花键轴工艺设计

一．零件的总体分析

叶片泵是有转子，定子，叶片和配油盘相互形成封闭容积的体积变化来实现泵的吸油和压油。叶片泵的转子旋转时叶子在离心力和压力油的作用下，尖部紧贴在定子内表面上。这样两个叶片与转子和定子内表面所构成的工作容积，先由小到大吸油后再由大到小排油，叶片旋转一圈时，完成两次吸油与排油。泵轴在工作时承受扭转和弯曲疲劳，在花键和轴颈处受磨损。因此，要求轴具有高的强度，良好的韧性及耐磨性。

二．零件的服役条件及失效形式的分析

1．服役条件

泵轴的叶片泵的主要零件之一，主要传递动力。在工作时，高速旋转的轴承受弯曲，扭转和冲击等多种载荷。

2．失效形式

叶片泵轴的主要失效形式是疲劳断裂，在花键和轴颈处可能发生工作面的磨损，咬伤，甚至是咬裂。

三．性能要求

叶片泵轴的主要性能要求是要求轴具有高的强度，良好的韧性及耐磨性，以保证轴在良好的服役条件下长时间的工作。

四．材料选择

1．材料的选择

叶片泵轴选择材料分为两类：

一类是合金渗碳钢12CrNi3等。

另一类是中碳45钢或中碳合金钢40Cr，42CrMo等。

根据零件要求不需要进行渗碳处理，所以选择中碳45钢或中碳合金40Cr等。

45钢是普通的中碳结构钢，冷热加工性能都不错，机械性能好，且价格低，来源广，所以应用广泛。用做截面尺寸较小或不要求完全渗透的零件，经过调质处理后，硬度可达220-250HBS，表面淬火后硬度为48-61HRC。

40Cr一般用做渗透性较高的零件，合金元素Cr可阻碍碳化物在高温回火时聚集长大，保证钢的高强度，铬还阻碍r相的再结晶，能保证细小的晶块结构。具有优良的机械性能。40Cr经调质处理后，硬度可达220-250HBS，表面淬火后硬度为52-61HRC。

综上所述，45钢非常适合制作这个叶片泵轴。

五．加工设备的选择

组合车床加专用夹具

CA6140卧式车床

Z4006台式钻床

立式铣床X53T

万能外圆磨床M131W

六．加工工序的划分

铣轴的两端面，打中心孔

粗车外圆大小端面各外径

半精车，倒角

精车，切退刀槽

调质

车花键

车螺纹

铣键槽

去毛刺

磨削

七．基准的选择

轴类零件常用的定位基准如下表

由于该叶片泵轴的几个主要表面，对基准轴面有径向圆跳动和圆柱度的要求，以及外圆基准面和队键槽有对称度的要求。所以应选择两端中心，孔为基准，采用双顶尖装夹的方法。

粗基准采用热轧圆钢的毛坯外圆，中心孔采用三爪自定心，卡盘

装夹圆钢的毛坯外圆，车端面，钻中心，定位孔。

但必须注意，一般不能用毛坯外圆装夹两次钻两端中心孔，而应以毛坯外圆作粗基准，先加工一个端面，钻中心孔，车出一端外圆。然后以车过的外圆为基准，用三爪自定心夹盘装夹，车另一端面，钻中心孔。如此加工中心孔，才能保证两个中心孔满足同轴度要求。八．定位与夹紧方法

夹具的作用

零件在加工过程中夹具的定位是非常重要的，当定位不准确或加工中出现振动，都会影响零件在加工中各段精度。

夹具：三爪夹盘（自动定心，支撑范围大，定心精度不高。）软爪夹盘（以外圆定位，软爪支撑直径应比工件外圆直径

小的地方，可以提高精度）

四爪夹盘（设有自定心作用，但可以通过调整四爪位置装

夹各种矩形的，不规则工件，每个夹爪单独运

动）

九．切削刀具的选择

切削刀具: 90°，45°外圆车刀；

切槽刀；

立铣刀；

花键铣刀;

钻头；

螺纹车刀。

刀具材料：高速钢；

硬质合金；

陶瓷材料；

金刚石。

十．制定工艺路线

工序Ⅰ：铣轴的两端面，打中心孔。

机床：采用组合车床加专用夹具。

刀具：YG6硬质合金铣刀。

粗铣轴的两端面，以其端面为基准。

工序Ⅱ：粗车外圆

机床：CA6140欧式车床，转速n=400r/min

刀具：选用YT6硬质合金外圆车刀，主偏角为90°。

切削速度V=πdn/1000=3.14*25*400*3.14/1000

=31.4m/min

进给量f=0.05m/r

进给速度Vf=fn=0.05*400=20mm/min

加工工时tm=L/Vf

毛坯Ø25

1.从Ø25切削至Ø19，背吃刀量ap=1.5mm

切削长度L=77mm

从Ø19 切削到Ø17，ap=1.5mm L=77mm

加工工时tm=L/Vf=3.85min

从Ø17切削到Ø14，ap=1.5mm L=49mm

加工工时tm=L/Vf=2.45min

从Ø14切削到Ø12，ap=1.5mm L=15mm

加工工时tm=L/Vf=0.75min

2.掉头装夹

从Ø25切削到Ø23，ap=1.5mm L=35mm

加工工时tm=L/Vf=1.75min

从Ø23切削到Ø17，ap=1.5mm L=12mm

加工工时tm=L/Vf=0.6min

第二道工序所需工时tm2=9.4minmin

工序Ⅲ：钻孔

机床：Z4006台式钻床，主轴转速2000r/min f=0.07mm/r

钻头：选择高速钢麻花钻头

加工工时tm=L/Vf=0.071429

工序Ⅳ：半精车，倒角

1.从Ø23切削到Ø21.5，ap=0.4mm L=35mm

加工工时tm=L/Vf=1.75min

从Ø21.5切削到Ø15.5 ap=0.4mm L=12mm

加工工时tm=L/Vf=0.6min

2.掉头装夹

从Ø19切削到Ø17.5 ap=0.4mm L=77mm

加工工时tm=L/Vf=3.85min

从Ø17切削到Ø16.5 ap=0.4mm L=61mm

加工工时tm=L/Vf=3.05min

从Ø14切削到Ø12.5 ap=0.4mm L=49mm

加工工时tm=L/Vf=2.45min

从Ø12切削到Ø10.5 ap=0.4mm L=15mm

加工工时tm=L/Vf=0.75min

车倒角，车刀选用Kr=45°值头通切车刀。

第四道工序所需工时tm4=12.45min

工序Ⅴ：精车，切退刀槽。

1.从Ø17.5切削到Ø17 .2 ap=0.15mm L=77mm

加工工时tm=L/Vf=3.85min

从Ø16.5切削到Ø16.2 ap=0.15mm L=61mm

加工工时tm=L/Vf=3.05min

从Ø12.5切削到Ø12.2 ap=0.15mm