连杆支座设计说明书

机械制造工艺学

课程设计说明书

题目：设计“连杆支座”零件的机械

加工工艺规程（大批生产）

院、系别 物 理 与 机 电 工 程 学 院 班 级 2008级机械设计制造及其自动化（1）班 姓 名 学 号 指导老师

2011 年 月 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…………………………………………………………6

3.1基面的选择………….……………………………………………..…………6 3.2确定机械加工序尺寸及基本工时…….…………………………..…………9

4 夹具选用……….………….……………………………………………….…….29 5 总结………………………..…………………………………………………..…30 参考文献…………………………………………………………...…………….…31

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机械制造工艺学课程设计任务书

设计题目：设计“连杆支座”零件的机械加工工艺规程（大批生产）

设计要求： 1、未注明铸造圆角R3 、锐边倒钝

3、材料：HT150

设计内容： 1.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（17张）

课程设计说明书（1份）

2012I

年 5月28日

2 2. 3. 4. 6.

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。

通过课程设计使我们能熟练运用机械制造工艺学课程中的理论知识以及在生产实习中学到的实践知识，正确地解决一个零件在加工中的定位、夹紧以及工艺路线安排、工艺尺寸确定等问题，保证零件加工质量。培养了学生分析和解决工程实际问题的能力，使我们掌握机械零件的设计、加工及检验的方法，提高设计出高效、省力、经济合理而能保证加工质量的夹具的能力。学会使用设计手册和图表资料。掌握与本设计有关的各种资料的名称、出处，能够做到熟练运用。 就个人而言，通过这次设计能够初步具备了设计一个中等复杂程度零件（连杆支座）的工艺规程的能力和基本原理及方法，也是熟悉和运用有关手册、图表等技术资料的一次实践机会，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的训练，从中锻炼自己分析、解决问题的能力，为今后参加工作打下一个良好的基础。

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。

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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。由于连杆支座轮廓尺寸小，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

题目所给定的零件时连杆支座。它的主要作用是用来连接、支撑、固定作用。要求零件的配合要符合精度和位置要求。

1.3 零件的工艺分析

由老师所给的零件图可得知，该零件的材料为HT150。根据所学的《机械工程材料》可知该材料具有良好的铸造性能，工艺简单，铸造应力小，不用人工时效处理，减震性优良，并有一定的机械强度，适用于承受中等应力中工作的零件。为此，以下是连杆支座需要加工的表面以及加工表面之间的位置要求：

1、支座孔Φ45与以及与此相通的Φ16的孔、M12螺纹孔 2、连杆上的通孔Φ12

3、连杆支座底面A面、上端面G面、Φ16的孔端面N面、M12螺纹孔端面J面、连杆阶梯轴表面C面及端面E面M面，支座中心线与支座底A面的垂直度误差为0.01mm，连杆阶梯轴中心线与支座底A面的平行度误差为0.01mm。 4、其余表面和孔通过铸造直接获得。

由以上分析可知，可以先粗加工支座下端面A面，然后以此作为基准加工其他需要加工的孔和表面，并且保证位置精度要求。根据各加工方法的经济精度及机床所能达到的位置精度，并且此连杆支座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。

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2 铸造工艺方案设计

2.1 确定毛坯的成形方法

根据机械制造工艺学课程设计任务书的要求可知，该连杆支座零件的生产纲领为大量生产。为提高生产效率、保证加工精度，另外灰铸铁属于脆性材料，故不能锻造和冲压而应该采用浇铸成型，这同时也符合了零件的技术要求。查《实用机械加工工艺手册》第190页表3-10,选用铸件为砂型造型尺寸公差等级为CT=10。

2.2 确定铸造工艺方案

2.2.1铸造方法和造型的选择

已知，该零件为铸件，生产纲领为大批量生产，根据《金属工艺学》可知该毛坯零件的铸造方法选用砂型机器造型。由于铸件从开始铸造到铸造出成型零件，该零件存在很多的内应力，为了保证铸件的质量，在铸造后需安排人工进行时效处理。在时效处理后，要对铸件进行涂料，以免铸件表面被破坏。 2.2.2 分型面的选择

在零件铸造过程中要选择好分型面是非常重要的，如果选择不好的话，不仅仅是影响铸件的质量，而且还会使制模、造型、造芯、合型或清理等工序复杂化，甚至还可增加机械加工工作量。因此，分型面的选择应能在保证铸件质量的前提下，尽量简化工艺，节省人力物力。

2.3 确定铸造工艺参数

2.3.1加工余量的确定

根据《实用机械零件工艺性手册》P190表3-10成批和大批量生产的尺寸公差等级查得该铸造尺寸公差等级为CT8~10。表2.2-4可以确定各表面的加工余量如下表所示：

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表2-1毛坯图的基本尺寸及加工余量

加工表面代号 端面A面 外圆面C面 端面E面 端面G面 内孔F J面 端面A面 端面N面 基本尺寸 154 32 94 80 45 154 84 44 加工余量等级 加工余量数值 10 10 10 10 10 10 10 10 8mm 5mm 5.5mm 5.5mm 5mm 8mm 5.5mm 5mm 说明 单侧加工 双侧加工 单侧加工 单侧加工 孔降一级双侧加工 单侧加工 单侧加工 单侧加工

图3-1 连杆支座各表面标注

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2.3.2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，HT150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。基面选择得正确与合理，可以使加工质量得到保证和提高，同时，生产率也得到提高。否则，加工工艺过程中会出现很多问题，更有甚者，还会造成零件的大批报废，使生产无法正常进行，并且给企业带来巨大损失。 3.1.1 粗基准的选择

对于一般的轴类零件而言，以外圆作为粗基准是完全合理的。对于本零件来说，应尽可能选择不加工表面为粗基准。按照有关粗基准的选择原则（即当零件有不加工表面时，应以这些不加工表面作粗基准，若零件有若干个不加工表面时，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和在设计过程中所考虑的要求，选择零件的重要面或重要孔做基准。在保证各加工面均有加工余量的前提下，使重要孔或面的加工余量尽量均匀，同时，还要保证定位夹紧的可靠性，装夹的方便性，减少辅助时间，所以Φ60外圆面作为粗基准。

3.1.2 精基准的选择

主要应该考虑基准重合的问题。当设计基准与工序基准不重合时，应该进行尺寸换算。在装夹连杆支座时，连杆支座的下端面既是定位基准又是设计基准，用它作为精基准，能使

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加工遵循基准重合的原则。孔的加工及左右两端面都采用底面做基准，这使得工艺路线又遵循“基准统一”的原则，下端面的面积比较大，定位比较稳定，夹紧方案也比较简单、可靠、操作方便。 3.1.3 制订工艺路线

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。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： 方案一：

工序I 铣Φ100端面A面； 工序II 倒角1X45° 工序III 铣Φ60端面G面； 工序IV 镗Φ45孔（不到尺寸） 工序V 精镗Φ45孔，倒角1X45°； 工序VI 粗车Φ32外圆面C面； 工序VII 半精车Φ32外圆面C面； 工序VIII

粗磨Φ32外圆面C面；

工序IX 精磨Φ32外圆面C面； 工序X 钻、扩、铰Φ12孔至图样尺寸； 工序XI 铣Φ32端面M面 工序XII 铣Φ48端面E面 工序XIII

倒角1X45°

工序XIV 铣20X20端面J面 工序XV 钻M12螺纹底孔Φ10 工序XVI 攻螺纹M12 工序XVII

粗铣Φ28端面N面

工序XVIII 半精铣Φ28端面N面 工序XIX 精铣Φ28端面N面 工序XX 钻、扩、铰Φ16孔 工序XXI 检查

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方案二：

工序I 铣Φ100端面A面

工序II 钻、扩、铰Φ45孔至图样尺寸； 工序III 钻、扩、铰Φ16孔 工序IV 铣Φ60端面G面 工序V 倒角两个1X45° 工序VI 钻M12螺纹底孔Φ10 工序VII 攻螺纹M12 工序VIII

粗铣Φ28端面N面

工序IX 半精铣Φ28端面N面 工序X 精铣Φ28端面N面 工序XI 铣Φ48端面E面 工序XII 铣Φ32端面M面 工序XIII

粗车Φ32外圆面C面；

工序XIV 半精车Φ32外圆面C面； 工序XV 粗磨Φ32外圆面C面； 工序XVI 精磨Φ32外圆面C面； 工序XVII

钻、扩、铰Φ12孔至图样尺寸；

工序XVIII 倒角1X45° 工序XIX 检查

3.1.4 工艺方案的比较与分析

上述两个工艺方案的特点在于：方案一是先加工A面，再以A面为精基准加工Φ45内孔，以及Φ32外圆面，这样能同时保证所要求的垂直度及平行度要求；方案二对Φ45的内孔采用钻扩铰方法，并同时钻扩铰Φ12孔，减少装夹次数。两工艺方案大体遵循了工艺路线拟订的一般原则，大致看来还是合理的。通过仔细考虑零件的技术要求以及加工手段的优化之后，仍有某些工序存在一些问题，还值得进一步讨论。图样规定：Φ45要与底面A面垂直，垂直度公差为0.01mm，Φ32外圆面与底面平行度要求，公差为0.01mm，因此加工Φ45孔与Φ32外圆面应该以A面为基准，这样能保证设计基准与加工基准的重合。另外Φ45粗糙度要求较高，可以通过钻扩铰完成也可以用粗镗-半粗镗-精镗来完成，为了减少工艺路线和装夹次数，

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可以使用钻扩铰来加工更好。综合以上几点，以及方案一方案二，整理修改后的工艺路线如下：

工序I 铣Φ100端面A面及倒角1X45°；以Φ60外圆面S面为定位基准，采用X51

立式铣床

工序II 铣Φ60端面G面；Φ100端面A面为定位基准，采用X51立式铣床

工序III 钻扩铰Φ45孔至图样尺寸；Φ100端面A面为定位基准，采用Z5150A立式钻床 工序IV 粗车Φ32外圆面C面；Φ100端面A面及Φ45孔为定位基准，选用C620-1 工序V 车Φ32端面M面，Φ100端面A面及Φ45孔为定位基准，选用C620-1

工序VI 车Φ48端面E面并倒角1X45°，Φ100端面A面及Φ45孔为定位基准，选用C620-1 工序VII 半精车Φ32外圆面C面；Φ100端面A面及Φ45孔为定位基准，选用C620-1 工序VIII

粗磨Φ32外圆面C面；Φ100端面A面，选用外圆磨床M135

工序IX 精磨Φ32外圆面C面；Φ100端面A面，选用外圆磨床M135

工序X 钻、扩、铰Φ12孔至图样尺寸；Φ100端面A面及外圆面C面为定位基准，采用Z5150A

立式钻床；

工序XI 铣20X20端面J面，Φ45孔为定位基准，采用X51立式铣床； 工序XII 粗铣Φ28端面N面，Φ45孔为定位基准，采用X51立式铣床； 工序XIII

半精铣Φ28端面N面，Φ45孔为定位基准，采用X51立式铣床；

工序XIV 精铣Φ28端面N面，Φ45孔为定位基准，采用X51立式铣床； 工序XV 钻M12螺纹底孔Φ10.2mm，Φ45孔为定位基准，采用Z5150A立式钻床 工序XVI 钻、扩、铰Φ16孔，Φ45孔为定位基准，采用Z5150A立式钻床 工序XVII

攻螺纹M12

工序XVIII 终检入库

以上工艺工程详见“机械加工工艺过程综合卡片”

3.2 确定机械加工余量及工序尺寸

前面根据资料已初步确定工件各面的总加工余量，现在根据计算法（相应因素查《机械制造工艺学》P168表4-10，铸件尺寸公差查《机械加工工艺手册》3-12表3.1-21及表3.1-24；加工余量查《机械加工工艺手册》3-59表3.2-9~20）确定各表面的各个加工工序的加工余量如下：

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3.2.1孔表面（公差查《互换性与测量技术》p17表2-2）

表3-1 孔的加工内容及余量

加工 表面 加工 内容 钻孔 0.018?16?mm?0加工 余量 15mm 精度等级 IT11 表面工序尺寸 粗 糙度 0.11?15??0mm 0.07?15.85??0mm 0.018?16?mm ?0工序余量 最小 14.89mm 0.78mm 0.132mm 0.24mm 1.65mm 0.239mm 最大 15mm 0.96mm 0.22mm 5.6mm 1.91mm 0.35mm 11mm 0.861mm 0.22mm 6.3 3.2 1.6 6.3 3.2 1.6 扩孔 铰孔 铸件 钻 0.85mm IT10 0.15mm IT7 5mm 3mm CT10 IT11 ?40?2.6mm 0.16?43??0mm 0.02?45??0mm 扩孔 铰孔 钻 1.75mm IT10 0.25mm IT7 11mm IT11 0.10?44.75??0mm ?0.02?450mm 0.011?11?mm ?06.3 10.989mm 0.78mm 0.132mm 0.018?12?mm?0扩孔 铰孔 0.85mm IT10 0.15mm IT6 10.2mm IT11 0.07?11.85??0mm 3.2 0.018?12?mm ?00.011?10.2?mm ?0 1.6 M12

钻孔 6.3 10.189mm 10.2mm 10

3.2.2平面工序尺寸（公差查《互换性与测量技术》p17表2-2）

表3-2 表面加工的加工内容及余量

工序号 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 13 14

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工序 内容 铸件 粗铣A面 精铣A面 铸件 粗铣G面 精铣G面 铸件 粗车C面 半精车C面 粗磨C面 精磨C面 铸件 粗铣N面 半精铣N面 精铣N面 铸件 铣J面 铸件 车M端面 铸件 车E端面 加工 余量 5.5 4 1.5 5.5 4 1.5 5 3.5 1 0.3 0.2 5 3.4 1 0.6 8 8 8 8 5.5 5.5 基本 尺寸 85.5 84 81.5 80 33.5 32.5 32.2 32 45.6 44.6 44 154 154 94 经济 精度 CT10 IT12 IT8 CT10 IT12 IT8 CT10 IT12 IT10 IT9 IT7 CT10 IT12 IT10 IT8 CT10 IT12 CT10 IT12 CT10 IT12 工序尺寸及偏差 ?1.6 0?0.350?0.054工序余量 最小 2.4 1.15 2.4 1.15 2.2 0.75 0.2 0..138 2.0 0.75 0.5 6 6 3.9 最大 5.95 1.554 4.35 1.85 5.05 1.1 0.362 0.225 5.05 1.1 0.639 10.4 10.4 7.45 ?1.6 0?0.35 0?0.35?1.3 0?0.250?0.10 0?0.0620?0.025?1.4 0?0.250?0.100?0.039 ?2.0 0?0.4 ?2.0 0?0.4 ?1.6 0?0.35

3.3.1铣Φ100端面A面及倒角1X45°；以Φ60外圆面S面为定位基准

（1）加工条件

工件材料：HT150,σb =120~175MPa，铸造;

加工要求：粗铣φ100孔下端A面，加工余量4mm; 再精铣加工余量1.5mm 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＝5°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’=2°。

（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=0.14~0.24mm/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≤0.24mm/z时，vt=108m/min,nt=196r/min,vft=370mm/min。各修正系数为：kMV= 1.0，kSV= 0.8。切削速度计算公式为：

vc?cvd0qv (2-1) pvkvmTapxvfzyvaeuvz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?0.18?0.35?72?0.2?1212

确定机床主轴转速：

ns?1000vc?361r/min。 (2-2) ?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=

?d0n3.14?125?300=m/min=118m/min (2-3) 10001000 f zc=v fc/(ncz)=390/(300×12) mm/z=0.1mm/z (2-4) 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 L?l?y?? (2-5) vf 查《切削手册》表3. 26，入切量及超切量为：L=100+15=115mm，则：

tm＝L/ Vf=115/390=0.30min

3.3.2 铣Φ60端面G面；Φ100端面A面为定位基准，采用X51立式铣床

（1）切削机床、刀具、进给、时间定额及其计算过程同工序I。 （2）计算基本工时：

查《切削手册》表3. 26，入切量及超切量为：l??=12mm，则： tm＝L/ Vf=(60+12)/390=0.19min。

3.3.3钻、扩、铰Φ45孔至图样尺寸；Φ100端面A面为定位基准，并保证垂直度0.01mm，孔精度达到IT7,表面粗糙度达到1.6um

（1）加工条件

工件材料：HT150铸铁。

加工要求：孔的直径为45mm，公差为H7，表面粗糙度Ra1.6?m。 机床：Z5150A立式钻床

刀具：加工工序为钻、扩、铰，加工刀具分别为：钻孔——Φ43mm标准高速钢麻花钻，磨出双锥和修磨横刃；扩孔——Φ44.75mm标准高速钢扩孔钻；铰孔——Φ45mm标准高速铰

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刀。选择各工序切削用量。

（2）选择钻孔切削用量 1）确定进给量

查《加工工艺手册》，f?0.056~1.8mm/rl系数为0.5,则：

f?(0.056~1.8)?0.5?(0.028~0.9)mm/r

d?8043?1.86?3，由《切削手册》表2.7,

按钻头强度选择:查《切削手册》表2.8,钻头允许进给量为：f?1.8mm/r；

按机床Z5150A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16000N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：0.028~0.9mm/r。最终查Z5150A立式钻床说明书选择进给量f?0.43mm/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=8500N，轴向力修正系数为1.0，故Ff=8500N。根据Z5150A立式钻床使用说明书，机床进给机构允许的最大轴向力为16000N﹥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?mxvTapfyvkv （m/min） (2-6)

其中，Cv?9.5，d0?43mm，zv?0.25，m?0.125，ap?9，xv?0，yv?0.55，f?0.43，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?430.25vc?0.125?0.85?19.72m/min

60?1?0.430.554）检验机床扭矩及功率

查《切削手册》表2.20，当f≤0.43, do≤43mm时，Mt=144.2N?m，修正系数均为1.0，故

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MC=144.2 N?m。查机床使用说明书：Mm =350 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，PE?2.8?0.81?2.26kw。 由于Mc?Mm，PC?PE，故切削用量可用，即：

f?0.43mm/r，n?nc?272r/min，vc?19.72m/min

5）计算工时

l1?0.5(D?D2?a?2)?(1~3)?0.5(120?1202?452)?(1~3)?7mm

tm?（3）扩孔至Φ44.75

L80?7?1??0.752min nf272?0.431）查《切削手册》表2.10，扩孔进给量为：f?0.7~0.9mm/r，并由机床使用说明书最终选定进给量为：f?0.81mm/r。

2）根据资料，切削速度 v?0.4v钻，其中v钻为用钻头钻同样尺寸实心孔时的切削速度，故 v?0.4?19.72?7.89m/min (2-7) ns?1000?7.89?56.2r/min

44.75??根据机床使用说明书选取 nw?197r/min。

3）基本工时

tm?（4）铰孔至Φ45mm

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?0.85mm/r，机床主轴转速取为nw=160r/min，则其切削速度为：v?n?d?19.78m/min。

（5）计算工时

L?80?8?88mm，则：

L?7?180?7?1??0.55min

197?0.81197?0.81 tm?8888??0.65min nw?f160?0.853.3.4粗车Φ32外圆面C面；Φ100端面A面及Φ45孔为定位基准，选用C620-1

（1）加工条件

15

工件材料：HT150,σb =120~175MPa，铸件。

加工要求：粗车Φ32外圆面C面，加工余量3.5mm，可一次加工。 刀具：可转位外圆车刀，刀片材料YT15，刀杆尺寸16X25 mm2 （2）计算切削用量 1）确定进给量f：

查《切削加工手册》表8-50P633，，当ap?3mm，直径为37mm时f=0.4～0.6mm/r ，结合C620-1说明书取f=0.5 mm/r ap=3.5mm 。

2）确定切削速度及主轴转速

查《切削手册》知Vc=70～90 m/min取Vc=75 m/min 则

n=1000Vc/ ?dw =645r/min

由C620-1说明书取n=660r/min 故实际切削速度为：

V?n?d/1000?76.7 m/min

(3)检验机床功率 查《切削手册》得Kc=2305 pc?kc?ap?vc?0.50.5?2305?3.5?76.7??5.15Kw (2-8) 6000060000由于机床C620-1说明书查得主轴电动机功率为7.8 Kw，当转速为n=660r/min，机床主轴传出最大功率为5.5kw，故Pn＜Pc，所以机床功率足够，可以正常加工。

(4)计算基本工时 t?L?y??60?8??0.21min nf660?0.53.3.5车Φ32端面M面，Φ100端面A面及Φ45孔为定位基准.

(1)加工条件

工件材料：HT150,σb =120~175MPa，铸件。

加工要求：粗车Φ32端面M面，加工余量8mm，分三次加工，ap=3mm计。 刀具：刀片材料YT15，刀杆尺寸16X25 mm2 (2)计算切削用量 1）确定进给量f：

16

查《切削加工手册》，当刀杆尺寸6X25 mm2，ap?3mm，直径为37mm时f=0.4～0.5mm/r ，结合C620-1说明书取f=0.5 mm/r ap=3mm 。

2）确定切削速度 《切削手册》表1.27，切削速度的计算公式（寿命T=60min）

vc?cvTmapxvfyvkv （m/min） (2-9)

其中，Cv?242，m?0.2，ap?9，xv?0.15，yv?0.35，f?0.5，查得修正系数：kmv?1.44，

ksv?0.15，kkv?1.04，kkrv?0.81，kBv?0.97故实际的切削速度：

vc?242?1.44?0.8?1.04?0.81?0.97?108.6m/min 0.20.150.3560?3?0.53)确定主轴转速

n=1000Vc/ ?d=1000X108.6/（3.14X65）=532(r/mm)

按机床说明书，取n=600 r/mm。

(3)计算基本工时 走刀次数为3，所以：

t?L?y??32?8??3?0.3min nf600?0.53.3.6车Φ48端面E面，Φ100端面A面及Φ45孔为定位基准，选用C620-1

(1)加工条件

工件材料：HT150,σb =120~175MPa，铸件。

加工要求：粗车Φ48端面E面，加工余量5.5mm，分二次加工，ap=3mm计。 刀具选择：刀片材料YT15，刀杆尺寸16X25 mm2 (2)计算切削用量 1)确定进给量f：

查《切削加工手册》表8-50P633，当刀杆尺寸16X25 mm2，ap?3mm，f=0.4～ 0.5mm/r ，结合C620-1说明书取f=0.5 mm/r ap=3mm 。

确定切削速度 《切削手册》表1.27，切削速度的计算公式（寿命T=60min）

vc?cvTmapxvfyvkv （m/min）

其中，Cv?242，m?0.2，ap?9，xv?0.15，yv?0.35，f?0.5，查得修正系数：kmv?1.44，

17

ksv?0.15，kkv?1.04，kkrv?0.81，kBv?0.97故实际的切削速度：

vc?242?1.44?0.8?1.04?0.81?0.97?108.6m/min

600.2?30.15?0.50.352）确定主轴转速

n=1000Vc/ ?d=1000X108.6/（3.14X65）=532(r/mm)

按机床说明书，取n=600 r/mm。

(3)计算基本工时 走刀次数2

t?L?y??nf?2?19?8?2?0.18min

600?0.53.3.7半精车Φ32外圆面C面；Φ100端面A面及Φ45孔为定位基准，选用C620-1

(1)加工条件

工件材料：HT150,σb =120~175MPa，已粗车过的铸件外圆面。 加工要求：半精车Φ32.5 C面，加工余量1mm。 刀具：刀片材料YT15，刀杆尺寸16X25 mm2 (2)确定背吃到量 ap=1mm (3)计算切削用量 1)确定进给量f：

查《切削加工手册》表8-50P633，当刀杆尺寸16X25 mm2，ap?3mm，d=32.5mm，f=0.3～0.4mm/r ，结合C620-1说明书取f=0.36 mm/r 。

2）确定切削速度 查《切削加工手册》表8-57P638，切削速度vc=1.33~1.83m/s,考虑到进给量比较大，故取vc=1.4m/s=84m/min.

3）确定主轴转速

n=1000Vc/ ?d=1000X84/（3.14X32.5）=823.13((r/mm)

查手册的n取800r/min

由于半精车切削力比较小，故不需要验算，最后选定半精车切削用量为：

ap?3mm，f=0.36 mm/r，vc=84m/min，n=800r/min

(4)计算基本工时

t?

L?y??nf?60?8?0.24min

800?0.3618

3.3.8粗磨Φ32外圆面C面；Φ100端面A面，选用M7150A外圆磨床.

(1)加工条件

工件材料：HT150,σb =120~175MPa，半精车过的铸件外圆面。 加工要求：粗磨Φ32c面，加工余量0.3mm。

刀具选择：见《工艺手册》第三章中磨料选择各表，结果为WA46KV6P 20x6x8mm（白刚玉，粒度46#，中软1级硬度，6号组织）

(2)切削用量的选择：（见机床使用说明书） 砂轮转速 n砂?1500r/min，v砂?27.5m/s 轴向进给量 fa?3mm 径向进给量 fr?0.15mm 工件速度 vw=10m/min

(3)计算切削工时。K系数1.1，Zb单边余量，v工作台速度

tm?2LbZbK?2?0.282min (2-10)

1000vfafr3.3.9精磨Φ32外圆面C面；Φ100端面A面，选用M7150A卧轴距台面磨床.

(1)加工条件

工件材料：HT150,σb =120~175MPa，已粗磨过的铸件外圆面。 加工要求：精磨Φ32c面，加工余量0.2mm。

刀具选择：见《工艺手册》第三章中磨料选择各表，结果为WA36KV6P 20x6x8mm（白刚玉，粒度36#，中软1级硬度，6号组织）

(2)切削用量的选择：（见机床使用说明书） 砂轮转速 n砂?1500r/min，v砂?27.5m/s 轴向进给量 fa?3.5mm 径向进给量 fr?0.10mm 工件速度 vw=6m/min

(3)计算切削工时。K系数1.1，Zb单边余量，v工作台速度

19

tm?2LbZbK?2?0.241min

1000vfafr3.3.10钻、扩、铰Φ12孔至图样尺寸；Φ100端面A面及外圆面C面为定位基准。

工件材料为HT150铸铁。孔的直径为12mm，公差为H7，表面粗糙度Ra1.6?m。加工机床为Z5150A立式钻床，加工工序为钻、扩、铰，加工刀具分别为：钻孔——Φ11mm标准高速钢麻花钻，磨出双锥和修磨横刃；扩孔——Φ11.85mm标准高速钢扩孔钻；铰孔——Φ12mm标准高速铰刀。选择各工序切削用量。

(1)选择钻孔切削用量 1）确定进给量

按加工要求确定进给量：查《加工工艺手册》，f?0.056~1.8mm/r，ld?3212?2.67?3，由《切削手册》表2.7,系数为0.5,则：f?(0.056~1.8)?0.5?(0.028~0.9)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?1.8mm/r；按机床Z5150A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16000N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：0.028~0.9mm/r。最终查Z5150A立式钻床说明书选择进给量f?0.38mm/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=6800N，轴向力修正系数为1.0，故Ff=6800N。根据Z5150A立式钻床使用说明书，机床进给机构允许的最大轴向力为16000N﹥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）确定切削速度v 《机械加工工艺手册》表28-15，由插入法得：

v?12.3m/min，F?6800N，T?57.71N?M，Pm?1.25kW

由于实际加工条件与上表所给条件不完全相同，故应对所的结论进行修正。 表28-3，kMv?0.81，klv?0.63，故

v'?12.3m/min?0.81?0.63?6.28(m/min)

20

n'?1000?6.28?181.9r/min

π?11

查Z535机床说明书取n?185r/min。 实际切削速度为：

v?dnπ185?3.14?11??6.39m/min 100010004）检验机床扭矩及功率

查《切削手册》表2.20，当f≤0.38, do≤15mm时，Mt=158.7N?m，修正系数均为1.0，故MC=158.7 N?m。查机床使用说明书：Mm =350 N?m。查《切削手册》表2.23,钻头消耗功率：Pc=1.35kw。查机床使用说明书，

PE?2.8?0.81?2.26kw。

由于Mc?Mm，PC?PE，故切削用量可用，即：f?0.38mm/r，n?nc?185r/min，vc?8.71m/min

5）计算工时

t?L?y??nf?32?8?0.57min

185?0.38(2)扩孔至Φ11.85

1）查《切削手册》表2.10，扩孔进给量为：f?0.7~0.9mm/r，并由机床使用说明书最终选定进给量为：f?0.78mm/r。

2）根据资料，切削速度 v?0.4v钻，其中v钻为用钻头钻同样尺寸实心孔时的切削速度，故 v?0.4?6.39?2.556m/min

ns?1000?2.752?74.0r/min

11.85?π根据机床使用说明书选取 nw?155r/min。

3)基本工时

t?L?y??nf?32?8?0.33min

155?0.78(3)铰孔至Φ12mm

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?0.88mm/r，机床主轴转速取为nw=140r/min，则其切削速度为：

21

v?dnπ140?3.14?12??5.28m/min 10001000

(4)计算机动时切削工时

t?L?y??nf?32?8?0.32min

140?0.883.3.11 铣20X20端面J面，Φ45孔为定位基准

(1)加工条件

工件材料：HT150,σb =120~175MPa（材料力学P27表2.1），铸造件; 加工要求：粗铣20X20端面J面，加工余量8mm; 机床：X51立式铣床； 刀具：YG6硬质合金端铣刀。 (2)切削用量 1）确定切削深度ap

因为加工余量8mm，故选择ap=4mm，两次走刀即可完成。

2）确定每齿进给量fz

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 根据机床说明书选择：fz=0.10mm/z。

3）确定主轴回转转速和实际切削速度

参考手册，当d0=125mm，Z=12，ap=4，fz=0.1mm/z时，v=96m/min

ns?1000v/?d0?244.59r/min

根据机床使用说明书nw?237.5r/min，故实际切削速度为：

v?dnπ125?3.14?237.5??93.2m/min 10001000 (3)校验机床功率

fm?fzznw?285mm/min (2-11)

根据《切削手册》表3.24，近似为Pcc=2.37kw,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，nw=237.5r/min，

22

v?93.2m/min，fm?285mm/min，fz=0.1mm/z。

(4)计算基本工时

t?L?y??nf?125?9?2?0.94min 285

3.3.12粗铣Φ28端面N面，Φ45孔为定位基准，采用X51立式铣床

(1)加工条件

工件材料：HT150,σb =120~175MPa（材料力学P27表2.1），铸造件; 加工要求：粗铣Φ28端面N面，加工余量3.4mm; 机床：X51立式铣床； 刀具：YG6硬质合金端铣刀。 (2)切削用量 1）确定切削深度ap

因为加工余量较小，可以一次走刀完成，故选ap=3.4mm 2）确定每齿进给量fz

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根据机床说明书选择：fz=0.10mm/z。

3）确定主轴回转转速和实际切削速度

参考手册，当d0=125mm，Z=12，ap=3.4，fz=0.1mm/z时，v=104m/min

ns?1000v/?d0?264.97r/min

根据机床使用说明书nw?255r/min 故实际切削速度为：

v??d0nw/1000?100m/min

fm?fzznw?306.3mm/min

(3)校验机床功率

根据《切削手册》表3.24，近似为Pcc=2.53kw,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=3.4mm，nw=255r/min，

v?100m/min，fm?306.3mm/min，fz=0.1mm/z。

23

(4)计算基本工时

t?L?y??fm?125?8?0.43min 306.3

3.3.13半精铣Φ28端面N面，Φ45孔为定位基准

(1)加工条件

工件材料：HT150,σb =120~175MPa（材料力学表2.1），已粗铣过的铸造件表面; 加工要求：半精铣Φ28端面N面，加工余量1mm; 机床：X51立式铣床； 刀具：YG6硬质合金端铣刀。 (2)切削用量

1）确定切削深度ap ap=1mm 2）确定每齿进给量fz

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4.5k（据《简明手册》表4.2-35，X51立式铣床）时：fz=0.09~0.18mm/z

根据机床说明书选择：fz=0.50mm/z。参考有关手册，确定v?102m/min，采用YG6硬质合金端铣刀，dw?125mm,z?12，则：

ns?1000v?1000?102?259.87r/min

??125?dw现采用X51立式铣床，根据《简明手册》表4.2-36，取nw?245r/min 故实际切削速度：

v??dwnw1000???125?2451000?96.16m/min

当nw?245r/min时，工作每分钟进给量：

fm?fz?z?nw?0.5?12?245?1470mm/min

取为980mm/min 本工序切削时间为：

t?L?y??fm?125?2.8?0.13min 9803.3.14精铣Φ28端面N面，Φ45孔为定位基准.

24

(1)加工条件

工件材料：HT150,σb =120~175MPa（材料力学P27表2.1），已半精铣过的铸造件表面; 加工要求：精铣Φ28端面N面，加工余量0.6mm; 机床：X51立式铣床； 刀具：YG6硬质合金端铣刀。 (2)切削用量

1）确定切削深度ap ap=0.6mm 2）确定每齿进给量fz

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

根据机床说明书选择：fz=0.50mm/z。参考有关手册，确定v?114m/min，采用YG6硬质合金端铣刀，dw?125mm,z?12，则：

ns?1000v?1000?114?290.45r/min

??125?dw现采用X51立式铣床，根据《简明手册》表4.2-36，取nw?280r/min 故实际切削速度：

v??dwnw1000???125?2801000?109.9m/min

当nw?280r/min时，工作每分钟进给量：

fm?fz?z?nw?0.5?12?280?1680mm/min

取为980mm/min

（3）计算工时

t?L?y??fm?125?2.8?0.13min 9803.3.15钻M12螺纹底孔Φ10.2，Φ45孔为定位基准.

（1）钻螺纹底孔Φ10.2mm 机床：Z5150A立式钻床 刀具：高速钢麻花钻

按加工要求确定进给量：查《加工工艺手册》，f?0.056~1.8mm/r

25

ld?21.510.2?2.11?3，由《切削手册》表2.7,系数为0.5,则：

f?(0.056~1.8)?0.5?(0.028~0.9)mm/r

现取f=0.32mm/z，v=11m/min，则：

ns?1000v?1000?11?343.45r/min

??10.2?dw查《简明手册》表4.2-15，取nw?36r0v?。所以实际切削速度为：/m?dwnw1000???10.2?3601000?11.53m/min

（2）计算切削基本工时：

t?L?y??nf?21.5?8?0.256min

360?0.323.3.16 钻、扩、铰Φ16孔，Φ45孔为定位基准

工件材料为HT150铸铁。孔的直径为16mm，公差为H7，表面粗糙度Ra3.2?m。加工机床为Z5150A立式钻床，加工工序为钻、扩、铰，加工刀具分别为：钻孔——Φ15mm标准高速钢麻花钻，磨出双锥和修磨横刃；扩孔——Φ15.85mm标准高速钢扩孔钻；铰孔——Φ16mm标准高速铰刀。选择各工序切削用量。

（1）选择钻孔切削用量 1）确定进给量

按加工要求确定进给量：查《加工工艺手册》，f?0.056~1.8mm/r，l由《切削手册》表2.7,系数为0.5,则：

f?(0.056~1.8)?0.5?(0.028~0.9)mm/r

d?21.516?2.34?3，

按钻头强度选择:查《切削手册》表2.8,钻头允许进给量为：f?1.8mm/r；按机床Z5150A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16000N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：0.028~0.9mm/r。最终查Z5150A立式钻床说明书选择进给量f?0.45mm/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。

26

根据《切削手册》表2.19查出,钻孔时轴向力Ff=4732N，轴向力修正系数为1.0，故Ff=4732N。根据Z5150A立式钻床使用说明书，机床进给机构允许的最大轴向力为16000N﹥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）确定切削速度v 《机械加工工艺手册》表28-15，由插入法得：

v?11m/min，F?4732N,T?51.69N?M，Pm?1.25kW

由于实际加工条件与上表所给条件不完全相同，故应对所的结论进行修正。 表28-3，kMv?0.78，klv?0.57，故

v'?11m/min?0.78?0.57?4.89(m/min)

n'?1000?4.89?103.82/min

π?15查Z5150A机床说明书，取n?185r/min。实际切削速度为：

dn?15mmr?185/min v?0??8.71m/min10001000??4）检验机床扭矩及功率

查《切削手册》表2.20，当f≤0.32, do≤11mm时，Mt=114.2N?m，修正系数均为1.0，故MC=114.2 N?m。查机床使用说明书：Mm =350 N?m。查《切削手册》表2.23,钻头消耗功率：Pc=1.05kw。查机床使用说明书，P?2.8?0.81?2.26kw。由于Mc?Mm，PC?PE，故切削用量可用，

E即：f=0.45mm/r，n?nc?185r/min，vc=8.71m/min 5）计算工时

t?L?y??nf?32?8?0.48min

185?0.45

（2）扩孔至Φ15.85

1）查《切削手册》表2.10，扩孔进给量为：f?0.7~0.9mm/r，并由机床使用说明书最终选定进给量为：f?0.75mm/r。

2）根据资料，切削速度 v?0.4v钻，其中v钻为用钻头钻同样尺寸实心孔时的切削速度，故

v?0.4?8.71?3.414m/min

ns?

1000?3.414?68.60r/min

15.85?π27

根据机床使用说明书选取 nw?135r/min。

3）基本工时

t?L?y??nf?32?8?0.40min

135?0.75（3）铰孔至Φ16mm

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fz?0.85mm/r，机床主轴转速取为nw=120r/min，则其切削速度为：

v?dnπ120?3.14?16??6.03m/min 1000100032?8?0.39min

120?0.85（4）计算工时

t?L?y??nf?3.3.17 螺纹M12

（1）加工条件 机床：Z5150A立式钻床 刀具：丝锥M12 ，P=1mm=f （2）切削用量选为：

v?0.1m/s?6m/min，

机床主轴转速为：

ns?218r/min，

按机床使用说明书选取：nw?172r/min，则 v?5.1m/min；

（3）计算切削基本工时：

t?L?y??nf?21.5?2?0.14min

172?1最后，将以上各工序的切削用量，工时定额的计算结果，连同其他加工数据，一并填入机械加工工艺过程综合卡片.

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。

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（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。

现采用孔系组合夹具，即以孔和面相配合的方式来实现元件间的定位，元件的位置可沿孔

定位，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、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

通过本次的机械制造工艺课程设计让我又重新温习了书本上的重要内容，让我深刻意识到实践的东西总是离不开书本，不管什么时候从书上我们总可以找得到我们想要的东西。书上的知识永远是基础，而基础正是让我们向更深的领域迈进，没有这个基础我们永远都不会享受到成功的喜悦。同时也培养了我制定零件机械加工工艺规程和分析工艺问题的能力。

通过设计，培养了我独立思考问题和解决问题的能力，树立了正确的设计思想，掌握了零件产品设计的基本方法和步骤，设计的过程使我能熟悉地查找和应用有关参考资料、计算图表、手册、图册、国家标准。

同时，设计的完成是离不开老师的悉心指导和同学们热情的帮助，谨在此对他们的帮助给予诚挚的谢意和崇高的敬意。

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参考文献

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