花键传动轴零件设计(共20页)

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1、精选优质文档-----倾情为你奉上 一、 零件的分析 （一）零件的作用 题目所给的零件是花键传动轴，起传动的作用。 二、 工艺规程设计 （一） 确定毛坯的制造形式 选择锻件毛坯。 （二） 基面的选择 （1） 基面的选择： 该零件既是花键轴又是阶梯轴，其加工精度又要求较高，以此选中心孔B3/7.5做为设计和工艺基准。 （三）制定工艺路线 制定工艺路线的出发点，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，在生产纲领已经确定的情况下，可以考虑采用万能型机床配以专用工卡具，并尽量使工序集中起来提高生产率。除此之外，还应当考虑

2、经济效果，以便使生产成本尽量降低。 1. 工艺路线方案一 工序一 下料 工序二 加一端，车端面，见平即可，钻中心孔B3/7.5 工序三 倒头装夹工件，车端面，保证总长175 工序四 以中心孔定位装夹工件粗车外圆各部。 工序五 去毛刺 工序六 以两中心孔定位装夹工件。半精车，精车各部尺寸，倒角 工序七 一夹一顶装夹工件，粗、精铣花键。 工序八 热处理：调质处理255—302HB 工序九 按图样要求检查各部尺寸及精度。 （四） 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定 “花键传动轴”： 零件材料为 40MnB，硬度为255—3

3、02HB，毛坯质量为6.37kg。生产类型为小批量生产，锻造毛坯。 据以上原始资料及加工路线，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： 1． 外圆表面沿轴线方向长度的加工余量及公差（Φ32内孔及端面）。 2． 查《机械制造工艺设计简明手册》表2.2~2.5,取Φ20，Φ50端面长度余量均为2.5（均为双边加工） 车削加工余量为： 粗车1.5mm 半精车1mm 3．其他尺寸直接锻造得到 由于本设计规定的零件为大批量生产，应该采用调整加工。因此在计算最大、最小加工余量时应按调整法加工方式予以确认。 （五） 确立切削用量及基本工 工序一 下棒料 2． 加工

4、条件 工件材料：40MnB,σb=0.6GPa《机械工程材料》表5-6，255-302HB，型钢。 机床：CR6150《工艺手册》表7-4 刀具：W18Cr4V高速钢，牌号W18,硬度63-66HRC, A型机夹切断刀：h=20mm,L=125mm. 2. 切削用量 1） 切削深度 因为是切断，所以ap=36mm。《工艺手册》表11—29 2） 进给量 f=0.20mm/r《工艺手册》表11-29 3） 查后刀面最大磨损及寿命 查《工艺手册》表11-25，后刀面最大磨损为0.4~0.6mm。寿命T=60min。 4） 计算切削速

5、度 由《机械加工工艺手册》（以下称《工艺手册2》）得， Vc ＝ Cv/Tm apxv f yv 算得 Vc ＝ 70 m/min 5） 确定机床主轴转速 ns＝1000 Vc /πdw＝319r/min。按机床说明书，与319r/min相近的机床转速为360 r/min，故选360 r/min的转速。Vf＝fn＝0.20×360＝72mm/min。所以实际切削速度为v＝79 mm/min。 6） 计算基本工时 tm＝L/Vf＝36/72＝0.5min 工序二 粗车端面，钻中心孔 1．

6、加工条件 工件材料：40MnB, σb＝0.6GPa 《机械工程材料》，24—38HRC，型钢。 加工要求：粗车M24×1.5—8g端面，钻中心孔 机床：CR6150 《工艺手册》 刀具：WC＋Ti＋C。硬质合金钢车刀，牌号YT15，硬度78HRC，《工艺手册》表10—3。 45°端面铣刀尺寸：L＝140mm,h＝25mm,b＝16mm。《工艺手册》表10—99 2． 切削用量 1） 切削深度: ap＝3mm 《工艺手册》表11—26 2） 进给量: f＝0.25mm/r 《工艺手册》表11—26 3） 查后刀面最大磨损及寿命 查《工艺手册》表11—25，后刀面

7、最大磨损为1.0—1.4mm。寿命T＝60min。 4） 计算切削速度 由《工艺手册2》表8.4—8，得 Vc ＝ Cv/Tm apxv f yv＝138m/min 5） 确定机床主轴转速 ns＝1000 Vc /πdw＝628r/min。按机床说明书与628r/min相近的机床转速为600r/min，故选择600r/min的机床。 所以实际切削速度为v＝120m/min。 Vf＝fn＝0.25×600＝150mm/min。 6） 计算基本工时 tm＝L/Vf＝36/150＝0.24min 查《工艺手册》表10—180，选用带护锥中心钻（B型） d＝2.5

8、0mm，材料为高速钢。主轴转速n＝628r/min，切削深度df=10mm。 工序四 粗车 1. 加工条件 工件材料：40MnB, σb＝0.6GPa 《机械工程材料》，24—38HRC，型钢。 加工要求：粗车外圆各部。 机床：CR6150 《工艺手册》 刀具：WC＋Ti＋C。硬质合金钢车刀，牌号YT15，硬度78HRC，《工艺手册》表10—3。 95°外圆车刀，L=140mm，h=25mm，b=16mm。《工艺手册》表10—100。 2. 切削用量 1） 切削深度：ap =3mm 《工艺手册》表11—26 2） 进给量：f=0.75mm/r

9、 《工艺手册》表11—26 3） 查后刀面最大磨损及寿命 查《工艺手册》表11—25，后刀面最大磨损为1.0—1.4mm。寿命T＝60min。 4） 计算切削速度 由《工艺手册2》表8.4—8，得 Vc ＝ Cv/Tm apxv f yv＝123m/min 5） 确定机床主轴转速 ns＝1000 Vc /πdw＝612r/min。根据机床选取n＝612r/min。 Vf＝fn＝0.75×600＝450mm/min。 所以实际切削速度为v＝120m/min。 粗车不同轴处的切削速度：Vc2=πdn／1000=90m/min。 Vc3=πdn／1000=87m/

10、min。 Vc4=πdn／1000=69m/min。 Vc5=πdn／1000=60m/min。 Vc6=πdn／1000=49m/min。 6） 计算基本工时 tm＝L/Vf＝260/450＝0.577min。 工序六 精车 1． 加工条件： 工件材料：40MnB, σb＝0.6GPa 《机械工程材料》，24—38HRC，型钢。 加工要求：精车各部尺寸，留磨削余量0.4mm，各处倒角C1，粗、精车螺纹。 机床：CR6150 《工艺手册》 刀具：WC＋Ti＋C。硬质合金钢车刀，牌号YT15，硬度78HRC，《工艺手册》表10—3。 95°外圆车刀，L=140m

11、m，h=25mm，b=16mm。《工艺手册》表10—100。 2． 切削用量 1) 切削深度：ap =1.6mm 《工艺手册》表11—27 2) 进给量：f=0.14mm/r 《工艺手册》表11—27 3) 查后刀面最大磨损及寿命 查《工艺手册》表11—25，后刀面最大磨损为0.4—0.6mm。寿命T＝60min。 4）计算切削速度 由《工艺手册2》表8.4—8，得 Vc ＝ Cv/Tm apxv f yv＝198m/min 5） 确定机床主轴转速 ns＝1000 Vc /πdw＝955r/min。根据机床选取n＝900r/min。 Vf＝fn＝0.14

12、×900＝126mm/min。 所以实际切削速度为v＝176m/min。 精车不同轴处的切削速度： Vc2=πdn／1000=131m/min。 Vc3=πdn／1000=125m/min。 Vc4=πdn／1000=100m/min。 Vc5=πdn／1000=86m/min。 Vc6=πdn／1000=68m/min。 6） 计算基本工时 tm＝L/Vf＝2min。 工序七 磨削 1． 加工条件 工件材料：40MnB, σb＝0.6GPa 《机械工程材料》，24—38HRC，型钢。 加工要求：以两孔定位装夹。粗、精磨外圆各部至图样尺寸。 机床：外能外圆

13、磨床MW1420，表明粗糙度0.16um，《工艺手册》表7—117。 选取陶瓷剂平行小砂轮，由《工艺手册》中磨料选择各表中，选择结果为 WA46KV6P20×4×6 其含义为：砂轮磨料为白刚玉，粒度为46﹟，硬度为中软1级，陶瓷结剂，D=35mm，H=10mm，d=6mm。《工艺手册》表11—281。 2． 切削用量 根据《工艺手册》表11—172查得，ap=0.0222mm/s，工件纵向进给量fa=0.5mm/r，砂轮速度V=20m/min ，转速n=1050r/min。 3． 切削工时 当加工一个表面时 t=2LbZbK/1000vfafr 见《工艺手册》

14、表6.2-8。 式中 Lb——加工面积 Zb——单面加工余量0.2 K——系数1.10 v——工作台移动速度 fa——工作台往返一次砂轮轴向进给量 fr——工作台往返一次砂轮径向进给量 所以 t0.8222min 工序八 铣花键 1. 加工条件 工件材料：40MnB, σb＝0.6GPa 《机械工程材料》，24—38HRC，型钢。 加工要求：一夹一顶装夹工件，粗、精铣花键。 机床：X62W。 2. 切削用量 选取铣刀类型及其参数：根据花键轴参数，选取高速钢尖齿槽铣刀，其直径D=40，

15、铣刀厚度L=18，齿数Z=16。 选取每齿进给量af：根据铣刀结构及其参数，加工性质和铣削宽度 ae=（120-112）/2=4mm 按表选取每齿进给量af=0.04mm/z 确定刀具耐久度T：按表18.2—14确定铣刀耐久度T=120min 选取切削速度V：根据表18.2—14选取切削速度V，按条件D=40；L=10—16；Z=16：T=120min和af=0.04mm/z，取V1=45m/min，有根据不同的加工条件进行修正计算。 按表18.2—19，工件硬度为255—302HB时，取Km=1.27，最后确定V=V1，KmV=45×1.27=57.15m/min。 确定铣

16、床主轴转速N N=100V/πD=1000×57.15/π×100=181.91r/min 根据X62W型铣床说明书，选定N=190 r/min 最后确定的切削速度为： V=π×100×190/1000=59 r/min 确定每分钟进给量Vf: Vf=Af×Z×N=0.04×18×190=136.8 mm/min。 根据X62W铣床说明书，确定V 效验机床电动机功率：选取切削功率Pm=1.1kw 按公式Pm≤η×Pe，则 1.1≤0.85×7.5 所以满足要求 计算纵向工作台的工作行程长度：L=L+L1+L2 花键长度L=95mm,则L1=21mm，取L2=3mm，则

17、L=400+21+3=424mm。 3. 切削工时 计算机动时间：Tm=LN/Vf=424×10/118=35.9min。 三、 夹具设计 1. 定位基准的选择 出于定位简单和快速的考虑，选择中心孔B3/7.5为基准，即一端夹紧，另外一端顶住，使工件定位。再使用快速螺旋夹紧机构进行加紧。 2. 切削力和卡紧力计算 洗削切削力的确定： Ff=CpapfzD算得Ff=25.71N 注：Ff——洗削力（N）； Cp——在高速钢（W18Cr4V）铣刀洗削时，考虑工件材料及铣刀类型的系数； ap——洗削深度（mm），指铣刀刀齿切入和切出工件过程中，指触弧在垂直走刀

18、方向平面中测得的投影长度； fz——每齿进给量（mm）； D——铣刀直径（mm）； B——洗削宽度（mm）（指平行于铣刀轴线方向测得的切削层尺寸）； Z——铣刀的齿数； Kp——用高速钢（W18Cr4V）洗削时，考虑工件材料机械性能不同的修正系数。 切削扭矩的确定：M=21.7N·m 夹紧力的确定：防止工件转动； Wk=42.54（N） 3. 夹具设计及操作的简要说明 夹具的夹紧力不大，故使用手动夹紧。为了提高生产力，使用快速螺旋夹紧机构。 设计心得 经过这次课程设计，对以前学习过的课程有了一定的复习，并在这次课程设计中发现了自己

19、的不足之处，在以后的学习过程中可以加以弥补。这次课程设计对我来说最大的作用是，为紧接下来的毕业设计打下一个基础，有了这一次的经验，可以少犯一些错误，少走一些弯路。在这次设计过程中也发现了很多问题，在以后的学习中要多加注意。 机械制造工艺学 课程设计说明书 设计题目 设计“花键轴”的机械加工工艺及工艺设备 设计者 孙存杰 指导教师 兰建设 河南工业职业技术学院 2010年6 月3 专心

20、---专注---专业 机械加工工序卡片 产品型号 零件图号 产品名称 零件名称 花键轴 共 8 页 第 1 页 金工车间 1 下料 40MnB 毛 坯 种 类 毛坯外形尺寸 每毛坯可制件数 每 台 件 数 锻件 50mm*180mm 1 1 设备名称 设备型号 设备编号 同时加工件数 车床 CR6150 1 夹具编号 夹具名称 切削液 三爪卡盘 工位器具编号 工位器具名称 工序工时 (分) 准终 单件 工步号

21、工 步 内 容 工 艺 装 备 主轴转速 切削速度 进给量 切削深度 进给次数 工步工时 r/min m/min mm/r mm 机动 辅助 1 切割棒料 通用夹具，A型机夹切断车刀 360 79 0.20 36 1 设 计（日 期） 校 对（日期） 审 核（日期） 标准化（日期） 会 签（日期） 标记

22、 处数 更改文件号 签 字 日 期 标记 处数 更改文件号 签 字 日 期 河南工业职业技术学院河南工业职业技术学院 机械加工工序卡片 产品型号 零件图号 产品名称 零件名称 花键轴 共 8 页 第 2 页 车间 工序号 工序名称 材 料 牌 号 金工车间 2 粗车端面，钻中心孔 40MnB 毛 坯 种 类 毛坯外形尺寸 每毛坯可制件数 每 台 件 数 锻件 50mm*180mm 1 1 设备名称 设备型号 设备编号 同时加工件数 车床

23、 CR6150 1 夹具编号 夹具名称 切削液 三爪卡盘 工位器具编号 工位器具名称 工序工时 (分) 准终 单件 工步号 工 步 内 容 工 艺 装 备 主轴转速 切削速度 进给量 切削深度 进给次数 工步工时 r/min m/min mm/r mm 机动 辅助 1 粗车Ф55断面 通用夹具，45°端面车刀 6000 120 0.25 3 1 2 钻中心孔 通用夹具，中心钻（B型） 600 120 0.25 1.

24、25 1 3 铰中心孔 通用夹具 200 60 0.1 1 1 设 计（日 期） 校 对（日期） 审 核（日期） 标准化（日期） 会 签（日期） 河南工业职业技术学院 机械加工工序卡片 产品型号 零件图号 产品名称 零件名称 花键轴 共 8 页 第 3 页 车间 工序号 工序名称 材 料 牌 号 金工车间 3 粗车外圆 40MnB 毛 坯 种 类 毛坯外形尺寸 每毛

25、坯可制件数 每 台 件 数 锻件 55mm*180mm 1 1 设备名称 设备型号 设备编号 同时加工件数 车床 CR6150 1 夹具编号 夹具名称 切削液 三爪卡盘 工位器具编号 工位器具名称 工序工时 (分) 准终 单件 工步号 工 步 内 容 工 艺 装 备 主轴转速 切削速度 进给量 切削深度 进给次数 工步工时 r/min m/min mm/r mm 机动 辅助 1 粗车Ф35外圆 顶尖，45°外

26、圆车刀 600 87 0.75 1 1 设 计（日 期） 校 对（日期） 审 核（日期） 标准化（日期） 会 签（日期） 河南工业职业技术学院 机械加工工序卡片 产品型号 零件图号 产品名称 零件名称 花键轴 共 8 页 第 4 页 车间 工序号 工序名称 材 料 牌 号 金工 4 去毛刺 40MnB 毛

27、坯 种 类 毛坯外形尺寸 每毛坯可制件数 每 台 件 数 锻件 55mm*180mm 1 1 设备名称 设备型号 设备编号 同时加工件数 车床 CR6150 1 夹具编号 夹具名称 切削液 三爪卡盘 工位器具编号 工位器具名称 工序工时 (分) 准终 单件 工步号 工 步 内 容 工 艺 装 备 主轴转速 切削速度 进给量 切削深度 进给次数 工步工时 r/min m/min mm/r mm 机动 辅助 1 粗车外圆Ф40

28、 顶尖，45°外圆车刀 600 90 0.75 4 2 2 粗车外圆Ф51 顶尖，45°外圆车刀 600 69 0.75 2.75 2 3 粗车外圆Ф45 顶尖，45°外圆车刀 600 60 0.75 2.5 1 4 去毛刺 顶尖，45°外圆车刀 500 80 0.75 0.05 1 设 计（日 期） 校 对（日期） 审 核（日期） 标准化（日期） 会 签（日期）

29、标记 处数 更改文件号 签 字 日 期 标记 处数 更改文件号 签 字 日 期 河南工业职业技术学院 机械加工工序卡片 产品型号 零件图号 产品名称 零件名称 共 8 页 第 5 页 车间 工序号 工序名称 材 料 牌 号 金工车间 5 精车 40MnB 毛 坯 种 类 毛坯外形尺寸 每毛坯可制件数 每 台 件 数 锻件 55mm*180mm 1 1 设备名称 设备型号 设备编号 同时加工件数 车床 CR6150 1 夹具

30、编号 夹具名称 切削液 顶尖 工位器具编号 工位器具名称 工序工时 (分) 准终 单件 工步号 工 步 内 容 工 艺 装 备 主轴转速 切削速度 进给量 切削深度 进给次数 工步工时 r/min m/min mm/r mm 机动 辅助 1 半精车Ф45外圆 顶尖，45°外圆车刀 900 131 0.14 1 1 2 半精车Ф51外圆 顶尖，45°外圆车刀 900 125 0.14 1 1 3 精车Ф40外圆

31、 顶尖，45°外圆车刀 900 154 0.14 1.5 1 4 倒角 顶尖，45°外圆车刀 400 130 0.14 1 1 设 计（日 期） 校 对（日期） 审 核（日期） 标准化（日期） 会 签（日期） 标记 处数 更改文件号 签 字 日 期 标记 处数 更改文件号 签 字 日 期 河南工业职业技术学院 机械加工工序卡片 产品型号 零件图号

32、 产品名称 零件名称 共 8 页 第 6 页 车间 工序号 工序名称 材 料 牌 号 金工车间 6 精车 40MnB 毛 坯 种 类 毛坯外形尺寸 每毛坯可制件数 每 台 件 数 锻件 55mm*180mm 1 1 设备名称 设备型号 设备编号 同时加工件数 车床 CR6150 1 夹具编号 夹具名称 切削液 三爪卡盘 工位器具编号 工位器具名称 工序工时 (分) 准终 单件 工步号 工 步 内 容

33、工 艺 装 备 主轴转速 切削速度 进给量 切削深度 进给次数 工步工时 r/min m/min mm/r mm 机动 辅助 1 精车Ф35外圆 顶尖，45°外圆车刀 900 100 0.14 1.5 1 设 计（日 期） 校 对（日期） 审 核（日期） 标准化（日期） 会 签（日期） 标记 处数 更改文件号 签 字

34、 日 期 标记 处数 更改文件号 签 字 日 期 河南工业职业技术学院 机械加工工序卡片 产品型号 零件图号 产品名称 零件名称 花键轴 共 8 页 第 7 页 车间 工序号 工序名称 材 料 牌 号 金工车间 7 铣花键槽 40MnB 毛 坯 种 类 毛坯外形尺寸 每毛坯可制件数 每 台 件 数 锻件 55mm*180mm 1 1 设备名称 设备型号 设备编号 同时加工件数 铣床 X62W 1 夹具编号 夹具名称 切削液 专用铣夹具 工位

35、器具编号 工位器具名称 工序工时 (分) 准终 单件 工步号 工 步 内 容 工 艺 装 备 主轴转速 切削速度 进给量 切削深度 进给次数 工步工时 r/min m/min mm/r mm 机动 辅助 1 粗铣花键轴 专用铣夹具 190 59.69 136.8 0.8 2 2 精铣花键轴 专用铣夹具 190 59.69 136.8 0.4 1 设

36、 计（日 期） 校 对（日期） 审 核（日期） 标准化（日期） 会 签（日期） 标记 处数 更改文件号 签 字 日 期 标记 处数 更改文件号 签 字 日 期 河南工业职业技术学院 机械加工工序卡片 产品型号 零件图号 产品名称 零件名称 花键轴 共 9 页 第 8 页 车间 工序号 工序名称 材 料 牌 号 8 热处理 40MnB 毛 坯 种 类 毛坯外形尺寸

37、 每毛坯可制件数 每 台 件 数 锻件 55mm180mm 1 1 设备名称 设备型号 设备编号 同时加工件数 1 夹具编号 夹具名称 切削液 工位器具编号 工位器具名称 工序工时 (分) 准终 单件 工步号 工 步 内 容 工 艺 装 备 主轴转速 切削速度 进给量 切削深度 进给次数 工步工时 r/min m/min mm/r mm 机动 辅助 1 热处理，淬火。淬硬深度1.5—2.5。HRC30

38、 设 计（日 期） 校 对（日期） 审 核（日期） 标准化（日期） 会 签（日期） 标记 处数 更改文件号 签 字 日 期 标记 处数 更改文件号 签 字 日 期 河南工业职业技术学院 机械加工工艺过程卡片 产品型号 零件图号 1 产品名称 零件名称 共 1 页 第 1 页 材 料 牌 号

39、 45# 毛 坯 种 类 锻件 毛坯外形尺寸 Ф55*180mm 每毛坯件数 1 每 台 件 数 备 注 工 序 号 工 名 序 称 工 序 内 容 车 间 工 段 设 备 工 艺 装 备 工 时 准终 单件 010 下料 下料（棒料）尺寸Ф55mm*180mm 金工 CR6150 通用车床夹具 020 粗车 夹一端车端面，见平即可。钻中心孔B3/7.5，并铰中心孔 金工

40、 CR6150 通用车床夹具 030 粗车 掉头装夹，车端面，保证总长170mm 金工 CR6150 通用车床夹具 040 粗车 以两中心孔定位装夹工件。粗车外圆各部分。 金工 CR6150 通用车床夹具 050 去毛刺 去毛刺 热处理车间 060 精车 以两中心孔定位装夹工件，精车，精车各部分尺寸，倒角。 金工 CR6150 通用车床夹具 070 铣花键槽 一夹一顶装加工件，铣花键 金工 X62W 专用夹具 080 热处理 调制处理

41、淬火，淬硬深度1.5—2.5。HRC30 金工 090 检查 检查各部分尺寸 0100 入库 设 计（日 期） 校 对（日期） 审 核（日期） 标准化（日期） 会 签（日期） 标记 处数 更改文件号 签 字 日 期 标记 处数 更改文件号 签 字 日 期 河

42、南工业职业技术学院 机械加工工序卡片 产品型号 零件图号 产品名称 零件名称 花键轴 共 9 页 第 9 页 车间 工序号 工序名称 材 料 牌 号 9 检查 40MnB 毛 坯 种 类 毛坯外形尺寸 每毛坯可制件数 每 台 件 数 锻件 55mm180mm 1 1 设备名称 设备型号 设备编号 同时加工件数 1 夹具编号 夹具名称 切削液 工位器具编号 工位器具名称 工序工时 (分) 准终 单件 工步号 工 步

43、 内 容 工 艺 装 备 主轴转速 切削速度 进给量 切削深度 进给次数 工步工时 r/min m/min mm/r mm 机动 辅助 1 检查 2 入库 设 计（日 期） 校 对（日期） 审 核（日期） 标准化（日期） 会 签（日期） 标记 处数 更改文件号 签 字 日 期 标记 处数 更改文件号 签 字 日 期