花键轴的机械加工工艺规程及键槽夹具设计【毕业论文+CAD图纸全套】

买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 I 课程设计 (论文 ) 题 目 : 花键轴 的机械加工工艺规程及工艺 夹具设计 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 1 目录 1. 引言 . 2 2 工艺规程设计 . 7 件的分析 . 7 件的作用 . 7 件的工艺分析 . 8 艺规程设计 . 9 定毛坯的制造形式 . 9 件生产类型的选择 . 9 绘制毛坯 . 12 面的选择 . 13 定工艺路线 . 13 械加工余量，工序尺寸及毛坯尺寸的确定 . 17 定切削用量 . 18 3 夹具设计 . 24 序尺寸精度分析 . 24 位方案确定 . 24 位元件确定 . 24 位误差分析计算 . 25 紧方案及元件 确定 . 26 具总装草图 . 27 结 论 . 29 参考文献 . 30 致 谢 . 32 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 2 1 引言 机械制造技术基础课程设计是在学完了机械制造技术基础后的教学环节，它一方面要求学生通过设计能获得综合运用过去所学过的全部课程进行工艺及结构设计的基本能力，另外，也为以后做好毕业设计进行一次综合训练和准备。学生应当通过机械制造技术基础课程设计在下述各方面得到锻炼： 确的解决一 个零件在加工中的定位，夹紧以及工艺路线安排、工艺尺寸确定等问题，保证零件的加工质量。 生通过设计夹具的训练，应当获得根据被加工零件的加工要求，设计出高效、省力、既经济合理又能保证加工质量的夹具的能力。 握与本设计有关的各种资料的名称出处、能够做到熟练运用。 3 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 3 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 4 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 5 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 6 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 7 2 工艺规程设计 本零件，假设年产量为 5000件，每台机器需要该零件 1个，备品率为 19%，废品率为 每日工作班次为 1班。 该零件材料为 45，考虑到零件在 工作时有很多的要求，所以选择铸造。依据设计要求 Q=5000件 /年， n=1件 /台；结合生产实际，备品率 和 废品率 分别取 19%和 入公式得该工件的生产纲领 N=+ )（ 1+ )= /年 件的分析 件的作用 题目说给定的零件是 花键 轴，位于传动系统中，一般与配合使用。主要作用是用于空间交错的两轴间传递运动和动力的传动机构。零件上有两个的轴段，用于与轴承内圈相配合，其支承作用。零件上有带键槽的的轴头用于与联轴器相连接传递运动和动力。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 8 件的工艺分析 花键轴 轴这个零件从零件图上可以看出，它一共有四组加工表面，而这四组加工表面之间有一定的位置要求，现将这三组加工表面分述如下： 这一组的加工表面包括：两端中心孔以及端面和倒角的加工。其中主要加工表面为两端中心孔，这要是因为中心孔的轴线要用作后面加工的定位和工序基准。 端 外圆面为中心的加工表面 这一组的加工表面包括：轴段外圆面、一个的键槽、轴段外圆面。其中主要加工表面为轴段外圆面、一个的键槽，这是用来连接联轴器的。 端 外圆面为中 心的加工表面 这一组的加工表面包括：两个轴段的外圆面及左边倒角、右边定位轴肩。其主要加工表面为两个轴段的外圆面，这是用来与轴承内圈配合用于支承的。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 9 键 为中心的加工表面 这一组的加工表面包括：分度圆直径为 花键轴 、轴段外圆面及两侧的退刀槽。主这是用来配合用于传递运动和动力的。 这四组加工表面之间有着一定的位置要求，主要是： 轴头外圆面，两个轴段外圆面，轴段外圆面把两端中心孔轴线作为公共基准，有圆跳动要求。 键槽两侧面相对于有对称度要求。 由以上分析可知，对于这四组加工表面而言，我们可以先加工两端中心孔这 一组加工表面，然后以其轴线为基准，借助夹具进行其他三组表面的加工，并且保证它们之间的形状精度要求。 艺规程设计 定毛坯的制造形式 零件材料为 45 钢，考虑到 花键轴 在传动过程中收到的振动，载荷，受力等方面的影响，因此应该选用锻件，以便使金属纤维尽量不被切断，保证零件工作可靠，由于零件产量为中大批生产，而且零件的轮廓尺寸不大，可以采用模锻成型，这从提高生产率，保证加工精度上考虑，也是应该的。 件生产类型的选择 由以上分析可知。该轴零件的主要加工表面是平面及孔系。一般来说，保证平 面的加工精度要比保证孔系的加工精度容易。因此，对于轴来说，加工过程中的主要问题是保证孔的尺寸精度及位置精度，处理好孔和平面之间的相互关系。 零件毛坯的生产加工主要有三种方式：铸造、锻压、焊接。 一 常见零件毛坯类型 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 10 机械零件的常用毛坯包括铸件、锻件、轧制型材、挤压件、冲压件、焊接件、粉末冶金件和注射成型件。 1铸件是形状较复杂的零件毛坯，宜采用铸造方法制造。目前生产中的铸件大多数是砂型铸造，少数尺寸较小的优质铸件可采用特种铸造，如金属性铸造、熔模铸造和压力铸造等。 2锻件适用于强度要求较高，形状 比较简单的零件毛坯，锻造方法有自由锻和模锻。自由锻的加工余量大，锻件精度低，生产率不高，适用于单件小批量生产以及大型零件毛坯制造。模锻加工余量小，锻件精度高，生产率高，适用于中小型零件毛坯的大批量生产。 3型材有热轧和冷拉两种。热轧型材的精度较低，适用于一般零件的毛坯。冷拉型材的精度较高，适用于对毛坯精度要求较高的中小型零件的毛坯制造，可用于自动机床加工。 4焊接件是根据需要用焊接的方法将同类材料或不同的材料焊接在一起而成的毛坯件。焊接件制造简单，生产周期短，但变形较大，需经时效处理后才能进行机械加工。焊接方法适用于大型毛坯、结构复杂的毛坯制造。 5冷冲压件适用于形状复杂的板料零件。 二 毛坯选择的原则 选择毛坯的基本任务是选定毛坯的制造方法及其制造精度。毛坯的选择不仅影响毛坯的制造工艺和费用，而且对零件的加工质量、加工方法、生产率及生产成本都有很大的影响。因此，选择毛坯要从毛坯的制造和机械加工两方面综合考虑，以求得最佳的技术经济效果。 在选择毛坯时应考虑下列因素： 1零件材料及力学性能要求 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 11 例如材料为铸铁的零件，应选择铸造毛坯。对于重要的钢制零件，为获得良好的力学性能 ，应选用锻件毛坯；形状较简单及力学性能不太高时，可用型材毛坯；有色金属零件常用型材或铸造毛坯。 2零件的结构形状与大小 轴类零件毛坯，如直径和台阶相差不大，可用棒料；如各台阶尺寸相差较大，则宜选用锻件。 大型零件毛坯多用砂型铸造或自由锻；中小型零件可用模锻件或特种铸造件。 3生产类型 大批大量生产时，应选用毛坯精度和生产率均较高的毛坯制造方法，和精密如模锻、金属型机器造型铸造和精密铸造。 单件小批生产时，可采用木模手工造型铸造或自由锻造。 4现有生产条件 选择毛 坯时，必须考虑现有生产条件，如现有毛坯制造的水平和设备情况，外协的可能性及经济性等。 5充分利用新工艺、新材料 为节约材料和能源，提高机械加工生产率，应充分考虑应用新工艺、新技术和新材料。如精铸、精锻、冷轧、冷挤压和粉末冶金等在机械中的应用日益广泛，这些方法可以大大减少机械加工量，节约材料，大大提高了经济效益。 三 典型零件毛坯的选择 根据毛坯的选择原则，下面分别介绍轴杆类、盘套类和机架箱体类等典型零件的毛坯的选择方法。 1轴杆类零件的毛坯选择 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 12 作用：轴杆类零件指各种传动轴、机 床主轴、丝杠、光杠、曲轴、偏心轴、凸轮轴、齿轮轴、连杆、摇臂、螺栓、销子等。这类零件一般轴向（纵向）尺寸远大于径向 (横向 )尺寸，是机械产品中支撑传动件、承受载荷、传递扭矩和动力的常见典型零件。 毛坯选择：轴类零件最常用毛坯是型材和锻件。 对于光滑的或有阶梯但直径相差不大的一般轴，常用型材（即热轧或冷拉圆钢）作为毛坯。 对于直径相差较大的阶梯轴或要承受冲击载荷和脚边应力的重要轴，均采用锻件作为毛坯。 生产批量较小时，采用自由锻件。 生产批量较大时，采用模锻件。 对于结构形状复杂的大型轴类零件，其毛坯采用砂型铸 造件、焊接结构件或铸 根据图纸参数要求，选择生产批量较大的轴，采用模锻成型。 绘制毛坯 毛坯图如图 2文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 13 面的选择 基面选择是工艺规程设计中的重要工作之一。基面选择得正确与合理 ， 可以使加工质量得到保证，生产率得以提高。否则，加工工艺过程中 会 问题百出，更有甚者，还会造成零件的大批报废， 使 生产无法正常进行。 3 （ 1）粗基准的选择 对于一般的轴类零件而言，以外圆作为粗基准是完全合理的。但 对于 本 零件 来说 ，所有表面都需要加工，按照有关粗基准的选择原则，选取最大 外圆面作为粗基准。 （ 2）精基准的选择 主要应该考虑基准重合的问题。设计基准 ， 工序基准 ，定位基准相重合 ， 可以减少定位误差和基准不重合引起的误差，因此选择两中心孔的公共中心线作为精基准。 定工艺路线 制定工艺路线得出发点 ,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 为大批生产的条件 下 ,可以考虑采用万能买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 14 性机床配以专用工 夹 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。 工艺一：锻造 工艺二：去飞 边 工艺三：铣端面，打中心孔 工艺四：粗车外圆，以中心轴线为精基准。 工艺五：半精车外圆，倒角，车退刀槽 工艺六：铣键槽 工艺七：车螺纹 工艺八：粗磨外圆 工艺九：精磨轴颈及轴头，螺纹面 工艺十：研磨螺纹面 工艺十一：去毛刺 工艺十二：检验入库 工艺一：锻造 工艺二：去飞边 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 15 工艺三：铣端面，打中心孔 工艺四：粗车外圆，倒角，车退刀槽 工艺五：半精车外圆面 工艺六：铣键槽 工艺七：粗磨无粗糙度要求外圆面 工艺八：粗磨，精磨轴颈，轴头 工艺九：车螺纹 工艺十：粗磨，精磨螺纹面 工艺十一：研 磨螺纹面 工艺十二：去毛刺 工艺十三：检验入库 上述两个工艺路线方案的特点在于：方案一对于整个 花键轴 轴一起加工，减少装夹次数，同时在加工过程中有效防止了加工产生的应力对后加工工序的影响；方案二对不同部位进行粗、半精、精加工，不能对一台机床进行连续运用。综合比较选择工艺路线方案一。 10 锻 造 20 去飞边 30 粗车花键轴左端面，打中心孔，及左边 110 125 140 150位轴肩以中心孔轴线为精基准。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 16 40 粗车花键轴右端面，打中心孔，及右边 、 120 140位轴肩，以及 150段退刀槽的外圆面，以中心孔轴线为精基准。 50 调质处理 60 半精车左端各外圆面，左边 110 125 140 150制轴线方向的各个轴段的长度。 70 半精车右端各外圆面，边、 120 140位轴肩，以及 150段 ,倒角。 80 车退刀槽 5退刀槽 6 90 车螺纹 择两个 150圆面作为基准。 100 铣键槽，选择两个 150圆面作为基准。 110 铣花键 120 淬火 130 粗、精磨左端面及 150头外圆面， 150段外圆面，以及磨制过渡圆角。 140 去毛刺 150 检验 160 入库 考虑到本零件在结构上的特点，显然上述方案还有一些欠考虑之处。例如加工与轴承配合轴段的定位轴肩时，定位轴肩在模锻上不易直接加工出来，采用车床加工更合适，因此，这应该列为单独的一道工序。综合考虑，工艺路线方案为： 10 锻 造 20 去飞边 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 17 30 粗车花键轴左端面，打中心孔，及左边 110 125 140 150位 轴肩以中心孔轴线为精基准。 40 粗车花键轴右端面，打中心孔，及右边、 120 140位轴肩，以及 150段退刀槽的外圆面，以中心孔轴线为精基准。 50 调质处理 60 半精车左端各外圆面，左边 110 125 140 150制轴线方向的各个轴段的长度。 70 半精车右端各外圆面，边、 120 140位轴肩，以及 150段 ,倒角。 80 车退刀槽 5退刀槽 6 90 车螺纹 择两个 150圆面作为基准。 100 铣键槽，选择两个 150圆面作为基准。 110 铣花键 120 淬火 130 粗、精磨左端面及 150头外圆面， 150段外圆面，以及磨制过渡圆角。 140 去毛刺 150 检验 160 入库 械加工余量，工序尺寸及毛坯尺寸的确定 花键轴 零件材料为 45 钢，硬度为 217255产类型为中、大批生产，采用普通模锻，精度 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 18 根据原始资料及加工工艺，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： 这段轴表面粗糙度为 要粗车，半精车，粗磨，半精磨加工。直径加工余量为 2Z=7 定切削用量 4） 工艺三：以 作 外圆面为粗基准车端面，打中心孔 本工序采用计算方法 工件材料： 45 钢正火，模锻 加工要求：车端面，打中心孔 机床：普通车床 具：刀具材料 杆尺寸 16 25 中心钻：带护锥的中心孔刀具，基本尺寸为 d=41）粗车右端面 (1)选择背吃刀量。根据已知条件，单边余量 Z=2以取 =2 (2)选择进给量。查表得， f=r。 (3)选择切削速度。工件材料为热轧 45 刚，由表知，当 =2f=r 时，=100m/ 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 19 (4)确认机床主轴转速 =1000v/=100043=机床主轴箱标牌上查得，实际主轴转速为 680r/实际切削速度 /1000=5)校验机床功率。由表知，单位切削力查表其它切削条件修正系数为 1，故主切削力 =2305N 切削功率 =0000 由机床说明书 知，普通车床 电动机功率为 机床效率 = =以机床效率够用。 2）粗车左端面 (1)选择背吃刀量。根据已知条件，单边余量 Z=2以取 =2 (2)选择进给量。查表得， f=r。 (3)选择切削速度。工件材料为热轧 45 刚，由表知，当 =2f=r 时，=100m/ (4)确认机床主轴转速 =1000v/=100027=机床主轴箱标牌上查得，实际主轴转速为 1000r/ 实际切削速度 /1000=文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 20 (5)校验机床功率。由表知，单位切削力查表其它切削条件修正系数为 1，故主切削力 =2305N 切削功率 =0000 由机床说明书知，普通车床 电动机功率为 机床效率 = =以机床效率够用 3）粗车的外圆面 (1)选择背吃刀量。根据已知条件，肩轴采用一次切削，另两个外圆面采用二次切削，取 =2 (2)选择进给量。查表得， f=r。 (3)选择切削速度。工件材料 为热轧 45 刚，由表知，当 =2f=r 时，=100m/ (4)确认机床主轴转速 =1000v/=100043=机床主轴箱标 牌上查得，实际主轴转速为 680r/实际切削速度 /1000=5)校验机床功率。由表知，单位切削力查表其它切削条件修正系数为 1，故主切削力 =2305N 切削功率 =0000 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 21 由机床说明书知，普通车床 电动机功率为 机床效率 = =以机床效率够用。 4）粗车的外圆面 (1)选择背吃刀量。根据已知条件，单边余量 Z=以取 = (2)选择进给量。查表得， f=r。 (3)选择切削速度。工件材料为热轧 45 刚，由表知，当 =f=r 时，=100m/ (4)确认机床主轴转速 =1000v/=100070=机床主轴箱标牌上查得，实际主轴转速为 500r/实际切削速度 /1000=5)校验机床功率。由表知，单位切削力查表其它切削条件 修正系数为 1，故主切削力 =2305N 切削功率 =0000 由机床说明书知，普通车床 电动机功率为 机床效率 = =以机床效率够用。 5） 粗车 花键轴 左端面，打中心孔，及左边 110125140150位轴肩 以中心孔轴线为精基准。 (1)选择背吃刀量。根据已知条件，单边余量 Z=2以取 =2 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 22 (2)选择进给量。查 表得， f=r。 (3)选择切削速度。工件材料为热轧 45 刚，由表知，当 =2f=r 时，=100m/ (4)确认机床主轴转速 =1000v/=100032=995r/机床主轴箱标牌上查得，实际主轴转速为 1000r/实际切削速度 /1000=5)校验机床功率。由表知，单位切削力查表其它切削条件修正系数为 1，故主切削力 =2305N 切削功率 =0000 由机床说明书知，普通车床 电动机功率为 机床效率 = =以机床效率够用 2） 粗车 花键轴 右端面，打中心孔，及右边、 120 140位轴肩，以及 150段退刀槽的 外圆面，以中心孔轴线为精基准。 (1)选择背吃刀量。根据已知条件，单边余量 Z=2以取 =2 (2)选择进给量。查表得， f=r。 (3)选择切削速度。工件材料为热轧 45 刚，由表知，当 =2f=r 时，=100m/ (4)确认机床主轴转速 =1000v/=100027=文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 23 从机床主轴箱标牌上查得，实际主轴转速为 1000r/实际切削速度 /1000=5)校验机床功率。由表知，单位切削力查表其它切削条件修正系数为 1，故主切削力 =2305N 切削功率 =0000 由机床说明书知，普通车床 电动机功率为 机床效率 = =以机床效率够用 2) 铣键槽 铣刀：直柄键槽铣刀 （ 根据 d=6l=10L=45用一次行程铣键槽， =直切入时 =14mm/向切入时=47mm/ 3） 花键轴螺纹 刀具：选螺纹刀，材料硬质合金 取 f=5mm/r,两次粗加工的加工余量 =4精加工的加工余量 = 粗磨加工余量 =磨加工余量 = 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 24 3 夹具设计 序尺寸精度分析 本工序加工键槽，保证轴肩与键槽右端的长度为 15，和外圆到键槽底部的距离 101 及键宽32 该工序在 床上加工，零件属于中批量生产。 位方案确定 根据工件的加工要求，该工件必须限制工件的六个自由度，现根据加工要求来分析其必须限制的自由度数目及基准选择的合理性。 （ 1） 为了保证 101 必须限制 Z 向的移动及 X 向的转动。 （ 2） 为了保证 32 和槽面的对称度必须保证 Z 向的转动， X 向的移动， Y 向的转动。 （ 3） 为了保证轴肩与键槽右端的长度为 15，必须限制 Y 向的移动。 位元件确定 综上分析 ：为了限制六个自由度，其中的 Z 移动 Z 转动 X 移动 X 转动用两个 V 型块限制， 型块上带有一挡块挡在 150 的右端面限制， Y 的转动由的外圆柱面上的夹紧力限制。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 25 位误差分析计算 注： V 型块夹角 =90 。 基准位移误差： 工件以外圆柱面在 V 型块定位，由于工件定位面外圆直径有公差 D，因此对一批工件来说，当直径由最小 D D 变大到 D 时，工件中心（即定位基准）将在 V 型块的对称中心平面内上下偏移，左右不发生偏移，即工件由 1O 变大到 2O ,其变化量 1O 2O （即基准位移误差 ）从图（ a）中的几何关系退出： 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 26 Y= 1O 2O =22 从图（ b）中设计基准与定位基准不重合，假设定位基准 1O 不动，当工件直径由最小 D D 变到最大 D 时，设计基准的变化量为2D，即基准不重合误差 B=2D。 从图 (c)中可知，设计基准为工件的下母线。即，上述方向由 a 到 a与定位基准 1O 变到 2其定位误差 D 是 Y 与 B 之差 . D= Y B=22D= D=1T 即满足要求 紧方案及元件确定 工件在定位时为了保证定位的精度需要在外圆面上加个压板。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 27 具总装草图 见 纸 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 28 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 29 结 论 通过近一个月的课程设计，使我们充分的掌握了一般的设计方法和步骤，不仅是对所学知识的一个巩固，也从中得到新的启发和感受，同时也提高了自己运用理论知识解决实际问题的能力，而且比较系统的理解了液压设计的整个过程。 在整个设计过程中，我本着实事求是的原则，抱着科学、严谨的态度，主要按照课本的步骤，到图书馆查阅资料，在网上搜索一些相关的资料和相关产品信息。这一次设计是大学四年来最系统 、最完整的一次设计，也是最难的一次。在设计的时候不停的计算、比较、修改，再比较、再修改，我也付出了一定的心血和汗水，在期间也遇到不少的困难和挫折，幸好有老师的指导和帮助，才能够在设计中少走了一些弯路，顺利的完成了设计。 本设计研究过程中仍然存在不足之处，有的问题还待于进一步深入，具体如下： （ 1）缺乏实际工厂经验，对一些参数和元件的选用可能不是非常合理，有一定的浪费。 （ 2）与夹具相关的刀具和量具的了解还不太清楚。 （ 3）系统的设计不太完善，在与计算机配合进行精确的数据采集和控制上还有一些不足。 （ 4）使用 有一定的局限：人工操作多，零部件磨损度在实际中尚不明确。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 30 参考文献 1 刘德荣，组合夹具结构简图的初步探讨，组合夹具， 1982. (1) 2 孙已德，机床夹具图册 M，北京：机械工业出版社， 1984： 20 3 贵州工学院机械制造工艺教研室，机床夹具结构图册 M，贵阳：贵州任命出版社， 1983： 42 4 刘友才，机床夹具设计 ，北京：机械工业出版社， 1992 。 5 孟少龙，机械加工工艺手册第 1 卷 M，北京：机械工业出版社， 1991。 6 金属机