张承周--操纵手柄设计说明书

机械制造工艺学

课程设计说明书

题目：设计“操纵手柄”零件的机械

加工工艺规程（大批生产）

院、系别 机 电 工 程 学 院 班 级 2012级机械设计制造及其自动化（1）班 姓 名 张 承 周 学 号 20120663102 指导老师 邓 志 勇

三 明 学 院

2015 年 3 月 13日

目 录

机械制造工艺学课程设计任务书……………..…………………………..….…Ⅰ

序 言………………………………………..…………………….……..………...1

1 零件分析…….………………………………………………………………….....2

1.1零件的生产类型及生产纲领…….…………………………………..........…2 1.2 零件的作用 …….………………………………………………………..…2 1.3 零件的工艺分析….………………………………………………..………..2

2 铸造工艺方案设计…….…………………………………………………….…...3

2.1确定毛坯的成形方法…………………………………………………...……3 2.2确定铸造工艺方案………………………………………………...…………3 2.3确定工艺参数………………………………………………………...………3

3 机械加工工艺规程设计…………………………………………………………4

3.1基面的选择………….……………………………………………..…………4 3.2确定机械加工余量及工序尺寸……….…………………………..…………6

3.3确定切削用量及基本工时………...……………………………..…………10

4 夹具选用……….………….……………………………………………….…….30 5 总结………………………..…………………………………………………..…31 参考文献…………………………………………………………...…………….…32

i

机械制造工艺学课程设计任务书

设计题目：设计要求：设计内容：

设计“操作手柄”零件的机械加工工艺规程（大批生产） 1.未注明铸造圆角R2～3 去毛刺锐边

3.材料45刚 熟悉零件图

绘制零件图（1张） 绘制毛坯图（1张）

编写工艺过程综合卡片(1张)

5.工序卡片（11张）

课程设计说明书（1份）

I

年 3月2日

2.

1. 2. 3. 4. 6.

2015

序 言

机械制造工艺学课程设计是在我们学完了机械制造技术基础和机械制造工艺学等课程之后进行的。这是我们对所学各课程的一次深入的综合性的总复习，也是我们在走进社会工作岗位前的一次理论联系实际的训练。因此，它在我们的大学课程学习中占有重要的地位。就我个人而言，我希望能通过这次课程设计对自己未来将从事的工作进行一次适应性训练，从中锻炼自己分析问题，解决问题的能力。

此次课程设计，需要我们熟练掌握基础课程知识以及充分了解专业学科知识，如运用软件绘制零件图、毛坯图，零件加工工艺路线的定制等。同时通过设计让我们学会查询各种专业相关资料，有助于扩展我们的知识面。总的来说，就是要让所学理论知识在实际设计过程中得到最充分地利用，并不断提高自己解决问题的能力。

本设计的内容是制订操纵手柄加工工艺规程。通过分析操纵手柄从毛坯到成品的机械加工工艺过程，总结其结构特点、主要加工表面，并制定相应的机械加工工艺规程。针对操纵手柄零件的主要技术要求，选择适当的夹具进行装夹以及设计钻孔用的钻床夹具。

本着力求与生产实际相结合的指导思想，本次课程设计达到了综合运用基本理论知识，解决实际生产问题的目的。由于个人能力所限、实践经验少、资料缺乏，设计尚有许多不足之处，恳请老师给予指教。

1

1 零件分析

1.1 零件的生产类型及生产纲领

生产纲领是企业在计划期内应当生产的产品产量和进度计划。在本次课程设计题目中，已知该零件的生产类型为大批生产。由于操纵手柄轮廓尺寸小，属于轻型零件。因此，该零件的年生产纲领大于5000(件/年)。

1.2 零件的作用

本次课程设计题目给定的零件是操纵手柄（135调速器），是机床操纵杆上的一个零件，该零件的功用是传递扭矩。工人操纵手柄即可使操纵杆获得不同的转动位置，从而使机床主轴正转、反转或停止转动。

1.3 零件的工艺分析

该零件主要加工面有平面、外圆面、孔和键槽，是一个形状比较简单的零件，可通过车、铣以及钻来获得。加工个参数如下：

车Φ24及Φ18外圆面、车端面 铣D端面至尺寸18mm、铣M6端面 铣16mm×8mm的槽及其所在端面 钻Φ12、Φ10、Φ9、Φ16四个孔并倒角 攻螺纹M6及去毛刺

有以上的分析可知，可以先加工外圆表面，然后借助外圆面加工其他表面。这样子对于后续的加工，其精度要求更加容易得到保证。

2

2 铸造工艺方案设计

2.1 确定毛坯的成形方法

操纵手柄是一种常用的传动件，材料为45钢，要求具有一定的强度。由于零件轮廓尺寸不大，形状也不复杂，在使用过程中主要承受的是扭矩。并且该零件为大批生产，采用铸造生产比较合适，故可采用铸造成形。此外应尽可能选择各种已标准化、系列化的通用刀具、通用量检具及辅助工具加工及检验工件。

2.2 确定铸造工艺方案

2.2.1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45钢为材料，铸件的表面精度要求不很高，并且为大批量生产，（参考《机械工程师手册》第三篇第2节）选用砂型铸造。 2.2.2造型的选择

因铸件制造批量为大批生产（参考《机械工程师手册》第三篇第2节），故选用砂型机器造型。 2.2.3 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，本零件选择最大的截面作为分型面。这样有利于铸件的取出。

2.3 确定铸造工艺参数

2.3.1加工余量的确定

按机械砂型铸造，查《机械制造工艺设计简明手册》表2.2-5，查得铸件尺寸公差等级为8～10，加工余量等级为H，按9公差等级制造，则单侧加工余量为3.5mm，双侧加工余量为3mm，则可推出毛坯总尺寸。

3

2.3.2拔模斜度的确定

零件总体长度小于200mm（包括加工余量值在内），采用分模造型后铸件的厚度很小，靠松动模样完全可以起模，故可以不考虑拔模斜度。 2.3.3收缩率的确定

通常，45钢的收缩率为1.3%～2% ，在本设计中铸件取2% 的收缩率 2.3.4不铸孔的确定

为简化铸件外形，减少型芯数量，直径小于Φ25mm的孔均不铸出，而采用机械加工形成。 2.3.5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 =2mm～4mm圆滑过渡。

3 机械加工工艺规程设计

3.1 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。 3.1.1 粗基准的选择

对于一般的轴类零件而言，以外表面作为粗基准是合理的。但本对于零件来说Φ24 mm作为粗基准，则可造成钻孔的垂直度和轴的平行度不能保证。通常选取零件上不加工表面作为粗基准，现选取零件上Φ20mm的上下表面为粗基准，车Φ24 mm、Φ18mm。利用Φ24mm外圆面定位，加工D表面及钻孔。 3.1.2 精基准的选择

主要考虑的是基准的重合问题。当设计与工序的基准不重合时，因该进行尺寸换算。 3.1.3 制订工艺路线

4

生产为大批量生产，故采用万能机床配以专用夹具，并尽量使工序集中来提高生产率。同时还可降低生产成本。

工艺路线方案一： 工序1：铸造； 工序2：热处理；

工序3：车端面、车Φ24mm外圆，车Φ18mm，倒角3X45，3X45； 工序4：铣D端面至尺寸18 mm； 工序5：铣键及所在平面； 工序6：铣M6端面；

工序7：钻孔Φ12，倒角0.5X45； 工序8：钻孔Φ10，倒角1X45； 工序9：钻孔Φ9 mm，钻孔Φ16 mm； 工序10：攻螺纹M6； 工序11：倒角0.5X45； 工序12：去毛刺； 工序13：终检； 工序14：入库。 工艺路线方案二： 工序1：铸造； 工序2：热处理；

工序3：车端面、车Φ24mm外圆，车Φ18mm，倒角3X45，3X45； 工序4：铣D端面至尺寸18 mm；

5

工序5：铣键及所在平面、铣M6端面；

工序6：钻孔Φ12，倒角0.5X45、钻孔Φ10，倒角1X45； 工序7：钻孔Φ9 mm，钻孔Φ16 mm； 工序8：攻螺纹M6、倒角0.5X45；

工序9：去毛刺； 工序10：终检； 工序11：入库。 3.1.4 工艺方案的分析：

上述两个工艺方案的特点在于：方案一将每个工序细分，分别进行加工。方案二将部分工序集中起来，这样有利提高效率，定位精度也比较高，使用于大批量生产。经比较，从生产条件出发及生产效率方面考虑，选择工艺路线方案二。

3.2 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、工序尺寸如下： 3.2.1 车Φ24mm外圆端面

根据端面的精度要求，查《机械加工工艺师手册》表4-12，得可用粗车达到要求精度，端面参照《机械制造工艺设计简明手册》，确定工序尺寸，余量为单侧余量3.5mm，具体工序尺寸见表3-1。

表3-1工序尺寸表 工序间 经济精度 /um H11 CT9 表面粗糙度 /um Ra12.5 Ra25 工 序 名 称 车 毛 坯 工序间 余量/mm 3.5 工序间 尺寸/mm 175 178.5 工序间尺寸 公差/mm 1750?0.25 178.50?2.8 6

3.2.2 车Φ24mm外圆

根据外圆面的精度要求，查《机械加工工艺师手册》表4-10，得可用粗车达到要求精度，外圆面参照《机械制造工艺设计简明手册》，确定工序尺寸，余量为3mm；具体工序尺寸见表3-2。

表3-2 工序尺寸表

工 序 名 称 车 毛 坯 工序间 余量/mm 3 工序间 经济精度 /um H10 CT9 表面粗糙度 /um Ra12.5 Ra25 工序间 尺寸/mm 24 30 工序间尺寸 公差/mm 240?0.08 300?1.8 3.2.3 车Φ18外圆

根根据外圆面的精度要求，查《机械加工工艺师手册》表4-10，得可用粗车达到要求精度，外圆面参照《机械制造工艺设计简明手册》，确定工序尺寸，余量为3mm；具体工序尺寸见表3-3。

表3-3工序尺寸表

工 序 名 称 车 毛 坯 工序间 余量/mm 3 经济精度 /um H11 CT9 工序间 表面粗糙度 /um Ra12.5 Ra25 工序间 尺寸/mm 18 24 工序间尺寸 公差/mm 180?0.11 240?1.7 3.2.4 铣D端面至尺寸18mm

根据端面的精度要求，查《机械加工工艺师手册》表4-12，得可用粗铣达到要求精度，端面参照《机械制造工艺设计简明手册》，确定工序尺寸，余量为3mm，具体工序尺寸见表3-4。

7

表3-4工序尺寸表

工 序 名 称 铣 毛 坯 工序间 余量/mm 3 经济精度 /um H11 CT9 工序间 表面粗糙度 /um Ra6.3 Ra25 工序间 尺寸/mm 18 24 工序间尺寸 公差/mm 180?0.11 240?1.7

3.2.5 铣键槽所在平面

根据平面的精度要求，查《机械加工工艺师手册》表4-12，得可用粗铣达到要求精度，平面参照《机械制造工艺设计简明手册》，确定工序尺寸，由于（3）工部加工后，可计算得，余量为3.25mm，具体工序尺寸见表3-5。

表3-5工序尺寸表

工 序 名 称 铣 毛 坯 工序间 余量/mm 3.25 经济精度 /um H12 CT9 工序间 表面粗糙度 /um Ra6.3 Ra25 工序间 尺寸/mm 11.5 18 工序间尺寸 公差/mm ?0.15 11.50?1.7 180

3.2.6 铣16X8mm槽

根据零件图示，铣16X8键槽，根据零件表面要求，查《机械加工工艺师手册》表4-12，得粗铣即可达到要求精度。

3.2.7 铣M6端面

根据端面的精度要求，查《机械加工工艺师手册》表4-12，得可用粗铣达到要求精度，端面参照《机械制造工艺设计简明手册》，确定工序尺寸，余量为单侧余量3.5mm，具体工序尺寸见表3-6。

8

表3-6工序尺寸表

工 序 名 称 铣 毛 坯 工序间 余量/mm 3.5 经济精度 /um H12 CT9 工序间 表面粗糙度 /um Ra6.3 Ra25 工序间 尺寸/mm 15 18.5 工序间尺寸 公差/mm 150?0.18 18.50?1.7

3.2.8 Φ12 mm的孔

毛坯为实心，Φ12 mm的孔的精度为H8（查机械设计手册2008软件版—标准公差数值），查《机械加工余量手册》表5-31，确定工序尺寸及余量，具体工序尺寸见表3-7。

表3-7 工序尺寸表

工序间 经济精度 /um H8 H12 表面粗糙度 /um Ra6.3 Ra12.5 工 序 名 称 铰 孔 钻 孔 工序间 余量/mm 0.2 11.8 工序间 尺寸/mm 12 11.8 工序间尺寸 公差/mm ?0.027 120?0.18 11.803.2.9 Φ10的孔

毛坯为实心，Φ10 mm的孔的精度也按H8，查《机械加工余量手册》表5-31，确定工序尺寸及余量，具体工序尺寸见表3-8。

表3-8 工序尺寸表

工序间 经济精度 /um H8 H12 表面粗糙度 /um Ra6.3 Ra12.5 工 序 名 称 铰 孔 钻 孔 工序间 余量/mm 0.2 9.8 工序间 尺寸/mm 10 9.8 工序间尺寸 公差/mm ?0.027 100?0.15 9.80 9

3.2.10 Φ9 mm的孔

毛坯为实心，,Φ9 mm的孔的精度为H13（查机械设计手册2008软件版—标准公差数值），查《机械加工余量手册》表5-31，确定工序尺寸及余量，具体工序尺寸见表3-9。

表3-9 工序尺寸表

工序间 经济精度 /um H10 H12 表面粗糙度 /um Ra6.3 Ra12.5 工 序 名 称 绞 孔 钻 孔 工序间 余量/mm 0.2 8.8 工序间 尺寸/mm 9 8.8 工序间尺寸公公差/mm ?0.022 90?0.15 8.803.2.11 Φ16mm的孔

毛坯为Φ9 mm孔，Φ16 mm的孔的精度为H11（查机械设计手册2008软件版—标准公差数值），查《机械加工余量手册》表5-31，确定工序尺寸及余量，具体工序尺寸见表3-10。

表3-10 工序尺寸表

工序间 经济精度 /um H10 H12 表面粗糙度 /um Ra6.3 Ra12.5 工 序 名 称 绞 孔 钻 孔 工序间 余量/mm 0.25 6.75 工序间 尺寸/mm 16 15.75 工序间尺寸公公差/mm ?0.027 160?0.18 15.750

3.2.12 攻M6螺纹及倒角0.5X45

3.3 确定切削用量及基本工时

3.3.1 车Φ24mm外圆端面

（1） 选择刀具和机床

机床选择C1640车床即可，根据《切削用量简明手册》表1.1，选刀杆尺寸B?H?16mm?25mm，

10

选刀片厚度为4.5mm，根据表1.2，选择YT5硬质合金刀片，根据表1.3，选车刀几何形状为卷屑槽带倒棱型前刀面，前角?0?12，后角?0?6，主偏角?r?90，副偏角?r??15，刃倾角?0=0，

刀尖圆弧半径r0=1mm。他

（2） 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确定进给量f

根据表1.3，可知f=0.30.4mm/r，则可取进给量f=0.35mm/r。 ③确定车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，车刀刀齿后刀面最大磨损量为1.5mm，查《切削用量简明手册》表3.8，故刀具磨钝寿命T = 180min。

④只有径向进给，每分钟进给量v 按机床选取：nc= 100r/min，则 每分钟进给量：

v?f?cn?0.35?100?3m5m(

⑤检验机床功率

根据《切削用量简明手册》，当工件的硬度在HBS =174～207时，所选择的切削用量是可以采用的。

⑥计算基本工时

t?3.3.2 车Φ24mm外圆

（1） 选择刀具和机床

11

（3-1） / md/215??0.43(m i n ) （3-2） v35

机床选择C1640车床即可，根据《切削用量简明手册》表1.1，选刀杆尺寸B?H?16mm?25mm，选刀片厚度为4.5mm，根据表1.2，选择YT5硬质合金刀片，根据表1.3，选车刀几何形状为卷屑槽带倒棱型前刀面，前角?0?12，后角?0?6，主偏角?r?90，副偏角?r??15，刃倾角?0=0，

刀尖圆弧半径r0=1mm。

（2）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= 3mm。 ②确定进给量f

根据表1.3，可知f=0.30.4mm/r，则可取进给量f=0.35mm/r。 ③确定车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，车刀刀齿后刀面最大磨损量为1.5mm，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 按机床选取：nc= 100r/min，则 实际切削速度：

?24 Vc??ncd???100?7.54m(10001000 i n ) （3-3） /m每分钟进给量：

Vf?fnc?0.35?100?35(mm/min)

⑤检验机床功率

根据《切削用量简明手册》，当工件的硬度在HBS =174～207时，所选择的切削用量是可以采用的。

⑥计算基本工时

12

t?3.3.3 车Φ18mm外圆：

（1） 选择刀具和机床

L80??2.29(min) （3-4） Vf35机床选择C1640车床即可，根据《切削用量简明手册》表1.1，选刀杆尺寸B?H?16mm?25mm，选刀片厚度为4.5mm，根据表1.2，选择YT5硬质合金刀片，根据表1.3，选车刀几何形状为卷屑槽带倒棱型前刀面，前角?0?12，后角?0?6，主偏角?r?90，副偏角?r??15，刃倾角?0=0，

刀尖圆弧半径r0=1mm。

（2） 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= 3mm。 ②确定进给量f

根据表1.3，可知f=0.30.4mm/r，则可取进给量f=0.35mm/r。 ③确定车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，车刀刀齿后刀面最大磨损量为1.5mm，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 按机床选取：nc= 100r/min，则 实际切削速度：

Vc??ncd1000???100?181000?5.65(m/min)

每分钟进给量：

Vf?fnc?0.35?100?35(mm/min)

⑤检验机床功率

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根据《切削用量简明手册》，当工件的硬度在HBS =174～207时，所选择的切削用量是可以采用的。

⑥计算基本工时

t?（3）倒角倒角3X45，3X45 车削完成后，接着倒角即可。 3.3.4 铣D端面至尺寸18 mm （1）选择刀具和机床

L129?80??1.4(min) Vf35机床选择X51立式铣床即可，根据《切削用量简明手册》表3.1，选择d0=80mm的高速钢圆柱铣刀。

（2）选择铣削用量 ①铣削深度ap

由于加工余量不大，可以在一次走刀内切完，故取 ap= 3mm。 ②每齿进给量fz

查《切削用量简明手册》，当使用高速钢圆柱铣刀，取fz= 0.15mm/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铣削速度Vc和每分钟进给量Vf

根据《切削用量简明手册》表3.16， d0=80mm，z = 6，ap≤7.5mm，fz≤0.24mm/z，

Vc查?20m/min

14

n??1000Vc查1000?20??79.58(r/min) （3-5） ?d0??80

各修正系数：kMv?KMn?kMvf?0.89，ktv?Ktn?ktvf?1.0，则

Vc?Vc查?kv?20?0.89?1.0?17.8(m/min) （3-6）

??n n?nk?79.58?0.8?91.?0

按机床选取：nc= 100r/min，则

实际切削速度：

Vc?70.8 3 ( （3-7）

?nd1000???100?801000?25.13(m/min)

每分钟进给量：

Vf?f?0.15?6?10?0ZZn⑤检验机床功率

9m0m( / m （3-8）

根据《切削用量简明手册》，当工件的硬度在HBS =174～207时，所选择的切削用量是可以采用的。

⑥计算基本工时

t?3.3.5 铣键槽所在平面 （1） 选择刀具和机床

机床选择X51立式铣床即可，根据《切削用量简明手册》表3.1，选择d0=20mm的高速钢立铣刀。

15

D18??0.2(min) （3-9） Vf90

（2） 选择铣削用量 ①铣削深度ap

由于加工余量不大，可以在一次走刀内切完，故取 ap= 3.25mm。 ②每齿进给量fz

查《切削用量简明手册》，当使用高速钢立铣刀，取fz= 0.12mm/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=20mm，查《切削用量简明手册》表3.8，故刀具磨钝寿命T = 60min。

④铣削速度Vc和每分钟进给量Vf

根据《切削用量简明手册》表3.16， d0=20mm，z = 8，ap≤7.5mm，fz≤0.24mm/z，

Vc查?20m/min

n??1000Vc查1000?20??318.3(r/min) ?d0??20

各修正系数：kMv?KMn?kMvf?0.89，ktv?Ktn?ktvf?1.0，则

Vc?Vc查?kv?20?0.89?1.0?17.8(m/min)

n?n??kn?318.3?0.89?1.0?283.3(r/min)

按机床选取：nc= 100r/min，则

实际切削速度：

Vc??nd1000???100?201000?6.28(m/min)

每分钟进给量：

Vf?fZZn?0.12?8?100?96(mm/min)

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⑤检验机床功率

根据《切削用量简明手册》，当工件的硬度在HBS =174～207时，所选择的切削用量是可以采用的。

⑥计算基本工时

t?3.3.6 铣16X8mm槽

（1） 选择刀具和机床

L28??0.29(min) Vf96机床选择X51立式铣床即可，根据《切削用量简明手册》表3.1，选择d0=8mm的高速钢圆柱铣刀。

（2） 选择铣削用量 ①铣削深度ap

由于加工余量不大，可以在一次走刀内切完，故取 ap= 4mm。 ②每齿进给量fz

查《切削用量简明手册》，当使用高速钢圆柱铣刀，取fz= 0.12mm/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0.2mm，由铣刀直径d0=8mm，查《切削用量简明手册》表3.8，故刀具磨钝寿命T = 60min。

④铣削速度Vc和每分钟进给量Vf

根据《切削用量简明手册》表3.16， d0=20mm，z = 6，ap≤7.5mm，fz≤0.24mm/z，Vc查?10m/min

n??1000Vc查1000?10??397.9(r/min) ?d0??8

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各修正系数：kMv?KMn?kMvf?0.89，ktv?Ktn?ktvf?1.0，则

Vc?Vc查?kv?10?0.89?1.0?8.9(m/min)

n?n??kn?397.9?0.89?1.0?354.1(r/min)

按机床选取：n= 100r/min，则

实际切削速度：

Vc??nd1000???100?81000?2.51(m/min)

每分钟进给量：

Vf?fZZn?0.12?6?100?72(mm/min)

⑤检验机床功率

根据《切削用量简明手册》，当工件的硬度在HBS =174～207时，所选择的切削用量是可以采用的。

⑥计算基本工时

t?3.3.7 铣M6端面

（1） 选择刀具和机床

机床选择X51立式铣床即可，根据《切削用量简明手册》表3.1，选择d0=80mm的高速钢圆柱铣刀。

（2）选择铣削用量 ①铣削深度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

18

l?d?h24?8?4 ??0.28(m i n) （3-10）

Vf72

查《切削用量简明手册》，当使用高速钢圆柱铣刀，取fz= 0.15mm/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铣削速度Vc和每分钟进给量Vf

根据《切削用量简明手册》表3.16， d0=80mm，z = 6，Vc查?20m/min ap≤7.5mm，fz≤0.24mm/z，

n??1000Vc查1000?20??79.58(r/min) ?d0??80

各修正系数：kMv?KMn?kMvf?0.89，ktv?Ktn?ktvf?1.0，则

Vc?Vc查?kv?20?0.89?1.0?17.8(m/min)

n?n??kn?79.58?0.89?1.0?70.83(r/min)

按机床选取：nc= 100r/min，则

实际切削速度：

Vc??nd1000???100?801000?25.13(m/min)

每分钟进给量：

Vf?fZZn?0.15?6?100?90(mm/min)

⑤检验机床功率

根据《切削用量简明手册》，当工件的硬度在HBS =174～207时，所选择的切削用量是可以采用的。

⑥计算基本工时

19

t?3.3.8 Φ12 mm的孔

（1）选择刀具和机床

D14??0.16(min) Vf90查阅《机械制造工艺设计简明手册》表3.1－8，选择Φ11.8mm硬质合金锥柄麻花钻，机床选择Z525立式钻床。

（2）选择切削用量 ①进给量f

由《切削用量简明手册》表2.10得扩孔Φ11.8mm孔时的进给量f?0.7?0.8mm/r，并由《机械制造工艺设计简明手册》表4.2－16取f机?0.72mm/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 ≤0.80mm/r，d0≤25mm时，轴向力Ff=6080N。轴向力的修正系数均为1.0，故Ff=6080N。根据Z525立式钻床说明书，机床进给机构强度允许的最大轴向力Fmax= 8829N，由于Ff≤Fmax， 故 f = 0.72mm/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 = 0.72mm/r和铸铁硬度为HBS = 200～

11217，扩孔钻扩孔时的切削速度Vc?(?)Vc钻，由《切削》表2.15得Vc钻?14m/min故：

23

1111?(?)?14?2m.3(/ Vc?(?)V m i n ) （3-11）

23c钻23

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=2.3?1.0?0.88?0.9?0.84?1.0?1.0?1.55(m/min)

n?1000Vc1000?2.3??62(r/min) ?D??11.8根据Z525立式钻床说明书，可以考虑选择选取：n机?68r/min，降低转速，使刀具磨钝寿命

20

上升，所以，

Vc机??Dn机1000???11.8?681000?2.52(m/min)

③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= 11.8mm时，钻头后刀面最大磨损量为1.4mm，故刀具磨钝寿命T =75min。

④检验机床扭矩及功率

根据《切削用量简明手册》表2.21，2.23，所选择的切削用量是可以采用的，即：

f =.072mm/r，nc=8960r/min，vc=2.52m/min。

⑤计算基本工时

t?l?l18?0??0.16(min) （3-12） nf68?0.72

3.3.9 铰孔Φ12： （1） 选择刀具和机床

查阅《机械制造工艺设计简明手册》表3.1－17，选择Φ12高速钢锥柄机用铰刀，机床选择Z525立式钻床。

（2） 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?1.0?1.5mm/r。由《工艺》表4.2－16，得f机?1.22mm/r。

②切削速度vc

根据《切削用量简明手册》表2.24，取Vc?4?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：

21

v?vc?kv=6 (m/min)

nc?1000Vc1000?(4?8)??106?212(r/min) ?D??12根据Z525立式钻床说明书选取：n机?68r/min，所以，

V机???12?681000?2.56(m/min)

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= 12mm时，铰刀后刀面最大磨损量为0.9mm，故刀具磨钝寿命T =75min。因此，所选择的切削用量：

f =1.22mm/r，nc= 106?212r/min，vc= 2.56m/min。

④计算基本工时

t?l?l18?0??0.10(min) n机f机68?1.22（3）倒角倒角0.5X45，绞孔完成后，接着倒角即可。 3.3.10 Φ10的孔

（1）选择刀具和机床

查阅《机械制造工艺设计简明手册》表3.1－6，选择Φ9.8mm硬质合金锥柄麻花钻，机床选择Z525立式钻床。

（2） 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，d0≤25mm时，轴向力Ff= 4270N。轴向力的修正系数均为1.0，故Ff= 4270N。根据立式钻床Z525说明书，机床

22

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查?15m/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=15?1.0?0.88?0.9?0.84?1.0?1.0?9.98(m/min)

n?1000Vc查1000?15??487.2(r/min) ?D??9.8根据立式钻床Z525说明书，可以考虑选择选取：n机?195r/min，降低转速，使刀具磨钝寿命上升，所以，

Vc机??Dn机1000???9.8?1951000?6(m/min)

③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1.2mm，故刀具磨钝寿命T =75min。

④检验机床扭矩及功率

根据《切削用量简明手册》表2.21，2.23，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。

⑤计算基本工时

t?

3.3.11 铰孔Φ10：

l?l118?0??0.21(min) n机f机195?0.43 23

（1） 选择刀具和机床

查阅《机械制造工艺设计简明手册》表3.1－17，选择Φ10高速钢锥柄机用铰刀，机床选择Z525立式钻床。

（2） 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?1.0?1.5mm/r。根据 表4.2－16，得f机?1.22mm/r。 ②切削速度vc

根据《切削用量简明手册》表2.24，取Vc?4?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=6 (m/min)

nc?1000Vc1000?(4?8)??127?255(r/min) ?D??10根据Z525立式钻床说明书选取：n机?195r/min，则

V机???10?1951000?6.13(m/min)

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= 10mm时，铰刀后刀面最大磨损量为0.9mm，故刀具磨钝寿命T =75min。因此，所选择的切削用量：

f =1.22mm/r，nc= 127?255r/min，vc=6.13m/min。

④计算基本工时

t?l?l118?0??0.08(min) n机f机195?1.22（3）倒角倒1X45，绞孔完成后，接着倒角即可。 3.3.12 Φ9 mm的孔

24

（1）选择刀具和机床

查阅《机械制造工艺设计简明手册》表3.1－6，选择Φ8.8mm硬质合金锥柄麻花钻，机床选择Z525立式钻床。

（2）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，查得f机?0.28mm/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 ≤0.28mm/r，d0≤12mm时，轴向力Ff= 1230N。轴向力的修正系数均为1.0，故Ff= 1230N。根据Z525立式钻床说明书，机床进给机构强度允许的最大轴向力Fmax= 8829N， 由于Ff≤Fmax，故f =0.28mm/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 = 0.28mm/r和铸铁硬度为HBS = 200～217，取

vc=16m/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=16?1.0?0.88?0.9?0.84?1.0?1.0?10.64(m/min)

n查?1000Vc查1000?16??578.7(r/min) ?d0??8.8根据Z525立式钻床说明书，可以考虑选择选取：n机?545r/min，所以，

Vc机??d0n机1000???8.8?5451000?15.10(m/min)

③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= 8.8mm时，钻头后刀面最大磨损量为0.8mm，故刀具磨钝寿命T = 35min。

④检验机床扭矩及功率

25

根据《切削用量简明手册》表2.21，2.23，Pcc= 1.0kw， 根据立式钻床Z525说明书，所选择的切削用量是可以采用的，即

f = 0.28mm/r，nc=578.7r/min，vc=15.10m/min。

⑤计算基本工时

t?3.3.13 绞孔Φ9mm：

（1）选择刀具和机床

l?l1129?0??0.85(min) n机f机545?0.28查阅《机械制造工艺设计简明手册》表2.11，选择Φ9mm的高速钢绞刀，机床选择Z525立式钻床。

（2）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4.2－15查得f机?0.81mm/r。 ②切削速度vc

根据《切削用量简明手册》表2.24，取Vc查?6mm/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=6?1.0?0.88?5.28(m/min) n?1000Vc查1000?6??212(r/min) ?d0??9根据Z525立式钻床说明书选取：nc=195r/min，所以，

vc???d0?n1000???9?1951000?5.51(m/min）

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= 9.96mm时，铰刀后刀面最大磨损量为0.6mm，故

26

刀具磨钝寿命T = 35min。因此，所选择的切削用量：

f =0.81mm/r，nc=212r/min，vc= 5.51m/min。

④计算基本工时

t?l?l1129?0??0.82(min) n机f机195?0.813.3.14 Φ16mm的孔

（1）选择刀具和机床

查阅《机械制造工艺设计简明手册》表3.1－6，选择Φ15.75mm硬质合金锥柄麻花钻，机床选择Z525立式钻床。

（2） 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查得f机?0.28mm/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 ≤0.28mm/r，d0≤12mm时，轴向力Ff= 1230N。轴向力的修正系数均为1.0，故Ff= 1230N。根据Z525立式钻床说明书，机床进给机构强度允许的最大轴向力Fmax= 8829N， 由于Ff≤Fmax，故f =0.28mm/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 = 0.28mm/r和铸铁硬度为HBS = 200～217，取

vc=16m/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=16?1.0?0.88?0.9?0.84?1.0?1.0?10.64(m/min)

n?1000Vc查1000?16??323.4(r/min) ?d0??15.75根据Z525立式钻床说明书，可以考虑选择选取：n机?545r/min，所以，

27

Vc机??d0n机1000???15.75?5451000?26.97(m/min)

③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= 15.75mm时，钻头后刀面最大磨损量为0.8mm，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2.21，2.23，Pcc= 1.0kw， 根据立式钻床Z525说明书，所选择的切削用量是可以采用的，即

f = 0.28mm/r，nc=323.4r/min，vc=26.97m/min。

⑤计算基本工时

t?l?l140?0??0.26(min) n机f机545?0.283.3.15 绞Φ16mm的孔

（1）选择刀具和机床

查阅《机械制造工艺设计简明手册》，选择d0=16mm高速钢锥柄机用铰刀，机床选择Z525立式钻床。

（2）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机?0.81mm/r。 ②切削速度vc

根据《切削用量简明手册》表2.24，取 Vc查?6mm/mi。根据《切削用量简明手册》表2.31，切n削速度的修正系数为：kTv?1.0，kMv?0.88，故：

v?vc?kv=6?1.0?0.88?5.28(m/min)

28

n查?1000Vc查1000?6??119.4(r/min) ?d0??16根据Z525立式钻床说明书选取：n机?195r/min，所以，

Vc机??d0n机1000???16?1951000?9.8(m/min)

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=16mm时，铰刀后刀面最大磨损量为06mm，故刀具磨钝寿命T = 35min。因此，所选择的切削用量：

f = 0.8mm/r，nc= 119.4r/min，vc= 9.8m/min。

④计算基本工时

t?l?l140?0??0.24(min) n机f机195?0.81（3）倒角倒0.5X45，绞孔完成后，接着倒角即可。 3.3.16 攻螺纹M6

查阅《机械制造工艺设计简明手册》，选普通螺纹丝锥M6，P=1mm，Z525立式钻床机床，切削用量选为：v?1mm/r，按机床使用说明书选取：n?272r/min，则

V??dn1000???6?2721000?5.13(m/min)

计算切削基本工时：

t?l10??0.04min f?n1?272

29

4 夹具选用

组合夹具是一种零、部件可以多次重复使用的专用夹具。经生产实践表明，与一次性使用的专用夹具相比，它是以组装代替设计和制造，故具有以下特点：

（1） 灵活多变、适应范围广，可大大缩短生产准备周期。 （2） 可节省大量人力、物力，减少金属材料的消耗。

（3） 可大大减少存放专用夹具的库房面积，简化了管理工作。

现采用槽系组合夹具，即以槽和键相配合的方式来实现元件间的定位，元件的位置可沿槽的纵向作无级调节，故组装灵活，适用范围广。可选的元件有：方形基础件、垫片、垫板、支承块、定位销、V型块、定位支承块、钻模板、压板、螺栓、螺母等。 组装夹具并经过适当调整以达到加工精度。

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5 总结

为期两周的课程设计已经接近尾声，回顾整个过程，在老师的指导下，我取得了可喜的成绩，课程设计作为《机械制造工艺学》课程的重要环节，使理论与实践更加接近，加深了理论知识的理解，强化了生产实习中的感性认识。

本次课程设计主要是机械加工工艺规程设计。我们运用了基准选择、切削用量选择计算、机床选用、时间定额计算、以及夹具设计等方面的知识。通过此次设计，使我们基本掌握了零件的加工过程分析以及零件图、毛坯图的绘制、工艺文件的编制等。学会了查相关手册、选择使用工艺装备等等。

此次课程设计对我来说获益匪浅，让我体会到了实际解决问题的重要性。在设计过程中，要运用所学的理论知识，要查阅各种资料，尽管有些繁琐，同时也让我意识到自己还有许多还未掌握的知识，这些知识只有在实际设计中才能学会的。

总的来说，这次设计，使我们的基本理论知识在实际解决问题中得到了一次较好的训练。提高了我们的思考、解决问题创新设计的能力，为以后的设计工作打下了较好的基础。由于能力所限，设计中还有许多不足之处，恳请各位老师、同学们批评指正！

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参考文献

[1] 张力，张恒著.复合材料汽车零部件设计制造及应用[M].北京：科学出版社，2010.3，

101~159

[2] 杨朝丽.计算机辅助工程（CAE）发展现状及其应用综述 [J].昆明：昆明大学, 2003，47

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本文来源：https://www.bwwdw.com/article/m4nr.html