矩形齿花键轴课程

荆楚理工学院课程设计成果学院：机械工程学院学号：班级：10级数控2班学生姓名：荆楚理工学院设计题目：矩形齿花键轴课程设计2013年1月完成日期：指导教师评语：__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________教师签名：1前言地方及周边地区的快速发展需要越来越多的实用型应用型人才。高等职业教育根据“必须、够用”原则培养出一大批能把科学发现转化应用技术，把产品设计转化为工艺流程，把宏观决策转化为微观管理的技术型和管理型的人才。正是在这种的设计。机床夹具是保证机械产品质量高、数量多、成本的一种极重要的工艺装备。其主要作用是：可靠地保证工件的加工质量，提高加工效率，减轻劳动强度，充分发挥和扩大机床的工艺性能。机床夹具设计是工艺装备设计的重要组成部分。一个好的设计，应能稳定地保证工件的加工质量，生产效率高，成本低，排屑方便，操作安全、省力，制造、维护容易等其衡量指标。本人设计的课题是矩形齿花键轴铣花键设计。通过本次毕业设计，我能够综合的运用机械制造工艺学中的基本知识和理论,结合生产实习中的实践知识,独立地分析和解决工艺问题,已初步具备设计一定复杂程度的零件的工艺规程能力和运用夹具设计的基本原理和方法.拟订夹具设计方案,完成夹具结构设计的能力,并熟悉和运,为今后从事的工作打下良好的基础。,正是这种不足。设计者：2012年1月2目录第一章：零件分析-----------------------------------------------------------------------（4）1、零件图样分析--------------------------------------------------------------（4）2、零件工艺分析----------------------------------------------------------------(4）3、花键轴的用途--------------------------------------------------------------（5）第二章：毛胚制造工艺--------------------------------------------------------------------（6）1、A花键轴毛胚的确定---------------------------------------------------（6）B毛胚种类的选择-------------------------------------------------------（6）2、根据零件的功能选择毛胚--------------------------------------------（6）第三章：机加工工艺----------------------------------------------------------------------（7）1.表面加工分析------------------------------------------------------------------（7）2.基准选择-----------------------------------------------------------------------（8）3.加工路线的拟定--------------------------------------------------------------（8）4.各工序的加工设备.夹具.量具的选择-------------------------------------（9）、选择机床-------------------------------------------------------------------（9）、选择刀具-------------------------------------------------------------------（9）C、选择夹具-------------------------------------------------------------------（9）-------------------------------------------------------------------（10）5.余量.工序尺寸.工序公差的确定-------------------------------------------（）机械加工余量及工序尺寸表格（12）6.切削用量的选择及工时计算------------------------------------------------（12）第四章:热处理工艺------------------------------------------------------------------------（18）结论---------------------------------------------------------------------------------------------(19)参考文献----------------------------------------------------------（20）3一、零件分析1⑴零件图样分析1.该零件即是花键轴又是阶梯轴，其加工精度较高，所以零件两中心孔是设计和工艺基准。2.矩形花键轴花键两端面对公共轴线的圆跳动公差为0.04mm。3.花键外圆对公共轴心线圆跳动公差为0.04mm4.Φ25mm外圆（两处）对公共轴心线圆跳动公差为0.04mmmm外圆对公共轴心线圆跳动公差为0.04mm0.0305.Φ2006.材料45号钢7.热处理28~32mm⑵零件工艺分析1.花键轴的种类较多，按齿轮的形状可分为矩形齿、梯形齿、渐开线齿和三角线等。心。矩形齿花键由于加工方便，强度较高，而且易于对正，所以应用广泛。2.为确保花键轴各部外圆的位置及形状精度要求，在各工序中均似两中心孔为定位基准装夹工件。3.花键轴可以在专用的花键铣床上，采用滚切法进行加工，这种方法有较高的生产效率和加工精度，但在没有专用的花键铣床时，也可以用普通卧式铣床进行铣削加工。25外圆两处Φ200对公共轴线的圆跳动公差的检查，可以两中心孔定位，将工件装夹在偏摆仪上，用4.矩形齿花键轴花键两端面圆跳动公差，花键外圆Φ外圆0百分表进行检查。5.外花键在单件小批生产时，其等分精度由分度头，精度保证、键宽、大径、小径尺寸可用游游标卡尺或千分尺测定。必要时可用百分表检查花键键侧的对称度。在成批或大批量生产中，可采用综合量规进行检查。4⑶花键轴的用途花键轴一般都是起传动作用，它属于台阶轴类零件中，由圆柱面、导角、轴角、退刀槽、砂轮越程槽、键槽和花键等组成。轴肩一般用来确定安装在轴上零件的轴向位置。各环槽的作用是使零件装配时有一个正确的位置。键槽用于安装键，以传递转矩：花键也是用来传递动力的，但外面要套一个东西（把转矩传给它）并且要求花键轴与外层是可以根据工作性能与条件划动的。矩形齿花键轴技术要求表公差及精度0.03,IT800.1,IT100.03,IT70.1,IT110.03,IT90.03,IT8005二、毛坯的选择A.花键轴毛坯的确定此会提高机械加工效率，降低成本，但毛坯的制造费用就提高了。因此，确定毛坯要从机械加工和毛坯制造两方面综合考虑，以求得最佳结果。毛坯种类的选择1.根据圆纸规定的材料及机械性能选择毛坯。图纸标定的材料就基本确定了毛坯的种类，该花键轴的材料是钢材，因此可直接选用钢材。故选用φ40mmx200mm圆钢。2.根据零件的功能选择毛坯45直径相差不大，因此可选用圆钢。合理选用材料和规定热处理的技术要求，对提高轴类零件的强度和使用寿命有重要意义。同时，对轴的加工过程有极大的影响。综上所诉，绘制毛坯简图：6三、机加工工艺1.、表面加工分析Ra越少，故车削、铣削后还需要精车精铣削。具体方法如下：①矩形花键轴两端面为φ25,公差等级表面粗糙度Ra为6.3um.参考文献0【1】表1-11需要进行粗车。②钻中心孔B2.5/8可直接采用麻花钻（2.5/8钻头）钻削Ra为3.2~1.6um公差等级为参IT8考文献【1】表）需粗车、精车才能达到要求。④矩形花键8×6mmφ32mm其表面粗糙Ra为3.2um等级为IT8需粗铣精铣。⑤键槽宽度为6mm其表面粗糙度Ra=3.2um公差等级为需粗铣精铣。0主轴零件加工方案表粗车-半精车-精车表1-9IT8表1-9表1-9IT8粗铣精铣粗铣精铣表1-11表1-11I面键宽6K面键槽6072.基准的选择该零件圆中较多尺寸及形位公差是以两中心孔及其端面为设计基准的。因此必须首先加工处两中心孔B2.5/8及其端面，为后续工序作为基准。根据粗精基准选择原则，确定加工表面的基准加工如表所示：表加工表面的基准基准选择轴外圆柱表面（粗基准）两中心孔B2.5/81234两中心孔B2.5/8两中心孔B2.5/8+0.030键槽+0.03603、加工工艺路线的拟定加工基准工艺装备锯床12以两中心孔定位装置装夹工作粗车外圆各部留加工余量方向各留加工余量2mm调质处理28～32HRC8xφmm保证以小径φ32mm89划φ+0.03键槽线60一夹一顶装夹工件精铣键槽φ6+0.03保证尺寸1mm00清洗检验4、各加工工序的加工设备、夹具、量具的选择、1、选择机床①工序1φ40x200②工序2、3、4、6粗车两端面、钻两中心孔及粗车、粗车外圆、切槽、倒角时，为提高效率，减少装卸时间适用CA6140型普通卧式车床比较合适，由于中心孔精度不用考虑，选麻花钻即可。③工序7、8、10、11铣花键、键槽时，由于单件小批量生产，即选用卧式铣床XA6132铣比较合适。、选择刀具该零件无特殊形状表面，小批量生产，一般采用通用或标准刀具，车床上粗车面用P[1]中表5-2810围0.10～0.35在外圆用P外圆车刀，切槽用切槽车刀，其直径为1mm。倒角用P4510106-0.05度倒角倒，铣矩形花键mm。查参考文献[1]中表5-40所示，用三面刀铣刀，且①铣刀直径为90～110mm[1]中5-44所示d=100mm.孔径D=32mmz=6Z=18。铣键槽6mm[1]表5-40i90～170mm。①+0.030查表5-44所示d=100mm。孔径D=32mm。宽度L=6，齿数Z=18。、选择夹具该零件加工工序20、30、40、60采用三爪卡盘，其余工序用顶尖9、选择量具⑴选择车端面，钻中心孔B2.5/8量具IT14要求，其为25的标准公差T为0.52mm，查参考文件机械制造技术课程设计指导中5-56，计算其不确定度，允许值n=0.029mm。查参考①1文件机械制造技术课程设计指导中表5-57分度值，0.02mm游标卡尺，其确定数值①V=0.02mm。u<u选用0～200mm/0～0.02mm游标卡尺。1⑵车外圆、切槽及倒角外圆尺寸公差T=0.13mm，按参考文献[1]表5-56中计算器基本确定度允许值①u=0.009mm,根据参考文献[1]表5-59选用分度值0.02mm/0～200mm游标卡尺。①1⑶铣矩形花键6-0.05其键尺寸mm，其公差T=0.01mm。查参考文献[1]中表5-59可选用值①0.02mm/0-200mm的游标卡尺。⑷铣键槽其键槽尺寸槽宽6mm[1]中表5-56和5-59均可选用分度值0.02mm/0～+0.030200mm的游标卡尺根据生产类型和满足被加工零件的技术要求，结合工厂现有的生产条件，各工序所选用的机床和工艺装置如图所示：机床和工艺装备选择机床设备和工艺装备1XA6140型卧式车床、端面车刀、～游标卡尺、标准麻花钻、P02C336-1回轮式转工基车床、端面车刀、切槽刀PPP45倒角刀、～游标卡尺。10XA6132型卧式铣床、P花键铣刀、～游标卡尺XA6132型卧式铣床、P三面铣刀105、确定机械加工余量、工序尺寸及公差加工余量可采用查表修正法确定，确定工序尺寸的一般方法是：由加工表面的最后工序网前推算，最后工序的工序尺寸按零件图样的要求标注，当无基准转换时，同一表面多次加工的工序尺寸，只与工序加工余量有关，当基准不重合时，工序尺寸用工艺尺寸链解算。中间工序尺寸按“单项入体”原则标准，但毛坯和孔的距尺寸公差带一般取双向对称布置。中间工序尺寸的公差可以相应的加工经济精度表中查得。该零件工序无基准转换各表加工均用同意基准重合，查各种表面加工余量表，分别确定各加工表面的加工余量、工序尺寸及公差，如表所示：机械加工余量及工序尺寸单边余量工序尺寸表面粗糙度R/mm2535236400360-0.1115001123186.36.30050606、确定切削用量的选择工序2和3粗车矩形花键轴两端面1、确定背吃刀量ap端面总加工余量为10mm,一次走刀加工a=2.5mmp2、确定进给量f查参考文献[1]表5-102得f=0.4～0.5mm/r,查参考文献[1]表5-5根据机床横向进给量,取f=0.45mm/r3、确定切削速度Vc查参考文献[1]表5-109和表5-110得:C=242,X=0.15,Y=0.35,m=0.20修viv整K=1.0,K=1.24,K=0.9,K=0.81,K=1.0,刀具寿命选T=60min,所以mhvhvkrvV=CK/Taf=(242×1×1.24×0.9×0.81×1/60×2.5×tvmXvYv0.20.15cvvp0.45)m/min=110.3m/min0.354、确定机床主轴转速nn=1000V/πd=1000×110.3/(π×40)=878.2r/minc查参考文献[1]表5-5相近较小的机床转速为n=710r/min,所以实际的切削速度V=89.2m/minc5、计算基本时间T:J12切削加工长度L=40mm,端面车刀选用主偏角K=90°,背吃刀量a=2.5,查参rp考文献表5-138和表5-139得:L=(a/tanK)+(2～3)=3mm,L=(3～1pr25)mm=4mm,L=5mm;3L=(d-d/2)+L+L+L=40/2+3+4+5=32mm2T=L×i/nf=32×2/900×0.45=0.16min113J6、确定辅助时间Tf查参考文献[1]表5-153得:装夹工件的时间为0.8min,启动机床的时间为0.02min,启动调节切削液的时间为0.05min,取量具并测量尺寸的时间为0.5min,共计T=1.37min.f工序4粗车外圆台阶φ36mm,φ25mm,φ20mm-0.05001、粗车外圆台阶φ3mm6-0.051.1、确定背吃刀量a一次走刀量a=2mmpp1.2、确定进给量f查参考文献[1]表5-102得f=0.4～0.5mm/r,查参考文献[1]表5-5根据机床的横向进给量,取f=0.4mm/r1.3、确定切削速度Vc查参考文献[1]表5-109和P136表5-110,查得C=242,X=0.15,Y=0.35,m=0.20,修整系vvvK=1.0,K=1.24,K=0.9,K=0.81,K=1.0;刀具寿命选T=60min,所以mvhvhvkrzwV=(C/Taf)K=1.0×1.24×0.9×0.81×1.0×242/60×20.15mXvYv0.2cvpv0.4=124.5m/min0.351.4、确定主轴转速nn=1000V/πd=1000×124.5/π×36=1101.4r/minc查参考文献[1]表5-5查、相近较小的机床转速为n=900r/min,所以实际的切削速度V=101.7m/minc1.5计算基本时间TJ切削加工长度L=100,外圆车刀选用主偏角K=90°,背吃刀量a=2,查参rp考文献[1]表5-138和表5-139得:L=(a/tanK)+(2～3)=3mm,L=(3～1pr25)mm=4mm,L=5mm;3L=L+L+L+L=100+3+4+5=112mm3T=(L/nf)i=112/0.4×900=0.31min12J1.6、辅助时间Tf查参考文献[1]表5-152得,装夹工件的时间为0.8min,启动机床时间为0.02min,启动调节切削液的时间为0.05min,取量具并测量尺寸时间为0.5min,共计T=1.37minf132、粗车外圆台阶φ25mm0方法同上:背吃刀量a=1.5mm,选进给量f=0.4mm/r,机床转速n=1400r/min,p切削速度V=109.9m/min,基本时间T=0.22min,辅助时间T=0.57mincJf3、粗车外圆φ20mm0方法同上:背吃刀量a=1.5mm,选进给量f=0.4mm/r,机床转速n=1400r/min,p切削速度V=87.9m/min,基本时间T=0.075min,辅助时间T=0.57mincJf工序60倒角C2、C0.5精车外圆台阶φ36mm,φmm,φmm及切槽2mm×φ18mm3mm×φ23mm,-0.0501、精车外圆台阶φ36mm1.1、确定背吃刀量ap一次走刀量a=1mmp1.2、确定进给量f查参考文献[1]表5-102得f=0.4～0.5mm/r,查参考文献[1]表5-5根据机床的横向进给量,取f=0.4mm/r1.3确定切削速度Vc查参考文献[1]表5-109和表5-110,查得C=242,X=0.15,Y=0.35,m=0.20,修vvv整系数K=1.0,K=1.24,K=0.9,K=0.81,K=1.0;刀具寿命选T=60min,所以mvhvhvkrzV=(C/Taf)K=1.0×1.24×0.9×0.81×1.0×242/60×1×w0.mXvYv20.15cvpv0.4=132.0m/min0.351.4、确定主轴转速n:n=1000V/πd=1000×132.0/π×36=1167.8r/minc查参考文献[1]表5-5查得相近较小的机床转速为n=1120r/min,所以实际的切削速度V=126.6m/minc1.5、计算基本时间TJ切削加工长度L=100,车刀选用主偏角K=90°,背吃刀量a=1,查参考文献[1]rp表5-138和表5-139得:L=(a/tanK)+(2～3)=3mm,L=(3～5)mm=4mm,L=5mm1pr2L=L+L+L+L=100+3+4+5=112mm3123T=(L/nf)i=112/1120×0.4×1=0.25minJ1.6、辅助时间Tf查参考文献[1]表5-152得,装夹工件的时间为0.8min,启动机床时间为0.02min,启动调节切削液的时间为0.05min,取量具并测量尺寸时间为0.5min,共计T=1.37minf1、车外圆台阶φ25mm+0.030方法同上,背吃刀量a=1mm,进给量f=0.4mm/r.机床转速n=1120r/min,切削p速度V=87.9m/min,基本时间T=0.092min,辅助时间T=0.57mincJf2、车外圆台阶φ20mm+0.03014方法同上,背吃刀量a=1mm,进给量f=0.4mm/r,机床转速n=1120r/min,切削p速度V=70.3m/min,基本时间T=0.094min,辅助时间T=0.57mincJf3、切槽3mm×φ23mm方法同上:背吃刀量a=1mm,进给量f=0.4mm/r.机床转速n=1400r/min,切削p速度V=101.1m/min,基本时间T=0.02min,辅助时间T=0.57mincJf4、切槽2mm×φ18mm方法同上:背吃刀量a=1mm,进给量f=0.4mm/r.机床转速n=1400r/min,切削p速度V=79.1m/min,基本时间T=0.014min,辅助时间T=0.57mincJf5、倒角C2、C0.5取n=760r/min,基本时间T=0.03min,辅助时间T=0.08min,切削速度fJV=40.6m/min,进给量f=0.4mm/r,背吃刀量a=1mmcp工序7粗铣矩形花键8×6mm1、确定背吃刀量ap一次走刀量a=2.5mmp2、确定进给量f查参考文献[1]表5-143得粗铣时每进给量f=az=(0.06～0.08)×f18=(1.08～1.44)mm/r=1.20mm/r3、确定切消速度Vc查参考文献[1]表5-124得V=（20～40）m/min=30m/minc4、确定主轴转速nn=1000Vc/πd=1000×30/π×100=95.5r/min查参考文献[1]表5-8查得相近较小的机床转速为n=95r/min削速度V=29.8m/minc5、计算机动时间TJ查参考文献[1]表5-8查得F=75mm/min,L=100mm,L1=0.5d+(1～2)=0.5×mz6+2=5mm,L=1～3=2mm,i=1，T=(L+L+L)i/F=100+5+2/75=1.43min;T=8T=11.5min26、确定辅助时间Tj12mzj总jf查参考文献[1]表5-153取工件装夹时间为0.8min,启动机床的时间为0.02min，启动调节切削液的时间为0.05min,取量具并测量尺寸的时间为0.5min，共计T=1.37min,由于是8个，所以T=8T=10.96minff总f工序8精铣矩形花键8×6mm1、确定背吃刀量ap一次走刀量a=0.5mmp2、确定进给量f查参考文献[1]表5-121得f=(0.5～1.0)mm/r=0.5mm/r153、确定切消速度Vc查参考文献[1]表5-124得V=（20～40）m/min=30m/minc4、确定主轴转速nn=1000Vc/πd=1000×30/π×100=95.5r/min查参考文献[1]表5-8查得相近较小的机床转速为n=95r/min切削速度V=29.8m/minc5、计算机动时间TJ查参考文献[1]表5-8查得F=75mm/min,L=100mm,L1=0.5d+(1～2)=0.5×mz6+2=5mm,L=1～3=2mm,i=1，T=(L+L1+L2)i/F=100+5+2/75=1.43min;T=8Tj=11.5min26、确定辅助时间Tjmzj总f启动机床的时间为0.02min，启动调节切削液的时间为0.05min,取量具并测量尺寸的时间为0.5min，共计T=1.37min,由于是铣8个键，所以Tf=8T=4.56minff总工序10粗铣键槽6mm01、确定背吃刀量ap一次走刀a=2.5mmp2、确定进给量f查参考文献[1]表5-119粗铣时每转进给量f=az=（0.06～0.08）×f18=1.25mm/r3、确定切削速度Vc查参考文献[1]表5-124得V=（20～40）m/min=30m/minc4、确定主轴转速nn=1000V/πd=100×30/π×100=95.5r/minC查参考文献[1]表5-8查得相近较小的机床转速为n=95r/min,所以实际的切削速度V=29.8m/minC5、计算机动时间TJ查参考文献[1]表5-8