课程设计封面

广 西 大 学

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课 程 设 计 任 务 书

题目 设计CA6140车床拨叉（0405）零件

的机械加工工艺规程及工艺装备

院系、专业名称

学 生 姓 名 石 宽

学 号 0701100302

指 导 教 师 王小纯

教 研 室 主 任

设计工作量：

1. 分析零件技术要求，绘制零件图；

2. 设计零件机械加工工艺规程，填写工艺文件（工艺过程卡和

工序卡）；

3. 设计零件机械加工工艺装备（夹具），绘制夹具总图及夹具

体的零件图；

编写设计说明书。

目录

序言 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„1 工艺规程与夹具设计过程 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„3

一、设计题目,计算生产纲领及生产型 „„„„„„„„„„„„„3

二、零件的分析 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 3

1．零件的作用 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„3

2．零件的工艺分析 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„3

三、确定毛坯的制造方法,初步确定毛坯的形状„„„„„„„„„„4

四、工艺规程设计 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 4

1．定位基准的选择 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„4 2．零件表面加工方法的选择 „„„„„„„„„„„„„„„„5

3．制订工艺路线 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„7

4．确定机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸 „„„„„„„„„9

5．确定切削用量及基本工时„„„„„„„„„„„„„„„„13

5、1 工序Ⅰ端面A铣削用量及基本时间的确定„„„„„„„„14

5、2工序Ⅱ钻——扩孔Φ22mm„„„„„„„„„„„„„„„17

5、3 工序Ⅲ端面D铣削用量及基本时间的确定„„„„„„„„20

5、4 工序Ⅳ槽8mm的铣削用量及基本时间的确定„„„„„„„24

5、5 工序Ⅴ槽18mm的铣削用量及基本时间的确定 „„„„„„29

5、6 工序Ⅶ锪2³15°的倒角切削用量及基本时间的确定„„„„33 5、7 工序Ⅶ拉花键孔切削用量及基本时间的确定„„„„„„„35

四、夹具的设计 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„36

五、参考资料 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„39

序 言

一、设计目的：

现代机械制造工艺设计是宽口径机械类专业学生在学完了《机械制造技术基础》等技术基础和专业课理论之后进行的一个实践教学环节。其目的是巩固和加深理论教学内容，培养学生综合运用所学理论，解决现代实际工艺设计问题的能力。通过工艺规程及工艺装备设计，学生应达到：

1、掌握零件机械加工工艺规程设计的能力；

2、掌握加工方法及其机床、刀具及切削用量等的选择应用能力；

3、掌握机床专用夹具等工艺装备的设计能力；

4、学会使用、查阅各种设计资料、手册和国家标准等，以及学会绘制工

序图、夹具总装图，标注必要的技术条件等。

二、设计感想与体会：

经过三个星期的艰辛努力，我们小组9人在王小纯老师耐心热情的指导下，圆满地完成了本次的机械制造课程设计。机械制造课程设计作为《机械制造工艺学》、《机床夹具设计》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。

本次课程设计主要经历了两个阶段：第一阶段是选择工艺的加工路线和加工方法设计；第二阶段是专用夹具设计。第一阶段我们运用了基准选择、切削用量选择计算、机床选用、时间定额计算等方面的知识；夹具设计的阶段运用了工件定位、夹紧机构及零件结构设计等方面的知识。

通过这次课程设计，我们得到了很大的收获。首先我们基本掌握了零件的加工过程分析、工艺文件的编制、专用夹具设计的方法和步骤等。学会了查相关手册、选择使用工艺装备等等；“理论是灰色的，生活之树常青”，只有将理论付诸于实践才能实现理论自身的价值，也只有将理论付诸于实践才能使理论得以检验。同样，一个人的价值也是通过实践活动来实现的，也只有通过实践才能锻炼人的品质，彰现人的意志。 学生时代只是单纯的学习知识，而社会实践则意味着继续学习，并将知识应用于实践我们应该自觉的进行这种角色的转换。同时，我们也学会了分工合作，为以后工作团结同事取得了宝贵经验。

总的来说，这次设计，使我们在基本理论的综合运用及正确解决实际问题等方面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。

我们深知自己水平的不足，设计出来的零件与夹具会有很多错误和缺点，希望老师给予指导、指正与批评，让我们增长知识，为以后的设计工作打下了坚实的基础。

在设计完成之际，我要特别的感谢我们的指导老师王小纯老师，他严谨的教学态度，热心助人，渊博的知识对我们组的设计起到了极大的帮助，使我们在这次设计中受益匪浅。同时，也非常感谢我同组的伙伴，他们不同的思考问题的方式也给予了我很大的启示。另外，要感谢在大学期间所有传授我知识的老师，是你们的悉心教导使我有了良好的专业课知识，这也是论文得以完成的基础。真的，谢谢！

工艺规程及机床夹具设计过程

设计题目：设计CA6140车床拨叉（0405）零件的机械加工工艺规程及其机床夹具。

一、计算生产纲领，确定生产类型：

该零件是CA6140车床上的拨叉，按照指导老师的要求，设计此零件为中批量生产。

二、零件分析：

1、零件的作用：

拨叉是一种辅助零件，通过拨叉控制滑套与旋转齿轮的接合。滑套上面有凸块，滑套的凸块插入齿轮的凹位，把滑套与齿轮固连在一起，使齿轮带动滑套，滑套带动输出轴，将动力从输入轴传送至输出轴。摆动拨叉可以控制滑套与不同齿轮的结合与分离，达到换档的目的。分析这种动力联接方式可知，车换档时要减速，这样可以减少滑套与齿轮之间的冲击，延长零件的使用寿命。

2、零件的工艺分析：

该拔叉共有三组加工表面，且三者之间和其各内部之间存在有一定的位置关系，现分述如下:

(1)A面及Φ22花键底孔

这一组加工表面包括:A端面和轴线与A端面相垂直的花键底孔。

(2)8mm槽及其外端平面和18mm大槽

0.030.012这一组加工表面包括: 槽的D端面，8的槽。花键，肋板0槽和180

对称线的方向是垂直于花键孔轴线的。两槽壁与孔轴线垂直,D端面所在平面垂直于A端面所在的平面。

(3)花键孔及两处倒角

这一组加工表面包括:Φ25mm花键六个方齿花键孔及底孔两端的2³75°倒角。

根据零件图的尺寸及其精度要求，可以先加工A面及Φ22花键底孔，而后其它表面的加工以这两个表面为精基准进行。

三、确定毛坯的制造方法，初步确定毛坯形状：

零件材料为HT200灰铸铁，考虑到零件需加工表面少，精度要求不高，有强肋，且工作条件不差，既无交变载荷，又属于间歇工作，故选用金属型铸件，以满足不加工表面的粗糙度要求及生产纲量要求。

零件形状简单，因此毛坯形状需与零件的形状尽量接近，又因内孔很小，不可铸出。

四、工艺规程设计：

1、定位基准的选择：

定位基准的选择是工艺规程设计中的重要工作之一，定位基准选择得正确与合理，可以使加工质量得到保证，生产率得以提高，否则，加工工艺过程中会问题百出，更有甚者，还会造成零件大批报废，使生产无法正常进行。 ⑴、粗基准的选择：

该零件属于一般轴类零件，以外圆为粗基准就已经合理了（夹持长四点定位），为保证A面与花键孔轴线垂直，以便于保证以该两面为定位精基准时其它表面的尺寸精度加工要求，可以先把A面加工出来,再在钻床上以A面为基准加工花键底孔，因而该工序总共要消除X，Y，Z，X，Y五个自由度（建立空间坐标系为：以花键孔轴线方向为Z轴，垂直花键孔轴线，平行槽并且

0.012从槽180mm指向人的方向为X轴，同时垂直于X轴、Z轴的方向为Y轴，

取坐标原点为花键孔轴线与A面的交点为原点），要消除X，Y，X，Y 四个自由度，再用一个浮动支承顶住B面，消除Z 自由度，达到定位要求。 ⑵、精基准的选择：

主要考虑基准重合问题。主要以A面和花键孔

2、零件表面加工方法的选择：

本零件的加工面有端面、内孔、花键、槽等，材料为HT200灰铸铁，参考《机械制造工艺设计简明手册》（以下简称《工艺手册》）表1.4-7、表

1.4-8及表1.4-17其加工方法选择如下：

⑴、A端面：

根据GB1800-79规定毛坯的公差等级为以CT9，表面粗糙度为Ra12.5um，要达到零件的技术要求，公差等级为IT9，表面粗糙度为Ra3.2um，需要经过粗铣,精铣.

⑵、Φ22mm 花键底孔：

公差等级为IT12，表面粗糙度为Ra6.3um，毛坯为实心，未冲出孔，故采用钻,扩.

.0.03⑶、80 mm槽的D端面：

零件技术要求表面粗糙度达到Ra3.2um，而毛坯的公差等级为IT9，表面粗糙度为Ra12.5um，故需要采用粗铣——>半精铣。

.0.03⑷、80mm 槽：

零件技术要求槽的两侧端面表面粗糙度为Ra1.6um，槽的底端面为Ra6。3um，需要采用粗铣——>精铣，就可以达到公差等级为IT8表面粗糙度Ra1。6um。

0.012⑸、180 mm槽：

零件技术要求槽的各端面要达到的表面粗糙度为Ra3.2um，需要采用粗铣——>精铣——>磨削.

⑹、花键孔（Φ25 mm ）：

要求花键孔为内圆定心，两侧面表面粗糙度为Ra3.2um底面表面粗糙度为Ra1.6um，故采用拉削加工.

⑺、两处倒角：

Φ25 mm花键底孔两端处的2³75°倒角，表面粗糙度为Ra6.3um，为了使工序集中，所以花键底孔的两端面的2³75°倒角在Z525立式钻床上采用锪钻的方法即可。

3、制定工艺路线：

制定工艺路线的出发点，应当是使零件的加工精度（尺寸精度、形状精度、位置精度）和表面质量等技术要求能得到合理的保证。在生产纲领已经确定为中批量生产的条件下，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下降。

⑴、工艺路线方案一：

工序Ⅰ：铣Φ40mm右端面A面 工序Ⅱ：钻孔并扩钻花键底孔Φ22mm 工序Ⅲ：铣28mm³40mm端面D 工序Ⅳ：铣宽为8mm 工序Ⅴ：铣宽为18 mm的槽 工序Ⅵ：锪两端面15°倒角 工序Ⅶ：拉花键孔Ø25mm 工序Ⅷ：去毛刺 工序Ⅸ：终检

⑵、工艺路线方案二：

工序Ⅰ：粗车Φ40mm右端面A面 工序Ⅱ：钻孔并扩钻花键底孔Φ22mm 工序Ⅲ：拉花键孔Ø250

+0.023

mm

工序Ⅳ：铣28mm³40mm的端面D 工序Ⅴ：铣8mm槽 工序Ⅵ：铣18mm槽

工序Ⅶ：车Φ40mm左端面B倒角2³75°

工序Ⅷ：车Φ40mm右端面A倒角2³75°，半精车Φ40mm右端面A 工序Ⅸ：去毛刺 工序X：终检

⑶、工艺方案的比较与分析：

上述两工艺方案的特点在于：方案一工序Ⅰ、Ⅱ是以Φ40mm左端面B为粗基准，用铣床粗铣A端面，然后再以A端面为基准钻花键底孔。方案二在该两工序中的定位加工方法也是相同的，只是在加工A端面时将铣床改用车床来加工，两个方案的定位方法都可以达到加工要求，但是从零件结构可知用车床来加工在装夹时较困难，而用铣床来加工在装夹时较方便。

另外，工艺路线一中是在完成前面5道工序后，才以花键底孔及Φ40mm右端面A上一点，及28mm³40mm端面D上两点为定位基准加工花键孔，能较好的保证花键孔的位置尺寸精度，而在工艺路线方案二中，在工序Ⅰ、Ⅱ完成后就开始以花键底孔、A端面一点及28mm³40mm 端面D两点为定位基准拉花键孔，这样就是重复采用粗基准定位，就不保证花键孔与宽为 mm、 mm槽的槽的位置精度，最终达不到零件技术要求，甚至会造成偏差过大而报废，这是重复利用粗基准而造成的后果。

通过以上的两工艺路线的优、缺点分析，最后确定工艺路线方案一为该零件的加工路线。该工艺过程详见表2和表3，机械加工工艺过程卡片和机械加工工序卡片。

4、确定机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸，设计、绘制毛坯图

⑴、确定毛坯余量（机械加工总余量），毛坯尺寸及其公差、设计、绘制毛

坯图：

铸铁模铸造的机械加工余量按GB/T11351-89确定。确定时根据零件重量来初步估算零件毛坯铸件的重量，加工表面的加工精度，形状复杂系数，由《工艺手册》表2.2-3，表2.2-4，表2.2-5查得，除孔以外各内外表面的加工总余量（毛坯余量），孔的加工总余量由表2.3-9查得，表2.3-9中的余量值为双边余量。

本零件“CA6140车床拨叉” 材料为HT200，毛坯重量估算约为1.3kg，生产类型为中批量生产，采用金属型铸造毛坯。 ①、A端面毛坯余量：

加工表面形状简单，由铸件重量为1.3kg ，加工精度R3.2um ，保证长度尺寸为80mm ，查《工艺手册》表2.2-3可知,可取零件铸造的公差等级为CT9级,查表2.2-4可知,取加工余量等级为H级,得加工单边余量为3.5mm ，另查表2.2-1得长度尺寸公差范围为2.2，即长度方向毛坯尺寸为83.5±1.1mm。

.0.03

②、宽为8槽的端面毛坯余量：由毛坯重1.3kg ，加工精度为3.2，加0

工表面形状简单，从孔的中心线到端面的长度尺寸为27mm，查《工艺手册》表2.2-3可知,可取零件铸造的公差等级为CT9级,查表2.2-4可知,取加工余量等级为H级,得加工单边余量为3.5mm ，另查表2.2-1得长度尺寸公差范围为1.8，即长度方向毛坯余量为3..5±1.8mm。

.0.030.012③、孔Φ22mm、槽80mm和槽180

mm均为实心，未铸造出来。

⑵、确定工序余量，工序尺寸及其公差：

确定工序（或工步）尺寸的一般方法是：由加工表面的最后工序（或工步）往前推算，最后工序（或工步）的工序（或工步）尺寸只与工序（或工步）的加工余量有关。

前面已经根据有关资料查出零件各加工表面的加工总余量（即毛坯余量），将加工总余量分配给各工序（或工步）加工余量，然后由后往前计算工序（或工步）尺寸。

本零件各加工表面的加工方法（即加工工艺路线）已经在前面根据有关资料确定，本零件的各加工表面的各工序（或工步）的加工余量除粗加工工序（或工步）加工余量之外，其余工序（或工步）加工余量可以根据《现代制造工艺设计方法》以后简称为《现代工艺》中精、半精加工余量建议值来

确定，粗加工工序（或工步）加工余量不是由表中查出确定，而是通过计算的方法得到的：

本零件各加工表面的工序（或工步）的经济精度，表面粗糙度的确定，除最后工序（或工步）是按零件图样要求确定外，其余工序（或工步）主要是根据《工艺手册》表1.4-7、表1.4-8及参考表1.4-17定公差等级（即IT）和表面粗糙度。公差等级确定后，查《工艺手册》表1.4-24得出公差值，然后按“入体”原则标注上下偏差。

本零件的各加工表面的工艺路线，工序（或工步）余量，工序（或工步）尺寸及其公差，表面粗糙度如表：

表1 各加工表面的工艺路线、工序（或工步）、工序（或工步）

尺寸及其公差、表面粗糙度（未注单位：mm）

5、确定切削用量及基本工时（机动时间）

在工艺文件中还要确定每一工步的切削用量。

(1)切削用量指：背吃刀量asp(即切削深度ap)、进给量f及切削速度Vc 。 (2)确定方法是：确定切削深度——>确定进给量——>确定切削速度 (3)具体要求是：

①由工序或工步余量确定切削深度：

精、半精加工全部余量在一次走刀中去除； 在中等功率机床上一次走刀ap可达8～10mm。

②按本工序或工步加工表面粗糙度确定进给量：

对粗加工工序或工步按加工表面粗糙度初选进给量后还要校验机床进给机构强度

③可用查表法或计算法得出切削速度Vc查，用公式换算出查表或计算法所

得的转速nc查，根据Vc查在选择机床实有的主轴转速表中选取接近的主轴转速n作为实际的转速，再用换算出实际的切削速度Vc机填入工艺文件中。对粗加工，

选取实际切削速度Vc机、实际进给量f机和背吃刀量asp之后，还要校验机床功率

机

是否足够等，才能作为最后的切削用量填入工艺文件中。

5、1 工序Ⅰ端面A铣削用量及基本时间的确定：

(1)、加工条件

工件材料：HT200正火，δb=220MPa，190～220HBS

加工要求：粗铣和半精铣A端面。

机床选择： X51立式铣床，采用端铣刀粗铣。 机床功率：4.5kw

工件装夹：工件装夹在铣床专用夹具上。

(2)、确定切削用量及基本工时

(2.1) 粗铣 1）、选择刀具：

根据《工艺手册》表3.1-27，选择用一把YG6硬质合金端铣刀，其参数为：铣刀外径d0=80mm，铣刀齿数Z=10。

2）、确定铣削深度ap

单边加工余量Z=3.5±1.1，余量不大，一次走刀内切完，则：ap=2.5mm 3）、确定每齿进给量fz:

根据《切削手册》表3.5，用硬质合金铣刀在功率为4.5kw的X51铣床加工时，选择每齿进给量fz=0.14～0.24mm/z，由于是粗铣，取较大的值。现取：

fz=0.18mm/z

4）、选择铣刀磨钝标准及刀具耐用度：

根据《切削手册》表3.7，铣刀刀齿后刀面最大磨损量为1.0～1.5mm，现取1.2mm，根据《切削手册》表3.8铣刀直径d0=80mm的硬质合金端铣刀的耐用度T=120min。

5）、确定切削速度和每分钟进给量：

查《工艺方法》表1.2-11得硬质合金端铣刀铣铸铁的铣削速度vc =60～120m/min。则确定VC75m/min。则有

n查

1000Vc

298.57r/min。 d

查《工艺手册》表4.2-36选取主轴转速 那么实际的切削速度为

n

d

=300r/min.

v

c



dd

1000

75.36m/min。

当nd=300r/min时，工作台的每分钟进给量即进给速度vf（即

f

M

）

f

M

=

f

z

²Z²nd=0.18³10³300=540mm/min。

据《工艺手册》表4.2-37知，选取工作台的进给量，选择vf=585mm/min

6）校验机床功率

由《切削用量简明手册》表3.24得:实际切削功率近似为：

f

z

=0.13,ae≤35mm,

a

p

≤3.3mm时，

p

cc

=

p

ct

=2.7KW

cm

而机床最大功率

p

=4.5 KW,

p

cc

p

cm

机床满足功率要求，能正常工作。

7）计算基本工时：

T1

L

V

f

其中，L=l+y+△

由《切削用量简明手册》表3.26得入切量及超切量为 y+△=12mm 所以 T1

(2.2) 半精铣 1）、选择刀具：

根据《工艺手册》表3.1-27，选择用一把YG6硬质合金端铣刀，铣刀外径d0=80mm，铣刀齿数Z=10

2）、确定铣削深度ap：

由于单边加工余量Z=1，故一次走刀内切完，则：a p= 1mm 3）、确定每齿进给量fz:

由《切削手册》表3.5，用硬质合金铣刀在功率为4.5kw的X51铣床加工时，选择每齿进给量fz=0.14～0.24mm/z，半精铣取较小的值。现取：

12012

0.226min 585

fz=0.14mm/z

4）、选择铣刀磨钝标准及刀具耐用度：

根据《切削手册》表3.7，铣刀刀齿后刀面最大磨损量为0.3～0.5mm，现取0.4mm，根据《切削手册》表3.8铣刀直径d0=80mm的硬质合金端铣刀的耐用度T=120min。

5）、确定切削速度和每分钟进给量：

查《工艺方法》表1.2-11得硬质合金铣刀铣铸铁的铣削速度vc查=60～120m/min。则确定VC=100m/min。则有

100V0c

n

查



d

39.89r/min

查《工艺手册》表4.2-36选取主轴转速 那么实际的切削速度为

n

d

=380/min.

v

c



dd

1000

95.46m/min。

当nd=380r/min时，工作台的每分钟进给量即进给速度vf

v

f

=

f

z

²Z²nd=0.14³10³380=532mm/min。

据《工艺手册》表4.2-37知，选取工作台的进给量，选择

v

f

=480mm/min，

6）、计算基本工时：

T2

L

V

f

其中，L=l+y+△

由《切削用量简明手册》表3.26得入切量及超切量为 y+△=12mm 所以 T2

12012

0.275min 480

所以本工序的基本工时：

T=T1+T2=0.226+0.275=0.501 min

5、2工序Ⅱ钻——扩孔Φ22mm

(1)、加工条件

工件材料：HT200正火，бb=220MPa，190～220HBS

加工要求：钻扩孔Φ22mm

机床选择：选用立式钻床Z525（见《工艺手册》表4.2-14）

(2)、确定切削用量及基本工时

(2.1) 钻孔φ22mm

选用《工艺手册》表4.2-14中的Z525立式钻床。 （1）选择刀具：

根据《工艺手册》表3.1-6选用Φ20mm高速钢麻花钻。 （2）切削用量选择

由《切屑手册》表2.7中选取进给量f=0.48mm∕r。 （3）确定切削速度vc：

由《切屑手册》表2.15查得高速钢钻头钻灰铸铁时的切削速度VC查=13m/min，则有

n

1000v100013

207.01r/min d20

由《工艺手册》4.2-14，取

n



机

，故 27r2/min

实际切削速度

v

c



机

d

1000

27220

17.08m/min

1000

（4）基本工时： 孔的长度 L= 80 mm

由《切屑手册》表2.29查得其入切量和超切量yy8mm 则加工孔所用的基本工时

T1

Lyy808

221.348min

2720.48n机f

0.28

(2.2) 扩花键底孔φ220mm

选择φ22mm高速钢锥柄扩孔钻（见《工艺手册》表3.18）

根据《切削手册》表2.10，查得扩孔钻扩φ22孔时的进给量f=0.7～0.8，并根据机床选取《工艺手册》表4.2-16，

f机=0.62mm/r

扩孔钻扩孔时的切削速度，根据《现代制造工艺设计方法》表1.2-15， Vc钻为用钻头同样尺寸实心孔时的切削速度，现由《切削手册》表2.15查得Vc

钻

=14m/min，扩钻与扩孔的切削用量知扩孔的切削速度为：

Vc=（

取Vc=6m/min，则

1000vc10006

==86.9r/min， 22d

11

~）Vc钻=（0.5～0.333）³14=(7～4.66)m/min， 23

n机=

按机床选取n机=97r/min（按《工艺手册》表4.2-15）

所以实际切削速度： Vc=

n机d

3.149722

=6.70m/min

10001000

=

基本工时：

T2=

ll1l2

式中l=80mm，入切量l1=4mm及超切量l2=3mm，所以

f机n机

8043

=1.45min 。

0.6297

T2=

所以钻、扩 的总工时为：

T=T1+T2=1.348+1.45=2.798 min

5、3工序Ⅲ端面D铣削用量及基本时间的确定：

(1)、加工条件

工件材料：灰铸铁HT200，硬度190～220 HBS 工件尺寸：宽28mm，长40mm平面

加工要求：粗铣——半精铣D端面 加工余量：h粗=2.5mm h半精=1mm

机床选择：选择X51立式铣床，用端铣刀粗铣。 机床功率：4.5kw

(2)、确定切削用量及基本工时

(2.1) 粗铣 1）、选择刀具：

根据《工艺手册》表3.1-27，选择用一把YG6硬质合金端铣刀，铣刀外径d0=80mm，铣刀齿数Z=10

2）、确定铣削深度a p：

由于单边加工余量Z=2.5±0.9，余量不大，故一次走刀内切完，则：

a p = 2.5 mm

3）、确定每齿进给量fz:

由《切削手册》表3.5，在X51铣床功率为4.5kw，用硬质合金端铣刀加工时，选择每齿进给量fz=0.14～0.24mm/z，现取：

fz=0.18mm/z

4）、选择铣刀磨钝标准及刀具耐用度：

根据《切削手册》表3.7，铣刀刀齿后刀面最大磨损量为1.0～1.2mm，现取1.0mm，根据《切削手册》表3.8铣刀直径d0=80mm的硬质合金端铣刀的耐用度T=180min。

5）、确定切削速度和每分钟进给量：

查《工艺方法》表1.2-11得硬质合金铣刀铣铸铁的铣削速度vc查=60～120m/min。则确定VC75m/min。则有

n查

1000Vc

298.57r/min。 d

查《工艺手册》表4.2-36选取主轴转速 那么实际的切削速度为

n

d

=300r/min.

vc

dd

1000

75.36m/min。

当nd=300r/min时，工作台的每分钟进给量即进给速度vf（即

f

M

）

f

M

=

f

z

²Z²nd=0.18³10³300=540mm/min。

据《工艺手册》表4.2-37知，选取工作台的进给量， 选择vf=585mm/min

6）校验机床功率

由《切削用量简明手册》表3.24得:实际切削功率近似为：

f

z

=0.13,ae≤35mm,

a

p

≤3.3mm时，

p

cc

=

p

ct

=1.9KW

cm

而机床最大功率

p

=4.5 KW,

p

cc

p

cm

机床满足功率要求，能正常工作。

7）、计算基本工时：

T1

L

V

f

其中，L=l+y+△

由《切削用量简明手册》表3.26得入切量及超切量为 y+△=8mm 所以 (2.2) 半精铣

1）、选择刀具：

根据《工艺手册》表3.1-27，选择用一把YG6硬质合金端铣刀，铣刀外径d0=80mm，铣刀齿数Z=10

T1

1088

0.198min 585

2）、确定铣削深度a p：

由于单边加工余量Z=1mm，故一次走刀内切完，则：a p= 1 mm 3）、确定每齿进给量fz:

由《切削手册》表3.5，在X51铣床功率为4.5kw，用硬质合金铣刀加工时，选择每齿进给量fz=0.14～0.24mm/z，现取：

fz=0.14mm/z

4）、选择铣刀磨钝标准及刀具耐用度：

根据《切削手册》表3.7，铣刀刀齿后刀面最大磨损量为1.0～1.5mm，现取1.2mm，根据《切削手册》表3.8铣刀直径d0=100mm的硬质合金端铣刀的耐用度T=180min。

5）、确定切削速度和每分钟进给量：

查《工艺方法》表1.2-11得硬质合金铣刀铣铸铁的铣削速度vc查=60～120m/min。则确定VC=100m/min。则有

100V0c

n

查



d

39.89r/min。

查《工艺手册》表4.2-36选取主轴转速 那么实际的切削速度为

n

d

=380 r /min.

v

c



dd

1000

95.46m/min。

当nd=380r/min时，工作台的每分钟进给量即进给速度vf（即

f

M

）

f

M

=

f

z

²Z²nd=0.14³10³380=532 mm/min。

据《工艺手册》表4.2-37知，选取工作台的进给量，选择

v

f

=480mm/min

6）、计算基本工时：

T2

L

f

其中，L=l+y+△

由《切削用量简明手册》表3.26得入切量及超切量为 y+△=8mm 所以 T2

1088

0.242min 480

所以本工序的基本工时：

T=T1+T2=0.198+0.242=0.44 min

5、4工序Ⅳ槽8mm的铣削用量及基本时间的确定：

(1)、加工条件

工件材料：灰铸铁HT200，硬度190～220 HBS

0.03

工件尺寸：宽为80mm，深为8mm的槽

加工余量：粗加工时单边加工余量为Z=3mm

机床选择：选择X51立式铣床，使用专用铣床夹具 机床功率：4.5kw

(2)、确定切削用量及基本工时

(2.1) 粗铣 1）、选择刀具：

查《工艺手册》表3.1-29，选择Φ6mm高速钢标准型直柄立铣刀。

d=16mm，d1=6mm，L标准=57mm，l标准=13mm，齿数z=3（粗齿） 2）、确定铣削深度ap：

由于槽深为8mm，宽为8mm，加工余量不大，故可分一次走刀，则：

ap=7.5mm

3）、确定每齿进给量fz:

根据《现代工艺方法》表1.2-10，在X51铣床功率为4.5kw（参看《工艺手册》表4.2-35），工艺系统刚性为中等，用高速钢立铣刀加工时，选择每齿进给量fz=0.10mm/z

4）、选择铣刀磨钝标准及刀具耐用度：

根据《切削手册》表3.7，槽铣刀后刀面最大磨损量为0.2mm，根据《切削手册》表3.8立铣刀直径φ6 mm 的最大刀具耐用度T=60min。

5）、实际切削速度vc和每分钟进给量vf ：

查《工艺方法》表1.2-11得高速钢立铣刀铣铸铁的铣削速度vc =15～21m/min。则确定VC15m/min。则有

n查

1000Vc

796.18r/min。 d

查《工艺手册》表4.2-36选取主轴转速 那么实际的切削速度为

n

d

=945r/min.

vc

dd

1000

17.8m/min。

当nd=945r/min时，工作台的每分钟进给量即进给速度vf（即

f

M

）

Vf=

f

z

²Z²nd=0.10³3³945=283.5mm/min。

据《工艺手册》表4.2-37知，选取工作台的进给量，选择vf=320mm/min 则实际进给量：

f

vf320z



d

z9453

0.113 (mm/z)

查《工艺手册》表4.2-35 铣床x51的功率pc=4.5kw

6)校验机床功率:

查《切削手册》表3.22

f

z

=0.113mm/z

a

e

=6mm

v

f

=320m/min

故vf=455mm/min时，Pc1=2.3kw

7)计算工时：

查《工艺手册》表6.2-7

ff

mz=

z

²z²nd==0.113³3³945=320.36mm/min

l1

=0.5d+(1~2)=0.5³6+2=5(mm), l

2

=1~3mm取3mm, l=13mm;

h=8mm,

a

p

=7.5mm, i =1;

T1353

1

l12

i

mz

320.36

*10.065 (min)

a

p

=7.5mm

(2) 精铣

在粗铣的基础上，保证尺寸为8mm³8mm，槽宽单边加工余量为Z=1mm， 铣削深度ap=1mm，分二次走刀。

1）、选择刀具：

根据《工艺手册》表3.1-39选择φ6mm高速钢直柄标准立铣刀 d=6mm，d1=6mm，L标准=57mm，l标准=13，齿数z=6（细齿） 2）确定每齿进给量fz:

根据《现代工艺方法》表1.2-10，在X51铣床功率为4.5kw（参看《工艺手册》表4.2-35），工艺系统刚性为中等，用高速钢立铣刀加工时，选择每齿进给量fz=0.05mm/z

3）、选择铣刀磨钝标准及刀具耐用度：

根据《切削手册》表3.7，立铣刀后刀面最大磨损量为0.2mm，根据《切削手册》表3.8立铣刀直径φ6 mm 的最大刀具耐用度T=60min。

4）、实际切削速度vc和每分钟进给量vf ：

查《工艺方法》表1.2-11得高速钢立铣刀铣铸铁的铣削速度vc =15～21m/min。则确定VC20m/min。则有

n查

1000Vc

1061.57r/min。 d

查《工艺手册》表4.2-36选取主轴转速 那么实际的切削速度为

n

d

=1225r/min.

vc

dd

1000

23.08m/min。

当nd=1225r/min时，工作台的每分钟进给量即进给速度vf（即 Vf=

f

M

）

f

z

²Z²nd=0.05³6³1225=367.5mm/min。

据《工艺手册》表4.2-37知，选取工作台的进给量，选择vf=390mm/min

则实际进给量：

f

z



v3900.053 (mm/z) nz12256

fd

查《工艺手册》表4.2-35 铣床x51的功率pc=4.5kw

5）校验机床功率:

查《切削手册》表3.22

f

z

=0.053mm/z

a

e

=6mm

a

p

=8mm

v

f

=390m/min

故vf=455mm/min时，Pc1=2.3kw

6）计算工时：

查《工艺手册》表6.2-7

fmz=

f

z

²z²nd==0.053³6³1225=389.55mm/min

ll

1

=0.5d+(1~2)=0.5³6+2=5(mm), =1~3mm取3mm, l=13mm;

2

h=8mm,

a

p

=8mm, i =2;

精铣加工工时：

T2

l12

1353

*20.108 (min)

389.55

i

mz

本工序的总加工工时：

T=T1+T2=0.065+0.108=0.173 min

5、5工序Ⅴ槽18mm的铣削用量及基本时间的确定：

(1) 粗铣

粗铣槽宽为18mm ，深为23mm的槽，槽宽单边加工余量为Z=8mm，选用X51立式铣床，使用专用铣床夹具。

1）、选择刀具：

查《工艺手册》表3.1-29，选择Φ16mm高速钢标准型直柄立铣刀。d=16mm，d1=16mm，L标准=92mm，l标准=32，齿数z=3（粗齿） 2）、确定铣削深度ap：

由于槽深为23mm，宽为16mm，加工余量不大，故分一次走刀粗铣完，则：

ap=14mm

3）、确定每齿进给量fz:

根据《现代工艺方法》表1.2-10，在X51铣床功率为4.5kw（参看《工艺手册》表4.2-35），工艺系统刚性为中等，用高速钢立铣刀加工时，选择每齿进给量fz=0.13mm/z

4）、选择铣刀磨钝标准及刀具耐用度：

根据《切削手册》表3.7，立铣刀后刀面最大磨损量为0.6mm，根据《切削手册》表3.8立铣刀直径Ф16的最大刀具耐用度T=60min。

5）、实际切削速度vc和每分钟进给量vf ： 查《切削手册》表3.14 z=3，T=60min时，选取=14m/min,n查=279r/min,

修正系数的选定：

铸铁硬度=200 HBs；Kmv=Kmn=Kmvf=0.75；实际寿命与标准寿命之比Tr：T=1.5，故Tr=1.5³60=90min;

铣刀寿命系数ktv=Ktn=Ktvf=1.0； 刀具的几何形状

前角γ0=8°， α0=20°，β0=30°各速度的修正：

f

z

=0.13mm/z,

v

c

查

v

f

查=96mm/min

f

z

=0.13mm/z

v=Kmv²Ktv²v查=14³0.75³1=10.05（m/min）

c

c

n=Kmn²Ktn²n查=279³0.75³1=209.25（r/min）

v

f

=Kmvf²Ktvf²vf查=96³0.75³1=72（mm/min）

查《工艺手册》表4.2-35 铣床x51的功率pc=4.5kw; 查表4.2-37 工作台进给量vf=80mm/min; 查《工艺手册》表4.2-36 选取nd=210r/min; 实际切削速度:

vc

0nd

1000



16210

1000

10.55 (m/min)

则实际进给量：

f

fz



v800.127 (mm/z) d

z2103

6)校验机床功率:

查《切削手册》表3.22

f

z

=0.127mm/z

a

e

=16mm v

f

=80m/min

故vf=184mm/min时，Pc1=1.6kw

7)计算工时：

查《工艺手册》表6.2-7

fmz=

f

z

²z²nd==0.127³3³210=80 mm/min

l1

=0.5d+(1~2)=0.5³16+2=10(mm), l

2

=1~3mm取3mm, l=32mm;

h=23mm,

a

p

=14mm, i =1;

粗铣工时：

Tl2

3

1

1i

3210mz

80

*10.563 (min)

(2) 精铣

a

p

=8mm

在粗铣的基础上，保证尺寸为18mm³23mm，槽宽单边加工余量为Z=1mm， 铣削深度ap=9mm，分二次走刀。

1）、选择刀具：

根据《工艺手册》表3.1-39选择φ16高速钢直柄柄立铣刀，d=16mm，d1=16mm，L标准=92mm，l标准=32，齿数z=6（细齿）

2）确定每齿进给量fz:

根据《现代工艺方法》表1.2-10，在X51铣床功率为4.5kw（参看《工艺手册》表4.2-35），工艺系统刚性为中等，用高速钢立铣刀加工时，选择每齿进给量fz=0.05mm/z

3）、选择铣刀磨钝标准及刀具耐用度：

根据《切削手册》表3.7，立铣刀后刀面最大磨损量为0.25mm，根据《切削手册》表3.8立铣刀直径φ16的最大刀具耐用度T=60min。

4）、确 定切削速度vc和每分钟进给量vf ：

查《切削手册》表3.14 z=6，T=60min时，选取=14m/min,n查=279r/min,

修正系数的选定：

f

z

=0.05mm/z,

v

c

查

v

f

查=75mm/min

铸铁硬度=200 HBs；修正系数：Kmv=Kmn=Kmvf=1.0，ktv=Ktn=Ktvf=0.8； 各速度的修正

v=Kmv²Ktv²v查=0.8³14=11.2（mm/min）

c

c

n=Kmn²Ktn²n查=0.8³279=223.2(r/min)

v

f

=Kmvf²Ktvf²vf查=0.8³75=60(mm/min)

查《工艺手册》表4.2-35 铣床x51的功率pc=4.5kw;

查表4.2-37 工作台进给量vf=65mm/min;

查《工艺手册》表4.2-36 选取nd=255r/min;

实际切削速度:

v

0nd

1000



16255

1000

12.81 (m/min)

则实际进给量：

f

z



v650.042 (mm/z) nz2556

fd

5)计算工时：

查《工艺手册》表6.2-7

fmz=

f

z

²z²nd==0.042³6³255=64.26 mm/min

ll

1

=0.5d+(1~2)=0.5³16+2=10(mm), =1~3mm取3mm, l=32mm;

2

h=23mm,

a

p

=9mm, i =2;

精铣工时：

T2

l12

i

mz

32103

*21.4 (min)

64.26

本工序的加工总工时：

T=T1+T2=0.563+1.4=1.963 min

5、6 工序Ⅵ锪2³15°的倒角切削用量及基本时间的确定

1）、选择刀具

根据加工经验，制造加工一把150°直柄锥面锪钻，钻刀直径d0=40mm，钻刀齿数Z=3。

2）、确定锪钻深度ap：

余量不大，故一次走刀内切完，则：ap = 2³cos15°=1.93 mm

3）、确定每齿进给量fz:

由《工艺手册》表4.2-14，在Z525立式钻床功率为2.8kw，加工时，钻床进给量fz=0.10～0.81mm/r，现取：

fz=0.22mm/r

4）、选择钻刀磨钝标准及刀具耐用度：

根据《切削手册》表2.12，锪钻刀齿后刀面最大磨损量为0.8～1.2mm，现取1.0mm，根据《切削手册》表2.12得高速钢锪钻刀的耐用度T=110min.

5）、确定切削速度Vc：

选择Φ40mm150°的直柄锥面锪钻，取如下参数：

d=40mm L=150mm L1=35mm

f机=0.62mm/r （由《切削手册》表2.7和《工艺手册》表4.2-16）

VC=21m/min (见《切削手册》表2.15)

1000c

转速n为：n=

d



100021

=167 r/min

40

查《工艺手册》表4.2-15取：n机 =195 r/min

所以实际切削速度： vc 6）、计算基本工时： 确定钻头沿轴线的进给长度

n

机

d

1000



19540

24.5m/min

1000

根据《工艺手册》表6.2-5得钻头沿轴线的进给长度为：

L

F



Dd2tgk (k=75°)

代入数字计算为：

Lp

2622

0.54mm

2tgK

按《工艺手册》表6.2-5锪倒角的计算公式

由 t=Lp/vc得

本工序的总工时为：T=2t=2³0.54/21=0.044min

5、7 工序Ⅶ拉花键孔切削用量及基本时间的确定：

拉花键孔，选用L6110卧式拉床，使用专用拉床夹具。

选择高速钢花键拉刀，齿数为6，花键孔外径为25mm，内径为22mm，键宽为6mm，拉削长度大于80mm，拉刀总长760mm。

根据有关手册，确定花键拉刀的单面升量为0.06mm。 拉削速度V=0.06m/s（3.6m/min）

基本工时： （见《工艺手册》表6.2-15）

公式中Zb —— 单面余量3mm （由φ22mm拉削到φ25mm） l —— 拉削表面长度，80mm

η —— 考虑校准部分的长度系数，取1.2 k —— 考虑机床返回行程系数，取1.4 V —— 拉削速度（m/min） fz—— 拉刀单面齿升

Z —— 拉刀同时齿数，Z=l/p l —— 工件拉削表面长度（mm） p —— 拉刀齿距

p=1.5³l－1/2=1.5³80－1/2=13.5mm

∴拉刀同时工作齿Z= l/p=80/13.5≈6 拉削时间：

∴T=3³80³1.2³1.4/(1000³3.6³0.06³6)=0.31（min）

五、夹具设计

为了提高劳动生产率，保证加工质量，降低劳动成本，需要设计专用夹具。 按指导老师的布置，设计第Ⅵ道工序——铣18mm槽的铣床夹具。本夹具将用于X51立式铣床，刀具为YG6高速钢标准型直柄立铣刀，对工件18mm槽进行加工。

1、问题的提出：

本夹具主要用于第Ⅵ道工序铣18mm槽，由于该槽精度要求高，所以，在本道工序加工时，应该考虑其精度要求，同时也要考虑如何提高劳动生产率。

2、夹具设计的有关计算：

⑴、定位基准的选择：

由零件图可知，18mm 槽应对花键孔中心线有垂直度要求，与A端面有平行度要求。为了使定位误差为零，应该选择以花键底孔定位的定心夹具。但这种定心夹具在结构上将过于复杂，因此这里只选用以花键底孔和A端面为主要定位基面。

⑵、切削力及夹紧力计算：

刀具：YG6高速钢标准型直柄立铣刀 (见《切削手册》表3.28) 其中：CF=30，ap=23，XF=1.0，fZ=0.13，YF=0.64，ae=18，UF=1.0，d0=16，qF=0.83，n=210，WF=0，Z=3

∴F=30³231.0³0.130.64³181.0³3/(16³2100)≈62.88(N) 水平分力：FH=1.1F实≈69.168(N) 垂直分力：FV=0.3F实≈18.864(N)

在计算切削力时，必须安全系数考虑在内。

安全系数: K=K1K2K3K4。

其中：K1=1.5 K2=1.1 K3=1.1 K4=1.1

∴F／=KF=（1.5³1.1³1.1³1.1）³62.88=125.54(N) 实际夹紧力为F夹= KF/（f1*f2）=125.54/0.5=251.08 (N) 其中f1和f2为夹具定位面及夹紧面上的磨擦系数，f1 =f2=0.25

(N) 取定位心轴螺栓预紧力F05500

校核：夹紧螺母为M10， d=10mm 材料为45钢，则：

ca

1.3F01.355004

91.08MPa 22

d/40.01

远小于45钢的许用拉应力355MPa。 (3)定位误差分析

由于槽的轴向尺寸的设计基准与定位基准重合，故轴向尺寸无基准不重合度误差。径向尺寸无极限偏差、形状和位置公差，故径向尺寸无基准不重合度误差。即不必考虑定位误差，只需保证夹具的花键心轴的制造精度和安装精度。且工件是以内孔在心轴上定位，A端面靠在定位块上，该定位心轴的尺寸及公差一现规定为与零件内孔有公差相同，就是Ф2200.28mm。因为夹紧与原定位达到了重合，能较好地保证了铣28mm³40mm端面D所得到的尺寸和花键孔中心线的尺寸和公差要求。

3、夹具结构设计及操作简要说明：

如前所述，在设计夹具时，应该注意提高劳动率。为此，在螺母夹紧时采用开口垫圈，以便装卸，夹具体底面上的一对定位键可使整个夹具在机床工作台上有正确的安装位置，以利于铣削加工。结果，本夹具总体的感觉还比较紧凑。

为了保证零件加工精度，我们采用可换定位销来进行定心加紧。夹具体底面上的一对定位键与铣床工作台的T型槽相连接，保证夹具与铣床纵向进给方向相平行的位置，使夹具在机床工作台上占有一正确加工位置。此外，为了把夹具紧固在铣床工作台上，夹具体两端设置供T型螺栓穿过夹具用的两个U型耳座。

夹具上装有对刀块装置，可使夹具在一批零件的加工之前很好的对刀（与塞尺配合使用）；同时，夹具体底面上的一对定位键可使整个夹具在机床工作台上有一正确的安装位置，以有利于铣削加工。

铣床夹具的装配图及夹具体零件图分别见附图3附图4。

主要参考文献

1．段明扬主编.现代机械制造工艺设计实训教程.桂林:广西师范大学出版

社,2007

2．段明扬主编.现代制造工艺设计方法.桂林:广西师范大学出版社,2007 3. 李益民主编.机械制造工艺设计简明手册.北京:机械工业出版社,2003 4. 艾 兴等编.切削用量简明手册.北京:机械工业出版社,2002 5. 东北重型机械学院等编.机床夹具设计手册.上海:上海科技出版

社,1990

6．华楚生主编.机械制造技术基础（第二版）.重庆:重庆大学出版社,2003 7．互换性及测量技术(东南大学出版社 2000)

8．朱冬梅等编.画法几何及机械制图.北京:高等大学出版社,20