花键传动轴零件加工工艺及夹具说明书

花键传动轴零件加工工艺及夹具说明书 制造工艺学课程设计 课程设计说明书 设计“花键传动轴”零件的机械加工 工艺及夹具 : 设计工艺规则及工艺装备 ：1 零件图 1张 2. 机械加工工艺过程综合卡片 1张 3. 夹具设计装配图 1张 4. 夹具设计零件图 1张 5. 课程设计说明书 12张 班级 学生 指导教师 2006年11月 目录 一 零件分析„„„„„„„（1） 二 工艺设计„„„„„（1） 三 夹具设计„„„„„„ （12） 四 设计心得„„„„„„ （13） 五 参考文献„„„„„„ （14） 一、零件的分析 题目所给的零件是花键传动轴，为花键传动中的传动轴，起传动的 作用。 二、 工艺规程设计 () 选择锻件毛坯。 （1）基准的选择： 该零件既是花键轴又是阶梯轴，其加工精度又要求较高，因 此选中心孔B3/7.5做为设计和工艺基准。 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,在生产纲领已确定的情况下,可以考虑采用万能性机床配以专用工卡具,并尽量使工序集中来提高生产率。除此 之外，还应当考虑经济效果，以便使生产成本尽量下降。 1.工艺路线一 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 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。精车,半精车各部尺寸，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。 “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，分别确定各加工面的机械加工余量、工序 尺寸及毛坯尺寸如下： 1. 外圆表面延轴线方向长度方向的加工余量及公差（φ32内孔及端面）。 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。 （ 工序一 下棒料 1. 加工条件 工件材料：40MnB，σ=0.6GPa《机械材料》表5—6 ，255—3 b 02HB，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型机夹切断车刀：ｈ=20ｍｍ，ｂ=22ｍｍ，Ｌ=125ｍｍ。 2. 切削用量 1）切削深度 因为是切断，所以a 36ｍｍ。《工艺手册》表11—p= 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）计算切削速度 由《机械加工工艺手册》表8?4—8，(以下称《工艺手册2》)得， CvV,cxym vvTafp 算得 V=70ｍ/ｍｉｎ。 c 5）确定机床主轴转速 1000Vcn,=319ｒ/ｍｉｎ。 按机床说明书(见《工艺手册》表4.2),sd,w 与319ｒ/ｍｉｎ相近 的机床转速为360ｒ/ｍｉｎ,故选择360ｒ/ｍｉｎ的转速. V=ｆｎ=0.20×360=72ｍｍ/ｍｉｎ. 所以实际切削f 速度为ｖ=79ｍ/ｍｉｎ. 6) 计算基本工时 t＝L/ V=36/72=0.5ｍｉｎ. mf 工序二 粗车端面，钻中心孔 1. 加工条件 工件材料：40MnB，σ=0.6GPa《机械工程材料》表5—6 ，24—38HRC，b 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》表7—4 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： a3ｍｍ 《工艺手册》表11—26。 p= 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， CvV,cxym=138 ｍ/ｍｉｎ. vvTafp 5）确定机床主轴转速 1000Vcn,=628ｒ/ｍｉｎ。按机床说明书(见《工艺手册》表4.2),sd,w 与628ｒ/ｍｉｎ相近 的机床转速为600ｒ/ｍｉｎ. ,故选择600ｒ/ｍ ｉｎ的机床. =ｆｎ=0.25×600=150ｍｍ/ｍｉｎ。 f所以实际切削速度为ｖ=120ｍ/ｍｉｎ. 6) 计算基本工时 V t＝L/ V=36/150=0.24ｍｉｎ mf 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=10ｍｍ。 工序四 粗车 1．加工条件 工件材料：40MnB，σ=0.6GPa《机械工程材料》表5—6 ，24—38HRC，b 型钢。 加工要求：粗车外圆各部。 机床：CR6150《工艺手册》表7—4。 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： a3ｍｍ 《工艺手册》表11—26。 p= 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， CvV,cxym=123ｍ/ｍｉｎ。 vvTafp 5）确定机床主轴转速 1000Vcn,=612ｒ/ｍｉｎ。根据机床选取ｎ=600ｒ/ｍｉｎ。 sd,w V=ｆｎ=0.75×600=450ｍｍ/ｍｉｎ。 f 所以实际切削速度为ｖ=120ｍ/ｍｉｎ。 粗车不同轴处的切削速度：V=?ｄｎ/1000=90ｍ/ｍｉｎ。 c2 =?ｄｎ/1000=87ｍ/ｍｉｎ。 V=?ｄｎ/1000=69 ｍ/ｍｉｎ。 c3c4 V=?ｄｎ/1000=60ｍ/ｍｉｎ。 V=?ｄｎ/1000=49ｍ/ｍｉｎ。 c5c6V6) 计算基本工时 t＝L/ V=260/450=0.577ｍｉｎ。 mf 工序六 精车 1．加工条件 工件材料：40MnB，σ=0.6GPa《机械工程材料》表5—6 ，24—b 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》表7—4。 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： a1.6ｍｍ，《工艺手册》表11—27。 p= 2）进给量 ：ｆ=0.14 ，《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=60 ｍｉｎ 4）计算切削速度 由《工艺手册2》表8?4—8，得， CvV,cxym=198ｍ/ｍｉｎ。 vvTafp 5）确定机床主轴转速 1000Vcn,=955ｒ/ｍｉｎ 根据机床选取ｎ=900ｒ/ｍｉｎ sd,w V=ｆｎ=0.14×900=126ｍｍ/ｍｉｎ。 f 所以实际切削速度为ｖ=176ｍ/ｍｉｎ。 ,dn 精车不同轴处的切削速度： V,=131ｍ/ｍｉｎ c21000 ,dnV,=125ｍ/ｍｉｎ c31000 ,,dndnVV=100ｍ/ｍｉｎ =86ｍ/ｍｉｎ ,,c4c510001000 ,dnV=68ｍ/ｍｉｎ ,c61000 6）计算基本工时 L t＝=2ｍｉｎ mVf 工序七 磨削 1．加工条件 工件材料：40MnB，σ=0.6GPa《机械工程材料》表5—6 ，24—38HRC，b 型钢。 加工要求：以两孔定位装夹工件。粗，精磨外圆各部至图样尺寸。 机床：万能外圆磨床MW1420，表面粗糙度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=6 ｍｍ。《工艺手册》表10—281 2. 切削用量 根据《工艺手册》表11—172查得，a=0.0222ｍｍ/ｓｔ 工件纵p向进给量nfV=0.5ｍｍ/ｒ， 砂轮速度=20ｍ/ｍｉ，转速=1050ｒ/a砂砂 ｍｉｎ. 3、切削工时 2LbZKb 当加工1个表面时 t,（见《工艺手册》表11000vffar 6.2-8） 式中 ——加工面积 Lb Z——单面加工余量0.2 b ——系数1.10 K v——工作台移动速度 f——工作台往返一次砂轮轴向进a 给量 f——工作台往返一次砂轮径向进r 给量 ,t 0.822min 1 工序八 铣花键 1． 加工条件 工件材料：40MnB，σ=0.6GPa《机械工程材料》表5—6 ，24—38HRC，b 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 选择切削速度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，又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Kmv=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/?D=1000×57.15/?×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=?×100×190/1000=59.69r/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Vmm/min 校验机床电动机功率：选取切削功率Pm=1.1kw, 按公式Pm?η×Pe,则 1.1?0.85×7.5 1.1＜6.375 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,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 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 行夹紧。 0.860.86,0.722． 切削力和卡紧力计算 FCafDBzK, fppzp 铣削切削力的确定： 算得F=25.71N f 注： F——铣削力（N）； CC——在高速钢（Ｗ184V）铣刀铣削时，考虑工件材料及pr铣刀类型的系数； a——铣削深度（ｍｍ），指铣刀刀齿切入和切出工件过程中，p 接触弧在垂直走刀方向平面中测得的投影长度； f——每齿进给量（ｍｍ）； z ——铣刀直径（ｍｍ）； D ——铣削宽度（ｍｍ）（指平行于铣刀轴线方向测得的切削层B 尺寸）； z——铣刀的齿数； KC——用高速钢（Ｗ184V）铣刀铣削时，考虑工件材料机械性能不同pr 的修正系数。 20.8 切削扭矩的确定： = MDfK,0.34p 20.80.34120.12.8，，，=21.7N?ｍ 夹紧力的确定： 防止工件转动： 2,2.80821.7，，KMsin22==1.30（N） W,K2,0.717.50.735，，，，,,RRsin，1222 ,KFsinf2=W,K,,,sin，342 22.80825.71，，2,42.54()N 20.70.7，，2 所以工件所需的实际切削力为42.54N。 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了一个基础， 有了一次独立作业的机会，可以少犯一些错误，少走一些弯路。在这次课 程设计中，有以下体会；一是不能拖，要尽快做，按着进度一步一步做下 去；二是对自己要严要求，不能随便搞一下。三是要学会查资料，利用各 种工具书，特别是手册。四是整个设计过程应该是先紧后松，而不是倒过 来。五是要善于发现问题，与指导老师交流。