花键传动轴零件加工工艺及夹具设计

制造工艺学课程设计机械制造工艺学课程设计说明书设计题目设计“花键传动轴”零件的机械加工工艺及夹具设计者指导教师机械制造工艺学课程设计任务书题目: 设计工艺规则及工艺装备内容：1 零件图1张2. 机械加工工艺过程综合卡片1张3. 夹具设计装配图1张4. 夹具设计零件图1张5. 课程设计说明书12张目录一零件分析 (1)二工艺规程设计 (1)三夹具设计 (12)四设计心得 (13)五参考文献 (14)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，为花键传动中的传动轴，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）基准的选择：该零件既是花键轴又是阶梯轴，其加工精度又要求较高，因此选中心孔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,在生产纲领已确定的情况下,可以考虑采用万能性机床配以专用工卡具,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。

1.工艺路线方案一工序一下料工序二夹一端，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。

精车,半精车各部尺寸，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、工序尺寸及毛皮尺寸的确定“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. 外圆表面延轴线方向长度方向的加工余量及公差（φ32内孔及端面）。

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此处删减NNNNNNNNNNNNNNNN 字 需要整套设计请联系q ：99872184。

工件材料：40MnB ，σ b =0.6GPa 《机械工程材料》表5—6 ，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》表7—4。

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： a p=1.6ｍｍ，《工艺手册》表11—27。

2）进给量 ：ｆ=0.14 ，《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=60ｍｉｎ4）计算切削速度由《工艺手册2》表8·4—8，得，vvvc x y m p C V T a f==198ｍ/ｍｉｎ。

5）确定机床主轴转速1000cs wV n d π==955ｒ/ｍｉｎ 根据机床选取ｎ=900ｒ/ｍｉｎ V f =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： 2c V 1000dnπ==131ｍ/ｍｉｎ 3c V 1000dnπ==125ｍ/ｍｉｎ4c V 1000dn π==100ｍ/ｍｉｎ 5c V 1000dnπ==86ｍ/ｍｉｎ 6c V 1000dnπ==68ｍ/ｍｉｎ 6）计算基本工时 t m ＝fLV =2ｍｉｎ工序七 磨削 1．加工条件 工件材料：40MnB ，σ b =0.6GPa 《机械工程材料》表5—6 ，24—38HRC ，型钢。

加工要求：以两孔定位装夹工件。

粗，精磨外圆各部至图样尺寸。

机床：万能外圆磨床MW1420，表面粗糙度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10—281 2. 切削用量根据《工艺手册》表11—172查得，p a =0.0222ｍｍ/ｓｔ 工件纵向进给量a f =0.5ｍｍ/ｒ， 砂轮速度V 砂=20ｍ/ｍｉ，转速n 砂=1050ｒ/ｍｉｎ. 3、切削工时当加工1个表面时 121000b a rLbZ Kt vf f =（见《工艺手册》表6.2-8）式中 Lb ——加工面积 b Z ——单面加工余量0.2 K ——系数1.10v——工作台移动速度f——工作台往返一次砂轮轴向进a给量f——工作台往返一次砂轮径向进r给量t 0.822min1工序八铣花键1．加工条件工件材料：40MnB，σ b =0.6GPa《机械工程材料》表5—6 ，24—38HRC，型钢。

加工要求：一夹一顶装夹工件，粗，精铣花键机床：X62W2. 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a f:根据铣刀结构及其参数，加工性质和铣削宽度a e=(120-112)/2=4mm按表选取每齿进给量a f=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选择切削速度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a f=0.04mm/z，取V1=45m/min，又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Kmv=1.27，最后确定V=V1，Kmv=45×1.27=57.15m/min.确定铣床主轴转速NN=100V/∏D=1000×57.15/∏×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=∏×100×190/1000=59.69r/min确定每分钟进给量VfVf=Af×Z×N‘=0.04×18×190=136.8mm/min根据X62W铣床说明书，确定Vmm/min校验机床电动机功率：选取切削功率Pm=1.1kw, 按公式Pm≤η×Pe,则1.1≤0.85×7.51.1＜6.375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,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夹紧。

2． 切削力和卡紧力计算铣削切削力的确定： 0.860.80.72f p pzp F C a f DB z K-= 算得f F =25.71N注： F ——铣削力（N ）；p C ——在高速钢（Ｗ18r C 4V ）铣刀铣削时，考虑工件材料及铣刀类型的系数；p a ——铣削深度（ｍｍ），指铣刀刀齿切入和切出工件过程中，接触弧在垂直走刀方向平面中测得的投影长度；z f ——每齿进给量（ｍｍ）；D ——铣刀直径（ｍｍ）；B ——铣削宽度（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；p K ——用高速钢（Ｗ18r C 4V ）铣刀铣削时，考虑工件材料机械性能不同的修正系数。

切削扭矩的确定：20.34p M D f K== 20.80.34120.1 2.8⨯⨯⨯=21.7N ·ｍ夹紧力的确定：防止工件转动：12sin2sin 2K KM W R R θθμμ=+=22.80821.7220.717.50.7352⨯⨯⨯⨯+⨯=1.30（N ）34sin2sin 2f K KF W θθμμ=+=22.80825.71242.54()20.70.72N ⨯⨯=⨯+所以工件所需的实际切削力为42.54N 。

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了一个基础，有了一次独立作业的机会，可以少犯一些错误，少走一些弯路。

在这次课程设计中，有以下体会；一是不能拖，要尽快做，按着进度一步一步做下去；二是对自己要严要求，不能随便搞一下。

三是要学会查资料，利用各种工具书，特别是手册。

四是整个设计过程应该是先紧后松，而不是倒过来。

五是要善于发现问题，与指导老师交流。