拨叉课程设计说明书

机械制造工艺学课程设计

说明书

课 题:CA6140系列拨叉零件 学生姓名：

专 业：机械制造及自动化 学 号： 班 级： 指导教师：

时 间：2011年11月23日——2011年11月30日

目录：

一、机械制造工艺学课程设计任务书 二、零件的分析

三、生产类型的确定 四、确定毛坯

五、工艺规程设计 六、参考文献

机械制造工艺学课程设计任务书

题目:

设计”CA6140车床拨叉”零件的机械加工工艺规则及工艺装备

：

1.零件图 2.毛坯图 3.机械加工工艺过程综合卡片 4.结构设计零件图 5.课程设计说明书

拨叉零件图831008

1张

张 张 1张 1份

内容 1 1

一 零件的分析

（一） 零件的作用

题目所给的零件是CA6140车床的拨叉。它位于车床变速机构中，主要起

换档，使主轴回转运动按照工作者的要求工作，获得所需的速度和扭矩的作用。零件上方的φ30下方的Φ48半孔则

是用于与所控制齿轮所在的轴接触。

通过上方的力拨动下方的

0.021

孔与操纵机构相连，二

齿轮变速。两件零件铸为一体，加工时分开。

（二） 零件的工艺分析

零件的材料为HT200，灰铸铁生产工艺简单，铸造性能优良，但塑性较差、脆性高，不适合磨削，为此以下是拨叉需要加工的表面以及加工表面之间的位置要求： 1.小头孔Φ30以及与此孔相通的8的通孔、 2.以φ55. 45为中心的加工表面

这一组加工表面包括：φ55

0.021

0.460

的孔，以及其上下两个端面。

0.46

这两组表面有一定的位置度要求,即φ55面与φ20

的孔有垂直度要求。

的孔上下两个端

3.由上面分析可知，可以粗加工拨叉底面，然后以此作为粗基准采用专用夹具进行加工，并且保证位置精度要求。再根据各加工方法的经济精度及机床所能达到的位置精度，并且此拨叉零件没有复杂的加工曲面，所以根据上述技术要求采用常规的加工工艺均可保证。

二 确定生产类型

已知此拨叉零件的生产纲领为10000件/年，零件的质量是1.0Kg/个，查《机械制造工艺及设备设计指导手册》321页表15-2，可确定该拨叉生产类型为大批生产，所以初步确定工艺安排为：加工过程划分阶段；工序适当集中；加工设备以通用设备为主，大量采用专用工装。

三 确定毛坯

（一）、确定毛坯的种类 1 确定毛坯种类：

零件材料为HT200。考虑零件在机床运行过程中所受冲击不大，零件结构又比较简单，生产类型为大批生产，故选择铸件毛坯。查《机械制造工艺及设备设计指导手册》324页表15-5选用铸件尺寸公差等级CT9级。 2 确定铸件加工余量及形状：

机械制造工艺及设备设计指导手册》325页表15-7，选用加工余量为MA-G级，并查表15-8确定各个加工面的铸件机械加工余量，铸件的分型面的选者及加工余量如下表所示： (二)零件的工艺分析

零件的材料为HT200，灰铸铁生产工艺简单，铸造性能优良，但塑性较差、脆性高，不适合磨削，为此以下是拨叉需要加工的表面以及加工表面之间的位置要求：

1、小头孔Φ30以及与此孔相通的Φ8的通孔。 2、大头半圆孔Φ60.

3、拨叉底面、小头孔端面、大头半圆孔端面，大头半圆孔两端面与小头孔中心线的垂直度误差为0.07mm，小头孔上端面与其中心线的垂直度误差为0.05mm。

由上面分析可知，可以粗加工拨叉下端面，然后以此作为基准采用专用夹具进行加工，并且保证位置精度要求。再根据

各加工方法的经济精度及机床所能达到的位置精度，并且此拨叉零件没有复杂的加工曲面，所以根据上述技术要求采用常规的加工工艺均可保证。

（三）、确定铸件加工余量及形状

查《机械制造工艺设计简明手册》第41页表2.2-5，选用加工余量为MA-H级，并查表2.2-4确定各个加工面的铸件机械加工余量，铸件的分型面的选用及加工余量，如下表所示：

3 绘制铸件零件图

其余

未注圆角未注倒角

四 工艺规程设计

(一)选择定位基准：

1 粗基准的选择：以零件的小头上端面为主要的定位粗基准，以两个小头孔外圆表面为辅助粗基准。粗基准的选择。对

于零件而言，尽可能选择不加工表面为粗基准。而对有若干个不加工表面的工件，则应以与加工表面要求相对位置精度较高的不加工表面作粗基准。根据这个基准选择原则，现选取φ30

0.021

孔的不加工外轮廓表面作为粗基准，利用一组共两块V

形块支承这两个φ32作主要定位面，限制5个自由度，再以一个销钉限制最后1个自由度，达到完全定位,然后进行铣削。

2 精基准的选择：考虑要保证零件的加工精度和装夹准确方便，依据“基准重合”原则和“基准统一”原则，以粗加工后的底面为主要的定位精基准，以两个小头孔外圆柱表面为辅助的定位精基准。 （二）制定工艺路线

根据零件的几何形状、尺寸精度及位置精度等技术要求，以及加工方法所能达到的经济精度，在生产纲领已确定的情况下,可以考虑采用万能性机床配以专用工卡具,并尽量使工序集中来提高生产率。除此之外，还应当考虑经济效果，以便使生产成本尽量下降。查《机械制造工艺设计简明手册》第20页表1.4-7、1.4-8、1.4-11，选择零件的加工方法及工艺路线方案如下： 工序1 退火

工序2 粗精铣Φ30、Φ48下端面，以T2为粗基准，采

用X51立式铣床加专用夹具；

工序3 粗精铣Φ30上端面，以T1为定位基准，采用X51立式铣床加专用夹具；粗精铣Φ48上端面，以T4为定位基准，采用X51立式铣床加专用夹具；

工序4 钻、扩、粗、精铰Φ30孔，以Φ32外圆和T2为基准，采用Z525立式钻床加专用夹具；

工序5 粗镗、半精镗Φ48孔，以D1为定位基准，采用T616卧式镗床加专用夹具；

工序6 钻、铰Φ8锥孔，以T1和零件中线为基准，采用Z525立式钻床加专用夹具；

工序7 钻M6底孔，攻螺纹，以T1和零件中线为基准， 采用Z525立式钻床并采用专用夹具；

工序8 铣断，以D1为基准，采用X60卧式铣床加专用夹具；

工序9 去毛刺； 工序10 终检。

（三）机械加工余量、工序尺寸及公差的确定 1、圆柱表面工序尺寸：

前面根据资料已初步确定工件各面的总加工余量，现在确定各表面的各个加工工序的加工余量如下：

2、平面工序尺寸：

3、确定切削用量及时间定额：

工序Ⅰ 粗铣Φ20、Φ50下端面，以T2为粗基准 1. 加工条件

工件材料：HT200,σb =170~240MPa，铸造;工件尺寸：aemax=72mm，l=176mm;

加工要求：粗铣φ20孔下端面，加工余量4mm; 机床：X51立式铣床；

刀具：YG6硬质合金端铣刀。铣削宽度ae≤90,深度ap≤6,齿数z=12,故根据《机械制造工艺设计简明手册》（后简称《简明手册》）表3.1，取刀具直径d0=125mm。根据《切削用量手册》（后简称《切削手册》）表3.16，选择刀具前角γ0＝0°后角α0＝8°，副后角α0’=10°，刃倾角λs=－10°,主偏角Kr=60°,过渡刃Krε=30°,副偏角Kr’=5°。 2. 切削用量

1）确定切削深度ap

因为余量较小，故选择ap=4mm，一次走刀即可完成。 2）确定每齿进给量fz

由于本工序为粗加工，尺寸精度和表面质量可不考虑，从而可采用不对称端铣，以提高进给量提高加工效率。根据《切削手册》表3.5，使用YG6硬质合金端铣刀加工，机床功率为

4.5kw（据《简明手册》表4.2-35，X51立式铣床）时： fz=0.09~0.18mm/z 故选择：fz=0.18mm/z。 3）确定刀具寿命及磨钝标准

根据《切削手册》表3.7，铣刀刀齿后刀面最大磨损量为1.5mm；由于铣刀直径d0=125mm，故刀具使用寿命T=180min（据《简明手册》表3.8）。

4）计算切削速度vc和每分钟进给量vf

根据《切削手册》表3.16，当d0=125mm，Z=12，ap≤7.5，fz≤0.18mm/z时，vt=98m/min,nt=250r/min,vft=471mm/min。各修正系数为：kMV= 1.0，kSV= 0.8。切削速度计算公式为：

vc



cvd0qv

kv v

m

Tapxvfzyvaeuvz

其中

ae72mm，ap4mm，Cv245，qv0.2，xv0.15，yv0.35，

kvkMvkSv1.00.80.8，uv0.2，pv0，m0.32，T180min

，

fz0.18mm/z，Z12，将以上数据代入公式： vc

2451250.2

0.8142m/min

1800.3240.150.080.35720.212

确定机床主轴转速：

ns

1000vc

361r/mi。n dw

根据《简明手册》表4.2-36，选择

nc=300r/min,vfc=390mm/min,因此，实际进给量和每分钟进给量为：

vc=d0n=3.14125300m/min=118m/min

1000

1000

f zc=v fc/ncz=390/300×12 mm/z=0.1mm/z 5)校验机床功率

根据《切削手册》表3.24，近似为Pcc=3.3kw,根据机床使用说明书，主轴允许功率Pcm=4.5×0.75kw=3.375kw>Pcc。故校验合格。最终确定:ap=4.0mm，nc=300r/min，vf=390mm/s，vc=118m/min，fz=0.1mm/z。 6）计算基本工时

tm＝L/ vf，L=l+ y+Δ，l=176mm.

查《切削手册》表3. 26，入切量及超切量为：y+Δ=40mm，则：

tm＝L/ Vf=(176+40)/390=0.81min。

工序Ⅱ 粗铣Φ30上端面，以T1为定位基准，； 切削用量和时间定额及其计算过程同工序Ⅰ。 工序Ⅲ 粗铣Φ48上端面，以T4为定位基准 刀具：YG6硬质合金端铣刀，d040mm,z6 机床：X51立式铣床 根据《切削手册》查的，

f

z

0.13mm/z,ap4mm

现采用X51立式铣床，根据《简明手册》4.2-36查得取

n

w

300r/min

，故实际切削速度

v

dww

1000



40300

1000

37.7m/min

当nw300r/min时，工作台每分钟进给量应为

f

m



f

z

znw0.1310300390mm/min

查说明书，取计算切削工时

f

m

400mm/min

L72y721082mm

因此tm

L



m

82

0.205min 390

工序Ⅳ 钻、扩Φ20孔，以Φ32外圆和T2为基准，保证垂直度误差不超过0.05mm,孔的精度达到IT10。 1. 选择钻头

根据《切削手册》表2.1.2.2，选择高速钢麻花钻钻头，粗钻时do=18mm，钻头采用双锥后磨横刀，后角αo＝12°，二重刃长度bε=3.5mm,横刀长b=2mm,宽l=4mm,棱带长度l11.5mm，

2100°，30°

2.选择切削用量 （1）确定进给量

按加工要求确定进给量：查《切削手册》，f

l

0.43~0.53mm/r，

1.673，由《切削手册》表2.7,系数为0.5,则：

f(0.43~0.53)0.5(0.215~0.265)mm/r

按钻头强度选择:查《切削手册》表2.8,钻头允许进给量为：

f2.0mm/r；

按机床进给机构强度选择：查《切削手册》表2.9，机床进给机构允许轴向力为8330N时，进给量为f

0.93mm/r。

以上三个进给量比较得出，受限制的进给量是工艺要求，其值为：0.215~0.265mm/r。根据《简明手册》表4.2-16,最终选择进给量f

0.22mm/r。

由于是通孔加工，为避免即将钻穿时钻头折断，故应在即将钻穿时停止自动进给而改为手动进给。

根据《切削手册》表2.19查出,钻孔时轴向力Ff=2500N，轴向力修正系数为1.0，故Ff=2500N。根据Z525立式钻床使用说明书，机床进给机构允许的最大轴向力为8830N﹥Ff，故所选进给量可用。

（2）确定钻头磨钝标准及寿命

后刀面最大磨损限度（查《简明手册》）为0.6mm，寿命

T45min

．

（3）切削速度

查《切削手册》表2.30，切削速度计算公式为：

cvd0zv

vcmxv

Tapf

yv

kv （m/min）

Cv9.5，d018mm，zv0.25，m0.125，xv0，ap9，yv0.55，其中，

f0.22，查得修正系数：kTv1.0，=，klv0.85，ktv1.0，故实

际的切削速度：

9.5180.25vc0.1250.859.5m/min 6010.220.55

（4）检验机床扭矩及功率

查《切削手册》表2.20，当f≤0.26, do≤19mm时，Mt=31.78N•m，修正系数均为1.0，故MC=31.78 N•m。 查机床使用说明书：Mm =144.2 N•m。

查《切削手册》表2.23,钻头消耗功率：Pc=1.3kw。 查机床使用说明书，P

C

E

E

2.80.812.26kw。

由于McMm，PP，故切削用量可用，即：

f0.22mm/r，nnc272r/min

，vc15.4m/min

3、计算工时

tm

L3080.64min nf2720.22

4、扩孔至Φ29

查《切削手册》表2.10，扩孔进给量为：f并由机床使用说明书最终选定进给量为：f

根据资料，切削速度

0.7~0.8mm/r，

0.81mm/r。

v0.4v钻，其中v钻为用钻头钻同样尺寸v0.49.53.8m/min

实心孔时的切削速度，故

ns

10003.8

61.1r/min

19.8

nw97r/min

根据机床使用说明书选取

基本工时

t

。

Ly308

0.48min

970.81970.81

工序Ⅴ 粗镗Φ48孔，以D1为定位基准 机床：T68卧式镗床 单边余量z2.5mm,

a

p

2.5mm

由《简明手册》4.2-20查得取

f0.52mm/r

由《简明手册》4.2-21查得取

n200r/min

计算切削工时

tm

L



m

1221

0.13min

2000.52

工序Ⅵ 铣斜肩，以D1和T2为定位基准

刀具：硬质合金三面刃铣刀 机床：X51立式铣床

根据《简明手册》查得：dw63mm，Z16。根据《切削手册》查得：fz0.10mm/z,因此：

ns

1000v

dw



100027

136r/min 63

现采用X51立式铣床，取：nw100r/min，故实际切削速度为：

v

dwnw

1000



63100

1000

19.8m/min

当nw300r/min时，工作台每分钟进给量应为：

fmfzZnw0.1016100160mm/min

根据《切削手册》表4.2-37查得,取：fm165mm/min。

计算切削基本工时：

Lly12.52537.5mm

因此：tm

L37.50.0.227min fm165

工序Ⅶ 精铣Φ20下端面，以T2为基准

刀具：YG6硬质合金端铣刀； 机床：X51立式铣床； 查《切削手册》表3.5，进给量0.5mm/r

参考有关手册，确定v124m/min，采用YG6硬质合金端铣刀，

dw125mm,z12，则：

fz0.5~1.0mm/min，取为

ns

1000v

dw



1000124

316r/min

125

现采用X51立式铣床，根据《简明手册》表4.2-36，取

r/min nw300

故实际切削速度：

当

v

dwnw

1000



125300

1000

117.75m/min

nw300r/min

时，工作台每分钟进给量：

980mm/min

fmfzznw0.5123001800mm/min，取为

本工序切削时间为：t2tm2l17612520.62min 980fm

工序Ⅷ 精铣Φ20上端面，以T1为基准

切削用量同工序Ⅶ

精铣时yd0125mm 基本工时：tml1761250.31 980fm

工序Ⅸ 粗铰、精铰Φ30孔，以T2和Φ48外圆为基准，

（1）粗铰至19.94mm

刀具：专用铰刀

机床：Z525立式钻床

根据有关手册的规定，铰刀的进给量为fz0.8～1.2mm/z,进给量取fz0.81mm/r，机床主轴转速取为nw=140r/min，则其

切削速度为：

vnd8.77m/min。

机动时切削工时，l308=38mm，

tm38380.34min nwf1400.81

(2) 精铰至20mm

刀具：dw20mm

机床：Z525立式钻床

根据有关手册的规定，铰刀的进给量取f0.48mm/r，机

床主轴转速取为：

vnd8.8m/min nw=140r/min，则其切削速度为：

机动时切削工时，l308=38mm

tm38380.57min nwf1400.48

工序Ⅹ 精铣Φ48端面，以D1为基准。

机床：X51立式铣床

刀具：硬质合金立铣刀（镶螺旋形刀片），由《切削手册》表3.6查得：d40,z6,fz0.08mm/min,v0.45m/s即27m/min，因此，ns1000v

dw100027214r/min。现采用40X51立式铣床，取 nw210r/min，工作台每分钟进给量fm应为：

fmfzznw0.086210100.8mm/min

查机床使用说明书，取 fm100mm/min。 铣削基本工时：tm72120.84min 100

2tm0.8421.68min

工序Ⅺ 半精镗Φ48孔，以D1做定位基准。

单边余量z1.0mm,可一次切除，则 ap1.0mm。

由《切削手册》表1.6查得，进给量fz0.25~0.40mm/r,取为0.27mm/r。由《切削手册》表1.1查得，v100m/min，则：

nw1000v

dw1000100637r/min 50

查《简明手册》表4.2-20，nw取为630r/min。 加工基本工时：t

l120.038min nwf6300.5

工序12 钻、铰Φ8锥孔，以T1和零件中线为基准。

刀具：专用刀具

机床：Z525立式钻床

确定进给量f：根据《切削手册》表2.7查得，f0.22~0.26mm/r，

查Z525机床使用说明书，现取f0.22mm/r。查《切削手册》表2.15，

v17m/min，计算机床主轴转速：

ns1000v

dw100017694r/min 7.8

按机床选取nw680/min，所以实际切削速度为：

vdwnw

10007.8680

1000

fm16.66m/min 640.066min 6800.22计算切削基本工时：tmly

工序ⅩⅣ 铣断，以D1为基准。

选择锯片铣刀，d=160mm，l=4mm，中齿，Z=40

采用X61卧式铣床，查《简明手册》，选择进给量为：f0.10mm/z,切削速度为：v27m/min，则：

ns1000v

dw10002754r/min 160

根据《简明手册》表4.2-39，取nw100r/min，故实际切削速度为：vdwnw8010050.2m/min 10001000

此时工作台每分钟进给量fm应为：

fmfzZnw0.140100400mm/min

查《简明手册》表4.2-40，刚好有fm400mm/min。

计算切削基本工时：

tmly72300.255min 400fm

参考文献:

机械制造工艺学课程设计指导书2版 机械工业出版社,

清华大学 王先逵主编的 机械制造工工艺学，机械工业出版社；

王巍主编的 机械制图第二版，中国地质大学出版； 曾志新,吕明主编,机械制造技术基础.武汉理工出版社, 李益民主编,机械制造工艺设计简明手册 机械工业出版社, 王明珠主编,工程制图学及计算机绘图——国防工业出版社,

机械制造工艺学课程设计

说明书

课 题:CA6140系列拨叉零件 学生姓名：

专 业：机械制造及自动化 学 号： 班 级： 指导教师：

时 间：2011年11月23日——2011年11月30日

目录：

一、机械制造工艺学课程设计任务书 二、零件的分析

三、生产类型的确定 四、确定毛坯

五、工艺规程设计 六、参考文献

机械制造工艺学课程设计任务书

题目:

设计”CA6140车床拨叉”零件的机械加工工艺规则及工艺装备

：

1.零件图 2.毛坯图 3.机械加工工艺过程综合卡片 4.结构设计零件图 5.课程设计说明书

拨叉零件图831008

1张

张 张 1张 1份

内容 1 1

一 零件的分析

（一） 零件的作用

题目所给的零件是CA6140车床的拨叉。它位于车床变速机构中，主要起

换档，使主轴回转运动按照工作者的要求工作，获得所需的速度和扭矩的作用。零件上方的φ30下方的Φ48半孔则

是用于与所控制齿轮所在的轴接触。

通过上方的力拨动下方的

0.021

孔与操纵机构相连，二

齿轮变速。两件零件铸为一体，加工时分开。

（二） 零件的工艺分析

零件的材料为HT200，灰铸铁生产工艺简单，铸造性能优良，但塑性较差、脆性高，不适合磨削，为此以下是拨叉需要加工的表面以及加工表面之间的位置要求： 1.小头孔Φ30以及与此孔相通的8的通孔、 2.以φ55. 45为中心的加工表面

这一组加工表面包括：φ55

0.021

0.460

的孔，以及其上下两个端面。

0.46

这两组表面有一定的位置度要求,即φ55面与φ20

的孔有垂直度要求。

的孔上下两个端

3.由上面分析可知，可以粗加工拨叉底面，然后以此作为粗基准采用专用夹具进行加工，并且保证位置精度要求。再根据各加工方法的经济精度及机床所能达到的位置精度，并且此拨叉零件没有复杂的加工曲面，所以根据上述技术要求采用常规的加工工艺均可保证。

二 确定生产类型

已知此拨叉零件的生产纲领为10000件/年，零件的质量是1.0Kg/个，查《机械制造工艺及设备设计指导手册》321页表15-2，可确定该拨叉生产类型为大批生产，所以初步确定工艺安排为：加工过程划分阶段；工序适当集中；加工设备以通用设备为主，大量采用专用工装。

三 确定毛坯

（一）、确定毛坯的种类 1 确定毛坯种类：

零件材料为HT200。考虑零件在机床运行过程中所受冲击不大，零件结构又比较简单，生产类型为大批生产，故选择铸件毛坯。查《机械制造工艺及设备设计指导手册》324页表15-5选用铸件尺寸公差等级CT9级。 2 确定铸件加工余量及形状：

机械制造工艺及设备设计指导手册》325页表15-7，选用加工余量为MA-G级，并查表15-8确定各个加工面的铸件机械加工余量，铸件的分型面的选者及加工余量如下表所示： (二)零件的工艺分析

零件的材料为HT200，灰铸铁生产工艺简单，铸造性能优良，但塑性较差、脆性高，不适合磨削，为此以下是拨叉需要加工的表面以及加工表面之间的位置要求：

1、小头孔Φ30以及与此孔相通的Φ8的通孔。 2、大头半圆孔Φ60.

3、拨叉底面、小头孔端面、大头半圆孔端面，大头半圆孔两端面与小头孔中心线的垂直度误差为0.07mm，小头孔上端面与其中心线的垂直度误差为0.05mm。

由上面分析可知，可以粗加工拨叉下端面，然后以此作为基准采用专用夹具进行加工，并且保证位置精度要求。再根据

各加工方法的经济精度及机床所能达到的位置精度，并且此拨叉零件没有复杂的加工曲面，所以根据上述技术要求采用常规的加工工艺均可保证。

（三）、确定铸件加工余量及形状

查《机械制造工艺设计简明手册》第41页表2.2-5，选用加工余量为MA-H级，并查表2.2-4确定各个加工面的铸件机械加工余量，铸件的分型面的选用及加工余量，如下表所示：

3 绘制铸件零件图

其余

未注圆角未注倒角

四 工艺规程设计

(一)选择定位基准：

1 粗基准的选择：以零件的小头上端面为主要的定位粗基准，以两个小头孔外圆表面为辅助粗基准。粗基准的选择。对

于零件而言，尽可能选择不加工表面为粗基准。而对有若干个不加工表面的工件，则应以与加工表面要求相对位置精度较高的不加工表面作粗基准。根据这个基准选择原则，现选取φ30

0.021

孔的不加工外轮廓表面作为粗基准，利用一组共两块V

形块支承这两个φ32作主要定位面，限制5个自由度，再以一个销钉限制最后1个自由度，达到完全定位,然后进行铣削。

2 精基准的选择：考虑要保证零件的加工精度和装夹准确方便，依据“基准重合”原则和“基准统一”原则，以粗加工后的底面为主要的定位精基准，以两个小头孔外圆柱表面为辅助的定位精基准。 （二）制定工艺路线

根据零件的几何形状、尺寸精度及位置精度等技术要求，以及加工方法所能达到的经济精度，在生产纲领已确定的情况下,可以考虑采用万能性机床配以专用工卡具,并尽量使工序集中来提高生产率。除此之外，还应当考虑经济效果，以便使生产成本尽量下降。查《机械制造工艺设计简明手册》第20页表1.4-7、1.4-8、1.4-11，选择零件的加工方法及工艺路线方案如下： 工序1 退火

工序2 粗精铣Φ30、Φ48下端面，以T2为粗基准，采

用X51立式铣床加专用夹具；

工序3 粗精铣Φ30上端面，以T1为定位基准，采用X51立式铣床加专用夹具；粗精铣Φ48上端面，以T4为定位基准，采用X51立式铣床加专用夹具；

工序4 钻、扩、粗、精铰Φ30孔，以Φ32外圆和T2为基准，采用Z525立式钻床加专用夹具；

工序5 粗镗、半精镗Φ48孔，以D1为定位基准，采用T616卧式镗床加专用夹具；

工序6 钻、铰Φ8锥孔，以T1和零件中线为基准，采用Z525立式钻床加专用夹具；

工序7 钻M6底孔，攻螺纹，以T1和零件中线为基准， 采用Z525立式钻床并采用专用夹具；

工序8 铣断，以D1为基准，采用X60卧式铣床加专用夹具；

工序9 去毛刺； 工序10 终检。

（三）机械加工余量、工序尺寸及公差的确定 1、圆柱表面工序尺寸：

前面根据资料已初步确定工件各面的总加工余量，现在确定各表面的各个加工工序的加工余量如下：

2、平面工序尺寸：

3、确定切削用量及时间定额：

工序Ⅰ 粗铣Φ20、Φ50下端面，以T2为粗基准 1. 加工条件

工件材料：HT200,σb =170~240MPa，铸造;工件尺寸：aemax=72mm，l=176mm;

加工要求：粗铣φ20孔下端面，加工余量4mm; 机床：X51立式铣床；

刀具：YG6硬质合金端铣刀。铣削宽度ae≤90,深度ap≤6,齿数z=12,故根据《机械制造工艺设计简明手册》（后简称《简明手册》）表3.1，取刀具直径d0=125mm。根据《切削用量手册》（后简称《切削手册》）表3.16，选择刀具前角γ0＝0°后角α0＝8°，副后角α0’=10°，刃倾角λs=－10°,主偏角Kr=60°,过渡刃Krε=30°,副偏角Kr’=5°。 2. 切削用量

1）确定切削深度ap

因为余量较小，故选择ap=4mm，一次走刀即可完成。 2）确定每齿进给量fz

由于本工序为粗加工，尺寸精度和表面质量可不考虑，从而可采用不对称端铣，以提高进给量提高加工效率。根据《切削手册》表3.5，使用YG6硬质合金端铣刀加工，机床功率为

4.5kw（据《简明手册》表4.2-35，X51立式铣床）时： fz=0.09~0.18mm/z 故选择：fz=0.18mm/z。 3）确定刀具寿命及磨钝标准

根据《切削手册》表3.7，铣刀刀齿后刀面最大磨损量为1.5mm；由于铣刀直径d0=125mm，故刀具使用寿命T=180min（据《简明手册》表3.8）。

4）计算切削速度vc和每分钟进给量vf

根据《切削手册》表3.16，当d0=125mm，Z=12，ap≤7.5，fz≤0.18mm/z时，vt=98m/min,nt=250r/min,vft=471mm/min。各修正系数为：kMV= 1.0，kSV= 0.8。切削速度计算公式为：

vc



cvd0qv

kv v

m

Tapxvfzyvaeuvz

其中

ae72mm，ap4mm，Cv245，qv0.2，xv0.15，yv0.35，

kvkMvkSv1.00.80.8，uv0.2，pv0，m0.32，T180min

，

fz0.18mm/z，Z12，将以上数据代入公式： vc

2451250.2

0.8142m/min

1800.3240.150.080.35720.212

确定机床主轴转速：

ns

1000vc

361r/mi。n dw

根据《简明手册》表4.2-36，选择

nc=300r/min,vfc=390mm/min,因此，实际进给量和每分钟进给量为：

vc=d0n=3.14125300m/min=118m/min

1000

1000

f zc=v fc/ncz=390/300×12 mm/z=0.1mm/z 5)校验机床功率

根据《切削手册》表3.24，近似为Pcc=3.3kw,根据机床使用说明书，主轴允许功率Pcm=4.5×0.75kw=3.375kw>Pcc。故校验合格。最终确定:ap=4.0mm，nc=300r/min，vf=390mm/s，vc=118m/min，fz=0.1mm/z。 6）计算基本工时

tm＝L/ vf，L=l+ y+Δ，l=176mm.

查《切削手册》表3. 26，入切量及超切量为：y+Δ=40mm，则：

tm＝L/ Vf=(176+40)/390=0.81min。

工序Ⅱ 粗铣Φ30上端面，以T1为定位基准，； 切削用量和时间定额及其计算过程同工序Ⅰ。 工序Ⅲ 粗铣Φ48上端面，以T4为定位基准 刀具：YG6硬质合金端铣刀，d040mm,z6 机床：X51立式铣床 根据《切削手册》查的，

f

z

0.13mm/z,ap4mm

现采用X51立式铣床，根据《简明手册》4.2-36查得取

n

w

300r/min

，故实际切削速度

v

dww

1000



40300

1000

37.7m/min

当nw300r/min时，工作台每分钟进给量应为

f

m



f

z

znw0.1310300390mm/min

查说明书，取计算切削工时

f

m

400mm/min

L72y721082mm

因此tm

L



m

82

0.205min 390

工序Ⅳ 钻、扩Φ20孔，以Φ32外圆和T2为基准，保证垂直度误差不超过0.05mm,孔的精度达到IT10。 1. 选择钻头

根据《切削手册》表2.1.2.2，选择高速钢麻花钻钻头，粗钻时do=18mm，钻头采用双锥后磨横刀，后角αo＝12°，二重刃长度bε=3.5mm,横刀长b=2mm,宽l=4mm,棱带长度l11.5mm，

2100°，30°

2.选择切削用量 （1）确定进给量

按加工要求确定进给量：查《切削手册》，f

l

0.43~0.53mm/r，

1.673，由《切削手册》表2.7,系数为0.5,则：

f(0.43~0.53)0.5(0.215~0.265)mm/r

按钻头强度选择:查《切削手册》表2.8,钻头允许进给量为：

f2.0mm/r；

按机床进给机构强度选择：查《切削手册》表2.9，机床进给机构允许轴向力为8330N时，进给量为f

0.93mm/r。

以上三个进给量比较得出，受限制的进给量是工艺要求，其值为：0.215~0.265mm/r。根据《简明手册》表4.2-16,最终选择进给量f

0.22mm/r。

由于是通孔加工，为避免即将钻穿时钻头折断，故应在即将钻穿时停止自动进给而改为手动进给。

根据《切削手册》表2.19查出,钻孔时轴向力Ff=2500N，轴向力修正系数为1.0，故Ff=2500N。根据Z525立式钻床使用说明书，机床进给机构允许的最大轴向力为8830N﹥Ff，故所选进给量可用。

（2）确定钻头磨钝标准及寿命

后刀面最大磨损限度（查《简明手册》）为0.6mm，寿命

T45min

．

（3）切削速度

查《切削手册》表2.30，切削速度计算公式为：

cvd0zv

vcmxv

Tapf

yv

kv （m/min）

Cv9.5，d018mm，zv0.25，m0.125，xv0，ap9，yv0.55，其中，

f0.22，查得修正系数：kTv1.0，=，klv0.85，ktv1.0，故实

际的切削速度：

9.5180.25vc0.1250.859.5m/min 6010.220.55

（4）检验机床扭矩及功率

查《切削手册》表2.20，当f≤0.26, do≤19mm时，Mt=31.78N•m，修正系数均为1.0，故MC=31.78 N•m。 查机床使用说明书：Mm =144.2 N•m。

查《切削手册》表2.23,钻头消耗功率：Pc=1.3kw。 查机床使用说明书，P

C

E

E

2.80.812.26kw。

由于McMm，PP，故切削用量可用，即：

f0.22mm/r，nnc272r/min

，vc15.4m/min

3、计算工时

tm

L3080.64min nf2720.22

4、扩孔至Φ29

查《切削手册》表2.10，扩孔进给量为：f并由机床使用说明书最终选定进给量为：f

根据资料，切削速度

0.7~0.8mm/r，

0.81mm/r。

v0.4v钻，其中v钻为用钻头钻同样尺寸v0.49.53.8m/min

实心孔时的切削速度，故

ns

10003.8

61.1r/min

19.8

nw97r/min

根据机床使用说明书选取

基本工时

t

。

Ly308

0.48min

970.81970.81

工序Ⅴ 粗镗Φ48孔，以D1为定位基准 机床：T68卧式镗床 单边余量z2.5mm,

a

p

2.5mm

由《简明手册》4.2-20查得取

f0.52mm/r

由《简明手册》4.2-21查得取

n200r/min

计算切削工时

tm

L



m

1221

0.13min

2000.52

工序Ⅵ 铣斜肩，以D1和T2为定位基准

刀具：硬质合金三面刃铣刀 机床：X51立式铣床

根据《简明手册》查得：dw63mm，Z16。根据《切削手册》查得：fz0.10mm/z,因此：

ns

1000v

dw



100027

136r/min 63

现采用X51立式铣床，取：nw100r/min，故实际切削速度为：

v

dwnw

1000



63100

1000

19.8m/min

当nw300r/min时，工作台每分钟进给量应为：

fmfzZnw0.1016100160mm/min

根据《切削手册》表4.2-37查得,取：fm165mm/min。

计算切削基本工时：

Lly12.52537.5mm

因此：tm

L37.50.0.227min fm165

工序Ⅶ 精铣Φ20下端面，以T2为基准

刀具：YG6硬质合金端铣刀； 机床：X51立式铣床； 查《切削手册》表3.5，进给量0.5mm/r

参考有关手册，确定v124m/min，采用YG6硬质合金端铣刀，

dw125mm,z12，则：

fz0.5~1.0mm/min，取为

ns

1000v

dw



1000124

316r/min

125

现采用X51立式铣床，根据《简明手册》表4.2-36，取

r/min nw300

故实际切削速度：

当

v

dwnw

1000



125300

1000

117.75m/min

nw300r/min

时，工作台每分钟进给量：

980mm/min

fmfzznw0.5123001800mm/min，取为

本工序切削时间为：t2tm2l17612520.62min 980fm

工序Ⅷ 精铣Φ20上端面，以T1为基准

切削用量同工序Ⅶ

精铣时yd0125mm 基本工时：tml1761250.31 980fm

工序Ⅸ 粗铰、精铰Φ30孔，以T2和Φ48外圆为基准，

（1）粗铰至19.94mm

刀具：专用铰刀

机床：Z525立式钻床

根据有关手册的规定，铰刀的进给量为fz0.8～1.2mm/z,进给量取fz0.81mm/r，机床主轴转速取为nw=140r/min，则其

切削速度为：

vnd8.77m/min。

机动时切削工时，l308=38mm，

tm38380.34min nwf1400.81

(2) 精铰至20mm

刀具：dw20mm

机床：Z525立式钻床

根据有关手册的规定，铰刀的进给量取f0.48mm/r，机

床主轴转速取为：

vnd8.8m/min nw=140r/min，则其切削速度为：

机动时切削工时，l308=38mm

tm38380.57min nwf1400.48

工序Ⅹ 精铣Φ48端面，以D1为基准。

机床：X51立式铣床

刀具：硬质合金立铣刀（镶螺旋形刀片），由《切削手册》表3.6查得：d40,z6,fz0.08mm/min,v0.45m/s即27m/min，因此，ns1000v

dw100027214r/min。现采用40X51立式铣床，取 nw210r/min，工作台每分钟进给量fm应为：

fmfzznw0.086210100.8mm/min

查机床使用说明书，取 fm100mm/min。 铣削基本工时：tm72120.84min 100

2tm0.8421.68min

工序Ⅺ 半精镗Φ48孔，以D1做定位基准。

单边余量z1.0mm,可一次切除，则 ap1.0mm。

由《切削手册》表1.6查得，进给量fz0.25~0.40mm/r,取为0.27mm/r。由《切削手册》表1.1查得，v100m/min，则：

nw1000v

dw1000100637r/min 50

查《简明手册》表4.2-20，nw取为630r/min。 加工基本工时：t

l120.038min nwf6300.5

工序12 钻、铰Φ8锥孔，以T1和零件中线为基准。

刀具：专用刀具

机床：Z525立式钻床

确定进给量f：根据《切削手册》表2.7查得，f0.22~0.26mm/r，

查Z525机床使用说明书，现取f0.22mm/r。查《切削手册》表2.15，

v17m/min，计算机床主轴转速：

ns1000v

dw100017694r/min 7.8

按机床选取nw680/min，所以实际切削速度为：

vdwnw

10007.8680

1000

fm16.66m/min 640.066min 6800.22计算切削基本工时：tmly

工序ⅩⅣ 铣断，以D1为基准。

选择锯片铣刀，d=160mm，l=4mm，中齿，Z=40

采用X61卧式铣床，查《简明手册》，选择进给量为：f0.10mm/z,切削速度为：v27m/min，则：

ns1000v

dw10002754r/min 160

根据《简明手册》表4.2-39，取nw100r/min，故实际切削速度为：vdwnw8010050.2m/min 10001000

此时工作台每分钟进给量fm应为：

fmfzZnw0.140100400mm/min

查《简明手册》表4.2-40，刚好有fm400mm/min。

计算切削基本工时：

tmly72300.255min 400fm

参考文献:

机械制造工艺学课程设计指导书2版 机械工业出版社,

清华大学 王先逵主编的 机械制造工工艺学，机械工业出版社；

王巍主编的 机械制图第二版，中国地质大学出版； 曾志新,吕明主编,机械制造技术基础.武汉理工出版社, 李益民主编,机械制造工艺设计简明手册 机械工业出版社, 王明珠主编,工程制图学及计算机绘图——国防工业出版社,