花鍵軸加工工藝設(shè)計(jì)

1、洛陽理工學(xué)院 Luoyang Institute of Science and Technology機(jī)械制造工藝學(xué)課程設(shè)計(jì)班級(jí): B110234 姓名: 趙連保 學(xué)號(hào): B11023429 前言機(jī)械制造工藝學(xué)課程設(shè)計(jì)，是以切削理論為基礎(chǔ)、制造工藝為主線、兼顧工藝裝備知識(shí)的機(jī)械制造技術(shù)基本能力的培養(yǎng)；是綜合運(yùn)用機(jī)械制造技術(shù)的基本知識(shí)、基本理論和基本技能，分析和解決實(shí)際工程問題的一個(gè)重要教學(xué)環(huán)節(jié)；是對(duì)學(xué)生運(yùn)用所掌握的“機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)”知識(shí)及相關(guān)知識(shí)的一次全面訓(xùn)練。機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)，是以機(jī)械制造工藝及工藝裝備為內(nèi)容進(jìn)行的設(shè)計(jì)。即以所選擇的一個(gè)中等復(fù)雜程度的中小型機(jī)械零件為對(duì)象，編制其機(jī)械加

2、工工藝規(guī)程，并對(duì)其中某一工序進(jìn)行機(jī)床專用夾具設(shè)計(jì)。機(jī)械制造工藝學(xué)課程設(shè)計(jì)是作為未來從事機(jī)械制造技術(shù)工作的一次基本訓(xùn)練。通過課程設(shè)計(jì)培養(yǎng)學(xué)生制定零件機(jī)械加工工藝規(guī)程和分析工藝問題的能力，以及設(shè)計(jì)機(jī)床夾具的能力。在設(shè)計(jì)過程中，我熟悉了有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和設(shè)計(jì)資料，學(xué)會(huì)使用有關(guān)手冊(cè)和數(shù)據(jù)庫。1、能熟練運(yùn)用機(jī)械制造工藝學(xué)課程中的基本理論以及在生產(chǎn)實(shí)踐中學(xué)到的實(shí)踐知識(shí)，正確地解決一個(gè)零件在加工中的定位、夾緊以及工藝路線安排、工藝尺寸確定等問題，保證零件的加工質(zhì)量。2、提高結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)能力。學(xué)生通過夾具設(shè)計(jì)的訓(xùn)練，應(yīng)獲得根據(jù)被加工零件的加工要求，設(shè)計(jì)出高效、省力、經(jīng)濟(jì)合理而能保證加工質(zhì)量的夾具的能力。3、學(xué)會(huì)使用手冊(cè)、

3、圖表及數(shù)據(jù)庫資料。掌握與本設(shè)計(jì)有關(guān)的各種資料的名稱、出處，能夠做到熟練運(yùn)用。就我個(gè)人而言，我希望能通過這次課程設(shè)計(jì)鍛煉自己分析問題、解決問題的能力，為今后所從事的工作打下基礎(chǔ)。由于本人能力有限，設(shè)計(jì)尚有許多不足之處，可請(qǐng)各位老師給予批評(píng)指正。編 者于洛陽目錄前言2第1節(jié) 零件的工藝分析61.1花鍵軸介紹61.2零件結(jié)構(gòu)分析71.3零件的工藝分析71.3.1技術(shù)要求81.3.2零件技術(shù)要求分析8第2節(jié) 選擇毛坯、確定毛坯尺寸、設(shè)計(jì)毛坯圖102.1毛坯選擇102.2毛坯的確定122.3毛坯余量確定122.4確定鍛件毛坯尺寸132.5設(shè)計(jì)毛坯圖152.6確定毛坯的熱處理方式15第三節(jié) 加工方法的選擇

4、及工藝路線的制定163.1定位基準(zhǔn)的選擇163.2零件表面加工方法的選擇17設(shè)計(jì)感悟18致謝19參考文獻(xiàn)20機(jī)械制造工藝學(xué)課程設(shè)計(jì)任務(wù)書一、設(shè)計(jì)課題名稱:設(shè)計(jì)“花鍵軸”零件的機(jī)械加工工藝規(guī)程設(shè)計(jì)二、設(shè)計(jì)要求:1、零件圖一張2、毛坯圖一張3、工藝過程卡一份4、工序卡若干5、設(shè)計(jì)說明書一份6、零件批量為成批或大批7、工藝過程卡中一般要求機(jī)械加工工序達(dá)到8道以上，包含的不同類型的的機(jī)械加工機(jī)床達(dá)到四種以上。8、工藝過程卡、工序卡按提供的標(biāo)準(zhǔn)格式設(shè)計(jì)（論文）開始日期 年 月 日設(shè)計(jì)（論文）完成日期 年 月 日指導(dǎo)老師： 年 月 日課 程 設(shè) 計(jì) 評(píng) 語 機(jī)械工程 系 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 專業(yè)姓名：

5、 班級(jí)： 學(xué)號(hào)：課程名稱： 機(jī)械制造工藝學(xué)設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)題目： “花鍵軸”零件的機(jī)械加工工藝規(guī)程設(shè)計(jì) 指導(dǎo)老師： 課程設(shè)計(jì)篇幅： 圖紙2張、 工藝過程卡1份、 工序卡若干、 說明書20頁。 指導(dǎo)教師評(píng)語：指導(dǎo)老師： 年 月 日第1節(jié) 零件的工藝分析1.1花鍵軸介紹花鍵軸用于各個(gè)軸用于軸與軸承配合、螺紋主要用于緊固和傳動(dòng)連接、鍵與花鍵用于軸和軸上傳動(dòng)件之間的可拆卸連接，用于傳遞扭矩，有時(shí)也作用軸上傳動(dòng)件的導(dǎo)向。矩形花鍵軸能夠多齒工作，對(duì)中性好，導(dǎo)向性好，齒根較淺，應(yīng)力集中，軸與轂強(qiáng)度削弱小加工方便，在機(jī)械制造中應(yīng)用非常廣泛。其中，該矩形花鍵軸按國家標(biāo)準(zhǔn)，為花鍵的中系列，經(jīng)過查表（教材互換性與測(cè)量技術(shù)

6、表10-7）可得其規(guī)格為N*d*D*B=6*34.2*40*10,標(biāo)注外花鍵規(guī)格和尺寸代號(hào)為6*34.2f7*40f7*10d9 GB/T1144-2001。零件圖1.2零件結(jié)構(gòu)分析根據(jù)零件簡圖分析：該主軸零件的結(jié)構(gòu)有以下特點(diǎn)：從形狀上看該工件為階梯結(jié)構(gòu)的花鍵，由于長度與直徑之比L/D 5，所以該工件屬于鋼性主軸。從表面加工類型看，主要加工表面有外圓柱面，花鍵，雙鍵槽，內(nèi)螺紋孔，屬于典型的加工表面，易加工。1.3零件的工藝分析零件的視圖正確、完整，尺寸、公差及技術(shù)要求齊全。但花鍵外圓柱面40f7mm與右端外圓柱面35k6mm要求Ra0.8m有些偏高。該零件屬軸類零件，它的所有表面均需切削加工，

7、各表面的加工精度和表面粗糙度都不難獲得?；ㄦI軸徑向設(shè)計(jì)基準(zhǔn)是軸中心線，軸向設(shè)計(jì)基準(zhǔn)是花鍵外圓柱面40f7mm的左端平面?；ㄦI徑向設(shè)計(jì)基準(zhǔn)為40f7mm外圓柱面。M12螺紋孔的徑向設(shè)計(jì)基準(zhǔn)是軸中心線，軸向設(shè)計(jì)基準(zhǔn)是花鍵外圓柱面40f7mm的左端平面。M5徑向設(shè)計(jì)基準(zhǔn)為花鍵外圓柱面40f7mm的左端平面，軸向設(shè)計(jì)基準(zhǔn)與花鍵呈30角?？傮w來說，這個(gè)零件的工藝性較好。1.3.1技術(shù)要求該零件屬于軸類零件，主要構(gòu)成表面主要為外圓、倒角、退刀槽、鍵槽、內(nèi)螺紋和外花鍵等；各軸段裝配表面粗糙度要求極高，Ra達(dá)0.8m，為IT6、IT7級(jí)；而尺寸精度和位置精度要求也高（重點(diǎn)保證外圓表面的加工），軸右端35mm（

8、基面B）以及花鍵大徑40mm（基面A）的加工尤為重要，它們分別與退刀槽側(cè)面、鍵槽寬有圓度和對(duì)稱度要求，外花鍵鍵齒與基面A有平行度要求。其中，各個(gè)圓柱尺寸精度等級(jí)較高，圓柱裝配表面表面粗糙度要求也高，Ra達(dá)0.8m。退刀槽與花鍵健齒側(cè)面Ra達(dá)1.6m；兩鍵槽的側(cè)面Ra達(dá)1.6m；其余則要較低Ra只需達(dá)到12.5m，這些表面粗糙度較容易獲得，可以通過粗車-半精車-精車、銑削達(dá)到要求。各處倒角、圓角、去毛刺達(dá)到要求。1.3.2零件技術(shù)要求分析(1)尺寸精度右端軸段為35mm，花鍵外圓為40 mm ，花鍵齒根圓34.2 mm，鍵齒寬10 mm ，鍵槽寬8 mm，鍵槽底與外圓母線距離4.5（30.5）m

9、m ，花鍵軸總長191 mm ，右端面與花鍵右端的距離30 mm。(2)位置精度40f7在全長上的錐度和不圓度不大于直徑公差之半?；ㄦI的不等分累積誤差和鍵對(duì)40f7的不對(duì)稱度不大于0.03。花鍵的側(cè)面對(duì)40f7軸線的不平行度不大于0.04。35k6對(duì)40f7的徑向跳動(dòng)不大于0.04。兩個(gè)8H8鍵槽對(duì)35k6軸線的不對(duì)稱度不大于0.05。(3)表面粗糙度花鍵外圓40f7和35k6外圓面表面粗糙度為Ra=0.8m，花鍵齒側(cè)面及其花鍵左、右端面表面粗糙度為Ra=1.6m ，兩鍵槽側(cè)面和花鍵齒根圓表面粗糙度為Ra=3.2m，其余表面為Ra=12.5m。第2節(jié) 選擇毛坯、確定毛坯尺寸、 設(shè)計(jì)毛坯圖2.1

10、毛坯選擇常見毛坯類型：(1)鑄件 鑄件是用各種鑄造方法獲得的金屬成型物件，即把冶煉好的液態(tài)金屬，用澆注、壓射、吸入或其它澆鑄方法注入預(yù)先準(zhǔn)備好的鑄型中，冷卻后經(jīng)落砂、清理和后處理等，所得到的具有一定形狀，尺寸和性能的物件。對(duì)形狀較復(fù)雜的毛坯，一般可用鑄造方法制造。目前大多數(shù)鑄件采用砂型鑄造，對(duì)尺寸精度要求較高的小型鑄件，可采用特種鑄造，如永久型鑄造、精密鑄造、壓力鑄造、熔模鑄造成和離心鑄造等。(2)鍛件鍛件是金屬被施加壓力，通過塑性變形塑造要求的形狀或合適的壓縮力的物件。這種力量典型的通過使用鐵錘或壓力來實(shí)現(xiàn)。鑄件過程建造了精致的顆粒結(jié)構(gòu)，并改進(jìn)了金屬的物理屬性。在零部件的現(xiàn)實(shí)使用中，一個(gè)正確

11、的設(shè)計(jì)能使顆粒流在主壓力的方向。鍛件毛坯由于經(jīng)鍛造后可得到連續(xù)和均勻的金屬纖維組織。因此鍛件的力學(xué)性能較好，常用于受力復(fù)雜的重要鋼質(zhì)零件。其中自由鍛件的精度和生產(chǎn)率較低，主要用于小批生產(chǎn)和大型鍛件的制造。模型鍛造件的尺寸精度和生產(chǎn)率較高，主要用于產(chǎn)量較大的中小型鍛件。(3)型材型材是鐵或鋼以及具有一定強(qiáng)度和韌性的材料（如塑料、鋁、玻璃纖維等）通過軋制，擠出，鑄造等工藝制成的具有一定幾何形狀的物體。型材主要有板材、棒材、線材等。常用截面形狀有圓形、方形、六角形和特殊截面形狀。就其制造方法，又可分為熱軋和冷拉兩大類。熱軋型材尺寸較大，精度較低，用于一般的機(jī)械零件。冷拉型材尺寸較小，精度較高，主要用

12、于毛坯精度要求較高的中小型零件。(4)焊接件焊接件主要用于單件小批生產(chǎn)和大型零件及樣機(jī)試制。其優(yōu)點(diǎn)是制造簡單、生產(chǎn)周期短、節(jié)省材料、減輕重量。但其抗振性較差，變形大，需經(jīng)時(shí)效處理后才能進(jìn)行機(jī)械加工。(5)其它毛坯其它毛坯包括沖壓件，粉末冶金件，冷擠件，塑料壓制件等。2.2毛坯的確定該零件材料為45鋼，在工作過程中經(jīng)常承受交變載荷及沖擊性載荷，因此該零件選用鍛件，使金屬纖維盡量不被切斷，保證零件可靠工作。由于該零件屬于大批量生產(chǎn)，而且零件的輪廓尺寸不大，可采用模鍛成形。從提高生產(chǎn)率和保證加工精度上考慮也是應(yīng)該的。模鍛的工序?yàn)橹婆?、預(yù)鍛和終鍛。在終鍛模時(shí)，要確定好鍛件的尺寸及形狀，并初步定好加工余

13、量，避免毛邊出現(xiàn)。2.3毛坯余量確定查機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡明手冊(cè)確定鍛件機(jī)加工余量。相關(guān)數(shù)據(jù)如下：2.4確定鍛件毛坯尺寸花鍵外圓柱面40f7mm與右端外圓柱面35k6mm表面粗糙度要求為Ra0.8m，毛坯為鍛件。其工藝路線為粗車（調(diào)制）半精車精車（淬火）粗磨精磨?，F(xiàn)在來計(jì)算各工序的工序尺寸。由查表法確定加工余量。有工藝手冊(cè)查得：精磨余量為0.1mm，粗磨余量為0.3mm，半精車余量為1mm，粗車余量為5mm，由式Z0= Z1+Z2+Zn（式中：Z0加工總余量；Zi工序余量；N機(jī)械加工工序數(shù)目）可得加工總余量為6.4mm，取加工總余量為6mm，把粗車余量修正為4.6mm。計(jì)算各加工工序基本尺寸：精

14、磨后花鍵外圓工序基本尺寸為40mm（設(shè)計(jì)尺寸）。其他各基本尺寸依次為：粗 磨40.0mm+0.1mm=40.1mm半精車40.1mm+0.3mm=40.4mm粗 車40.4mm+1.0mm=41.4mm毛 坯41.4mm+4.6mm=46.0mm精磨后右端外圓工序基本尺寸為35mm（設(shè)計(jì)尺寸）。其他各基本尺寸依次為：粗 磨35.0mm+0.1mm=35.1mm半精車35.1mm+0.3mm=35.4mm粗 車35.4mm+1.0mm=36.4mm毛 坯36.4mm+4.6mm=41.0mm同理，可得軸向工序基本尺寸：精磨后花鍵軸左段（花鍵段）工序基本尺寸為161mm（設(shè)計(jì)尺寸）。其他各基本尺寸

15、依次為：粗 磨161.0mm+2*0.1mm=161.2mm半精車161.2mm+2*0.3mm=161.8mm粗 車161.8mm+2*1.0mm=163.8mm毛 坯163.8mm+2*3.3mm=170.4mm半精車后花鍵軸右段（35圓柱段）工序基本尺寸為30mm（設(shè)計(jì)尺寸）。該段長為30mm+1 mm +3.3 mm-（0.4 mm+1 mm+3.3 mm） =29.6 mm。毛坯總長為170.4 mm +29.6 mm =200mm。2.5設(shè)計(jì)毛坯圖按上述計(jì)算結(jié)果，繪制毛坯圖如下：毛坯圖2.6確定毛坯的熱處理方式45鋼是最常用的中碳調(diào)質(zhì)鋼，綜合力學(xué)性能良好，淬透性低，水淬時(shí)容易產(chǎn)生裂

16、紋，小型件宜采用調(diào)質(zhì)處理，大型件宜采用正火處理。碳含量為c0.4%-0.5%的中碳碳素鋼最適于感應(yīng)加熱表面淬火的材料。例如45鋼、40Cr等。其一般工藝路線為：下料鍛造（正火）粗加工（調(diào)制）精加工（感應(yīng)加熱表面淬火）（低溫回火）磨削。第三節(jié) 加工方法的選擇及工藝路線的制定3.1定位基準(zhǔn)的選擇為保證花鍵軸各圓柱面的同軸度和其他位置精度，半精車、精車和磨削時(shí)應(yīng)該選擇基準(zhǔn)軸線為定位基準(zhǔn)（右35基準(zhǔn)圓柱、花鍵外徑40），軸兩端鉆中心孔，用兩頂尖裝夾。兩端中心孔相關(guān)尺寸和位置精度以及粗糙度是影響加工精度的重要因素，因此工件在調(diào)質(zhì)等熱處理后要安排修磨中心孔的工序。(1)粗基準(zhǔn)的選擇原則a.相互位置原則；b

17、.余量最小原則；c.重要表面原則；d.不重復(fù)使用原則；e.便于裝夾原則；(2)精基準(zhǔn)的選擇原則a.基準(zhǔn)重合原則；b.余量最小原則；c.自為基準(zhǔn)原則；d.互為基準(zhǔn)原則；e.便于裝夾原則；根據(jù)相關(guān)的技術(shù)要求，定位基準(zhǔn)確定如下：1)選擇精基準(zhǔn)：以兩中心孔為精基準(zhǔn)，采用兩頂裝夾定位，便于位置精度的保證，為后續(xù)加工提供精基準(zhǔn)。2)選擇粗基準(zhǔn)：以外圓柱面為粗基準(zhǔn)。粗車時(shí)為了保證工件裝夾剛性，常采用一夾一頂?shù)难b夾方法，左端采用三爪自定心卡盤夾緊、右端采用活動(dòng)頂尖支頂。3.2零件表面加工方法的選擇根據(jù)零件加工表面（外圓、端面、鍵、鍵槽及螺紋孔）、零件材料和公差等級(jí)及表面粗糙度要求，查閱工藝手冊(cè)中零件表面加工方

18、法、加工經(jīng)濟(jì)精度與表面粗糙度相關(guān)內(nèi)容，其加工方法如下。(1)40mm與35mm外圓面。表面粗糙度為Ra0.8m，需進(jìn)行粗車、半精車、粗磨和精磨。(2)端面。本零件的端面為回轉(zhuǎn)體端面，尺寸精度要求不高，表面粗糙度為Ra1.6m及Ra12.5m兩種要求。要求Ra1.6m的端面可粗車、半精車和粗磨，要求Ra12.5m的端面經(jīng)粗車即可達(dá)到要求。(3)槽。槽寬和槽深公差等級(jí)為IT8,表面粗糙度為Ra3.2m，需采用三面刃銑刀，粗銑、半精銑。(4)螺紋孔。未注公差尺寸，根據(jù)GB1800-79規(guī)定其公差等級(jí)按IT14，需進(jìn)行鉆孔。設(shè)計(jì)感悟通過本次加工花鍵零件工藝課程設(shè)計(jì)，我受益匪淺，在這段時(shí)間里，通過查閱資

19、料，自己的知識(shí)面得到提高，同時(shí)也對(duì)前面學(xué)的知識(shí)進(jìn)行了溫習(xí)。這次實(shí)訓(xùn)是對(duì)我兩年來所學(xué)課程及知識(shí)的考察，也是對(duì)我所學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)的鞏固和提高，更讓我對(duì)所學(xué)專業(yè)有了更進(jìn)一步的了解，為自己今后的工作方向確定了方向，也為以后的工作奠定基礎(chǔ)。這次課程設(shè)計(jì)的順利完成，離不開尊敬的康紅艷老師和親愛的同學(xué)們的無私的幫助。在查閱資料、同學(xué)交流及對(duì)專業(yè)老師的請(qǐng)教中，自己的知識(shí)面的到擴(kuò)展，自主學(xué)習(xí)能力也得以提高。下面是我對(duì)這次設(shè)計(jì)過程的總結(jié)：第一，接受任務(wù)，理清思路，確定方案。第二，方案確定后，查找資料，做好課程設(shè)計(jì)的準(zhǔn)備工作。第三，對(duì)資料的整理及和同學(xué)間的交流，并對(duì)出現(xiàn)的問題進(jìn)行解決。第四，繪制零件圖（CAD及手工圖）?？傊?，在這次課程設(shè)計(jì)過程中，從開始不知如何下手到最后順利完成，我深刻體會(huì)到：只有理論與實(shí)踐的緊密結(jié)合才能更好的認(rèn)識(shí)真理、指導(dǎo)實(shí)踐。唯有通過不斷地學(xué)習(xí)、研究才能