传动轴花键轴加工工艺及铣花键夹具设计（含6张CAD图纸）

传动轴花键轴加工工艺及铣花键夹具设计（含6张CAD图纸）,传动轴,花键轴,加工,工艺,花键,夹具,设计,CAD,图纸 机械加工工序卡片 机械加工工序卡片 产品名称 零件名称 零件图号 工序名称 工序号 第 1 页 花键轴 下料 05 共 10 页 工步号 工步内容 设备及夹具 1 切割棒料 通用夹具，A型机夹切断车刀 编制 钟华 抄写 校对 审核 批准 机械加工工序卡片 机械加工工序卡片 产品名称 零件名称 零件图号 工序名称 工序号 第 10 页 花键轴 检查 50 共 10 页 工步号 工步内容 设备及夹具 1 2 检查 入库 编制 钟华 抄写 校对 审核 批准 机械加工工序卡片 机械加工工序卡片 产品名称 零件名称 零件图号 工序名称 工序号 第 2 页 花键轴 粗车 10 共 10 页 工步号 工步内容 设备及夹具 1 2 3 粗车Ф55断面 钻中心孔 铰中心孔 通用夹具45°端面车刀 通用夹具，中心钻（B型） 通用夹具 编制 钟华 抄写 校对 审核 批准 机械加工工序卡片 机械加工工序卡片 产品名称 零件名称 零件图号 工序名称 工序号 第 3 页 花键轴 粗车 15 共 10 页 工步号 工步内容 设备及夹具 1 粗车Ф35外圆 顶尖，45°外圆车刀 编制 钟华 抄写 校对 审核 批准 机械加工工序卡片 机械加工工序卡片 产品名称 零件名称 零件图号 工序名称 工序号 第 4 页 花键轴 粗车 20 共 10 页 工步号 工步内容 设备及夹具 1 2 3 4 粗车外圆Ф40 粗车外圆Ф51 粗车外圆Ф45 去毛刺 顶尖，45°外圆车刀 顶尖，45°外圆车刀 顶尖，45°外圆车刀 顶尖，45°外圆车刀 编制 钟华 抄写 校对 审核 批准 机械加工工序卡片 机械加工工序卡片 产品名称 零件名称 零件图号 工序名称 工序号 第 5 页 花键轴 半精车 25 共 10 页 工步号 工步内容 设备及夹具 1 2 3 4 半精车Ф45外圆 半精车Ф51外圆 精车Ф40外圆 倒角 顶尖，45°外圆车刀 顶尖，45°外圆车刀 顶尖，45°外圆车刀 顶尖，45°外圆车刀 编制 钟华 抄写 校对 审核 批准 机械加工工序卡片 机械加工工序卡片 产品名称 零件名称 零件图号 工序名称 工序号 第 6 页 花键轴 精车 30 共 10 页 工步号 工步内容 设备及夹具 1 精车Ф35外圆 顶尖，45°外圆车刀 编制 钟华 抄写 校对 审核 批准 机械加工工序卡片 机械加工工序卡片 产品名称 零件名称 零件图号 工序名称 工序号 第 7 页 花键轴 铣花键槽 35 共 10 页 工步号 工步内容 设备及夹具 1 2 粗铣花键轴 精铣花键轴 专用铣夹具 专用铣夹具 编制 钟华 抄写 校对 审核 批准 机械加工工序卡片 机械加工工序卡片 产品名称 零件名称 零件图号 工序名称 工序号 第 8 页 花键轴 热处理 40 共 10 页 工步号 工步内容 设备及夹具 1 热处理，淬火。 淬硬深度1.5—2.5。HRC30 编制 钟华 抄写 校对 审核 批准 机械加工工序卡片 机械加工工序卡片 产品名称 零件名称 零件图号 工序名称 工序号 第 9 页 花键轴 磨削 45 共 10 页 工步号 工步内容 设备及夹具 1 2 粗磨Φ38和Φ35外圆 精磨Φ38和Φ35外圆 磨床MMB1312 万能磨床 磨床MMB1312 万能磨床 编制 钟华 抄写 校对 审核 批准 机械加工工艺过程卡片 机械加工工艺过程卡片 产品名称及型号 零件名称 花键轴 零件图号 材料 名称 合金结构钢 毛坯 种类 锻件 零件重量 毛重 6.37kg 第 1 页 牌号 40MnB 尺寸 Ф60×175mm 净重 共 2 页 性能 每料件数 1 每台件数 1 每批件数 工序号 工序内容 加工车间 设备名称及编号 工艺装备名称及编号 技术等级 夹具 刀具 量具 05 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 下料（棒料）尺寸Ф60mm*175mm 夹一端车端面，见平即可。钻中心孔B3/7.5，并铰中心孔 掉头装夹，车端面，保证总长170mm 以中心孔定位装夹工件。粗车外圆各部分。去毛刺。 半精车Ф45外圆、Ф51外圆，精车Ф40外圆 并倒角 以中心孔定位装夹工件，精车Ф35外圆。 一夹一顶装加工件，铣花键 调制处理淬火，淬硬深度1.5—2.5。HRC30 中心孔定位装夹工件，粗磨，精磨 检查各部分尺寸 入库 金工 金工 金工 金工 金工 金工 金工 热处理车间 金工 CR6150 CR6150 CR6150 CR6150 CR6150 CR6150 X62W MMB1312 通用车床夹具 通用车床夹具 通用车床夹具 顶尖 通用车床夹具 顶尖 通用车床夹具 顶尖 通用车床夹具 顶尖 专用铣夹具 专用磨床夹具 A型机夹切断车刀 45°端面车刀 中心钻（B型） 45°外圆车刀 45°外圆车刀 45°外圆车刀 45°外圆车刀 铣刀 砂轮 通用量具 通用量具 通用量具 通用量具 通用量具 通用量具 通用量具 更 改 内 容 编制 抄写 校对 审核 批准 目录 一 零件的分析，并进行结构工艺性审查 1 1.1 零件的作用 2 2.2 零件的结构特点 2 3.3 确定主要、次要加工表面及其加工方法 2 二 生产纲领和生产类型，确定工艺的基本特征 2 三 确定毛坯的制造形式以及绘制毛坯图 3 四 拟定工艺路线 3 （一）基准的选择 3 (二) 确定表面的加工方法以及加工余量 4 （三）制定工艺路线 5 （四）工艺设备的选择 6 （五）填写工艺过程卡 7 五 确立切削用量及基本工序 7 1 工序一 下棒料 7 2 工序二 夹一端车端面，钻中心孔B3/7.5并铰中心孔 8 3 工序三 掉头装夹，车端面，保证总长170mm 9 4 工序四 以中心孔定位装夹工件。粗车外圆各部分。去毛刺 10 5 工序五 半精车Ф45、Ф51外圆，精车Ф40外圆，并倒角 11 6 工序六 以中心孔定位装夹工件，精车Ф35外圆 12 7 工序七 一夹一顶装加工件，铣花键 13 8 工序八 热处理：调制处理淬火，淬硬深度1.5—2.5 HRC30 14 9 工序九 以两中心孔定位装夹工件，粗磨，精磨 15 10 工序十 按图样要求检查各部尺寸及精度并入库 16 11 填写机械加工工序卡片 16 六 夹具的设计 16 6.1确定设计方案 17 6.2确定夹具的结构方案，绘制结构草图。 17 6.3审查方案与改进设计 18 6.4夹具的精度分析： 18 6.5夹具的精度验算 19 6.6夹具体零件的设计 19 6.7铣花键的对刀： 20 6.8加紧机构设计 21 6.9操作夹具动作说明 21 七 课程设计心得体会 21 参考文献 22 一 零件的分析，并进行结构工艺性审查 零件的分析包括零件结构及其工艺性分析和零件的技术要求的分析 该零件是轴类零件，外圆柱面和内孔需要在普通车床上进行车削。同时它也是花键轴，键槽部分需要用铣床铣出。 零件的技术要求分析是制订工艺规程的重要环节。 主要包括三方面的内容： （1）精度分析，包括被加工表面的尺寸精度、形状精度和相互位置精度的分析。 （2）表面粗糙度及其他表面质量要求的分析。 （3）热处理要求和其他方面要求（如动平衡、去磁等）的分析。 首先进行精度分析，题目中的花键轴有两个同轴度的要求，精度比较高，需要比较精密的夹具去装夹零件加工;花键槽侧面还有一个平行度要求，不仅要求有一定的装夹精度，还要一定的机床和刀具精度。而花键槽的高度精度很高，需要特殊加工才能满足，如外圆磨削。其余尺寸用普通车床就可满足。 然后进行表面粗糙度及其他表面质量要求的分析。可以看出的是花键轴中花键槽的表面粗糙度要求比较高，达到0.8，其余大都是3.2，这需要先在普通车床上进行粗车、半精车、精车，最后通过外圆磨削实现。 最后进行热处理要求和其他方面要求的分析。这个花键轴的花键槽部分需要淬硬深度为1.5~2.5，硬度要HRC30，这要考虑需要进行表面淬火，需要注意的是选择淬火的时机，需要将淬火安排在合适的工序中 1.1 零件的作用 题目所给的零件是花键传动轴，起传动的作用。 2.2 零件的结构特点 花键轴的键槽部分有硬度要求，键槽部分和Φ35光轴的精度要求较高，因此在半精车后应先铣键槽，将键槽部分调质处理后，最后粗磨和精磨键槽部分和Φ35光轴。 3.3 确定主要、次要加工表面及其加工方法 Φ38键槽部分和Φ35光轴部分为主要加工表面，在经过粗车和半精车后需要调质处理再粗磨和精磨；其他的加工表面为次要加工表面，经过粗车、半精车和精车。 二 生产纲领和生产类型，确定工艺的基本特征 零件的生产纲领N=Q×n×(1+a%+b%)=324（件） 式中 --产品的生产纲领Q=300（件）； --每台车床中该零件的数量n=1； --备品的百分率a%=5%； --废品的百分率b%=3%。 生产类型为大批量生产，毛坯制造方法为自由锻，其精度中等，加工余量中等;用部分通用机床和部分高生产率机床；先采用三爪卡盘粗加工，后以中心孔和内孔定位精加工；较多采用专用夹具。 三 确定毛坯的制造形式以及绘制毛坯图 毛坯的选择不仅影响毛坯制造的工艺、设备及制造费用，而且对零件机械加工工艺、生产率和经济性也有很大影响。 选择毛坯要从机械加工和毛坯制造两个方面综合考虑，以求得到最佳效果。 确定毛坯的主要任务是：根据零件的技术要求、结构特点、材料、生产纲领等方面的要求、合理地确定毛坯的种类、毛坯的制造方法、毛坯的尺寸等。 根据零件要求和生产要求应选择锻件毛坯。 锻件适用于强度要求高、形状比较简单的零件毛坯。锻造方法有自由锻和模锻两种。自由锻毛坯精度低、加工余量大、生产率低，适用于单件小批量生产以及大型零件毛坯。模锻毛坯精度高、加工余量小、生产率高、但成本也高，适用于大批大量生产的中小型零件毛坯。 根据生产批量和技术要求，应选择自由锻毛坯进行加工 材料是40MnB结构合金钢，选择锻件毛坯，制造方法是自由锻，毛坯形状为圆柱形。 确定余量：查《金属机械加工工艺人员手册》表5—28，在轴线长度方向和轴向直径的毛坯余量均为4±1mm。 四 拟定工艺路线 （一）基准的选择 基准的选择包括粗基准和精基准的选择： 粗基准的选择 应考虑两个问题：一是保证主要加工面有足够而均匀的加工余量和各待加工表面有足够的加工余量；二是保证加工面与不加工面之间的相互位置精度。 ① 为了保证加工面与不加工面之间的位置要求，应选不加工面为粗基准。 ② 合理分配各加工面的加工余量 a. 为了保证各加工面都有足够的加工余量，应选择毛坯余量最小的面位粗基准。 b. 为了保证重要加工面的加工余量均匀，应选重要加工面为粗基准。 c. 粗基准的选择应尽可能使工件上个加工表面总的金属切除量最小。 ③ 粗基准应避免重复使用，在同一尺寸方向上通常只允许使用一次。 ④ 选作粗基准的表面应平整光洁，要避开锻造飞边和铸造浇冒口、分型面、毛刺等缺陷，以保证定位准确，夹紧可靠。 精基准的选择 选择精基准时，重点是考虑如何减小工件的定位误差、保证工件的加工精度，同时也要考虑工件的装夹方便可靠，夹具结构简单，使零件的制造较为经济、容易。 应遵循的原则： ① 基准重合原则 ② 基准统一原则 ③ 自为基准原则 ④ 互为基准原则 根据此花键轴的要求，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。 (二)确定表面的加工方法以及加工余量 Φ38键槽部分先粗车后半精车（加工余量1mm），粗铣和精铣键槽，经调质处理后粗磨（加工余量0.6mm）、精磨（加工余量0.4mm）。Φ35光轴部分先粗车后半精车（加工余量1mm），最后粗磨（加工余量0.6mm）、精磨（加工余量0.4mm）；其他表面依次粗车、半精车（加工余量1mm）和精车（加工余量0.5mm）即可。 以上工序余量由查表法获得（查《金属机械加工工艺人员手册》），由于本设计规定的零件为小批量生产，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。 （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，还应当考虑经济效果，以便使生产成本尽量降低。 工艺路线的拟定是工艺规程制订过程中的关键阶段，是工艺规程制订的总体设计，其主要任务包括加工方法的确定、加工顺序的安排、工序集中与分散等内容。 1. 加工方法的选择 应考虑因素： ① 按经济精度选择加工方法。②工件材料的性质③工件的形状和尺寸④生产类型⑤生产率和经济性⑥具体生产条件⑦特殊要求 2. 加工阶段的划分 工艺过程分为四个加工过程： ① 粗加工阶段 ② 半精加工阶段 ③ 精加工阶段 ④ 光整加工阶段 因为工件既是阶梯轴又是花键轴，根据工件形状和位置精度，应选择粗车—半精车—精车—粗铣花键—精铣花键—调制处理—外圆磨削 因为工件是大批量的，而且有一定的位置精度，因此应工序分散 3. 加工顺序的安排 （1） 机械加工工序的安排原则 ① 基面先行②先粗后精③先主后次④先面后孔⑤次要表面可穿插在各阶段进行加工⑥安排加工顺序还要考虑车间设备布置情况 （2） 热处理工序的安排 ① 预备热处理。包括退火、正火和调制处理，时效处理。 最终热处理。包括淬火、渗碳淬火、渗氮、氰化处理 根据已知的生产资料，并查阅《特种机械加工技术》和《金属切削工艺学》先拟定出两种方案： 方案一：粗车——半精车——粗磨（除了Φ35光轴部分和Φ38键槽部分需要磨削外，其他外圆精车即可）——精磨； 方案二：粗车——半精车——精车——精细车（只有Φ35光轴部分和Φ38键槽部分需要精细车即金刚车）。 制定工艺路线的出发点是：保证质量；表面成形；经济性好；高生产率；减小消耗。而以上两种方案均能达到零件图所要求的公差和粗糙度，虽然方案二的尺寸精度比方案一高，但是方案二的成本高于方案一;综合考虑两种方案的经济性和生产率，应该选择方案一。 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，还应当考虑经济效果，以便使生产成本尽量降低，方案一的具体工艺路线如下： 工序一 下料； 工序二 夹一端车端面，见平即可。钻中心孔B3/7.5，并铰中心孔； 工序三 掉头装夹，车端面，保证总长170mm； 工序四 以中心孔定位装夹工件。粗车外圆各部分。去毛刺； 工序五 半精车Ф45外圆、Ф51外圆，精车Ф40外圆，并倒角； 工序六 以中心孔定位装夹工件，精车Ф35外圆； 工序七 一夹一顶装加工件，铣花键； 工序八 调制处理淬火，淬硬深度1.5—2.5。HRC30； 工序九 中心孔定位装夹工件，粗磨，精磨； 工序十 检查各部分尺寸并入库。 （四）工艺设备的选择 机床的选择：参考《金属机械加工工艺人员手册》选择机床型号，铣床——万能卧式升降台铣床 ，车床——CR6150 型普通车床，磨——MMB1312 万能磨床。 刀具的选择：参考《金属切削工艺学》选择刀具，车刀——W18Cr4V高速钢，牌号W18和硬质合金钢车刀，牌号YT15；砂轮——陶瓷剂平行小砂轮；铣刀——高速钢尖齿槽铣刀。 夹具的选择：三爪卡盘，中心孔及内孔定位夹具。 （五）填写工艺过程卡 现在已经确定了工艺路线并选定了工艺装备，检查上述内容无误后，可填写工艺过程卡，（工艺过程卡见附表）。 五 确立切削用量及基本工序 1 工序一 下棒料 （1）加工条件：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.（查阅《金属切削与刀具》）。 （2）切削用量： 1）切削深度：因为是切断，所以ap=36mm（《金属机械加工工艺人员手册》表11—29）。 2）进给量：f=0.20mm/r（《金属机械加工工艺人员手册》表11-29）。 3）查后刀面最大磨损及寿命：查《金属机械加工工艺人员手册》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《金属机械加工工艺人员手册》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 2 工序二 夹一端车端面，钻中心孔B3/7.5并铰中心孔 （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M24×1.5—8g端面，钻中心孔 机床：CR6150 《工艺手册》 刀具：硬质合金钢车刀，牌号YT15，硬度78HRC，（《金属机械加工工艺人员手册》表10—3）；45°端面车刀尺寸：L＝140mm,h＝25mm,b＝16mm（《金属机械加工工艺人员手册》表10—99）；选用带护锥中心钻（B型），d＝2.50mm，材料为高速钢（查《金属机械加工工艺人员手册》表10—180），主轴转速n＝628r/min，切削深度df=10mm。 （2）加工要求：车Φ45端面，然后倒头装夹，车Φ38端面，保证总长170mm，钻中心孔。 （3）切削用量 1）切削深度: ap＝3mm 《金属机械加工工艺人员手册》表11—26。 2）进给量: f＝0.25mm/r 《金属机械加工工艺人员手册》表11—26。 3）查后刀面最大磨损及寿命：查《金属机械加工工艺人员手册》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《金属机械加工工艺人员手册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＝2.50mm，材料为高速钢。主轴转速n＝628r/min，切削深度df=10mm。 3 工序三 掉头装夹，车端面，保证总长170mm （1）加工条件：工件材料：40MnB, σb＝0.6GPa 《机械工程材料》，24—38HRC，型钢。 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（《金属机械加工工艺人员手册》表10—3）；95°外圆车刀，L=140mm，h=25mm，b=16mm（《金属机械加工工艺人员手册》表10—100）。 （2）加工要求：粗车外圆各部要保证留有足够的余量，。 （3）切削用量： 1）切削深度：ap =3mm（《金属机械加工工艺人员手册》表11—26）。 2）进给量：f=0.75mm/r（《金属机械加工工艺人员手册》表11—26）。 3) 查后刀面最大磨损及寿命:后刀面最大磨损为1.0—1.4mm，寿命T＝60min（查《金属机械加工工艺人员手册》表11—25）。 4）计算切削速度： 由《金属机械加工工艺人员手册2》表8.4—8，得： Vc ＝ Cv/Tm apxv f yv＝123m/min 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/min Vc4=πdn／1000=69m/min，Vc5=πdn／1000=60m/min Vc6=πdn／1000=49m/min 计算基本工时：tm＝L/Vf＝170/450＝0.378min 4 工序四 以中心孔定位装夹工件。粗车外圆各部分。去毛刺 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 《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/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。 5 工序五 半精车Ф45、Ф51外圆，精车Ф40外圆，并倒角 （1）加工条件：工件材料：40MnB, σb＝0.6GPa 《机械工程材料》，24—38HRC，型钢。 机床：CA6140（ 查《金属机械加工工艺人员手册》） 刀具：WC＋Ti＋C，硬质合金钢车刀，牌号YT15，硬度78HRC（金属机械加工工艺人员手册》表10—3）；95°外圆车刀，L=140mm，h=25mm，b=16mm。（查《金属机械加工工艺人员手册》表10—100）。 （2）加工要求：精车各部尺寸，即除了Φ35光轴部分和Φ38键槽部分其他的外圆尺寸，还有各处倒角。 （3）切削用量： 1）切削深度：ap =1.6mm（查《金属机械加工工艺人员手册》表11—27）； 2）进给量：f=0.14mm/r（《金属机械加工工艺人员手册》表11—27）。 3）查后刀面最大磨损及寿命：后刀面最大磨损为0.4—0.6mm，寿命T＝60min（查《金属机械加工工艺人员手册》表11—25）。 4）计算切削速度： 由《金属机械加工工艺人员手册2》表8.4—8，得 Vc ＝ Cv/Tm apxv f yv＝198m/min 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＝0.14×900＝126mm/min 所以实际切削速度为，v＝176m/min 5）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 6 工序六 以中心孔定位装夹工件，精车Ф35外圆 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=140mm，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＝0.14×900＝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。 7 工序七 一夹一顶装加工件，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，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L=400+21+3=424mm。 3. 切削工时 计算机动时间：Tm=LN/Vf=424×10/118=35.9min。 8 工序八 热处理：调制处理淬火，淬硬深度1.5—2.5 HRC30 （1）加工条件：工件材料为40MnB, σb＝0.6GPa（查《模具材料及表面处理》表5-6），24—38HRC。 （2）要求：对Φ38键槽部分进行调质处理后达到HRC30，要求在粗磨和精磨之后淬硬深度达到1.5~2.5mm（这一步很重要，调质处理决定了花键轴工作部位的机械性能） （3）计算：此时的调质处理是在磨削之前进行，由于粗磨和精磨后的要保证淬硬深度H=1.5~2.5mm，其工序基准和设计基准不重合，要保证零件的淬硬深度达到1.5~2.5mm，所以要计算出此时的淬硬深度h（其中粗磨加工余量为0.6mm，精磨加工余量为0.4mm）。 如下图尺寸链图5-1，尺寸h为封闭环： 由《特种机械加工技术》公式1-1和1-4计算过程如下： 基本尺寸：h+19=19.5+1.5，则：h=2mm 上 偏 差： es=1+0.015—0.05=1.01mm 下 偏 差：ei= -0.03—（-0.01），则ei= -0.01 可知此时的淬硬深度h=1.99~3.01mm （4）调质处理：将45钢（830~850）℃加热水冷淬火后取出，分别按工艺放入200℃、400℃、600℃的炉内进行回火，回火保温时间30min，出炉空冷。（参考《工程材料与成形工艺》） 9 工序九 以两中心孔定位装夹工件，粗磨，精磨 （1）加工条件：工件材料为40MnB,经调质处理后硬度达到24—38HRC。 机床：磨床MMB1312 万能磨床，表明粗糙度0.16um（《金属机械加工工艺人员手册》表7—117）。 选取陶瓷剂平行小砂轮，由《金属机械加工工艺人员手册》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(《金属机械加工工艺人员手册》表11—281)。 （2）加工要求：以两孔定位装夹。粗、精磨Φ38和Φ35外圆至图样尺寸。 （3）切削用量： 根据《金属机械加工工艺人员手册》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。 （4）切削工时： 当加工一个表面时 ： t=2LbZbK/1000vfafr (查《金属机械加工工艺人员手册》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： tc=0.8222min 10 工序十 按图样要求检查各部尺寸及精度并入库 使用量具检查工件的尺寸和精度。 11 填写机械加工工序卡片 加工工序设计完之后，要求以表格或者卡片的形式确定下来，以便指导工人操作和用于生产。 六 夹具的设计 在现代制造技术迅猛发展的今天，机床夹具无论在传统机床上还是在数控机床、加工中心上，仍是必不可少的重要工艺装备。通过机床夹具设计，不仅可以培养综合运用已学知识的能力而且可以得到工程设计的初步训练。 本次设计的铣花键夹具为前工序的铣削花键所用，该夹具适用于花键铣床。 被加工零件的生产批量对工艺过程的制定和夹具设计都有着十分重要的影响。该夹具为大批生产，宜采用简单结构，成本低廉的手动夹具。 夹具的设计除了考虑工件的定位和加紧之外，还有考虑夹具如何在机床上定位，以及刀具相对夹具的位置如何得到确定。对本次铣花键夹具而言，在机床上是以夹具体底面与铣床工作台面接触和夹具体上的反向 T型槽与铣床工作台上的 T型槽配合而定位的。 调整刀具和夹具的相对位置是为了保证夹具相对工件有一个正确的位置，以保证工序的加工要求。对本次铣花键夹具而言，在铣床上调刀最方便的方法是直接将刀具对夹具体小轴的顶尖。 6.1确定设计方案 在本次的夹具设计中，由于花键在变速器小轴的外圆中径上，小轴外径与其它阶梯小轴直径相差不大，故花键铣刀不宜选得太大，从对工件的结构形状分析可知，加工过程中需要一分度装置，从经济学角度考虑，尽可能不用万能分度头，只需设计一简易分度盘装置即可满足要求。 6.1.1方案一 采用三角卡盘和后顶座一夹一顶式，定位并加紧，限制 4个自由度。辅以分度装置和夹具体支撑。设计底座和铣床 T型槽连接。 6.1.2方案二 采用一顶芯轴和后顶座两顶芯式定位，限制 5个自由度。外加一鸡心夹头和拨盘完成加紧操作，并辅以分度装置和夹具体支撑。设计底座和铣床 T型槽连接。 6.2确定夹具的结构方案，绘制结构草图。 从工件在夹具上定位的角度来考虑两种方案均具有其合理性，从设计难度上考虑，三角卡盘属通用夹具可以直接选用，鸡心夹头和拨盘也可以直接选用，后顶座也很常见，只需要简单的改进，难易程度均适中，其设计都是容易实现的，从力学层性能考虑，三角卡盘定位夹紧夹紧力比较大，故工件轴的强度要求高，适用于高速旋转。 在本次的夹具设计中，夹紧力满足分度要求和切削力即可，无需其他力提供扭矩旋转，采用一顶芯轴和后顶座两顶芯式定位，外加一鸡心夹头和拨盘即可完成加工要求，从加工精度等级来考虑，三角卡盘定位没有两顶芯式定位精度高，故本次设计采用方案二，一顶芯轴和后顶座两顶芯式定位，外加一鸡心夹头和拨盘完成加紧操作，并辅以分度装置和夹具体支撑。设计底座和铣床 T型槽连接。结构简图如下： 夹具体结构方案 6.3审查方案与改进设计 夹具设计要求除能完成既定的定位夹紧任务以外还要考虑到操作者的操作方便与否，因此夹具也要求人性化设计。考虑到多数操作者都习惯右手用力，因此，将后顶座安装在工件右侧。实现螺旋顶紧。 6.4夹具的精度分析： 定位基准的选择: 出于定位简单和快速的考虑而且要保证足够的精度，先选用三爪卡盘加紧定位，后选择中心孔B3/7.5和内孔为基准，使工件定位。再使用快速螺旋夹紧机构进行加紧。 （1）定位误差，工序基准与定位基准重合，基准不重合误差 △B=0，基准位置误差△ w=0，因此工件在夹具中定位时位置不准确所造成的加工误差△D=0。 （2）夹具的制造加工误差 夹具的制造及其在机床上的安装不正确所造成的加工误差：△Z-A=0.02mm （3）加工过程误差机床的质量，工件的材料，工艺系统的受力分析，热变形等因素所造成的加工误差△G=0.02mm。工序尺寸 的公差为 0.08，其三分之二为 0.05mm。则满足△D+＜ δ 从上述分析可以看出，采用此套夹具满足夹具定位基准的要求。 6.5夹具的精度验算 下面仅对小轴的调动公差要求加以验算，影响该项精度的误差因素主要有： 6.5.1定位误差 该夹具的定位基准与工序基准重合，定位误差即工件的轴线与夹具体小轴的同轴度误差，可以得到△定位=0.01mm。 6.5.2夹具的制造安装误差 包括轴承套与轴承间的配合精度误差，轴承衬套与花键夹具体小轴的配合精度误差 △1=0.015mm。 6.5.3精度验算 忽略其它因素误差即加工误差±0.025略小于公差±0.04的三分之二。故认为该夹具满足其精度验算要求，基本可用。 从上述分析可以看出，采用此套夹具满足夹具定位基准的要求。 6.6夹具体零件的设计 6.6.1夹具体底座的设计 在实际生产中，铣床夹具底板常常采用铸造的方法，其优点是工艺性好，可以铸造出各种复杂的结构形状，切抗压强度，刚度和耐震性好。单生产周期较长，铸造时易产生内应力而引起变形，从而影响夹具体的持久性，故必须进行实效处理来消除内应力。 6.6.2分度装置的设计 本次设计为铣床花键的铣削，需要一回转式分度装置，其固定部分是整个分度装置的基体，通过它与机床工作台相连接，分度装置的其它部分一般都装在它上边，即上夹具体就属于其固定部分。活动部分为回转分度装置的运动件，工件变速器小轴安装在上面，并由它带动变速器小轴实现分度转位。如图： 分度装置 6.7铣花键的对刀： 在专用夹具上，铣花键的对刀：将三面仞铣刀安装在刀轴上，用铣刀的侧仞铣削花键齿的侧面。必须使铣刀侧刀刃和花键齿重合，才能保证花键宽度及键侧的对称性。先使铣刀侧仞对准分度装置芯轴顶芯针，装好工件后，再使横向工作台移动b/2（b键宽）的距离。 若以铣刀侧面刀刃和工件小轴圆柱面相切后对刀，则以工作台横向移动距离S： S=D/2+B+b/2 (mm) 式中： D——花键外径 B——一把铣刀的宽度 b——花键齿宽 对刀完成后，把横向工作台紧固，再按键深升起工作台，将升降台紧固后即可铣削。 花键的检验采用花键综合量规进行，综合量规能通过的说明被检验的零件为合格。 6.8加紧机构设计 本次夹具的设计采用鸡芯夹头作为小轴工件的加紧机构，经计算得知，其加紧力能够满足其轴向力切削要求。分析本次夹具所满足的要求可知，变速器小轴在铣削花键的过程中，主要承受轴向力。故本次加紧机构设计可行。 6.9操作夹具动作说明 该夹具操作相当的简单，首先把底座和夹具体、尾座用螺栓连接。再装上分度装置，调整其对中性。 夹具使用注意事项、保养及维护： （1）使用前对限位尺寸检查是否还保持正确位置；对轴承进行使用前润滑。 （2）如果挡销磨损超差，可以进行打磨修复；如果插销、定位锥头销磨损超差，可以重新组装，错开磨损部位后继续使用。 （3）使用后需要涂防绣油。 七 课程设计心得体会 经过这次课程设计，我学到了很多东西。进一步熟悉了以前学过的课程，起到了复习的作用，并在这次课程设计中发现了自己的不足之处，在以后的学习过程中注意弥补这些不足之处，让自己能真正理解和掌握这门课程的要义。 这次课程设计对我来说最大的作用是，为以后要做的毕业设计打下一个基础，有了这一次的经验，可以为下一次的毕业设计少犯一些错误，少走一些弯路。在这次设计过程中也发现了很多问题，遇到了许多困难，这给我敲响了警钟，让我在以后的学习中多加注意这些问题，做到弄懂弄会。 同时，这次课程设计还是我养成了严谨的态度，明白了只有一丝不苟、统筹规划，才能少犯错误，将工作做做好。 参考文献 [1] 刘红普主编 . 特种机械加工技术 . 北京：北京理工大学出版社，2010 [2] 唐建生主编 . 金属切削与刀具 . 武汉：武汉理工大学出版社，2006.9 [3] 陈日耀主编 . 金属切削原理 . 北京：机械工业出版社，1993 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