轴瓦的工艺工装设计

摘要

本次课程设计的内容是轴瓦制造工艺设计，轴瓦是磨床中轴承的一部分，而轴承在磨床工作过程中的起着非常重要作用，如承受轴向力和限制轴的摆动或维持安装时调整好的轴线位置。在轴瓦的制造工艺设计过程中，首先对轴瓦进行工艺分析，如轴瓦的结构及特点、轴瓦毛坯的选择、加工设备的选择、工艺基准的选择、工艺路线的拟定、工艺流程的编制和加工中应该注意的问题，其次是根据工艺分析出轴瓦的机械加工工艺过程，最后是根据工艺分析和轴瓦的机械加工工艺过程绘制对应的加工所需的工艺附图。本次设计的重点是工艺过程和工序的编制安排，根据设计图纸上的要求合理安排工艺，其中包括加工方法的选择、刀具的选择、加工余量的确定等等。

关键词：轴瓦制造工艺加工设备设计

目录

摘要1目录2绪论4 1轴瓦的工艺分析5

1.1轴瓦的结构及特点5 1.1.1轴瓦的结构 5 1.1.2滑动轴承（轴瓦）的主要特点： 6

1.2轴瓦的作用及分类6 1.

2.1 零件的作用 6 1.2.2滑动轴承（轴瓦）的分类7

1.3常用材料及热处理7 1.3.1轴承材料简介7 1.3.2轴承（轴瓦）材料的分类7 1.3.3设计毛坯材料的选用8 1.3.3热处理9

2滑动轴承的润滑，装配和刮研9 2.1滑动轴承润滑脂的性能与选用9 2.2滑动轴承（轴瓦）的装配11 2.3滑动轴承的刮研12 3加工中应注意的问题13 3.1加工工件的工艺选择13 3.2滑动轴承（轴瓦）的主要故障14

3．3滑动轴承结构设计应注意的问题14 4加工设备的选择14

4.1车床14 4.2 铣床15 4.3 钻床15 5加工工艺的计算15

5.1毛坯尺寸15 5.2切削用量，加工余量选择计算16

5.3加工工时的计算与劳动生产率16 5.3.1工时定额16 5.3.2加工时间定额的计算17 5.3.3劳动生产效率的确定17 5.3.4工时的计算19

设计小结22致谢23【参考文献】24附录1. 25附录2. 26

绪论

轴瓦是滑动轴承的重要构件之一，是滑动轴承和轴接触的部分，非常光滑，一般用青铜、减摩合金等耐磨材料制成，也叫“轴衬”，形状为瓦状的半圆柱面，其结构是由一种从钢带为衬底，表面附着一层轴承合金的双金属钢带，这种轴承合金通常有三种；巴氏合金，铝基合金和铜铅合金，此次是为磨床加工的UG CAD 轴瓦，其采用锡基合金材料，用于中等到较高承载能力，表面不需电镀。相应工作表面顺应性较好。

本次设计是UG CAD轴瓦的加工工艺设计，首先要熟悉轴瓦的结构及设计思想，完成零件的绘图，再结合已学的专业知识分析轴瓦在磨床中的功能及装配位置关系，讨论、分析零件总体设计的合理性、经济性、加工性能、所需采用的热处理工艺和装配的合理性等，根据所给零件的技术要求，选择合理的毛坯形式，进行工艺分析，对总体工艺过程进行合理的规划，在老师指导下，编制工艺分析文件，查阅加工所需设备信息，选用加工设备，在工艺分析的基础上制订合理的工艺路线，编制加工工艺过程，编制详细的加工工序并绘制加工零件图，最后编写设计说明书。

通过本次设计，使我们对机械加工工艺有更加深刻的了解和认识，把以前所学的理论知识初步与实际相结合，为毕业以后从事工艺方案设计及零件的机械加工打下坚实的基础，并且进一步了解磨床的组成、结构，为毕业后从事磨床机械加工打下一定的基础。

1轴瓦的工艺分析

1.1轴瓦的结构及特点

1.1.1轴瓦的结构

轴瓦是滑动轴承和轴接触的部分，非常光滑，一般用青铜、减摩合金等耐磨材料制成，在特殊情况下,可以用木材、塑料或橡皮制成。也叫“轴衬”，形状为瓦状的半圆柱面。

滑动轴承工作时，轴瓦与转轴之间要求有一层很薄的油膜起润滑作用。如果由于润滑不良，轴瓦与转轴之间就存在直接的摩擦，摩擦会产生很高的温度，虽然轴瓦是由于特殊的耐高温合金材料制成，但发生直接摩擦产生的高温仍然足于将器烧坏。轴瓦还可能由于负荷过大、温度过高、润滑油存在杂质或黏度异常等因素造成烧瓦。烧瓦后滑动轴承就损坏了。滑动轴承在滑动摩擦下工作的轴承。滑动轴承工作平稳、可靠、无噪声。在液体润滑条件下，滑动表面被润滑油分开而不发生直接接触，还可以大大减小摩擦损失和表面磨损，油膜还具有一定的吸振能力。但起动摩擦阻力较大。轴被轴承支承的部分称为轴颈，与轴颈相配的零件称为轴瓦。为了改善轴瓦表面的摩擦性质而在其内表面上浇铸的减摩材料层称为轴承衬。轴瓦和轴承衬的材料统称为滑动轴承材料。滑动轴承应用场合一般在低速重载工况条件下，或者是维护保养及加注润滑油困难的运转部位。

轴瓦分为剖分式和整体式结构。（如图1-1a）所示为整体式轴瓦（又称轴套），轴瓦上开有油孔和油沟，以便把润滑油导入整个摩擦表面。剖分式轴瓦分为上轴瓦和下轴瓦（如图1－1b），轴瓦两端有凸肩用作轴向定位，并能承受一定的轴向力。

为了改善轴瓦表面的摩擦性质，常在其内径面上浇铸一层或两层减摩材料，通常称为轴承衬，厚度在0.5~5mm范围内（图1－2）。通常情况下，轴承合金衬层愈薄，其疲劳强度愈高。所以轴瓦又有双金属轴瓦和三金属轴瓦。轴瓦在轴承中直接与轴颈接触，其结构是否合理对轴承的承载能力及使用寿命影响很大。在设计轴瓦结构时应考虑的主要问题是：要具有一定的强度和减摩性，定位要可靠，便于输送润滑剂，装拆及调整方便等。

（a）整体式轴瓦 (b)剖分式轴瓦

图1-1 整体式和剖分式轴瓦

图1-2 双金属轴瓦结构

1.1.2滑动轴承（轴瓦）的主要特点：

●工作平稳，无噪声；

●转精度高；

●形成液体润滑时摩擦损失小，适合于高速；

●径向尺寸小而且可剖分。

1.2轴瓦的作用及分类

1.2.1 零件的作用

轴瓦是一类用于确定轴与其他零件相对运动位置，它起支承或导向作用的，在工作过程中仅发生滑动摩擦的零（部）件。

轴瓦的精度很高，稍微不当就会出现轴瓦与轴咬死的现象，所以，轴的加工从毛

坯

到成品的每道工序都要周密考虑，以提高其轴瓦的加工精度。轴瓦也叫滑动轴承，是用于机床的滑动转动。

1.2.2滑动轴承（轴瓦）的分类

滑动轴承种类很多：

①按能承受载荷的方向可分为径向（向心）滑动轴承和推力（轴向）滑

动轴承两类。

②按润滑剂种类可分为油润滑轴承、脂润滑轴承、水润滑轴承、气体轴承、

固体润滑轴承、磁流体轴承和电磁轴承7类。

③按润滑膜厚度可分为薄膜润滑轴承和厚膜润滑轴承两类。

④按轴瓦材料可分为青铜轴承、铸铁轴承、塑料轴承、宝石轴承、粉末冶

金轴承、自润滑轴承和含油轴承等。

⑤按轴瓦结构可分为圆轴承、椭圆轴承、三油叶轴承、阶梯面轴承、可倾瓦轴承和箔轴承等。

1.3常用材料及热处理

1.3.1轴承材料简介

轴瓦或轴承是滑动轴承的重要零件，轴瓦和轴承衬的材料统称为轴承材料。由于轴瓦或轴承衬与轴颈直接接触，一般轴颈部分比较耐磨，因此轴瓦的主要失效形式是磨损。轴瓦的磨损与轴颈的材料、轴瓦自身材料、润滑剂和润滑状态直接相关，选择轴瓦材料应综合考虑这些因素，以提高滑动轴承的使用寿命和工作性能。

1.3.2轴承（轴瓦）材料的分类

1）金属材料，如轴承合金、青铜、铝基合金、锌基合金等；

2）多孔质金属材料（粉末冶金材料）；

3）非金属材料。

轴承合金：轴承合金又称白合金，主要是锡、铅、锑或其它金属的合金，由于其耐磨型好、塑性高、跑合性能好、导热性好和抗胶和性好及与油的吸附性好，故适用于重载、高速情况下，轴承合金的强度较小，价格较贵，使用时必须浇筑在青铜、钢带或铸铁的轴瓦上，形成较薄的涂层。

多孔质金属材料：多孔质金属是一种粉末材料，它具有多孔组织，若将其浸在润滑油中，使微孔中充满润滑油，变成了含油轴承，具有自润滑性能。多孔质金属材料的韧性小，只适应于平稳的无冲击载荷及中、小速度情况下。

轴承塑料：常用的轴承塑料有酚醛塑料、尼龙、聚四氟乙烯等，塑料轴承有较大的抗压强度和耐磨性，可用油和水润滑，也有自润滑性能，但导热性差。

1.3.3设计毛坯材料的选用

轴瓦的毛坯选用钢板卷焊而成的圆筒，钢板的材质为Q235A（又称A3钢，美国-A570 Gr.A；日本-SS400；德国-S235JR；英国- S235JR；法国- S235JR），钢板厚度为120mm，卷焊后内径为φ2005mm。卷焊好的钢板经过粗加工后，切成10块弦长为532.5的弧形钢板，称为轴瓦，然后在分别加工。Q轴承合金选取ZChSnSb11-6锡基轴承合金，又叫锡基巴氏合金，后面将简称巴氏合金。锡基合金是一种软基体硬质点类型的轴承合金。它是以锡、锑为基础，并加入少量其它元素的合金。常用的牌号有ZChSnSb11-6、ZChSnSb8-4、ZChSnSb4-4等。锡基合金具有良好的磨合性、抗咬性能。

除了根据图纸选用毛坯以外，为适应机床维修工作特点，对选用毛坯应选用以下几点：

1为缩短加工周期，应尽量选用棒材料加工，一般直径小于100都可以用圆棒材料。

2 为节约有色金属和提高轴承寿命，应尽量选择离心浇注双金属毛坯。

常用材料如下：

（1）外壳基体的材料牌号：

①钢15，20或灰铸铁用于分体白氏轴承，一般车床，磨床主轴轴承最常用的是钢20；

②钢45，40Gr，65Mn其用于整体薄壁弹性变形轴承，扣M7130砂轮轴承，用65Mn作外壳。

（2）轴衬的材料牌号：

ZQSn10-1，ZQSn8-12，ZQSn6-6-3，ZQPb30，chPbSb14-10-1.8， chPb16-16-1.8，chSnSb11-6这些材料使用与一般车床，磨床主轴，

目前磨床主轴轴承最常用的是ZQPb30（工作间隙较大的采用ZQSb6-6-3）。

3，应根据本单位具体条件，考虑以单一金属代替双金属离心浇注毛坯。

1.3.3热处理

热处理是提高轴承内在质量的关键加工工序

1〉热处理的主要目的是：

①，通过热处理使材料组织转变，提高材料机械性能。

②，提高轴承内在质量（耐磨性、强韧性），从而提高轴承使用寿命。2〉热处理流程图

半成品→淬火→清洗→回火→（二次回火）→以淬火半成品

↑↓↑↓↑↓

800℃～840 ℃190℃～210 ℃

热处理由淬火、清洗、回火和二次回火设备组成一条生产流水线连续生产。3〉毛坯的热处理应注意：

1，双金属毛坯粗加工后应该进行回火或退火处理，以消除内应力。

2，人工时效。

3，应性处理，油煮16-24小时不间断。

4，整体薄壁，单行变形轴承，可以采用局部高毂或火焰淬火，以硬化钢材料作外壳表面。

2滑动轴承的润滑，装配和刮研

2.1滑动轴承润滑脂的性能与选用

滑动轴承润滑的目的在于降低摩擦和减少磨损，同时还可以起到冷却、吸振、防锈等作用。这一目的实现主要依靠润滑剂和润滑装置的正确选用。

润滑剂分为气体、液体、半固体和固体四种基本类型。在液体润滑剂中应用最广泛的是润滑油，它包括矿物油、动植物油、合成油和各种乳剂。半固体润滑剂主要是指各种润滑脂，它是润滑油和稠化剂的稳定混合物。固体润滑剂是在摩擦表面上形成固体膜以减少摩擦阻力的物质，如石墨、二硫化钼、聚四氟乙烯等。任何气体都可作为气体润滑剂，其中用得最多的是空气，它主要用在气体轴承中。

1）滑动轴承也可用润滑脂来润滑，在选择润滑脂时应考虑下列几点：（1）轴承载荷大，转速低时，应选择锥入度小的润滑脂，反之要选择锥入度大的。高速轴承选用锥入度小些、机械安定性好的润滑脂。特别注意的是润滑脂的基础油的粘度要低一些。

（2）选择的润滑脂的滴点一般高于工作温度20-30℃，在高温连续运转的情况下，注意不要超过润滑脂的允许使用温度范围

(3）滑动轴承在水淋或潮湿环境里工作时，应选择抗水性能好的钙基、铝基或锂基润滑脂

(4）选用具有较好粘附性的润滑脂。

2）滑动轴承用润滑脂的选择如下表所示：

注：1）压力或压强，本设计统用压力；

2）在潮湿环境，温度在75-120℃的条件下应考虑用钙一纳基润滑脂；

3）在潮湿环境，工作温度哉75℃以下，没有3号钙基脂时也可以用铝基脂；

4）工作温度在110-120℃可用锂基脂或钡基脂；

5）集中润滑时，稠度要小些。

3)滑动轴承用润滑脂的润滑周期：

偶然工作，不重要零件：轴转速＜200r/min，润滑周期5天一次；轴转速＞200r/min，润滑周期3天一次。

间断工作：轴转速＜200r/min，润滑周期2天一次；轴转速＞200r/min，润滑周期1天一次。

连续工作，工作温度小于40℃：轴转速＜200r/min，润滑周期1天一次；轴转速＞200r/min，润滑周期每班一次。

连续工作，工作温度40-100℃：轴转速＜200r/min，润滑周期每班一次；轴转速＞200r/min，润滑周期每班二次。

2.2滑动轴承（轴瓦）的装配

在装配时，一般都采用刮削的方法来达到其精度要求，保证其使用性能。因此，刮削的质量对设备的运转至关重要。削刮质量不好，设备在试车时就会很容易地在极短的时间内是轴瓦由局部粘损而达到大部分粘损，直至轴被粘着咬死，轴瓦损坏不能使用。所以在刮削轴瓦时都由技术经验丰富的钳工操作。

滑动轴承的装配要求是：轴与轴承配合表面的接触粘度应达到规定标准；配合间隙要求，在工作条件下不致发热烧坏轴或轴承；润滑油通道的位置要正确、畅通，保证充分润滑。

1，整体式滑动轴承的装配

整体式滑动轴承又叫轴套。其装配步骤为：

a压入轴套：当轴套尺寸和过盈量都较小时，可在轴套上垫上衬垫，用锤子直接敲入。为防止轴套歪斜，可采用导向套，控制轴套压入方向。压紧薄壁轴套时，可采用心轴导向。当尺寸或盈量较大时，则须用压力机压入或用拉紧工具把轴套压入。压入轴承时必须去除毛刺，擦洗干净后在配合面上涂好润滑油。不带凸肩的轴套，当压入机座后要与机座孔端面平齐。有油孔的轴套要对准机座上的油孔，可在轴套表面通过油孔中心划一条线，压入时对准箱体油孔。

b 轴套定位：压入轴套后，对负荷较大的轴套，用紧定螺钉或定位销来固定。c修整轴套孔：轴承压入后，其内孔往往发生变化，用内径百分表检验，根据变形量多少，采用铰孔或刮削的方法进行修整，使轴套与轴颈之间间隙及接触点达到规定要求。

2剖分式滑动轴承的装配

剖分式轴承的结构由轴承座、上轴瓦、下轴瓦、轴承盖、双头螺柱、螺母和

调整垫片组成。改变调整垫片的厚度即可调整轴瓦与轴之间的间隙。当轴瓦磨损后，可按磨损程度来减薄调整垫片的厚度，使轴瓦与轴保持合适的间隙。

装配时，要求轴瓦背部与轴承接触紧密。对于厚壁轴瓦，可以用涂色法检验贴合情况，并进行刮研，刮研时应以座孔为基准，修刮轴瓦背部。对于薄壁轴瓦不能进行修刮，需要进行选配，要求轴瓦在自由状态下外径稍大于座孔直径，使其有一定的扩张量。轴瓦装入座孔后，其剖分面应比轴承平面高出0.05—0.1mm，以便达到配合的紧密。

轴瓦的装配方法：用木片垫在轴瓦的部分面上，注意与轴承座两侧要对称，然后用木锤打击木块，使轴瓦装入轴承座孔中，轴瓦的配刮须分粗、精刮两步进行。粗刮时，准备一根比真轴直径小的0.03—0.05mm的工艺轴进行研点；粗刮后，配以适当的垫片，装上真轴研点后进行精刮。精刮时，在每次装好轴承盖后，稍稍扳紧螺母，用木锤在轴承盖的顶部均匀敲击几下，目的是使轴承盖更好的定位，然后紧固所有螺母，拧紧力矩大小应一致。粗刮后，轴在轴瓦中应能轻轻地转动，且无明显间隙，接触点符合要求，即可将轴瓦拆下，经过清洗后重新装入。

轴瓦在座孔中，无论在圆周方向或轴方向都不允许有位移，故常用定位销和轴瓦上的凸台来定位。

综合上述，选用滑动轴承要根据实际需要来选配，因为轴承的种类比较多，安装时要细心，按精度要求安装，以达到最佳的使用效果。

2.3滑动轴承的刮研

基本要求既要使轴颈与滑动轴承均匀细密接触，又要有一定的配合间隙，接触角是指轴颈与滑动轴承的接触面所对的圆心角。接触角不可太大也不可太小。接触角太小会使滑动轴承压强增加，严重时会使滑动轴承产生较大的变形，加速磨损，缩短使用寿命；接触角太大，会影响油膜的形成，得不到良好的液体润滑。

试验研究表明，滑动轴承接触角的极限是120°。当滑动轴承磨损到这一接触角时，液体润滑就要破坏。因此再不影响滑动轴承受压条件的前提下，接触角愈小愈好。从摩擦力距的理论分析，当接触角为60°时，摩擦力矩最小，因此建议，对转速高于500r/min的滑动轴承，接触角采用60°，转速低于500r/min的滑动轴承，接触角可以采用90°，也可以采用60°。

接触点轴颈与滑动轴承表面的实际接触情况，可用单位面积上的实际接触点数来表示。接触点愈多、愈细、愈均匀，表示滑动轴承刮研的愈好，反之，则表示滑动轴承刮研的不好。一般说来接触点愈细密愈多，刮研难度也愈大。生产中应根据滑动轴承的性能和工作条件来确定接触点，下表所列资料可供参考：

滑动轴承转速（r/min）接触点（每25×25毫米面积上的接触点数） 100以下 3~5

100~500 10~15 500~1000 15~20

1000~2000 20~25 2000以上 25以上

所谓刮轴瓦，就是将精车后的瓦片与所装配的轴手板研合（轴要涂上色粉），用三角刮刀刮去瓦片上所附上的粉色，随研随刮，直到瓦片上附色面积超过全瓦面的85% ，完成刮瓦。瓦片上存在的刀痕是瓦片储存润滑油的微型储槽。

3加工中应注意的问题

3.1加工工件的工艺选择

（1）加工基面的选择

①对一般精度的滑动轴承（单一金属）在备料时，可以加工20-25mm，作为工艺夹头，一次精加工成型。

②以内圆为基面，内圆精加工后以芯轴精加工外圆适用与多精机床，磨床的滑动轴承加工，能保证内外圆同轴度的要求。

③以端面和内圆为基面，精加工轴承和两端面与内圆垂直，（⊥小于

0.01-0.02），芯轴与内轴按dc/D配合，靠端面定位等同，适用于内外圆同心度要求不高的薄壁的轴承或开有通槽靠弹性变形的调试轴承。

④以外圆为基准，以精加工好的外圆定位装在胎具内精加工内圆多用于外锥面得轴承，如外圆柱形轴承，则精加工两端面与外圆垂直（⊥小于0.01-0.02）。对精度高，壁薄的轴承，加工时，应以内外圆互为基准，即以上几道工序加工的外圆为基面加工内圆，再以加工出的内圆为基面加工外圆，如此反复多次加工可以减少变形，提高精度，

（2）双金属轴承加工

要求保证轴衬厚度均匀，对离心浇注的双金属毛坯车削加工时，必须先车出一端（能看清楚双金属即可）按双金属结合面找圆后，

再加工内外圆，才容易保证轴承厚度均匀（详见滑动轴承技术要求）。

（3）开槽（弹性可调轴承）轴承加工

要注意防止变形可在槽内镶边并锡焊，再精加工内外圆或采用芯轴，靠端和内圆为基面的加工方法。

（4）非整体轴承加工

主轴旋转方向的箭头表示应该成组编号，打箭头的方向也应成组一致，以保装备需要。

（5）非整体轴承偏心外圆加工

应做偏心芯轴，芯轴上有偏心方向的明显标示，为便于轴瓦装在芯轴准确偏心位置上，最好是在芯轴上用刻线来表示偏心位置，轴瓦芯轴上的禁固方法，可以依靠轴瓦的端面或利用轴瓦背面两端的工艺凹面。

3.2滑动轴承（轴瓦）的主要故障

滑动轴承在工作时由于轴颈与轴瓦的接触会产生摩擦，导致表面发热、磨损甚而“咬死”，所以在设计轴承时，应选用减摩性好的滑动轴承材料制造轴瓦，选择合适的润滑剂并采用合适的供应方法，改善轴承的结构以获得厚膜润滑等。

1 、瓦面腐蚀：光谱分析发现有色金属元素浓度异常；铁谱中出现了许多有色金属成分的亚微米级磨损颗粒；润滑油水分超标、酸值超标。

2 、轴颈表面腐蚀：光谱分析发现铁元素浓度异常，铁谱中有许多铁成分的亚微米颗粒，润滑油水分超标或酸值超标。

3 、轴颈表面拉伤：铁谱中有铁系切削磨粒或黑色氧化物颗粒，金属表面存在回火色。

4、瓦背微动磨损：光谱分析发现铁浓度异常，铁谱中有许多铁成分亚微米磨损颗粒，润滑油水分及酸值异常。

5 、轴承表面拉伤：铁谱中发现有切削磨粒，磨粒成分为有色金属。

6 、瓦面剥落：铁谱中发现有许多大尺寸的疲劳剥落合金磨损颗粒、层状磨粒。

7 、轴承烧瓦：铁谱中有较多大尺寸的合金磨粒及黑色金属氧化物。3．3滑动轴承结构设计应注意的问题

滑动轴承是面接触的，所以接触面间要保持一定的油膜，因此设计时应注意以下这几个问题：

1、要使油膜能顺利地进入摩擦表面。

2、油应从非承载面区进入轴承。

3、不要使全环油槽开在轴承中部。

4、如油瓦，接缝处开油沟。

5、要使油环给油充分可靠。

6、加油孔不要被堵。

7、不要形成油不流动区。

8、防止出现切断油膜的锐边和棱角。

4加工设备的选择

4．1车床

TNS65数控车床，床身最大旋转直径:445mm，最大加工长度:630mm，主轴转速:10~5600r/min，主电机功率:19kw(100%ED)AC电机，刀架数/刀位数:3/上刀架12/ (6把动力刀具)下刀架8(4把动力刀具)背面加工刀具4(4把动力刀具)，控制轴:X,Z(上刀架)X,Z(下刀架)C主轴，控制系统:TRAUB-TXBD(德国)。

CA6140A型普通车床，床身回转直径:400mm，刀架上回转直径:210mm，最大工件长度/最大车削长度750/650mm、1000/900mm、1500/1400mm、2000/1900mm，主轴中心至床身平面导轨距离205mm，主轴转速级数24/12，加工螺纹范围，公制螺纹44种: 1-192mm、英制螺纹21种: 2-24牙/寸、径节螺纹37种: 1-96，上/下刀架最大行程，140mm/320mm，刀架转盘回转角度±90o。

4.2 铣床

FB0 V型床身式立式仿形铣床，工作台面积630×1600mm，仿形面积950×620mm。

TPX6113/3卧式铣镗床，镗孔直径130 mm，主轴锥孔80公制，主轴最大扭矩3136 N.m，平旋盘最大扭矩4900 N.m，主轴最大轴向抗力31360 N，主轴最大行程900 mm，主轴转速级数24，主轴转速范围4-800 r/min，平旋盘滑块行程250 mm，工作台工作面积1850×1400 mm，可承受最大重量8000 kg，主轴中心线至工作台面距离（最大）1400 mm，主轴中心线至工作台面距离（最小）0 mm，工作台行程（纵向）2000（不带后立柱）mm，工作台行程（横向）1600 mm，主电机功率15 kW，机床外形尺寸（长×宽×高）6995×3647×3442 mm，机床重量24500 kg。

4.3 钻床

Z30100×31，摇臂钻床，最大钻孔直径Φ100 mm，主轴中心线至立柱母线距离（最大）3150 mm，主轴中心线至立柱母线距离（最小）570 mm，主轴端面至底座工作面距离（最大）2500 mm，主轴端面至底座工作面距离（最小）750 mm，主轴行程500 mm，主轴锥孔No.6莫氏，主轴转速范围8-1000(22级) r/min，主轴进给量范围0.06-3.20(16级) mm/r，工作台尺寸800×1250 mm，横臂长度4045 mm，主电机功率15 kW，机床轮廓尺寸（长×宽×高）4780×1630×4720 mm，机床重量20000 kg。

5加工工艺的计算

5.1毛坯尺寸

零件的实际尺寸为110mm×100mm×100mm；

粗铣前留2-3mm余量；

粗铣加工后留2-3mm余量以便于精铣；

精铣加工后留0.2-0.3mm余量给精磨留够余量；

所以综上所述该毛坯应留有足够的加工余量，以保证工作的正常加工，经粗略计算毛坯的尺寸长宽高115mm×10mm110mm

5.2切削用量，加工余量选择计算

刨削和铣削加工切削用量包括主轴转速（切削速度）进给速度，被吃刀量和侧吃刀量。切削用量的大小对切削力切削功率，刀具磨损，加工质量和加工成本均有显著影响，为了保证刀具的耐用度，铣削用量的选择方法是：先选取被吃刀量或侧吃刀量，其次确定进给速度，最后确定切削速度，

（1）被吃刀量（端铣刀）或侧吃刀量（圆周铣）的选择；

被吃刀量a p平行于铣刀轴线测量的切削尺寸；侧吃刀量ae为垂直于铣刀轴线测量的切削尺寸；被吃刀量或侧吃刀量的选取主要由加工余量和对表面的要求决定。

1)在加工工件表面粗糙度的值要求为Ra12.5～25u m时，如果圆周铣削的加工余量小于5mm，端铣的加工余量小于6mm，则进行一次粗加工铣削已达到要求；

2)在工件表面粗糙度值要求为Ra3.2～12.5u m时，可分为粗铣和半精铣两步进行，粗铣时被吃刀量或侧吃刀量选取前面粗铣后留有的0.5～1.0mm，在半精铣时切除；

3)在工件表面粗糙度值要求为Ra0.8～3.2u m时，可分粗铣和半精铣，精铣三步进行。半精铣时被吃刀量或侧吃刀量取 1.5～2mm，精铣时圆周铣侧吃刀量取0.3～0.5mm，面铣刀被吃刀量取0.5～1mm。

（2）进给量和进给速度v f的选择

铣削加工的进给量是指刀具旋转一周，工件与刀具在进给运动方向的相对位移量，单位为mm/r，进给速度是单位时间内工件与铣刀沿进给方向的相对位移量，单位为mm/min,进给量与进给速度是数控铣床加工切削用量中的重要参数，需要根据零件的表面粗糙度值来加工工件的精度要求，刀具及工件材料等因素的选取。

(3)切削速度V c的选取

根据已选的被吃刀量，进给量及刀具耐用度选择切削速度。加工余量根据粗，精铣削每面留余量1.5～2mm，长度留余量2～3mm，在磨削前每面留余量0.2～0.3mm，总长至尺寸715mm，孔加工精镗留余量0.2mm，精绞孔留余量0.1mm。5.3加工工时的计算与劳动生产率

5.3.1工时定额

1、合理的零件加工时间定额，是正确的反映机械加工成本、工人劳动量与劳动报酬的基本数据。

2、机械加工的时间定额，是计划设备和工人数量的基本依据。

3、机械加工时间定额的合理与否，它客观反映生产技术水平的高低。

4、机械加工时间定额，使生产技术管理的基本要素。

工时定额（To）是指在一定的生产条件下制定出来的完成单件产品，如一个零件，或某向工作（一个工序）所必须消耗的时间。

时间定额的组成：（1）机动时间(也称基本时间)(Tj)——是指直接改变工件尺寸、形状和表面质量所需要的时间。它包括刀具趋近、切入、切削和切出的时间。

(2)、辅助时间(Tf)——用于某工序加工每个工件时，进行各种辅助动作所消耗的时间。包括装卸工件和有关工步的时问。如启动与停止机床、改变切削用量、对刀、试切、测量等有关工步辅助动作所消耗的时间。

(3)、布置工作地、休息和生理需要的时间(Tbx)——指工人在工作时间内清理工作地点以及保证正常工作时所消耗的时间。其中包括阅读交接等，检查工件，机床，对机床进行润滑和空运转，更换与修磨刀具，检具和刃具，清理切屑，工作前取出和工作后归还工具，交班前擦拭机床，清理工作场地，填交接班纪录及工作时间内允许必要的休息和生理需要的时问。为了计算方便，根据加工复杂程度的难易，按操作时间的百分比来表示。

(4)、准备终结时间(Tzz)——是指工人在加工一批工件的开始和结束时间所做准备工作和结束时所消耗的时间。包括熟悉图纸，工艺文件，进行尺寸换算，借还工具、夹具、量具、刃具，领取毛坯，安装刀杆、刀具、夹具，转动刀架，修整砂轮，点收零件，调整机床，首件检查，加工结束时清理机床，发送成品等。

一般情况，准备与终结时间分固定部分和另加部分。固定部分是指一批零件加工前必须发生的时间。另加部分是根据实际工作需要做某些准备与结束工作所需时间。加工一批零件只给一次准备与终结时间。

5.3.2加工时间定额的计算

(1)、中批以上t

d =(t

j

+t

f

)×(1+K％)+t

zz

/N

(2)、单件小批t

d =t

j

×(1+K％)+t

bx

+t

zz

注: 式中，t

d ——单件加工时间定额(min)t

j

——机动时间(min)t

bx

——布置场

地与休息和生理需要时间(min)

t zz ——准嵛与终结时间(min)K——t

bx

和t

zz

占t

j

的百分比

N——生产纲领——相同一批零件数5.3.3劳动生产效率的确定

影响机械加工生产率的因素很多，其中比较重要的因素有：产品设计质量、毛坯成形方法、机械加工工艺及生产管理方式与水平等。因此，提高劳动生产率可从上述几个方面着手。

一、提高机械加工生产率的设计措施

设计时，在保证产品零件使用性能的前提下，应使零件结构具有良好的加工工艺性，并选用加工工艺性良好的材料，以减少加工困难，提高劳动生产率，从而获得良好的经济效益。这是设计人员在设计产品时应当首先考虑的问题之一。（一）改善零件的结构工艺性

零件结构工艺性是指具有某种结构的零件的加工难易程度。它是评价零件结构优劣的技术经济指标之一。所谓零件的结构工艺性好是指在保证产品使用性能的前提下，该零件能用生产率高、劳动量少、材料消耗少和生产成本低的加工方法制造出来。

对于机械产品来说，其结构工艺性的好坏主要取决于组成它的零件数量、零件的加工质量要求和制造方法等。一般说来，组成产品的零件种类和数量越少，产品结构工艺性越好；零件的表面几何形状越简单，其结构工艺性也越好；所有零件的平均制造精度要求越低，产品的结构工艺性也越好。

（二）选择切削加工性能良好的工件材料

工件材料的切削加工性直接影响切削效率、功率消耗和零件的表面质量等。在设计产品时，应在保证产品使用性能的前提下，尽可能选择切削加工性能良好的工件材料和采取能改善材料切削加工性能的热处理措施，以提高生产率和降低削加工费用。

二、提高机械加工生产率的工艺措施

机械加工生产率在很大程度上取决于所采用的加工工艺和生产组织管理方式。采用各种行之有效的先进工艺方法和高效的自动化加工设备以及科学的生产组织管理方式都可以显著地提高机械加工的生产率。

（一）1缩短单件工时

⑴提高切削用量⑵减少切削行程长度⑶合并工步⑷采用多件加工

⒉缩短辅助时间

辅助时间在单件工时内所占的比例较大，有时甚至超出基本时间数倍。当采取一些措施将基本时间缩短以后，辅助时间所占的比例就会变得更大。因此，通过缩短辅助时间来提高劳动生产率也很重要。

⒊缩短布置工作地时间

⑴采用快速换刀、自动换刀及机外对刀装置，可以节省刀具的装卸和对刀的辅助时间。

⑵采用机夹刀具和硬质合金刀具，以减少换刀和刃磨时间。

⑶利用压缩空气吹切屑。

⒋缩短准备与终结时间

把结构形状、技术条件和工艺过程相似的工件组织起来，采用成组工艺和成组夹具，可以明显缩短准备与终结时间。有条件时也可选用准备终结时间极短的先进加工设备，如数控机床、加工中心等。

（二）实施机床多台的看管

多台机床看管是一种先进的劳动组织措施。一个工人同时管理几台机床可以提高生产率是显而易见的，但应满足两个必要条件：一是若一人看管M台机床，则任意（M–1）台机床上的工人操作时间之和，应小于另一台机床的机动时间；二是每台机床都要有自动停车装置。

（三）采用先进的工艺方法

1、毛坯准备

2、特种加工

3、采用少无切削加工

4、改进加工方法

（四）采用自动化制造系统

采用自动化制造系统可以有效改善劳动条件，显著提高劳动生产率，大幅度提高产品的质量，有效缩短生产周期，并能显著降低制造成本。

5.3.4工时的计算

工序（3）用刨床粗刨四面，且每面留余量1.5～2mm，长度留余量2～3mm，1，工件材料：45#钢，金属横锻造。

加工要求：粗刨工件四面，保证面的垂直度。

机床：刨床。

刀具：高速钢镶齿式面铣刀Φ80（z=20）

2，计算切削用量

1.1 粗刨四面

根据《切削手册》进给量f=3mm/r，切削速度0.442mm/s,切削深度2mm，走刀长度是720mm，机床主轴转速为37.5r/min。

切削工时：t1=4x 720/（37.5x3）=25.6min

t2=2x30/(37.5x3)=0.54min

工序（5）精刨四面及42度槽，倒角，每面留余量0.2～0.3mm，总长至尺寸715mm，她与水平的夹角为10度，保证粗糙度为1.6.

粗刨的切削速度，根据《切削手册》进给量f=3mm/s，切削速度0.442m/s，

切削深度0.7mm，走刀长度是717mm，机床主轴转速为37.52/min。

切削工时：t1=4x 717/（37.5x3）=25.5min

t2=2x30/(37.5x3)=0.54min

粗，精刨42度槽，用成型刀具刨削，根据《切削手册》进给量f=2mm/s，

切削速度0.442m/s，切削深度2mm，走刀长度是717mm，机床主轴转

速为37.52/min。

切削工时：t1=4x 717/（37.52x2）=38.24min

工序（6）磨各面至尺寸并保证平行度，垂直度和精度。保证重要尺寸，28mm，30mm，715mm。机床：万能磨床M1432A

根据《切削手册》进给量f=3mm/s，切削速度v=0.442m/s，切削深度0.2～0.3mm，走刀长度是715mm，机床主轴转速为40.40r/min。

切削工时：t1=4x 715/（40x3）=23.8min

t2=2x30/(40x3)=0.5min

工序（7）用成型铣刀铣齿，且保证齿精度，齿厚为4.71mm，，模数=3，齿数z=76。

铣齿的切削速度，根据《切削手册》进给量f=3mm/s，切削速度v=0.442m/s，切削深度0.1mm，走刀长度是模数（3）x齿数(76)，机床主轴转速为37.5r/min。

切削工时：t1=73x76/(37.5x3）=49.31min

工序（10）钻孔和镗孔，孔1.3.5的孔径为Φ12的沉孔Φ10的通孔，Φ12的孔深为8mm，孔2.4.6的孔径为Φ16的沉孔与Φ11通孔，Φ16的孔深为17mm。1工件材料;铸造锡青铜（ZcuSn10Pb5）金属模铸造

加工要求：和外圆要求同心，允许误差0.03mm之间

机床：钻床

刀具：高速钢钻头Φ10，,12扩孔刀。

2计算切削用量

1）钻孔Φ10，Φ12，用Φ10的钻头，走刀长度100mm，切削深度30mm，进给量0.2mm/r，切削速度0.51mm/s。

基本工时：Φ10 t=3x100/（0.2x195）=1.93min