花键轴加工工艺及花键滚刀设计

花键轴加工工艺及花键滚刀设计Theprocessingmethodofsplineshaftandthesplinehobdesign机械工程学院张建20091118指导教师：马术文副教授花键轴零件图分析材料为17CrNiMo6合金1)长度与直径之比L/D≈4，所以该工件属于钢性主轴;2)主要加工表面有圆柱面、花键、、螺纹、齿轮，采用一般的加工即可;3)表面精度要求较高，需进行磨削方可满足要求;4)加工中心孔时，采用专用夹具定位和加紧，螺纹加工安排在半精加工后。零件结构分析：花键尺寸要求：热处理要求：1）淬火加高温回火HB198~269；2）非齿面部分回火HB269。齿轮分析：齿数Z=15模数mn=12压力角α=20°螺旋角β=0°齿顶高系数ha=1齿根高系数hf=1.25齿形公差ff=0.016齿向公差FB=0.016跨齿数K=3公法线长度W=95.189mm基节偏差fpb=±0.016公法线长度公差FW=0.025齿圈径向跳动公差Fr=0.036螺旋副中心距极限偏差a+fa=744±0.04主要表面加工方法：加工表面精度等级粗糙度（µm）加工方案花键轴右端面IT73.2粗→半精→精车花键轴左端面IT1112.5粗车Φ10中心孔IT106.3钻孔花键槽IT73.2粗铣→精铣Φ95外圆表面IT51.6粗→半精→精→金刚石车Φ105外圆表面IT30.8粗→半精→精→金刚石车→磨削齿轮左端面IT73.2粗→半精→精车定位基准的选择：1）粗车加工中，该零件可以利用零件左端φ95、右端φ220的外圆柱段与中心孔，采用三爪卡盘一夹一顶的装夹定位方式即可满足要求；2）精车加工中，该零件利用中心孔和完成粗加工的φ220的圆柱段进行装夹定位。3）零件轴向的定位基准选择在外花键圆柱段以及φ95轴段的外圆表面。机床选择：机床用途C620-1卧式车床粗、精车外轮廓，车削退刀槽及螺纹X63卧式铣床粗、精铣花键键槽MD118磨床磨削各轴段外圆表面Y3150E滚齿机Y4250剃齿机加工齿轮1）夹具选择：车床专用夹具（三爪卡盘），铣床专用夹具，磨床专用夹具，滚齿机专用夹具，剃齿机专用夹具。2）刀具选择：YG6端面车刀，YG6外圆车刀，麻花钻，切槽刀，平行砂轮，滚齿刀，剃齿刀，锉刀。3）量具选择：游标卡尺，千分尺等。其他用具选择：切削用量选用：切削用量选用：根据以上工艺分析及切削用量等选择，制作的加工工艺卡片以及工序卡片如论文附录所示。花键滚刀设计花键.轴尺寸n—D×d×b滚刀外径Deg总长度L轴台外径D1轴台长度l1孔径d槽数zg10—88×82×12100855543214根据花键轴花键尺寸，参考《复杂刀具设计手册》，选定的花键滚刀基本尺寸及槽数如下表：花键滚刀齿形计算花键滚刀齿形计算5）花键侧在节圆上的齿形角：6）滚刀齿形最大齿形角：过渡曲线高度验算加工出的键齿直线部分高度：其中g为过渡曲线高度，如图所示：确定花键滚刀齿形计算确定花键滚刀的法向齿形，常用的方法有：1）计算法；2）代圆弧法；3）查表法。14.213mm14.033mm-2.252mm26.946mm14.970mm采用代圆弧法计算得出以下结果：花键滚刀齿形误差分析齿形误差分析计算结果如下表所示：α8°10°12°14°16°18°20°Δρ×10-4-30.8921.5099.452-30.99-64.69-56.1929.455|Δρ|×10-430.8921.5099.45230.9964.69356.19029.455总误差Δρ=|Δρ3|+|Δρ5=0.0074145键宽公差Δ/3=0.027/3=0.009验算Δ/3≥Δρ，误差合格。花键滚刀齿形根据以上计算结果得出滚刀齿形如下：花键滚刀结构参数计算辅助角β（mm）法向齿厚Sx（mm）测量线距节线高度Δhx（mm）齿顶距测量线高度hx（mm）β1β2Sx1Sx2Δhx1Δhx2hx1hx213.019°17.293°14.59914.0450.951.9731.4230.4002）滚刀齿厚、齿高计算结果如下：花键滚刀结构参数计算3）倒角ε可在35°~50°的范围内选取，可参考下表：齿数n4~810~1416~20倒角ε35°40°45°~50°已知花键轴花键键数n=10，故取ε=40°。花键滚刀结构参数计算4）铲背量K：第二铲背量K1：Ⅰ型滚刀：Ⅱ型滚刀：选Ⅰ型，取5）滚刀全齿高：花键滚刀结构参数计算6）螺旋槽深度：7）其余参数计算：11.975mm94.074mm322827.059mm花键滚刀校验计算花键节圆直径花键在节圆上的齿形角花键的计算键宽花键的计算内径代圆弧半径和代圆弧中心应协调以上数据与计算数据基本相等，合格。三维建模根据以上的计算结果，在Pro/E平台进行三维建模，如下图所示：主要技术条件1）滚刀表面粗糙度：前刃面、齿形、内孔及两端面粗糙度不小于3.2µm，轴台外不小于6.3µm。2）滚刀内孔极限偏差不超过D1级。3）滚刀外径、轴台直径和轴台长度的极限偏差不得超过d10级。4）滚刀总长度极限偏差不超过d9级。主要技术条件5）精度等级取A级，滚刀制造公差及齿形误差见下表：最大齿距误差±20在两个齿距长度上最大齿距累积误差±30外径的径向跳动40外径锥度（在全长上）65前刃面径向性偏差（只许斜入）30'圆周节距最大累积误差60螺旋槽导程（T）的偏差±0.02T=65轴台的径向跳动20轴台的端面跳动20齿形高度（mm）0.020二维零件图二维零件图