机课
械程制设造计工说艺明学 书
题目：设计油阀座零件的机械加工工艺规程及工艺装备
设 计 者：励 晟
辅导老师：张席恒
上海电机学院 高职学院 2012年05月31日
目 录
机械设计制造工艺任务书··································································· 3 第1章 零件分析 ··············································································· 4 1.1 零件的作用········································································································· 4 1.2 零件的工艺分析 ································································································· 4 第2章 确定毛胚···················································································6
2.1 ····························································································································· 6 2.2 铸件尺寸公差····································································································· 6 2.3 铸件机械加工余量····························································································· 6
第3章 工艺规程设计 ······································································· 8 2.1 毛皮制造形式 ····································································································· 8 2.2 基面的选择········································································································· 8
2.3 制定工艺路线····································································································· 9 2.4 机械加工余量 工序尺寸及毛坯尺寸的确定················································· 12 2.5 确定切削用量及基本工时··············································································· 12
第4章 参考书目 ··············································································24 第5章 附录1 机械加工工艺过程卡片 ······························· 附页
机械制造工艺学课程设计任务书
题目：设计油阀座零件的机械加工工艺规程 内容：（1）零件图一张
（2）机械加工工艺卡片 （3）课程设计说明书 原始资料：课程设计指导书
班 级： ZH1023 专 业： 机电一体化
（中德合作）
第 二 组：励 晟 指导教师：张席恒
2012年05月31日
机械制造工艺学课程设计是在学完了机械制造工艺学（含机床夹具设计）和大部分专业课，并进行了生产实习的基础上进行的一个教学环节。这次设计使我们能综合运用机械制造工艺学中的基本理论，并结合生产实习中学到的实践知识，独立地分析和解决工艺问题，初步具备了设计一个中等复杂程度零件（油阀座）的工艺规程能力和运用夹具设计的基本原理和方法，拟定夹具设计方案，完成夹具结构设计的能力，也是熟悉和运用有关手册、图表等技术资料及编写技术文件等基本技能的一次实践机会，为今后的毕业设计及未来从事的工作打下良好的基础。
由于能力所限，经验不足，设计中还有许多不足之处，希望老师多加指教。
一 零件的分析
1.1零件的作用
目所给定的零件是凿岩机注油器上的油阀座，左端通过Rc3/4与主机相连，
+0.13
一管套穿过油壶壳体与￠24.50㎜孔焊接，高压气体从左端进入阀座，在负压
作用下，油壶内油从￠2㎜孔流至￠22㎜孔与高压气体混合后成雾状从套管喷出。￠16H10孔装入油量调节装置，缺口标志油量调节范围。
1.2零件的工艺分析
油阀座共有两组加工表面。现分述如下：
1.2.1以￠22㎜为中心的加工表面。
+0.13
这一组加工表面包括：￠63㎜的外圆，￠24.50㎜的内孔，￠22㎜的
内孔以及Rc3/4锥孔，60°锥角，1×45°倒角，2个￠2㎜的通孔，￠5㎜，￠3㎜垂直于￠5㎜，￠2㎜的平面及左端垂直平面。
图1.1 以￠22㎜为中心的加工表面
1.2.2以￠16H10为中心的加工表面。
这一组加工表面包括：￠16H10的孔，￠10.5㎜的孔以及135°缺口，￠16.8㎜内槽以及45°倒角。
0.13
由以上分析可知，Rc3/4连接用￠63㎜定位。￠24.50㎜焊管套形位公
差靠机床自身来保证，且粗精加工尽可能一次加工完成。
图1.2 以￠16H10为中心的加工表面
二 确定毛坯
2.1
根据零件材料ZG45确定毛坯为铸件，为了保证孔∅22的加工质量和便于加工，将整个工件铸成整体毛坯，分型面通过∅22孔中心线，而且垂直∅16孔的中心线，铸件进行人工时效后，送机加工车间加工，以免工件切开后发生较大的变形。
2.2 铸件尺寸公差
由于是中批量生产，毛坯制造选方法采用砂型机器型，由工艺人员手册查得，铸件尺寸公差等级为CT10，选取铸件错箱值为1.0 mm。
2.3 铸件机械加工余量
对于批量生产的铸件加工余量由工艺人员手册查得选取MA为G级，各表面的总余量见下表1，由工艺人员手册查得铸件主要尺寸见表2。
表1
表2
零件毛坯合图
三 工艺规程设计
3.1毛坯制造形式。
零件材料为ZG45，采用砂型机器铸造。从《机械制造工艺手册》中可查出其公差等级为IT8～IT10，尺寸公差1.6～3.2㎜,加工余量4～5㎜，毛坯为实心，以如图的过水平中心线与￠24㎜圆柱体相垂直的平面为分型面。加工前进行退火处理。由于零件年产量为6000件，已达到大批生产的水平，而且零件的轮廓尺寸不大，故可采用砂型机器铸造。这从提高生产率、保证加工精度上考虑，也是应该的。
图2.1 分型面
3.2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，生产率得以提高。否则，加工工艺过程问题百出，更有甚者，还会造成零件大批报废，使生产无法正常进行。
3.2.1粗基准的选择。
作为粗基准的表面应平整，没有飞边、毛刺或其它表面欠缺。对一般的轴类零件而言，以外圆作为粗基准是完全合理的，本零件选用不加工表面Φ32外圆柱面作为粗基准。采用Φ32外圆柱面作为粗基准加工内孔可以保证空的壁厚均匀，而且便于装夹。
3.2.2精基准的选择。
主要应该考虑基准重合的问题。阀座的右端面和Φ22孔既是装配基准，又是设计基准，用它们作精基准，能使加工遵循“基准重合”的原则，实现阀座零件“一面两孔”的典型定位方式；其余各面和孔的加工也能用它定位，这样使工艺路线遵循了“基准统一”的原则。此外，B面的面积较大，定位比较稳定，夹
紧方案也比较简单、可靠，操作方便。加工￠16㎜孔时，以右端端面及￠22㎜内孔为基准。加工内孔时应以￠63㎜外圆端面为基准。由于形位公差由机床自身来保证，粗精加工尽可能一次完成。
3.3制定工艺路线
制定工艺路线出发点，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能得到合理的保证。在生产纲领已确定为大批生产的条件下，可以考虑采用万能性机床配以专用工夹具，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降低。
3.3.1表面加工方法的确定
根据各表面加工要求和各种加工方法能达到的经济精度。确定各表面的加工方法如下：
3.3.2加工阶段的划分
该阀座的加工质量要求一般，加工阶段初步分为粗加工，精加工两个阶段。粗加工阶段首先加工出Φ63圆柱面、右端面和左端面，使后续工序都可以采用精基准定位，保证其它加工面的精度要求；然后钻Φ22mm通孔、Φ24.5mm孔、Φ16mmH10孔、Φ10.5mm孔及Φ5、Φ3、2*Φ2孔，车2.5*2.5*4缺口和Φ16.8mm退刀槽；精加工阶段车Rc3/4锥螺纹、Φ16mmH10孔达到精度要求。
3.3.3工序的集中与分散
本零件选用工序集中原则安排油阀座的加工工序，端面Φ5、Φ3、Φ2的孔一次装夹完成加工。该油阀座的生产类型为大批生产，可采用万能型机床配以专用工、夹具，以提高生产效率；而且运用工序集中原则使工件的装夹次数少，不但可以缩减辅助时间，而且由于在一次装夹中加工了多个表面，有利于保证各加工面之间的相对位置要求。
3.3.4工序的顺序安排
根据先基准后其它的原则，首先加工精基准——Φ63mm圆柱面、右端面；根据先粗后精的原则，先安排粗加工工序，后安排精加工工序；根据先主后次的原则，先加工主要面——右端面，Φ22Rc3/4mm锥孔,Φ16mmH10孔，后加工次要面——Φ22mm孔，Φ10.5mm孔；根据先面后孔的原则，先加工左右端面，后钻轴向孔；先加工凸台面，后钻Φ16mmH10孔。
3.3.5工艺路线方案一
工序1 车￠70㎜外圆、端面 工序2 钻￠22㎜孔
工序3 镗￠24.5㎜沉孔
工序4 车左端端面、车内倒角、车锥孔、车内螺纹、车1×45°倒角 工序5 钻￠10.5㎜孔
工序6 镗￠16㎜的孔、镗￠16.8㎜的孔 工序7 铣￠24㎜端面、铣缺口、铣倒角
工序8 钻￠2㎜孔、钻￠3㎜孔、钻￠5㎜孔、钻￠2㎜孔 工序9 焊封、去毛刺
3.3.6工艺路线方案二
工序1 车￠70㎜外圆、端面
工序2 钻￠22㎜孔、钻￠10.5㎜孔
工序3 车左端端面、车内倒角、车锥孔、车内螺纹、车1×45°倒角 工序4 镗￠16㎜的孔、镗￠24.5㎜沉孔 工序5 铣￠24㎜端面、铣缺口、铣倒角 工序6 钻￠3㎜孔、钻￠5㎜孔 工序7 钻￠2㎜孔、钻￠2㎜孔 工序8 焊封、去毛刺
3.3.7工艺路线的比较与分析
上述两个工艺方案的特点在于：方案一工序Ⅵ ￠6㎜的孔有较高的精度要求，粗精加工应分开。工序Ⅷ 孔加工在一个工序中频繁更改，夹具很方便分散
开。且 ￠2㎜、￠3㎜孔不能在同一机床上加工。方案二中工序Ⅱ2个钻孔的夹具不同，应分开加工，工序Ⅵ和工序Ⅶ过于集中，更改夹具复杂。综上从优考虑，得出具体工艺如下：
工序1 车￠63㎜外圆、端面 工序2 钻￠22㎜孔
工序3 车左端端面、车内倒角、车锥孔、车内螺纹、车1×45°倒角 工序4 半精车￠24.5㎜、精车￠24.5㎜ 工序5 钻￠10.5㎜孔
工序6 粗镗￠16.8㎜的孔
工序7 车￠24㎜端面、 车倒角 工序8 钻￠3㎜孔、 工序9 钻￠5㎜孔
工序10 钻圆周上￠2㎜孔 工序11 钻端面上￠2㎜孔
工序12 精镗￠16㎜的孔、镗内槽￠16.8㎜的孔 工序13 铣缺口
工序14 焊封、去毛刺
首先以￠32㎜外圆为粗基准加工端面与外圆，尺寸公差由机床保证。加工后以￠63㎜外圆与端面为基准加工￠22㎜孔，精度同样由机床来保证。利用￠63㎜外圆加工￠32㎜端面、锥孔、倒角、车螺纹。精车￠24.5㎜孔时，不能以￠32㎜外圆为基准。因￠32㎜此基准已使用过一次。用已加工面做精基准，选择￠63㎜外圆为基准，选择专用夹具来加工以保证加工精度。由于￠16H10加工精度要求高，所以粗精加工应分开。由于￠2㎜孔和￠3㎜孔不能在同一机床上完成，所以应分成2道工序在2个不同的机床上加工。而两个￠2㎜孔相通，所以先钻通向中心孔的￠2㎜通孔，再钻另一个￠2㎜孔时容易控制，且钻到另一个￠2㎜孔时进给力减小，就能控制￠2㎜孔的深度，能保证所须加工的精度。在精镗￠16H10的孔时，由于已加工了内槽，刀具会有一定的振动。在加工时，先精镗￠16H10孔，再镗内槽。
图2.2 主要加工尺寸
3.4机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定
油阀座零件材料为ZG45，强度和切削性能良好，塑性、韧性较低。生产类型为大批量生产，采用砂型机器铸造。查《机械加工工艺手册》及相关资料，长度方向上的余量为4㎜。铸造精度为IT9-IT11，尺寸公差为1.6-3.2mm.
根据上述原始资料及加工工艺，分别确定各加工表面的机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸如下：
3.4.1外圆表面（￠63㎜）
考虑其加工长度为9㎜，与其联结的非加工外圆表面直径为￠70㎜，为简化铸造毛坯的外形，现直接取其外圆表面直径为￠70㎜。￠63㎜表面为自由尺寸公差。
3.4.2外圆表面沿轴线长度方向的加工余量（￠63㎜端面、￠32㎜端面）
分2次加工。第1次加工3㎜，余下的1㎜1次加工。
3.4.3孔￠16㎜
毛坯为实心，不冲出孔来。内孔精度要求界于IT8～IT10之间。参照《机械加工工艺手册》确定工序尺寸及余量为
钻孔￠10.5㎜
粗镗￠15.85㎜ 2Z=5.35㎜ 精镗￠15.95㎜ 2Z=0.1㎜
3.4.4外圆端面（￠24㎜）
查《机械加工工艺手册》￠24㎜端面的余量为4㎜。分两次加工，第一次加工3㎜，第二次加工1㎜。
3.4.5铣缺口（￠16㎜）
由于题目中对￠16㎜圆柱缺口的精度要求不高。故粗铣余量为4㎜。经过粗铣后即可达到题目的要求。
3.5确定切削用量和基本工时
工序1：车￠63㎜外圆及端面 1、加工条件
加工材料：ZG45， b＝0.05Gp,铸造 加工要求：粗车￠63㎜外圆及端面
机床：CA6140车床
刀具：刀片材料YT15，刀杆尺寸16㎜×25㎜，a0=12°，kr=90°，r0=15°，
r0=0.5
㎜。
2、计算切削用量
（1）粗车￠63㎜外圆端面
1）已知毛坯长度方向的加工余量为，分2次加工，ap=3㎜，长度加工公差按IT10级。
2）进给量f：根据《机械加工工艺手册》P507表2.4-3,当刀杆尺寸为16㎜×25㎜，ap≤3㎜以及工件直径为63㎜时f=0.5～0.7㎜/r
按CA6140车床说明《机械加工工艺手册》P871表3.1-19取f=0.51㎜/r 3）计算切削速度。 据《切削用量简明手册》P30，切削速度计算公式为（寿命选T=60min）
v
c=
c
Tm⨯
v⨯f
p
yv
xav
⨯kv(m/min) （2.1）
其中cv=242，xv=0.15,y=0.35,kv=0.8
v将上述数据带入公式中
vc=
242
60
0.2
⨯3
0.15
⨯0.51
0.35
⨯0.8=91.5m/min
4)确定机床主轴转速
ns=
1000⨯vc
d
w
⨯π
=
1000⨯91.573⨯π
=399r/min
按机床说明（见《切削用量简明手册》表1.13）与399 r/min相近的机床转速为320r/min以及400r/min，现取400r/min。若选320r/min，则速度损失太大。
所以，实际切削速度：
V=
nπ1000
d=73⨯400π=91.69m/min
w
1000
5)切削工时，据《机械加工工艺手册》P694表2.5-3
t=
lfni=
250.51⨯400
⨯2 =0.245min
6)效验机床功率
主切削力按《切削用量简明手册》P37表1.29 所示公式计算
F=cFax
c
c
Fc
p
f
yFc
v
nFc
c
F
（2.2）
c
其中 c
Fc
=2795，x
Fc
=1.0,y
Fc
=0.75,n
Fc
=-0.15
KF=0.89×0.95×1.0×1.0=0.8455
C
20.75
×91.61-0.15×0.8455=2169.4N Fc=2795×3×0.51
切削时消耗功率Fc为
p
c
=c
1000
=2169.4⨯91.69=3.32Kw
c
60⨯1000
根据中CA6140机床说明可知，CA6140主电动机功率为7.5Kw，所以机床功
率已足够，可以正常加工。
7）效验机床进给系统速度。已知主切削力Fc=2169.4N，径向切削力按《切削用量简明手册》表1.29公式计算
Fp=c
其中c
Fpcap
xFp
f
yFpnF
p
c
vkF
Fp
（2.3）
p
Fp
=1940,
yF
p
=0.6,n=0.6,x
Fp
=0.9
K
c
F
=0.5×0.85×1.0×0.66=0.8455
P
F=1940×3×0.51×91.69
0.9
0.6-0.3
×0.2468=224.4N
而轴向切削力
F
=cF
F
F
f
Ff
⋅ax⋅p
f
F
yFf
nFf⋅⋅vc
F
（2.4）
f
其中c
=2880,y
f
f
=0.5,n
Ff
=-0.4,x
Ff
=1.0
kfF=1.17×0.85×1.0×1.0=1.445
Ff
=2880×31.0×0.510.5×91.69-0.4×1.445=1433.25N
取机床导轨与床鞍之间的摩擦系数为0.1，则切削力在纵向进给方向对进给
机构的作用力为
F=Ff+u（Fc+Fp）
=1433.25+0.1×(2169.4+224.4)=1672.63N
而机床纵向进给机构可承受的最大纵向力远远大于1672.63N。故机床进给系统可正常工作。
粗车￠63㎜外圆
切削深度: 单边余量Z=4㎜。分两次切削，第一次切3㎜。
进给量: 据《切削用量简明手册》表1.16，选用f=0.5㎜/r 计算切削速度：
v
=c
cT
m
v
v
⋅ax⋅p
f
yv
⋅kv （2.5）
其中cv=38，xv=0，y=0.8,kv=0.8,m=0.2
v
vc=
确定主轴转速：
38⨯0.860
0.2
⨯3⨯0.3
00.5
=23.5r/min
ns=
1000
w
c
π
d
=
1000⨯23.5
73π
=102.52r/min
按机床选取n=100r/min
所以实际切削速度：
V=
nπ
1000
d=100π73=22.92m/min
w
1000
切削工时：
按《机械加工工艺手册》P694表2.5-3
t=
lfni=
200.5⨯100
⨯2 =0.8min
工序2：钻￠22㎜孔
选用机床：Z550型立式钻床 进给量：f=0.41㎜/r（《切削用量简明手册》表2.7）
切屑速度：v=10.25m/min(《切削用量简明手册》表2.13及表2.14按5类加工性考虑)
ns=
1000
w
c
π
d
=
1000⨯10.25
22π
=148.38r/min
按机床选取nw=125r/min(《切削用量简明手册》表2.36) 所以实际切削速度
V=
切削工时：
t=
lfn
nπ
1000
d=125π22=8.635m/min
w
1000
=
690.41⨯125
=1.346min
其中切入l1=10㎜，切出l2=4㎜，L=55㎜
工序3：车左端端面、车锥孔Rc3/4、车60°内倒角、车内螺纹、车1×45°倒角。
（1）车左端端面
①确定进给量。当刀杆尺寸为16㎜×25㎜，ap≤3㎜以及工件直径为32㎜时，f=0.51㎜/r。查《切削用量简明手册》表1.10及《机械加工工艺手册》P507表2.4-3
②计算切削速度 根据《切削用量简明手册》表1.27，切削速度的计算公式为
vc=
T
m
v
v
⋅ax⋅p
f
yv
⋅kv（m/min）
（2.6）
其中cv=38，xv=0，y=0.8,kv=0.8,m=0.2
v
vc=
ns=
38⨯0.860
0.2
⨯3⨯0.38
c
00.8
=29.11r/min =289.7r/min
1000
v
w
π
d
=
1000⨯29.11
32π
按机床说明（见《切削用量简明手册》表1.31）与289.7 r/min相近的机
床转速为320r/min以及250r/min，现取320r/min。若选250r/min，则速度损失太大。
所以实际切削速度
V=
切削工时：
t=
lfn
nπ
1000
d=320π32=32.15m/min
w
1000
=
270.38⨯320
=0.444min
(2)车锥孔
①确定进给量。查《机械加工工艺手册》P507表2.4-5，知f=0.37㎜/r
②计算切削速度 根据《切削用量简明手册》表1.27，切削速度的计算公式为
v
c
=
cT
m
v
v
⋅ax⋅p
f
yv
⋅kv
（m/min）
（2.7）
其中cv=38，xv=0，y=0.8,kv=0.8，m=0.2
v
vc=
38⨯0.860
0.2
⨯3⨯0.37
00.8
=29.76r/min
1000
ns=
w
c
π
d
=
1000⨯29.76
20π
=473.89r/min
按机床说明，取nw=500r/min 所以实际切削速度
V=
③切削工时：
t=
lfn
nπ
1000
=500π20=31.4m/min
w
1000
=
310.37⨯500
=0.19min
工序4：半精车￠24.5㎜、精车￠24.5㎜沉孔，孔深为10㎜
（1）半精车￠24.5㎜，半精车至￠24㎜。单边余量Z=1㎜，一次车去全部余量，ap=1㎜。查《切削用量简明手册》表1.6可知 f=0.51㎜/r
①计算切削速度。根据《切削用量简明手册》表1.27，切削速度的计算公式为 vc=
cT
m
v
v
⋅ax⋅p
f
yv
⋅kv（m/min）
（2.8）
其中cv=38，xv=0，y=0.8,kv=0.8,m=0.2
v
vc=
ns=
π
38⨯0.860
0.2
⨯1⨯0.25
00.8
=40.58r/min =527.49r/min
1000
w
c
d
=
1000⨯40.58
24π
按机床说明，取nw=560r/min 实际切削速度：
V=
切削工时：
t=
⑵精车至￠24.5
+0.130
nπ
1000
d=560π24=42.2m/min
w
1000
lfn
i=
35.50.25⨯560
⨯2=0.507min
㎜。单边余量Z=0.25㎜、f=0.25㎜/r、ap=0.25㎜
①计算切削速度。根据《切削用量简明手册》表1.27，切削速度的计算
公式为 （2.9）
v
c
=
cT
m
v
v
⋅ax⋅p
f
yv
⋅kv
（m/min）
其中cv=38，xv=0，y=0.8,kv=0.8,m=0.2
v
vc=
ns=
38⨯0.8
60
0.2
⨯0.25⨯0.25
c
00.8
=40.58r/min =527.49r/min
1000
w
π
d
=
1000⨯40.58
24π
按机床说明，取nw=560r/min 实际切削速度：
V=
切削工时：
t=
工序5:钻￠10.5㎜孔
①确定进给量f:根据《切削用量简明手册》,当钢的σb=800Mp,d=￠10.5㎜时，f=0.22mm/r～0.28mm/r
②切削速度：据机床说明（《切削用量简明手册》P55表2.13及2.14按5类加工性考虑）查得切削速度V=12.7m/min所以
lfni=
nπ
1000
d=560π24=42.2m/min
w
1000
35.50.25⨯560
⨯2 =0.507min
ns=
1000
v
w
c
π
d
=
1000⨯12.710.5π
=385.2r/min
按机床说明，（《切削用量简明手册》P79表2.36）取nw=351r/min 故实际切削速度：
V=
nπ
1000
=351π10.5=11.57m/min
w
1000
③切削工时：按《机械加工工艺手册》P696表2.5-7
t=
lfn
=
340.25⨯351
=0.387min
工序6：粗镗￠16㎜的孔
粗镗孔至￠15.85㎜。单边余量Z=2.675㎜。分两次加工，第一次镗
a=1.5㎜,进给量f=0.19mm/r。
p
据有关手册，确定镗床的切削速度为80m/min。则
ns=
1000
πD
=1000
c
⨯80
15.85π
=1607.4r/min
由于T68卧式镗床说明中有nw=1650r/min 故实际切削速度
V=
切削工时：
t=
lfni=
nπD1000
=
1650π15.85
1000
=82.1m/min
330.19⨯1650
⨯2 =0.210min
工序7：车￠24㎜端面、车倒角
车￠24㎜端时：ap=3㎜，f=0.38mm/r（查《机械加工工艺手册》P507） 切削速度根据《切削用量简明手册》表1.27，切削速度的计算公式为
v
c
=
cT
m
v
v
⋅ax⋅p
f
yv
⋅kv（m/min） （2.10）
其中cv=38，xv=0，y=0.8,kv=0.8,m=0.2
v
vc=
ns=
π
38⨯0.860
0.2
⨯3⨯0.38
00.8
=29.11r/min =386.28r/min
1000
w
c
d
=
1000⨯29.11
24π
按机床说明，取nw=400r/min 实际切削速度
V=
切削工时：
t=
lfni=
nπ
1000
=400π24=30.144m/min
w
1000
180.38⨯400
⨯2=0.237min
工序8：钻￠3㎜孔
选用钻床为Z550
f=0.02mm/r（查《切削用量简明手册》P59表2.18） V=25m/min（查《切削用量简明手册》P59表2.18）
1000
n
故实际切削速度：
=s
w
c
π
d
=
1000⨯25
3π
=2653.93r/min
按机床说明，取nw=1500r/min
V=
切削工时：
nπ
1000
=1500π3=14.13m/min
w
1000
t=
lfn
=
190.02⨯1500
=0.633min
钻孔时轴向力，扭矩，功率的计算公式查《切削用量简明手册》P77表2.32
轴向力：
F
f
=C
F
zf⋅⋅d0
f
yF
⋅k
F
（2.11）
其中CF=600，ZF=1.0,YF=0.7,KF=0.95
F
扭矩:
f
=600×31×0.020.7×0.95=110.59N
M=C
C
M
zM⋅⋅d0
f
yM
⋅k
M
（2.12）
20.8
M=0.305×3×0.02×0.95=0.114N*m C
功率:
PC=C
⋅C
（2.13）
=
0.114⨯14.13
30⨯3
30
d
P
C
=0.018Kw
工序9：钻￠5㎜孔 钻￠5㎜孔时：
f=0.015mm/r（查《切削用量简明手册》P59表2.18） V=28m/min（查《切削用量简明手册》P59表2.18）
ns=
1000
w
c
π
d
=
1000⨯28
5π
=1783.4r/min
按机床说明，取nw=1500r/min 故实际切削速度：
V=
nπ
1000
d=1500π5=23.55m/min
w
1000
切削工时：
t=
lfn
=
120.015⨯1500
=0.533min
钻孔时轴向力，扭矩，功率的计算公式查《切削用量简明手册》P77表2.32 轴向力：
F
f
=C
F
zf⋅⋅d0
f
yF
⋅k
（2.13）
F
其中CF=600，ZF=1.0,YF=0.7,KF=0.95
F
扭矩:
f
=600×51×0.0150.7×0.95=150.69N
M=C
C
M
zM⋅⋅d0
f
yM
⋅k
（2.14）
M
M
功率:
C
=0.305×52×0.0150.8×0.95=0.317N*m
PC=M
C
⋅V
C
（2.15）
0.317⨯23.55
30⨯5
30
d
P
C
==0.05Kw
工序10：钻圆周上￠2㎜孔
选用钻床：Z515
f=0.05mm/r（查《机械加工工艺手册》P545表2.4-38） V=0.75m/s（查《机械加工工艺手册》P547表2.4-41）
ns=
1000
w
c
π
d
=
1000⨯0.75⨯60
2π
=7165.6r/min
按机床说明，取nw=2900r/min 故实际切削速度：
V=
nπ
1000
d=2900π2=18.212m/min
w
1000
切削工时： t=
lfn
=
180.05⨯2900
=0.124min
钻孔时轴向力，扭矩，功率的计算公式查《切削用量简明手册》P77表2.32 轴向力：
F
f
=Cdzf
f
yF
F0
k （2.15）
F
其中CF=600，ZF=1.0,YF=0.7,KF=0.95
F
扭矩:
f
=600×21×0.050.7×0.95=140.02N
M=Cdzf
C
M
yM
M0
k （2.16）
M
2
M=0.305×2×0.05×0.95=0.1055N*m
0.8
C
功率:
p
C
=CV
30
C
（2.17）
=
0.1055⨯18.212
30⨯2
d
P
C
=0.032Kw
工序11:钻端面上￠2㎜孔
由于此道工序与上一道工序机床选择相同。故切削用量和基本工时与上一步相同。
f=0.05mm/r
n
w
=2900r/min，V= 18.212m/min
t=0.124min
工序12：精镗￠16㎜的孔、镗内槽￠16.8㎜的孔
精镗孔至￠15.95㎜。单边余量Z=0.05㎜。一次镗去全部余量。ap=0.05㎜，进给量f=0.1mm/r
据有关手册，确定镗床的切削速度为100m/min。则
ns=
1000
πD
v=1000
c
⨯100
15.95π
=1996.7r/min
由于T68卧式镗床说明中有nw=2000r/min 故实际切削速度
V=
切削工时：
t=
lfn
nπD1000
=
2000π15.951000
=125.28m/min
=
330.1⨯2000
=0.165min
工序13：铣缺口
工件材料：ZG45
刀具：硬质合金立铣刀。材料为YT15
d
/Z=16/3 , f=0.03mm/z
V=2.66m/s=159.6m/min
ns=
1000
w
c
π
d
=
1000⨯159.6
24π
=2117.8r/min
按机床说明，取nw=1450r/min 故实际切削速度：V=
lfn⋅z
nπ
1000
=1450π24=109.27m/min
w
1000
切削工时：t==
100.03⨯1450⨯3
=0.077min
工序14焊封、去毛刺
四 参考书目
【1】 廖念钊 互换性与技术测量. [m] 北京：中国计量出版社，2000.1 【2】 艾兴 肖诗纲 切削用量简明手册. [m] 北京：机械工业出版社，
1993.1
【3】 李益民 机械制造工艺设计简明手册. [m] 北京：机械工业出版社，
1993.4
【4】 韩荣第 金属切削原理与刀具. [m] 哈尔滨：哈尔滨工业大学出版
社，2004.2
【5】 赵家齐 机械制造工艺学课程设计指导书. [m] 北京：机械工业出版
社，2000.10
【6】 王先逵 机械制造工艺学. [m] 北京：机械工业出版社，2006.1 【7】 刘鸿文. 材料力学. [m] 北京：高等教育出版社，2004.1 【8】 朱张校 工程材料. [m] 北京：清华大学出版社，2001.1
【9】 孟少农 机械加工工艺手册. [m] 北京：机械工业出版社，1991.9 【10】 李洪 . 机械加工工艺手册 [m] 北京：北京出版社，1990.2 【11】 张龙勋，《机械制造工艺学课程设计指导书》，机械工业出版社，2000.9 【12】 《机械制造工艺学简明设计手册》，机械工业出版社，2000.9 【13】 肖钢，《切削用量简明手册》，机械工业出版社，1999.10
机课
械程制设造计工说艺明学 书
题目：设计油阀座零件的机械加工工艺规程及工艺装备
设 计 者：励 晟
辅导老师：张席恒
上海电机学院 高职学院 2012年05月31日
目 录
机械设计制造工艺任务书··································································· 3 第1章 零件分析 ··············································································· 4 1.1 零件的作用········································································································· 4 1.2 零件的工艺分析 ································································································· 4 第2章 确定毛胚···················································································6
2.1 ····························································································································· 6 2.2 铸件尺寸公差····································································································· 6 2.3 铸件机械加工余量····························································································· 6
第3章 工艺规程设计 ······································································· 8 2.1 毛皮制造形式 ····································································································· 8 2.2 基面的选择········································································································· 8
2.3 制定工艺路线····································································································· 9 2.4 机械加工余量 工序尺寸及毛坯尺寸的确定················································· 12 2.5 确定切削用量及基本工时··············································································· 12
第4章 参考书目 ··············································································24 第5章 附录1 机械加工工艺过程卡片 ······························· 附页
机械制造工艺学课程设计任务书
题目：设计油阀座零件的机械加工工艺规程 内容：（1）零件图一张
（2）机械加工工艺卡片 （3）课程设计说明书 原始资料：课程设计指导书
班 级： ZH1023 专 业： 机电一体化
（中德合作）
第 二 组：励 晟 指导教师：张席恒
2012年05月31日
机械制造工艺学课程设计是在学完了机械制造工艺学（含机床夹具设计）和大部分专业课，并进行了生产实习的基础上进行的一个教学环节。这次设计使我们能综合运用机械制造工艺学中的基本理论，并结合生产实习中学到的实践知识，独立地分析和解决工艺问题，初步具备了设计一个中等复杂程度零件（油阀座）的工艺规程能力和运用夹具设计的基本原理和方法，拟定夹具设计方案，完成夹具结构设计的能力，也是熟悉和运用有关手册、图表等技术资料及编写技术文件等基本技能的一次实践机会，为今后的毕业设计及未来从事的工作打下良好的基础。
由于能力所限，经验不足，设计中还有许多不足之处，希望老师多加指教。
一 零件的分析
1.1零件的作用
目所给定的零件是凿岩机注油器上的油阀座，左端通过Rc3/4与主机相连，
+0.13
一管套穿过油壶壳体与￠24.50㎜孔焊接，高压气体从左端进入阀座，在负压
作用下，油壶内油从￠2㎜孔流至￠22㎜孔与高压气体混合后成雾状从套管喷出。￠16H10孔装入油量调节装置，缺口标志油量调节范围。
1.2零件的工艺分析
油阀座共有两组加工表面。现分述如下：
1.2.1以￠22㎜为中心的加工表面。
+0.13
这一组加工表面包括：￠63㎜的外圆，￠24.50㎜的内孔，￠22㎜的
内孔以及Rc3/4锥孔，60°锥角，1×45°倒角，2个￠2㎜的通孔，￠5㎜，￠3㎜垂直于￠5㎜，￠2㎜的平面及左端垂直平面。
图1.1 以￠22㎜为中心的加工表面
1.2.2以￠16H10为中心的加工表面。
这一组加工表面包括：￠16H10的孔，￠10.5㎜的孔以及135°缺口，￠16.8㎜内槽以及45°倒角。
0.13
由以上分析可知，Rc3/4连接用￠63㎜定位。￠24.50㎜焊管套形位公
差靠机床自身来保证，且粗精加工尽可能一次加工完成。
图1.2 以￠16H10为中心的加工表面
二 确定毛坯
2.1
根据零件材料ZG45确定毛坯为铸件，为了保证孔∅22的加工质量和便于加工，将整个工件铸成整体毛坯，分型面通过∅22孔中心线，而且垂直∅16孔的中心线，铸件进行人工时效后，送机加工车间加工，以免工件切开后发生较大的变形。
2.2 铸件尺寸公差
由于是中批量生产，毛坯制造选方法采用砂型机器型，由工艺人员手册查得，铸件尺寸公差等级为CT10，选取铸件错箱值为1.0 mm。
2.3 铸件机械加工余量
对于批量生产的铸件加工余量由工艺人员手册查得选取MA为G级，各表面的总余量见下表1，由工艺人员手册查得铸件主要尺寸见表2。
表1
表2
零件毛坯合图
三 工艺规程设计
3.1毛坯制造形式。
零件材料为ZG45，采用砂型机器铸造。从《机械制造工艺手册》中可查出其公差等级为IT8～IT10，尺寸公差1.6～3.2㎜,加工余量4～5㎜，毛坯为实心，以如图的过水平中心线与￠24㎜圆柱体相垂直的平面为分型面。加工前进行退火处理。由于零件年产量为6000件，已达到大批生产的水平，而且零件的轮廓尺寸不大，故可采用砂型机器铸造。这从提高生产率、保证加工精度上考虑，也是应该的。
图2.1 分型面
3.2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，生产率得以提高。否则，加工工艺过程问题百出，更有甚者，还会造成零件大批报废，使生产无法正常进行。
3.2.1粗基准的选择。
作为粗基准的表面应平整，没有飞边、毛刺或其它表面欠缺。对一般的轴类零件而言，以外圆作为粗基准是完全合理的，本零件选用不加工表面Φ32外圆柱面作为粗基准。采用Φ32外圆柱面作为粗基准加工内孔可以保证空的壁厚均匀，而且便于装夹。
3.2.2精基准的选择。
主要应该考虑基准重合的问题。阀座的右端面和Φ22孔既是装配基准，又是设计基准，用它们作精基准，能使加工遵循“基准重合”的原则，实现阀座零件“一面两孔”的典型定位方式；其余各面和孔的加工也能用它定位，这样使工艺路线遵循了“基准统一”的原则。此外，B面的面积较大，定位比较稳定，夹
紧方案也比较简单、可靠，操作方便。加工￠16㎜孔时，以右端端面及￠22㎜内孔为基准。加工内孔时应以￠63㎜外圆端面为基准。由于形位公差由机床自身来保证，粗精加工尽可能一次完成。
3.3制定工艺路线
制定工艺路线出发点，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能得到合理的保证。在生产纲领已确定为大批生产的条件下，可以考虑采用万能性机床配以专用工夹具，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降低。
3.3.1表面加工方法的确定
根据各表面加工要求和各种加工方法能达到的经济精度。确定各表面的加工方法如下：
3.3.2加工阶段的划分
该阀座的加工质量要求一般，加工阶段初步分为粗加工，精加工两个阶段。粗加工阶段首先加工出Φ63圆柱面、右端面和左端面，使后续工序都可以采用精基准定位，保证其它加工面的精度要求；然后钻Φ22mm通孔、Φ24.5mm孔、Φ16mmH10孔、Φ10.5mm孔及Φ5、Φ3、2*Φ2孔，车2.5*2.5*4缺口和Φ16.8mm退刀槽；精加工阶段车Rc3/4锥螺纹、Φ16mmH10孔达到精度要求。
3.3.3工序的集中与分散
本零件选用工序集中原则安排油阀座的加工工序，端面Φ5、Φ3、Φ2的孔一次装夹完成加工。该油阀座的生产类型为大批生产，可采用万能型机床配以专用工、夹具，以提高生产效率；而且运用工序集中原则使工件的装夹次数少，不但可以缩减辅助时间，而且由于在一次装夹中加工了多个表面，有利于保证各加工面之间的相对位置要求。
3.3.4工序的顺序安排
根据先基准后其它的原则，首先加工精基准——Φ63mm圆柱面、右端面；根据先粗后精的原则，先安排粗加工工序，后安排精加工工序；根据先主后次的原则，先加工主要面——右端面，Φ22Rc3/4mm锥孔,Φ16mmH10孔，后加工次要面——Φ22mm孔，Φ10.5mm孔；根据先面后孔的原则，先加工左右端面，后钻轴向孔；先加工凸台面，后钻Φ16mmH10孔。
3.3.5工艺路线方案一
工序1 车￠70㎜外圆、端面 工序2 钻￠22㎜孔
工序3 镗￠24.5㎜沉孔
工序4 车左端端面、车内倒角、车锥孔、车内螺纹、车1×45°倒角 工序5 钻￠10.5㎜孔
工序6 镗￠16㎜的孔、镗￠16.8㎜的孔 工序7 铣￠24㎜端面、铣缺口、铣倒角
工序8 钻￠2㎜孔、钻￠3㎜孔、钻￠5㎜孔、钻￠2㎜孔 工序9 焊封、去毛刺
3.3.6工艺路线方案二
工序1 车￠70㎜外圆、端面
工序2 钻￠22㎜孔、钻￠10.5㎜孔
工序3 车左端端面、车内倒角、车锥孔、车内螺纹、车1×45°倒角 工序4 镗￠16㎜的孔、镗￠24.5㎜沉孔 工序5 铣￠24㎜端面、铣缺口、铣倒角 工序6 钻￠3㎜孔、钻￠5㎜孔 工序7 钻￠2㎜孔、钻￠2㎜孔 工序8 焊封、去毛刺
3.3.7工艺路线的比较与分析
上述两个工艺方案的特点在于：方案一工序Ⅵ ￠6㎜的孔有较高的精度要求，粗精加工应分开。工序Ⅷ 孔加工在一个工序中频繁更改，夹具很方便分散
开。且 ￠2㎜、￠3㎜孔不能在同一机床上加工。方案二中工序Ⅱ2个钻孔的夹具不同，应分开加工，工序Ⅵ和工序Ⅶ过于集中，更改夹具复杂。综上从优考虑，得出具体工艺如下：
工序1 车￠63㎜外圆、端面 工序2 钻￠22㎜孔
工序3 车左端端面、车内倒角、车锥孔、车内螺纹、车1×45°倒角 工序4 半精车￠24.5㎜、精车￠24.5㎜ 工序5 钻￠10.5㎜孔
工序6 粗镗￠16.8㎜的孔
工序7 车￠24㎜端面、 车倒角 工序8 钻￠3㎜孔、 工序9 钻￠5㎜孔
工序10 钻圆周上￠2㎜孔 工序11 钻端面上￠2㎜孔
工序12 精镗￠16㎜的孔、镗内槽￠16.8㎜的孔 工序13 铣缺口
工序14 焊封、去毛刺
首先以￠32㎜外圆为粗基准加工端面与外圆，尺寸公差由机床保证。加工后以￠63㎜外圆与端面为基准加工￠22㎜孔，精度同样由机床来保证。利用￠63㎜外圆加工￠32㎜端面、锥孔、倒角、车螺纹。精车￠24.5㎜孔时，不能以￠32㎜外圆为基准。因￠32㎜此基准已使用过一次。用已加工面做精基准，选择￠63㎜外圆为基准，选择专用夹具来加工以保证加工精度。由于￠16H10加工精度要求高，所以粗精加工应分开。由于￠2㎜孔和￠3㎜孔不能在同一机床上完成，所以应分成2道工序在2个不同的机床上加工。而两个￠2㎜孔相通，所以先钻通向中心孔的￠2㎜通孔，再钻另一个￠2㎜孔时容易控制，且钻到另一个￠2㎜孔时进给力减小，就能控制￠2㎜孔的深度，能保证所须加工的精度。在精镗￠16H10的孔时，由于已加工了内槽，刀具会有一定的振动。在加工时，先精镗￠16H10孔，再镗内槽。
图2.2 主要加工尺寸
3.4机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定
油阀座零件材料为ZG45，强度和切削性能良好，塑性、韧性较低。生产类型为大批量生产，采用砂型机器铸造。查《机械加工工艺手册》及相关资料，长度方向上的余量为4㎜。铸造精度为IT9-IT11，尺寸公差为1.6-3.2mm.
根据上述原始资料及加工工艺，分别确定各加工表面的机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸如下：
3.4.1外圆表面（￠63㎜）
考虑其加工长度为9㎜，与其联结的非加工外圆表面直径为￠70㎜，为简化铸造毛坯的外形，现直接取其外圆表面直径为￠70㎜。￠63㎜表面为自由尺寸公差。
3.4.2外圆表面沿轴线长度方向的加工余量（￠63㎜端面、￠32㎜端面）
分2次加工。第1次加工3㎜，余下的1㎜1次加工。
3.4.3孔￠16㎜
毛坯为实心，不冲出孔来。内孔精度要求界于IT8～IT10之间。参照《机械加工工艺手册》确定工序尺寸及余量为
钻孔￠10.5㎜
粗镗￠15.85㎜ 2Z=5.35㎜ 精镗￠15.95㎜ 2Z=0.1㎜
3.4.4外圆端面（￠24㎜）
查《机械加工工艺手册》￠24㎜端面的余量为4㎜。分两次加工，第一次加工3㎜，第二次加工1㎜。
3.4.5铣缺口（￠16㎜）
由于题目中对￠16㎜圆柱缺口的精度要求不高。故粗铣余量为4㎜。经过粗铣后即可达到题目的要求。
3.5确定切削用量和基本工时
工序1：车￠63㎜外圆及端面 1、加工条件
加工材料：ZG45， b＝0.05Gp,铸造 加工要求：粗车￠63㎜外圆及端面
机床：CA6140车床
刀具：刀片材料YT15，刀杆尺寸16㎜×25㎜，a0=12°，kr=90°，r0=15°，
r0=0.5
㎜。
2、计算切削用量
（1）粗车￠63㎜外圆端面
1）已知毛坯长度方向的加工余量为，分2次加工，ap=3㎜，长度加工公差按IT10级。
2）进给量f：根据《机械加工工艺手册》P507表2.4-3,当刀杆尺寸为16㎜×25㎜，ap≤3㎜以及工件直径为63㎜时f=0.5～0.7㎜/r
按CA6140车床说明《机械加工工艺手册》P871表3.1-19取f=0.51㎜/r 3）计算切削速度。 据《切削用量简明手册》P30，切削速度计算公式为（寿命选T=60min）
v
c=
c
Tm⨯
v⨯f
p
yv
xav
⨯kv(m/min) （2.1）
其中cv=242，xv=0.15,y=0.35,kv=0.8
v将上述数据带入公式中
vc=
242
60
0.2
⨯3
0.15
⨯0.51
0.35
⨯0.8=91.5m/min
4)确定机床主轴转速
ns=
1000⨯vc
d
w
⨯π
=
1000⨯91.573⨯π
=399r/min
按机床说明（见《切削用量简明手册》表1.13）与399 r/min相近的机床转速为320r/min以及400r/min，现取400r/min。若选320r/min，则速度损失太大。
所以，实际切削速度：
V=
nπ1000
d=73⨯400π=91.69m/min
w
1000
5)切削工时，据《机械加工工艺手册》P694表2.5-3
t=
lfni=
250.51⨯400
⨯2 =0.245min
6)效验机床功率
主切削力按《切削用量简明手册》P37表1.29 所示公式计算
F=cFax
c
c
Fc
p
f
yFc
v
nFc
c
F
（2.2）
c
其中 c
Fc
=2795，x
Fc
=1.0,y
Fc
=0.75,n
Fc
=-0.15
KF=0.89×0.95×1.0×1.0=0.8455
C
20.75
×91.61-0.15×0.8455=2169.4N Fc=2795×3×0.51
切削时消耗功率Fc为
p
c
=c
1000
=2169.4⨯91.69=3.32Kw
c
60⨯1000
根据中CA6140机床说明可知，CA6140主电动机功率为7.5Kw，所以机床功
率已足够，可以正常加工。
7）效验机床进给系统速度。已知主切削力Fc=2169.4N，径向切削力按《切削用量简明手册》表1.29公式计算
Fp=c
其中c
Fpcap
xFp
f
yFpnF
p
c
vkF
Fp
（2.3）
p
Fp
=1940,
yF
p
=0.6,n=0.6,x
Fp
=0.9
K
c
F
=0.5×0.85×1.0×0.66=0.8455
P
F=1940×3×0.51×91.69
0.9
0.6-0.3
×0.2468=224.4N
而轴向切削力
F
=cF
F
F
f
Ff
⋅ax⋅p
f
F
yFf
nFf⋅⋅vc
F
（2.4）
f
其中c
=2880,y
f
f
=0.5,n
Ff
=-0.4,x
Ff
=1.0
kfF=1.17×0.85×1.0×1.0=1.445
Ff
=2880×31.0×0.510.5×91.69-0.4×1.445=1433.25N
取机床导轨与床鞍之间的摩擦系数为0.1，则切削力在纵向进给方向对进给
机构的作用力为
F=Ff+u（Fc+Fp）
=1433.25+0.1×(2169.4+224.4)=1672.63N
而机床纵向进给机构可承受的最大纵向力远远大于1672.63N。故机床进给系统可正常工作。
粗车￠63㎜外圆
切削深度: 单边余量Z=4㎜。分两次切削，第一次切3㎜。
进给量: 据《切削用量简明手册》表1.16，选用f=0.5㎜/r 计算切削速度：
v
=c
cT
m
v
v
⋅ax⋅p
f
yv
⋅kv （2.5）
其中cv=38，xv=0，y=0.8,kv=0.8,m=0.2
v
vc=
确定主轴转速：
38⨯0.860
0.2
⨯3⨯0.3
00.5
=23.5r/min
ns=
1000
w
c
π
d
=
1000⨯23.5
73π
=102.52r/min
按机床选取n=100r/min
所以实际切削速度：
V=
nπ
1000
d=100π73=22.92m/min
w
1000
切削工时：
按《机械加工工艺手册》P694表2.5-3
t=
lfni=
200.5⨯100
⨯2 =0.8min
工序2：钻￠22㎜孔
选用机床：Z550型立式钻床 进给量：f=0.41㎜/r（《切削用量简明手册》表2.7）
切屑速度：v=10.25m/min(《切削用量简明手册》表2.13及表2.14按5类加工性考虑)
ns=
1000
w
c
π
d
=
1000⨯10.25
22π
=148.38r/min
按机床选取nw=125r/min(《切削用量简明手册》表2.36) 所以实际切削速度
V=
切削工时：
t=
lfn
nπ
1000
d=125π22=8.635m/min
w
1000
=
690.41⨯125
=1.346min
其中切入l1=10㎜，切出l2=4㎜，L=55㎜
工序3：车左端端面、车锥孔Rc3/4、车60°内倒角、车内螺纹、车1×45°倒角。
（1）车左端端面
①确定进给量。当刀杆尺寸为16㎜×25㎜，ap≤3㎜以及工件直径为32㎜时，f=0.51㎜/r。查《切削用量简明手册》表1.10及《机械加工工艺手册》P507表2.4-3
②计算切削速度 根据《切削用量简明手册》表1.27，切削速度的计算公式为
vc=
T
m
v
v
⋅ax⋅p
f
yv
⋅kv（m/min）
（2.6）
其中cv=38，xv=0，y=0.8,kv=0.8,m=0.2
v
vc=
ns=
38⨯0.860
0.2
⨯3⨯0.38
c
00.8
=29.11r/min =289.7r/min
1000
v
w
π
d
=
1000⨯29.11
32π
按机床说明（见《切削用量简明手册》表1.31）与289.7 r/min相近的机
床转速为320r/min以及250r/min，现取320r/min。若选250r/min，则速度损失太大。
所以实际切削速度
V=
切削工时：
t=
lfn
nπ
1000
d=320π32=32.15m/min
w
1000
=
270.38⨯320
=0.444min
(2)车锥孔
①确定进给量。查《机械加工工艺手册》P507表2.4-5，知f=0.37㎜/r
②计算切削速度 根据《切削用量简明手册》表1.27，切削速度的计算公式为
v
c
=
cT
m
v
v
⋅ax⋅p
f
yv
⋅kv
（m/min）
（2.7）
其中cv=38，xv=0，y=0.8,kv=0.8，m=0.2
v
vc=
38⨯0.860
0.2
⨯3⨯0.37
00.8
=29.76r/min
1000
ns=
w
c
π
d
=
1000⨯29.76
20π
=473.89r/min
按机床说明，取nw=500r/min 所以实际切削速度
V=
③切削工时：
t=
lfn
nπ
1000
=500π20=31.4m/min
w
1000
=
310.37⨯500
=0.19min
工序4：半精车￠24.5㎜、精车￠24.5㎜沉孔，孔深为10㎜
（1）半精车￠24.5㎜，半精车至￠24㎜。单边余量Z=1㎜，一次车去全部余量，ap=1㎜。查《切削用量简明手册》表1.6可知 f=0.51㎜/r
①计算切削速度。根据《切削用量简明手册》表1.27，切削速度的计算公式为 vc=
cT
m
v
v
⋅ax⋅p
f
yv
⋅kv（m/min）
（2.8）
其中cv=38，xv=0，y=0.8,kv=0.8,m=0.2
v
vc=
ns=
π
38⨯0.860
0.2
⨯1⨯0.25
00.8
=40.58r/min =527.49r/min
1000
w
c
d
=
1000⨯40.58
24π
按机床说明，取nw=560r/min 实际切削速度：
V=
切削工时：
t=
⑵精车至￠24.5
+0.130
nπ
1000
d=560π24=42.2m/min
w
1000
lfn
i=
35.50.25⨯560
⨯2=0.507min
㎜。单边余量Z=0.25㎜、f=0.25㎜/r、ap=0.25㎜
①计算切削速度。根据《切削用量简明手册》表1.27，切削速度的计算
公式为 （2.9）
v
c
=
cT
m
v
v
⋅ax⋅p
f
yv
⋅kv
（m/min）
其中cv=38，xv=0，y=0.8,kv=0.8,m=0.2
v
vc=
ns=
38⨯0.8
60
0.2
⨯0.25⨯0.25
c
00.8
=40.58r/min =527.49r/min
1000
w
π
d
=
1000⨯40.58
24π
按机床说明，取nw=560r/min 实际切削速度：
V=
切削工时：
t=
工序5:钻￠10.5㎜孔
①确定进给量f:根据《切削用量简明手册》,当钢的σb=800Mp,d=￠10.5㎜时，f=0.22mm/r～0.28mm/r
②切削速度：据机床说明（《切削用量简明手册》P55表2.13及2.14按5类加工性考虑）查得切削速度V=12.7m/min所以
lfni=
nπ
1000
d=560π24=42.2m/min
w
1000
35.50.25⨯560
⨯2 =0.507min
ns=
1000
v
w
c
π
d
=
1000⨯12.710.5π
=385.2r/min
按机床说明，（《切削用量简明手册》P79表2.36）取nw=351r/min 故实际切削速度：
V=
nπ
1000
=351π10.5=11.57m/min
w
1000
③切削工时：按《机械加工工艺手册》P696表2.5-7
t=
lfn
=
340.25⨯351
=0.387min
工序6：粗镗￠16㎜的孔
粗镗孔至￠15.85㎜。单边余量Z=2.675㎜。分两次加工，第一次镗
a=1.5㎜,进给量f=0.19mm/r。
p
据有关手册，确定镗床的切削速度为80m/min。则
ns=
1000
πD
=1000
c
⨯80
15.85π
=1607.4r/min
由于T68卧式镗床说明中有nw=1650r/min 故实际切削速度
V=
切削工时：
t=
lfni=
nπD1000
=
1650π15.85
1000
=82.1m/min
330.19⨯1650
⨯2 =0.210min
工序7：车￠24㎜端面、车倒角
车￠24㎜端时：ap=3㎜，f=0.38mm/r（查《机械加工工艺手册》P507） 切削速度根据《切削用量简明手册》表1.27，切削速度的计算公式为
v
c
=
cT
m
v
v
⋅ax⋅p
f
yv
⋅kv（m/min） （2.10）
其中cv=38，xv=0，y=0.8,kv=0.8,m=0.2
v
vc=
ns=
π
38⨯0.860
0.2
⨯3⨯0.38
00.8
=29.11r/min =386.28r/min
1000
w
c
d
=
1000⨯29.11
24π
按机床说明，取nw=400r/min 实际切削速度
V=
切削工时：
t=
lfni=
nπ
1000
=400π24=30.144m/min
w
1000
180.38⨯400
⨯2=0.237min
工序8：钻￠3㎜孔
选用钻床为Z550
f=0.02mm/r（查《切削用量简明手册》P59表2.18） V=25m/min（查《切削用量简明手册》P59表2.18）
1000
n
故实际切削速度：
=s
w
c
π
d
=
1000⨯25
3π
=2653.93r/min
按机床说明，取nw=1500r/min
V=
切削工时：
nπ
1000
=1500π3=14.13m/min
w
1000
t=
lfn
=
190.02⨯1500
=0.633min
钻孔时轴向力，扭矩，功率的计算公式查《切削用量简明手册》P77表2.32
轴向力：
F
f
=C
F
zf⋅⋅d0
f
yF
⋅k
F
（2.11）
其中CF=600，ZF=1.0,YF=0.7,KF=0.95
F
扭矩:
f
=600×31×0.020.7×0.95=110.59N
M=C
C
M
zM⋅⋅d0
f
yM
⋅k
M
（2.12）
20.8
M=0.305×3×0.02×0.95=0.114N*m C
功率:
PC=C
⋅C
（2.13）
=
0.114⨯14.13
30⨯3
30
d
P
C
=0.018Kw
工序9：钻￠5㎜孔 钻￠5㎜孔时：
f=0.015mm/r（查《切削用量简明手册》P59表2.18） V=28m/min（查《切削用量简明手册》P59表2.18）
ns=
1000
w
c
π
d
=
1000⨯28
5π
=1783.4r/min
按机床说明，取nw=1500r/min 故实际切削速度：
V=
nπ
1000
d=1500π5=23.55m/min
w
1000
切削工时：
t=
lfn
=
120.015⨯1500
=0.533min
钻孔时轴向力，扭矩，功率的计算公式查《切削用量简明手册》P77表2.32 轴向力：
F
f
=C
F
zf⋅⋅d0
f
yF
⋅k
（2.13）
F
其中CF=600，ZF=1.0,YF=0.7,KF=0.95
F
扭矩:
f
=600×51×0.0150.7×0.95=150.69N
M=C
C
M
zM⋅⋅d0
f
yM
⋅k
（2.14）
M
M
功率:
C
=0.305×52×0.0150.8×0.95=0.317N*m
PC=M
C
⋅V
C
（2.15）
0.317⨯23.55
30⨯5
30
d
P
C
==0.05Kw
工序10：钻圆周上￠2㎜孔
选用钻床：Z515
f=0.05mm/r（查《机械加工工艺手册》P545表2.4-38） V=0.75m/s（查《机械加工工艺手册》P547表2.4-41）
ns=
1000
w
c
π
d
=
1000⨯0.75⨯60
2π
=7165.6r/min
按机床说明，取nw=2900r/min 故实际切削速度：
V=
nπ
1000
d=2900π2=18.212m/min
w
1000
切削工时： t=
lfn
=
180.05⨯2900
=0.124min
钻孔时轴向力，扭矩，功率的计算公式查《切削用量简明手册》P77表2.32 轴向力：
F
f
=Cdzf
f
yF
F0
k （2.15）
F
其中CF=600，ZF=1.0,YF=0.7,KF=0.95
F
扭矩:
f
=600×21×0.050.7×0.95=140.02N
M=Cdzf
C
M
yM
M0
k （2.16）
M
2
M=0.305×2×0.05×0.95=0.1055N*m
0.8
C
功率:
p
C
=CV
30
C
（2.17）
=
0.1055⨯18.212
30⨯2
d
P
C
=0.032Kw
工序11:钻端面上￠2㎜孔
由于此道工序与上一道工序机床选择相同。故切削用量和基本工时与上一步相同。
f=0.05mm/r
n
w
=2900r/min，V= 18.212m/min
t=0.124min
工序12：精镗￠16㎜的孔、镗内槽￠16.8㎜的孔
精镗孔至￠15.95㎜。单边余量Z=0.05㎜。一次镗去全部余量。ap=0.05㎜，进给量f=0.1mm/r
据有关手册，确定镗床的切削速度为100m/min。则
ns=
1000
πD
v=1000
c
⨯100
15.95π
=1996.7r/min
由于T68卧式镗床说明中有nw=2000r/min 故实际切削速度
V=
切削工时：
t=
lfn
nπD1000
=
2000π15.951000
=125.28m/min
=
330.1⨯2000
=0.165min
工序13：铣缺口
工件材料：ZG45
刀具：硬质合金立铣刀。材料为YT15
d
/Z=16/3 , f=0.03mm/z
V=2.66m/s=159.6m/min
ns=
1000
w
c
π
d
=
1000⨯159.6
24π
=2117.8r/min
按机床说明，取nw=1450r/min 故实际切削速度：V=
lfn⋅z
nπ
1000
=1450π24=109.27m/min
w
1000
切削工时：t==
100.03⨯1450⨯3
=0.077min
工序14焊封、去毛刺
四 参考书目
【1】 廖念钊 互换性与技术测量. [m] 北京：中国计量出版社，2000.1 【2】 艾兴 肖诗纲 切削用量简明手册. [m] 北京：机械工业出版社，
1993.1
【3】 李益民 机械制造工艺设计简明手册. [m] 北京：机械工业出版社，
1993.4
【4】 韩荣第 金属切削原理与刀具. [m] 哈尔滨：哈尔滨工业大学出版
社，2004.2
【5】 赵家齐 机械制造工艺学课程设计指导书. [m] 北京：机械工业出版
社，2000.10
【6】 王先逵 机械制造工艺学. [m] 北京：机械工业出版社，2006.1 【7】 刘鸿文. 材料力学. [m] 北京：高等教育出版社，2004.1 【8】 朱张校 工程材料. [m] 北京：清华大学出版社，2001.1
【9】 孟少农 机械加工工艺手册. [m] 北京：机械工业出版社，1991.9 【10】 李洪 . 机械加工工艺手册 [m] 北京：北京出版社，1990.2 【11】 张龙勋，《机械制造工艺学课程设计指导书》，机械工业出版社，2000.9 【12】 《机械制造工艺学简明设计手册》，机械工业出版社，2000.9 【13】 肖钢，《切削用量简明手册》，机械工业出版社，1999.10