洛阳理工学院花键轴课程设计精品.docx

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洛阳理工学院花键轴课程设计精品

机械制造基础课程设计说明书

.、八、一

前言

本次课程设计的目的是：

培养学生运用机械制造工艺知识，独立地分析和解决工艺问题，初步具备设计中等复杂程度零件工艺规程的能力，同时培养学生综合运用铸、锻、焊、切削加工等各种加工方法的能力，并且培养学生查阅并运用有关设计手册、相关标准和技术资料的能力，在课程设计的同时进一步培养学生识图、制图、运算与编写技术文件的基本技能。

二、零件分析

2.1．零件名称：

花键轴

2.2．零件材料：

45#钢

2.3零件的作用：

传动作用

2.4零件的结构工艺分析：

该零件是轴类零件，外圆柱面只需在普通车床上进行车削即可满足要求。

同时它也是花键轴，键槽部分需要用铣床铣出才能达到要求精度与表面粗糙度。

2.5零件的技术要求分析：

（1）精度分析：

花键槽的高度精度很高，需要特殊加工才能满足，如外圆磨削。

其余尺寸用普通车床就可满足。

（2）表面粗糙度要求的分析：

花键轴中花键槽、单键槽所在外圆、①40的外圆的表面粗糙度要求

都比较高，达到0.8，这需要先在普通车床上进行粗车、半精车、精车，最后通过外圆磨削来实现。

（3）热处理要求的分析：

这个花键轴的硬度要HRC48~52，这要考虑进行表面淬火处理，需要注意的是选择淬火的时机，需要将淬火安排在合适的工序中。

三工艺设计及拟定工艺路线

3.1毛坯生产类型：

小批量生产

3.2毛坯选择并绘制毛坯图1．零件的材料分析：

45#钢2．毛坯的获得方法：

自由锻

4.毛坯尺寸：

松0X205mm

5.毛坯图

3.3制定工艺路线

1.工艺路线方案：

工序1.粗车工序2精车

工序3磨削工序1.粗车工序2精车工序3精细车

2.工艺路线比较方案一的特点：

加工速度快，成本低。

方案二的特点：

尺寸精度比方案一高，但是方案二的成本高于方案一。

综合考虑两种方案的经济性和生产率，应该选择方案一。

3.4确定表面的加工方法以及加工余量

①52的花键槽部分和①30的单键槽部分先粗车后半精车（加工余量

0.5mm）,粗铣和精铣键槽，经调质处理后粗磨、精磨。

①40光轴部分先粗车后

半精车（加工余量2mm）,最后粗磨、精磨；其他表面依次粗车、半精车（加工余量2mm）和精车（加工余量0.5mm）即可。

3.5填写工艺卡

四确立切削用量及基本工序

4.1选择毛坯：

选用松0X205mm的热轧圆钢作毛坯。

4.2锻造毛坯：

在始锻温度为1200C,经锻温度为800C,保温时间

0.25~0.7min/mm,空气冷却的条件下对毛坯进行自由锻处理。

4.3退火处理：

将毛坯放入退火炉中，加热至650E左右，并保持3~5min/mm缓慢冷却至室温。

4.4车端面，钻中心孔

加工条件：

工件材料为45#钢，（Tb=0.61GPa（《机械工程材料》表5-6）。

选择车床：

CA6140型普通车床（《车削工艺技术》P8）

选择刀具：

1.由于45#钢为碳素钢所以选择刀具为硬质合金钢车刀，牌号YT15,

硬度78HRC抗弯强度1.15GPa（《车削技术工艺》表3-3）;

2.45°端面车刀尺寸：

L=140mm,h=25mm,b=16mm（车工速查速算实

用手册》表4-26）

3.中心钻：

带护锥中心钻（B3.15型）参数D1=1011=4.03,1=2.8

（《车工速查速算实用手册》表B-2）主轴转速n=628r/min切削深度

df=10mm

4.夹具：

二爪卡盘

加工要求：

1.车①50的A端面，然后将工件掉头装夹车直径为50的外圆面。

两端切削长度均为7.5mm保证总长265mm.

图1

2•钻A,B两端的中心孔。

二、粗车各部分外圆

加工条件：

工件材料为45钢，cb=0.61GPa《机械工程材料》表5-6

选择车床：

CA6140型普通车床（《车削工艺技术》P8）

选择刀具：

WC+Ti+C,硬质合金钢车刀，牌号YT15，硬度78HRC（《车削技术工艺》表3-3）。

95。

外圆车刀，L=140mm,h=25mm,b=16mm（《车工速查速算实用手册》表4-26。

切削用量：

切削深度：

ap=2mm

进给量：

f=0.75mm/r

工件装夹：

方案一：

用“双顶尖”法装夹工件

方案二：

用“一夹一顶”法装夹工件。

比较：

由于工件长度适中不必要进行多次装夹而且两顶尖法装夹工件的刚度较差，所以不适合采用方案一，此处采用方案二装夹工件，用三爪自定心卡盘夹紧工件同时用后顶尖顶住工件

加工工件：

1.对C部进行4次车削加工，保证C部径向尺寸为54mm径向加工余量为2mm从A与C交界处开始向B端量取100mn并划线做标记（图2）

2.自划线处开始向右到B端进行2次车削加工，保证这部分径向尺寸为50mm径向加工余量为2或3mm并自划线处开始向右到B端量取42mn余下的切断，轴向加工余量为9.5mm图3）

A

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—>—

8

LJ

122,5

ICit

£64,5

图3

3.B端向A端量取32mm并划线标记，然后对该部分进行2次车削加,保证径向尺寸为42mm加工余量为2mm图4）

图4

4.将工件调头装夹，由于三爪自定心卡盘的夹持长度一般不少于10mm且为了防止工件轴向窜动将加持位子选在B与D形成的台阶处，这种加持方法不仅避免了以上提到的两种问题大大提高了加工的安全系数而且是工件能承受较大的切削力。

5.从D与C交界的台阶处开始用内卡钳或钢板尺测量距离A端90mm

处，在此处进行出细线，对划线处及其A端所有部分进行1次车削加工至直径为50mm径向加工余量为2或3mm图5）

图5

7.用内卡钳或钢板尺测量距离A端122.5mm处，在此处进行对刀并

刻出细线，对细线及其A端部分进行2次切削加工至直径为42mm径向加工余量为2mm图6）

8.用内卡钳或钢板尺测量距离A端92.5mm处，在此处进行对刀并刻出细线，将吃刀量改为1mm对划线处及其A端所有部分进行1次车削加工，外圆面直径为40,径向留有2mm的加工余量。

（图7）

图7

9用内卡钳或钢板尺测量距离A端62.5mm处，在此处进行对刀并刻

出细线，对划线处及其A端所有部分进行2次车削加工，外圆面直

径为32mm径向留有2mm的加工余量；并自A与F的交界阶梯处向

A端量取87mm勺长度将多余长度车掉（图8）.

图8

三、调制处理：

HB24—280

四、1•修中心孔。

2.半精车各外圆面，具体步骤、车床、刀具以及工件的装夹与粗车相同，将径向和轴向加工余量均缩小到1—2mm即可。

（图9）

五、精加工各尺寸及倒角

加工条件：

工件材料为45钢，cb=0.61GPa《机械工程材料》表5-6

选择车床：

CA6140型普通车床（《车削工艺技术》P8）

选择刀具：

WC+Ti+C,硬质合金钢车刀，牌号YT15，硬度78HRC（《车削

技术工艺》表3-3）。

95°外圆车刀，L=140mm，h=25mm，b=16mm（《车工速查速算实用手册》表4-26。

切削用量：

切削深度：

ap=0.2mm

进给量：

f=0.14mm/r

工件装夹：

由于这一步进行的是精加工为保证工件同轴度精度此过程选用

“双顶尖”法装夹工件。

具体装夹方法：

工件安装于前后顶尖之间两端由顶尖支撑，前顶尖为固定顶尖，装在主轴锥孔内，同主轴一起转动；后顶尖为活动顶尖，装在尾座套筒内。

然后用拨盘或三爪卡盘与鸡心卡盘夹头配合装夹工件。

工件加工：

1.经过半精加工的工件在轴向上仍留有1—2mm勺加工余量，精加工的第一步即将两端的加工余量去除，严格保证零件总为255mm（图10）

图10

2.将精确直径应该为300.040.03mn和400.024°.002的外圆面分别加工到

直径为30.20-0.1和和40.2】0.1的外圆面，由于其他的外圆面的表面粗糙度为1.6或3.2精车加工已经可以达到标准，所以直接车到精确值即可。

（图11）

图11

4.在精确直径应为40°.0240.002和直径应为3O°.04o.o3mm勺外圆面根部加

工宽4mn深0.5m的越程槽。

（越程槽的作用：

越程槽类似于退刀槽，如果轴肩没有越程槽，磨床就会磨削不到根部，还会伤轴，造成挠度-变形。

所以考虑到后期的磨削加工特在表面粗糙度要求比较高的外圆根部添加越程槽。

（图12）

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图12（其中H,I,J为越程槽）

车A端的倒角，换为45。

车刀，进刀3mm。

车其他三处的倒角,用45。

车刀进刀2mm。

7.棱边倒钝：

用锂刀，倒角刀、砂布砂轮等对各棱边、尖角进行打

磨防止割伤。