花键传动轴设计说明书

航空制造工程学院《机械制造工艺及装备》课程设计说明书专业：机械设计制造及其自动化班级： 090314 姓名：张建学号： 09031432 评分：指导老师：（签字）2012年11月机械制造工艺学课程设计任务书课题:传动轴花键轴机械加工工艺规程及夹具设计内容：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张班级：09031432姓名：张建2012年11月目录一零件分析 (1)二工艺规程设计 (1)三夹具设计 (9)四设计心得 (10)五参考文献 (11)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。

工艺路线方案：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 半精车 1mm2. 其他尺寸直接锻造得到由于本设计规定的零件为大批量生产，应该采用调整加工。

因此在计算最大、最小加工余量时应按调整法加工方式予以确认。

（五）确立切削用量及基本工 工序一 下棒料 1. 加工条件工件材料：40MnB ，σ b =0.6GPa 《机械工程材料》表5—6 ，255—3 02HB ，型钢。

机床：CR6150《工艺手册》表7—4刀具：W18Cr4V 高速钢 ，牌号W18，硬度63—66HRC ，Ａ型机夹切断车刀：ｈ=20ｍｍ，ｂ=22ｍｍ，Ｌ=125ｍｍ。

2. 切削用量1）切削深度 因为是切断，所以a p = 36ｍｍ。

《工艺手册》表11—292）进给量 ｆ=0.20ｍｍ/ｒ《工艺手册》表11—293）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=60ｍｉｎ。

4）计算切削速度由《机械加工工艺手册》表8·4—8，(以下称《工艺手册2》)得，vvvc x y mpC V T a f算得 c V =70ｍ/ｍｉｎ。

5）确定机床主轴转速1000cs wV n d π==319ｒ/ｍｉｎ。

按机床说明书(见《工艺手册》表4.2),与319ｒ/ｍｉｎ相近 的机床转速为360ｒ/ｍｉｎ,故选择360ｒ/ｍｉｎ的转速. V f =ｆｎ=0.20×360=72ｍｍ/ｍｉｎ. 所以实际切削速度为ｖ=79ｍ/ｍｉｎ. 6) 计算基本工时t m ＝L/ V f =36/72=0.5ｍｉｎ.工序二 粗车端面，钻中心孔 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：粗车M24×1.5—8ｇ端面，钻中心孔。

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。

45°端面铣刀尺寸；Ｌ=140ｍｍ，ｈ=25ｍｍ，ｂ=16ｍｍ。

《工艺手册》表10—99。

2. 切削用量1）切削深度： a p= 3ｍｍ 《工艺手册》表11—26。

2）进给量 ：ｆ=0.25ｍｍ/ｒ 《工艺手册》表11—26。

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1.0—1.4ｍｍ。

寿命T=60ｍｉｎ。

4）计算切削速度由《工艺手册2》表8·4—8，得，vvvc x y mpC V T a f==138 ｍ/ｍｉｎ.5）确定机床主轴转速1000cs wV n d π==628ｒ/ｍｉｎ。

按机床说明书(见《工艺手册》表4.2),与628ｒ/ｍｉｎ相近 的机床转速为600ｒ/ｍｉｎ. ,故选择600ｒ/ｍｉｎ的机床.所以实际切削速度为ｖ=120ｍ/ｍｉｎ. V f =ｆｎ=0.25×600=150ｍｍ/ｍｉｎ。

6) 计算基本工时t m ＝L/ V f =36/150=0.24ｍｉｎ查《工艺手册》表10—180，选用带护锥中心钻（B 型）ｄ=2.50ｍｍ，材料为高速钢。

主轴转速ｎ=628ｒ/ｍｉｎ，切削深度=10ｍｍ。

工序四 粗车 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：粗车外圆各部。

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= 3ｍｍ 《工艺手册》表11—26。

2）进给量 ：ｆ=0.75ｍｍ/ｒ 《工艺手册》表11—26。

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1.0—1.4ｍｍ。

寿命T=60ｍｉｎ。

4）计算切削速度由《工艺手册2》表8·4—8，得，vvvc x y mpC V T a f==123ｍ/ｍｉｎ。

5）确定机床主轴转速1000cs wV n d π==612ｒ/ｍｉｎ。

根据机床选取ｎ=600ｒ/ｍｉｎ。

V f =ｆｎ=0.75×600=450ｍｍ/ｍｉｎ。

所以实际切削速度为ｖ=120ｍ/ｍｉｎ。

粗车不同轴处的切削速度：V c2 =∏ｄｎ/1000=90ｍ/ｍｉｎ。

V c3=∏ｄｎ/1000=87ｍ/ｍｉｎ。

V c4=∏ｄｎ/1000=69 ｍ/ｍｉｎ。

V c5=∏ｄｎ/1000=60ｍ/ｍｉｎ。

V c6=∏ｄｎ/1000=49ｍ/ｍｉｎ。

6) 计算基本工时t m ＝L/ V f =260/450=0.577ｍｉｎ。

工序六 精车 1．加工条件工件材料：40MnB ，σb =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 mpC 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/ｍｉｎV 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 1000dn π==131ｍ/ｍｉｎ3c V 1000dn π==125ｍ/ｍｉｎ4c V 1000dn π==100ｍ/ｍｉｎ 5c V 1000dn π==86ｍ/ｍｉｎ6c V 1000dnπ==68ｍ/ｍｉｎ 6）计算基本工时t m ＝fL V =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W A46KV6P20×4×6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—2812. 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 K t vf f =（见《工艺手册》表6.2-8）式中 L b ——加工面积Z——单面加工余量0.2bK——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。