花键轴加工工艺设计教材

1、机械制造工艺学课程设计班级 : B110234 姓名 : 赵连保 学号 : B11023429Luoyang Institute of Science and Technology前言机械制造工艺学课程设计， 是以切削理论为基础、 制造工艺为主线、 兼顾工 艺装备知识的机械制造技术基本能力的培养； 是综合运用机械制造技术的基本知 识、基本理论和基本技能， 分析和解决实际工程问题的一个重要教学环节； 是对 学生运用所掌握的“机械制造技术基础”知识及相关知识的一次全面训练。机械制造技术基础课程设计， 是以机械制造工艺及工艺装备为内容进行的设 计。即以所选择的一个中等复杂程度的中小型机械零件为对象，

2、 编制其机械加工 工艺规程，并对其中某一工序进行机床专用夹具设计。机械制造工艺学课程设计是作为未来从事机械制造技术工作的一次基本训 练。通过课程设计培养学生制定零件机械加工工艺规程和分析工艺问题的能力， 以及设计机床夹具的能力。 在设计过程中， 我熟悉了有关标准和设计资料， 学会 使用有关手册和数据库。1、能熟练运用机械制造工艺学课程中的基本理论以及在生产实践中学到的 实践知识， 正确地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。2、提高结构设计能力。学生通过夹具设计的训练，应获得根据被加工零件 的加工要求，设计出高效、省力、经济合理而能保证

3、加工质量的夹具的能力。3、学会使用手册、图表及数据库资料。掌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。就我个人而言， 我希望能通过这次课程设计锻炼自己分析问题、 解决问题的 能力，为今后所从事的工作打下基础。由于本人能力有限，设计尚有许多不足之处，可请各位老师给予批评指正。编者于洛阳实践是检验真理的唯一标准Luoyang Institute of Science and Technology目录前言2第 1 节零件的工艺分析 6.1.1 花键轴介绍 6.1.2 零件结构分析 7.1.3.1技术要求8.1.3 零件的工艺分析 7.1.3.2 零件技术要求分析 8.第 2 节 选择

4、毛坯、确定毛坯尺寸、设计毛坯图 1. 02.1 毛坯选择 1.0.2.2 毛坯的确定 1.2.2.3 毛坯余量确定 1.2.2.4 确定锻件毛坯尺寸 1.32.5 设计毛坯图 1.5.2.6 确定毛坯的热处理方式 1.5第三节 加工方法的选择及工艺路线的制定 1.63.1 定位基准的选择 1.6.3.2 零件表面加工方法的选择 1.7设计感悟1.8.致谢1.9.参考文献 2.0.实践是检验真理的唯一标准Luoyang Institute of Science and Technology机械制造工艺学课程设计任务书一、设计课题名称设计“ 花键轴”零件的机械加工工艺规程设计二、设计要求 :1、零

5、件图一张2、毛坯图一张3、工艺过程卡一份4、工序卡若干5、设计说明书一份6、零件批量为成批或大批7、工艺过程卡中一般要求机械加工工序达到 8 道以上，包含的不同类型的 的机械加工机床达到四种以上。8、工艺过程卡、工序卡按提供的标准格式设计（论文）开始日期年 月日设计（论文）完成日期年 月日指导老师：年月日实践是检验真理的唯一标准洛阳理工学院Luoyang Institute of Science and Technology课程设计评语机械工程 系 机械设计制造及其自动化 专业姓名： 班级： 学号：课程名称： 机械制造工艺学设计设计题目： “花键轴”零件的机械加工工艺规程设计指导老师：课程设计

6、篇幅： 图纸 2 张、工艺过程卡 1 份、工序卡若干、 说明书 20 页。指导教师评语：指导老师：年月日实践是检验真理的唯一标准洛阳理工学院Luoyang Institute of Science and Technology第 1 节 零件的工艺分析1.1 花键轴介绍花键轴用于各个轴用于轴与轴承配合、 螺纹主要用于紧固和传动 连接、键与花键用于轴和轴上传动件之间的可拆卸连接， 用于传递扭 矩，有时也作用轴上传动件的导向。矩形花键轴能够多齿工作，对中性好，导向性好，齿根较浅，应 力集中，轴与毂强度削弱小加工方便，在机械制造中应用非常广泛。零件图其中，该矩形花键轴按国家标准， 为花键的中系列，

7、经过查表（教 材 互 换 性 与 测 量 技 术 表 10-7 ） 可 得 其 规 格 为 N*d*D*B=6*34.2*40*10, 标 注 外 花 键 规 格 和 尺 寸 代 号 为 6*34.2f7*40f7*10d9 GB/T1144-2001 。实践是检验真理的唯一标准Luoyang Institute of Science and Technology1.2 零件结构分析根据零件简图分析： 该主轴零件的结构有以下特点： 从形状上看 该工件为阶梯结构的花键，由于长度与直径之比 L/D 5 ，所以该工 件属于钢性主轴。从表面加工类型看，主要加工表面有外圆柱面，花 键，双键槽，内螺纹孔，

8、属于典型的加工表面，易加工。1.3 零件的工艺分析零件的视图正确、完整，尺寸、公差及技术要求齐全。但花键外圆柱面 40f7mm与右端外圆柱面 35k6mm要求 Ra0.8 m有些偏高。该零件属轴类零件， 它的所有表面均需切削加工， 各表面的加工 精度和表面粗糙度都不难获得。 花键轴径向设计基准是轴中心线， 轴 向设计基准是花键外圆柱面 40f7mm 的左端平面。花键径向设计基 准为 40f7mm外圆柱面。 M12螺纹孔的径向设计基准是轴中心线， 轴 向设计基准是花键外圆柱面 40f7mm的左端平面。 M5 径向设计基准 为花键外圆柱面 40f7mm的左端平面，轴向设计基准与花键呈 30 角。总

9、体来说，这个零件的工艺性较好。实践是检验真理的唯一标准Luoyang Institute of Science and Technology1.3.1 技术要求该零件属于轴类零件， 主要构成表面主要为外圆、 倒角、退刀槽、 键槽、内螺纹和外花键等；各轴段装配表面粗糙度要求极高， Ra 达 0.8 m，为 IT6 、IT7 级；而尺寸精度和位置精度要求也高（重点保 证外圆表面的加工），轴右端 35mm（基面 B）以及花键大径 40mm （基面 A）的加工尤为重要，它们分别与退刀槽侧面、键槽宽有圆度 和对称度要求，外花键键齿与基面 A 有平行度要求。其中， 各个圆柱尺寸精度等级较高， 圆柱装配表面

10、表面粗糙度要 求也高， Ra达 0.8 m。退刀槽与花键健齿侧面 Ra达 1.6 m；两键槽 的侧面 Ra达 1.6 m；其余则要较低 Ra 只需达到 12.5 m，这些表面 粗糙度较容易获得，可以通过粗车 - 半精车-精车、铣削达到要求。各 处倒角、圆角、去毛刺达到要求。1.3.2 零件技术要求分析（1）尺寸精度右端轴段为 35mm，花键外圆为 40 mm， 花键齿根圆 34.2 mm， 键齿宽 10 mm ，键槽宽 8 mm，键槽底与外圆母线距离 4.5 （30.5 ） mm， 花键轴总长 191 mm ，右端面与花键右端的距离 30 mm。实践是检验真理的唯一标准Luoyang Inst

11、itute of Science and Technology(2) 位置精度1 40f7 在全长上的锥度和不圆度不大于直径公差之半2 花键的不等分累积误差和键对 40f7的不对称度不大于 0.03 。3 花键的侧面对 40f7 轴线的不平行度不大于 0.04 。4 35k6对40f7 的径向跳动不大于 0.04。5 两个8H8键槽对 35k6轴线的不对称度不大于 0.05。(3) 表面粗糙度花键外圆 40f7 和35k6 外圆面表面粗糙度为 Ra=0.8 m，花键 齿侧面及其花键左、 右端面表面粗糙度为 Ra=1.6 m ，两键槽侧面和 花键齿根圆表面粗糙度为 Ra=3.2 m，其余表面为

12、Ra=12.5 m。实践是检验真理的唯一标准Luoyang Institute of Science and Technology第 2 节 选择毛坯、确定毛坯尺寸、设计毛坯图2.1 毛坯选择常见毛坯类型：(1) 铸件铸件是用各种铸造方法获得的金属成型物件， 即把冶炼好的液态 金属，用浇注、压射、吸入或其它浇铸方法注入预先准备好的铸型中， 冷却后经落砂、清理和后处理等，所得到的具有一定形状，尺寸和性 能的物件。对形状较复杂的毛坯， 一般可用铸造方法制造。 目前大多数铸件 采用砂型铸造，对尺寸精度要求较高的小型铸件，可采用特种铸造， 如永久型铸造、精密铸造、压力铸造、熔模铸造成和离心铸造等。(2

13、) 锻件锻件是金属被施加压力， 通过塑性变形塑造要求的形状或合适的 压缩力的物件。 这种力量典型的通过使用铁锤或压力来实现。 铸件过 程建造了精致的颗粒结构， 并改进了金属的物理属性。 在零部件的现 实使用中，一个正确的设计能使颗粒流在主压力的方向。10实践是检验真理的唯一标准Luoyang Institute of Science and Technology锻件毛坯由于经锻造后可得到连续和均匀的金属纤维组织。 因此 锻件的力学性能较好， 常用于受力复杂的重要钢质零件。 其中自由锻 件的精度和生产率较低， 主要用于小批生产和大型锻件的制造。 模型 锻造件的尺寸精度和生产率较高，主要用于产量较

14、大的中小型锻件。(3) 型材型材是铁或钢以及具有一定强度和韧性的材料(如塑料、铝、玻 璃纤维等)通过轧制，挤出，铸造等工艺制成的具有一定几何形状的 物体。型材主要有板材、棒材、线材等。常用截面形状有圆形、方形、 六角形和特殊截面形状。 就其制造方法，又可分为热轧和冷拉两大类。 热轧型材尺寸较大，精度较低，用于一般的机械零件。冷拉型材尺寸 较小，精度较高，主要用于毛坯精度要求较高的中小型零件。(4) 焊接件焊接件主要用于单件小批生产和大型零件及样机试制。 其优点是 制造简单、生产周期短、节省材料、减轻重量。但其抗振性较差，变 形大，需经时效处理后才能进行机械加工。(5) 其它毛坯其它毛坯包括冲压

15、件，粉末冶金件，冷挤件，塑料压制件等。11实践是检验真理的唯一标准洛阳理工学院 Luoyang Institute of Science and Technology2.2 毛坯的确定该零件材料为 45 钢，在工作过程中经常承受交变载荷及冲击性 载荷，因此该零件选用锻件，使金属纤维尽量不被切断，保证零件可 靠工作。由于该零件属于大批量生产，而且零件的轮廓尺寸不大，可 采用模锻成形。从提高生产率和保证加工精度上考虑也是应该的。模锻的工序为制坯、预锻和终锻。在终锻模时，要确定好锻件的 尺寸及形状，并初步定好加工余量，避免毛边出现。2.3 毛坯余量确定12查机械制造工艺设计简明手册确定锻件机加工余量

16、。相关数据如下：实践是检验真理的唯一标准Luoyang Institute of Science and Technology2.4 确定锻件毛坯尺寸花键外圆柱面 40f7mm与右端外圆柱面 35k6mm表面粗糙度要 求为 Ra0.8 m，毛坯为锻件。其工艺路线为粗车（调制）半 精车精车（淬火）粗磨精磨。现在来计算各工序的 工序尺寸。由查表法确定加工余量。有工艺手册查得：精磨余量为 0.1mm， 粗磨余量为 0.3mm，半精车余量为 1mm，粗车余量为 5mm，由式 Z0= Z 1+Z2+ +Zn （式中：Z0加工总余量； Zi 工序余量； N机械加工工序数目）可 得加工总余量为 6.4mm，

17、取加工总余量为 6mm，把粗车余量修正为 4.6mm。13计算各加工工序基本尺寸：实践是检验真理的唯一标准洛阳理工学院Luoyang Institute of Science and Technology精磨后花键外圆工序基本尺寸为 40mm（设计尺寸）。其他各基本尺寸依次为：粗磨40.0mm+0.1mm=40.1mm半精车40.1mm+0.3mm=40.4mm粗车40.4mm+1.0mm=41.4mm毛坯41.4mm+4.6mm=46.0mm精磨后右端外圆工序基本尺寸为 35mm（设计尺寸）。其他各基 本尺寸依次为：粗磨35.0mm+0.1mm=35.1mm半精车35.1mm+0.3mm=3

18、5.4mm粗车35.4mm+1.0mm=36.4mm毛坯36.4mm+4.6mm=41.0mm同理，可得轴向工序基本尺寸： 精磨后花键轴左段 （花键段）工序基本尺寸为 161m（m设计尺寸） 其他各基本尺寸依次为：粗磨161.0mm+2*0.1mm=161.2mm半精车161.2mm+2*0.3mm=161.8mm粗车161.8mm+2*1.0mm=163.8mm毛坯163.8mm+2*3.3mm=170.4mm半精车后花键轴右段 （35 圆柱段）工序基本尺寸为 30mm（设计尺寸）。该段长为 30mm+1 mm +3.3 mm-（ 0.4 mm+1 mm+3.3 mm）=29.6 mm。毛坯

19、总长为 170.4 mm +29.6 mm =200mm。14实践是检验真理的唯一标准Luoyang Institute of Science and Technology2.5 设计毛坯图050.0)520.0-()821000.00+(按上述计算结果，绘制毛坯图如下：毛坯图2.6 确定毛坯的热处理方式1545 钢是最常用的中碳调质钢，综合力学性能良好，淬透性低， 水淬时容易产生裂纹， 小型件宜采用调质处理， 大型件宜采用正火处 理。碳含量为 c0.4%-0.5%的中碳碳素钢最适于感应加热表面淬火 的材料。例如 45 钢、40Cr等。其一般工艺路线为：下料锻造 （正火）粗加工（调制）精加工（

20、感应加热表面 淬火）（低温回火）磨削。实践是检验真理的唯一标准Luoyang Institute of Science and Technology第三节 加工方法的选择及工艺路线的制定3.1 定位基准的选择为保证花键轴各圆柱面的同轴度和其他位置精度， 半精车、精车 和磨削时应该选择基准轴线为定位基准(右 35 基准圆柱、花键外 径40)，轴两端钻中心孔，用两顶尖装夹。两端中心孔相关尺寸和 位置精度以及粗糙度是影响加工精度的重要因素， 因此工件在调质等 热处理后要安排修磨中心孔的工序。(1) 粗基准的选择原则a. 相互位置原则； b. 余量最小原则； c. 重要表面原则； d.不重复使用原则；

21、 e. 便于装夹原则；(2) 精基准的选择原则a. 基准重合原则； b. 余量最小原则； c. 自为基准原则； d. 互为基 准原则； e. 便于装夹原则；根据相关的技术要求，定位基准确定如下：1) 选择精基准： 以两中心孔为精基准，采用两顶装夹定位，便于 位置精度的保证，为后续加工提供精基准。2) 选择粗基准：以外圆柱面为粗基准。粗车时为了保证工件装夹刚性， 常采用一夹一顶的装夹方法， 左 端采用三爪自定心卡盘夹紧、右端采用活动顶尖支顶。16实践是检验真理的唯一标准Luoyang Institute of Science and Technology3.2 零件表面加工方法的选择根据零件加工

22、表面(外圆、端面、键、键槽及螺纹孔) 、零件材料和公差等级及表面粗糙度要求，查阅工艺手册中零件表面加工方 法、加工经济精度与表面粗糙度相关内容，其加工方法如下。(1) 40mm与 35mm外圆面。表面粗糙度为 Ra0.8 m，需进行粗 车、半精车、粗磨和精磨。(2) 端面。本零件的端面为回转体端面，尺寸精度要求不高，表 面粗糙度为 Ra1.6 m及 Ra12.5 m两种要求。要求 Ra1.6 m的端面 可粗车、半精车和粗磨， 要求 Ra12.5 m的端面经粗车即可达到要求。(3) 槽。槽宽和槽深公差等级为 IT8, 表面粗糙度为 Ra3.2 m，需 采用三面刃铣刀，粗铣、半精铣。(4) 螺纹孔

23、。未注公差尺寸，根据 GB1800-79规定其公差等级按 IT14 ，需进行钻孔。17实践是检验真理的唯一标准Luoyang Institute of Science and Technology设计感悟通过本次加工花键零件工艺课程设计， 我受益匪浅， 在这段时间 里，通过查阅资料，自己的知识面得到提高，同时也对前面学的知识 进行了温习。 这次实训是对我两年来所学课程及知识的考察， 也是对 我所学基础知识的巩固和提高， 更让我对所学专业有了更进一步的了 解，为自己今后的工作方向确定了方向，也为以后的工作奠定基础。这次课程设计的顺利完成， 离不开尊敬的康红艳老师和亲爱的同 学们的无私的帮助。在查阅资料、同学交流及对专业老师的请教中， 自己的知识面的到扩展，自主学习能力也得以提高。下面是我对这次设计过程的总结： 第一，接受任务，理清思路，确定方案。 第二，方案确定后，查找资料，做好课程设计的准备工作。 第三，对资料的整理及和同学间的交流， 并对出现的问题进行解 决。第四，绘制零件图（ CAD及手工图）。总之，在这次课程设计过程中， 从开始不知如何下手到最后顺利 完成，我深刻体会到： 只有理论与实践的紧密结合才能更好的认识真 理、指导实践。唯有通过不断地学习、研究才能提高自己能力，学海 无涯，我要让自己的青春在