转速器盘制造工艺及夹具设计

工 学 院 毕 业 设 计（ 论 文 ）

题 目： 转速器盘制造工艺及夹具设计 专 业： 机电技术教育 班 级： 07（3）班 * 名： *** 学 号： ********** 指导教师： *** 日 期： 2011年5月30日

0

转速器盘制造工艺及夹具设计

马黎明 （指导老师：张春雨）

安徽科技学院工学院机电技术教育专业零七级三班

目录

引 言 ...................................................................................................................................... 2 1. 零件分析 ..................................................................................................................................... 2

1.1零件的作用......................................................................................................................... 2 1.2零件的工艺性分析和零件图的审查 ................................................................................. 3 图1转速器盘 .................................................................................................................................. 4

1.3 零件的生产纲领及生产类型 ............................................................................................ 4 1.4 零件的加工工艺分析 ........................................................................................................ 4 1.5 零件主要技术条件分析及技术关键问题 ........................................................................ 5 2. 选择毛坯 ..................................................................................................................................... 5

2.1 确定毛坯的成形方法 ........................................................................................................ 5 2.2 铸件结构工艺性分析 ........................................................................................................ 5 2.3 铸造工艺方案的确定 ........................................................................................................ 6

2.3.2造型及造芯方法的选择 ........................................................................................ 6 2.3.3分型面的选择........................................................................................................ 6 2.3.4浇注位置的选择 .................................................................................................... 6 2.4 铸造工艺参数的确定 ........................................................................................................ 6

2.4.1加工余量的确定 .................................................................................................... 6 2.4.2拔模斜度的确定 .................................................................................................... 6 2.4.3分型负数的确定 .................................................................................................... 7 2.4.4收缩率的确定........................................................................................................ 7 2.4.5不铸孔的确定........................................................................................................ 7 2.4.6铸造圆角的确定 .................................................................................................... 7 2.5 型芯设计............................................................................................................................ 7 3.工艺规程设计 .............................................................................................................................. 7

3.1基准的选择......................................................................................................................... 7

3.1.1粗基准的选择........................................................................................................ 7

图2型芯简图 .................................................................................................................................. 8

3.1.2精基准的选择........................................................................................................ 8

图3转速器盘基准 .......................................................................................................................... 9

3.2 表面加工方案的选择 ........................................................................................................ 9 3.3制订机械加工工艺路线 ................................................................................................... 10 3.4 确定机械加工余量及工序尺寸 ...................................................................................... 12 3.5 确定切削用量及基本工时 .............................................................................................. 15

3.5.1 工序30：粗、精铣后平面 ................................................................................ 15 3.5.2 工序40：粗铣两个Φ18 mm的圆柱前端面 .................................................... 19 3.5.3 工序50：粗、精铣Φ25mm的圆柱上端面 ...................................................... 20 3.5.4 工序60：钻削、铰削加工两个Φ9mm的孔 .................................................... 24 3.5.5 工序70：钻削、铰削加工Φ10 mm的孔并锪倒角0.5×45° ..................... 26 3.5.6 工序80：粗、精铣120°圆弧端面 ................................................................. 30

1

3.5.7 工序90：钻削、铰削两个Φ6mm的孔 ............................................................ 33

4 夹具设计 .................................................................................................................................... 37

4.1 夹具设计.......................................................................................................................... 37

4.1.1工件的加工工艺分析 .......................................................................................... 37 4.1.2确定夹具的结构方案 .......................................................................................... 38 4.2 绘制夹具总体图 .............................................................................................................. 45

引 言

机械制造工艺是实现产品设计、保证产品质量、节约能源、降低消耗的重要手段，是企业进行生产准备、计划调度、加工操作、技术检查、安全生产和健全劳动组织的依据，也是企业上品种、上质量、上水平，加速产品改进，提高经济效益的技术保证，因而编制一套合理的加工工艺是影响产品制造效益，企业发展进步的重要法码 。

夹具设计一般是在零件的机械加工工艺过程制订之后按照某个工序的具体要求进行的，夹具设计应保证工件的加工质量、生产效益的提高，成本低、排屑方便、操作安全、省力和制造、维护容易等。

随着科学技术的高速发展，在制造业，越来越多的企业把产品的设计、分析、制造，产品数据管理和信息技术集于一体，这种先进的管理方式纳入企业信息化建设的核心，继而引发了设计领域的。第一次是八十年代二维CAD软件的推广，国内普遍运用的是AutoCAD软件。利用CAD软件使设计师彻底的“甩掉”了图板。第二次就是大量三维软件的崛起，三维CAD软件不仅仅可以创建实体模型，还可以利用设计出的三维实体模型进行模拟装配和静态干涉检查、动力学分析、强度分析等。所以应用三维软件进行设计的真正意义不仅仅在于设计模型本身，而是设计出模型后的处理工作。这些是二维CAD软件无法实现的。

本次毕业设计为了适应现代制造技术、现代制造工程的快速发展，将运用PROE三维软件进行实体模型的制作的现代化制造技术。

1. 零件分析

1.1零件的作用

转速器盘是调速机构。Φ10mm孔装一偏心轴，此轴一端通过销与手柄相连，另一端与油门拉杆相连。转动手柄，偏心轴转，油门拉杆即可打开油门或关小油

2

门。Φ6mm孔装两销，起限位作用，手柄可在120°范围内转动，实现无级调速。该零件通过Φ9mm孔用M8螺栓与柴油机体连接。

本设计任务给定的零件转速器盘，即传递运动并保持其他零件正确工作方式和保持互相之间的正确位置。其对加工平面，平行度，加工孔，垂直度，等有一定的要求，由于零件比较复杂，不成规则，故加工过程中需要用到复杂的夹具。 1.2零件的工艺性分析和零件图的审查

该零件图的视图正确，完整，尺寸，公差及技术都符合要求。但是，零件的

加工过程，需要有较高的平面度，某些地方需要较细的表面粗糙度，各装配基面要求有一定的尺寸精度和平行度。否则会影响机器设备的性能和精度。由于零件的结构比较复杂,加工时需要较复杂的夹具才能准确的定位，并保持适当的夹紧力，可以用花盘进行定位加紧，并用垫块进行辅助定位。

3

图1转速器盘

1.3 零件的生产纲领及生产类型

生产纲领是企业在计划期内应当生产的产量。在毕业设计题目中，转速器盘的生产纲领为10000件/年。生产类型是企业（或车间、工段、班组、工作地）生产专业化程度的分类。转速器盘轮廓尺寸小，属于轻型零件。因此，按生产纲领与生产类型的关系确定，该零件的生产类型属于大批生产。 1.4 零件的加工工艺分析

转速器盘共有九个机械加工表面，其中，两个直径为Φ9mm的螺栓孔与Φ10mm孔有位置要求；120°圆弧端面与Φ10mm孔的中心线有位置度要求。现分述如下：

⑴ 两个直径为Φ9mm的螺栓孔

两个直径为Φ9mm的螺栓孔的表面粗糙度为Ra6.3，螺栓孔中心线与底平面

0.5的尺寸要求为180mm；两个螺栓孔的中心线距离为280.05mm；螺栓孔与

直径为Φ10mm的孔中心线距离为720.1mm；与柴油机机体相连的后平面，其

4

表面粗糙度为Ra6.3。

⑵ Φ10mm的孔及120°圆弧端面

0.049Φ10mm的孔尺寸为Φ100.013mm，表面粗糙度为Ra3.2，其孔口倒角0.5×0.035°，两个Φ60mm的孔表面粗糙度为Ra3.2，120°圆弧端面相对Φ10mm

孔的中心线有端面圆跳动为0.2mm的要求，其表面粗糙度为Ra6.3。

从以上分析可知，转速器盘的加工精度不是很高。因此，可以先将精度低的加工面加工完后，再以加工过的表面为定位基准加工精度较高的Φ10mm和Φ6mm孔。

1.5 零件主要技术条件分析及技术关键问题

从转速器盘的各个需要加工的表面来分析：后平面与机体相连，其长度尺寸精度不高，而表面质量较高；两个Φ9mm的螺栓孔，因需要装配螺栓进行连接，还要用于夹具 定位，其加工精度可定为IT9级；Φ25mm圆柱上端面和120º圆弧端面位置精度要求不高；两个Φ6mm的孔需要装配定位销，表面质量要求高；Φ10mm孔需要装配偏心轴，其表面质量要求高；各加工面之间的尺寸精度要求不高。

从以上分析可知，该零件在大批量生产条件下，不需要采用专用的机床进行加工，用普通机床配专用夹具即可保证其加工精度和表面质量要求。因此，该零件的加工不存在技术难题。为提高孔的表面质量，在孔加工工序中采用铰削对其进行精加工。

2. 选择毛坯

2.1 确定毛坯的成形方法

该零件材料为HT200，考虑到转速器盘在工作过程中受力不大，轮廓尺寸也不大，各处壁厚相差较小，从结构形式看，几何形体不是很复杂，并且该零件年产量为10000件/年，采用铸造生产比较合适，故可采用铸造成形。 2.2 铸件结构工艺性分析

该零件底平面因散热面积大，壁厚较薄，冷却快，故有可能产生白口铁组织，但因为此件对防止白口的要求不严，又采用砂型铸造，保温性能好，冷却速度较

5

慢，故能满足转速器盘的使用要求。 2.3 铸造工艺方案的确定 2.3.1铸造方法的选择

根据铸件的尺寸较小，形状比较简单，而且选用灰口铸铁为材料，并且铸件的表面精度要求不高，结合生产条件（参考《金属工艺学课程设计》表1-7）选用砂型铸造。

2.3.2造型及造芯方法的选择

在砂型铸造中，因铸件制造批量为大批生产（参考《金属工艺学课程设计》表1-8），故选用砂型机器造型造型。型芯尺寸不大，形状简单（参考《金属工艺学课程设计》表1-9），故选择手工芯盒造芯。 2.3.3分型面的选择

选择分型面时要尽可能消除由它带来的不利影响，因为转速器盘有两个Φ18mm的圆柱，考虑起模方便，以两中心线所在平面为分型面。而以此平面为分型面时，Φ25mm的圆柱在上下箱中的深度相差很小。此外，底平面位于下箱中，能够保证其铸造质量。 2.3.4浇注位置的选择

因为分型面为水平面，所以内浇口开在水平分型面处，又因为该零件形状不规则，需要设计一个型芯，为不使铁水在浇注时冲刷型芯，采用与型芯面相切方向进行浇注。由于该零件在后平面壁厚相对较大，为了不使这些地方产生缩孔、缩松，在该处开出冒口进行补缩。注入方式采用中间注入式。 2.4 铸造工艺参数的确定 2.4.1加工余量的确定

按手工砂型铸造，灰铸铁查《金属工艺学课程设计》表1-11，查得加工余量

1113等级为H，转查表1-12，零件高度＜100mm，尺寸公差为13级，加工余量

等级为H，得上下表面加工余量为6.5mm及4.5mm，实际调整取4.5mm。 2.4.2拔模斜度的确定

零件总体高度小于50mm（包括加工余量值在内），采用分模造型后铸件的

6

厚度很小，靠松动模样完全可以起模，故可以不考虑拔模斜度。 2.4.3分型负数的确定

bLL　2L30010001000计算，mm，＜1，取b2。但考虑上型的

按公式

许多面均是要加工的平面，而且加工余量已修正为小值，即使尺寸变化较大也不能使加工余量增多，对该零件影响不大，所以分型负数可以不给。 2.4.4收缩率的确定

通常，灰铸铁的收缩率为0.7%~1% ，在本设计中铸件取1% 的收缩率。 2.4.5不铸孔的确定

为简化铸件外形，减少型芯数量，直径小于Φ30mm的孔均不铸出，而采用机械加工形成。 2.4.6铸造圆角的确定

为防止产生铸造应力集中，铸件各表面相交处和尖角处，以R = 3mm~5mm圆滑过渡。 2.5 型芯设计

转速器盘的底平面形状简单，厚度较薄，且零件上两个Φ18mm的圆柱与底平面平行，不利于采用分模铸造，因此需要设计一个整体型芯，以形成铸件上的两个Φ18mm的圆柱和底平面，达到简化模样和铸造工艺的目的。型芯在砂箱中的位置用型芯头和型芯撑来固定，型芯头采用圆形水平式芯头。转速器盘上相差120°的两个筋板之间的空腔深度尺寸不大，形状也比较简单，可以考虑采用砂垛代替砂芯，减少型芯。型芯简图如图所示。

3.工艺规程设计

3.1基准的选择

基准的选择是工艺规程设计中的重要工作之一，基准选择得正确合理，可以使加工质量得到保证，生产率得到提高。否则，加工过程中会问题百出，甚至造成零件大批量报废，使生产无法正常进行。

本零件是有精度较高要求的孔的盘状零件，平面和孔是设计的基准，也是装配和测量的基准，在加工时，应尽量以大平面为基准。 3.1.1粗基准的选择

7

上箱下箱水平式芯头

图2型芯简图

对于一般盘类零件而言，按照粗基准的选择原则（当零件有不加工表面时，应以这些不加工表面为粗基准）。选取转速器盘的底平面作为粗基准，加工出后平面。而加工Φ25mm圆柱上端面、120º圆弧端面时，选择转速器盘的底平面为粗基准；在加工Φ9mm螺栓孔、Φ18mm圆柱端面时，以加工过的后平面为定位基准；加工Φ10mm孔和Φ6mm孔时，则以后平面和两个Φ9mm孔为定位基准。 3.1.2精基准的选择

为保证加工精度，结合转速器盘的特征，主要采用基准重合原则和统一基准原则来进行加工。加工后平面、Φ25mm圆柱上端面、120º圆弧端面时，主要运用统一基准原则，即均以转速器盘的底平面作为定位基准；而在加工Φ9mm螺

8

图3转速器盘基准

栓孔、Φ18mm圆柱端面、Φ10mm孔和Φ6mm孔时，选用基准重合原则，即选用设计基准作为定位基准。在实际加工中，为方便加工，各工序中运用专用夹具进行夹持，将以上两种原则综合运用。

3.2 表面加工方案的选择

⑴ 后平面

表面粗糙度为Ra6.3，经济精度为IT9，加工方案确定为：粗铣→精铣；

9

⑵ Φ18mm圆柱端面

表面粗糙度为Ra6.3，经济精度为IT11，加工方案确定为：粗铣； ⑶ Φ9mm螺栓孔

表面粗糙度为Ra12.5，经济精度为IT9，加工方案确定为：钻削→铰孔； ⑷ Φ25mm圆柱上端面

表面粗糙度为Ra6.3，经济精度为IT9，加工方案确定为：粗铣→精铣； ⑸ Φ10mm孔

表面粗糙度为Ra6.3，经济精度为IT9，加工方案确定为：钻削→粗铰→精铰→孔倒角；

⑹ 120º圆弧端面

表面粗糙度为Ra6.3，经济精度为IT9，加工方案确定为：粗铣→精铣； ⑺ Φ6mm孔

表面粗糙度为Ra6.3，经济精度为IT9，加工方案确定为：钻削→铰孔。

3.3制订机械加工工艺路线

制订机械加工工艺路线的出发点，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得到合理的保证。在生产纲领已确定为大批量生产的条件下，可以考虑采用通用机床配以专用夹具，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降低。

⑴ 工艺路线方案一 工序10 铸造； 工序20 热处理； 工序30 粗、精铣后平面；

工序40 粗铣两个直径为Φ18mm的圆柱前端面； 工序50 粗、精铣直径为Φ25mm的圆柱上端面； 工序60 钻削、铰削加工直径为Φ9mm的孔；

工序70 钻削、铰削加工直径为Φ10mm的孔并锪倒角0.5×45º； 工序80 粗、精铣加工120º圆弧端面；

工序90 钻削、铰削加工两个直径为Φ6mm的孔； 工序100 去毛刺；

10

工序110 检查； 工序120 入库。 ⑵ 工艺路线方案二 工序10 铸造； 工序20 热处理； 工序30 粗、精铣后平面；

工序40 粗铣两个直径为Φ18mm的圆柱前端面； 工序50 粗、精铣直径为Φ25mm的圆柱上端面； 工序60 粗、精铣加工120º圆弧端面； 工序70 钻削、铰削加工直径为Φ9mm的孔；

工序80 钻削并铰削加工直径为Φ10mm的孔并锪倒角0.5×45º； 工序90 钻削、铰削加工两个直径为Φ6mm的孔； 工序100 去毛刺； 工序110 检查； 工序120 入库。 ⑶ 工艺方案的比较与分析

上述两个工艺方案的特点在于：方案一是按工序集中原则及保证各加工面之间的尺寸精度为基础而制订的工艺路线。而方案二只是按工序集中原则制订，没有考虑到各个加工面的加工要求及设计基准。这样虽然提高了生产率，但可能因设计基准与工序基准不重合而造成很大的尺寸误差，使工件报废。特别是铣削加工120º圆弧端面，如果按方案二进行加工，则是Φ10mm的孔在其后加工。这样，120º圆弧端面的形位公差0.2mm（端面圆跳动）根本不能保证，只保证了其与直径为Φ25mm的端面尺寸位置要求400.2mm。另外，先加工出Φ10mm的孔，然后以该孔为定位基准，加工时工件在圆形回转工作台上围绕Φ10mm孔的轴线旋转，更便于加工120º圆弧端面。

因此，最后的加工路线确定如下： 工序10 铸造； 工序20 热处理；

工序30 粗、精铣后平面，以零件底平面及直径为Φ25mm的外圆柱面为

11

粗基准。选用X63卧式铣床，并加专用夹具；

工序40 粗铣两个直径为Φ18mm的圆柱端面，以经过精加工的后平面及

底平面为基准，选用X52K立式铣床，并加专用夹具；

工序50 粗、精铣直径为Φ25mm的圆柱上端面，以底平面为基准，Φ25mm

圆柱下端面为辅助基准，选用X52K立式铣床，并加专用夹具；

工序60 钻削、铰削加工直径为Φ9mm的两个螺栓孔，以经过精加工的

后平面和底平面为基准，选用Z525立式钻床，并加专用夹具；

工序70 钻、铰Φ10mm的孔，并锪倒角0.5×45º，以Φ9mm的孔及后平

面为基准，选用Z525立式钻床，并加专用夹具；

工序80 粗、精铣120º圆弧端面，以Φ10mm的孔和底平面及后平面为

定位基准，选用X52K立式铣床，并加专用夹具；

工序90 钻、铰加工两个Φ6mm的孔，以Φ10mm的孔和底平面及后平

面定位。选用Z525立式钻床，并加专用夹具；

工序100 去毛刺； 工序110 检查； 工序120 入库。

以上工艺过程详见“机械加工工艺卡片”。

3.4 确定机械加工余量及工序尺寸

根据以上原始资料及机械加工工艺，分别确定各加工表面的机械加工余量、工序尺寸、毛坯尺寸如下： 1. 两螺栓孔Φ9mm

毛坯为实心，而螺栓孔的精度为IT9（参考《机械制造工艺设计简明手册》表2.3-9），

确定工序尺寸及余量：

钻孔：Φ8.9mm；

0.036铰孔：Φ90mm，2Z = 0.1mm。

具体工序尺寸见表1。

表1 工序尺寸表

工序

工序间 工序间 12

工序间 工序间 名称 铰孔 钻孔 余量/mm 0.1 8.9 经济精度 /μm H9 H12 表面粗糙度 /μm Ra6.3 Ra12.5 尺寸/mm 9 8.9 尺寸公差 /mm 0.03690 0.1508.90 表面粗糙度 /μm Ra6.3 Ra12.5 0.0492. Φ100.013mm孔

毛坯为实心，而孔的精度要求界于IT8~IT9之间（参照《机械制造工艺设计简明手册》表2.3-9及表2.3-12），确定工序尺寸及余量：

钻孔Φ9.8mm；

粗铰孔：Φ9.96mm，2Z = 0.16mm；

0.049精铰孔：Φ100.013mm，2Z = 0.04mm。

具体工序尺寸见表2。

表2 工序尺寸表

工序 名称 精铰孔 粗铰孔 钻孔 工序间 余量/mm 0.04 0.16 9.8 工序间 经济精度 /μm H9 H10 H12 表面粗糙度 /μm Ra6.3 Ra6.3 Ra12.5 工序间 尺寸/mm 10 9.96 9.8 工序间 尺寸公差 /mm 0.049100.013 0.058 9.9600.150 9.80表面粗糙度 /μm Ra6.3 Ra6.3 Ra12.5 0.0363. 两个Φ60mm孔

毛坯为实心，而孔的精度要求界于IT8~IT9之间（参照《机械制造工艺设计简明手册》表2.3-9及表2.3-12），确定工序尺寸及余量为：

钻孔：Φ5.8mm；

0.036铰孔：Φ60mm，2Z = 0.2mm。

具体工序尺寸见表3。

表3 工序尺寸表

工序 名称 工序间 余量/mm 工序间 经济精度 /μm 表面粗糙度 /μm 工序间 尺寸/mm 工序间 尺寸公差 /mm 表面粗糙度 /μm 13

铰孔 钻孔 0.2 5.8 H9 H12 Ra6.3 Ra12.5 6 5.8 0.036 60Ra6.3 Ra12.5 0.120 5.804. 后平面

粗铣：Z = 3.5mm； 精铣：Z = 1.0mm。 具体工序尺寸见表4。

表4 工序尺寸表

工序 名称 精铣 粗铣 毛坯 工序间 余量/mm 1.0 3.5 工序间 经济精度 /μm H8 H11 H13 表面粗糙度 /μm Ra6.3 Ra12.5 Ra25 工序间 尺寸/mm 7 8 11.5 工序间 尺寸公差 /mm 0.022 700.090 80表面粗糙度 /μm Ra6.3 Ra12.5 Ra25 0.27 11.505. Φ18mm圆柱前端面

粗铣：Z = 4.5mm。 具体工序尺寸见表5。

表5 工序尺寸表

工序 名称 粗铣 毛坯 工序间 余量/mm 4.5 工序间 经济精度 /μm H11 H13 表面粗糙度 /μm Ra12.5 Ra25 工序间 尺寸/mm 14 18.5 工序间 尺寸公差 /mm 0.13 140表面粗糙度 /μm Ra12.5 Ra25 0.33 18.506. Φ25mm上端面

粗铣：Z = 3.5mm； 精铣：Z = 1.0mm。 具体工序尺寸见表6。

表6 工序尺寸表

工序 工序间 工序间 工序间 工序间 14

名称 精铣 粗铣 毛坯 余量/mm 1.0 3.5 经济精度 /μm H8 H11 H16 表面粗糙度 /μm Ra6.3 Ra12.5 尺寸/mm 8 9 12.5 尺寸公差 /mm 0.022 800.090 90表面粗糙度 /μm Ra6.3 Ra12.5 Ra25 1.1 12.507. 120°圆弧端面

粗铣：Z = 3.5mm； 精铣：Z = 1.0mm。 具体工序尺寸见表7。

表7 工序尺寸表

工序 名称 精铣 粗铣 毛坯 工序间 余量/mm 1.0 3.5 工序间 经济精度 /μm H8 H11 H16 表面粗糙度 /μm Ra6.3 Ra12.5 工序间 尺寸/mm 11 12 15.5 工序间 尺寸公差 /mm 0.027 1100.110 1201.1 15.50表面粗糙度 /μm Ra6.3 Ra12.5 Ra25 3.5 确定切削用量及基本工时

3.5.1 工序30：粗、精铣后平面 1. 粗铣后平面

⑴ 选择刀具和机床

查阅《机械制造工艺设计简明手册》，由铣削宽度ae= 28mm，选择d0= 80mm的镶齿套式面铣刀(GB1129-85)，根据《切削用量简明手册》表1.2，选择YG6硬质合金刀片，由于采用标准硬质合金面铣刀，故齿数z = 10，机床选择卧式铣床X63。

⑵ 选择切削用量 ①切削深度ap

由于加工余量不大，可以在一次走刀内切完，故取 ap= 4.0mm。 ②每齿进给量fz

15

采用不对称端铣以提高进给量，查《切削用量简明手册》表3.5，当使用镶齿套式面铣刀及查阅《机械制造工艺设计简明手册》得机床的10kw时，得fz= 0.14mm/z ~0.24mm/z ，故取fz= 0.24mm/z。

③确定铣刀磨钝标准及刀具磨钝寿命

根据《切削用量简明手册》表3.7，铣刀刀齿后刀面最大磨损量为1.5mm，由铣刀直径d0= 80mm，查《切削用量简明手册》表3.8，故刀具磨钝寿命T = 180min。

④切削速度vc和每分钟进给量vf

根据《切削用量简明手册》表3.16，当d080mm，z10，ap≤7.5mm，fz≤0.24mm/z时，vc87m/min，n345r/min，vf386mm/min。

各修正系数： kMvKMnkMvf0.

ktvKtnktvf1.0 ksvKsnksvf1.0

故 vcvckv870.1.01.077.4(m/min)

nnkn3450.1.01.0307.1(r/min) vfvfkv3860.1.01.0343.5(mm/min)

按机床选取：nc= 235r/min，vf= 300mm/min，则切削速度和每齿进给量为：

vcd0n10003.148023559(m/min)

1000fz⑤检验机床功率

vfncz3000.13(mm/z)

23510根据《切削用量简明手册》表3.24，当工件的硬度在HBS =174~207时，ae≤35mm，ap≤5.0mm，d0= 80mm，z =10，vf= 300mm/min。查得Pcc= 2.7kw，根据铣床X63说明书，机床主轴允许功率为：PcM=10×0.75kw = 7.5kw，故Pcc

16

＜PcM，因此，所选择的切削用量是可以采用的，即

ap= 4.0mm，vf= 300mm/min，nc= 235r/min，vc= 59 m/min，fz= 0.13mm/z。⑥计算基本工时

tmL vf式中，Lly，l50mm，查《切削用量简明手册》表3.26，

y29mm，所以，L502979(mm)，

tm2. 精铣后平面

⑴ 选择刀具和机床

L790.26(min)。 vf300查阅《机械制造工艺设计简明手册》，由铣削宽度ae= 28mm，选择d0= 80mm的镶齿套式面铣刀(GB1129-85)。根据《切削用量简明手册》表1.2，选择YG6硬质合金刀片，由于采用标准硬质合金面铣刀，故齿数z = 10，机床选择卧式铣床X63。

⑵ 选择切削用量 ①切削深度ap

由于加工余量不大，可以在一次走刀内切完，故取ap= 0.5mm。 ②每齿进给量fz

采用对称端铣以提高加工精度，查《切削用量简明手册》表3.5，当使用镶齿套式面铣刀及查阅《机械制造工艺设计简明手册》得机床的功率为10kw时，得fz= 0.14 mm/z ~0.24mm/z ，因采用对称端铣，故取fz= 0.14mm/z。

③确定铣刀磨钝标准及刀具磨钝寿命

根据《切削用量简明手册》表3.7，铣刀刀齿后刀面最大磨损量为0.5mm，由铣刀直径d0= 80mm，查《切削用量简明手册》表3.8，故刀具磨钝寿命T = 180min。

17

④切削速度vc和每分钟进给量vf

根据《切削用量简明手册》表3.16，当d080mm，z10，ap≤1.5mm，fz≤ 0.24mm/z时，vc110m/min，n439r/min，vf492mm/min。

各修正系数： kMvKMnkMvf0.

ktvKtnktvf1.0 ksvKsnksvf1.0

故 vcvckv1100.1.01.097.9(m/min)

nnkn4390.1.01.0390.7(r/min) vfvfkv4930.1.01.0438.8(mm/min)

按机床选取：nc= 375r/min，vf= 375mm/min，则切削速度和每齿进给量为：

vcd0n10003.148037594.2(m/min)

1000fz⑤检验机床功率

vfncz3750.1(mm/z)

37510根据《切削用量简明手册》表3.24，当工件的硬度在HBS = 174~207时，ae≤35mm， ap≤1.0mm，d0= 80mm，z =10，vf= 375mm/min，查得Pcc= 1.1kw，根据铣床X63说明书，机床主轴允许功率为：PcM=10×0.75kw = 7.5kw，故Pcc＜PcM，因此，所选择的切削用量是可以采用的，即：

ap= 0.5mm，vf= 375mm/min，nc= 375r/min，vc= 94.2m/min，fz= 0.1mm/z。⑥计算基本工时

tmL vfLly，y8mm，式中，查《切削用量简明手册》表3.26，l50mm，

所以，L50858(mm)，

18

tmL58== 0.15(min)。 vf3753.5.2 工序40：粗铣两个Φ18 mm的圆柱前端面

⑴ 选择刀具和机床

查阅《机械制造工艺设计简明手册》，由铣削宽度ae=18mm，选择d0= 20mm的高速钢莫氏锥柄立铣刀(GB1106-85)，故齿数z = 3，机床选择立式铣床X52K。

⑵ 选择切削用量 ①切削深度ap

由于加工余量不大，可以在一次走刀内切完，故取ap= 4.5mm。 ②每齿进给量fz

采用对称端铣以提高加工精度，查《切削用量简明手册》表3.3，当使用高速钢莫氏锥柄立铣刀及查阅《机械制造工艺设计简明手册》得机床的功率为7.5kw时，得fz= 0.2 mm/z ~0.3mm/z，故取fz= 0.2mm/z。

③确定铣刀磨钝标准及刀具磨钝寿命

根据《切削用量简明手册》表3.7，铣刀刀齿后刀面最大磨损量为1.8mm，由铣刀直径d0= 20mm，查《切削用量简明手册》表3.8，故刀具磨钝寿命T = 60min。

④切削速度vc和每分钟进给量vf

根据《切削用量简明手册》表3.14，当d020mm，z3，ap≤10mm，fz≤0.24mm/z时，vc14m/min，n223r/min，vf108mm/min。

各修正系数：kMvKMnkMvf0.9

ktvKtnktvf1.0 ksvKsnksvf1.0

故 vcvckv140.91.01.012.6(m/min)

nnkn2230.91.01.0200.7(r/min)

19

vfvfkv1080.91.01.097.2(mm/min)

按机床说明书选取：nc=190r/min，vf= 78mm/min，则切削速度和每齿进给量为：

vcd0n1000fz=

3.142019011.93(m/min)

1000=

78= 0.14(mm/z)

ncz1903vf⑤检验机床功率

根据《切削用量简明手册》表3.22，当ae≤19mm，fz= 0.1mm/z ~0.15mm/z，

ap≤10mm，vf≤184mm/min。查得Pcc= 0.9kw，根据铣床X52K说明书，机床主轴允许功率为：PcM= 9.125×0.75kw = 6.84kw，故Pcc＜PcM，因此，所选择的切削用量是可以采用的，即

ap= 4.5mm，vf= 78mm/min，nc= 190r/min，vc= 11.93m/min，fz= 0.14mm/z。⑥计算基本工时：

tmL vfLly，y8mm，式中，查《切削用量简明手册》表2.29，l4.5mm，

所以，L4.5812.5(mm)，

tmL12.50.16(min)。 vf78因为有两个圆柱端面，所以，tm= 0.16×2= 0.32(min)。 3.5.3 工序50：粗、精铣Φ25mm的圆柱上端面 1. 粗铣Φ25mm的圆柱上端面

⑴ 选择刀具和机床

查阅《机械制造工艺设计简明手册》，由铣削宽度ae= 25mm，选择d0= 32mm的高速钢莫氏锥柄立铣刀(GB1106-85)，故齿数z = 4。机床选择立式铣床X52K。

⑵ 选择切削用量

20

①切削深度ap

由于加工余量不大，可以在一次走刀内切完，故取ap= 3.5mm。 ②每齿进给量fz

查《切削用量简明手册》表3.3及根据机床的功率为7.5kw，得fz= 0.2mm/z ~0.3mm/z ，故取fz= 0.2mm/z。

③确定铣刀磨钝标准及刀具磨钝寿命

根据《切削用量简明手册》表3.7，铣刀刀齿后刀面最大磨损量为0.5mm，由铣刀直径d0=32mm，查《切削用量简明手册》表3.8，故刀具磨钝寿命T = 90min。

④切削速度vc和每分钟进给量vf

根据《切削用量简明手册》表3.14，当d032mm，z4，ap≤10mm，fz≤0.20mm/z时，vc13m/min，n129r/min，vf59mm/min。

各修正系数： kMvKMnkMvf0.9

ksvKsnksvf1.0 kTvKTnkTvf1.0

故 vcvckv130.91.01.011.7(m/min)

nnkn1290.91.01.0116.1(r/min) vfvfkv590.91.01.053.1(mm/min)

按机床选取：nc= 95r/min，vf= 50mm/min，则切削速度和每齿进给量为：

vcd0n1000fz=

3.1432959.55(m/min)

1000=

50= 0.13(mm/z) 954vfncz⑤检验机床功率

根据《切削用量简明手册》表3.22，当ae≤27mm，fz= 0.05 mm/z ~0.09mm/z，

21

ap≤10mm，vf≤157mm/min。查得Pcc=1.3kw，根据铣床X52K说明书，机床主轴允许功率为：PcM= 9.125×0.75kw = 6.84kw，故Pcc＜PcM。因此，所选择的切削用量是可以采用的，即

ap= 3.5mm，vf= 50mm/min，nc= 95r/min，vc= 9.55m/min，fz= 0.13mm/z。⑥计算基本工时

tmL vf式中，Lly，l3.5mm，查《切削用量简明手册》表2.29，

y12mm，所以，L3.51215.5(mm)，

tm2. 精铣Φ25mm的圆柱上端面

⑴ 选择刀具和机床

L15.50.31(min)。 vf50查阅《机械制造工艺设计简明手册》，由铣削宽度ae= 25mm，选择d0= 32mm的高速钢莫氏锥柄立铣刀(GB1106-85)，故齿数z = 4。机床选择立式铣床X52K。

⑵ 选择切削用量 ①切削深度ap

精加工，余量很小，故取ap= 1.0mm。 ②每齿进给量fz

查《切削用量简明手册》表3.3及根据机床的功率为7.5kw，得fz= 0.2mm/z ~0.3mm/z，故取fz= 0.2mm/z。

③确定铣刀磨钝标准及刀具磨钝寿命

根据《切削用量简明手册》表3.7，铣刀刀齿后刀面最大磨损量为0.25mm，由铣刀直径d0= 32mm，查《切削用量简明手册》表3.8，故刀具磨钝寿命T = 90min。

22

④切削速度vc和每分钟进给量vf

根据《切削用量简明手册》表3.14，当d032mm，z4，ap≤10mm，fz≤0.20mm/z时，vc13m/min，n129r/min，vf59mm/min。

各修正系数： kMvKMnkMvf0.9

ksvKsnksvf1.0 kTvKTnkTvf0.80

故 vcvckv130.91.00.89.36(m/min)

nnkn1290.91.00.892.88(r/min) vfvfkv590.91.00.842.5(mm/min)

按机床选取：nc= 75r/min，vf= 39mm/min，则切削速度和每齿进给量为：

vcd0n1000fz=

3.1432757.54(m/min)

1000=

39= 0.13(mm/z) 754vfncz⑤检验机床功率

根据《切削用量简明手册》表3.22，当ae≤27mm，fz= 0.10 mm/z ~0.15mm/z，

ap≤10mm，vf≤132mm/min。查得Pcc=1.1kw，根据铣床X52K说明书，机床主轴允许功率为：PcM= 9.125×0.75kw = 6.84kw，故Pcc＜PcM，因此，所选择的切削用量是可以采用的，即

ap=1.0mm，vf=39mm/min，nc= 75r/min，vc= 7.54m/min，fz= 0.13mm/z。⑥计算基本工时

tmL vf式中，Lly，l1.0mm，查《切削用量简明手册》表2.29，

y12mm，所以，L12113(mm)，

23

tmL130.33(min)。 vf393.5.4 工序60：钻削、铰削加工两个Φ9mm的孔 1. 钻削两个Φ8.9mm的孔

⑴ 选择刀具和机床

查阅《机械制造工艺设计简明手册》，由钻削深度ap= 4.45mm，选择d0= 8.9mm的H11级高速钢麻花钻(GB1438-85)，机床选择立式钻床Z525。

⑵ 选择切削用量 ①进给量f

根据《切削用量简明手册》表2.7，取f = 0.47 mm/r ~0.57mm/r，查阅《机械制造工艺设计简明手册》表4.2-16，故取f = 0.43mm/r。

根据《切削用量简明手册》表2.19，可以查出钻孔时的轴向力，当f ≤0.51mm/r，轴向力Ff= 2990N。轴向力的修正系数均为1.0，故Ff= d0≤12mm时，2990N。根据立式钻床Z525说明书，机床进给机构强度允许的最大轴向力Fmax= 8829N，由于Ff≤Fmax， 故 f = 0.43mm/r可用。

②切削速度vc

根据《切削用量简明手册》表2.15，根据f = 0.43mm/r和铸铁硬度为HBS = 200~

217，取vc=12m/min。根据《切削用量简明手册》表2.31，切削速度的修正系数为：kTv1.0，kMv0.88，kSv0.9，kxv0.84，k1v1.0，kTv1.0，故

vvckv=121.00.880.90.841.01.07.98(m/min)

nc=

1000v10007.98== 285.6(r/min) 3.148.9d0根据立式钻床Z525说明书，可以考虑选择选取：nc= 272r/min，降低转速，使刀具磨钝寿命上升，所以，

vcd0n10003.148.92727.6(m/min)。

1000③确定钻头磨钝标准及刀具磨钝寿命

24

根据《切削用量简明手册》表2.12，当d0= 8.9mm时，钻头后刀面最大磨损量为0.5mm，故刀具磨钝寿命T = 35min。

④检验机床扭矩及功率

根据《切削用量简明手册》表2.21，当 f = 0.51mm/r，d0≤11.1mm。查得 m，根据立式钻床Z525说明书，当nc= 272r/min， m，故McMc=15N·Mm=72.6N·＜Mm，根据《切削用量简明手册》表2.23，Pcc=1.0kw，根据立式钻床Z525说明书，PcM= 2.8kw，故Pcc＜ PcM。因此，所选择的切削用量是可以采用的，即：

f = 0.43mm/r，nc= 272r/min，vc= 7.6m/min。

⑤计算基本工时

tmL vfLly，式中，查《切削用量简明手册》表2.29，y5mm，l14mm，

所以，L14519(mm)，

tm19L== 0.16(min)。 vf2720.43因有两个孔，所以，tm= 2×0.16= 0.32(min)。 2.铰削两个Φ9H9mm孔

⑴ 选择刀具和机床

查阅《机械制造工艺设计简明手册》，选择d0= 9mm的H9级高速钢锥柄机用铰刀(GB1133-84)，机床选择立式钻床Z525。

⑵ 选择切削用量 ①进给量f

查阅《切削用量简明手册》表2.11及表2.24，并根据机床说明书取f = 0.65mm/r ~1.3mm/r，故取f = 0.72mm/r。

②切削速度vc

根据《切削用量简明手册》表2.24，取vc= 8m/min。根据《切削用量简明手

25

册》表2.31，切削速度的修正系数为：kTv1.0，kMv0.88，故：

vvckv=81.00.887.04(m/min)

nc=

1000vc10007.04== 249.1(r/min) d03.149根据立式钻床Z525机床说明书选取：nc=195r/min，所以，

vcd0n10003.1491955.51(m/min)。

1000③确定铰刀磨钝标准及刀具磨钝寿命

根据《切削用量简明手册》表2.12，当d0= 9mm时，铰刀后刀面最大磨损量为0.4mm，故刀具磨钝寿命T = 60min。因此，所选择的切削用量：

f = 0.72mm/r，nc= 195r/min，vc= 5.51m/min。

④计算基本工时

tmL vfLly，式中，查《切削用量简明手册》表2.29，y5mm，l14mm，

所以，L14519(mm)，

tm19L== 0.14(min)。 1950.72vf因有两个孔，所以，tm= 2×0.14 = 0.28(min)。

3.5.5 工序70：钻削、铰削加工Φ10 mm的孔并锪倒角0.5×45° 1. 钻削Φ9.8mm孔

⑴ 选择刀具和机床

查阅《机械制造工艺设计简明手册》，由钻削深度ap= 4.9mm，选择d0=9.8mm的H12级高速钢麻花钻(GB1438-85)，机床选择立式钻床Z525。

⑵ 选择切削用量 ①进给量f

根据《切削用量简明手册》表2.7，取f = 0.47 mm/r ~0.57mm/r， 查阅《机

26

械制造工艺设计简明手册》表4.2-16，故取f = 0.43mm/r。

根据《切削用量简明手册》表2.19 ，可以查出钻孔时的轴向力，当f ≤0.51mm/r，轴向力Ff= 2990N。轴向力的修正系数均为1.0，故Ff= d0≤12mm时，2990N。根据立式钻床Z525说明书，机床进给机构强度允许的最大轴向力Fmax= 8829N， 由于Ff≤Fmax，故f = 0.43mm/r可用。

②切削速度vc

根据《切削用量简明手册》表2-15，根据f = 0.43mm/r和铸铁硬度为HBS = 200~217，取vc=12m/min。根据《切削用量简明手册》表2.31，切削速度的修正系数为：kTv1.0，kMv0.88，kSv0.9，kxv0.84，k1v1.0，kTv1.0，故：

vvckv=121.00.880.90.841.01.07.98(m/min)

nc=

1000v10007.98== 259.3(r/min) 3.149.8d0根据立式钻床Z525说明书，可以考虑选择选取：nc= 195r/min，所以，

vcd0n10003.149.81956(m/min)。

1000③确定钻头磨钝标准及刀具磨钝寿命

根据《切削用量简明手册》表2.12，当d0= 9.8mm时，钻头后刀面最大磨损量为0.5mm，故刀具磨钝寿命T = 35min。

④检验机床扭矩及功率

根据《切削用量简明手册》表2.21，当f ≤0.51mm/r，d0≤11.1mm。查得m，根据立式钻床Z525说明书，当nc=195 r/min，Mm= 72.6N·m，故McMc=15N·

＜Mm，根据《切削用量简明手册》表2.23，Pcc= 1.0kw， 根据立式钻床Z525说明书，PcM= 2.8kw，故Pcc＜PcM 。因此，所选择的切削用量是可以采用的，即

f = 0.43mm/r，nc= 195r/min，vc= 6m/min。

27

⑤计算基本工时

tmL vf式中，Lly，查《切削用量简明手册》表2.29，y5mm，l8mm，所以，L8513(mm)，

tm2.粗铰Φ9.96H10mm孔

⑴ 选择刀具和机床

13L==0.16(min)。 vf1950.43查阅《机械制造工艺设计简明手册》，选择d0= 9.96mm的H10级高速钢锥柄机用铰刀(GB1133-84)，机床选择立式钻床Z525。

⑵ 选择切削用量 ①进给量f

查阅《切削用量简明手册》表2.11及表2.24，并根据机床说明书取f = 0.65mm/r ~1.3mm/r，故取f = 0.72mm/r。

②切削速度vc

根据《切削用量简明手册》表2.24，取vc= 8m/min。根据《切削用量简明手册》表2.31，切削速度的修正系数为：kTv1.0，kMv0.88，故：

vvckv=81.00.887.04(m/min)

nc=

1000vc10007.04== 225.1(r/min) d03.149.96根据立式钻床Z525机床说明书选取：nc=195r/min，所以，

vcd0n10003.149.961956.1(m/min)。

1000③确定铰刀磨钝标准及刀具磨钝寿命

根据《切削用量简明手册》表2.12，当d0= 9.96mm时，铰刀后刀面最大磨损量为0.4mm，故刀具磨钝寿命T = 60min。因此，所选择的切削用量：

28

f = 0.72mm/r，nc= 195r/min，vc= 6.1m/min。

④计算基本工时

tmL vf式中，Lly，查《切削用量简明手册》表2.29，y5mm，l8mm，所以，L8513(mm)，

tm3.精铰Φ10F9mm孔

⑴ 选择刀具和机床

13L== 0.09(min)。 vf1950.72查阅《机械制造工艺设计简明手册》，选择d0=10mm的F9级高速钢锥柄机用铰刀(GB1133-84)，机床选择立式钻床Z525。

⑵ 选择切削用量 ①进给量f

查阅《切削用量简明手册》表2.11及表2.24，并根据机床说明书取f = 0.5mm/r ~1.3mm/r，故取f = 0.57mm/r。

②切削速度vc

根据《切削用量简明手册》表2.24，取vc= 5m/min。根据《切削用量简明手册》表2.31，切削速度的修正系数为：kTv1.0，kMv0.88，故：

vvckv=51.00.884.4(m/min)

nc=

1000vc10004.4==140.1(r/min) d03.1410根据立式钻床Z525机床说明书选取：nc=140r/min，所以，

vcd0n10003.14101404.4(m/min)。

1000③确定铰刀磨钝标准及刀具磨钝寿命

根据《切削用量简明手册》表2.12，当d0=10mm时，铰刀后刀面最大磨损

29

量为0.4mm，故刀具磨钝寿命T = 60min。因此，所选择的切削用量：

f = 0.57mm/r，nc= 140r/min，vc= 4.4m/min。

④计算基本工时

tmL vf式中，Lly，查《切削用量简明手册》表2.29，y5mm，l8mm，所以，L8513(mm)，

tm4.锪Φ10mm孔0.5×45°

⑴ 选择刀具

13L==0.16(min)。 vf1400.5790°直柄锥面锪钻，机床为Z525。 ⑵ 选择切削用量

转速nc取钻孔时的速度，nc= 195r/min，采用手动进给。 3.5.6 工序80：粗、精铣120°圆弧端面 1. 粗铣120°圆弧端面

⑴ 选择刀具和机床

查阅《机械制造工艺设计简明手册》，由铣削宽度ae=13mm，选择d0=14mm的高速钢莫氏锥柄立铣刀(GB1106-85)，故齿数z = 3，机床选择立式铣床X52K。

⑵ 选择切削用量 ①切削深度ap

由于加工余量不大，可以在一次走刀内切完，故取ap=3.5mm。 ②每齿进给量fz

查《切削用量简明手册》表3.3及根据机床的功率为7.5kw，得fz= 0.2mm/z ~0.3mm/z ，故取fz= 0.2mm/z。

③确定铣刀磨钝标准及刀具磨钝寿命

30

根据《切削用量简明手册》表3.7，铣刀刀齿后刀面最大磨损量为0.2mm，由铣刀直径d0=14mm，查《切削用量简明手册》表3.8，故刀具磨钝寿命T = 60min。

④切削速度vc和每分钟进给量vf

根据《切削用量简明手册》表3.14，当d0≤16mm，z3，ap≤10mm，fz≤0.20mm/z时，vc14m/min，n279r/min，vf96mm/min。

各修正系数： kMvKMnkMvf0.9

ksvKsnksvf1.0 kTvKTnkTvf1.0

故 vcvckv140.91.01.012.6(m/min)

nnkn2790.91.01.0251.1(r/min) vfvfkv960.91.01.086.4(mm/min)

按机床选取：nc= 235r/min，vf= 78mm/min，则切削速度和每齿进给量为：

vcd0n1000fz=

3.141423510.33(m/min)

1000=

78= 0.11(mm/z)

2353vfncz⑤检验机床功率

根据《切削用量简明手册》表3.22，查得Pcc= 0.9kw，根据铣床X52K说明书，机床主轴允许功率为：PcM= 9.125×0.75kw = 6.84kw，故Pcc＜PcM。因此，所选择的切削用量是可以采用的，即

ap= 3.5mm，vf= 78mm/min，nc= 235r/min，vc=10.33m/min，fz= 0.11mm/z。⑥计算基本工时

tmL vf式中，Lly，l120mm，查《切削用量简明手册》表3.26，

31

y4mm，所以，L1204124(mm)，

tm2.精铣120°圆弧端面

⑴ 选择刀具和机床

L124==1.59(min)。 vf78查阅《机械制造工艺设计简明手册》，由铣削宽度ae=13mm，选择d0=14mm的高速钢莫氏锥柄立铣刀(GB1106-85)，故齿数z = 3，机床选择立式铣床X52K。

⑵ 选择切削用量 ①切削深度ap

精加工，余量很小，故取ap=1.0mm。 ②每齿进给量fz

查《切削用量简明手册》表3.3及根据机床的功率为7.5kw，得fz= 0.2mm/z ~0.3mm/z ，故取fz= 0.2mm/z。

③确定铣刀磨钝标准及刀具磨钝寿命

根据《切削用量简明手册》表3.7，铣刀刀齿后刀面最大磨损量为0.15mm，由铣刀直径d0=14mm，查《切削用量简明手册》表3.8，故刀具磨钝寿命T = 60min。

④切削速度vc和每分钟进给量vf

根据《切削用量简明手册》表3.14，当d0≤16mm，z3，ap≤10mm，fz≤0.20mm/z时，vc14m/min，n279r/min，vf96mm/min。

各修正系数： kMvKMnkMvf0.9

ksvKsnksvf1.0 kTvKTnkTvf0.80

故 vcvckv140.91.00.810.1(m/min)

nnkn2790.91.00.8200.88(r/min)

32

vfvfkv960.91.00.869.12(mm/min)

按机床选取：nc=190r/min，vf= 63mm/min，则切削速度和每齿进给量为：

vcd0n1000fz=

3.14141908.35(m/min)

1000=

63= 0.11(mm/z)

1903vfncz⑤检验机床功率

根据《切削用量简明手册》表3.22，查得Pcc= 0.9kw，根据铣床X52K说明书，机床主轴允许功率为：PcM= 9.125×0.75 kw = 6.84kw，故Pcc＜PcM。因此，所选择的切削用量是可以采用的，即：

ap= 1.0mm，vf= 63mm/min，nc=1 90r/min，vc= 8.35m/min，fz= 0.11mm/z。⑥计算基本工时

tmL vf式中，Lly，l120mm，查《切削用量简明手册》表3.26，

y4mm，所以，L1204124(mm)，

tmL1241.97(min)。 vf633.5.7 工序90：钻削、铰削两个Φ6mm的孔 1.钻削两个Φ5.8mm孔

⑴ 选择刀具和机床

查阅《机械制造工艺设计简明手册》，由钻削深度ap= 2.9mm，选择d0= 5.8mm的H12级高速钢麻花钻(GB1438-85)，机床选择立式钻床Z525。

⑵ 选择切削用量 ①进给量f

查阅《机械制造工艺设计简明手册》表4.2-16，取f = 0.32mm/r。根据《切削用量简明手册》表2.7，取f = 0.27 mm/r ~0.33mm/r，故取f = 0.32mm/r。

33

根据《切削用量简明手册》表2.19 ，可以查出钻孔时的轴向力，当f ≤0.33mm/r，

d0≤12mm时，轴向力Ff= 2110N。轴向力的修正系数均为1.0，故Ff= 2110N。根据立式钻床Z525说明书，机床进给机构强度允许的最大轴向力Fmax= 8829N，由于Ff≤Fmax，故f = 0.32mm/r可用。

②切削速度vc

根据《切削用量简明手册》表2-15，根据f = 0.32mm/r和铸铁硬度为HBS = 200~217，取vc=14m/min。根据《切削用量简明手册》表2.31，切削速度的修正系数为：kTv1.0，kMv0.88，kSv0.9，kxv0.84，k1v1.0，kTv1.0，故：

vvckv=141.00.880.90.841.01.09.31(m/min)

nc=

1000v10009.31== 511.2(r/min) 3.145.8d0根据立式钻床Z525说明书，可以考虑选择选取：nc= 392r/min，所以，

vcd0n10003.145.83927.14(m/min)。

1000③确定钻头磨钝标准及刀具磨钝寿命

根据《切削用量简明手册》表2.12，当d0= 5.8mm时，钻头后刀面最大磨损量为0.5mm，故刀具磨钝寿命T = 20min。

④检验机床扭矩及功率

根据《切削用量简明手册》表2.21，当f ≤0.33mm/r，d0≤11.1mm。查得m，根据立式钻床Z525说明书，当nc= 392r/min，Mm= 72.6N·m，Mc=10.49N·

故Mc＜Mm，根据《切削用量简明手册》表2.23，Pcc= 1.0kw，根据立式钻床Z525说明书，PcM= 2.8kw，故Pcc＜PcM。因此，所选择的切削用量是可以采用的，即：

f = 0.32mm/r，nc= 392r/min，vc= 7.14m/min。

34

⑤计算基本工时

tmL vf式中，查《切削用量简明手册》表2.29，y5mm，Lly，l11mm，所以，L11516(mm)，

tm16L== 0.13(min)。 vf3920.32因有两个孔，所以，tm= 2×0.13 = 0.26(min)。 2.粗铰两个Φ5.96H10mm孔

⑴ 选择刀具和机床

查阅《机械制造工艺设计简明手册》，选择d0= 5.96mm的H10级高速钢锥柄机用铰刀(GB1133-84)，机床选择立式钻床Z525。

⑵ 选择切削用量 ①进给量f

查阅《切削用量简明手册》表2.11及表2.24，并根据机床说明书取 f = 0.65mm/r ~1.3mm/r，故取f = 0.72mm/r。

②切削速度vc

根据《切削用量简明手册》表2.24，取vc= 5m/min。根据《切削用量简明手册》表2.31，切削速度的修正系数为：kTv1.0，kMv0.88，故：

vvckv=51.00.884.4(m/min)

nc=

1000vc10004.4== 235.1(r/min) d03.145.96根据立式钻床Z525机床说明书选取：nc=195r/min，所以，

vcd0n10003.145.961953.65(m/min)。

1000③确定铰刀磨钝标准及刀具磨钝寿命

根据《切削用量简明手册》表2.12，当d0= 5.96mm时，铰刀后刀面最大磨

35

损量为0.4mm，故刀具磨钝寿命T = 60min。因此，所选择的切削用量：

f = 0.72mm/r，nc=195r/min，vc= 3.65m/min。

④计算基本工时

tmL vf式中，查《切削用量简明手册》表2.29，y5mm，Lly，l11mm，所以，L11516(mm)，

tm16L== 0.11(min)。 vf1950.72因有两个孔，所以，tm= 2×0.11 = 0.22(min)。 3.精铰两个Φ6H9mm孔

⑴ 选择刀具和机床

查阅《机械制造工艺设计简明手册》，选择d0= 6mm的H9级高速钢锥柄机用铰刀(GB1133-84)，机床选择立式钻床Z525。

⑵ 选择切削用量 ①进给量f

查阅《切削用量简明手册》表2.11及表2.24，并根据机床说明书取f = 0.5mm/r ~1.3mm/r，故取f = 0.57mm/r。

②切削速度vc

根据《切削用量简明手册》表2.24，取vc= 4m/min。根据《切削用量简明手册》表2.31，切削速度的修正系数为：kTv1.0，kMv0.88，故：

vvckv=41.00.883.52(m/min)

nc=

1000.vc1000　3.52== 186.8(r/min)

3.146.d0根据立式钻床Z525机床说明书选取：nc=140r/min，所以，

vcd0n10003.1461402.(m/min)。

100036

③确定铰刀磨钝标准及刀具磨钝寿命

根据《切削用量简明手册》表2.12，当d0= 6mm时，铰刀后刀面最大磨损量为0.4mm，故刀具磨钝寿命T = 60min。因此，所选择的切削用量：

f = 0.57mm/r，nc=140r/min，vc= 2.m/min。

④计算基本工时

tmL vfLly，式中，查《切削用量简明手册》表2.29，y5mm，l11mm，

所以，L11516(mm)，

tm16L== 0.2(min)。 vf1400.57因有两个孔，所以，tm=2×0.2=0.4(min)。

最后，将以上各工序切削用量、工时定额的计算结果，连同其他加工数据填入相应的机械加工工序卡片中。

4 夹具设计

根据毕业设计题目要求，设计工件工序70——钻、铰削加工Φ10F9mm的孔并锪倒角0.5×45°的钻床夹具。该夹具用于Z525立式钻床，并配上Φ9.8H12mm的高速钢麻花钻、Φ9.96H10mm的高速钢锥柄机用铰刀、Φ10F9mm的高速钢锥柄机用铰刀，按工步对孔进行加工。

4.1 夹具设计

4.1.1工件的加工工艺分析

0.049转速器盘需要加工的Φ100.013mm孔的位置尺寸精度要求不高，孔的表面粗

糙度值为Ra6.3，并且Φ10F9为浅孔。在机械加工工艺规程中，分钻、粗铰、精铰、倒角0.5×45°进行加工。依靠所设计的夹具来保证加工表面的下列位置尺寸精度：

①待加工孔Φ10F9和已加工孔Φ9H11的中心距离尺寸为72±0.1mm； ②待加工孔Φ10F9和后平面的距离尺寸为56±0.1mm。

37

由以上可知，该孔的位置尺寸精度要求不高，但是，两个相差120°筋板不利于夹紧工件，会给加工带来一定困难，在钻孔的时候，工件的筋板会受到钻头轴向力的作用产生微小变形，影响孔的加工精度。因此，在设计夹具时应注意解决这个问题。

4.1.2确定夹具的结构方案

⑴ 确定定位方案，设计定位元件

该孔为通孔，沿着孔轴线方向的不定度可不予以，但是为增强加工时零件的刚性，必定孔轴线方向的不定度，故应按完全定位设计夹具，并力求遵守基准重合原则，以减少定位误差对加工精度的影响。

由于工件在钻Φ10mm孔时两筋板的刚性较差，从保证工件定位稳定的观点出发，采用“一面两孔”定位，即以已加工的后平面和两个Φ9mm孔为定位基准，这样，既增加了工件的稳定性，又兼顾了基准重合原则。为实现定位方案，所使用的定位元件：圆柱销和菱形销在后平面和Φ9mm孔定位，可以工件的五个不定度，Φ25mm外圆柱下端面使用薄壁圆柱孔支承，工件沿Z轴的移动不定度，从而达到完全定位。

⑵ 确定夹紧方式和设计夹紧机构

两个Φ9mm孔中的圆柱销和菱形销共同承受钻孔时的切削扭矩。在钻Φ9.8H12mm孔时，由于孔径较小，切削扭矩和轴向力较小，并且轴向力可以使工件夹紧，因此，在确定夹紧方式时就可以不考虑轴向切削力的影响，即可以不施加夹紧力来克服轴向切削力。但由于切削扭矩会使工件产生旋转，因此需要对工件施加向下压的夹紧力来克服切削扭矩。为便于操作和提高机构效率，采用压板夹紧机构，其力的作用点落在靠近加工孔的120º圆弧端面上。

⑶ 夹紧力计算

计算夹紧力时，通常将夹具和工件看成是一个刚性系统。本工序在钻削加工过程中的切削力可以分解为切削扭矩和轴向切削力，因轴向切削力的作用方向与夹具的夹紧方向相同，有助于工件的夹紧，因此，在计算夹紧力时可以不计算轴向切削力。而为保证夹紧可靠，应将理论夹紧力乘上安全系数作为工件加工时所需要的夹紧力，即：

WkWK

38

其中KK0K1K2K3K4K5K6，查《机床夹具设计手册》表1-2-1得：K01.5、K11.2、K21.15、K31.0、K41.3、K51.0、K61.0，

所以，K= 2.691。

查《机床夹具设计手册》表1-2-7得：

M0.21D2s0.8Kp

查《机床夹具设计手册》表1-2-8得：

200Kp1900.61.031

由于钻头的直径为d = Φ9.8mm，所以，

M0.219.820.430.81.03110.59(N· mm2)。

因此，实际所需要的夹紧力为：

Wk10.592.69128.5(N· mm2)。

夹紧机构采用压板机构，机构的传动效率为00.95，螺母产生的夹紧力为：

F夹QL。 tg1ztg(2)查《机床夹具设计手册》表1-2-20，得： = 6.22mm，查表1-2-21，得：z=

3.675mm，2　29，查表1-2-22，得　　2950，ftg10.18。

F夹QL45120== 2810.23(N) tg1ztg(2)6.220.183.675tg12.31则作用在压板上的夹紧力为：F夹L0F压l 夹紧机构受力如图2所示。

F压F夹l=21L=60图4 夹紧机构受力示意图

39

由公式得：

F压F夹L0l2810.23210.95934.4(N)

60F压在工件上的夹紧力作用点到钻头在工件上加工时作用点的距离为

l49mm。因此，夹紧力产生的扭矩为：

M压F压fl934.40.18498.24103(N· mm2)。

工件受力如图3所示。

F压F钻M切M压F夹

图5 工件受力示意图

因Wk＜M压，故该铰链机构能满足钻孔加工要求。 ⑷ 加工误差分析

用工件的“一面两孔”定位，使设计基准和工序基准重合，即遵守“基准重合”和“基准统一”原则，以减少定位误差，所采用的定位元件为定位销和菱形销，考虑薄壁圆柱孔支承形状，将支承和夹具体铸成整体，即把支承铸成薄壁凸台。工件定位如图4所示。

圆柱销和菱形销的设计计算： ①两定位销中心距Lx Lx= Lg

式中，Lg ——工件两基准孔的中心距。 Lx= Lg= 28mm。 ②两定位销中心距公差Lx

11Lx=~Lg

53式中，Lg——工件两基准孔的中心距公差。

40

εbεD2Δ1min /2d 1d 2D1BLg±δLg(基准孔中心距)Lx±δLx(基准孔中心距)Δ2min /2 图6 工件定位示意图

111Lx=~Lg=0.1= 0.025(mm)。

453③圆柱销最大直径d1

0.005d1= 9mm，公差取g6，所以，圆柱销直径为Φ90.014mm。

④补偿值

LgLx1min(mm)

式中，1min——第一基准孔与圆柱销间最小配合间隙(mm)。

120.10.0250.0050.123(mm)

⑤菱形销宽度B，b 根据表8：

B = D2－2 = 9－2 = 7(mm)； B = 4mm。

表8 菱形销尺寸表

D2 /mm B/mm B/mm ＞3～6 2 D2－0.5 ＞6～8 3 D2－1 ＞8～20 4 D2－2 ＞20～24 5 D2－3 ＞24～30 5 D2－4 ＞30～40 6 D2－5 ＞40～50 8 D2－5 12⑥菱形销与基准孔的最小配合间隙2min

41

2min=

2b240.1230.108(mm) D29式中，D2——第二基准孔最小直径。 ⑦菱形销最大直径d2（公差取h6）

d2=D2－2min= 9－0.108 = 8.2(mm)

0.108所以，菱形销直径为Φ90.117mm。

⑧转角误差tga

tgaD1d11minD2d22min2L

式中，D1、D2——工件定位孔的直径公差；

d1——圆柱定位销的直径公差(mm)； d2——菱形定位销的直径公差(mm)；

1min——圆柱定位销与孔间的最小间隙(mm)； 2min——菱形定位销与孔间的最小间隙(mm)；

L ——中心距(mm)。

所以，

tga0.0360.0090.0050.0360.0090.1080.0036

228需要加工的孔的公差0.036mm，由该误差引起的定位误差为8tga= 80.0036

= 0.028，该误差小于工件误差，即0.028＜0.036，方案可行。

⑸ 钻套、钻模板设计

为进行钻、铰加工，采用快换钻套，其孔径尺寸和公差如下：

①钻Φ9.8H12孔：麻花钻的最大极限尺寸为Φ9.8+0.15mm，则钻孔时所配

0.035的钻套取规定的公差为F8，即钻套尺寸为：Φ9.950.013mm，圆整后可写成0.030Φ100.008mm。

42

②粗铰Φ9.96H10孔：铰孔选用GB1133-84中的标准铰刀改制而成，其尺寸

0.044为Φ9.96按规定取铰孔时钻套的尺寸公差为Φ9.96+0.044G7，即钻套尺0.029mm，0.0240.028寸为：Φ10.0040.006mm，圆整后可写成Φ100.010mm。

③精铰Φ10F9孔：铰孔选用GB1133-84中的标准铰刀，其尺寸为

0.023Φ100.013mm，按规定取铰孔时钻套的尺寸公差为Φ10+0.023G6，即钻套尺寸为：0.0170.040Φ10.023mm，圆整后可写成Φ100.0060.029mm。

④钻套形状尺寸在《机床夹具设计手册》中查取。为了安装快换钻套，确定选取固定衬套与之相配合使用。

⑤设计钻模板：将钻套用衬套安装在钻模板上，钻模板通过销子和螺栓与夹具体连接。钻模板的尺寸与形状自行设计。

⑹ 夹具精度分析

机械加工中，保证加工出合格零件的必要条件是：加工误差不大于被加工零件相应的公差。加工误差来源于两大方面：一方面是与机床有关的误差称加工方法误差G；另一方面是与夹具有关的误差，而此误差可分为零件在夹具中的定位误差D、夹具的对刀或导向误差T及夹具的制造及在机床上的安装误差A。根据误差的随机性的特点，按概率原理合成，根据生产实际情况，与夹具有关的误差占加工误差的绝大部分，故按机率相等的原理，取零件公差的3/4作为判别

32k（k——零件相应依据得到保证加工零件合格的条件是：2D2≤TA4加工尺寸的公差），因为加工方法误差取决于机床精度，所以只进行夹具精度的分析计算。满足上述条件，认为夹具精度满足加工要求，否则精度不足。

钻孔夹具产生导向误差有五个因素：其一是钻模板底孔至定位基准尺寸误差，取其公差1；其二、三是钻套、衬套内外圆同轴度误差e1、e2 ；其四是钻套与衬套的配合间隙x1；其五是钻套与钻头配合间隙x2，于是得：

22 T12e12e2x12x2钻套垂直度误差对孔位置影响折算为：

Bht1 H 43

心轴底面平行度误差对孔位置影响折算为：夹具精度的计算和判别： 夹具精度分析简图如图5所示。

Φ15F 7k 6Φ10+0.040+0.029Bt2 L26Φ9g 6Φ22n 6M7H 98772±0.1图7 夹具精度分析示意图

定位误差：基准重合。

B0，（基准不重合）

Y0.036(0.014)0.05mm（定位销与孔配合最大间隙） DY0.05mm

导向误差：最后是铰刀，故按铰刀计算。

10.02mm

e1e20，（同轴度误差忽略） x10.0340.0010.033(mm) x20.0400.0130.027(mm)

22=0.02202020.03320.02720.047(mm) T12e12e2x12x2安装误差：H = 26，h = 7，B = 8mm，t1= 0.025mm，t2= 0.008mm，L = 50mm。

44

BhB878At1t20.0250.0080.014(mm)

HL26502222因此，夹具精度：

332222=≤=0.20.15 2D20.050.0470.0140.07kTA44综上所述，此夹具能满足加工要求。

4.2 绘制夹具总体图

当上述各种元件的结构和布置确定之后，也就基本上决定了夹具体和夹具整体结构的型式。

绘图时先用双点划线（细线）绘出工件，然后在各个定位面绘制出定位元件和夹紧机构以及钻套、钻模板，最后把各个元件连在一起，就形成了夹具体。为了节省夹具材料，减少加工时间和降低成本，夹具在机床上的安装可以不设计耳座，而采用压板螺钉夹紧装置将夹具固定在钻床上。按要求标注与夹具有关的尺寸、公差和技术要求。 参考文献

[1] 王先逵.机械制造工艺学[M],第2版.北京：机械工业出版社，2006.

[2] 丁殿忠,姜鸿维.金属工艺学课程设计[M].北京:机械工业出版社,1997.6～14. [3] 马智贤.实用机械加工手册[M].辽宁科学技术出版社,2002年 [4] 李益民.机械制造工艺设计简明手册[M].机械工业出版社,1999年

[5] 张福润,徐鸿本,刘延林.机械制造技术基础[M].武昌:华中科技大学出版社,2000.288～320. [6] 赵家齐.机械制造工艺学课程设计指导书[M].机械工业出版社，1997.60～61. [7] 顾崇衔等.机械制造工艺学[M].陕西科学技术出版社,1990.4～58.

[8] 王启平.机床夹具设计[M].哈尔滨工业大学出版社,1996.1～134,207～249. [9] 王小华.机床夹具图册[M].机械工业出版社,1992.36～37,40～41. [10] 刘友和.金工工艺设计[M].华南工学院，1982.1~13.

[11] 周时学.机械制造工艺与夹具[M].北京理工大学出版社,2006,6

[12] 秦宝荣.机械制造工艺学与机床夹具设计[M].中国建材工业出版社,1988,3

45