200（表1.30），故选刀杆尺寸=，刀片厚度为。选择车刀几何形状为卷屑槽带倒棱型前刀面，前角=，后角=，主偏角=，副偏角=，刃倾角=，刀尖圆弧半径=。①.确定切削深度由于单边余量为3MM，可在一次走刀内完成，故=（9-1）②.确定进给量根据《切削加工简明实用手册》可知：表1.4刀杆尺寸为，，工件直径～400之间时，进给量=0.5～1.0按CA6140机床进给量（表4.2—9）在《机械制造工艺设计手册》可知：=0.7（9-2）确定的进给量尚需满足机床进给机构强度的要求，故需进行校验根据表1—30，CA6140机床进给机构允许进给力=GCr1530。根据表1.21，当强度在174～207时，，，=时，径向进给力：=945。（9-3）切削时的修正系数为=1.0，=1.0，=1.17（表1.29—2），故实际进给力为：=945=1111.5（9-4）由于切削时进给力小于机床进给机构允许的进给力，故所选=可用。③.选择刀具磨钝标准及耐用度根据《切削用量简明使用手册》表1.9，车刀后刀面最大磨损量取为，车刀寿命=。④.确定切削速度切削速度可根据公式计算，也可直接有表中查出。根据《切削用量简明使用手册》表1.11，当硬质合金刀加工硬度200～219的锻件，，，切削速度=。切削速度的修正系数为=1.0，=0.92，0.8，=1.0，=1.0（见表1.28），故：==63（9-5）===120（9-6）根据CA6140车床说明书选择=125这时实际切削速度为：==（9-7）⑤.校验机床功率切削时的功率可由表查出，也可按公式进行计算。由《切削用量简明使用手册》表1.25，=～，，，切削速度时，=切削功率的修正系数=0.73，=0.9，故实际切削时间的功率为：=1.7=1.2（9-8）根据表1.30，当=时，机床主轴允许功率为=，，故所选切削用量可在CA6140机床上进行，最后决定的切削用量为：=3.75，=，==，=⑥.倒角为了缩短辅助时间，取倒角时的主轴转速与钻孔相同换车刀手动进给。⑦.计算基本工时（9-9）式中=++，=由《切削用量简明使用手册》表1.26，车削时的入切量及超切量+=，则=+===（9-10）3.6.2工序40半精车外圆Φ45表面及端面，半精车各外圆台阶及圆弧圆角所选刀具为YG6硬质合金可转位车刀。根据《切削用量简明手册》表1.1，由于CA6140机床的中心高为200（表1.30），故选刀杆尺寸=，刀片厚度为。选择车刀几何形状为卷屑槽带倒棱型前刀面，前角=，后角=，主偏角=，副偏角=，刃倾角=，刀尖圆弧半径=。①.确定切削深度由于单边余量为3MM，可在一次走刀内完成，故=（9-11）②.确定进给量根据《切削加工简明实用手册》可知：表1.4刀杆尺寸为，，工件直径～400之间时，进给量=0.5～1.0按CA6140机床进给量（表4.2—9）在《机械制造工艺设计手册》可知：=0.7确定的进给量尚需满足机床进给机构强度的要求，故需进行校验根据表1—30，CA6140机床进给机构允许进给力=GCr1530。根据表1.21，当强度在174～207时，，，=时，径向进给力：=945。切削时的修正系数为=1.0，=1.0，=1.17（表1.29—2），故实际进给力为：=945=1111.5（9-12）由于切削时进给力小于机床进给机构允许的进给力，故所选=可用。③.选择刀具磨钝标准及耐用度根据《切削用量简明使用手册》表1.9，车刀后刀面最大磨损量取为，车刀寿命=。④.确定切削速度切削速度可根据公式计算，也可直接有表中查出。根据《切削用量简明使用手册》表1.11，当硬质合金刀加工硬度200～219的锻件，，，切削速度=。切削速度的修正系数为=1.0，=0.92，0.8，=1.0，=1.0（见表1.28），故：==63（9-13）===120（9-14）根据CA6140车床说明书选择=125这时实际切削速度为：==（9-15）⑤.校验机床功率切削时的功率可由表查出，也可按公式进行计算。由《切削用量简明使用手册》表1.25，=～，，，切削速度时，=切削功率的修正系数=0.73，=0.9，故实际切削时间的功率为：=1.7=1.2（9-16）根据表1.30，当=时，机床主轴允许功率为=，，故所选切削用量可在CA6140机床上进行，最后决定的切削用量为：=3.75，=，==，=⑥.圆角为了缩短辅助时间，取倒角时的主轴转速与钻孔相同采用工序Ⅰ确定切削用量的方法，得本工序的切削用量及基本时间如下：a=2.5f=0.65n=3.8v=45.4T=563.6.3工序60掉头，粗车外圆Φ45端面，注意各留1mm的半精车余量3.6.3.1确定切削用量所选刀具为YG6硬质合金可转位车刀。根据《切削用量简明手册》表1.1，由于C602—1机床的中心高为200（表1.30），故选刀杆尺寸=，刀片厚度为。选择车刀几何形状为卷屑槽带倒棱型前刀面，前角=，后角=，主偏角=，副偏角=，刃倾角=，刀尖圆弧半径=。①.确定切削深度由于单边余量为，可在一次走刀内完成，故==（9-17）②.确定进给量根据《切削加工简明实用手册》可知：表1.4刀杆尺寸为，，工件直径～400之间时，进给量=0.5～1.0（9-18）按CA6140机床进给量（表4.2—9）在《机械制造工艺设计手册》可知：=0.7（9-19）确定的进给量尚需满足机床进给机构强度的要求，故需进行校验根据表1—30，CA6140机床进给机构允许进给力=GCr1530。根据表1.21，当强度在174～207时，，，=时，径向进给力：=945。切削时的修正系数为=1.0，=1