花键传动轴零件设计

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—302HB，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1mm3．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—292）进给量f=0.20mm/r《工艺手册》表11-293）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《机械加工工艺手册》（以下称《工艺手册2》）得，Vc＝Cv/Tmapxvfyv算得Vc＝70m/min5）确定机床主轴转速ns＝1000Vc/πdw＝319r/min。按机床说明书，与319r/min相近的机床转速为360r/min，故选360r/min的转速。Vf＝fn＝0.20×360＝72mm/min。所以实际切削速度为v＝79mm/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．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—992．切削用量1）切削深度:ap＝3mm《工艺手册》表11—262）进给量:f＝0.25mm/r《工艺手册》表11—263）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/Tmapxvfyv＝138m/min5）确定机床主轴转速ns＝1000Vc/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。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—262）进给量：f=0.75mm/r《工艺手册》表11—263）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/Tmapxvfyv＝123m/min5）确定机床主轴转速ns＝1000Vc/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。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=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—272)进给量：f=0.14mm/r《工艺手册》表11—273)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/Tmapxvfyv＝198m/min5）确定机床主轴转速ns＝1000Vc/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。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》表6.2-8。式中Lb——加工面积Zb——单面加工余量0.2K——系数1.10v——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t0.8222min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，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NN=100V/πD=1000×57.15/π×100=181.91r/min根据X62W型铣床说明书，选定N=190r/min最后确定的切削速度为：V=π×100×190/1000=59r/min确定每分钟进给量Vf:Vf=Af×Z×N=0.04×18×190=136.8mm/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。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*180mm11设备名称设备型号设备编号同时加工件数车床CR61501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/minm/minmm/rmm机动辅助1切割棒料通用夹具，A型机夹切