零件机械加工工艺及孔加工夹具设计毕设

摘要
旋转头大量用于焦炉设备中，通过旋转头零件的传动作用将力传递给焦炉炉盖爪，用于对焦炉设备炉盖的提升动作。

旋转头零件加工工艺设计的合理性对零件加工的合格率，成本有至关重要的影响，包括毛坯的选择、工序的安排、机床的选择、切削参数的选择与计算等。

工艺设计方面最终完成工艺卡片与工序卡片。

夹具设计结果决定着生产的效率、安全性、经济性与产品质量，包括定位与夹紧方案设计、切削力校核、夹具结构设计等。

夹具设计过程考虑了夹具成本，加工质量，加工过程安全性，人工操作的轻便快捷性等诸多因素。

然后完成了夹具总装图、夹具零件图、工件装卸过程示意动画等。

课题的完成过程中大量应用了计算机辅助设计。

2D制图软件、3D建模软件、视频录制软件、图片处理软件等在设计过程中均有应用。

关键词：旋转头切削加工夹具工艺规程
ABSTRACT
The rotating head was widely applied to coke oven equipment, the force is transferred to the lifting claw of furnace cover through the transmission of rotating head, used for a lifting action of furnace cover. Rational processing technic design of rotating head part have a great influence on the qualified rate of production,prime cost. Including choosing the semifinished product,sequencing process, choosing appropriate machine,cutting parameters selection and calculation.Finally, I completed process card and procedure card in machining process design module.The result of fixture design determines the production efficiency, safety, economy and the quality of the products,including positioning and clamping plan design, structure design, cutting force checking etc.Fixture design process considering the prime cost, processing quality, processing safety, manual operation is convenient and so on many factors. Accomplished the fixture assembly diagram, the spare part drawings of fixture and a flash about workpiece loading and unloading process etc.
To complete the topic is widely used in computer assistant design. 2D drawing software, 3D modeling software, video recording software, image processing software has been used in the design process.
Keywords：rotating head machining fixture process planning
目录
第一章旋转头零件的分析 (1)
1.1零件的作用 (1)
1.2零件的技术要求 (1)
第二章旋转头零件工艺规程设计 (2)
2.1确定毛坯的制造形式 (2)
2.2基准的选择 (2)
2.3表面加工方法的确定 (2)
2.4 工序顺序安排 (2)
2.6切削参数计算 (5)
第三章 M12螺纹孔钻削夹具设计 (33)
3.1原始资料 (33)
3.2设计特点 (33)
3.3 钻孔夹具结构设计 (34)
3.4 钻孔夹具Flash设计制作 (38)
第四章毕设完成状况总结 (41)
致谢 (42)
参考文献 (43)
第一章旋转头零件的分析
1.1零件的作用
旋转头零件大量应用于焦炉设备中，通过旋转头零件的传动作用将力传递给焦炉炉盖爪，用于对焦炉设备炉盖的提升动作。

该旋转头形状特殊，结构简单。

该零件除了两个孔及键槽表面加工精度要求较高，其余的表面加工精度均较低，不需要高精度的机床加工，通过铣削、钻床的粗加工就可以达到加工要求。

1.2零件的技术要求
表1.1 主要加工表面的技术要求
1.3零件的工艺分析
分析零件图可知，旋转头的各个表面均要求切削加工。

零件的整体形状较为规整；另外，该零件除了主要工作表面外，其余的表面加工精度均较低，不需要高精度机床加工，通过铣床钻床的粗加工就可以达到加工要求；而主要的加工表面虽然加工精度要求相对较高,但也可以在正常的生产条件下,采用较经济的方法保证质量的加工出来.由此可见,该零件的工艺性能较好。

第二章旋转头零件工艺规程设计
2.1确定毛坯的制造形式
零件材料为Q235-B。

为碳素结构钢，要求达到常温（20℃）冲击韧性试验要求。

该材料含碳适中，有良好的塑性和焊接性能，成型能力很好，并具有一定的强度，综合性能较好，价格相对也很便宜，零件结构又比较简单，且生产类型为大批量生产，故选择方钢毛坯。

2.2基准的选择
基准选择是工艺规程设计中的重要工作之一。

定位基准有粗基准和精基准之分。

通常先确定精基准然后确定粗基准。

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，加工工艺过程中会问题百出。

（1）精基准的选择。

根据零件的技术要求和装配要求，选择旋转头的下端面、键槽孔和光孔作为精基准。

零件上的很多表面都是可以采用它们作为精基准进行加工，即遵循“基准统一”的原则。

（2）粗基准的选择。

作为粗基准的表面应平整，没有飞边毛刺或其他表面缺欠。

旋转头的上端面作为粗基准。

采用80平面定位加工内孔可保证孔的内壁厚度均匀，为后续工序准备精基准。

2.3表面加工方法的确定
根据旋转头零件图上各个加工表面的尺寸精度和表面粗糙度，确定加工件表面的加工方法如下表
表1.2 加工方案
2.4 工序顺序安排
1 机械加工工序
（1）遵循“先基准后其他”的原则，首先加工精基准——旋转头下端面及Φ35孔、
Φ80孔。

（2）遵循“先粗后精”的原则，先安排粗加工工序，后安排精加工工序。

（3）遵循“先主后次”的原则，先加工主要表面——Φ80孔及Φ35孔，后加工其他次要表面
（4）遵循“先面后孔”的原则，先加工130面及螺纹孔平台面，后加工螺纹孔及Φ35孔。

2辅助工序
机械加工后，安排去毛刺清整、检查等工序
2.5 确定工艺路线
工艺路线方案一：
工序10：铣上端面
工序20：铣下端面
工序30：铣上端面
工序40：铣130平面
工序50：铣A侧面
工序60：铣B侧面
工序70：铣A侧面
工序80：铣80平面
工序90：铣80对称平面
工序100：铣80平面
工序110：钻Φ20孔，钻Φ33孔，扩Φ34.75，粗铰Φ34.93，精铰至Φ35H7
工序120：钻Φ30孔，钻Φ75孔，扩Φ80孔
工序130：铣R60外圆弧面
工序140：铣A侧180面
工序150：铣B侧180面
工序160：铣A侧135°平面
工序170：铣B侧135°平面
工序180：铣130平面及R20弧面
工序190：插键槽
工序200：倒角10×45°
工序210：Φ35孔2×45°倒角
工序220：Φ80孔及R60面2×45°倒角
工序230：R20面边缘2×45°倒角
工序240：铣螺纹孔平台面
工序250：钻Φ11孔，攻丝M12
工序260：去毛刺
工序270：终检
工艺路线一中，先加工80面，后加工Φ35孔；先加工两侧面，后加工Φ35孔、Φ80孔不符合先基准后其他原则及先主后次原则，故改进为第二套方案。

工艺路线方案二：
工序10：铣下端面
工序20：铣上端面
工序30：铣130平面
工序40：钻Φ30孔，钻Φ75孔，扩Φ80孔，2×45°倒角
工序50：钻Φ20孔，钻Φ33孔，扩Φ34.75，粗铰Φ34.93，精铰至Φ35H7
工序60：铣80平面
工序70：铣A侧面
工序80：铣A侧180面
工序90：铣B侧面
工序100：铣B侧180面
工序110：铣130平面及R20弧面
工序120：铣A侧135°平面
工序130：铣B侧135°平面
工序140：铣R60外圆弧面及相连的两个侧面，2×45°倒角
工序150：划线、插键槽
工序160：倒角10×45°
工序170：Φ35孔2×45°倒角
工序180：R20面边缘2×45°倒角
工序190：铣螺纹孔平台面
工序200：钻Φ11孔，攻丝M12
工序210：清整、检查
2.5毛坯尺寸的确定
根据YB/T2011-2014方钢尺寸允许偏差，有如下数据
表2.1 方钢尺寸允许偏差
根据以上数据及《机械制造工艺设计简明手册》（以下简称《工艺手册》）表 2.3-8和2.3-21对加工余量的考虑，确定毛坯尺寸为320×133×78mm。

2.6切削参数计算
工序10：铣下端面
1、选择刀具
1）根据《切削手册》表1.2，选择YT15硬质合金刀片端铣刀。

据《切削手册》表3.1及实际铣削宽度，取端铣刀直径0d 为200mm ，采用标准硬质合金端铣刀，故齿数z=8。

（《切削手册》表3.15）。

2）铣刀几何形状（《切削手册》表3.2）：
由于b σ≤600MPa ，故选择r κ=60°，r εκ=30°，r κ'=5°，0α=8°（假定max c α＞0.08mm ），0α'=10°，s λ=-15°，05λ=-︒。

2、选择切削用量
1）取铣削深度p a =5mm ，1次走刀；
2）决定每齿进给量z f 根据《切削手册》表3.5，当使用YT15，铣床功率为10KW （《工艺手册》表4.2-35，X53K 型立铣说明书）,
z f =0.09～0.18mm/z
又因采用不对称端铣，故取z f =0.18mm/z
3）选择铣刀磨钝标准及刀具寿命 根据《切削手册》表3.7，铣刀刀齿后刀面最大磨损量为1.2mm ；由于铣刀直径0d =200mm ，故刀具寿命T=240min （《切削手册》表3.8）。

4）决定切削速度c v 和每分钟进给量f v 切削速度c v 根据《切削手册》表3.15，当
0d =200mm ，z=8，p a ≤5mm ，z f ≤0.18mm/z 时，t v =129m/min ，t n =206r/min ，ft v =263mm/min 。

各修正系数为：
Mv k =Mn k =Mvf k =1.27 sv k =sn k =svf k =0.8
故 c v =t v v k =129⨯1.27⨯0.8m/min=131.064m/min n=t n n k =206⨯1.27⨯0.8r/min=209.296r/min
f v =ft v vt k =263⨯1.27⨯0.8mm/min=267.208mm/min
根据X53K 型立铣说明书（《工艺手册》表4.2-36）选择
c n =190r/min ，fc v =200mm/min
因此实际切削速度和每齿进给量为
0c d n 3.14200190v m /min 119.32m /min 10001000
π⨯⨯=
== fc zc c v 200
f mm /z 0.132mm /z n z 1908
=
==⨯ 5）校验机床功率 根据《切削手册》表3.23，当b σ＜560MPa ，
e a ≤138mm ，p a ≤5.9mm ，0d =200mm ，z=8，
f v =200mm/min ，近视为
cc P =7.8KW
根据X53K 型立铣说明书（《工艺手册》表4.2-35），机床主轴允许的功率为
cM P =10⨯0.85KW=8.5KW
故cc P ＜cM P ，因此所选择的切削用量可以采用，即
p a =5mm ，f v =200mm/min ，n=190r/min ，c v =119.32m/min ，z f =0.132mm/z 。

6）计算基本工时
m f
L t v =
式中，L=l+y+△，根据《切削手册》表3.26，不对称安装端铣刀，入切量及超切量y+△=33mm ，则L=（320+33）mm=166mm ，故
m 320t min 1.6min 200
==
工序20：铣上端面
同工序10.
工序30：铣130平面
工步1：p a =5mm 铣削，5次走刀
1、选择刀具同工步10。

2、选择切削用量同工步10
3、计算基本工时
m f
L t v =
式中，L=l+y+△，根据《切削手册》表3.26，不对称安装端铣刀，入切量及超切量y+△=33mm ，则L=（130+33）mm=166mm ，故
m 166t min 0.83min 200
==
工步2：铣削深度p a =3.5mm ，1次走刀；
1、选择刀具 同上。

2、选择切削用量
取铣削深度p a =3.5mm ，1次走刀；其他同工步1。

3、计算基本工时
m f
L t v =
式中，L=l+y+△，根据《切削手册》表3.26，不对称安装端铣刀，入切量及超切量
y+△=33mm ，则L=（130+33）mm=166mm ，故m 166
t min 0.83min 200
== 工序40：Φ80孔加工
工步1：钻Φ30孔
1、选择钻头
选择高速钢麻花钻头，0d =30mm 。

钻头的几何形状为（《切削手册》表2.1及2.2）：双锥修磨横刃， β=30°，
2φ=118°，12φ=70°，b ε=3.5mm ， 0α=12°，ψ=55°，b=2mm ，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： 根据《切削手册》表 2.7，当加工要求为H12～H13精度，钢的强度b σ＜800MPa ，0d =30mm 时，f=0.45～0.55mm/r 。

由于l/d=70/30=2.3，故孔深系数lf k =1.0，则 f=（0.45～0.55）⨯1.0mm/r=0.45～0.55mm/r
2）按钻头强度决定进给量：根据《切削手册》表2.8，当b σ=500MPa ，0d =30mm ，钻头强度允许的进给量 f=1.9mm/r 。

3）按机床进给机构强度决定进给量：根据《切削手册》表 2.9，当b σ≤640MPa ，
0d =30mm ，机床进给机构允许的轴向力为15696N （Z535钻床允许的轴向力为15696N ，
见《工艺手册》表4.2-14）时，进给量为1.5mm/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=0.45～0.55mm/r 。

根据Z535钻床说明书，选择f=0.43 mm/r 。

由于是加工通孔，为了避免孔即将钻穿时钻头容易折断，故宜在孔即将钻穿时停止自动进给而采用手动进给。

由《切削手册》表2.19可查出钻孔时的轴向力，当f=0.43 mm/r ，0d =30mm 时，轴向力f F =10420N 。

轴向力各修正系数为0.75，故f F =7815N 。

根据Z535钻床说明书，机床进给机构强度所允许的最大轴向力为max F =15696N ，由于f F ＜max F ，故f=0.43mm/r 可用
（2）决定钻头磨钝标准及寿命 根据《切削手册》表2.12，当0d =30mm 时，钻头后刀面最大磨损量取为0.9mm ，寿命T=50min 。

（3）决定切削速度 由《切削手册》表2.14，b σ=420～500MPa 的Q235钢加工性属5类。

由《切削手册》表2.13，当加工性为第5类，f=0.43 mm/r ，双横刃磨的钻头，
0d =30mm 时，t v =17m/min
切削速度的修正系数为：Mv k =0.72，故 v=t v v k =17⨯0. 72m/min=12.24m/min
01000v 12.241000n r /min 129.93r /min d 30
⨯===ππ⨯
根据Z535钻床说明书，可考虑选择c n =140r/min ，但因所选择转速脚计算转数为高，
会使刀具寿命下降，故可将进给量降低一级，即取f=0.32 mm/r ，也可选择较低一级转数c n =100r/min ，仍用f=0.43 mm/r ，比较这两种选择方案：
1）第一方案f=0.32 mm/r ，c n =140r/min
c n f=140⨯0.32 mm/min=44.8 mm/min
2）第二方案f=0.43 mm/r ，c n =100r/min
c n f=100⨯0.43 mm/min=43 mm/min
因为第一方案的c n f 乘积较大，基本工时较少，故第一方案较好。

这时c v =13.19m/min ，f=0.32 mm/r 。

（4）校验机床扭矩及功率
根据《切削手册》表2.20，当f ≤0.33mm/r ，0d =30mm 时，t M =109.4N ·m 。

扭矩的修正系数为MM k =0.75，故c M =82.05 N ·m 。

根据X53K 型立铣说明书，当c n =140r/min 时，c M ＜m M 。

根据《切削手册》表 2.22，当b σ=420～500MPa ，0d =30mm ，f ≤0.38mm/r ，c v =12.24m/min 时，c P =1.1KW
根据Z535钻床说明书（《工艺手册》表4.2-14），E P =4.5⨯0.8KW=3.6KW
故c P ＜E P ，因此所选择的切削用量可用，即
f=0.32 mm/r ，n=c n =140r/min ，c v =12.24m/min 。

3、计算基本工时
m L t nf
= 式中，L=l+y+△，l=70mm ，入切量及超切量由《切削手册》表2.29查出 y+△=15mm ， 故m 7015t min 1.897min 1400.32
+==⨯ 工步2：扩钻Φ75孔
1、选择钻头
选择高速钢麻花钻头，0d =75mm 。

钻头的几何形状为（《切削手册》表2.1及2.2）：双锥修磨横刃，
β=30°，2φ=118°，12φ=70°，b ε=3.5mm ， 0α=12°，ψ=55°，b=2mm ，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： 根据《切削手册》表2.10，当加工要求为H12～H13精度钢料，0d =75mm 时，f=1.2～1.5mm/r 。

由于l/d=70/75=0.93，故孔深系数lf k =1.0，则
f=（1.2～1.5）⨯1.0mm/r=1.2～1.5mm/r
2）按钻头强度决定进给量：根据《切削手册》表2.8，当b σ=500MPa ，0d =75mm ，
钻头强度允许的进给量 f=2mm/r 。

从以上两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=1.2～
1.5mm/r 。

根据Z535钻床说明书，选择f=1.22mm/r 。

由于是加工通孔，为了避免孔即将钻穿时钻头容易折断，故宜在孔即将钻穿时停止自动进给而采用手动进给。

（2）决定钻头磨钝标准及寿命 根据《切削手册》表2.12，当0d =75mm 时，钻头后刀面最大磨损量取为0.9mm ，寿命T=100min 。

（3）决定切削速度 由《切削手册》表2.30及表2.31。

切削速度0.4
00.20.20.511.1750.728.69/min 10022.5 1.22
v v v z v c v x y m p C d v k m T a f ⨯==⨯=⨯⨯ 故01000v 8.691000n r /min 36.9r /min d 75
⨯===ππ⨯ 根据Z535钻床说明书，可考虑选择c n =68r/min ，但因所选择转速脚计算转数为高，会使刀具寿命下降，故可将进给量降低一级，即取f=0.96 mm/r 。

这时c v =16.01m/min ，f=0.96 mm/r 。

3、计算基本工时
12m l l l L t nf nf
++== 11r D d 7530l ctg (1~2)ctg60?22
--=κ+=⨯+（1～2）=14 2l 2~4= 故m 70143t min 1.33min 680.96
++==⨯ 工步3：扩Φ80孔
1、选择钻头
选择硬质合金套式扩孔钻，0d =80mm 。

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： 根据《切削手册》表2.10，当加工要求为H12～H13精度钢料，0d =80mm 时，f=1.2～1.5mm/r 。

由于l/d=70/80=0.875，故孔深系数lf k =1.0，则
f=（1.2～1.5）⨯1.0mm/r=1.2～1.5mm/r
2）按钻头强度决定进给量：根据《切削手册》表2.8，当b σ=500MPa ，0d =80mm ，钻头强度允许的进给量 f=2mm/r 。

从以上两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=1.2～
1.5mm/r 。

根据Z535钻床说明书，选择f=1.22mm/r 。

由于是加工通孔，为了避免孔即将钻穿时钻头容易折断，故宜在孔即将钻穿时停止自动进给而采用手动进给。

（2）决定钻头磨钝标准及寿命 根据《切削手册》表2.12，当0d =80mm 时，钻头后刀面最大磨损量取为1.2mm ，寿命T=100min 。

（3）决定切削速度 由《切削手册》表2.30及表2.31。

切削速度0.6
00.250.20.3
16.580 1.3978.86/min 100 2.5 1.22v v v z v c v x y m p C d v k m T a f ⨯==⨯=⨯⨯ 故01000v 78.861000n r /min 313.93r /min d 80
⨯===ππ⨯ 根据Z535钻床说明书，可考虑选择c n =400r/min ，但因所选择转速脚计算转数为高，会使刀具寿命下降，故可将进给量降低一级，即取f=0.96 mm/r ，也可选择较低一级转数c n =275r/min ，仍用f=1.22 mm/r ，比较这两种选择方案：
1）第一方案f=0.96 mm/r ，c n =400r/min
c n f=400⨯0.96 mm/min=384 mm/min
2）第二方案f=1.22 mm/r ，c n =275r/min
c n f=275⨯1.22 mm/min=335.5 mm/min
因为第一方案的c n f 乘积较大，基本工时较少，故第一方案较好。

这时c v =100.48m/min ，f=0.96 mm/r 。

3、计算基本工时
12m l l l L t nf nf
++== 11r D d 8075l ctg (1~2)ctg60?22
--=κ+=⨯+(1~2)=3 2l 2~4= 故m 7033t min 0.198min 4000.96
++==⨯ 工步4:2×45°倒角
1、选择刀具
根据实际铣削宽度，取高速钢90°锥面锪钻，设计直径d 为100mm ，z=12。

2、选择切削用量
1）取铣削深度p a =1.0mm ，铣削宽度e a =2mm ，上下端面两侧各1次走刀；
2）决定每齿进给量z f 根据《切削手册》表3. 4做参考，取z f =0.15mm/z
3）选择铣刀磨钝标准及刀具寿命 根据《切削手册》表3.7，铣刀刀齿后刀面最大磨损量为0.5mm ；由于铣刀直径0d =100mm ，故刀具寿命T=180min （《切削手册》表3.8）。

4）决定切削速度c v 和每分钟进给量f v 切削速度c v 根据《切削手册》表3.27，
0v
v v v v q
v c v x y u p m p e C d v k T a f a z
=
0.45
0.330.10.50.50.121.5100 1.3760.04m/min 180 1.00.15212⨯=⨯=⨯⨯⨯⨯ 故c 01000v 100060.04
n m /min 191.21r /min d 3.14100
⨯===π⨯
根据Z535钻床说明书选择
c n =140r/min ，
则zc f f z 0.1512r /min 1.8mm /r ==⨯=
根据Z535钻床说明书选择
f =1.6mm/r
因此实际切削速度为
0c d n 3.14100140
v m /min 43.96m /min 10001000π⨯⨯
===
实际每齿进给量为
zc f 1.6
f mm /z 0.13mm /z z 12===
f c v fn 1.6140224mm /min ==⨯=
5）校验机床功率 根据《切削手册》表3.28，圆周力
0F
F F F F x y
u
F p
z e c Fc
q w C a f a z
F k d n =
1.00.720.86
0.860650 1.00.13212
0.8653.39100100N ⨯⨯⨯⨯=⨯=⨯
c c
cc F v 53.3943.96
P 2.35KW 10001000⨯===
根据Z535钻床说明书，机床主轴允许的功率为
cM P =4.5⨯0.85KW=3.8KW
故cc P ＜cM P ，因此所选择的切削用量可以采用，即
p a =1.0mm ，f v =224mm/min ，n=140r/min ，c v =43.96m/min ，
f =1.6mm/r 。

6）计算基本工时
m f
L
t v =
式中，L=l+y+△，取入切量及超切量y+△=7mm ，
则L=（2+13）mm=15mm ，故
m 15
t min 0.07min 224==
2次加工故m t =0.14 min
工序50：Φ35H7孔加工
工步1：钻Φ20孔
1、选择钻头
选择高速钢麻花钻头，0d =20mm 。

钻头的几何形状为（《切削手册》表2.1及2.2）：双锥修磨横刃， β=30°，
2118φ=︒，12φ=70°，b ε=3.5mm ， 0α=12°，ψ=55°，b=2mm ，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： 根据《切削手册》表 2.7，当加工要求为H12～H13精度，钢的强度b σ＜800MPa ，0d =20mm 时，f=0.35～0.43mm/r 。

由于l/d=40/20=2，故孔深系数lf k =1.0，则
f=（0.35～0.43）⨯1.0mm/r=0.35～0.43mm/r
2）按钻头强度决定进给量：根据《切削手册》表2.8，当b σ=500MPa ，0d =20mm ，钻头强度允许的进给量 f=1.32mm/r 。

3）按机床进给机构强度决定进给量：根据《切削手册》表 2.9，当b σ≤640MPa ，0d =50mm ，机床进给机构允许的轴向力为15696N （Z535钻床允许的轴向力为15696N ，见《工艺手册》表4.2-14）时，进给量为1.1mm/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=0.35～0.43mm/r 。

根据Z535钻床说明书，选择f=0.43 mm/r 。

由于是加工通孔，为了避免孔即将钻穿时钻头容易折断，故宜在孔即将钻穿时停止自动进给而采用手动进给。

由《切削手册》表2.19可查出钻孔时的轴向力，当f=0.43 mm/r ，0d =20mm 时，轴向力f F =7330N 。

轴向力各修正系数为0.75，故f F =5497.5N 。

根据Z535钻床说明书，机床进给机构强度所允许的最大轴向力为max F =15696N ，由于f F ＜max F ，故f=0.43mm/r 可用
（2）决定钻头磨钝标准及寿命 根据《切削手册》表2.12，当0d =20mm 时，钻头后刀面最大磨损量取为0.8mm ，寿命T=45min 。

（3）决定切削速度 由《切削手册》表2.14，b σ=420～500MPa 的Q235钢加工性属5类。

由《切削手册》表2.13，当加工性为第5类，f=0.43 mm/r ，双横刃磨的钻头，
0d =20mm 时，t v =14m/min
切削速度的修正系数为：Mv k =0.72，故
v=t v v k =14⨯0. 72m/min=10.08m/min
01000v 10.081000n r /min 160.51r /min d 20
⨯===ππ⨯
根据Z535钻床说明书，可考虑选择c n =195r/min ，但因所选择转速脚计算转数为高，会使刀具寿命下降，故可将进给量降低一级，即取f=0.32 mm/r ，也可选择较低一级转数c n =140r/min ，仍用f=0.43 mm/r ，比较这两种选择方案：
1）第一方案f=0.32 mm/r ，c n =195r/min
c n f=195⨯0.32 mm/min=62.4 mm/min
2）第二方案f=0.43 mm/r ，c n =140r/min
c n f=140⨯0.43 mm/min=60.2 mm/min
因为第一方案的c n f 乘积较大，基本工时较少，故第一方案较好。

这时c v =12.25m/min ，f=0.32 mm/r 。

（4）校验机床扭矩及功率
根据《切削手册》表2.20，当f ≤0.33mm/r ，0d =20mm 时，t M =53.86N ·m 。

扭矩的修正系数为MM k =0.75，故c M =40.395N ·m 。

根据X53K 型立铣说明书，当c n =140r/min 时，c M ＜m M 。

根据《切削手册》表 2.22，当b σ=420～500MPa ，0d =20mm ，f ≤0.38mm/r ，c v =10.08m/min 时，c P =1.1KW
根据Z535钻床说明书（《工艺手册》表4.2-14），E P =4.5⨯0.8KW=3.6KW
故c P ＜E P ，因此所选择的切削用量可用，即
f=0.32 mm/r ，n=c n =195r/min ，c v =10.08m/min 。

3、计算基本工时
m L t nf
= 式中，L=l+y+△，l=40mm ，入切量及超切量由《切削手册》表2.29查出 y+△=8mm ， 故m 408t min 1.07min 1400.32
+==⨯ 工步2：扩钻Φ33孔
1、选择钻头
选择高速钢麻花钻头，0d =33mm 。

钻头的几何形状为（《切削手册》表2.1及2.2）：双锥修磨横刃， β=30°，
2118φ=︒，12φ=70°，b ε=3.5mm ， 0α=12°，ψ=55°，b=2mm ，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： 根据《切削手册》表 2.7，当加工要求为H12～H13精度钢料，0d =33mm 时，f=0.6～0.7mm/r 。

由于l/d=40/33= 1.21，故孔深系数lf k =1.0，则
f=（0.6～0.7）⨯1.0mm/r=0.6～0.7mm/r
2）按钻头强度决定进给量：根据《切削手册》表2.8，当b σ=500MPa ，0d =33mm ，钻头强度允许的进给量 f=2mm/r 。

从以上两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=0.6～0.7mm/r 。

根据有关资料介绍，利用钻头进行扩钻时，其进给量与钻同样尺寸的实心孔时的进给量的关系为(1.2~1.8)f f =钻，根据Z535钻床说明书，选择f=0.96mm/r 。

由于是加工通孔，为了避免孔即将钻穿时钻头容易折断，故宜在孔即将钻穿时停止自动进给而采用手动进给。

（2）决定钻头磨钝标准及寿命 根据《切削手册》表2.12，当0d =33mm 时，钻头后刀面最大磨损量取为0.9mm ，寿命T=70min 。

（3）决定切削速度 由《切削手册》表2.30及表2.31。

切削速度0.4
00.20.20.5
16.5330.7214.44/min 70 6.50.96v v v z v c v x y m p C d v k m T a f ⨯==⨯=⨯⨯ 故01000v 14.441000n r /min 139.36r /min d 33
⨯===ππ⨯ 根据Z535钻床说明书，可考虑选择c n =140r/min ，f=0.96 mm/r 。

这时c v =14.50m/min ，f=0.96 mm/r 。

3、计算基本工时
12m l l l L t nf nf
++== 11r D d 3320l ctg (1~2)ctg6022
--=κ+=⨯°+（1～2）=5 2l 2~4= 故m 4053t min 0.36min 139.960.96
++==⨯ 工步3：扩Φ34.6孔
1、选择钻头
选择硬质合金锥柄扩孔钻，0d =34.6mm 。

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： 根据《切削手册》表2.10，当加工要求为H12～H13精度钢料，0d =33mm 时，f=0.9～1.1mm/r 。

由于l/d=40/33= 1.21，故孔深系数lf k =1.0，则
f=（0.9～1.1）⨯1.0mm/r=0.9～1.1mm/r
2）按钻头强度决定进给量：根据《切削手册》表2.8，当b σ=500MPa ，0d =33mm ，钻头强度允许的进给量 f=2mm/r 。

从以上两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=0.9～
1.1mm/r 。

根据Z535钻床说明书，选择f=0.96mm/r 。

由于是加工通孔，为了避免孔即将钻穿时钻头容易折断，故宜在孔即将钻穿时停止自动进给而采用手动进给。

（2）决定钻头磨钝标准及寿命 根据《切削手册》表2.12，当0d =34.6mm 时，钻头后刀面最大磨损量取为1.2mm ，寿命T=50min 。

（3）决定切削速度 由《切削手册》表2.30及表2.31。

切削速度
0.6
00.250.20.316.534.6 1.3976.54/min 500.80.96
v v v z v c v x y m p C d v k m T a f ⨯==⨯=⨯⨯ 故01000v 76.541000n r /min 704.5r /min d 34.6
⨯===ππ⨯ 根据Z535钻床说明书，可考虑选择c n =750r/min ，但因所选择转速脚计算转数为高，会使刀具寿命下降，故可将进给量降低一级，即取f=0.72mm/r ，也可选择较低一级转数c n =530r/min ，仍用f=0.96mm/r ，比较这两种选择方案：
1）第一方案f=0.72mm/r ，c n =750r/min
c n f=750⨯0.72mm/min=540mm/min
2）第二方案f=0.96mm/r ，c n =530r/min
c n f=530⨯0.96 mm/min=508.8 mm/min
因为第一方案的c n f 乘积较大，基本工时较少，故第一方案较好。

这时c v =81.48m/min ，f=0.72 mm/r 。

3、计算基本工时
12m l l l L t nf nf
++== 11r D d 34.633l ctg (1~2)ctg6022
--=κ+=⨯︒+(1~2)=2 2l 2~4= 故m 4023t min 0.08min 7500.72
++==⨯ 工步4：粗铰Φ34.93
1、选择铰刀
选择高速钢机用铰刀，0d =34.93mm 。

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： 根据《切削手册》表2.24，当加工钢料，0d =34.93mm 时，f=0.5～0.6mm/r 。

由于l/d=40/33.94= 1.19，故孔深系数lf k =1.0，则
f=（0.5～0.6）⨯1.0mm/r=0.5～0.6mm/r
根据Z535钻床说明书，选择f=0.57mm/r 。

（2）决定铰刀磨钝标准及寿命 根据《切削手册》表2.12，当0d =34.6mm 时，铰刀后刀面最大磨损量取为0.6mm ，寿命T=80min 。

（3）决定切削速度 由《切削手册》表2.24及表2.31。

切削速度100.99c t Mv v v k ==⨯=m/min 故01000v 91000n r /min 82.07r /min d 34.93
⨯===ππ⨯ 根据Z535钻床说明书，可考虑选择c n =100r/min ，但因所选择转速脚计算转数为高，会使刀具寿命下降，故可将进给量降低一级，即取f=0.43mm/r ，也可选择较低一级转数c n =68r/min ，仍用f=0.57mm/r ，比较这两种选择方案：
1）第一方案f=0.43mm/r ，c n =100r/min
c n f=100⨯0.43mm/min=43mm/min
2）第二方案f=0.57mm/r ，c n =68r/min
c n f=68⨯0.57 mm/min=38.76 mm/min
因为第一方案的c n f 乘积较大，基本工时较少，故第一方案较好。

这时c v =10.97m/min ，f=0.43 mm/r 。

3、计算基本工时
12m l l l L t nf nf
++== 11r D d 34.9334.6l ctg (1~2)ctg6022
--=κ+=⨯︒+(1~2)=2 2l 2~4= 故m 4023t min 1.32min 1000.43
++==⨯ 工步5：精铰至Φ35H7
选择高速钢机用铰刀，0d =35mm 。

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： 根据《切削手册》表2.24，当加工钢料，0d =35mm 时，f=0.5～0.6mm/r 。

由于l/d=40/33.94= 1.19，故孔深系数lf k =1.0，则
f=（0.5～0.6）⨯1.0mm/r=0.5～0.6mm/r
根据Z535钻床说明书，选择f=0.57mm/r 。

（2）决定铰刀磨钝标准及寿命 根据《切削手册》表2.12，当0d =35mm 时，铰刀后
刀面最大磨损量取为0.6mm ，寿命T=80min 。

（3）决定切削速度 由《切削手册》表2.24及表2.31。

切削速度100.99/min c t Mv v v k m ==⨯= 故01000v 91000n r /min 81.89r /min d 35
⨯===ππ⨯ 根据Z535钻床说明书，可考虑选择c n =100r/min ，但因所选择转速脚计算转数为高，会使刀具寿命下降，故可将进给量降低一级，即取f=0.43mm/r ，也可选择较低一级转数c n =68r/min ，仍用f=0.57mm/r ，比较这两种选择方案：
1）第一方案f=0.43mm/r ，c n =100r/min
c n f=100⨯0.43mm/min=43mm/min
2）第二方案f=0.57mm/r ，c n =68r/min
c n f=68⨯0.57 mm/min=38.76 mm/min
因为第一方案的c n f 乘积较大，基本工时较少，故第一方案较好。

这时c v =10.99m/min ，f=0.43 mm/r 。

3、计算基本工时
12m l l l L t nf nf
++== 11r D d 3534.93l ctg (1~2)ctg6022
--=κ+=⨯︒+(1~2)=2 2l 2~4= 故m 4023t min 1.32min 1000.43
++==⨯ 工序60：铣80平面
1、选择刀具
1）根据《切削手册》表1.2，选择高速钢立铣刀。

据《切削手册》表3.4及实际铣削宽度，取铣刀直径0d 为32mm ，采用标准高速钢粗齿立铣刀，故齿数z=8。

（《切削手册》表3.15）。

2）铣刀几何形状（《切削手册》表3.2）：
由于b σ≤600MPa ，故选择r κ=60°，r εκ=30°，r κ'=5°，08α=︒（假定max c α＞0.08mm ），0α'=10°，s λ=-15°，0λ=-5°。

2、选择切削用量
1）取铣削深度p a =5mm ，1次走刀
2）决定每齿进给量z f 根据《切削手册》表3.4
取z f =0.07～0.12mm/z
取z f =0.10mm/z
3）选择铣刀磨钝标准及刀具寿命 根据《切削手册》表3.7，铣刀刀齿后刀面最大
磨损量为0.4mm ；由于铣刀直径0d =32mm ，故刀具寿命T=90min （《切削手册》表3.8）。

4）决定切削速度c v 和每分钟进给量f v 、切削速度c v 根据《切削手册》表3.13，当0d =32mm ，z=8，z f ≤0.10mm/z 时，t v =13m/min ，t n =125r/min ，ft v =40mm/min 。

各修正系数为：
Mv k =Mn k =Mvf k =1.21
sv k =sn k =svf k =0.8
故 c v =t v v k =13⨯1.21⨯0.8m/min=12.584m/min
n=t n n k =125⨯1.21⨯0.8r/min=121r/min
f v =ft v vt k =40⨯1.21⨯0.8mm/min=38.72mm/min
根据X53K 型立铣说明书（《工艺手册》表4.2-36）选择
c n =150r/min ，fc v =40mm/min
因此实际切削速度和每齿进给量为
0c d n 3.14100150v m /min 47.1m /min 10001000
π⨯⨯=== fc zc c v 40f mm /z 0.03mm /z n z 1508
===⨯ 5）校验机床功率 根据《切削手册》表3.21，当b σ＜560MPa ，e a ≤10mm ，p a ≤40mm ，0d =32mm ，f v =40mm/min ，近视为cc P =2.5KW
根据X53K 型立铣说明书（《工艺手册》表4.2-35），机床主轴允许的功率为 cM P =10⨯0.85KW=8.5KW
故cc P ＜cM P ，因此所选择的切削用量可以采用，即
p a =5mm ，f v =40mm/min ，n=150r/min ，c v =47.1m/min ，z f =0.03mm/z 。

6）计算基本工时
m f
L t v = 式中，L=l+y+△，根据《切削手册》表3.26，入切量及超切量y+△=12mm ，则L=（133+12）mm=150mm ，故
m 150t min 3.75min 40
== 工序70：铣A 侧面
1、选择刀具
1）根据《切削手册》表1.2，选择YT15硬质合金刀片端铣刀。

据《切削手册》表3.1及实际铣削宽度，取端铣刀直径0d 为125mm ，采用标准硬质合金端铣刀，故齿数z=4。

（《切削手册》表3.15）。

2）铣刀几何形状（《切削手册》表3.2）：
由于b σ≤600MPa ，故选择r κ=60°，r εκ=30°，r κ'=5°，08α=︒（假定max c α＞
0.08mm ），0α'=10°，s λ=-15°，0λ=-5°。

2、选择切削用量
1）取铣削深度p a =5mm ，1次走刀
2）决定每齿进给量z f 根据《切削手册》表3.5，当使用YT15，铣床功率为10KW （《工艺手册》表4.2-35，X53K 型立铣说明书）时，
z f =0.09～0.18mm/z
但采用不对称端铣，故取z f =0.18mm/z
3）选择铣刀磨钝标准及刀具寿命 根据《切削手册》表3.7，铣刀刀齿后刀面最大磨损量为1.2mm ；由于铣刀直径0d =125mm ，故刀具寿命T=180min （《切削手册》表3.8）。

4）决定切削速度c v 和每分钟进给量f v 切削速度c v 根据《切削手册》表3.15，当
0d =125mm ，z=4，p a ≤5mm ，z f ≤0.18mm/z 时，t v =137m/min ，t n =349r/min ，ft v =223mm/min 。

各修正系数为：
Mv k =Mn k =Mvf k =1.27
sv k =sn k =svf k =0.8
故 c v =t v v k =137⨯1.27⨯0.8m/min=131.19m/min
n=t n n k =349⨯1.27⨯0.8r/min=354.58r/min
f v =ft v vt k =223⨯1.27⨯0.8mm/min=226.57mm/min
根据X53K 型立铣说明书（《工艺手册》表4.2-36）选择
c n =375r/min ，fc v =250mm/min
因此实际切削速度和每齿进给量为
0c d n 3.14100375v m /min 117.75m /min 10001000
π⨯⨯=== fc zc c v 250f mm /z 0.23mm /z n z 3754
===⨯ 5）校验机床功率 根据《切削手册》表3.23，当b σ＜560MPa ，e a ≤85mm ，p a ≤5.9mm ，0d =125mm ，z=4，f v =250mm/min ，近视为
cc P =4.6KW
根据X53K 型立铣说明书（《工艺手册》表4.2-35），机床主轴允许的功率为 cM P =10⨯0.85KW=8.5KW
故cc P ＜cM P ，因此所选择的切削用量可以采用，即
p a =5mm ，f v =250mm/min ，n=375r/min ，c v =117.75m/min ，z f =0.23mm/z 。

6）计算基本工时
m f
L t v = 式中，L=l+y+△，根据《切削手册》表3.26，不对称安装端铣刀，入切量及超切量
y+△=33mm ，则L=（315+33）mm=348mm ，故
m 348t min 1.392min 250
== 工序80：铣A 侧180面
工步1：铣削深度p a =5mm ，4次走刀
1、选择刀具
同工序70
2、选择切削用量
取铣削深度p a =5mm ，4次走刀；其余同工步70
3、计算基本工时
m f
L t v = 式中，L=l+y+△，根据《切削手册》表3.26，不对称安装端铣刀，入切量及超切量y+△=33mm ，则L=（190+33）mm=223mm ，故
m 223t min 0.892min 250
== 工步2：铣削深度p a =1.5mm ，1次走刀
1,、选择刀具
同上。

2、选择切削用量
取铣削深度p a =1.5mm ，1次走刀；其余同工步1
工序90：铣B 侧面
同工序70.
工序100：铣B 侧180面
同工序80.
工序110：铣130平面及R20弧面
1、选择刀具
1）根据《切削手册》表1.2，选择高速钢立铣刀。

据《切削手册》表3.6及实际铣削宽度，取铣刀直径0d 为63mm ，采用标准高速钢粗齿立铣刀，齿数z=6。

（《工艺手册》表3.1-30）。

2、选择切削用量
1）取铣削深度p a =1.5mm ，1次走刀
2）决定每齿进给量z f 参考《切削手册》表3.6，取z f =0.07mm/z
3）选择铣刀磨钝标准及刀具寿命 根据《切削手册》表3.7，铣刀刀齿后刀面最大磨损量为0.4mm ；由于铣刀直径0d =63mm ，故刀具寿命T=120min （《切削手册》表3.8）。

4）决定切削速度c v 和每分钟进给量f v 切削速度c v 根据《切削手册》表3.27，
0v v v v v q v c v x y u p m p e C d v k T a f a z =0.450.330.10.50.50.1
21.563 1.3713.28/min 120 1.50.07806m ⨯=⨯=⨯⨯⨯⨯ 故c 01000v 100013.28n m /min 67.13r /min d 3.1463
⨯===π⨯ 根据X53K 型立铣说明书（《工艺手册》表4.2-36）选择
c n =60r/min ，
fc zc c v f n z 0.07606r /min 25.2mm /min ==⨯⨯=
根据X53K 型立铣说明书（《工艺手册》表4.2-36）选择
fc v =25mm/min
因此实际切削速度和每齿进给量为
0c d n 3.146360v m /min 11.87m /min 10001000
π⨯⨯=== fc zc c v 25f mm /z 0.07mm /z n z 606
===⨯ 5）校验机床功率 根据《切削手册》表3.28，圆周力 0F F F F F x y u F p z e c Fc q w C a f a z F k d n = 1.00.720.860.750650 1.50.078060.861436.46360
N ⨯⨯⨯⨯=⨯=⨯ c c cc F v 1436.411.87P 17KW 10001000
⨯=== 根据X53K 型立铣说明书（《工艺手册》表4.2-35），机床主轴允许的功率为 cM P =10⨯0.85KW=8.5KW
故cc P ＞cM P ，因此所选择的切削用量不可以采用，故需调整切削参数。

根据X53K 型立铣说明书（《工艺手册》表4.2-36）选择
c n =30r/min ，
fc zc c v f n z 0.07306r /min 12.6mm /min ==⨯⨯=
根据X53K 型立铣说明书（《工艺手册》表4.2-36）选择
fc v =15mm/min
因此实际切削速度和每齿进给量为
0c d n 3.146330v m /min 5.93m /min 10001000
π⨯⨯=== fc zc c v 15f mm /z 0.08mm /z n z 306
===⨯ 5）校验机床功率 根据《切削手册》表3.28，圆周力 0F F F F F
x y u F p z e c Fc q w C a f a z F k d n =
1.00.720.860.750650 1.50.088060.8614366337.5N ⨯⨯⨯⨯=⨯=⨯ c c cc F v 1436 5.93P 8.5KW 10001000⨯===。