傳動軸花鍵軸零件的工藝及銑花鍵夾具設(shè)計

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1、 目錄 一 零件的分析，并進行結(jié)構(gòu)工藝性審查 1 1.1 零件的作用 2 2.2 零件的結(jié)構(gòu)特點 2 3.3 確定主要、次要加工表面及其加工方法 2 二 生產(chǎn)綱領(lǐng)和生產(chǎn)類型，確定工藝的基本特征 2 三 確定毛坯的制造形式以及繪制毛坯圖 3 四 擬定工藝路線 3 （一）基準(zhǔn)的選擇 3 (二) 確定表面的加工方法以及加工余量 4 （三）制定工藝路線 5 （四）工藝設(shè)備的選擇 6 （五）填寫工藝過程卡 7 五 確立切削用量及基本工序 7 1 工序一 下棒料 7 2 工序二 夾一端車端面，鉆中心孔B3/7.5并鉸中心孔 8 3 工序三

2、 掉頭裝夾，車端面，保證總長170mm 9 4 工序四 以中心孔定位裝夾工件。粗車外圓各部分。去毛刺 10 5 工序五 半精車Ф45、Ф51外圓，精車Ф40外圓，并倒角 11 6 工序六 以中心孔定位裝夾工件，精車Ф35外圓 12 7 工序七 一夾一頂裝加工件，銑花鍵 13 8 工序八 熱處理：調(diào)制處理淬火，淬硬深度1.5—2.5 HRC30 14 9 工序九 以兩中心孔定位裝夾工件，粗磨，精磨 15 10 工序十 按圖樣要求檢查各部尺寸及精度并入庫 16 11 填寫機械加工工序卡片 16 六 夾具的設(shè)計 16 6.1確定設(shè)計方

3、案 17 6.2確定夾具的結(jié)構(gòu)方案，繪制結(jié)構(gòu)草圖。 17 6.3審查方案與改進設(shè)計 18 6.4夾具的精度分析： 18 6.5夾具的精度驗算 19 6.6夾具體零件的設(shè)計 19 6.7銑花鍵的對刀： 20 6.8加緊機構(gòu)設(shè)計 21 6.9操作夾具動作說明 21 七 課程設(shè)計心得體會 21 參考文獻 22 一 零件的分析，并進行結(jié)構(gòu)工藝性審查 全套圖紙加扣 3346389411或3012250582 零件的分析包括零件結(jié)構(gòu)及其工藝性分析和零件的技術(shù)要求的分析 該零件是軸類零件，外圓柱面和內(nèi)孔需要在普通車床上進行車削。同時它也是花鍵軸，鍵槽

4、部分需要用銑床銑出。 零件的技術(shù)要求分析是制訂工藝規(guī)程的重要環(huán)節(jié)。 主要包括三方面的內(nèi)容： （1）精度分析，包括被加工表面的尺寸精度、形狀精度和相互位置精度的分析。 （2）表面粗糙度及其他表面質(zhì)量要求的分析。 （3）熱處理要求和其他方面要求（如動平衡、去磁等）的分析。 首先進行精度分析，題目中的花鍵軸有兩個同軸度的要求，精度比較高，需要比較精密的夾具去裝夾零件加工;花鍵槽側(cè)面還有一個平行度要求，不僅要求有一定的裝夾精度，還要一定的機床和刀具精度。而花鍵槽的高度精度很高，需要特殊加工才能滿足，如外圓磨削。其余尺寸用普通車床就可滿足。 然后進行表面粗糙度及其他表面質(zhì)量要求的分析?？梢?/p>

5、看出的是花鍵軸中花鍵槽的表面粗糙度要求比較高，達到0.8，其余大都是3.2，這需要先在普通車床上進行粗車、半精車、精車，最后通過外圓磨削實現(xiàn)。 最后進行熱處理要求和其他方面要求的分析。這個花鍵軸的花鍵槽部分需要淬硬深度為1.5~2.5，硬度要HRC30，這要考慮需要進行表面淬火，需要注意的是選擇淬火的時機，需要將淬火安排在合適的工序中 1.1 零件的作用 題目所給的零件是花鍵傳動軸，起傳動的作用。 2.2 零件的結(jié)構(gòu)特點 花鍵軸的鍵槽部分有硬度要求，鍵槽部分和Φ35光軸的精度要求較高，因此在半精車后應(yīng)先銑鍵槽，將鍵槽部分調(diào)質(zhì)處理后，最后粗磨和精磨鍵槽部分和Φ35光軸。 3.3

6、 確定主要、次要加工表面及其加工方法 Φ38鍵槽部分和Φ35光軸部分為主要加工表面，在經(jīng)過粗車和半精車后需要調(diào)質(zhì)處理再粗磨和精磨；其他的加工表面為次要加工表面，經(jīng)過粗車、半精車和精車。 二 生產(chǎn)綱領(lǐng)和生產(chǎn)類型，確定工藝的基本特征 零件的生產(chǎn)綱領(lǐng)N=Q×n×(1+a%+b%)=324（件） 式中 --產(chǎn)品的生產(chǎn)綱領(lǐng)Q=300（件）； --每臺車床中該零件的數(shù)量n=1； --備品的百分率a%=5%； --廢品的百分率b%=3%。 生產(chǎn)類型為大批量生產(chǎn)，毛坯制造方法為自由鍛，其精度中等，加工余量中等;用部分通用機床和部分高生產(chǎn)率機床；先采用三爪卡盤

7、粗加工，后以中心孔和內(nèi)孔定位精加工；較多采用專用夾具。 三 確定毛坯的制造形式以及繪制毛坯圖 毛坯的選擇不僅影響毛坯制造的工藝、設(shè)備及制造費用，而且對零件機械加工工藝、生產(chǎn)率和經(jīng)濟性也有很大影響。 選擇毛坯要從機械加工和毛坯制造兩個方面綜合考慮，以求得到最佳效果。 確定毛坯的主要任務(wù)是：根據(jù)零件的技術(shù)要求、結(jié)構(gòu)特點、材料、生產(chǎn)綱領(lǐng)等方面的要求、合理地確定毛坯的種類、毛坯的制造方法、毛坯的尺寸等。 根據(jù)零件要求和生產(chǎn)要求應(yīng)選擇鍛件毛坯。 鍛件適用于強度要求高、形狀比較簡單的零件毛坯。鍛造方法有自由鍛和模鍛兩種。自由鍛毛坯精度低、加工余量大、生產(chǎn)率低，適用于單件小批量生產(chǎn)以及大型

8、零件毛坯。模鍛毛坯精度高、加工余量小、生產(chǎn)率高、但成本也高，適用于大批大量生產(chǎn)的中小型零件毛坯。 根據(jù)生產(chǎn)批量和技術(shù)要求，應(yīng)選擇自由鍛毛坯進行加工 材料是40MnB結(jié)構(gòu)合金鋼，選擇鍛件毛坯，制造方法是自由鍛，毛坯形狀為圓柱形。 確定余量：查《金屬機械加工工藝人員手冊》表5—28，在軸線長度方向和軸向直徑的毛坯余量均為4±1mm。 四 擬定工藝路線 （一）基準(zhǔn)的選擇 基準(zhǔn)的選擇包括粗基準(zhǔn)和精基準(zhǔn)的選擇： 粗基準(zhǔn)的選擇 應(yīng)考慮兩個問題：一是保證主要加工面有足夠而均勻的加工余量和各待加工表面有足夠的加工余量；二是保證加工面與不加工面之間的相互位置精度。 ① 為了保證加工面與不加工

9、面之間的位置要求，應(yīng)選不加工面為粗基準(zhǔn)。 ② 合理分配各加工面的加工余量 a. 為了保證各加工面都有足夠的加工余量，應(yīng)選擇毛坯余量最小的面位粗基準(zhǔn)。 b. 為了保證重要加工面的加工余量均勻，應(yīng)選重要加工面為粗基準(zhǔn)。 c. 粗基準(zhǔn)的選擇應(yīng)盡可能使工件上個加工表面總的金屬切除量最小。 ③ 粗基準(zhǔn)應(yīng)避免重復(fù)使用，在同一尺寸方向上通常只允許使用一次。 ④ 選作粗基準(zhǔn)的表面應(yīng)平整光潔，要避開鍛造飛邊和鑄造澆冒口、分型面、毛刺等缺陷，以保證定位準(zhǔn)確，夾緊可靠。 精基準(zhǔn)的選擇 選擇精基準(zhǔn)時，重點是考慮如何減小工件的定位誤差、保證工件的加工精度，同時也要考慮工件的裝夾方便可靠，夾具結(jié)構(gòu)簡單，

10、使零件的制造較為經(jīng)濟、容易。 應(yīng)遵循的原則： ① 基準(zhǔn)重合原則 ② 基準(zhǔn)統(tǒng)一原則 ③ 自為基準(zhǔn)原則 ④ 互為基準(zhǔn)原則 根據(jù)此花鍵軸的要求，該零件既是花鍵軸又是階梯軸，其加工精度又要求較高，以此選中心孔B3/7.5做為設(shè)計和工藝基準(zhǔn)。 (二)確定表面的加工方法以及加工余量 Φ38鍵槽部分先粗車后半精車（加工余量1mm），粗銑和精銑鍵槽，經(jīng)調(diào)質(zhì)處理后粗磨（加工余量0.6mm）、精磨（加工余量0.4mm）。Φ35光軸部分先粗車后半精車（加工余量1mm），最后粗磨（加工余量0.6mm）、精磨（加工余量0.4mm）；其他表面依次粗車、半精車（加工余量1mm）和精車（加工余量0.5mm）即

11、可。 以上工序余量由查表法獲得（查《金屬機械加工工藝人員手冊》），由于本設(shè)計規(guī)定的零件為小批量生產(chǎn)，應(yīng)該采用調(diào)整加工。因此在計算最大、最小加工余量時應(yīng)按調(diào)整法加工方式予以確認。 （三）制定工藝路線 制定工藝路線的出發(fā)點，應(yīng)當(dāng)是使零件的幾何形狀、尺寸精度及位置精度等技術(shù)要求能得到合理的保證，在生產(chǎn)綱領(lǐng)已經(jīng)確定的情況下，可以考慮采用萬能型機床配以專用工卡具，并盡量使工序集中起來提高生產(chǎn)率。除此之外，還應(yīng)當(dāng)考慮經(jīng)濟效果，以便使生產(chǎn)成本盡量降低。 工藝路線的擬定是工藝規(guī)程制訂過程中的關(guān)鍵階段，是工藝規(guī)程制訂的總體設(shè)計，其主要任務(wù)包括加工方法的確定、加工順序的安排、工序集中與分散等內(nèi)容。

12、1. 加工方法的選擇 應(yīng)考慮因素： ① 按經(jīng)濟精度選擇加工方法。②工件材料的性質(zhì)③工件的形狀和尺寸④生產(chǎn)類型⑤生產(chǎn)率和經(jīng)濟性⑥具體生產(chǎn)條件⑦特殊要求 2. 加工階段的劃分 工藝過程分為四個加工過程： ① 粗加工階段 ② 半精加工階段 ③ 精加工階段 ④ 光整加工階段 因為工件既是階梯軸又是花鍵軸，根據(jù)工件形狀和位置精度，應(yīng)選擇粗車—半精車—精車—粗銑花鍵—精銑花鍵—調(diào)制處理—外圓磨削 因為工件是大批量的，而且有一定的位置精度，因此應(yīng)工序分散 3. 加工順序的安排 （1） 機械加工工序的安排原則 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階段進行

13、加工⑥安排加工順序還要考慮車間設(shè)備布置情況 （2） 熱處理工序的安排 ① 預(yù)備熱處理。包括退火、正火和調(diào)制處理，時效處理。 最終熱處理。包括淬火、滲碳淬火、滲氮、氰化處理 根據(jù)已知的生產(chǎn)資料，并查閱《特種機械加工技術(shù)》和《金屬切削工藝學(xué)》先擬定出兩種方案： 方案一：粗車——半精車——粗磨（除了Φ35光軸部分和Φ38鍵槽部分需要磨削外，其他外圓精車即可）——精磨； 方案二：粗車——半精車——精車——精細車（只有Φ35光軸部分和Φ38鍵槽部分需要精細車即金剛車）。 制定工藝路線的出發(fā)點是：保證質(zhì)量；表面成形；經(jīng)濟性好；高生產(chǎn)率；減小消耗。而以上兩種方案均能達到零件圖所要求的公差和粗糙

14、度，雖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;綜合考慮兩種方案的經(jīng)濟性和生產(chǎn)率，應(yīng)該選擇方案一。 在生產(chǎn)綱領(lǐng)已經(jīng)確定的情況下，可以考慮采用萬能型機床配以專用工卡具，并盡量使工序集中起來提高生產(chǎn)率。除此之外，還應(yīng)當(dāng)考慮經(jīng)濟效果，以便使生產(chǎn)成本盡量降低，方案一的具體工藝路線如下： 工序一 下料； 工序二 夾一端車端面，見平即可。鉆中心孔B3/7.5，并鉸中心孔； 工序三 掉頭裝夾，車端面，保證總長170mm； 工序四 以中心孔定位裝夾工件。粗車外圓各部分。去毛刺； 工序五 半精車Ф45外圓、Ф51外圓，精車Ф40外圓，并倒角； 工序六 以中心

15、孔定位裝夾工件，精車Ф35外圓； 工序七 一夾一頂裝加工件，銑花鍵； 工序八 調(diào)制處理淬火，淬硬深度1.5—2.5。HRC30； 工序九 中心孔定位裝夾工件，粗磨，精磨； 工序十 檢查各部分尺寸并入庫。 （四）工藝設(shè)備的選擇 機床的選擇：參考《金屬機械加工工藝人員手冊》選擇機床型號，銑床——萬能臥式升降臺銑床 ，車床——CR6150 型普通車床，磨——MMB1312 萬能磨床。 刀具的選擇：參考《金屬切削工藝學(xué)》選擇刀具，車刀——W18Cr4V高速鋼，牌號W18和硬質(zhì)合金鋼車刀，牌號YT15；砂輪——陶瓷劑平行小砂輪；銑刀——高速鋼尖齒槽銑刀。 夾具的選擇

16、：三爪卡盤，中心孔及內(nèi)孔定位夾具。 （五）填寫工藝過程卡 現(xiàn)在已經(jīng)確定了工藝路線并選定了工藝裝備，檢查上述內(nèi)容無誤后，可填寫工藝過程卡，（工藝過程卡見附表）。 五 確立切削用量及基本工序 1 工序一 下棒料 （1）加工條件：工件材料：40MnB,σb=0.6GPa《機械工程材料》表5-6，255-302HB，型鋼。 機床：CR6150《工藝手冊》表7-4 刀具：W18Cr4V高速鋼，牌號W18,硬度63-66HRC,A型機夾切斷刀：h=20mm,L=125mm.（查閱《金屬切削與刀具》）。 （2）切削用量： 1）切削深度：因為是切斷，所以ap=36mm（《

17、金屬機械加工工藝人員手冊》表11—29）。 2）進給量：f=0.20mm/r（《金屬機械加工工藝人員手冊》表11-29）。 3）查后刀面最大磨損及壽命：查《金屬機械加工工藝人員手冊》表11-25，后刀面最大磨損為0.4~0.6mm，壽命T=60min。 4）計算切削速度： 由《金屬機械加工工藝人員手冊》得： Vc ＝ Cv/Tm apxv f yv 算得： Vc ＝ 70 m/min 5）確定機床主軸轉(zhuǎn)速： ns＝1000 Vc /πdw＝319r/min。 按機床說明書，與319r/min相近的機床轉(zhuǎn)速為360 r/min，故選360 r/min的轉(zhuǎn)速。Vf

18、＝fn＝0.20×360＝72mm/min。所以實際切削速度為v＝79 mm/min。 6） 計算基本工時 tm＝L/Vf＝36/72＝0.5min 2 工序二 夾一端車端面，鉆中心孔B3/7.5并鉸中心孔 （1）加工條件：工件材料：40MnB, σb＝0.6GPa 《機械工程材料》，24—38HRC，型鋼。 加工要求：粗車M24×1.5—8g端面，鉆中心孔 機床：CR6150 《工藝手冊》 刀具：硬質(zhì)合金鋼車刀，牌號YT15，硬度78HRC，（《金屬機械加工工藝人員手冊》表10—3）；45°端面車刀尺寸：L＝140mm,h＝25mm,b＝16mm（《金屬機械加工工藝人

19、員手冊》表10—99）；選用帶護錐中心鉆（B型），d＝2.50mm，材料為高速鋼（查《金屬機械加工工藝人員手冊》表10—180），主軸轉(zhuǎn)速n＝628r/min，切削深度df=10mm。 （2）加工要求：車Φ45端面，然后倒頭裝夾，車Φ38端面，保證總長170mm，鉆中心孔。 （3）切削用量 1）切削深度: ap＝3mm 《金屬機械加工工藝人員手冊》表11—26。 2）進給量: f＝0.25mm/r 《金屬機械加工工藝人員手冊》表11—26。 3）查后刀面最大磨損及壽命：查《金屬機械加工工藝人員手冊》表11—25，后刀面最大磨損為1.0—1.4mm。壽命T＝60min。 4）計

20、算切削速度： 由《金屬機械加工工藝人員手冊2》表8.4—8，得 Vc ＝ Cv/Tm apxv f yv＝138m/min 5）確定機床主軸轉(zhuǎn)速： ns＝1000 Vc /πdw＝628r/min 按機床說明書與628r/min相近的機床轉(zhuǎn)速為600r/min，故選擇600r/min的機床。 所以實際切削速度為， v＝120m/min，Vf＝fn＝0.25×600＝150mm/min 6） 計算基本工時 tm＝L/Vf＝36/150＝0.24min 查《工藝手冊》表10—180，選用帶護錐中心鉆（B型） d＝2.50mm，材料為高速鋼。主軸轉(zhuǎn)速n＝628r

21、/min，切削深度df=10mm。 3 工序三 掉頭裝夾，車端面，保證總長170mm （1）加工條件：工件材料：40MnB, σb＝0.6GPa 《機械工程材料》，24—38HRC，型鋼。 機床：CR6150 《工藝手冊》 刀具：WC＋Ti＋C，硬質(zhì)合金鋼車刀，牌號YT15，硬度78HRC（《金屬機械加工工藝人員手冊》表10—3）；95°外圓車刀，L=140mm，h=25mm，b=16mm（《金屬機械加工工藝人員手冊》表10—100）。 （2）加工要求：粗車外圓各部要保證留有足夠的余量，。 （3）切削用量： 1）切削深度：ap =3mm（《金屬機械加工工藝人員手冊》表11

22、—26）。 2）進給量：f=0.75mm/r（《金屬機械加工工藝人員手冊》表11—26）。 3) 查后刀面最大磨損及壽命:后刀面最大磨損為1.0—1.4mm，壽命T＝60min（查《金屬機械加工工藝人員手冊》表11—25）。 4）計算切削速度： 由《金屬機械加工工藝人員手冊2》表8.4—8，得： Vc ＝ Cv/Tm apxv f yv＝123m/min 確定機床主軸轉(zhuǎn)速： ns＝1000 Vc /πdw＝612r/min 根據(jù)機床選取n＝612r/min； Vf＝fn＝0.75×600＝450mm/min 所以實際切削速度為： v＝120m/min。 粗車不同軸處

23、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 計算基本工時：tm＝L/Vf＝170/450＝0.378min 4 工序四 以中心孔定位裝夾工件。粗車外圓各部分。去毛刺 1. 加工條件 工件材料：40MnB, σb＝0.6GPa 《機械工程材料》，24—38HRC，型鋼。 加工要求：粗車外圓各部。 機床：CR6150 《工藝手冊》 刀具：WC＋Ti＋C。硬質(zhì)合金鋼車刀，牌號YT15，硬度78H

24、RC，《工藝手冊》表10—3。95°外圓車刀，L=140mm，h=25mm，b=16mm。《工藝手冊》表10—100。 2. 切削用量 1） 切削深度：ap =3mm 《工藝手冊》表11—26 2） 進給量：f=0.75mm/r 《工藝手冊》表11—26 3） 查后刀面最大磨損及壽命 查《工藝手冊》表11—25，后刀面最大磨損為1.0—1.4mm。壽命T＝60min。 4） 計算切削速度 由《工藝手冊2》表8.4—8，得 Vc ＝ Cv/Tm apxv f yv＝123m/min 5） 確定機床主軸轉(zhuǎn)速 ns＝1000 Vc /πdw＝612r/min

25、。根據(jù)機床選取n＝612r/min。 Vf＝fn＝0.75×600＝450mm/min。 所以實際切削速度為v＝120m/min。 粗車不同軸處的切削速度：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） 計算基本工時 tm＝L/Vf＝260/450＝0.577min。 5 工序五 半精車Ф45、Ф51外圓，精車Ф40外圓，并倒角 （1）加工條件：工件材料：40MnB, σb＝0.6GP

26、a 《機械工程材料》，24—38HRC，型鋼。 機床：CA6140（ 查《金屬機械加工工藝人員手冊》） 刀具：WC＋Ti＋C，硬質(zhì)合金鋼車刀，牌號YT15，硬度78HRC（金屬機械加工工藝人員手冊》表10—3）；95°外圓車刀，L=140mm，h=25mm，b=16mm。（查《金屬機械加工工藝人員手冊》表10—100）。 （2）加工要求：精車各部尺寸，即除了Φ35光軸部分和Φ38鍵槽部分其他的外圓尺寸，還有各處倒角。 （3）切削用量： 1）切削深度：ap =1.6mm（查《金屬機械加工工藝人員手冊》表11—27）； 2）進給量：f=0.14mm/r（《金屬機械加工工藝人員手冊》表1

27、1—27）。 3）查后刀面最大磨損及壽命：后刀面最大磨損為0.4—0.6mm，壽命T＝60min（查《金屬機械加工工藝人員手冊》表11—25）。 4）計算切削速度： 由《金屬機械加工工藝人員手冊2》表8.4—8，得 Vc ＝ Cv/Tm apxv f yv＝198m/min 確定機床主軸轉(zhuǎn)速： ns＝1000 Vc /πdw＝955r/min（根據(jù)機床選取n＝900r/min） Vf＝fn＝0.14×900＝126mm/min 所以實際切削速度為，v＝176m/min 5）精車不同軸處的切削速度： Vc2=πdn／1000=131m/min，Vc3=πdn／1000

28、=125m/min， Vc4=πdn／1000=100m/min，Vc5=πdn／1000=86m/min， Vc6=πdn／1000=68m/min。 6）計算基本工時 tm =L/Vf=2min 6 工序六 以中心孔定位裝夾工件，精車Ф35外圓 1． 加工條件： 工件材料：40MnB, σb＝0.6GPa 《機械工程材料》，24—38HRC，型鋼。 加工要求：精車各部尺寸，留磨削余量0.4mm，各處倒角C1，粗、精車螺紋。 機床：CR6150 《工藝手冊》 刀具：WC＋Ti＋C。硬質(zhì)合金鋼車刀，牌號YT15，硬度78HRC，《工藝手冊》表10—3。 95°外

29、圓車刀，L=140mm，h=25mm，b=16mm?！豆に囀謨浴繁?0—100。 2． 切削用量 1) 切削深度：ap =1.6mm 《工藝手冊》表11—27 2) 進給量：f=0.14mm/r 《工藝手冊》表11—27 3) 查后刀面最大磨損及壽命 查《工藝手冊》表11—25，后刀面最大磨損為0.4—0.6mm。壽命T＝60min。 4）計算切削速度 由《工藝手冊2》表8.4—8，得 Vc ＝ Cv/Tm apxv f yv＝198m/min 5） 確定機床主軸轉(zhuǎn)速 ns＝1000 Vc /πdw＝955r/min。根據(jù)機床選取n＝900r/min。

30、Vf＝fn＝0.14×900＝126mm/min。 所以實際切削速度為v＝176m/min。 精車不同軸處的切削速度： 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） 計算基本工時 tm＝L/Vf＝2min。 7 工序七 一夾一頂裝加工件，銑花鍵 1. 加工條件 工件材料：40MnB, σb＝0.6GPa 《機械工程材料》，24—38HRC，型鋼。 加工要求：一夾一頂裝夾工件

31、，粗、精銑花鍵。 機床：X62W。 2. 切削用量 選取銑刀類型及其參數(shù)：根據(jù)花鍵軸參數(shù)，選取高速鋼尖齒槽銑刀，其直徑D=40，銑刀厚度L=18，齒數(shù)Z=16。 選取每齒進給量af：根據(jù)銑刀結(jié)構(gòu)及其參數(shù)，加工性質(zhì)和銑削寬度 ae=（120-112）/2=4mm 按表選取每齒進給量af=0.04mm/z 確定刀具耐久度T：按表18.2—14確定銑刀耐久度T=120min 選取切削速度V：根據(jù)表18.2—14選取切削速度V，按條件D=40；L=10—16；Z=16：T=120min和af=0.04mm/z，取V1=45m/min，有根據(jù)不同的加工條件進行修正計算。 按表18.

32、2—19，工件硬度為255—302HB時，取Km=1.27，最后確定V=V1，KmV=45×1.27=57.15m/min。 確定銑床主軸轉(zhuǎn)速N N=100V/πD=1000×57.15/π×100=181.91r/min 根據(jù)X62W型銑床說明書，選定N=190 r/min 最后確定的切削速度為： V=π×100×190/1000=59 r/min 確定每分鐘進給量Vf: Vf=Af×Z×N=0.04×18×190=136.8 mm/min。 根據(jù)X62W銑床說明書，確定V 效驗機床電動機功率：選取切削功率Pm=1.1kw 按公式Pm≤η×Pe，則 1.1≤0.85×7

33、.5 所以滿足要求 計算縱向工作臺的工作行程長度：L=L+L1+L2 花鍵長度L=95mm,則L1=21mm，取L2=3mm，則L=400+21+3=424mm。 3. 切削工時 計算機動時間：Tm=LN/Vf=424×10/118=35.9min。 8 工序八 熱處理：調(diào)制處理淬火，淬硬深度1.5—2.5 HRC30 （1）加工條件：工件材料為40MnB, σb＝0.6GPa（查《模具材料及表面處理》表5-6），24—38HRC。 （2）要求：對Φ38鍵槽部分進行調(diào)質(zhì)處理后達到HRC30，要求在粗磨和精磨之后淬硬深度達到1.5~2.5mm（這一步很重要，調(diào)質(zhì)處理決定了

34、花鍵軸工作部位的機械性能） （3）計算：此時的調(diào)質(zhì)處理是在磨削之前進行，由于粗磨和精磨后的要保證淬硬深度H=1.5~2.5mm，其工序基準(zhǔn)和設(shè)計基準(zhǔn)不重合，要保證零件的淬硬深度達到1.5~2.5mm，所以要計算出此時的淬硬深度h（其中粗磨加工余量為0.6mm，精磨加工余量為0.4mm）。 如下圖尺寸鏈圖5-1，尺寸h為封閉環(huán)： 由《特種機械加工技術(shù)》公式1-1和1-4計算過程如下： 基本尺寸：h+19=19.5+1.5，則：h=2mm 上 偏 差： es=1+0.015—0.05=1.01mm 下 偏 差：ei= -0.03—（-0.01），則ei= -0.01 可知此時的淬

35、硬深度h=1.99~3.01mm （4）調(diào)質(zhì)處理：將45鋼（830~850）℃加熱水冷淬火后取出，分別按工藝放入200℃、400℃、600℃的爐內(nèi)進行回火，回火保溫時間30min，出爐空冷。（參考《工程材料與成形工藝》） 9 工序九 以兩中心孔定位裝夾工件，粗磨，精磨 （1）加工條件：工件材料為40MnB,經(jīng)調(diào)質(zhì)處理后硬度達到24—38HRC。 機床：磨床MMB1312 萬能磨床，表明粗糙度0.16um（《金屬機械加工工藝人員手冊》表7—117）。 選取陶瓷劑平行小砂輪，由《金屬機械加工工藝人員手冊》中磨料選擇各表中，選擇結(jié)果為 WA46KV6P20×4×6 其含義為：砂

36、輪磨料為白剛玉，粒度為46﹟，硬度為中軟1級，陶瓷結(jié)劑，D=35mm，H=10mm，d=6mm(《金屬機械加工工藝人員手冊》表11—281)。 （2）加工要求：以兩孔定位裝夾。粗、精磨Φ38和Φ35外圓至圖樣尺寸。 （3）切削用量： 根據(jù)《金屬機械加工工藝人員手冊》表11—172查得，ap=0.0222mm/s，工件縱向進給量fa=0.5mm/r，砂輪速度V=20m/min ，轉(zhuǎn)速n=1050r/min。 （4）切削工時： 當(dāng)加工一個表面時 ： t=2LbZbK/1000vfafr (查《金屬機械加工工藝人員手冊》表6.2-8)。 式中 Lb——加工面積； Zb——單面加工

37、余量0.2； K——系數(shù)1.10； v——工作臺移動速度； fa——工作臺往返一次砂輪軸向進給量； fr——工作臺往返一次砂輪徑向進給量。 所以： tc=0.8222min 10 工序十 按圖樣要求檢查各部尺寸及精度并入庫 使用量具檢查工件的尺寸和精度。 11 填寫機械加工工序卡片 加工工序設(shè)計完之后，要求以表格或者卡片的形式確定下來，以便指導(dǎo)工人操作和用于生產(chǎn)。 六 夾具的設(shè)計 在現(xiàn)代制造技術(shù)迅猛發(fā)展的今天，機床夾具無論在傳統(tǒng)機床上還是在數(shù)控機床、加工中心上，仍是必不可少的重要工藝裝備。通過機床夾具設(shè)計，不僅可以培養(yǎng)綜合運用已學(xué)知識的能力而且可以得到工程設(shè)計

38、的初步訓(xùn)練。 本次設(shè)計的銑花鍵夾具為前工序的銑削花鍵所用，該夾具適用于花鍵銑床。 被加工零件的生產(chǎn)批量對工藝過程的制定和夾具設(shè)計都有著十分重要的影響。該夾具為大批生產(chǎn)，宜采用簡單結(jié)構(gòu)，成本低廉的手動夾具。 夾具的設(shè)計除了考慮工件的定位和加緊之外，還有考慮夾具如何在機床上定位，以及刀具相對夾具的位置如何得到確定。對本次銑花鍵夾具而言，在機床上是以夾具體底面與銑床工作臺面接觸和夾具體上的反向 T型槽與銑床工作臺上的 T型槽配合而定位的。 調(diào)整刀具和夾具的相對位置是為了保證夾具相對工件有一個正確的位置，以保證工序的加工要求。對本次銑花鍵夾具而言，在銑床上調(diào)刀最方便的方法是直接將刀具對夾具體小

39、軸的頂尖。 6.1確定設(shè)計方案 在本次的夾具設(shè)計中，由于花鍵在變速器小軸的外圓中徑上，小軸外徑與其它階梯小軸直徑相差不大，故花鍵銑刀不宜選得太大，從對工件的結(jié)構(gòu)形狀分析可知，加工過程中需要一分度裝置，從經(jīng)濟學(xué)角度考慮，盡可能不用萬能分度頭，只需設(shè)計一簡易分度盤裝置即可滿足要求。 6.1.1方案一 采用三角卡盤和后頂座一夾一頂式，定位并加緊，限制 4個自由度。輔以分度裝置和夾具體支撐。設(shè)計底座和銑床 T型槽連接。 6.1.2方案二 采用一頂芯軸和后頂座兩頂芯式定位，限制 5個自由度。外加一雞心夾頭和撥盤完成加緊操作，并輔以分度裝置和夾具體支撐。設(shè)計底座和銑床 T型槽連接。 6.2確

40、定夾具的結(jié)構(gòu)方案，繪制結(jié)構(gòu)草圖。 從工件在夾具上定位的角度來考慮兩種方案均具有其合理性，從設(shè)計難度上考慮，三角卡盤屬通用夾具可以直接選用，雞心夾頭和撥盤也可以直接選用，后頂座也很常見，只需要簡單的改進，難易程度均適中，其設(shè)計都是容易實現(xiàn)的，從力學(xué)層性能考慮，三角卡盤定位夾緊夾緊力比較大，故工件軸的強度要求高，適用于高速旋轉(zhuǎn)。 在本次的夾具設(shè)計中，夾緊力滿足分度要求和切削力即可，無需其他力提供扭矩旋轉(zhuǎn)，采用一頂芯軸和后頂座兩頂芯式定位，外加一雞心夾頭和撥盤即可完成加工要求，從加工精度等級來考慮，三角卡盤定位沒有兩頂芯式定位精度高，故本次設(shè)計采用方案二，一頂芯軸和后頂座兩頂芯式定位，外加一雞心

41、夾頭和撥盤完成加緊操作，并輔以分度裝置和夾具體支撐。設(shè)計底座和銑床 T型槽連接。結(jié)構(gòu)簡圖如下： 夾具體結(jié)構(gòu)方案 6.3審查方案與改進設(shè)計 夾具設(shè)計要求除能完成既定的定位夾緊任務(wù)以外還要考慮到操作者的操作方便與否，因此夾具也要求人性化設(shè)計?？紤]到多數(shù)操作者都習(xí)慣右手用力，因此，將后頂座安裝在工件右側(cè)。實現(xiàn)螺旋頂緊。 6.4夾具的精度分析： 定位基準(zhǔn)的選擇: 出于定位簡單和快速的考慮而且要保證足夠的精度，先選用三爪卡盤加緊定位，后選擇中心孔B3/7.5和內(nèi)孔為基準(zhǔn)，使工件定位。再使用快速螺旋夾緊機構(gòu)進行加緊。 （1）定位誤差，工序基準(zhǔn)與定位基準(zhǔn)重合，基準(zhǔn)不重合誤差 △B=0，基準(zhǔn)

42、位置誤差△ w=0，因此工件在夾具中定位時位置不準(zhǔn)確所造成的加工誤差△D=0。 （2）夾具的制造加工誤差 夾具的制造及其在機床上的安裝不正確所造成的加工誤差：△Z-A=0.02mm （3）加工過程誤差機床的質(zhì)量，工件的材料，工藝系統(tǒng)的受力分析，熱變形等因素所造成的加工誤差△G=0.02mm。工序尺寸 166-0.080的公差為 0.08，其三分之二為 0.05mm。則滿足△D+△Z-A＜ 23δ 從上述分析可以看出，采用此套夾具滿足夾具定位基準(zhǔn)的要求。 6.5夾具的精度驗算 下面僅對小軸的調(diào)動公差要求加以驗算，影響該項精度的誤差因素主要有： 6.5.1定位誤差 該夾具的定位

43、基準(zhǔn)與工序基準(zhǔn)重合，定位誤差即工件的軸線與夾具體小軸的同軸度誤差，可以得到△定位=0.01mm。 6.5.2夾具的制造安裝誤差 包括軸承套與軸承間的配合精度誤差，軸承襯套與花鍵夾具體小軸的配合精度誤差 △1=0.015mm。 6.5.3精度驗算 忽略其它因素誤差即加工誤差±0.025略小于公差±0.04的三分之二。故認為該夾具滿足其精度驗算要求，基本可用。 從上述分析可以看出，采用此套夾具滿足夾具定位基準(zhǔn)的要求。 6.6夾具體零件的設(shè)計 6.6.1夾具體底座的設(shè)計 在實際生產(chǎn)中，銑床夾具底板常常采用鑄造的方法，其優(yōu)點是工藝性好，可以鑄造出各種復(fù)雜的結(jié)構(gòu)形狀，切抗壓強度，剛

44、度和耐震性好。單生產(chǎn)周期較長，鑄造時易產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力而引起變形，從而影響夾具體的持久性，故必須進行實效處理來消除內(nèi)應(yīng)力。 6.6.2分度裝置的設(shè)計 本次設(shè)計為銑床花鍵的銑削，需要一回轉(zhuǎn)式分度裝置，其固定部分是整個分度裝置的基體，通過它與機床工作臺相連接，分度裝置的其它部分一般都裝在它上邊，即上夾具體就屬于其固定部分?；顒硬糠譃榛剞D(zhuǎn)分度裝置的運動件，工件變速器小軸安裝在上面，并由它帶動變速器小軸實現(xiàn)分度轉(zhuǎn)位。如圖： 分度裝置 6.7銑花鍵的對刀： 在專用夾具上，銑花鍵的對刀：將三面仞銑刀安裝在刀軸上，用銑刀的側(cè)仞銑削花鍵齒的側(cè)面。必須使銑刀側(cè)刀刃和花鍵齒重合，才能保證花鍵寬度及鍵側(cè)的對

45、稱性。先使銑刀側(cè)仞對準(zhǔn)分度裝置芯軸頂芯針，裝好工件后，再使橫向工作臺移動b/2（b鍵寬）的距離。 若以銑刀側(cè)面刀刃和工件小軸圓柱面相切后對刀，則以工作臺橫向移動距離S： S=D/2+B+b/2 (mm) 式中： D——花鍵外徑 B——一把銑刀的寬度 b——花鍵齒寬 對刀完成后，把橫向工作臺緊固，再按鍵深升起工作臺，將升降臺緊固后即可銑削。 花鍵的檢驗采用花鍵綜合量規(guī)進行，綜合量規(guī)能通過的說明被檢驗的零件為合格。 6.8加緊機構(gòu)設(shè)計 本次夾具的設(shè)計采用雞芯夾頭作為小軸工件的加緊機構(gòu)，經(jīng)計算得知，其加緊力能夠滿足其軸向力切削要求。分析本次夾具所滿足的要求可知，變速器小軸在銑

46、削花鍵的過程中，主要承受軸向力。故本次加緊機構(gòu)設(shè)計可行。 6.9操作夾具動作說明 該夾具操作相當(dāng)?shù)暮唵危紫劝训鬃蛫A具體、尾座用螺栓連接。再裝上分度裝置，調(diào)整其對中性。 夾具使用注意事項、保養(yǎng)及維護： （1）使用前對限位尺寸檢查是否還保持正確位置；對軸承進行使用前潤滑。 （2）如果擋銷磨損超差，可以進行打磨修復(fù)；如果插銷、定位錐頭銷磨損超差，可以重新組裝，錯開磨損部位后繼續(xù)使用。 （3）使用后需要涂防繡油。 七 課程設(shè)計心得體會 經(jīng)過這次課程設(shè)計，我學(xué)到了很多東西。進一步熟悉了以前學(xué)過的課程，起到了復(fù)習(xí)的作用，并在這次課程設(shè)計中發(fā)現(xiàn)了自己的不足之處，在以后的學(xué)習(xí)過程中注意彌

47、補這些不足之處，讓自己能真正理解和掌握這門課程的要義。 這次課程設(shè)計對我來說最大的作用是，為以后要做的畢業(yè)設(shè)計打下一個基礎(chǔ)，有了這一次的經(jīng)驗，可以為下一次的畢業(yè)設(shè)計少犯一些錯誤，少走一些彎路。在這次設(shè)計過程中也發(fā)現(xiàn)了很多問題，遇到了許多困難，這給我敲響了警鐘，讓我在以后的學(xué)習(xí)中多加注意這些問題，做到弄懂弄會。 同時，這次課程設(shè)計還是我養(yǎng)成了嚴謹?shù)膽B(tài)度，明白了只有一絲不茍、統(tǒng)籌規(guī)劃，才能少犯錯誤，將工作做做好。 參考文獻 [1] 劉紅普主編 . 特種機械加工技術(shù) . 北京：北京理工大學(xué)出版社，2010 [2] 唐建生主編 . 金屬切削與刀具 . 武漢：武漢理工大學(xué)出版社，2006.9 [3] 陳日耀主編 . 金屬切削原理 . 北京：機械工業(yè)出版社，1993 [4]《金屬機械加工工藝人員手冊》修訂組 . 金屬機械加工工藝人員手冊（第二版）. 上海：上?？茖W(xué)技術(shù)出版社，1983 [5] 胡炳坤主編 . 金屬切削原理 . 北京：中國鐵道出版社，1991 [6] 張普禮，楊琳主編 . 機械加工設(shè)備 . 北京：機械工業(yè)出版社，2010 [7] 冀秀煥，唐建生主編 . 工程材料與成形工藝 . 武漢：武漢理工大學(xué)出版社，2008 [8] 吳兆祥主編 . 模具材料及表面處理 . 北京：機械工業(yè)出版社，2008 22