制造课程设计说明书——铣花键夹具设计

1、目 录一、 零件的工艺分析-二、 毛坯的选择-三、 基准的选择-四、 拟定机械加工工艺路线-五、 确定机械加工余量、工序尺寸及公差-六、 选择机床及工艺装备-七、 确定且学用量及基本工时-八、 铣花键夹具设计-九、 参考文献-要求：材料为45钢大批量生产技术要求：调质处理2832HRC一、 零件的工艺分析1、 零件的功用、结构及特点 该零件是及其中常见的零件，也是重要零件。某主要功用是支撑住传动零件和传动转矩。该零件是旋转类零件，其长度大于直径，其加工表面为外圆柱面、矩形花键、键槽，该零件是以20的轴安装在孔上，并以键槽与孔定位，起传动作用。矩形8×6+00.03花键轴主要工作中永受

2、一定力。因此，要求一定强度、刚度、韧度。2、 主要加工表面及其要求 矩形花键轴两端面对公共轴心线的圆跳动公差为0.03mm，表面粗糙度Ra为1.6um 花键外圆36对公共轴心线，圆跳动公差为0.04mm，表面粗糙度Ra为3.2um 25+00.03mm外圆（两处），对公共轴心线圆跳动公差为0.04mm，表面粗糙度Ra为1.6um 20+00.03mm外圆，对公共轴心线圆跳动公差为0.04mm，表面粗糙度Ra为3.2um 键槽的宽度为6+00.03mm，深度为1.8mm，表面粗糙度Ra为3.2um二、 毛坯的选择1、 确定毛坯的类型，制造方法和尺寸及其公差 因零件材料为45钢，属于大批量生产，所

3、以毛坯选用自由锻造成形 自由锻件尺寸公差等级为CT15（见参考文献1中3-1）其余加工量及公差符合（JB249、2-1986）其余加工余量为35级。2、 确定毛坯的技术要求 调质处理2832HRC，使轴的整体具有较好的综合能力 未注倒角C0.53、 绘制毛坯图如A4图：三、 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表3-1所示：表3-1 加工表面的基准序号加工标准基准选择1B2.5/8中心孔及其两端面轴外圆柱表面（粗基准）2矩形花键轴外圆及倒角车槽两中

4、心孔B2.5/83矩形花键8x6+00.03两中心孔B2.5/84键槽6+00.03两中心孔B2.5/8四、 拟定机械加工工艺路线1、确定各表面的加工方法根据各加工表面的加工精度和表面粗糙度的要求，选定以下加工方法：矩形花键轴的两端面加工方法为车削，B2.5/8孔的加工方法为钻，该轴外圆加工方法为车削，该倒角加工方式为车削，其花键加工方法为铣削，键槽的加工方法为铣削。具体方法如下 ： 矩形花键轴两端面为25+00.03，公差等级IT12，表面粗糙度Ra为6.3um（见参考文献1表4-2及表4-5）需要进行粗车。 钻中心孔B2.5/8可直接采用麻花钻（2.5/8钻头）钻削。 车矩形花键轴外圆车槽

5、：倒角的表面粗糙度Ra为3.2cm1.6cm，公差等级为IT8见参考文献1表4-2需粗车、精车才能达到要求。 矩形花键8xmm，且保证小径mm其表面粗糙度Ra为3.2cm。公差等级为IT12，见参考文献表4-2需粗铣精铣。 键槽宽度6+00.03mm其表面粗糙度Ra为3.2cm，公差等级为IT9见参考文献1表4-2只需粗铣即可。2、拟定加工工艺路线加工方案有以下两种，分别如表4-1和表4-2所示：表4-1 加工方案一工序号工序名称工序内容加工基准工艺装备10下料棒料40x200锯床20粗车夹一端车端面，见平即可，钻中心孔B2.5/8外圆车床30粗车倒立装夹工件，车端面，保证总长190mm钻中心

6、孔B2.5/8外圆车床40粗车以两中心孔定位装置装夹工作粗车外圆各部留加工余量2mm，长度方向各留加工余量2mm中心孔车床50热处理调质处理2832HRL60精车以两中心孔定位装夹工件，精车各部尺寸切槽2x18mm,切槽3x23mm（两处）倒角C2。及C0.5。以及钻中心孔B2.5/8中心孔车床70粗铣一夹一顶装夹工件精铣花键8xmm留加工余量1mm中心孔车床80精铣一夹一顶装夹工件精铣花键8xmm保证以小径mm中心孔铣床90划线划 6+00.03mm键槽线100精铣一夹一顶装夹工件精铣键槽 6+00.03mm保证尺寸1mm中心孔铣床110精铣一夹一顶装夹工件精铣键槽 6+00.03mm保证尺

7、寸18.2mm中心孔铣床120清洗130检验表4-2 加工方案二工序号工序名称工序内容加工基准工艺设备10下料棒料40x200锯床20粗铣同时铣两端，钻中心孔B2.5/8外圆专用机床30粗车以两中心孔定位粗车外圆各部孔留加工余量2mm，长度方向留加工余量2mm中心孔车床40粗车以两中心孔定位粗车另一端加工余量2mm，长度方向各留加工余量2mm中心孔车床50热处理调质处理2832HRL60精车以两中心孔定位装夹工件，精车一端切槽3x23mm倒角C2。及C0.5。中心孔车床70精车以两中心孔定位装夹车槽另一端面，各部尺寸切槽2x18mm,切槽3x23mm 倒角C2。及C0.5中心孔车床80粗铣一夹

8、一顶装夹工件精铣花键8xmm留加工余量1mm中心孔铣床90精铣一夹一顶装夹工件精铣花键8xmm保证小径mm中心孔铣床100划线划6+00.03mm键槽线110粗铣一夹一顶装夹工件粗铣键槽6+00.03mm留加工余量1mm中心孔铣床120精铣一夹一顶装夹工件精铣键槽 6+00.03mm留加工余量18.2mm中心孔铣床130清洗140检验3、工艺路线方案的分析与比较方案一按工序集中原则，车外圆、车槽、车倒角，在同一台车床上完成，其优点是工艺路线短，减少工件装夹次数，易保证表面间的未知精度。需要车床数量少，减少工件在工序间的运输，减少附注时间和准备终结时间。方案二按工序分散原则，组织工序先在专用机床

9、上，同时铣两端面，钻中心孔。其车一端外圆，车槽倒角在一台车床上，而另一端面外圆、车槽、车倒角在另一台车床上。其优点是所需设备和工艺装备数目多，缺点是工艺路线长，增加工件装夹次数。由于该零件形状规则，加工面集中适用单件小批量生产，看采用普通车床铣床等。尽量使工序集中以保证质量的要求，考虑选择方案一更为合理。五、 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

10、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5-1所示：表5-1 机械加工余量及工序尺寸工序号工序内容单边余量/mm工序尺寸/mm表面粗糙度Ra/mm20车一端端面51956.330倒头车另一端端面51906.340粗车外圆台阶26.3粗车外圆台阶25+00.034.527+00.036.3粗车外圆台阶20+00.031.522+00.036.350精车外圆台阶1360-0.13.2精车外圆台阶25+00.0312

11、5+00.031.6精车外圆台阶20+00.03120+00.033.2切槽3x231236.3切槽2x181186.3倒角2.2x45。23.2倒角0.7x45。125+00.0320+00.031.6 3.260粗铣花键2.56.370精铣花键0.53.280粗铣花键2.55+00.036.390精铣花键0.56+00.033.2六、 选择机床及工艺装备1、选择机床 工序10由于要求是棒料零件，为里达到40x200棒料，选用锯床加工切割合适。 工序20、30、40、60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

12、中心孔精度不用考虑，选麻花钻即可。 工序70、80、100、110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。2、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P10外圆车刀钻孔用粗直柄。麻花钻查参考文献1中表5-28知，其直径范围0.100.35在外圆用P10外圆车刀，切槽用切槽车刀，其直径为1mm。倒角用P1045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，且铣刀直径为90110mm。查参考文献1中5-44所示d=100mm.孔径D=32mm。z=6，Z=18。铣键槽6+00.03mm。查参考文献1表

13、5-40所示，用粗齿i面刀，且铣刀直径90170mm。查表5-44所示d=100mm。孔径D=32mm。宽度L=6，齿数Z=18。3、 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。4、 选择量具选择车端面，钻中心孔B2.5/8量具其端面尺寸未注公差。按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n1=0.029mm。查参考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V=0.02mm。u<u1选用0200mm/00.02mm游标卡尺。车外圆、切槽及倒角

14、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u1=0.009mm,根据参考文献1表5-59选用分度值0.02mm/0200mm游标卡尺。铣矩形花键其键尺寸mm，其公差T=0.01mm。查参考文献1中表5-59可选用值0.02mm/0-200mm的游标卡尺。铣键槽其键槽尺寸槽宽6+00.03mm。查参考文献1中表5-56和5-59均可选用分度值0.02mm/0200mm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表6-1所示：表6-1机床和工艺装备选择工序号工序内容机床设备和工艺装备10车端面钻中心孔X

15、A6140型卧式车床、P10端面车刀、0200mm/0.02mm游标卡尺、ø2.5mm标准麻花钻、20粗车、精车外圆切槽及倒角C336-1回轮式转工基车床、P10端面车刀、P10切槽刀P1045。倒角刀、0200mm/0.02mm游标卡尺30粗铣、精铣矩形花键XA6132型卧式铣床、P10 花键铣刀、0200mm/0.02mm游标卡尺40粗铣、精铣键槽XA6132型卧式铣床、P10三面铣刀0200mm/0.02mm游标卡尺七、确定切削用量及基本工时工序20和30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ap=2.5mm2、确定进给量f查参考文献1

16、表5-102得f=0.40.5mm/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:Cv=242,Xi=0.15,Yv=0.35,m=0.20修整Km=1.0,Khv=1.24,Khv=0.9,Kkrv=0.81,Ktv=1.0,刀具寿命选T=60min,所以Vc=CvKv/TmapXvfYv=(242×1×1.24×0.9×0.81×1/600.2×2.50.15×0.450.35)m/min=110.3m/min4、 确定机床主轴转速nn=1

17、000Vc/d=1000×110.3/(×40)=878.2r/min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Vc=89.2m/min5、 计算基本时间TJ:切削加工长度L=40mm,端面车刀选用主偏角Kr=90°,背吃刀量ap =2.5, 查参考文献表5-138和表5-139得: L1=(ap/tanKr)+(23)=3mm,L2=(35)mm=4mm,L3=5mm;L=(d-d1/2)+ L1+L2+L3=40/2+3+4+5=32mmTJ=L×i/nf=32×2/900×0.45=0.16

18、min6、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Tf=1.37min.工序40粗车外圆台阶mm, mm, 2mm1、 粗车外圆台阶3mm1.1、 确定背吃刀量ap 一次走刀量ap=2mm1.2、 确定进给量f查参考文献1表5-102得f=0.40.5mm/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Cv=242,Xv=0.15,Yv=0.35,

19、m=0.20,修整系Kmv=1.0,Khv=1.24,Khv=0.9,Kkrz=0.81,Kw=1.0;刀具寿命选T=60min, 所以Vc=( Cv/T m ap XvfYv)Kv=1.0×1.24×0.9×0.81×1.0×242/600.2×20.15 0.40.35=124.5m/min1.4、确定主轴转速nn=1000Vc/d=1000×124.5/×36=1101.4r/min 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Vc=101.7m/min1.5计算基本时

20、间TJ切削加工长度L=100,外圆车刀选用主偏角Kr=90°,背吃刀量ap=2, 查参考文献1表5-138和表5-139得:L1=(ap/tanKr)+(23)=3mm,L2=(35)mm=4mm,L3=5mm;L=L+L1+L2+L3=100+3+4+5=112mmTJ=( L/nf)i=112/0.4×900=0.31min1.6、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Tf=1.37min2、 粗车外圆台阶2mm方法同上:背吃刀量

21、ap=1.5mm,选进给量f=0.4mm/r,机床转速n=1400r/min,切削速度Vc=109.9m/min,基本时间TJ=0.22min,辅助时间Tf=0.57min3、 粗车外圆2mm方法同上:背吃刀量ap=1.5mm,选进给量f=0.4mm/r,机床转速n=1400r/min,切削速度Vc=87.9m/min,基本时间TJ=0.075min,辅助时间Tf=0.57min工序60精车外圆台阶mm, mm, mm及切槽2mm×18mm，3mm×23mm,倒角C2 、 C0.51、精车外圆台阶36mm 1.1、确定背吃刀量ap 一次走刀量ap=1mm1.2、确定进给量f

22、查参考文献1表5-102得f=0.40.5mm/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Cv=242,Xv=0.15,Yv=0.35,m=0.20,修整系数Kmv=1.0,Khv=1.24,Khv =0.9,Kkrz=0.81,Kw=1.0;刀具寿命选T=60min, 所以Vc=( Cv/T m ap XvfYv)Kv=1.0×1.24×0.9×0.81×1.0×242/600.2×10.15×0.40.35=132.0m/min1

23、.4、确定主轴转速n:n=1000Vc/d=1000×132.0/×36=1167.8r/min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Vc=126.6m/min1.5、计算基本时间TJ切削加工长度L=100,车刀选用主偏角Kr=90°,背吃刀量ap=1, 查参考文献1表5-138和表5-139得:L1=(ap/tanKr)+(23)=3mm,L2=(35)mm=4mm,L3=5mmL=L+L1+L2+L3=100+3+4+5=112mmTJ=( L/nf)i=112/1120×0.4×1=0.25

24、min1.6、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Tf=1.37min1、 车外圆台阶25+0.030mm方法同上,背吃刀量ap=1mm,进给量f=0.4mm/r.机床转速n=1120r/min,切削速度Vc=87.9m/min,基本时间TJ=0.092min,辅助时间Tf=0.57min2、 车外圆台阶20+0.030mm方法同上,背吃刀量ap=1mm,进给量f=0.4mm/r,机床转速n=1120r/min,切削速度Vc=70.3m/min,基本时

25、间TJ=0.094min, 辅助时间Tf=0.57min3、 切槽3mm×23mm方法同上: 背吃刀量ap=1mm,进给量f=0.4mm/r.机床转速n=1400r/min,切削速度Vc=101.1m/min, 基本时间TJ=0.02min, 辅助时间Tf=0.57min4、 切槽2mm×18mm 方法同上: 背吃刀量ap=1mm,进给量f=0.4mm/r.机床转速n=1400r/min,切削速度Vc=79.1m/min, 基本时间TJ=0.014min,辅助时间Tf=0.57min5、 倒角C2 、C0.5取n=760r/min, 基本时间TJ=0.03min,辅助时间T

26、f=0.08min,切削速度Vc=40.6m/min,进给量f=0.4mm/r,背吃刀量ap=1mm工序70 粗铣矩形花键8×mm1、确定背吃刀量ap一次走刀量ap=2.5mm 2、确定进给量f查参考文献1表5-143得粗铣时每进给量f=afz=(0.060.08)×18=(1.081.44)mm/r=1.20mm/r3、 确定切消速度Vc查参考文献1表5-124得Vc=（2040）m/min=30m/min4、 确定主轴转速n n=1000Vc/d=1000×30/×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/m

27、in，所以实际的切削速度Vc=29.8m/min5、计算机动时间TJ查参考文献1表5-8查得Fmz=75mm/min,L=100mm,L1=0.5d+(12)=0.5×6+2=5mm,L2=13=2mm,i=1，Tj=(L+L1+L2)i/Fmz=100+5+2/75=1.43min;Tj总=8Tj=11.5min6、确定辅助时间Tf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Tf=1.37min,由于是8个，所以Tf总=8Tf=10.96min工序80精铣矩形花

28、键8×mm1、 确定背吃刀量ap一次走刀量ap=0.5mm2、 确定进给量f查参考文献1表5-121得f=(0.51.0)mm/r=0.5mm/r3、 确定切消速度Vc查参考文献1表5-124得Vc=（2040）m/min=30m/min4、 确定主轴转速nn=1000Vc/d=1000×30/×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，所以实际的切削速度Vc=29.8m/min5、 计算机动时间TJ查参考文献1表5-8查得Fmz=75mm/min,L=100mm,L1=0.5d+(12)=0.5×6+2

29、=5mm,L2=13=2mm,i=1，Tj=(L+ L1+ L2)i/Fmz=100+5+2/75=1.43min;Tj总=8Tj=11.5min6、 确定辅助时间Tf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Tf=1.37min,由于是铣8个键，所以Tf总=8Tf=4.56min工序100粗铣键槽mm1、 确定背吃刀量ap一次走刀ap=2.5mm2、 确定进给量f查参考文献1表5-119粗铣时每转进给量f=afz=（0.060.08）×18=1.25mm/r3、 确定切削速度Vc 查参考文献1表5-124得Vc=

30、（2040）m/min=30m/min4、 确定主轴转速nn=1000VC/d=100×30/×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,所以实际的切削速度VC=29.8m/min5、 计算机动时间TJ 查参考文献1表5-8得fMZ=75mm/minh=1.8mm L1=12=2mm L=30mm d=6mmTj=h+L1/fMC+L-d/fMZ=1.8+2/75+30-6/75=0.37min6、 确定辅助时间Tf：查参考文献1表5-153装夹工件时间为0.8min，启动机床的时间为0.02min。启动调节切削液时间为0.

31、05min,取量具并车测量尺寸时间为0.5min，其计Tf=1.37min 工序110精铣键槽mm1、 确定背吃刀量ap一次走刀量ap=0.5mm2、 确定进给量f查参考文献1表5-121，得f=(0.51.0)mm/r=0.5mm/r3、 确定切削速度Vc查参考文献1表5-124得Vc=（2040）m/min=30m/min4、 确定主轴转速nn=1000VC/d=1000×30/×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,所以实际的切削速度VC=29.8m/min5、计算机动时间TJ查参考文献1表5-8得fMZ=75mm/

32、minh=1.8mm L1=12=2mm L=30mm d=6mmTO=h+L1/fMC+L-d/fMZ=1.8+2/75+30-6/75=0.37min6、确定辅助时间Tf：启动机床的时间为0.02min。启动调节切削液时间为0.05min,取量具并车测量尺寸时间为0.5min，其计Tf=0.57min。八、铣花键夹具设计 为了提高劳动生产率，保证加工质量，降低劳动强度和成本，需要设计专用夹具。 根据工艺规程，零件为矩形花键轴，材料为45钢，现在要求设计铣8×mm的花键夹具。其表面粗糙度为3.2um，单件大批量生产。 设计本夹具加工工艺所需设备：XA6132卧式铣床。在铣花键之前，其它表面均已经加工好。所以在本次加工时，主要考虑加工宽为mm的花键中心对mm轴中心的对称准差为0.5mm。1、 定位方案及定位元件的选择 根据工序加工的要求，要保证加工面宽为mm的花键中心对mm轴中心的对称准差为0.5mm技巧精度。所以在铣花键时应该限制三个自由度。一个是轴中心自由度，还有轴上的圆周旋转时的自由度。根据方案可采用万能分度盘式三爪卡盘与普通顶尖一夹一顶式组合定