花键套工艺设计.docx
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花键套工艺设计
前言
夹具设计作为高等工科院校教学的基本训练科目，在毕业设计中占极其重要的位置。
夹具结构设计在加深对课程基本理论的理解和加强对解决工程实际问题能力的培养方面发挥着极其重要的作用。
因此，选择轴套的夹具设计能很好的综合考查我们大学三年来所学知识。
夹具是工艺装备的主要组合部分，在机械制造中占有重要地位，夹具对保证产品质量，提高生产率，减轻劳动强度，缩短产品生产周期等都具有重要意义。
随着先进制造技术的发展和市场竞争的加剧，传统的夹具设计方式已成为企业中产品快速上市的瓶颈，各企业迫切需要提高夹具设计的效率。
通过设计巩固所学知识，掌握机械制造设计的一般方法和程序。
熟悉设计过程即注意事项，在设计的过程中，学习一些专业前沿知识和设计经验。
具体任务如下：
1、培养学生综合运用所学基础课、专业基础和专业课的知识，分析和解决加工过程技术问题的工作能力。
2、巩固、深化和扩大所学基本理论、基本知识和基本技能。
3、理论分析的能力、制定设计或试验方案的能力、设计技计算和绘图的能力、计算机应用能力、撰写论文和设计说明书的能力等等。
4、培养学生的创新能力和团队精神，树立良好的学术思想和工作作风
在这其中，由于水平有限，缺点和错误在所难免，恳请老师批评指正！
一、花键套工艺设计……………………………………1
㈠零件的分析………………………………………1
㈡毛坯的选择………………………………………1
㈢基准的选择………………………………………2
㈣拟定机械加工工艺路线…………………………2
㈤定机械加工余量、工序尺寸及公差……………3
㈥选择机床设备及工艺设备………………………4
㈦确定切削用量及用时……………………………5
㈧填写工艺卡片……………………………………16
二、轴套夹具设计说明书………………………………17
（一）零件本工序的加工要求分析………………17
（二）套类零件的材料和毛坯的选..............17
（三）拟订工件定位方案和选择定位元件……………18
（四）确定引导或对刀元件……………………………19
（五）确定夹紧方案、选择夹紧元件…………………20
（六）确定夹具体、绘制夹具结构总图………………20
（七）设计小结…………………………………………21
（八）参考文献书目……………………………………22
一、花键套零件工艺设计
㈠零件的工艺分析
1.1零件的功用、结构及特点
花键套是变速箱的重要零件。
其外锥表面对内花键孔的轴线保证同轴，这样花键套在与花键轴联接时可以满足对中的要求，使花键孔较好的起到传递转矩和运动的功能。
内花键孔的外径尺寸和槽两侧尺寸精度都有较高的要求，在完成花键孔的拉削加工后，一般都是以它作为定位基准，来加工下道工序内容。
花键套与花键轴联接时其他表面配合部分有较细的表面粗糙度。
1.2花键套的技术要求
1.1.1花键套的主要基准是Φ25±0.0065mm外圆轴线。
1.1.2外圆锥
mm表面对Φ25±0.0065mm内孔轴线的径向跳动公差为0.02mm，粗糙度Ra0.8μm。
1.1.3内花键孔
mm表面对Φ25±0.0065mm外圆轴线的同轴度公差为0.01mm，粗糙度Ra1.6μm。
1.1.5普通外螺纹的中径、顶径的公差带的偏差代号为g，公差等级为6级。
1.1.6Φ25±0.0065mm外圆表面粗糙度为Ra0.8μm。
㈡毛坯的选择
2.1确定毛坯的类型、制造方法和尺寸及其公差
因零件的材料为45钢，要求生产1见，属于小批量生产。
花键套的尺寸为Φ34×86，且有较多不需要切削加工表面，所以毛坯的制造选用自由锻造。
2.2确定毛坯的技术要求
2.2.1锻件不应有裂缝，锻件表面应清除毛刺、披缝结瘤和粘砂等。
2.2.2调质处理：
硬度235HBS，以消除内应力，改善切削加工性能。
2.2.3未注倒角的为1×45º。
2.3绘制毛坯图
在各加工表面上加上机械加工余量（2mm），绘制毛坯图，并标注尺寸和技术要求。
〈见附录Ⅱ〉
㈢基准的选择
3.1加工部位基准的选择
该零件图中较多尺寸都以Φ25±0.0065mm外圆为设计基准。
在拉削之后，以花键孔及端面作为定位基准，根据粗、精基准面选择确定加工表面基准如下表：
表3-1加工部位基准的选择
序号
加工部位
基准选择
1
Φ34-0.030mm外圆、Φ16mm孔
毛坯外圆
2
Φ25±0.0065mm外圆
Φ34-0.030mm外圆及端面
3
Φ25±0.0065mm外圆、镗Φ12mm花键孔
Φ34-0.030mm外圆及端面
4
Φ34-0.030mm外圆、Φ27mm外圆、车锥面、Φ21mm花键孔
Φ25±0.0065mm外圆及端面
5
拉花键孔
Φ12mm孔轴线及端面
6
退刀槽、螺纹M27×1.5-6g
花键孔及端面
7
磨Φ25±0.0065mm外圆
花键孔及端面
磨Φ34-0.030mm外圆
磨外圆锥面
㈣拟订机械加工工艺路线
4.1确定各加工表面的加工方法
根据各加工表面的加工精度和表面粗糙度要求选定如下加工方法：
mm、扩和孔口倒角。
Φ12mm孔和Φ21mm孔加工方法为镗。
花键套Φ25±0.0065mm外圆、
mm外圆和外锥面采用车削。
表4-1拟订加工路线如下：
工序号
工序名称
工序内容
加工车间
工艺装备
10
下料
Φ38×92mm
准备
20
车
夹毛坯外圆，车端面，粗车外圆Φ34-0.030mm毛坯
金工
C6132
三爪卡盘
外圆至Φ36.8-0.030mm，长度大于50mm。
钻Φ15孔深42mm.
30
车
夹Φ34-0.030mm毛坯外圆，车端面总长大于87mm。
金工
C6132
三爪卡盘
粗车Φ25±0.0065mm毛坯外圆.
40
热处理
调质235HBS
热处理
50
车
夹Φ34-0.030mm毛坯外圆,半精车Φ25±0.0065mm
金工
C6132
三爪卡盘
外圆毛坯至Φ25.3±0.0065mm。
镗Φ12花键内孔至Φ13.5mm,孔口倒角1×45º
60
车
夹Φ25±0.0065mm毛坯外圆，车端面保证总长86mm。
金工
C6132
三爪卡盘
半精车Φ34-0.030mm外圆毛坯,
精车M27×1.5外圆至尺寸要求，镗Φ21mm孔，
续表4-1
工序号
工序名称
工序内容
加工车间
工艺装备
60
车
孔口倒角1×45º。
精车1：
8锥面，留磨量0.3mm。
金工
C6132
三爪卡盘
70
拉
以Φ13.5mm孔及端面为基准拉花键孔至尺寸精度要求。
金工
拉床L6110
80
车
以花键孔及端面为基准切槽2×1和6×2。
金工
C6132
花键心轴
外圆各处倒角。
车螺纹M27×1.5-6g.
90
磨
以花键孔及端面为基准磨Φ25±0.0065mm外圆，
金工
M1200
花键心轴
磨Φ34-0.030mm外圆至尺寸要求，
磨1：
8外圆锥面至尺寸要求。
100
检验
按图样要求检验。
检验
检具
4.2工艺分析
4.2.1该花键套由于是小批量生产，在工序过程的安排上遵循了集中与分散相结合的原则，大部分路线都采用了通用和工艺装置。
4.2.2在拉削过程中以
mm内孔和35mm长度左端面作为定位基准，所以在半精车工序中要保证
mm内孔和端面位置度的要求，加工时要注意工艺要求。
4.2.3工序60花键拉削后，在后续的工序均以它作为加工的定位基准，修整Φ25±0.0065mm外圆和1：
8外锥面，对花键孔的同轴度的位置精度。
4.2.4工序80磨锥面中即要保证1：
8外锥面的锥度精度，有要控制
mm外圆长度10mm，因锥度较大，每磨小径0.12mm左右时就要涉及到长度1mm的误差。
4.2.5花键套的热处理工序，调质处理主要目的是使零件可获得良好的综合机械性能
㈤确定机械加工余量、工序尺寸及公差
5-1机械加工余量、工序尺寸及公差
根据以上所诉可列机械加工余量、工序尺寸及公差参数如下表所示：
表5-1机械加工余量、工序尺寸及公差
工序号
内容
单边余量（mm）
工序尺寸（mm）
表面粗糙度（Ra/μm）
20
粗车
mm外圆及端面
0.6
1.6
钻
mm孔
7.5
1.6
30
粗车Φ25±0.0065mm外圆及端面
5
Φ28
0.8
续表5-1
工序号
内容
单边余量（mm）
工序尺寸（mm）
表面粗糙度（Ra/μm）
50
精车Φ25±0.0065mm外圆及端面
0.15
0.8
镗Φ12mm孔
0.75
1.6
60
精车Φ34-0.030mm外圆及端面
1.1
10
1.6
车Φ27mm外圆
1.5
1.6
车30mm长1：
8锥面
1.5
30
1.6
镗Φ21mm孔
1.25
1.6
70
拉花键孔
3.25
Φ20
1.6
80
车M27×1.5-6g螺纹
1.96
M27×1.5-6g
1.6
切2×1mm槽
0.5
1.6
切6×2mm槽
1
1.6
`90
磨Φ25±0.0065mm外圆
0.15
0.8
磨
mm外圆
0.15
1.6
磨1：
8外圆锥面
0.15
30
1.6
㈥选用机床设备及工艺装备
根据以上所诉可列机床设备及工艺装备如下表所示：
表6-1机床设备及工艺装备
工序号
内容
设备
20
粗车
mm外圆及端面
C6132卧式车床、P10外圆车刀、游标卡尺、专用夹具
钻
mm孔
Φ14mm标准麻花钻
扩
mm孔
Φ15mmP10扩孔钻
孔口倒角
P10倒角车刀
续表6-1
工序号
内容
设备
30
粗车Φ25±0.0065mm外圆及端面
C6132卧式车床、P10外圆车刀、游标卡尺、专用夹具
50
精车Φ25±0.0065mm外圆及端面
C6132卧式车床、P10外圆车刀、游标卡尺、专用夹具
镗Φ12mm孔
T68卧式铣镗床、硬质合金刀头、专用夹具
60
精车Φ34-0.030mm外圆及端面
C6132卧式车床、P10外圆车刀、游标卡尺、专用夹具
车Φ27mm外圆
C6132卧式车床、P10外圆车刀、游标卡尺、专用夹具
车30mm长1：
8锥面
C6132卧式车床、P10外圆车刀、游标卡尺、专用夹具
镗Φ21mm孔
T68卧式铣镗床、硬质合金刀头、专用夹具
70
拉花键孔
L6132卧式拉床、专用夹具、六孔花键拉刀
80
车M27×1.5-6g螺纹
M1432万能磨床、白刚玉砂轮、花键心轴
切2×1、6×2槽
M1432万能磨床、白刚玉砂轮、花键心轴
90
磨Φ25±0.0065mm外圆
M1432万能磨床、白刚玉砂轮、花键心轴
磨
mm外圆
M1432万能磨床、白刚玉砂轮、花键心轴
磨30mm长1：
8锥面
M1432万能磨床、白刚玉砂轮、花键心轴
㈦确定切削用量及基本工时
7.1工序20粗车Φ
mm外圆及端面，钻、扩
mm孔，孔口倒角。
7.1.1粗车Φ
mm外圆及端面
7.1.1.1确定背吃刀量ap。
端面总加工余量为0.6mm，一次走刀加工完成，ap=0.6mm。
7.1.1.2确定进给量f。
查[3]表5-111得f=0.4~0.5mm/r，根据C6132卧式车床的横向进给量查[2]表2-11取f=0.46mm/r.
7.1.1.3确定切削速度Vc。
查[3]表5-110得Cv=242，m=0.2,xv=0.15,yv=0.35,修正系数kMv=0.77,kHv=1.18,khv=0.8,ktV=0.81,ktv=1.0,刀具寿命选T=60min。
（7-1）
=
×0.77×1.18×0.8×0.81×1.0
=89m/min
7.1.1.4确定机床主轴转速n。
n=1000Vc/πdw（7-2）
=1000×89/π×50r/min
=557r/min
查[2]表2-11得相近较小的机床转速为n=500r/min.所以实际的切削速度Vc=89m/min.
7.1.1.5计算基本时间T基本。
切削加工长度L=50mm，端面车刀选用主偏角kr=90°,背吃刀量ap=0.6mm,查[3]表5-111得切出及切人量y+△=2mm。
T基本
（7-3）
=
=0.22min
7.1.1.6确定辅助时间T辅助。
查[3]表2-19得装夹工件时间为0.8min，启动机床为0.02min，启动调节切削液为0.05min，取量具并测量尺寸为0.5min,共计T辅助=1.37min.
7.1.2钻
mm孔至Φ14
mm
7.1.2.1确定进给量f。
查[3]表5-111得f=0.4~0.5mm/r，根据C6132卧式车床的横向进给量查[2]表2-11取f=0.46mm/r。
7.1.2.3确定切削速度Vc。
查[3]表5-110得Cv=242，m=0.2,xv=0.15,yv=0.35,修正系数kMv=0.77,kHv=1.18,khv=0.8,ktV=0.81,ktv=1.0,刀具寿命选T=60min。
故
=
×0.77×1.18×0.8×0.81×1.0
=20m/min
7.1.2.4确定机床主轴转速n。
n=1000Vc/πdw
=1000×20/π×50r/min
=455r/min
查[2]表2-11得相近较小的机床转速为n=350r/min.所以实际的切削速度Vc=25.6m/min.
7.1.2.5计算基本时间T基本。
被加工孔长度L=50mm，切人量y=[d0/2cot+（1~2）]=[14/2cot60°+（1~2）]mm=5.2~6.2mm（式中d0为钻头直径（mm），Φ为钻头半顶角，常为60°）,查[3]表5-111得切人量y=6mm,切出量△=4m。
T基本
=
=0.37min
7.1.2.6确定辅助时间T辅助。
查[3]表2-19得变换刀架时间为0.8min，变速或变换进给量0.02min，启动调节切削液为0.05min，共计T辅助=0.12min.
7.1.3扩
mm孔至Φ15
mm。
7.1.3.1确定背吃刀量ap。
端面总加工余量为0.5mm，一次走刀加工完成，ap=0.5mm。
7.1.3.2确定进给量f。
查[3]表5-111得f=0.4~0.5mm/r，根据C6132卧式车床的横向进给量查[2]表2-11取f=0.49mm/r.
7.1.3.3确定切削速度Vc。
查[3]表5-110得Cv=242，m=0.2,xv=0.15,yv=0.35,修正系数kMv=0.77,kHv=1.18,khv=0.8,ktV=0.81,ktv=1.0,刀具寿命选T=60min。
故
=
×0.77×1.18×0.8×0.81×1.0
=1100m/min
7.1.3.4确定机床主轴转速n。
n=1000Vc/πdw
=1000×1100/π×50r/min
=1150r/min
查[2]表2-11得相近较小的机床转速为n=1000r/min.所以实际的切削速度Vc=83.8m/min.
7.1.3.5计算基本时间T基本。
切削加工长度L=50mm，端面车刀选用主偏角kr=90°,背吃刀量ap=0.6mm,查[3]表5-111得切出及切人量y+△=2mm。
T基本
=
=0.05min
7.1.3.6确定辅助时间T辅助。
查[3]表2-19得装夹工件时间为0.8min，启动机床为0.02min，启动调节切削液为0.05min，取量具并测量尺寸为0.5min,共计T辅助=1.37min.
7.1.4孔口倒角：
查[2]表2-11取n=700r/min，
T基本时间=0.03min，
T辅助时间=0.08min。
7.2工序30粗车Ф25
mm外圆及端面
7.2.1确定背吃刀量ap。
端面总加工余量为5mm,两次走刀加工。
ap=2.5mm
7.2.2确定进给量f。
查[3]表5-111得f=0.4~0.5mm/r，根据C6132卧式车床的横向进给量查[2]表2-11取f=0.46mm/r。
7.2.3确定切削速度Vc。
查[3]表5-110得Cv=242，m=0.2,xv=0.15,yv=0.35,修正系数kMv=0.77,kHv=1.18,khv=0.8,ktV=0.81,ktv=1.0,刀具寿命选T=60min。
故
=
×0.77×1.18×0.8×0.81×1.0
=71.85mm/r
7.2.4确定机床主轴转速n.
n=1000Vc/πdw
=457r/min
查[2]表2-11得相近较小的机床转速n=350所以实际的切削速度Vc=45.8m/min
7.2.5计算基本时间T基本,切削加工长度35,端面车刀选用主偏角kv=90,背吃刀具ap=2.5,查表得切入量及切出量y+△=2mm，
T基本
×2
=
=0.46min
7.2.6辅助时间T辅助,查[3]表2-19得装夹工件时间为0.8min,启动机床时间为0.02min,启动调节切削液为0.05min取量具并测量尺寸为0.5min,T辅助=1.44min。
7.3工序50精车Φ25
0.0065mm外圆及端面、镗Φ12mm孔
7.3.1精车Φ25
0.0065mm外圆及端面
7.3.1.1确定背吃刀量ap。
端面总加工余量为0.15mm，一次走刀加工完成，ap=0.15mm。
7.3.1.2确定进给量f。
查[3]表5-111得f=0.4~0.5mm/r，根据C6132卧式车床的横向进给量查[2]表2-11取f=0.46mm/r.
7.3.1.3确定切削速度Vc。
查[3]表5-110得Cv=242，m=0.2,xv=0.15,yv=0.35,修正系数kMv=0.77,kHv=1.18,khv=0.8,ktV=0.81,ktv=1.0,刀具寿命选T=60min。
=
×0.77×1.18×0.8×0.81×1.0
=109.6m/min
7.3.1.4确定机床主轴转速n。
n=1000Vc/πdw
=1000×109.6/π×50r/min
=697r/min
查[2]表2-11得相近较小的机床转速为n=500r/min.所以实际的切削速度Vc=65.4m/min。
7.3.1.5计算基本时间T基本。
切削加工长度L=35mm，端面车刀选用主偏角kr=90°,背吃刀量ap=0.15mm,查[3]表5-111得切出及切人量y+△=2mm。
T基本
=
=0.16min
7.3.1.6确定辅助时间T辅助。
查[3]表2-19得装夹工件时间为0.8min，启动机床为0.02min，启动调节切削液为0.05min，取量具并测量尺寸为0.5min,共计T辅助=1.37min.
7.3.2镗Φ12mm孔
7.3.2.1确定背吃刀量ap。
端面总加工余量为0.75mm，一次走刀加工完成，ap=0.74mm。
7.3.2.2确定进给量f。
查[3]表5-111得f=0.3~0.4mm/r，根据T68卧式万能铣镗床的横向进给量查[2]表2-11取f=0.37mm/r。
7.3.2.3确定切削速度Vc。
查[3]表5-110得Cv=242，m=0.2,xv=0.15,yv=0.35,修正系数kMv=0.77,kHv=1.18,khv=0.8,ktV=0.81,ktv=1.0,刀具寿命选T=60min。
=
×0.77×1.18×0.8×0.81×1.0
=93.1m/min
7.3.2.4确定机床主轴转速n。
n=1000Vc/πdw
=1000×93.1/π×50r/min
=593r/min
查[2]表2-11得相近较小的机床转速为n=500r/min.所以实际的切削速度Vc=65.4m/min
7.3.2.5计算基本时间T基本。
切削加工长度L=35mm，选用硬质合金镗刀刀头,背吃刀量ap=0.15mm,查[3]表5-111得切出及切人量y+△=2mm。
T基本
=
×2
=0.4min
7.3.2.6确定辅助时间T辅助。
查[3]表2-19得装夹工件时间为0.8min，启动机床为0.02min，启动调节切削液为0.05min，取量具并测量尺寸为0.5min,共计T辅助=1.37min。
7.4工序60精车
外圆、精车Φ27mm外圆、精车30mm长外圆锥面、镗Φ21mm孔，孔口倒角。
7.4.1精车
外圆
7.4.1.1确定背吃刀量ap。
端面总加工余量为2mm，一次走刀加工完成，ap=2mm。
7.4.1.2确定进给量f。
查[3]表5-111得f=0.4~0.5mm/r，根据C6132卧式车床的横向进给量查[2]表2-11取f=0.46mm/r.
7.4.1.3确定切削速度Vc。
查[3]表5-110得Cv=242，m=0.2,xv=0.15,yv=0.35,修正系数kMv=0.77,kHv=1.18,khv=0.8,ktV=0.81,ktv=1.0,刀具寿命选T=60min。
=
×0.77×1.18×0.8×0.81×1.0
=75m/min
7.4.1.4确定机床主轴转速n。
n=1000Vc/πdw
=1000×75/π×50r/min
=477r/min
查[2]表2-11得相近较小的机床转速为n=350r/min.所以实际的切削速度Vc=62.3m/min。
7.4.1.5计算基本时间T基本。
切削加工长度L=46mm，端面车刀选用主偏角kr=90°,背吃刀量ap=2mm,查[3]表5-111得切出及切人量y+△=2mm。
T基本
=
=0.3min
7.4.1.6确定辅助时间T辅助。
查[3]表2-19得装夹工件时间为0.8min，启动机床为0.02min，启动调节切削液为0.05min，取量具并测量尺寸为0.5min,共计T辅助=1.37min.
7.4.2精车Φ27mm外圆
7.4.2.1确定背吃刀量ap。
端面总加工余量为1.5mm，一次走刀加工完成，ap=1.5mm。
7.4.2.2确定进给量f。
查[3]表5-111得f=0.4~0.5mm/r，根据C6132卧式车床的横向进给量查[2]表2-11取f=0.46mm/r.
7.4.2.3确定切削速度Vc。
查[3]表5-110得Cv=242，m=0.2,xv=0.15,yv=0.35,修正系数kMv=0.77,kHv=1.18,khv=0.8,ktV=0.81,ktv=1.0,刀具寿命选T=60min。
=
×0.77×1.18×0.8×0.81×1.0
=77m/min
7.4.2.4确定机床主轴转速n。
n=1000Vc/πdw
=1000×77/π×50r/min
=493r/min
查[2]表2-11得相近较小的机床转速为n=350r/min.所以实际的切削速度Vc=49.5m/min。
7.4.2.5计算基本时间T基本。
切削加工长度L=10mm，端面车刀选用主偏角kr=90°,背吃刀量ap=1.5mm,查[3]表5-111得切出及切人量y+△=2mm。
T基本
=
=0.07min
7.4.2.6确定辅助时间T辅助。
查[3]表2
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