三、零件的普通机械加工工艺分析
由附图1得知，其材料为12Cr2Ni4A. 该材料是优质合金结构钢，常经渗碳后
使用。该钢具有高的强韧性和良好的淬透性，经渗碳后表面耐磨性较好，心部具有较好的韧性，因其合金元素含量高，热处理工艺性能差，锻后正火硬度仍然较高，需长时间的高温回火，加工性能不佳，因含Ni 和Cr ，易粘刀发热，不易获得高的表面质量，调质后加工性能有所改善。这类材料适用于制造大截面，高载荷的重要齿轮和耐磨件，如飞机，坦克中的重要齿轮及曲轴等。
+0. 025
该零件的主要加工内容为M45×1.5-6h 螺纹，铣三个楔牙，镗ф35H7（0）
内孔和切深为1宽为6的槽。
外圆与内孔的同轴度公差为ф0.03mm ，直接影响变速箱体与楔牙的啮合。底座
+0. 025的上端面与内孔ф35H7（0）的端面跳动为0.05.
3.1 选择毛坯
选择毛坯应考虑的因素
1）零件的力学性能要求 相同材料采用不同的毛坯制造方法，其力学性能有所不同。根据零件图可知该零件的材料是合金钢，钢制零件的锻造毛坯，其力学性能高于钢制棒料和铸钢件。
2）零件的结构形状和外廓尺寸 直径相差不大的阶梯轴宜采用棒料，相差较大时宜采用锻件。形状复杂，力学性能要求不高可采用铸钢件。形状复杂和薄壁的毛坯不宜采用金属型铸造，尺寸较大的毛坯，不宜采用模锻，压铸和精铸，多采用砂型铸造和自由锻造。外形复杂的小零件宜采用精密铸造方法，以避免机械加工。
3）生产纲领和批量 生产纲领大时宜采用高精度和高生产率的毛坯制造方法。
变速箱楔牙合器是最常用的啮合传动件，要求具有一定的强度，该零件的材料为12Cr2Ni4A ，轮廓尺寸不大，通过计算，毛坯的质量约为
m=π（
92284
）⨯⨯ρ=1. 5kg 且为中批生产，由参考文献［1］表1.3-1可知，1000⨯21000
毛坯的锻造方法可选用精密模锻
零件形状并不复杂，因此毛坯形状可以与零件形状尽量接近，即外形做
成台阶形，由于孔尺寸较小，所以孔不锻出。
毛坯尺寸通过确定加工余量后确定。
3．2工艺过程设计
3．2．1定位基准的选择
精基准：本零件是带孔的螺旋楔牙合器，孔是其设计基准（亦是装配基准和测量基准），为避免由于基准不重合而产生的误差，应选孔为定位基准，即遵循“基
+0. 025准重合”的原则。具体而言，即选ф35H7（0）孔及一端面N 作为精基准，此
外N 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。 粗基准：由于该楔牙合器全部表面都需加工，而孔作为精基准应先进行加工，因此应选尺寸为ф92的外圆及其端面为粗基准。
3.2.2本零件的加工要素有外圆、内孔、端面、螺纹、退刀槽、砂轮越程槽、U 型槽、卡环、楔牙等，材料为12Cr2N4A ，为高硬度合金结构钢，参考资料［1］，其加工方法选择如下：
（1）ф92mm 外圆面：未注公差尺寸，根据GB1800-79规定其公差等级按IT14需进行粗车（表1.4-6）
（2）螺纹外圆面：公差等级为IT8，表面粗糙度为Ra0.8μm ，需粗车、半精车和磨削（表1.4-6）
+0. 025（3）ф35H7（0）内孔：公差等级为IT7，表面粗糙度为Ra0.8μm ，毛坯孔
不能锻出，为淬火钢，根据表1.4-7，加工方法可采取钻孔、粗镗、半粗镗和磨孔
（4）端面：本零件的一端面为配合端面，尺寸精度要求较高，另一端为回转体面，尺寸精度要求不高，表面粗糙度为Ra3.2μm 及Ra1.6，Ra12.5μm 三种要求，要求Ra3.2μm 的端面经粗车、半精车，要求Ra 为12.5μm 端面由于尺寸要求高，所以需粗车、精车，要求Ra1.6μm 的端面经粗车、半精车、磨削
（5）槽：砂轮越程槽的槽宽和槽深的公差等级为IT14，表面粗糙度为Ra12.5μm 可采用成形刀具粗车，退刀槽采用切槽刀，宽为深为2.5的槽，公差等级为IT12，表面粗糙度为12.5μm ，需采用三面刃铣刀，粗铣、半精铣，宽为6深为1.5的槽公差等级为IT14，Ra12.5μm ，需进行粗铣，U 型槽需进行粗精铣 （6）ф8mm 的孔采用分度头钻 3.2.3制订工艺路线
变速箱楔牙合器的加工工艺路线一船是先进行轴坯的加工，再进行楔牙与螺纹等的加工，轴坯加工包括各圆柱表面与端面及ф35孔的加工，按照先加工基准面及先粗后精的原则；轴坯加工可按下述工艺路线进行： 工序号 工序内容 锻造 时效 涂漆 10 20
以ф92mm 处外圆及端面定位，粗车另一端面及台阶面，粗车ф45mm 外圆 以粗车后的ф45mm 外圆及端面定位，粗车另一端面，粗车ф92mm 外圆
+0. 025加工ф45d8外圆及台阶面以孔ф35H7ф35H7（0）mm 为定位基准，为了更好
地保证它们之间的位置精度，在ф45d8外圆及台阶面加工之前，先精加工孔 调质处理
+0. 02530 钻ф35H7（0）中心底孔，以ф92mm 外圆及端面定位，粗镗，半精镗
+0. 025
ф35H7（0）孔，孔口倒角
40 磨孔
50 以粗车后的ф92mm 外圆及端面定位，精车另一端面及ф45mm 外圆及台阶
面，车6mm ×1mm 及3mm ×1.5mm 的沟槽及卡环槽，车砂轮越程槽，倒角 60 70
以ф45d8孔及端面定位半精车ф92mm 端面，粗车，精车ф55孔 以ф35H7mm 孔及ф92端面定位，磨ф45d8外圆
80 以ф92mm 外圆及端面定位，车M45×1.5-6h 螺纹 90
钻扩12×ф8H11均布孔
+0. 012
100 粗铣6H12深2.5的槽，5×6深1.5的槽，半精铣6H12（0）的槽，铣
U 型槽，倒角（回转工作台，万能分度头） 110
以ф45d8端面及ф35H7内孔定位，粗铣三个均布楔牙，精铣三个均布楔牙
120 130
检验 入库
3.3确定机械加工余量及毛坯尺寸，设计毛坯图
3.3.1确定机械加工余量
钢质模锻件的机械加工余量按JB3835-85确定。确定时，根据估算的锻件质量、加工精度及锻件形状复杂系数，由参考文献［1］中表2.2-25可查得，表中余量为单面余量
（1）锻件质量 根据零件成品体积算毛坯质量为1.5kg （2）加工精度 零件除孔与外圆表面一船加工精度为F1 （3）锻件形状复杂系S S ＝
m 锻件
m 外廓包容体
假设锻件的大端最大直径是96mm ，长14mm ，小端最大直径为49mm ，长71mm ，
m 外廓包容体＝［π（m 锻件＝1.5kg
S=
962492
）×1.4+π（）×7.1］×7.85g=1845g=1.845kg
22
1. 5
=0.813 1. 845
按表2.2-10，可定形状复杂系数为S ，属简单级别
（4）机械加工余量 根据锻件重量、F 1、S 1查表2.2-25。，由于表中形状复杂
系数只列有S 1 和S 3，则S 2参考S 3定。由此查得直径方向为1.5～2.0mm, 水平方向亦为1.5～2.0mm ，即锻件各外径和单面余量为1.5～2.0mm 。锻件
0. 025
大中心孔的单面余量按表2.2-24查得为2.5mm ，ф35H7（0）孔第一次
钻到ф20.0mm ，第二次钻到ф32.0mm 3.3.2确定毛坯尺寸
上面查得的加工余量适用于机械加工表面粗糙度Ra ≥1.6μm 。Ra ＜1.6μm 的表面余量要适当增大
分析本零件，ф35H7孔为Ra0.8μm ，ф45d8外圆为Ra0.8μm ，其余各表面皆Ra ≥1.6μm ，因此这些表面的毛坯尺寸只需将零件的尺寸加上所查得的余量即可（由于有的表面只需粗加工，这时可取所查数据中的最小值。当表面需经粗加工、半精加工和精工时，应取大值）。ф35H7孔采用磨孔达到Ra0.8μm ，ф45d8外圆达到Ra0.8μm ，故需增加磨孔的加工余量与外圆磨的余量，参考磨孔余量（表
2.3-11）确定磨孔单面余量为0.4mm, 参考外圆磨削余量（表2.3-4），确定外圆磨削余量为0.4mm ，参考粗车外圆后半精车余量（表2.3-2）确定粗车外圆后半精车余量为1.0mm ，则毛坯尺寸如表3.31所示 表3.3-1楔牙合器毛坯（锻件）尺寸（mm ）
毛坯尺寸公差根据锻件重量、形状复杂系数、分模线形状种类及锻件精度等级从有关表中查得
本零件锻件重量2.2kg ，形状复杂系数为S 1，12Cr2Ni4A 含碳量为0.10%～0.25％，其最高含碳量为0.25％，按参考资料［1］中表2.2-11，锻件材质系数为M 1，采取平直分模线，锻件为普通精度等级，则毛坯公差可从表2.2-13表2.2-16查得 本零件毛坯允许偏差如表3.3-2所列。毛坯同轴度允许偏差为0.6mm ，残留飞边为0.7mm （表2.2-13）
表3.3-2楔牙合器毛坯（锻件）尺寸允许偏差（mm ）
3.3.3确定毛坯的热处理方式
楔牙合器毛坯锻造后应按排渗碳后直接淬火或渗碳后二次淬火加上低温回火，热处理使表层获得高碳回火马氏体加碳化物，硬度一般为56-62HRC ，而心部组织则视钢的淬透性高低及零件尺寸的大小而定，可得到低碳回火马氏体或珠光体加铁素体组织，第一次淬火温度为8600C ，油冷，第二次淬火温度为7800C, 油冷，
回火温度为2000C ，降低钢的内应力和脆性，从而改善了加工性能 图3.3-1所示为本零件的毛坯图（另附）
3.4工序设计
3.4.1选择加工设备与工艺装备 3.4.1.1选择机床
（1）工序10.20，50，60，80是粗车、半精车、各工序的工步数不多，成批生
产不要求很高的生产率，故选用卧式车床就能满足要求。本零件外廓尺寸不大，精度要求不是很高，选用最常用的C620-1型卧式车床就能即可（参考资料［1］表4.2-1）
（2）工序30为半精镗孔ф35H7孔。由于加工的零件外廓尺寸不大，又是回转
体，故宜在车床上镗孔。由于要求的精度较高，表面粗糙度值较小需选用较精密的车床能满足要求，选C616A 型（表4.2-7）
（3）工序40是磨孔，由于要求的精度较高，表面粗糙度较小，需选用磨床，考
虑到经济性应选M228磨床（参考资料［1］表4.2-31）
（4）工序80是磨ф45d8外圆，考虑到精度要求与经济性选M120磨床（参考资
料［1］表4.2-31）
（5）工序90车M45×1.5-6h 的螺纹，由于要求的精度要求较高，所以选用较精
密的车床，即选C616A 型（表4.2-7）
（6）工序90钻扩12个ф8H11mm 的小孔，可采用专用的分度夹具在立式钻床上
加工，可选2518型立式钻床（表4.2-14）
（7）工序100是用铣刀粗铣及半精铣槽，应选卧式铣床。考虑到本零件属成批
生产，故选机床使用范围较广为宜，故选常用的X53K （参考资料［1］表4.2-36）
（8）工序110是用面铣刀采用专用夹具在立式铣床上加工，可选用X53K （参考
资料［1］表4.2-36） 3.4.1.2选择夹具
本零件磨孔、磨外圆、钻12×ф8H11孔，粗铣及半精铣槽，铣楔牙采用专用夹具，其余的各工序使用通用夹具即可。工序10，20，30，50，60，70车床工序采用三爪自定心卡盘 3.4.1.3选择刀具
（1）在车床上加工的工序，一般都选用硬质合金车刀和镗刀。加工钢质零件采用硬质合金，粗加工用YT5，半精加工用YT15，精加工用YT30。为提高生产率
及经济性，可选用可转位车刀（GB5343.1-85,GB5343.2-85）切槽刀宜选用高速钢
（2）铣刀按参考资料［1］表3.1-29选直柄立铣刀。零件要求铣切长度2.5mm ，深度为1.5mm 和2.5mm ，因此所选铣刀为半精铣工序铣刀直径d ＝7mm ，长L ＝30mm ，粗铣由于留有双面余量1.5mm （参考资料［1］表3.1-29选直柄立铣刀）。零件要求铣切长度25mm ，深度为1.5mm 和2.5mm ，因此所选铣刀为：半精铣工序铣刀直径d ＝7mm ，长L ＝30mm （U 型槽同） （3）钻ф8H11mm 的小孔，用高速钢麻花钻即可 （4）磨孔和外圆用砂轮 3.4.1.4选择量具
本零件属成批生产，一般均采用通用量具，选择量具的方法有二种：一是按计量器具的一尖确定度选择，二是按计量器具的测量方法极限误差选择。选择时，采用其中的一种方法即可。
0. 080a. 选择各外圆加工面的量具 工序80中磨外圆ф45d8（--0. 119）达到图纸要求，
现按计量器具的不确定度选择该表面另工时所用量具：该尺寸公差为T ＝0.039mm ，按表5.1-1，计量器具的不确定度允许值U 1＝0.0027，根据表5.1-3分度值0.002的比较尺寸范围为40-65，不确定度为0.0018 按照上述方法选择本零件各外圆加工面的量具如表中所列 3.3-3外圆加工面尺寸所选量具
b. 选择加工孔用量具ф35H7孔径钻、粗镗、半精镗、磨孔四次加工，第一次钻
1. 1至ф20mm ，第二次钻至ф33（+-0. 5）mm ，直参考资料［2］表2-2得公差等级为
IT11（GB/T1800.3-19800）
1. 1（1）钻孔至ф22mm 无公差等级选用量具较方便，钻孔至ф33（+-0. 5）mm 公差等
级为IT11，按表5.1-5，精度系数K ＝10%，计量器具测量方法的极限误差Δμm
＝KT ＝0.1×1.6＝0.16mm ，查表5.1-6，可选刻度值为0.05的游标卡尺
+0. 1
（2）粗镗孔ф35H7用车半精镗以后为ф34.6mm ，粗镗后为ф340 mm参考资料
［2］，公差等级为IT10，按表5.1-5精度系数K ＝15%，计量器具测量方法的极限误差Δ＝KT ＝0.15×0.1＝0.015mm ，查表5.1-6，可选内径百分表，从表5.2-19中选误差0.01mm ，测量范围18～35mm ，测孔深度为I 型的内径百分表（JB1081-75）
+0. 039（3）半精镗ф35H7车ф34.60mm ，公差等级为IT8，则K ＝25%，Δμm ＝KT
＝0.25×0.039＝0.00975mm ，根据表5.1-6及表5.2-19，可选测量范围为18～35mm ，测孔深度为I 型的内径百分表（JB1081-75）
（4）磨孔ф35H7，由于粗度要求高，加工时每个工件都需要进行测量，故宜选用极限规，按表5.2-1，根据孔径可选锥柄圆柱塞规（GB6322-86） c. 选择加工轴向尺寸所用量具，加工轴向尺寸所选量具如表3.3-4所示
d. 选择加工槽楔牙与U 型槽所用量具 槽经粗铣两次加工. 槽宽及槽深的尺寸公差等级为：粗铣时均为IT14；半精铣时，槽宽为IT12，槽深为IT14。均可选用分度值0.02mm 、测量范围0～150mm 的游标卡尺（GB1214-85）进行测量 e. 选择车螺纹工序所用量具，由于属成批生产，所以用螺纹量规检验螺纹 3.4.1.4确定工序尺寸
确定工序一般的方法是，由于表面的最后工序往前推算，最后工序的工序尺寸按零件图样的要求标注。当基准不重合时，工序尺寸应用工艺尺寸链解算 （1）确定圆柱面的工序尺寸
圆柱表面多次加工的工序尺寸只与加工余量有关，前面根据有关资料已查
出本零件各圆柱面的总加工余量（毛坯余量），应将总加工余量分为各工序加工余量（毛坯余量），应将总加工余量分为各工序加工余量，然后往前计算工序尺寸。中间工序尺寸的公差按加工方法的经济精度确定。 本零件各圆柱表面的工序加工余量，工序尺寸公差及表面粗糙度如表3-5所列
表3-5圆柱表面的工序加工余量，工序尺寸公差及表面粗糙度（mm ）
（2）确定轴向工序尺寸
本零件各工序的轴向尺寸如图3-1所示
表3.6各端面的工序的加工余量（mm ）
（3）确定工序尺寸L 14、L 2、L 3及L 4该尺寸在工序50、70中应达到零件图样的要
求，则L 14＝84h 11(0 0. 22)mm ，L 2＝3mm ，L 3＝34 mm，L 4＝18 mm
（4）确定工序尺寸L11、L31、L12、L13、L32，该尺寸只与加工余量有关，则
L13＝L14+ Z33＝（84+0.7）mm ＝84.7mm L12＝L13+ Z12＝（84.7+1.3）mm ＝86mm L11＝L12+ Z11＝（86+2）mm ＝88mm L32＝L33+ Z33＝（13+0.7）mm ＝13.7mm L31＝L32+ Z31＝（13.7+1.3）mm ＝15mm
3.5确定切削用量及基本时间（机动时间）
切削用量一般包括切削深度，进给量及切削速度三项。确定方法是先确定切削深度、进给量，再确定切削速度。现根据《切削用量简明手册》（第3版，艾兴、肖诗纲编，1993年机械工业出版社出版）确定本零件各工序的切削用量 3.5.1工序切削用量及基本时间的确定 （1）切削用量
本工序为粗车（车端面、外圆）。已知加工材料为12Cr2Ni4,σb ＝1080Mpa ，锻件，有外皮；机床为C620-1型卧式车床，工件装在三爪自定心卡盘中 确定粗车选刀具为YT5硬质合金可转位刀，根据参考资料［3］第一部分表1.1，由于C620-1机床的中心高为200mm （表1.30［3］），故选刀杆尺寸B ×H ＝16mm×25mm ，刀片厚度为4.5mm ，根据表1.3［3］，选择车刀几何形状为平面型刀面，前角r 0＝-100，后角α0＝80，主偏角Kr ＝30°，副偏角Kr ＇＝10°，刃倾角λs＝0°，
r ＝0.5mm
（1）确定切削深度a p ，由于粗加工单边余量仅为1mm ，故可在一次走刀内切完，故 a p ＝
49 47
＝1mm 2
（2）确定进给量
根据表1.4［3］，在粗车钢料，刀杆尺寸为16×25mm ，a p ≤3mm ，工件直径
40～60mm 时，f ＝0.4～0.7mm/r，按C620机床说明书选择
确定的进给量尚需满足刀片强度和机床进给机构强度的要求，故需进行校验。
校核刀片强度：根据表在加工钢料强度бb ＝0.852~1.147Gpa，K ＝0.85，Kr ＝450，a p ≤4mm，刀片厚度C ＝4.5mm 时，刀片强度允许的进给量为
1
f ＝1.3×0.85+（2.6-1.3）＝1.43mm/r
4
今Kr ＝300，进给量应乘修正系数K ＝1.4，故刀片实际允许的进给量
为
f ＝1.43×1.4＝2.002mm/r
由于刀片强度允许的进给量大于所选择的进给量，故f ＝0.65mm/r 校核机床进给机构强度：根据C620-1机床说明书，其进给机构允许
的走刀力Fmax ＝3530N （3630kgf ）
根据表1.16，当钢的强度бb ＝0.961～1.09Gpa ，a p ≤2mm，f≤0.75mm/r，
Kr ＝450，v ＝1.66m/s（预计）时走刀力为Fxc ＝1070N
切削时Fx 的修正系数Kr 0Fx ＝1.8，K λsFx ＝1.0，K Kr Fx ＝0.78（见
表22-3［3］），故实际走刀为
Fxc ＝1060×0.78＝826.6N
由于切削时走刀小于机床进给机构允许的走刀力，故所选f ＝
0.55mm/r的进给量可用 （3）选择车刀磨钝标准及耐用度
根据表1.10［3］，车刀后刀面最大磨损量取为1mm ，车刀耐用度T
＝3600s （4）确定切削速度v
切削速度v 可根据公式计算，也可直接由表中查出
根据表11，当用YT15硬质合金车刀加工бb ＞0.981Gpa ，钢料ap ≤1.4mm ，f ≤0.54mm/r，切削速度vt ＝1.44mm/s
切削速度的修正系数为Ktv ＝1.0（表21-6［3］），Krrv ＝1.13（表21-7［3］），Ksv ＝0.8（表21-5［3］），Ktv ＝1.0（表11［3］），Kkv ＝1.0（表21-9［3］），故
v ＝VtKv ＝1.44×1.13×0.8×1×1＝1.30176m/s
1000v
n ＝D ＝8.46r/s＝387.6r/min
根据C620-1机床说明书，选择nc ＝380r/min （5）校验机床功率
切削时的功率可由表查出，也可按公式进行计算切削时的功率可由表查出，也可按公式进行计算
由表18，当бb ＞0.951，ap ≤2.0mm ，f ≤0.75mm/r，v ≤1.17m/s时，
Pm ＝2.9KW
切削功率的修正系数Kkr 〃Pm ＝KkrFZ ＝1.08，Kr0 Pm＝Kr0FZ ＝1.2（表22-3），故实际切削时的功率为Pm ＝2.9×1.08×1.2＝3.7584KW 根据C620-1机床说明书，当n ＝380r/min时，机床主轴允许功率PE ＝7KW ，因Pmc ＜P E ，故所选择的切削用量可在C620-1机床上进行 最后决定的切削用量为ap ＝1mm ，f ＝0.65 mm/r，n ＝380 r/min，n ＝6.3 r/s，v ＝1.17 m/ s＝70.2 m/ min 计算基本工时 t m ＝
d -d 1L L
t d ＝ i L ＝+l1+l2+l3
2nf nf
式中d ＝95mm ，d1＝49 mm，l1＝2 mm，l2＝2 mm，l3＝0，td ＝6.6s 式中L ＝l+y+Δ，l ＝73mm ，根据表20，车削时的入刀量及超切量y+Δ＝2.8mm ，则L ＝280+2.8＝282.8 mm，故
73
tm ＝6. 3⨯0. 65＝1.783s
t ＝17.83+6.6＝25s
2.工序20 1）选择切具
车刀形状，刀杆尺寸及切片厚度均与第10工序粗车相同。车刀几何形状为平面型刀面，前角r0＝-100，后角α0＝800，主偏角Kr ＝300，副偏角Kr ’＝100，刃倾角λs ＝00，刀尖圆弧半径r ＝0.5mm 2）确定切削用量 （1）决定切削深度a p
ap ＝
95-92
＝1.5mm 2
（2）确定进给量f
根据表1.4［3］，在粗车钢料，刀杆尺寸为16×25 mm，ap ≤3mm ，工件直径为60～100mm 时，f ＝0.5～0.9 mm/r，按C620机床说明书选择
f ＝0.75mm/r
确定的进给量尚需满足刀片强度和机床进给机构强度的要求，故需进行校验 校核刀片强度：根据表1.9［3］，在加工钢料强度бb ＝0.852～1.174Gpa, ，K ＝
0.85，Kr ＝450，ap ≤4mm ，刀片厚度C ＝4.5mm 时，刀片强度允许的进给量为f ＝1.3×0.85+（2.6-1.3）×
1
＝1.43mm/r 4
今Kr ＝300，进给量应乘修正系数1.4，故实际允许的进给量为
f ＝1.43×1.4＝2.002mm/r
由于刀片强度允许的进给量大于所选择的进给量，故f ＝0.81 mm/r可用 校核机床进给机构强度，根据C620-1机床说明书，其进给机构允许的走刀力Fmax ＝3530N （360kg ）
根据表1.6，当钢的强度бb ＝0.961～1.09Gpa ，ap ≤2mm ，f ≤0.75 mm/r，Kr ＝450，v ＝1.68 m/ s（预计）时，走刀力为Fxc ＝1280N ，切削时F x 的修正系数为K r0F x ＝1.8，K λs Fx＝1.0，KkrFx ＝0.78（见表22-3［3］），故实际走刀力为： Fxc ＝1280×0.78＝998.4N
由于切削时走刀力小于机床进给机构允许的走刀力，故所选f ＝0.8 mm/r可用 选择车刀磨钝标准及耐用度
根据表1.10［3］，车刀后刀面最大磨损量取为1mm ，车刀耐用度为3600s （4）确定切削速度v
切削速度v 可根据公式计算，也可直接由表中查出
根据表11，当用YT15硬质合金车刀加工бb ＞0.981Gpa 钢料，a p ≤3mm ，f ≤0.75 mm/r，切削速度v t ＝1.28m/s
切削速度的修正系数为K tv ＝1.0（表21-6［3］）k （表21-7［3］），k sv =0.8v r x =1.13（表21-8［3］），k TV =1.0（表11［3］）, k kv ＝1.0（表21-9［3］）
故v= vt k v =1.28⨯1.13⨯0.8⨯1⨯1=1.157m/s n=
1000v 1000⨯1.157
==3.88r/s πD π⨯95
按C620-1机床说明书，选择n c =3.83r/s, 与查表结果相同，这时
v c =0.84m/s=51m/min (5)校验机床功率
切削时的功率可由表查出，也可按公式进行计算。由表18［3］，当бb ＞0.981Gpa ，a p ≤2.0mm ，f ≤0.75 mm/r，v ≤0.952m/s时，p m =3.4KW
切削功率的修正系数k k r p m =k k r F z =1.08，k r 0p n =k r 0F z =1.0 故实际切削时的功率为p m =3.4⨯1.08=3.672KW
根据C620-1机床说明书，当n=3.83r/s 时，机床主轴允许功率P E =5.9KW时, P mc
a p =1.5mm , f =0.75mm /r , n =3.83r /s =230r /min, v =0.84m /s =51m /min 6）计算基本工时 t m =
L nf
; l =15m m 式中L =l +y +∆，根据表20［3］，车削时的入切量及超切量y +∆=2.8mm ，则L =15+2.8=17.8mm ，故t m =
17.8
=6.2s
3.83⨯0.75
+0.025
3. 工序30 钻中心孔，粗镗，半精镗φ35H 7(0) 孔及孔口倒角。
a 、1. 选择高速钢麻花钻头，其直径d 0=20mm，
β=35°，2φ=130°， 钻头几何形状为（表1及表2［3］）：双锥，修磨横刃， 2φ1=70°， b e =3.5mm，α0=12°，ψ=55°，b=2mm，l =4mm 2、选择切削用量 1）确定进给量f
（1）按加工要求决定进给量，根据表5„3‟当加工要求为7级以下，钢的强度σb >0.981GPa, d 0=20mm时，f=0.21～0.25mm/r，则f=（0.21～0.25）×0.5=0.105～0.125mm/r
(2)按钻头强度决定进给量，根据表7„3‟，当σb =0.981～1.17GPa ，d 0=20mm时，钻头允许的进给量f=0.65mm/r
（3）按机床进给机构强度决定进给量：根据表8„3‟当σb ≤1.31GPa ，d 0=20mm时，钻头允许的进给量f=0.15 mm/r
从以上三个进给量比较可以看出受限制的进给量是工艺要求，其值为
f=0.105～0.125mm/r，择中选择f=0.125mm/r 2) 决定钻头磨钝标准及耐用度
由表9„3‟，当d 0=20mm时，钻头后刀面最大磨损量为0.6mm ，耐用度T=2700s 3）决定切削速度
由表11„3‟，σb =0.990～1.17GPa 的12Cr2Ni4加工性能属于第9类 由表10„3‟，当加工性能为第9类时，f=0.13mm/r，双横刃磨的钻头，d 0=20mm时，v t =0.46m/s, 切削速度的修正系数为：K TV =1.0, K CV =1.0, K tv =0.85， 故v= v t k v =0.46×1.0×1.0×1.0×0.85=0.39m/s
n=
1000v 1000⨯39
==6.2r/s π⨯20πd 0
因在C620-1车床上钻孔，故f=0.125mm/r可以。
4）检验机床功率及扭矩
根据表19„3〕，当σb =0.981～1.18GPa ，d 0=20mm，f ≤0.44mm/s时，切削功
率为P m =2.2KW。由于在车床上加工，P E 可满足车床功率要求，所以选择的切削用量可用。
即f=0.125mm/r,n=6.2r/s=372r/min,v=0.39m/s=23.4m/min 3. 计算工时
t m =
L
nf
式中L=l +y +∆; l =84mm, 入切量及超切量由表22〔3〕查出y +∆=10mm故
t m =
b 、1. 选择钻头
84+10
=122s
0. 125⨯6. 2
选择高速钢麻花钻头，其直径d 0=30mm，钻头几何形状为（表1及表2）：双锥，
修磨横刃，β=35°，2φ=130°，2φ1=70°，b e =3.5mm，α0=12°，ψ=55°，b=3mm，
l =4mm
2. 选择切削用量
1）决定进给量f
（1）按加工要求决定进给量f ，根据表5〔3〕，当加工要求为7级以下精度，
钢的强度σb >0.981GPa,d0=30mm时，f=0.27～0.33mm/r，由于需精加工孔需乘修正系数0.5，则
f=(0.27～0.33) ×0.5=0.135～0.165mm/r
（2）按钻头强度决定进给量：据表7„3‟，当σb =0.981～1.17GPa ，d 0≤30mm时，钻头允许的进给量f=0.93mm/r
（3）按机床进给机构强度决定进给量：根据表8„3‟当σb ≤1.31GPa，d 0≤30mm时机床进给机构允许的轴向力为8330N 时，钻头允许的进给量f=0.15 mm/r 从以上三个进给量比较可以看出受限制的进给量是工艺要求，其值为f=0.135～0.15mm/r，择中选择f=0.93mm/r
由表16可查出钻孔时的轴向力为，当f=0.15mm/r,d≤30mm时，轴向力f t =3580N
轴向力修正系数K MF =1.54,KPF =1.0,KWF =0.9
故F C =3580×1.54×0.9=4961.88N
根据C620-1机床说明书，机床进给机构允许的最大轴向力F ma >FC , 故f=0.15mm/r可用。
2)决定钻头耐用度及磨钝标准
由表9，当d 0=30mm时，钻头后刀面最大磨损量取为1.0mm ，耐用度T=3000S 3）决定切削速度
由表11„3‟，σb =0.990～1.17GPa 的12Cr2Ni4加工性能属于第9类 由表10„3‟，当加工性能为第9类时，f≤0.16mm/r，双横刃磨的钻头，d 0=30mm时，v t =0.46m/s,v= vt =0.46mm/s n=
1000v 1000⨯0. 46
==4.8r/s
π⨯30πd 0
4)检验机床功率及扭矩
根据表17，f≤0.17mm/r, d0≤30mm时,M t =64.5N·m , 扭矩的修正系数K WM =0.87, 故M C =80.2 N·m , 根据表19，当σb =0.97～1.18GPa ，d 0=30mm，f≤0.19mm/r时，v≤0.50m/s时，切削功率P m =1.3KW在机床使用范围内，所以选择的切削用量可用。即
f=0.15mm/r,n=4.8r/s=288r/min,v=0.46m/s=27.6m/min 3. 计算工时 t m =
L
nf
式中L=l +y +∆; l =84mm, 入切量及超切量由表22„3‟查出y +∆=15mm故
t m =
84+15
=137.5s
0. 15⨯4. 8
C 、1. 确定粗镗孔φ35H7mm的切削用量 所选刀具为YT15硬质合金，直径为
20mm 的镗刀
（1）确定切削深度a p = （2）确定进给量f
根据表1.5„3‟，当粗镗钢料，镗刀直径为20mm ，a p ≤3mm，镗刀伸出长
度为100时，
f=0.15～0.25mm/r
按C616A 机床的进给量（表4.2-9„1‟）选择f=0.20mm/r （3）确定切削速度v
按表1.21„3‟的计算公式确定 V=
35-30
=1.5mm 2
C v x v
T m a p f
y v
k v
式中C V =291,M=0.2,x v =0.15，y v =0.8，T=60min，k v =0.9×0.8×0.65=0.418
291
⨯0. 468m /min =78m/min
600. 2⨯1. 50. 15⨯0. 20. 21000v 1000⨯78
n==r/min=752.7r/min
πD π⨯33
V=
按C616A 机床上的转速，选择n=610r/min
(4)确定粗镗孔的基本时间 选择镗刀主偏角x r =45°，则l 1=3.5mm，l =84mm，
l 2=4mm，t 3=0，f=0.2mm/r,n=10.1mm/r,i=2 t m =
84+3.5+4
⨯2=90.6s
0.2⨯10.1
d 、1. 确定精镗孔的φ35H7mm 的切削用量，所选刀具为YT15硬质合金，主偏角k r =45°，直径为16mm 的圆形镗刀，其耐用度T=60min （1）a p =
34.6-33
=0.8mm 2
1000⨯183
⨯0.9m /min =183m /min
π⨯3.46
（2） f =0. 1m m / ( 3) v=
选择C620-1机床的转速n=760r/min 实际切削速度v=2.67m/s, 估计时间为T=90S
3. 工序40 磨孔φ35H7孔 所选砂轮为金刚石，磨料粒度为120#，在M2280磨床上加工，砂轮轴转速10500r/min, 工作台移动速度为0.05m/min, 则磨内圆的时间为t m =0.4min=24s（表6.2-11„1‟）
4. 工序50 包括精车端面、外圆、台阶面及车槽倒角
a.1. 精车端面、外圆φ45d8mm 台阶面的切削用量，所选刀具为YT15硬质合金可转位车刀，车刀形状、刀杆尺寸及刀片厚度均与粗车相同。根据表1.3„3‟，车刀几何形状为r 0=-10°，
α=8°，主偏角k r =30°，副偏角k r =10°，刃倾角0
'
λ
s
=0°，刀尖圆弧半径r ε=1.0mm
47-46.2
mm=0.4mm 2
（1）确定切削深度a p = （2）确定进给量f
根据表1.6„3‟及C620-1机床进给量（表4.2-9„1‟）选择f=0.35mm/r. 由于是精加工，切削力较小，故不需校核机床进给机构强度。 （3）选择车刀磨钝标准及耐用度
根据表1.10„3‟，当用YT15硬质合金刀加工σp >0.981Gpa,钢料a p ≤1.4mm，f≤0.38mm/r, 切削速度v=2.05m/s=123m/min
切削速度的修正系数k k =1.13，k TV =1.15,
rv k
kv
=0，故
V=123×1.13×1.15×0.5=54r/min
按C620-1机床的转速（表4.2-8[1]），选择n=480r/min, 则实际切削速度为 1.82m/s=109.2r/min.
(5)确定精车外圆、端面及台阶面的切削时间 精车Φ45d8外圆的基本时间T j 1= l =71mm，l 1=2mm，l 2=3mm，l 3=0 T j 1=
71+2+3
=28s
0. 35⨯8
l +l 1+l 2+l 3
f n
精车端面及台阶面的切削时间
13. 7+4
=7s
0. 35⨯837+2+4
T j 3==15.3s
0. 35⨯8
T j 2=
（6）车沟槽, 车卡环槽 手动，v=0.17m/s n=0.5r/s 倒角，手动 v=0.69m/s n=2r/s 车砂轮越程槽，手动 v=0.17m/s,n=0.5r/s
5. 工序60 确定半精车Φ92mm 端面，粗车，精车Φ55mm 孔的切削用量 （1）确定半精车Φ92mm 端面的切削用量。采用粗车外圆Φ92mm 的刀具进行加工。车端面Φ92的a p =0.7mm，f=0.3mm/r,n=380r/min=6.33r/s
（2）粗车Φ55孔的切削用量采用粗车外圆Φ92mm 的刀具进行加工，所选刀具为YT15硬质合金。前角r 0=-10°，后角α0=8°，主偏角k r =30°，副偏角k r ' =10°，刃倾角λs =0°，刀尖圆弧半径r ε=0.5mm
1）确定切削深度a p ，由于粗加工单边余量为1mm ，而总剩余量为10mm ，故可分9次走刀切完，a p =1mm 2）确定进给量f
根据表1.4[3]，在粗车钢料，刀杆尺寸为16×25mm ，a p ≤3mm ，工件直径为40~60mm时，f=0.4~0.7mm/r, 按C620-1机床说明书选择f=0.65mm/r
同第工序10 a p =1mm，f=0.65mm/r,n=380r/min=6.3r/s V=1.17m/s=70.2m/min 3)计算工时 t m =
4. 5l ==1s nf 6. 3⨯0. 65
d -d 1l
+l 1+l 2+l 3 ⨯i ，L=2fn
t d =
其中d=53mm，d 1=35mm，l 1=2mm，l 2=2mm，l 3=0
∴L =
53-35
+2+2=13 213
⨯10=31s t d =
0. 65⨯6. 3
∴t =t m +t L =1+31=32s
（3）半精车所选刀具同粗车 a p =1mm，f=0.3mm/r,n=380r/min=633r/s 确定基本时间
L 4. 5==2. 4s nf 6. 3⨯0. 3
55-53
+2+2
L T j 2=i ==2. 6s fn 0. 3⨯6. 3
∴t =T j 1+T J 2=2. 4+2. 6=5s
T j 1=
6. 确定工序70磨外圆的切削用量 采用外圆磨床M114W ，z b =0.4mm，头架主轴转速n=510r/min, 砂轮尺寸外径×宽度×内径=160×20×75 确定基本时间，查表6.2-11得t=0.32min=19.2s
7. 确定工序80车M45×1.5-6h 螺纹的切削用量及基本时间，选择机床为C616A 型车床，选YT15可转位车刀切削用量a p =0.3mm，走刀次数为2，q =15 T j =
L
iq ，L =l +l 1+l 2，l =71mm ，l 1=2⨯1. 5=3mm fn
=8. 3r /s , i =2 f =0. 2mm /r , n =500r /m i n
∴T j =
71+3
⨯2⨯15=22. 2s
0. 2⨯500
8.工序90钻扩12⨯φ8H 11均布孔的切削用量及基本时间
刀具选用高速钢复合钻头，直径d=8mm，钻12个通孔使用切削液。 （1）确定进给量f 由于孔径和深度均很小，宜采用手动进给
（2）选择钻头磨钝标准及耐用度 根据《切削用量简明手册》第二部分表2.12[3]，钻头后刀面最大磨损量取为0.8mm ；耐用度T=1500s。
（3）确定切削速度v ，由表2.10[1]，根据σb =0. 981~1. 18GPa 属第9类加工性能，暂定进给量f=0.15mm/r. 由表2.13可查得v=0.15m/s,n=6.0r/s=360r/min. 根据Z518立式钻床机床说明书选择主轴实际完成转速。 （4）确定基本时间
钻6个φ5×13mm的通孔，基本时间约为30s ，钻6个Φ5×8.5mm的通孔基本时间约为25s
∴t=30+25=55s
9. 工序100的切削用量及基本时间
本工序为粗铣及半精铣槽，所选刀具为直柄立铣刀，材料为硬质合金，L=30mm，齿数Z=4. 根据《切削用量简明手册》第三部分表3.2[3]选择铣刀的几何形状。后角α0=25°（周齿），α0=8°（端齿）
已知铣削宽度a e =6mm，铣削深度a p =25mm，机床选用X53K 型立式铣床，共铣6个槽。
（1）确定每齿进给量f z
根据表3.4[3]，X51K 型立式铣床的功率为10KW （表4.2-38), 中齿立铣刀加工钢料，查得每齿进给量a f =0. 13~0. 08mm /z 。现取a f =0.1mm/z
(2)选择铣刀磨钝标准及耐用度 根据表3.7[3]，用立铣刀粗加工钢料，铣刀刀齿后刀面最大磨损量为1mm ；铣刀直径d ≤25mm 时，耐用度T=3.6×103s （表3.8[3]）。
(3)确定切削速度v 和工作台每分钟进给量f MZ ，根据表3.21[3]中公式计算：
C v d q v
v =m x v y u u v p v k v
T a p a f a e z
式中
c v =21. 5, q v =0. 45, x v =0. 1, y v =0. 5, u v =0. 5, p v =0. 1, m =0. 37k v =1. 0, T =150min
21. 5⨯70. 45
V=⨯1. 0=7.16m/min 0. 330. 10. 50. 10. 5
150⨯25⨯0. 1⨯4⨯6
n =
1000⨯7. 16
=325. 7r /m i n
π⨯7
根据表4.2-37选择X53K 铣床的工作台进给量 f MZ =100mm/min 则实际的每齿进给量为f z =
100
mm /z =0. 083mm /z 4⨯300
u f y f F C F a x ⋅z p a f
（4）校验机床功率 根据表3.22[3]的计算公式，铣削时的功率（单位KW ）为 p c =式中
F c v
1000
F c =
d q F n w F
k FC
C f =11. 9, x F =1. 0, y F =0. 75, u F =0. 85, w F =-0. 13, q F =1. 3, a p =2. 5mm f z =0. 083mm /z , a e =6mm , z =4mm , d =7mm , n =300r /min, k F C =0. 6
11. 9⨯251. 0⨯0. 10. 85⨯4⨯0. 0830. 75
⨯0. 6=25. 6N F c =
71. 3⨯300-0. 13
V=0.12m/s p c =
25. 6⨯0. 12
=0. 003KW
1000
X53k 铣床主电机功率为10KW ，故选用的切削用量可以采用，所以确定的切削用量为：
f z =0. 083mm /z , f MZ =100mm /min, n =300r /min =5r /s , v =0. 12m /s 根据表6.2-7[1]，铣槽的基本时间为 T j =
l +l 1+l 2
i f MZ
式中l =25mm , l 1=05⨯7+2=5. 5mm , l 2=0, i =6 ∴T =
25+5. 5
⨯6=2. 1min =126s 100
（5）半精铣6⨯2.5mm 的槽同粗铣刀具均相同，估计时间T=25s
10. 确定工序110切削用量及基本时间 a. 粗铣三个均布楔牙 （1）切削用量
（2）粗铣三个楔牙，所选刀具为YT15的端铣刀。根据《切削用量简明手册》表3.2[3]选择铣刀的几何形状，由于σb >0. 981GPa ，故选前角r 0=10°，后角（周齿），α0=8°（端齿）。 α0=16°
已知铣削量a p =4mm , a e =38mm ，机床选用X53K 型立式铣床，共铣3个楔牙。
1.1确定每齿进给量f z
根据表3.3[3]，X53K 型立式铣床的功率为10KW （表4.2-38[1]), 工艺系统刚性为中等，细齿端铣刀加工钢料，查得每齿进给量f z =0. 06~0. 10mm /z 。现取
f z =0.07mm/z。
1.2选择铣刀磨钝标准及耐用度 根据表3.7[3]用硬质合金端铣刀粗加工钢料，铣刀刀齿后刀面的磨最大损量为0.5mm ；铣刀直径为80mm ，耐用度T=10.8⨯103s （表3.8[3]）
1.3确定切削速度 速度v 和工作台每分钟进给量f MZ , 根据表3.21[3]中公式计算
C v d qv
v =m x v y v u v p v k v
T a p f z a e z 式中
C v =186, q v =0. 2, x v =0. 1, y v =0. 2, u v =0. 15, p v =0. 1, m =0. 2, k v =1. 0, a p =4. 5mm , f z =0. 07mm /z , a z =38mm , z =20, d =80mm , T =120min
186⨯800.2
v =⨯1.0=40.5m /min 0.20.10.20.150.1
120⨯4.50.07⨯4.5⨯20
n =
1000⨯40.5
r /min =161r /min
π⨯80
根据X53K 型立式铣床主轴转速表（4.2-36 [1]），选择 n=150r/min=2.5r/s
实际切削速度v =0.39m /s 工作台每分钟进给量为
f MZ =0.07⨯20⨯161=225.4mm /min 根据X53K 型铣床工作台进给量表（4.2-37 [1]），选择f z =
156
=0.048mm /z
20⨯161
1.4 校验机床功率 根据表3.22 [3]的计算公式，铣削时的功率（单位KW ）为 p c =
F C v
1000
x F u F
C F a P f z y F a e z
k F C N F c =q F w F
d n
式中
C F =7.90, x F =1.0, y F =0.75, u F =1.1, w F =0.2q F =1.3, a p =4.5mm , f z =0.048mm /z , a e =38mm , z =20, d =80mm , n =150r /min, k F c =0.63
790⨯4.51.00.0480.75⨯381.1⨯20
=750.5N F C =1.30.2
80⨯150
v =0.39m /s P c =
750. ⨯50. 39
=0. 3KW
1000
X53K 铣床主电机的功率为10KW ，故所选切削用量可以采用。 所确定的切削用量为
f z =0.048mm /z , f MZ =225.4mm /min, n =150r /min =2.5r /s , v =0.39m /s 1.5 基本时间
根据表6.2-7，铣楔牙的基本时间为 T j =
L πD π⨯92===76.8s f M f M 3.76
精铣的进给量a p =0.5mm , f MZ 225.4mm /min, n =190r /min =3.2r /s , v =0.4m /s 估计基本时间T j =60s