花鍵軸課程設計

1、目錄設計任務書-3課程設計說明書正文-4一 零件的分析- 41 零件的作用:- -42 零件的結構特點- 43 確定主要、次要加工表面及其加工方法- 4二 生產(chǎn)綱領和生產(chǎn)類型，確定工藝的基本特征-5三 確定毛坯的制造形式以及繪制毛坯圖-5四 擬定工藝路線-61 基準的選擇-62 決定個表面的加工方法以及加工余量-73 制定工藝路線-74 工藝設備的選擇-85 填寫工藝過程卡-9五 確立切削用量及基本工序-91 工序一 下棒料-92 工序二 加一端，車端面，見平即可，鉆中心孔B3/7.5-93 工序三 以兩中心孔定位裝夾工件粗車外圓各部-104 工序四 去毛刺-115 工序五 以兩中心孔定位裝夾

2、工件，半精車，精車各部尺寸，倒角-116 工序六 以兩中心孔定位裝夾工件，粗、精銑花鍵-117 工序七 熱處理：調質處理HRC30 -128 工序八 以兩中心孔定位裝夾工件，粗磨，精磨-139 工序九 按圖樣要求檢查各部尺寸及精度-1310 填寫機械加工工序卡片-13六 夾具的設計-14七 設計心得體會-15機械制造工藝與機床夾具課程設計任務書設計題目：“花鍵軸”零件的機械加工 工藝規(guī)程一 任務及要求： 1.繪制零件圖和毛坯圖綜合圖 各1張 2.機械加工工藝卡 1份 3.機械加工工序卡 1套 4.說明書 1份二 時間分配： 課程設計時間為一周，具體非配如下： 1.熟悉零件畫零件毛坯綜合圖 1天

3、 2.選擇加工方案填寫工藝文件 2.5天 3.編寫說明書 1.5天三 原始資料: 1.生產(chǎn)類型 小批生產(chǎn) 2.生產(chǎn)條件 車間現(xiàn)有設備四 方法與步驟： 參考教材課程設計指導書部分五 要求交電子版和紙質課程設計 （一人有二道工序數(shù)控加工程序）設計任務書河南工業(yè)職業(yè)技術學院機械加工技術課程設計任務書設計題目：“花鍵軸”零件的機械加工 工藝規(guī)程 設計內容：1. 產(chǎn)品零件圖2. 產(chǎn)品毛坯圖3. 機械加工工藝過程卡4. 機械加工工序卡片5. 課程設計說明書班 級：定 向 0901 班設 計 者： 李 寧 指 導 老師： 教研室主任： 2011年5月18日課程設計說明書正文一 零件的分析，并進行結構工藝性審

4、查零件的分析包括零件結構及其工藝性分析和零件的技術要求的分析該零件是軸類零件，外圓柱面需要在普通車床上進行車削。同時它也是花鍵軸，鍵槽部分需要用銑床銑出。零件的技術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

5、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量要求的分析?？梢钥闯龅氖腔ㄦI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1.52.5，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 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 零件的結構特點花鍵軸的鍵槽部分有硬度要求，鍵槽部分和35光軸的精度要求較高，因此在半精車后應先銑鍵槽，

6、將鍵槽部分調質處理后，最后粗磨和精磨鍵槽部分和35光軸。3 確定主要、次要加工表面及其加工方法38鍵槽部分和35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質處理再粗磨和精磨；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)綱領和生產(chǎn)類型，確定工藝的基本特征零件的生產(chǎn)綱領N=Q×n×(1+a%+b%)=324（件）式中 -產(chǎn)品的生產(chǎn)綱領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)類型為小批量生產(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

7、爪卡盤粗加工，后以兩中心孔定位精加工；較多采用專用夾具、專用量具。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是：根據(jù)零件的技術要求、結構特點、材料、生產(chǎn)綱領等方面的要求、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)以及大型零件毛坯。模鍛

8、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)批量和技術要求，應選擇自由鍛毛坯進行加工材料是C45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528，在軸線長度方向和軸向直徑的毛坯余量均為4±1mm（圖3-1 毛坯圖）。圖3-1 毛坯圖技術要求：1.未標注出的自由鍛斜度5°； 2.毛刺不大于1；3.表面缺陷深度：非加工面不大于0.5，加工面不大于實際余量的1/2；4.上下模的錯差不大于1。 四 擬定工藝路線（一）基準的選擇1、 基準的選擇：基準的選擇包括粗基準和精基準的選擇：粗基準的

9、選擇 應考慮兩個問題：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。 為了保證加工面與不加工面之間的位置要求，應選不加工面為粗基準。 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，應選擇毛坯余量最小的面位粗基準。b. 為了保證重要加工面的加工余量均勻，應選重要加工面為粗基準。c. 粗基準的選擇應盡可能使工件上個加工表面總的金屬切除量最小。 粗基準應避免重復使用，在同一尺寸方向上通常只允許使用一次。 選作粗基準的表面應平整光潔，要避開鍛造飛邊和鑄造澆冒口、分型面、毛刺等缺陷，以保證定位準確，夾緊可靠。精基

10、準的選擇 選擇精基準時，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，夾具結構簡單，使零件的制造較為經(jīng)濟、容易。 應遵循的原則： 基準重合原則 基準統(tǒng)一原則 自為基準原則 互為基準原則根據(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做為設計和工藝基準。（二） 確定表面的加工方法以及加工余量38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)調質處理后粗磨（加工余量0.6mm）、精磨（加工余量0.4mm）。35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

11、.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），由于本設計規(guī)定的零件為小批量生產(chǎn)，應該采用調整加工。因此在計算最大、最小加工余量時應按調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，應當是使零件的幾何形狀、尺寸精度及位置精度等技術要求能得到合理的保證，在生產(chǎn)綱領已經(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，還應當考慮經(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)程制訂過程中的關鍵階段，是工藝規(guī)程制訂的總體設計，其主要任務

12、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容。1. 加工方法的選擇應考慮因素： 按經(jīng)濟精度選擇加工方法。工件材料的性質工件的形狀和尺寸生產(chǎn)類型生產(chǎn)率和經(jīng)濟性具體生產(chǎn)條件特殊要求2. 加工階段的劃分工藝過程分為四個加工過程： 粗加工階段 半精加工階段 精加工階段 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，應選擇粗車半精車精車粗銑花鍵精銑花鍵調制處理外圓磨削因為工件是小批量的，而且有一定的位置精度，因此應工序分散3. 加工順序的安排（1） 機械加工工序的安排原則 基面先行先粗后精先主后次先面后孔次要表面可穿插在各階段進行加工安排加工順序還要考慮車間設備布置情況（

13、2） 熱處理工序的安排 預備熱處理。包括退火、正火和調制處理，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和金屬切削工藝學先擬定出兩種方案： 方案一：粗車半精車粗磨（除了35光軸部分和38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35光軸部分和38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，應該選擇方

14、案一。在生產(chǎn)綱領已經(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，還應當考慮經(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 加一端，車端面，見平即可，倒頭裝夾工件，車端面，保證總長170mm鉆中心孔B3/7.5；工序三 以兩中心孔定位裝夾工件粗車外圓各部；工序四 去毛刺；工序五 以兩中心孔定位裝夾工件，半精車，精車除了35光軸部分和38鍵槽部分以外的外圓尺寸，倒角；工序六 以兩中心孔定位裝夾工件，粗、精銑花鍵；工序七 熱處理：調質處理HRC30；工序八 以兩中心孔定位裝夾工件，粗磨，精磨；工序九 按圖樣要求檢查各

15、部尺寸及精度。（四） 工藝設備的選擇 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CA6140 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選擇刀具，車刀W18Cr4V高速鋼，牌號W18和硬質合金鋼車刀，牌號YT15；砂輪陶瓷劑平行小砂輪；銑刀高速鋼尖齒槽銑刀（刀具的選擇依據(jù)在“五 確立切削用量及基本工序”中有具體闡述）。夾具的選擇：三爪卡盤，兩中心孔定位夾具。（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（

16、1）加工條件：工件材料為45鋼,b=0.61G Pa（機械工程材料表5-6），2025HRC。機床為車床 CA6140 型普通車床（金屬機械加工工藝人員手冊表7-4）。刀具：W18Cr4V高速鋼，牌號W18,硬度63-66HRC,還有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（金屬機械加工工藝人員手冊表1129）。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0.40.6mm，壽命T=60min。4

17、）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確定機床主軸轉速：ns1000 Vc /dw319r/min。按機床說明書，與319r/min相近的機床轉速為360 r/min，故選360 r/min的轉速。Vffn0.20×36072mm/min。所以實際切削速度為v79 mm/min。2 工序二 加一端，車端面，見平即可，鉆中心孔B3/7.5（1）加工條件：工件材料為45鋼,b=0.61G Pa機械工程材料表5-6，2025HRC。機床：車床CA6140。刀具：硬質合金鋼車刀，牌號YT15，硬度78HRC，（金屬機械

18、加工工藝人員手冊表103）；45°端面車刀尺寸：L140mm,h25mm,b16mm（金屬機械加工工藝人員手冊表1099）；選用帶護錐中心鉆（B型），d2.50mm，材料為高速鋼（查金屬機械加工工藝人員手冊表10180），主軸轉速n628r/min，切削深度df=10mm。（2）加工要求：車45端面，然后倒頭裝夾，車38端面，保證總長170mm，鉆中心孔。（3）切削用量1）切削深度: ap3mm 金屬機械加工工藝人員手冊表1126。2）進給量: f0.25mm/r 金屬機械加工工藝人員手冊表1126。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1125，后刀面最大磨損為1

19、.01.4mm。壽命T60min。4）計算切削速度：由金屬機械加工工藝人員手冊2表8.48，得Vc Cv/Tm apxv f yv138m/min確定機床主軸轉速：ns1000 Vc /dw628r/min按機床說明書與628r/min相近的機床轉速為600r/min，故選擇600r/min的機床。所以實際切削速度為，v120m/min，Vffn0.25×600150mm/min3 工序三 以兩中心孔定位裝夾工件粗車外圓各部（1）加工條件：工件材料為45鋼,b=0.61G Pa機械工程材料表5-6，2025HRC。機床：CA6140 金屬機械加工工藝人員手冊。刀具：WCTiC，硬質合

20、金鋼車刀，牌號YT15，硬度78HRC（金屬機械加工工藝人員手冊表103）；95°外圓車刀，L=140mm，h=25mm，b=16mm（金屬機械加工工藝人員手冊表10100）。（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1126）。2）進給量：f=0.75mm/r（金屬機械加工工藝人員手冊表1126）。3) 查后刀面最大磨損及壽命:后刀面最大磨損為1.01.4mm，壽命T60min（查金屬機械加工工藝人員手冊表1125）。4）計算切削速度：由金屬機械加工工藝人員手冊2表8.48，得：Vc Cv/Tm ap

21、xv f yv123m/min確定機床主軸轉速：ns1000 Vc /dw612r/min根據(jù)機床選取n612r/min；Vffn0.75×600450mm/min所以實際切削速度為：v120m/min。粗車不同軸處的切削速度：Vc2=dn1000=90m/min，Vc3=dn1000=87m/minVc4=dn1000=69m/min，Vc5=dn1000=60m/minVc6=dn1000=49m/min計算基本工時：tmL/Vf170/4500.378min4 工序四 去毛刺用去毛刺刮刀手工去毛刺。5 工序五 以兩中心孔定位裝夾工件，半精車，精車各部尺寸，倒角（1）加工條件：工

22、件材料為45鋼,b=0.61G Pa機械工程材料表5-6，2025HRC。機床：CA6140（ 查金屬機械加工工藝人員手冊）刀具：WCTiC，硬質合金鋼車刀，牌號YT15，硬度78HRC（金屬機械加工工藝人員手冊表103）；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10100）。（2）加工要求：精車各部尺寸，即除了35光軸部分和38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1127）；2）進給量：f=0.14mm/r（金屬機械加工工藝人員手冊表1127）。3）查后

23、刀面最大磨損及壽命：后刀面最大磨損為0.40.6mm，壽命T60min（查金屬機械加工工藝人員手冊表1125）。4）計算切削速度：由金屬機械加工工藝人員手冊2表8.48，得Vc Cv/Tm apxv f yv198m/min確定機床主軸轉速：ns1000 Vc /dw955r/min（根據(jù)機床選取n900r/min）Vffn0.14×900126mm/min所以實際切削速度為，v176m/min5）精車不同軸處的切削速度： Vc2=dn1000=131m/min，Vc3=dn1000=125m/min， Vc4=dn1000=100m/min，Vc5=dn1000=86m/min，

24、Vc6=dn1000=68m/min。6）計算基本工時tm =L/Vf=2min6 工序六 以兩中心孔定位裝夾工件，粗、精銑花鍵。（1）加工條件：工件材料為45鋼, 38鍵槽部分經(jīng)調質處理后硬度達到30HRC。銑床：X6132 型萬能臥式升降臺銑床。（2）加工要求：以兩中心孔定位裝夾工件，粗、精銑花鍵。（3）切削用量：1）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。2）選取每齒進給量af：根據(jù)銑刀結構及其參數(shù)，加工性質和銑削寬度ae=（120-112）/2=4mm，按表選取每齒進給量af=0.04mm/z。3）確定刀具耐久度T：按

25、表18.214確定銑刀耐久度T=120min4）選取切削速度V：根據(jù)表18.214選取切削速度V，按條件D=40；L=1016；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18.219，工件硬度為30HRC時，取Km=1.27，最后確定V=V1，KmV=45×1.27=57.15m/min。5）確定銑床主軸轉速N：N=100V/D=1000×57.15/×100=181.91r/min6）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=×100×

26、;190/1000=59 r/min7）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。8）效驗機床電動機功率：選取切削功率Pm=1.1kw按公式Pm×Pe，則 1.10.85×7.5 所以滿足要求9）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。10）切削工時：計算機動時間：Tm=LN/Vf=424×16/136.8=35.9min。7 工序七 熱處理：

27、調質處理HRC30（1）加工條件：工件材料為45鋼,b=0.61G Pa（查模具材料及表面處理表5-6），2025HRC。（2）要求：對38鍵槽部分進行調質處理后達到HRC30，要求在粗磨和精磨之后淬硬深度達到1.52.5mm（這一步很重要，調質處理決定了花鍵軸工作部位的機械性能）（3）計算：此時的調質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=1.52.5mm，其工序基準和設計基準不重合，要保證零件的淬硬深度達到1.52.5mm，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公式1

28、-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+0.0150.05=1.01mm下 偏 差：ei= -0.03（-0.01），則ei= -0.01可知此時的淬硬深度h=1.993.01mm（4）調質處理：將45鋼（830850）加熱水冷淬火后取出，分別按工藝放入200、400、600的爐內進行回火，回火保溫時間30min，出爐空冷。（參考工程材料與成形工藝）8 工序八 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45鋼,經(jīng)調質處理后硬度達到30HRC。機床：磨床MMB1312 萬能磨床，表明粗糙度0.16um（金屬機械加工工

29、藝人員手冊表7117）。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，選擇結果為 WA46KV6P20×4×6 其含義為：砂輪磨料為白剛玉，粒度為46，硬度為中軟1級，陶瓷結劑，D=35mm，H=10mm，d=6mm(金屬機械加工工藝人員手冊表11281)。（2）加工要求：以兩孔定位裝夾。粗、精磨38和35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11172查得，ap=0.0222mm/s，工件縱向進給量fa=0.5mm/r，砂輪速度V=20m/min ，轉速n=1050r/min。（4）切削工時：當加工一個表面時 ： 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=0.8222min9 工序九 按圖樣要求檢查各部尺寸及精度使用量具檢查工件的尺寸和精度。10 填寫機械加工工序卡片加工工序設計完之后，要求以表格或者卡片的形式確定下來，以便指導工人操作和用于生產(chǎn)工藝管理，（機械加工工序卡片見附表）。六 夾具的設計1、 定位基準的選擇出于定位簡單和快速的考慮而且要保證