花键传动轴零件设计.docx
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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。
（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—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》（以下称《工艺手册2》）得，
Vc＝Cv/Tmapxvfyv
算得Vc＝70m/min
5）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—99
2．切削用量
1）切削深度:
ap＝3mm《工艺手册》表11—26
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
Vc＝Cv/Tmapxvfyv＝138m/min
5）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—26
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
Vc＝Cv/Tmapxvfyv＝123m/min
5）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—27
2）进给量：
f=0.14mm/r《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＝60min。
4）计算切削速度
由《工艺手册2》表8.4—8，得
Vc＝Cv/Tmapxvfyv＝198m/min
5）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0.2
K——系数1.10
v——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N
N=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“主轴箱轴”的机械加工工艺及工艺设备
设计者潘帅
指导教师程雪丽
河南机电高等专科学校
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
主轴箱轴
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*180mm
1
1
设备名称
设备型号
设备编号
同时加工件数
车床
CR6150
1
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/min
m/min
mm/r
mm
机动
辅助
1
切割棒料
通用夹具，A型机夹切断车刀
360
79
0.20
36
1
设计（日期）
校对（日期）
审核（日期）
标准化（日期）
会签（日期）
标记
处数
更改文件号
签字
日期
标记
处数
更改文件号
签字
日期
河南机电高等专科学校
机械加工工序卡片
产品型号
零件图号
产品名称
零件名称
主轴箱轴
共
8
页
第
2
页
车间
工序号
工序名称
材料牌号
金工车间
2
粗车端面，钻中心孔
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*180mm
1
1
设备名称
设备型号
设备编号
同时加工件数
车床
CR6150
1
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/min
m/min
mm/r
mm
机动
辅助
1
粗车Ф55断面
通用夹具，45°端面车刀
6000
120
0.25
3
1
2
钻中心孔
通用夹具，中心钻（B型）
600
120
0.25
1.25
1
3
铰中心孔
通用夹具
200
60
0.1
1
1
设计（日期）
校对（日期）
审核（日期）
标准化（日期）
会签（日期）
河南机电高等专科学校
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
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8
页
第
3
页
车间
工序号
工序名称
材料牌号
金工车间
3
粗车外圆
40MnB
毛坯种类
毛坯外形尺寸
每毛坯可制件数
每台件数
锻件
55mm*180mm
1
1
设备名称
设备型号
设备编号
同时加工件数
车床
CR6150
1
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/min
m/min
mm/r
mm
机动
辅助
1
粗车Ф35外圆
顶尖，45°外圆车刀
600
87
0.75
1
1
设计（日期）
校对（日期）
审核（日期）
标准化（日期）
会签（日期）
河南机电高等专科学校
机械加工工序卡片
产品型号
零件图号
产品名称
零件名称
主轴箱轴轴
共
8
页
第
4
页
车间
工序号
工序名称
材料牌号
金工
4
去毛刺
40MnB
毛坯种类
毛坯外形尺寸
每毛坯可制件数
每台件数
锻件
55mm*180mm
1
1
设备名称
设备型号
设备编号
同时加工件数
车床
CR6150
1
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/min
m/min
mm/r
mm
机动
辅助
1
粗车外圆Ф40
顶尖，45°外圆车刀
600
90
0.75
4
2
2
粗车外圆Ф51
顶尖，45°外圆车刀
600
69
0.75
2.75
2
3
粗车外圆Ф45
顶尖，45°外圆车刀
600
60
0.75
2.5
1
4
去毛刺
顶尖，45°外圆车刀
500
80
0.75
0.05
1
设计（日期）
校对（日期）
审核（日期）
标准化（日期）
会签（日期）
标记
处数
更改文件号
签字
日期
标记
处数
更改文件号
签字
日期
河南机电高等专科学校
机械加工工序卡片
产品型号
零件图号
产品名称
零件名称
共
8
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第
5
页
车间
工序号
工序名称
材料牌号
金工车间
5
精车
40MnB
毛坯种类
毛坯外形尺寸
每毛坯可制件数
每台件数
锻件
55mm*180mm
1
1
设备名称
设备型号
设备编号
同时加工件数
车床
CR6150
1
夹具编号
夹具名称
切削液
顶尖
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/min
m/min
mm/r
mm
机动
辅助
1
半精车Ф45外圆
顶尖，45°外圆车刀
900
131
0.14
1
1
2
半精车Ф51外圆
顶尖，45°外圆车刀
900
125
0.14
1
1
3
精车Ф40外圆
顶尖，45°外圆车刀
900
154
0.14
1.5
1
4
倒角
顶尖，45°外圆车刀
400
130
0.14
1
1
设计（日期）
校对（日期）
审核（日期）
标准化（日期）
会签（日期）
标记
处数
更改文件号
签字
日期
标记
处数
更改文件号
签字
日期
河南机电高等专科学校
机械加工工序卡片
产品型号
零件图号
产品名称
零件名称
共
8
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第
6
页
车间
工序号
工序名称
材料牌号
金工车间
6
精车
40MnB
毛坯种类
毛坯外形尺寸
每毛坯可制件数
每台件数
锻件
55mm*180mm
1
1
设备名称
设备型号
设备编号
同时加工件数
车床
CR6150
1
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/min
m/min
mm/r
mm
机动
辅助
1
精车Ф35外圆
顶尖，45°外圆车刀
900
100
0.14
1.5
1
设计（日期）
校对（日期）
审核（日期）
标准化（日期）
会签（日期）
标记
处数
更改文件号
签字
日期
标记
处数
更改文件号
签字
日期
河南机电高等专科学校
机械加工工序卡片
产品型号
零件图号
产品名称
零件名称
主轴箱轴
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车间
工序号
工序名称
材料牌号
金工车间
7
铣花键槽
40MnB
毛坯种类
毛坯外形尺寸
每毛坯可制件数
每台件数
锻件
55mm*180mm
升级会员 