柴油機曲軸工藝規(guī)程設計【說明書+CAD】

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The craft of the diesel engine is complicated of force, so it needs higher precision for its performance and manufacture. Its complex for the cutting planes, locating jig and fixture, so we need to design a reasonable route progress. The manual instruction includes the craft progress, jig designs, the problems analysis in design, economic, production time, and cuttings measure, the two sets of jigs design and the location as well as the tolerances calculation.Keywords: craft;manufacture;operation sheet;jigs and fixtures目 錄1 引言 12 機械加工工藝規(guī)程的制訂 12.1 機械加工工藝規(guī)程的作用 12.2 制訂機械加工工始資料 22.3 曲軸的結構特點及主要技術要求 22.4 制訂機械加工工藝規(guī)程的主要問題 42.5 工藝規(guī)程的擬訂 122.6 工藝尺寸的計算 142.7 工藝過程的技術經(jīng)濟分析 172.8 確定切削用量 203 曲軸夾具的設計 223.1 夾具設計的要求 223.2 機床夾具設計原理 253.3 機床專用夾具設計 343.4 銑連桿軸頸的夾具設計 373.5 銑扇板內(nèi)側面夾具設計 37結論 39致謝 40參考文獻 41淮海工學院二六屆畢業(yè)設計（論文） 第42頁 共42頁1 引言曲軸是內(nèi)燃機中最重要的零件之一。它的功用是將活塞和連軸桿傳來的氣體力轉變?yōu)檗D矩輸出，以驅(qū)動與其相連的動力裝置，此外還驅(qū)動內(nèi)燃機本身的配氣機構及各種附件。曲軸在工作中受到氣體力、往復慣性力以及它們產(chǎn)生的轉矩和彎矩的作用，受力情況十分復雜。其精度要求非常高，它的加工質(zhì)量對內(nèi)燃機的工作性能，對裝配勞動量都要很大的影響。因此,各要素的尺寸精度、位置精度和表面質(zhì)量要求相當高。曲軸中幾個主要加工表面、連桿表面、軸承軸頸及錐面鍵槽的精度要求都較高，連桿軸頸需經(jīng)過拋光。所以研究曲軸對曲軸的生產(chǎn)具有一定的實際意義。本次畢業(yè)設計使我更加深入系統(tǒng)地學習了各種機械加工工藝依據(jù)、方法，夾具的定位、夾緊方法以及其優(yōu)缺點。此課題要求我們充分了解柴油機曲軸加工過程中的實際情況，運用所學知識并發(fā)揮主觀能動性，要求對已有的加工工藝進行優(yōu)化、合理安排各道工序使其生產(chǎn)效率高同時具有經(jīng)濟性。查閱相關資料，將所學知識于實際相結合。經(jīng)過深思熟慮最終設計出一套完整的曲軸加工工藝規(guī)程加工過程中要用的夾具。我希望通過這次畢業(yè)設計的課題鞏固、擴大和強化自己所學到的理論知識與技能，提高自己設計計算、制圖、編寫技術文件的能力，正確使用技術資料、標準、手冊等工具書，并在設計中培養(yǎng)自己理論聯(lián)系實際、嚴肅認真的工作作風和獨立工作能力，為畢業(yè)后從事技術工作打下一個良好的基礎。2 機械加工工藝規(guī)程的制訂2.1 機械加工工藝規(guī)程的作用機械加工工藝規(guī)程是規(guī)定產(chǎn)品或零部件制造過程和操作方法等的文件，用于指導工人操作和用于生產(chǎn)工藝管理等的各種技術文件。機械加工工藝規(guī)程的作用： 機械加工工藝規(guī)程是組織車間生產(chǎn)的主要技術文件機機械加工工藝規(guī)程是車間中一切從事生產(chǎn)的人員都要嚴格、認真貫徹執(zhí)行的工藝技術文件，按照它組織生產(chǎn)，就能做到各工序科學地銜接，實現(xiàn)優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)和低消耗。 機械加工工藝規(guī)程是生產(chǎn)準備和計劃調(diào)度的主要依據(jù)有了機械加工工藝規(guī)程，在產(chǎn)品投入生產(chǎn)之前就可以根據(jù)它進行一系列的準備工作，如原材料和毛坯的供應，機床的調(diào)整，專用工藝裝備（如專用夾具、刀具和量具）的設計與制造，生產(chǎn)作業(yè)計劃的編排，勞動力的組織，以及生產(chǎn)成本的核算等。有了機械加工工藝規(guī)程，就可以制定所生產(chǎn)產(chǎn)品的進度和相應的調(diào)度計劃，使生產(chǎn)均衡有序地進行。 機械加工工藝規(guī)程是新建或擴建工廠、車間的基本技術文件 在新建或擴建工廠、車間時，只有根據(jù)機械加工工藝規(guī)程和生產(chǎn)綱領，才能準確地確定生產(chǎn)所需機床的種類和數(shù)量，工廠或車間的面積，機床的平面布置，生產(chǎn)工人的工種、等級、數(shù)量、以及各種輔助部門的安排等。 機械加工工藝規(guī)程的制訂能保證加工質(zhì)量，可靠地達到產(chǎn)品設計圖紙所要求的各項技術條件，確保較高的生產(chǎn)率，確保按期完成力爭提前完成生產(chǎn)計劃并減少人力物資的消耗，降低生產(chǎn)成本，成為最經(jīng)濟合理的工藝方案。 盡量降低工人的勞動強度，使操作工人有安全良好的工作條件。2.2 制訂機械加工工藝規(guī)程的原始資料 曲軸的工作圖（175型柴油機曲軸零件工作圖） 產(chǎn)品的年生產(chǎn)綱領生產(chǎn)綱領是企業(yè)在計劃期內(nèi)應當生產(chǎn)的產(chǎn)品產(chǎn)量，某零件的年生產(chǎn)綱領就是包括備品和廢品在內(nèi)的年產(chǎn)量，計算公式如下： (件/年)式中 零件的年生產(chǎn)綱領（件/年）；產(chǎn)品的年產(chǎn)量（臺/年）；每臺產(chǎn)品中，該零件的數(shù)量（件/臺）；備用品率；廢品率。 本次設計所加工的175型柴油機曲軸要求年產(chǎn)量為15萬臺，其中， 故生產(chǎn)綱領：（件/年）生產(chǎn)類型是企業(yè)（或車間、工段、班組、工作地）生產(chǎn)專業(yè)化程度的分類。一般分為：單件生產(chǎn)、成批生產(chǎn)、大批量生產(chǎn)本次設計加工的175型柴油機曲軸的生產(chǎn)綱領為214200件，零件重量不超過10，查閱有關資料屬于大批量生產(chǎn)。2.3 曲軸的結構特點及主要技術要求2.3.1 分析曲軸的零件圖 零件的結構對其機械加工工藝過程的影響很大.使用性能完全相同而結構不同的兩個零件，他們的加工難易和制造成本可能有很大的差別。所謂良好的工藝性，首先是這種結構便于機械加工，即在同樣的生產(chǎn)條件下能夠采用簡便和經(jīng)濟的方法加工出來。此外，零件結構還應適應生產(chǎn)類型和生產(chǎn)條件的要求。曲軸是內(nèi)燃機中最重要的零件之一。它的功用是將活塞和連軸桿傳來的氣體力轉變?yōu)檗D矩輸出，以驅(qū)動與其相連的動力裝置，此外還驅(qū)動內(nèi)燃機本身的配氣機構及各種附件。曲軸在工作中受到氣體力、往復慣性力以及它們產(chǎn)生的轉矩和彎矩的作用，受力情況十分復雜。其精度要求非常高，它的加工質(zhì)量對內(nèi)燃機的工作性能，對裝配勞動量都要很大的影響。因此,各要素的尺寸精度、位置精度和表面質(zhì)量要求相當高.其主要尺寸和精度要求見曲軸零件圖。曲軸中幾個主要加工表面、連桿表面、軸承軸頸及錐面鍵槽的精度要求都較高，連桿軸頸需經(jīng)過拋光。根據(jù)曲軸的工作特點，對其設計要求如下： 合理的結構設計（結構已定）。 足夠的剛度、強度。 足夠的耐磨性、抗震性及尺寸穩(wěn)定性。 一定的尺寸精度、形狀精度、位置精度和表面質(zhì)量。 由于曲軸在旋轉驅(qū)動連桿過程中承受交變載荷，因此它還應具有一定抗疲勞強度。以上其中第、項要求可以通過選擇曲軸的材料及熱處理工藝予以解決，曲軸的制造精度則由機械加工來加以保證。2.3.2 曲軸加工的技術要求 曲軸支承軸頸的精度曲軸在發(fā)電機中是以它的兩個支承軸頸與相應的軸承內(nèi)孔相配合，從而確定了曲軸在發(fā)電機中的位置，同時其軸承的位置也被確定下來。曲軸的兩個支承軸頸的尺寸精度都是IT6，長頭端軸頸尺寸55K6，工藝要求為，短頭端軸頸尺寸為50K6，工藝要求 。曲軸支承頸表面的形位誤差（圓度、同軸度、平行度、局部跳動）將直接影響到曲軸的工作精度，造成曲軸的徑向圓跳動、和端面圓跳動，這些跳動 又影響其驅(qū)動活塞的壓縮平穩(wěn)性。曲軸的軸肩軸承端面對曲軸回轉軸心線的垂直度誤差是使曲軸產(chǎn)生端面圓跳動的原因之一。設1和2分別是曲軸軸肩和軸承端面對回轉軸心線的垂直度誤差。從理論上講，在曲軸旋轉時總是垂直度誤差較大，一方的最高點在垂直度誤差較小的一方的表面上滑動，因此端面圓跳動量總是取1和2中較小的數(shù)值，若1或2任意一個垂直度誤差為零，即軸肩或軸承端面之一對回轉軸心線嚴格垂直，則曲軸沒有圓跳動。 曲軸工作表面的精度曲軸工作表面是指安裝飛輪的錐面及連接連桿的拐頸，飛輪轉動帶動曲軸的轉動，從而驅(qū)動連桿帶動缸體中的活塞移動。安裝飛輪的工作表面是錐面，具有配合要求的尺寸精度、形狀精度、粗糙度和接觸精度。技術要求錐面對主軸頸中心線的跳動0.04，用精度等級為K2的錐形量規(guī)涂色檢驗，錐面密合面應不小于70%。加工表面應光潔不得有裂紋、壓傷、刻痕和黑點等缺陷，保證錐度為1：8。連桿軸頸要求精度磨至寬4 并要求保證靠長頭端扇板兩側軸肩間距離為280.105，表面粗糙度為0.8。同時技術要求軸頸表面必須光潔不得有裂痕、壓痕、黑點等缺陷。 曲軸其他表面及孔的精度其他表面指扇板內(nèi)側、鍵槽，孔指小油孔、過油孔及平衡孔。扇板精度要求表面粗糙度為12.5，兩扇板內(nèi)側面之間的距離為46，同時必須清角，清角必須與兩扇板內(nèi)側平整相接。鉆過油孔要求尺寸4.0表面粗糙度為12.5，平衡孔要求尺寸 ，小油孔要求尺寸表面6.6表面粗糙度為12.5，孔口傾角1.245。 曲軸各表面的表面層所有曲軸的支承軸頸表面、工作表面及其他配合表面都受到不同程度的摩擦作用，曲軸采用滾動軸承、軸頸可以不要求很高的耐磨性，因為摩擦轉移給軸承環(huán)和滾動體，但是它仍然要求適當提高其硬度以改善它的裝配工藝性和裝配精度。滾動軸承的軸頸表面硬度為HRC4050。2.3.3 加工毛坯的分析由于生產(chǎn)規(guī)模大，宜采用高精度和高生產(chǎn)率的毛坯制造方法。精度較高的毛坯制造方法的生產(chǎn)率一般也較高，即節(jié)約原材料又減少機械加工勞動量，又可簡化工藝和工藝設備、降低產(chǎn)品的總成本。選擇毛坯時應考慮工件結構形狀和尺寸大小、對零件的機械性能的要求及本廠現(xiàn)有的設備和技術水平，還應考慮可能性和經(jīng)濟性等因素。本次設計曲軸材料選用為QT700-02鑄件。根據(jù)制造廠現(xiàn)有的毛坯生產(chǎn)條件和曲軸生產(chǎn)數(shù)量屬于大批量生產(chǎn)類型的生產(chǎn)綱領，采用鐵型覆砂工藝的生產(chǎn)方法，性能高、成本低、效率高、毛坯精度高、加工余量小且組織均勻無脹砂、縮砂、縮孔等缺陷，表面尺寸精度高，可達到IT67級的精度，表面質(zhì)量可達到表面粗糙度12.5。經(jīng)粗加工后采用正火處理加氮化處理，要求布氏硬度為240300HBS，同一根曲軸硬度差50HBS。2.4 制訂機械加工工藝過程的主要問題2.4.1 基準的確定基準是用來確定生產(chǎn)對象上幾何要素間的幾何關系所依據(jù)的那些點、線、面或其組合,在機器零件的設計和加工過程中,按不同要求選擇哪些點、線、面作為基準,是直接影響零件加工工藝性和表面間尺寸、位置精度的主要因素之一。定位基準的選擇與工藝過程的制訂有密切的關系，故有必要多設想幾種定位方案比較他們的優(yōu)缺點，周密地考慮定位方案與工藝過程的關系，尤其對加工精度的影響。合理選擇定位基準對保證加工精度和確保加工順序都有決定性的影響，基準的選擇其實就是基面的選擇。根據(jù)作用的不同，基準可分為設計基準和工藝基準兩大類。設計基準：零件設計圖樣上所采用的基準，稱為設計基準。這是設計人員從零件的工作條件、性能要求出發(fā)，適當考慮加工工藝性而選定的。一個零件圖上可以有一個也可以有多個設計基準。工藝基準：零件在工藝過程中所采用的基準，成為工藝基準。其中又包括工藝基準、定位基準、測量基準和裝配基準，現(xiàn)分析如下。 設計基準設計基準就是在零件設計圖紙上用來確定其他點、線和面的位置的基準。即零件圖紙上標注尺寸的起點。 工藝基準工藝基準是在加工裝配過程中所采用的基準。根據(jù)用途的不同可分為：定位基準、工序基準、裝配基準和測量基準。 定位基準工件在機床上或夾具中進行加工時用作定位的基準，稱為定位基準。當加工主軸頸時，其位置是由夾具上定位相接的面確定的，故該接觸面即是本道工序的定位基準。 工序基準在工序圖中，用來確定本工序所加工表面加工后的尺寸、形狀、位置的基準，稱為工序基準。應對各工序中的工件加工面作具體分析、確定某面或線作為該工序的基準。工序基準采用工件上實際表面的點、線、面以外，還可以是工件表面的幾何中心、對稱面或?qū)ΨQ線等。例，加工主軸頸時以主軸中心線為加工的工序基準。 測量基準在測量時所采用的基準，稱為測量基準。根據(jù)不同工序要求測量已加工平面位置時使用不同的測量基準，如測量曲軸總長時應以曲軸兩端面為測量基準。 裝配基準在機器裝配時，用來確定零件或部件在產(chǎn)品中所采用的基準，稱為裝配基準。2.4.2 定位基準的選擇正確選擇定位基準是設計工藝過程的一項重要內(nèi)容。在最初的工序中只能選擇未加工的毛坯表面作為定位基準，這種表面稱為粗基準。用加工過的表面作為定位基準稱為精基準。另外，為了滿足工藝需要在工件上專門設計的定位面，稱為輔助基準。 粗基準的選擇粗基準的選擇影響各加工面的余量分配及不需加工表面之間的位置精度。這兩方面的要求常相互矛盾，因此在選擇粗基準時，必須首先明確那一方面是主要的，一般可遵循如下原則： 如果必須首先保證工件上加工表面與不加工表面之間的位置要求，則應以不加工表面作為粗基準。如果在工件上有很多不需加工的表面，則應以其中精度要求較高的表面作粗基準。 如果必須首先保證工件某重要表面的余量均勻，應該選擇該表面作粗基準。 選作粗基準的表面，應平整，沒有澆口、冒口或飛邊等缺陷，以便定位可靠。 粗基準一般只能使用一次，即不應重復使用，以免產(chǎn)生較大的位置誤差。 精基準的選擇選擇精基準時應考慮如何保證加工精度和裝夾準確方便等因素，一般遵循如下原則： 用設計基準作為精基準，以便消除基準不重合誤差，即所謂“基準重合”原則。 當工件以某一組精基準定位可以較方便的加工其他各表面時，應盡可能在多數(shù)工序中采用此組精基準定位，即所謂“基準統(tǒng)一”原則。選作統(tǒng)一基準的表面，一般都應是面積較大、孔以及其他距離較遠的幾個面的組合。 當精加工或光整加工工序要求余量盡可能小而且均勻時，應選擇加工表面本身作為精基準，而該加工表面與表面之間的位置精度則要求由先行工序保證，即遵循“自為基準”原則。 為了獲得均勻的加工余量或較高的位置精度，在選擇精度基準時，可遵循“互為基準”的原則。 精基準的選擇應使定位準確，夾緊可靠。為此，精基準的面積與被加工表面相比，應有較大的長度與寬度，以提高其位置精度。因此曲軸的設計加工應采用統(tǒng)一基準原則，交替或共同使用中心孔和外表面作為定位基準。2.4.3 零件表面加工方法的選擇零件表面的加工方法，首先取決于加工表面應有的技術要求。但應注意，這些技術要求不是一定就是零件圖所規(guī)定的要求，有時還可能由于工藝上的原因而在某些方面高于零件圖上的要求。如果由于基準不重合而提高對某些表面的加工要求，或由于被作為精基準而可能對其提出更高的加工要求。當明確了各加工表面的技術要求后，即可據(jù)此選擇能保證該要求的最終加工方法，并確定需幾個工步的加工方法。所選擇的加工方法，應滿足零件的質(zhì)量、良好的加工經(jīng)濟性和高的經(jīng)濟效率的要求。為此，選擇加工方法時應考慮以下各因素： 任何一種加工方法能獲得的加工精度和表面粗糙度都有一個相當大的范圍，但只有在某一個較窄的范圍才是經(jīng)濟的，這個范圍的加工精度就是經(jīng)濟加工精度。為此，在選擇加工方法時，應選擇相應的能獲得經(jīng)濟加工精度的加工方法。例如，公差為IT7級的和表面粗糙度為Ra0.4外圓表面，通過精心車削可以達到精度要求，但不如采用摸削經(jīng)濟。各種加工方法可達到的經(jīng)濟加工精度和表面粗糙度，可參閱工藝設計手冊中的有關資料。 要考慮工件材料的性質(zhì)。例如，對淬火鋼應采用磨削加工，但對有色金屬采用磨削加工就會發(fā)生困難，所以一般采用金剛鏜削或高速精細車削加工。 要考慮工件的結構形狀和尺寸大小。例如，回轉工件可以用車削或磨削等加工孔，而箱體上IT7級公差的孔，一般就不宜采用車削或磨削，而通常采用鏜削或鉸削加工?？讖叫〉囊瞬捎勉q孔，孔徑大或長度較短的孔宜采用鏜孔。 要考慮生產(chǎn)率和經(jīng)濟性要求。大批大量生產(chǎn)時，應采用高效率的先進工藝，如平面和孔的加工采用拉削代替普通的銑、刨和鏜孔等加工方法。甚至可以從根本上改變毛坯的制造方法，以減少機械加工的勞動量。 要考慮工廠或車間的現(xiàn)有設備情況和技術條件。選擇加工方法時應充分利用現(xiàn)有的設備，挖掘企業(yè)的潛力，發(fā)揮工人的積極性和創(chuàng)造性。但也應考慮不斷改進現(xiàn)有的加工方法和設備，采用新技術和提高工藝水平，此外還應考慮設備負荷的平衡。2.4.4 加工順序的安排零件表面的加工方法確定之后，就要安排加工的先后順序，同時還要安排熱處理、檢驗等其他工序在工藝過程中的位置。零件加工順序安排的是否合適，對加工質(zhì)量、生產(chǎn)效率率和經(jīng)濟性有較大的影響。現(xiàn)將有關加工順序安排的原則和應注意的問題分述如下。 加工工藝的劃分零件加工時，往往不是依次加工完各個表面，而是將各表面的粗、精加工分開進行，為此，一般都將整個工藝過程劃分為幾個加工階段，這就是在安排加工順序時所應遵循的工藝過程劃分階段的原則。按加工性質(zhì)和作用的不同，工藝過程可以劃分如下幾個階段： 粗加工階段這個階段主要任務是卻去大部分加工余量，為半精加工提供定位基準，因此主要是提高生產(chǎn)率的問題。 半精加工階段這階段的作用是為零件主要表面的精加工做好準備（達到一定的精度和表面粗糙度，的精加工余量），并完成一些次要表面的加工（如鉆孔、攻絲、銑鍵槽等），一般在熱加工以前進行。 精加工階段對于零件上的精度和表面粗糙度要求高（精度在IT7級或以上，表面粗糙度在Ra0.8以下）的表面，還要安排精加工階段。這個階段的任務主要是提高加工表面的各項精度要求和降低表面粗糙度。有時由于毛坯余量特別大，加工表面十分粗糙，在粗加工前還需要去黑皮的加工階段，稱荒加工階段。為了及時地發(fā)現(xiàn)毛坯的缺陷和減少運輸工作量，通常把荒加工放在毛坯車間中進行。此外，對零件上的精度和表面粗糙要求特高的表面還應在精加工后進行光整加工。稱為光整加工階段。2 機械加工順序的安排一個零件上往往有幾個加工表面需要加工，這些表面不僅本身有一定的精度要求，而且各表面間還有一定的位置要求。為了達到這些精度要求，各表面的加工順序就不能隨便安排，而必須遵循一定的原則，這就是定位基準的選擇和轉換決定著加工順序，以及前工序為后續(xù)工序準備好定位基準的原則。 熱處理工序的安排熱處理工序在工藝過程中的安排是否恰當，是影響零件加工質(zhì)量和材料使用性能的重要因素。熱處理的方法、次數(shù)和在工藝過程中的位置，應根據(jù)零件材料和熱處理的目的而定。 退火或正火為了得到較好的表面質(zhì)量、減少刀具磨損，需要對毛坯預先進行熱處理，以消除組織的不均勻，降低硬度、細化晶粒，提高加工性。對高碳鋼零件用退火降低其硬度，對低碳鋼零件卻要用正火的辦法提高其硬度；對鍛造毛坯，因表面軟硬不均不利于切削，通常也進行正火處理。退火、正火等，一般應安排在機械加工之前進行。 時效為了消除殘余應力應進行時效處理（其中包括人工時效和自然時效）。殘余應力無論在應力制造還是在切削加工時都會殘留下來，不設法消除就會引起工件變形，降低產(chǎn)品質(zhì)量，甚至造成廢品。對于一般鑄件，只需在粗加工后進行一次時效處理即可，或在鑄造毛坯以后安排一次時效處理。 淬火淬火可提高材料的機械性能（硬度和抗拉強度等）。淬火后尚需回火以取得所需要的硬度與組織。由于工件淬火后常產(chǎn)生較大的變形，因此，淬火工序一般安排在精加工階段的磨削加工之后進行。 滲碳由于滲碳的溫度高，容易產(chǎn)生變形，因此一般滲碳工序安排在精加工之前進行。氮化處理是為了提高零件的表面硬度和抗腐蝕性，一般安排在工藝過程的后部、該表面的最終加工之前。氮化處理前應調(diào)質(zhì)。 表面處理為了提高零件的抗腐蝕能力、耐磨性、抗高溫能力和導電率等，一般都采用表面處理的方法。如在零件的表面鍍上一層金屬鍍層（鉻、鋅、鎳、銅以及金、銀、鉬等）或使零件表面形成一層氧化膜。表面處理工序一般均安排在工藝過程的最后進行。 輔助工序的安排輔助工序種類很多，包括中間檢驗、洗滌、防銹、特種檢驗和表面熱處理等。 檢驗檢驗工序一般安排粗加工全部結束之后，精加工之前；送往外車間加工的前后（特別是熱處理前后）；化費工時用于工序和重要工序的前后。以便及時控制質(zhì)量，避免浪費工時。 特種檢驗X射線、超聲波探傷等多用于工件材料內(nèi)部質(zhì)量的檢驗，一般安排在工藝過程的開始。熒光檢驗、磁力探傷主要用于工件表面質(zhì)量的檢驗，通常安排在精加工階段。如果用于檢驗毛坯的裂紋，則安排在加工前進行。 清洗、涂防銹油一般安排在最后工序。2.4.5 工序的組合安排了加工順序之后，就可將各加工表面的各次加工，按不同的加工階段和先后的順序組合成若干個工序，組合時可采用工序分散或工序集中的原則。綜合以上多種因素工藝過程的前幾道工序的定位基準和加工過程大致安排如下： 用毛坯外圓表面作為粗基準銑兩端面，證尺寸2941.05。 用毛坯外圓表面作為粗基面鉆長端中心孔。 用毛坯短頭外圓表面和中心孔定位，車長端外圓。 用長頭端外圓表面作為表面精基準面定位，車扇板外圓及鉆中心孔。 用長頭端外圓表面作為精基準面和短頭中心孔定位，車短頭端外圓。 用短頭端外圓作為精基準面和中心孔定位，用仿形車刀粗精仿車長端外圓。2.4.6 加工工藝路線的擬訂擬訂工藝路線是制訂工藝規(guī)程中最為關鍵性的一步，它于定位基準面的選擇有著密切的關系。工藝路線不但影響加工的質(zhì)量和效率，而影響到工人的勞動強度、設備投資、車間面積、生產(chǎn)成本等問題。工藝路線的主要工作是：選擇定位基準，選擇各表面的加工方法，安排工序的先后順序，確定工序的集中與分散程度等。 根據(jù)分析研究曲軸的零件圖，其加工方法和方案，參考機械制造工藝學表1-13 、1-14、1-15有： 工件端面加工方案有粗車半精車精車粗銑精銑 曲軸頸的加工方案粗車半精車粗磨精磨鏡面磨粗車半精車粗磨精磨超精加工粗車半精車精車精磨研磨粗車半精車精車精磨拋光 錐面的加工方案粗車半精車磨削粗車半精車粗磨精磨 孔的加工方案鉆擴鉸鉆粗拉精拉鉆粗鉸精鉸 加工階段的劃分由于曲軸的加工質(zhì)量要求較高，把整個加工過程分為以下幾個階段： 粗加工階段在這一階段中切除較大量的加工余量，獲得高的生產(chǎn)率。 半精加工階段這一階段為精加工作好準備，保證一定的精加工余量，并完成幾個次要面的加工。 精加工階段這一階段保證各主要面達到圖紙要求的質(zhì)量。 光整加工階段這一階段拋光精度要求很高，表面粗糙度參數(shù)值要求很小的表面。 工序順序的安排 根據(jù)工廠生產(chǎn)經(jīng)驗和車間生產(chǎn)設備情況及遵循一般的加工原則：先粗后精、先主后次、先基面后其他面、先面后孔、在曲軸的加工過程中，在加工好一些工序后必須進行退刀槽、倒角等工序的加工，這些工序在實際中自行安排。 熱處理工序的安排 曲軸是鑄件也是加工要求較高的基準件，必須消除內(nèi)應力防止加工過程中產(chǎn)生的變性影響加工精度，使零件報廢增多，增大消耗，同時防止產(chǎn)生裝配誤差，所以必須在鑄件取出后加工前進行回火處理，并檢驗。曲軸加工完后需進行氮化處理，氮化處理是在加熱的情況下把活性氮原子滲入表面層，形成硬度很高的氮化物。因為氮化處理的溫度很低（500600）而且不需要經(jīng)過淬火，所以氮化的熱處理變形很小。與滲碳相比，氮化層形成較大的壓應力，所以氮化后的抗疲勞強度極限可提高約1535氮化層還具有抗腐蝕性，可以替代鍍鋅、發(fā)藍及其他化學鍍層。氮化層深度只有0.5mm左右，由于是精磨之后的氮化最后拋光使拋光所去的氮化層薄而均勻。 檢驗工序的安排由于曲軸的尺寸精度、位置精度要求很高，所以在每加工完一道工序之后都要設計一道檢驗工序，依保證各尺寸精度的要求、位置精度要求，最后必須安排一道最終檢驗，按零件圖加工技術要求進行檢驗。 加工余量的確定及工序尺寸的確定零件在機械加工工藝過程中，各個加工表面本身的尺寸及各個加工表面相互之間的距離尺寸和位置關系，在每一道工序中是不同的，它們隨著工藝過程的進行而不斷改變，一直到工藝過程結束，達到圖紙上所規(guī)定的要求。在工藝過程中，某工序加工達到應達到的尺寸稱為工序尺寸。工序尺寸的正確確定不僅和零件圖上的設計尺寸有關系，還與各工序的工序余量有關系。 加工余量的確定加工余量是指在加工過程中，從被加工表面上切除的金屬層厚度。加工余量分工序余量和加工總余量（毛坯余量）二種。相鄰兩工序的工序尺寸之差稱為工序余量。毛坯尺寸與成品零件圖的設計尺寸之差就稱為加工總余量即毛坯余量，其值等于各工序的工序余量總和。由于加工表面的形狀不同，加工余量又可分為單邊余量和雙邊余量兩種。如平面的加工余量則是單邊余量，即實際所切除的金屬層厚度。對于外圓和孔等旋轉表面而言，加工余量是從直徑上考慮的，故稱雙邊余量。實際切除的金屬厚度是從直徑上的加工余量的一半。因各工序尺寸都有公差，故實際切除的金屬層厚度不等，就產(chǎn)生了工序余量的最大值和最小值。在工藝過程中，用極值法還是用調(diào)整法計算工序余量的最大值和最小值，它們的概念是不同的。極值法是按試切加工原理計算，調(diào)整法是按加工過程中誤差復原的原理來計算。為了便于加工和計算，工序尺寸一般按“如體原則”（指向工件材料體內(nèi)的方向）標注極限偏差。對于外表面的工序尺寸取上偏差為零，而對于內(nèi)表面的工序尺寸取下偏差為零。極值法計算的工序最大余量偏大，工序余量偏小，使得工序余量波動較大，工序余量的偏差過大。所以在制訂機械加工工藝規(guī)程中，單件或小批量生產(chǎn)時用極值法計算，大批量生產(chǎn)和生產(chǎn)穩(wěn)定時用調(diào)整法計算，這樣可節(jié)約材料、降低成本。 加工總余量的大小，對零件的加工質(zhì)量和生產(chǎn)率以及經(jīng)濟性均有較大的影響。余量過大不但增加機械加工的勞動量，也增加材料、工具、電力等的消耗從而增加了成本，并使切削力增大而引起工件的變形較大。相反，余量過小不能保證零件的加工質(zhì)量。確定加工余量的基本原則是在保證加工質(zhì)量的前提下盡量減小加工余量。目前，工廠中確定加工余量的方法一般有兩種，一種是靠經(jīng)驗缺定，但這種方法不夠準確，為了保證不出廢品，余量總是偏大，多用于單件小批生產(chǎn)。另一種方法是查閱有關加工余量的表格來確定，這種方法應用比較廣泛。比較合理的方法是加工余量的分析計算法。這種方法是在了解和分析影響加工余量基本因素的基礎上，加以綜合計算來確定余量的大小。加工總余量的數(shù)值，一般與毛坯制造精度有關。同樣的毛坯制造方法，總余量的大小又與生產(chǎn)類型有關，批量大的總余量可以小一些。由于粗加工的工序余量的變化范圍很大，半精加工和精加工的加工余量較小，所以在一般情況下加工總余量的分配是足夠的。 工序尺寸的確定在零件的機械加工工藝過程中，各工序的工序尺寸及工序余量在不斷地變化，其中一些工序尺寸在零件圖上往往不標出或不存在，需要在制定工藝過程時予以確定。而這些不斷變化的工序尺寸之間又存在著一定的聯(lián)系，需要用工藝尺寸鏈原理去分析它們的內(nèi)在聯(lián)系，掌握它們的變化規(guī)律，正確地計算出各工序的工藝尺寸。 本設計的曲軸毛坯是球墨鑄鐵鑄件，查閱金屬機械加工工藝人員手冊可知鑄造件的毛坯厚度約25mm，表面層有缺陷，其特點是有較高的硬度，如果刀具的刀刃切在表面層，將使刀具加速磨損，因此刀具切入金屬的厚度應大于表面層的厚度，大批量生產(chǎn)類型用金屬模鑄造查得機械加工余量約為2.5mm。對于工序余量，可按工廠工人實際操作經(jīng)驗估計平面采用單邊余量，軸、孔采用直徑上的雙邊余量，也可查閱參照金屬加工工藝人員手冊或機械制造工藝設計手冊。實際生產(chǎn)中影響工序余量的因素比較復雜，下面做幾點說明作為確定工序余量的參考。 上道工序的表面粗糙度（Ra）由于尺寸測量是在表面粗糙度的高峰上進行的，任何后續(xù)工序都應減小表面粗糙度，因此在加工中首先要把上工序所形成的表面粗糙度切去。 上工序的表面破壞層（Da）由于切削加工都在表面上留下一層塑性變形層，這一層金屬組織已遭破壞，必須在本工序中予以切除。 上工序的尺寸公差（Ta）上工序的尺寸公差愈大，則本道工序的標稱余量愈大。本道工序應切除上道工序尺寸公差中包含的各種可能產(chǎn)生的誤差。在工序余量內(nèi)要包括上工序的尺寸公差。 上工序的形狀和位置誤差（Pa）零件上有一些形狀和位置誤差不包括在尺寸公差的范圍內(nèi)，但這些誤差又必須在加工中加以糾正，這是就必須單獨考慮其影響。 本工序的裝夾誤差（）裝夾誤差應包含定位誤差（包括夾具本身的誤差）和夾緊誤差。由于這項誤差直接影響被加工表面與切削刀具的相對位置，所以加工余量中應包含這項誤差。2.5 工藝規(guī)程的擬訂 由于零件的加工質(zhì)量、生產(chǎn)率、經(jīng)濟性和工人的勞動強度等，都與工藝過程有著密切關系，為此應在進行充分調(diào)查研究的基礎上，多設計一些方案經(jīng)分析比較，最后確定一個最合理的工藝過程。經(jīng)過以上問題的分析、研究、評比和估算以后，就可盡量考慮工序的集中，減少裝夾和調(diào)整的次數(shù)，以利于保證加工表面間的位置精度。經(jīng)過綜合分析和調(diào)整，就得到大批量生產(chǎn)條件下的曲軸零件機械加工工藝過程：序號工序名稱工序內(nèi)容及要求基面設備1鑄造按曲軸鑄造工藝進行2回火消除內(nèi)應力3檢驗 符合加工前要求4銑兩端面保證尺寸2941.05mm兩軸頸及扇板外側軸肩雙面銑床5鉆長端中心孔短頭端軸頸及軸肩鉆床Z5206荒車長端外圓要求尺寸600-0.12及表面粗糙度12.5短頭端軸肩車床C6207車扇板外圓及鉆孔60保證尺寸R86-0.54mmC365L7J檢驗保證尺寸及表面質(zhì)量，不允許有鑄造毛面8粗精車短頭外圓及扇板外側仿型車刀粗車仿型車刀半精車、精車橫切刀架切槽短頭端面CE7120仿型車床8J檢驗保證符合圖紙上的加工要求9粗精車長頭外圓橫切刀架扇板平面及70外圓仿型刀架粗車 仿型刀架精車短頭端面CE71209J檢驗保證符合圖紙上的加工要求10銑扇板內(nèi)側保證內(nèi)側表面質(zhì)量達到圖紙上要求短頭端軸肩內(nèi)側銑床11扇板內(nèi)面清角清角需與兩扇板內(nèi)側平整相接C63012短頭倒角C62012J檢驗保證符合圖紙上的加工要求13擴鉸調(diào)整孔14修整中心孔修右端中心孔修右端60錐面C161615粗磨主軸頸粗磨右端主軸頸50.2-0.06并保證尺寸35.8粗磨飛輪端主軸頸55.2-0.06并保證兩軸頸距98.3-0.15MQ142015J檢驗保證符合圖紙上的加工要求16車調(diào)速孔及倒角16J檢驗保證符合圖紙上的加工要求17銑連桿軸頸銑連桿軸頸45.9-0.1寬41+0.15并保證尺寸28.70.1彎頭銑床17J檢驗保證符合圖紙上的加工要求18粗磨連桿軸頸 粗磨連桿軸頸45.3-0.06 精磨R35使連桿軸頸靠長端一側至主軸頸尺寸為28.40.05M8260曲軸磨床18J檢驗保證符合圖紙上的加工要求19磨齒輪軸頸M1332B19J檢驗保證符合圖紙上的加工要求20精車扇板外圓及倒角C61821銑過油孔臺面X613221J檢驗保證符合圖紙上的加工要求22鉆平衡孔鉆14平衡孔專用鉆床23鉆過油孔鉆 4油孔主中心線鉆床Z52024鉸過油孔鉆床Z52024J檢驗保證符合圖紙上的加工要求25鉆5斜油孔臺鉆265斜油孔倒角臺鉆26J檢驗保證符合圖紙上的加工要求27銑鍵槽8N9 銑鍵槽8N9 銑止退槽8+0.30立式銑床28銑鍵槽12N9鍵槽銑床X92028J檢驗保證符合圖紙上的加工要求29鉆小油孔及倒角 鉆6油孔 孔口倒角臺鉆Z51230鉆端面螺孔鉆端面螺孔的底孔及倒角臺鉆Z51231攻絲攻絲2-M6-7H折臂攻絲機31J檢驗保證符合圖紙上的加工要求32精磨主軸頸 精磨右端主軸頸50-0.005-0.020保證尺寸13+0.2 精磨飛輪端主軸頸55-0.009-0.006并保證兩主軸頸間尺寸98-0.14外圓磨床MQ824032J檢驗主軸頸表面應光潔，不得有裂紋、壓傷、刻痕和黑點等缺陷33精磨連桿軸頸精磨連桿軸頸45-0.055-0.010寬42-0.160并保證尺寸280.105曲軸磨床M826033J檢驗保證符合圖紙上的加工要求34車螺紋 車外圓及退刀槽光錐面端平面保證尺寸1140-0.35 車螺紋M362-6K 外徑360-0.08中徑34.700-0.170C61834J檢驗保證符合圖紙上的加工要求35粗精磨錐面粗精磨錐度1：8外圓磨床MQ142035J檢驗 錐面對主軸頸中心線的圓跳動為0.04 用精度等級為K2的錐型量規(guī)涂色檢驗錐面密合面應不小于70% 加工表面應光潔，不得有裂紋、壓傷、刻痕和黑點等缺陷36J最終檢驗符合曲軸零件紙上的技術要求2.6 工藝尺寸的計算 由于加工的需要，在工序附圖或工藝規(guī)程中要標注一些專供加工用的尺寸，這類尺寸就稱為工藝尺寸。工藝尺寸往往不能直接采用零件圖上的尺寸，而需要另行計算，通常有以下幾種情況： 基準不重合的尺寸計算在制訂工藝過程中當定位基面與零件圖上的設計基準不重合時，為了經(jīng)濟合理地達到零件原設計的精度，就要校驗或重新規(guī)定零件上有關尺寸的上下偏差，本設計中沒有必要進行基準不重合的尺寸換算。 工序尺寸的計算在零件的機械加工工藝過程中，各工序的工序尺寸及工序余量在不斷地變化，其中一些工序尺寸在零件圖上往往不標出或不存在，需要在制訂工藝過程時予以確定。而這些不斷變化的工藝尺寸之間存在著一定的聯(lián)系，需要用工藝尺寸鏈原理去分析它們的內(nèi)在聯(lián)系，掌握它們的變化規(guī)律，正確的計算出各工序的工序尺寸。機械加工過程中，零件尺寸的獲得總有一個先后順序。因此，工藝尺寸就與設計尺寸不同。就某一個尺寸而言，它是在加工過程中經(jīng)過若干個工序，逐步切除余量提高加工精度而最后才達到圖紙設計要求的。 工藝尺寸鏈及其組成環(huán)、封閉環(huán)的確定工序尺寸及其公差就是根據(jù)零件圖的設計要求，考慮到加工中的基準、工序間的余量以及工序的經(jīng)濟精度等條件。因此，零件加工后的最終尺寸及其公差就和有關工序的工序尺寸及其公差以及工序余量具有尺寸鏈的關聯(lián)性，構成一種工藝尺寸鏈。工藝尺寸是根據(jù)加工的需要，在工藝附圖或工藝規(guī)程中所給出的尺寸。尺寸鏈是相互聯(lián)系且按一定順序排列的封閉尺寸組成。由此可知工藝尺寸鏈是在加工過程中的個有關工藝尺寸所組成的尺寸鏈。首先確定組成環(huán)、封閉環(huán)，組成環(huán)分為兩類：一類叫增環(huán)，另一類叫減環(huán)。 工藝尺寸鏈的計算式工藝尺寸鏈的計算方法有兩種，即極值法和概率法。封閉環(huán)的基本尺寸等于組成環(huán)中所有增環(huán)的基本尺寸減去所有減環(huán)的基本尺寸，目前在生產(chǎn)中廣泛采用極值法，其基本計算式如下：式中：，和 封閉環(huán)的基本尺寸、最大極限尺寸和最小極限尺寸；， 和組成環(huán)中減環(huán)的基本尺寸、最大極限尺寸和最小極限尺寸；，和組成環(huán)中增環(huán)的基本尺寸、最大極限尺寸和最小極限尺寸；，和封閉環(huán)、增環(huán)和減環(huán)的上偏差；，和封閉環(huán)、增環(huán)和減環(huán)的下偏差；、封閉環(huán)、組成環(huán)的公差；m尺寸鏈中的增環(huán)數(shù)；n尺寸鏈中的減環(huán)數(shù)；上述六個工藝尺寸鏈的計算式，分別用于封閉環(huán)和組成環(huán)的基本尺寸、最大極限尺寸、最小極限尺寸、上偏差、下偏差和公差的計算。若將工藝尺寸鏈中的各環(huán)的基本尺寸改用平均尺寸標注，且公差變?yōu)閷ΨQ分布的形式，則往往可使計算過程方便而不易發(fā)生錯誤。這是組成環(huán)的平均尺寸為封閉環(huán)的平均尺寸為式中：增環(huán)的平均尺寸； 減環(huán)的平均尺寸。采用平均尺寸后，各環(huán)尺寸及基偏差即可標注成如下形式進行計算 孔系坐標尺寸的計算孔系的坐標尺寸，通常在零件圖上多數(shù)已經(jīng)標注清楚，一般不必計算。下面就幾個重要工序尺寸進行計算：工序1：銑兩端面 一短頭端面為基面，在保證A=2941.05尺寸的基礎上保證A1 、A 2、 A3的尺寸，A0為間接保證的尺寸。偏差為： 即：此計算采用“入體原則”。長頭端軸軸承頸的加工 偏差按等級公差值原則重新分配，采用“入體原則”偏差為： 即： 短頭軸承頸的加工 偏差按等級公差值原則重新分配，采用“入體原則”偏差為：即：2.7 工藝過程的技術經(jīng)濟性分析2.7.1 時間定額的估算 時間定額是在一定的生產(chǎn)條件下，規(guī)定生產(chǎn)一件產(chǎn)品或完成一道工序所消耗的時間。它是安排作業(yè)計劃、進行成本核算、確定設備數(shù)量、人員編制以及規(guī)劃生產(chǎn)面積的重要根據(jù)。因此，時間定額是工藝規(guī)程的重要組成部分。時間定額定的過緊，容易誘發(fā)忽視產(chǎn)品質(zhì)量的傾向，或者會影響工人的主動性，創(chuàng)造性和積極性。時間定額定的過松就起不到指導生產(chǎn)和促進生產(chǎn)發(fā)展的積極作用。因此合理地制訂時間定額對保證產(chǎn)品質(zhì)量、提高勞動生產(chǎn)率、降低生產(chǎn)成本都是十分重要的。完成一個零件的一道工序的時間定額稱為單位時間定額，它包括下列組成部分： 基本時間（）直接改變生產(chǎn)對象的尺寸、形狀、相對位置，以及表面形狀或材料性質(zhì)等的工藝過程所消耗的時間，稱為基本時間。 輔助時間（）為實現(xiàn)工藝過程而必須進行的各種輔助動作所消耗的時間，稱為輔助時間。這里所說的輔助動作包括：裝卸工件、開動和停止機床、改變切削用量、測量工件尺寸以及進刀和退刀動作等。確定輔助時間的方法主要有兩種：在大批大量生產(chǎn)中，可先將各輔助動作分解，然后查表確定各分解動作所消耗的時間，并進行累加；在小批量生產(chǎn)中，可按基本時間的百分比進行估算，并在實際中修改百分比，使之趨于合理。 布置工作地時間（）為使加工正常進行，工人照管工作地（如更換刀具、潤滑機床、清洗切削、收拾刀具等）所消耗的時間，稱為布置工作地時間。又稱工作地點服務時間，一般按操作時間的2%7%來計算。 休息和生理需要時間（）工人為了在工作班內(nèi)，為恢復體力和滿足生理需要所消耗的時間，稱為休息和生理需要時間，一般按操作時間的2%來計算。 準備與終結時間（）工人為了生產(chǎn)一批產(chǎn)品和零、部件，進行準備和結束工作所消耗的時間稱為準備與終結時間。這里所說的準備和結束工作包括：在加工進行前熟悉工藝文件、領取毛坯、安裝刀具和夾具、調(diào)整車床和刀具工作等必須準備的工作，加工一批工件終了后需要拆下和歸還工藝裝備，發(fā)送成品等結束工作。如果一批工件的數(shù)量為n，則每個零件所分攤的準備與結束時間為。可以看出，當n很大時，就可以忽略不計。單件時間的時間計算公式：單件工時定額的計算公式：在大量生產(chǎn)中, 單件工時定額可忽略即：下面就幾道工序進行計算：工序1：銑兩端面（一次同時加工三個工件）銑床轉速： 進給量： 中間有空行大概，故時間為。輔助時間根據(jù)工人操作的熟練程度和實際操作中的經(jīng)驗來推算所用時間的長短。布置工作地時間，休息和生理需要時間 ，根據(jù)平時的習慣及動作速度來決定時間的長短。折合時間約為工序2：荒車長端外圓，車床轉速 進給量：荒車分兩次其中有個自動退刀約為，故。折合時間約為故其他工序時間不再一一列出，見工藝卡。2.7.2 工藝過程的技術經(jīng)濟分析通常有兩種方法來分析工藝方案的技術經(jīng)濟問題。其一是對同一加工對象的幾種工藝方案進行比較；其二是計算一些技術經(jīng)濟指標，再加以分析。制訂機械加工工藝過程時，在同時能滿足被加工精度和表面質(zhì)量的要求下，通?？梢杂袔追N不同的加工方案來實現(xiàn)。其中有些方案有很高的生產(chǎn)率，但設備和夾具方面的投資較大；另一些可以節(jié)約投資，但生產(chǎn)率較低。因此，不同的方案有不同的經(jīng)濟效果。制造一個零件或一臺產(chǎn)品所必須的一切費用的總和，就是零件或產(chǎn)品的生產(chǎn)成本。這種費用分為與工藝過程有關的費用和與工藝過程無關的費用兩類，其中與工藝過程有關的費用約占7075%。因此，對不同的工藝方案進行經(jīng)濟分析和評比時，就只需分析、評比它們與工藝過程直接有關的生產(chǎn)費用，即所說的生產(chǎn)成本，可分為可變費用和不可變成本。在全年工藝成本中包含兩種類型的費用。一種是與年產(chǎn)量N同步增加的費用，稱為全年可變費用N*V，如材料費、通用機床折舊費等；另一種是不隨年產(chǎn)量變化的全年不變費用C，如專用機床折舊費等。這是由于專用機床為某零件的某加工工序所用，它不能被用于其它工序的加工，當產(chǎn)量不足，負荷不滿時，就只能閑置不用。由于設備的折舊年限（或年折舊費用）是確定的，因此專用機床的全年費用不隨年產(chǎn)量變化。因此，一種零件（或一道工序）的全年工藝成本S可用下式表示：S=V*N+C式中，V每零件的可變費用（元/件）； N零件的年生產(chǎn)綱領（件）； C全年的不可變費用（元）。單件工藝（或工序）成本Si就是：Si=V+C/N （元/件）可見，全年工藝成本S與零件年生產(chǎn)綱領N成線性正比關系，而單件工藝成本Si則與N成雙曲線關系，即當N很小時，由于設備負荷很低,單件工藝成本Si就會很高,如果在NN2的情況下,則結果相反,因Si已相應地很低,所以此時即使N有較大的變化N2,對Si的影響也已不是很敏感（Si2就是很?。?。這種雙曲線變化關系表明：當C值（主要是專用設備費用）一定時，若年生產(chǎn)綱領角小，則C/N與V相比在成本中所占的比重較大，因此N的增大就會使成本顯著下降，這種情況就相當于單件生產(chǎn)與小件生產(chǎn)；反之，當生產(chǎn)綱領超過一定的范圍，使C/N所占比重已很小，此時就需采用生產(chǎn)率更高的方案使V減小，才能獲得很好的經(jīng)濟效果就相當于大批大量生產(chǎn)的情況。2.8 確定切削用量2.8.1 切削用量的確定 在切削加工時，根據(jù)不同的工件材料、刀具材料和其他技術經(jīng)濟要求來選擇適宜的切削用量。切削用量的大小，反映了單位時間內(nèi)金屬切除量的