传动轴花键轴零件的工艺及铣花键夹具设计说明书.doc
传动轴花键轴的铣花键夹具设计及加工工艺装备（含CAD图纸和说明书）
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传动轴花键轴的铣花键夹具设计及加工工艺装备（含CAD图纸和说明书）,传动轴,花键轴,花键,夹具,设计,加工,工艺,装备,CAD,图纸,说明书
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摘 要本次毕业设计的题目是传动轴花键轴规程及工装设计。我主要需要完成的包括加工工艺的安排以及专用机床夹具设计。为了保证加工零件的精度同时节约成本和缩短加工周期以及提高加工效率，那么一个良好的工艺安排以及专用夹具的设计就是必不可少的了。在工艺的安排上不但要考虑合理的加工要求还要考虑到操作者以及加工机械的安全。同时夹具的设计上也要考虑到使用的安全性和经济性以及安装和拆卸上的方便性。设计一个良好的工艺工装安排路线那么必须要经过对加工件的详细分析以及周密的考虑后才能得出。所以分析问题是解决问题的关键，同时还要反复的调整，来寻求最好的一个路线。这样才能让工艺路线更加的完美，才能保证工件的加工精度和加工效率以及节约材料。关键词 传动轴花键轴；加工工艺；专用夹具；加工精度；工艺路线AbstractThe topic of this graduation design is the drive shaft spline shaft procedures and tooling design. I need to complete including process arrangement and special fixture design. In order to ensure machining precision at the same time, save cost and shorten the processing cycle and improve the processing efficiency, then a good process arrangement and special fixture design is essential for the. In the process of arrangement should not only consider the reasonable processing requirements should take into account the operator and processing machinery safety. At the same time the fixture design also needs to consider the use of safety and economy, convenient installation and disassembly. Design a good craft work loading route arrangement there must be through the detailed analysis to the work piece and after careful consideration in order to obtain. So the analysis of the problem is the key to solve the problem, but also repeated adjustment, to seek a best route. So the process is more perfect, in order to ensure the accuracy and efficiency of machining and material saving.Keywords shaft spline shaft; processing technology; fixture; precision; process目 录说明书正文1一 零件的分析，并进行结构工艺性审查11.1 零件的作用22.2 零件的结构特点23.3 确定主要、次要加工表面及其加工方法2二 生产纲领和生产类型，确定工艺的基本特征2三 确定毛坯的制造形式以及绘制毛坯图3四 拟定工艺路线3（一）基准的选择3(二) 确定表面的加工方法以及加工余量4（三）制定工艺路线5（四）工艺设备的选择6（五）填写工艺过程卡7五 确立切削用量及基本工序71 工序一 下棒料72 工序二 夹一端车端面，钻中心孔B3/7.5并铰中心孔83 工序三 掉头装夹，车端面，保证总长170mm94 工序四 以中心孔定位装夹工件。粗车外圆各部分。去毛刺105 工序五 半精车45、51外圆，精车40外圆，并倒角116 工序六 以中心孔定位装夹工件，精车35外圆127 工序七 一夹一顶装加工件，铣花键138 工序八 热处理：调制处理淬火，淬硬深度1.52.5 HRC30149 工序九 以两中心孔定位装夹工件，粗磨，精磨1510 工序十 按图样要求检查各部尺寸及精度并入库1611 填写机械加工工序卡片16六 夹具的设计166.1确定设计方案176.2确定夹具的结构方案，绘制结构草图。176.3审查方案与改进设计186.4夹具的精度分析：186.5夹具的精度验算196.6夹具体零件的设计196.7铣花键的对刀：206.8加紧机构设计216.9操作夹具动作说明21七 设计心得体会21参考文献22第1章 绪论1.1 机械加工工艺概述机械加工工艺是指用机械加工的方法改变毛坯的形状、尺寸、相对位置和性质使其成为合格零件的全过程，加工工艺是工人进行加工的一个依据。机械加工工艺流程是工件或者零件制造加工的步骤，采用机械加工的方法，直接改变毛坯的形状、尺寸和表面质量等，使其成为零件的过程称为机械加工工艺过程。比如一个普通零件的加工工艺流程是粗加工-精加工-装配-检验-包装，就是个加工的笼统的流程。 机械加工工艺就是在流程的基础上，改变生产对象的形状、尺寸、相对位置和性质等，使其成为成品 或半成品，是每个步骤，每个流程的详细说明，比如，上面说的，粗加工可能包括毛坯制造，打磨等等，精加工可能分为车，钳工，铣床，等等，每个步骤就要有详 细的数据了，比如粗糙度要达到多少，公差要达到多少。 技术人员根据产品数量、设备条件和工人素质等情况，确定采用的工艺过程，并将有关内容写成工艺文件，这种文件就称工艺规程。这个就比较有针对性了。每个厂都可能不太一样，因为实际情况都不一样。 总的来说，工艺流程是纲领，加工工艺是每个步骤的详细参数，工艺规程是某个厂根据实际情况编写的特定的加工工艺。1.2机械加工工艺流程机械加工工艺规程是规定零件机械加工工艺过程和操作方法等的工艺文件之一，它是在具体的生产条件下，把较为合理的工艺过程和操作方法，按照规定的形式书写 成工艺文件，经审批后用来指导生产。机械加工工艺规程一般包括以下内容：工件加工的工艺路线、各工序的具体内容及所用的设备和工艺装备、工件的检验项目及 检验方法、切削用量、时间定额等。 制订工艺规程的步骤 1) 计算年生产纲领，确定生产类型。 2) 分析零件图及产品装配图，对零件进行工艺分析。 3) 选择毛坯。 4) 拟订工艺路线。 5) 确定各工序的加工余量，计算工序尺寸及公差。 6) 确定各工序所用的设备及刀具、夹具、量具和辅助工具。 7) 确定切削用量及工时定额。 8) 确定各主要工序的技术要求及检验方法。 9) 填写工艺文件。 在制订工艺规程的过程中，往往要对前面已初步确定的内容进行调整，以提高经济效益。在执行工艺规程过程中，可能会出现前所未料的情况，如生产条件的变化，新技术、新工艺的引进，新材料、先进设备的应用等，都要求及时对工艺规程进行修订和完善。1.3夹具概述夹具是一种装夹工件的工艺装备，它广泛地应用于机械制造过程的切削加工、热处理、装配、焊接和检测等工艺过程中。在金属切削机床上使用的夹具统称为机床夹具。在现代生产中，机床夹具是一种不可缺少的工艺装备，它直接影响着加工的精度、劳动生产率和产品的制造成本等，帮机床夹具设计在企业的产品设计和制造以及生产技术准备中占有极其重要的地位。机床夹具设计是一项重要的技术工作。 “工欲善其事，必先利其器。”工具是人类文明进步的标志。自20世纪末期以来，现代制造技术与机械制造工艺自动化都有了长足的发展。但工具（含夹具、刀具、量具与辅具等）在不断的革新中，其功能仍然十分显著。机床夹具对零件加工的质量、生产率和产品成本都有着直接的影响。因此，无论在传统制造还是现代制造系统中，夹具都是重要的工艺装备。1.4机床夹具的功能在机床上用夹具装夹工件时，其主要功能是使工件定位和夹紧。1机床夹具的主要功能机床夹具的主要功能是装工件，使工件在夹具中定位和夹紧。（1）定位 确定工件在夹具中占有正确位置的过程。定位是通过工件定位基准面与夹具定位元件面接触或配合实现的。正确的定位可以保证工件加工的尺寸和位置精度要求。（2）夹紧 工件定位后将其固定，使其在加工过程中保持定位位置不变的操作。由于工件在加工时，受到各种力的作用，若不将工件固定，则工件会松动、脱落。因此，夹紧为工件提供了安全、可靠的加工条件。2机床夹具的特殊功能机床夹具的特殊功能主要是对刀和导向。（1）对刀 调整刀具切削刃相对工件或夹具的正确位置。如铣床夹具中的对刀块，它能迅速地确定铣刀相对于夹具的正确位置。（2）导向 如钻床夹具中的钻模板的钻套，能迅速地确定钻头的位置，并引导其进行钻削。导向元件制成模板形式，故钻床夹具常称为钻模。镗床夹具（镗模）也具有导向功能。1.5机床夹具的发展趋势随着科学技术的巨大进步及社会生产力的迅速提高，夹具已从一种辅助工具发展成为门类齐全的工艺装备。1.5.1机床夹具的现状国际生产研究协会的统计表明，目前中、小批多品种生产的工作品种已占工件种类总数的85%左右。现代生产要求企业所制造的产品品种经常更新换代，以适应市场激烈的竞争。然而，一般企业仍习惯于大量采用传统的专用夹具。另一方面，在多品种生产的企业中，约4年就要更新80%左右的专用夹具，而夹具的实际磨损量仅为15%左右。特别是近年来，数控机床（NC）、加工中心（MC）、成组技术（GT）、柔性制造系统（FMS）等新技术的应用，对机床夹具提出了如下新的要求：1）能迅速而方便地装备新产品的投产，以缩短生产准备周期，降低生产成本。2）能装夹一组具有相似性特征的工件。3）适用于精密加工的高精度机床夹具。4）适用于各种现代化制造技术的新型机床夹具。5）采用液压或气压夹紧的高效夹紧装置，以进一步提高劳动生产率。6）提高机床夹具的标准化程度。1.5.2现代机床夹具的发展方向现代机床夹具的发展方向主要表现为精密化、高效化、柔性化、标准化四个方面。精密化随着机械产品精度的日益提高，势必相应提高了对夹具的精度要求。精密化夹具的结构类型很多，例如用于精密分度的多齿盘，其分度精度可达0.1；用于精密车削的高精度三爪卡盘，其定心精度为5m；精密心轴的同轴度公差可控制在1m内；又如用于轴承套圈磨削的电磁无心夹具，工件的圆度公差可达0.20.5m。高效化高效化夹具主要用来减少工件加工的基本时间和辅助时间，以提高劳动生产率，减轻工人的劳动强度。常见的高效化夹具有：自动化夹具、高速化夹具、具有夹紧动力装置的夹具等。例如，在铣床上使用电动虎钳装夹工件，效率可提高5倍左右；在车床上使用的高速三爪自定心卡盘，可保证卡爪在（试验）转速为2600r/min的条件下仍能牢固地夹紧工件，从而使切削速度大幅度提高。柔性化机床夹具的柔性化与机床的柔性化相似，它是指机床夹具通过调整、拼装、组合等方式，以适应可变因素的能力。可变因素主要有：工序特征、生产批量、工件的形状和尺寸等。具有柔性化特征的新型夹具种类主要有：组合夹具、通用可调夹具、成组夹具、拼装夹具、数控机床夹具等。在较长时间内，夹具的柔性化将是夹具发展的主要方向。标准化机床夹具的标准化与通用化是相互联系的两个方面。在制订典型夹具结构的基础上，首先进行夹具元件和部件的通用化，建立类型尺寸系列或变型，以减少功能用途相近的夹具元件和部件的型式，屏除一些功能低劣的结构。通用化方法包括夹具、部件、元件、毛坏和材料的通用化。夹具的标准化阶段是通用化的深入，主要是确立夹具零件或部件的尺寸系列，为夹具工作图的审查创造良好的条件。目前我国已有夹具零件及部件的国家标准：GB/T2148T225991以及各类通用夹具、组合夹具标准等。机床夹具的标准化，有利于夹具的商品化生产，有利于缩短生产准备周期，降低生产总成本。2 零件的分析，并进行结构工艺性审查零件的分析包括零件结构及其工艺性分析和零件的技术要求的分析该零件是轴类零件，外圆柱面和内孔需要在普通车床上进行车削。同时它也是花键轴，键槽部分需要用铣床铣出。零件的技术要求分析是制订工艺规程的重要环节。主要包括三方面的内容：（1）精度分析，包括被加工表面的尺寸精度、形状精度和相互位置精度的分析。（2）表面粗糙度及其他表面质量要求的分析。（3）热处理要求和其他方面要求（如动平衡、去磁等）的分析。首先进行精度分析，题目中的花键轴有两个同轴度的要求，精度比较高，需要比较精密的夹具去装夹零件加工;花键槽侧面还有一个平行度要求，不仅要求有一定的装夹精度，还要一定的机床和刀具精度。而花键槽的高度精度很高，需要特殊加工才能满足，如外圆磨削。其余尺寸用普通车床就可满足。然后进行表面粗糙度及其他表面质量要求的分析。可以看出的是花键轴中花键槽的表面粗糙度要求比较高，达到0.8，其余大都是3.2，这需要先在普通车床上进行粗车、半精车、精车，最后通过外圆磨削实现。最后进行热处理要求和其他方面要求的分析。这个花键轴的花键槽部分需要淬硬深度为1.52.5，硬度要HRC30，这要考虑需要进行表面淬火，需要注意的是选择淬火的时机，需要将淬火安排在合适的工序中2.1 零件的作用题目所给的零件是花键传动轴，起传动的作用。2.2 零件的结构特点花键轴的键槽部分有硬度要求，键槽部分和35光轴的精度要求较高，因此在半精车后应先铣键槽，将键槽部分调质处理后，最后粗磨和精磨键槽部分和35光轴。2.3 确定主要、次要加工表面及其加工方法38键槽部分和35光轴部分为主要加工表面，在经过粗车和半精车后需要调质处理再粗磨和精磨；其他的加工表面为次要加工表面，经过粗车、半精车和精车。生产纲领和生产类型，确定工艺的基本特征零件的生产纲领N=Qn(1+a%+b%)=324（件）式中 -产品的生产纲领Q=300（件）； -每台车床中该零件的数量n=1； -备品的百分率a%=5%； -废品的百分率b%=3%。生产类型为大批量生产，毛坯制造方法为自由锻，其精度中等，加工余量中等;用部分通用机床和部分高生产率机床；先采用三爪卡盘粗加工，后以中心孔和内孔定位精加工；较多采用专用夹具。三 确定毛坯的制造形式以及绘制毛坯图毛坯的选择不仅影响毛坯制造的工艺、设备及制造费用，而且对零件机械加工工艺、生产率和经济性也有很大影响。选择毛坯要从机械加工和毛坯制造两个方面综合考虑，以求得到最佳效果。确定毛坯的主要任务是：根据零件的技术要求、结构特点、材料、生产纲领等方面的要求、合理地确定毛坯的种类、毛坯的制造方法、毛坯的尺寸等。根据零件要求和生产要求应选择锻件毛坯。锻件适用于强度要求高、形状比较简单的零件毛坯。锻造方法有自由锻和模锻两种。自由锻毛坯精度低、加工余量大、生产率低，适用于单件小批量生产以及大型零件毛坯。模锻毛坯精度高、加工余量小、生产率高、但成本也高，适用于大批大量生产的中小型零件毛坯。根据生产批量和技术要求，应选择自由锻毛坯进行加工材料是40MnB结构合金钢，选择锻件毛坯，制造方法是自由锻，毛坯形状为圆柱形。确定余量：查金属机械加工工艺人员手册表528，在轴线长度方向和轴向直径的毛坯余量均为41mm。四 拟定工艺路线（一）基准的选择基准的选择包括粗基准和精基准的选择：粗基准的选择应考虑两个问题：一是保证主要加工面有足够而均匀的加工余量和各待加工表面有足够的加工余量；二是保证加工面与不加工面之间的相互位置精度。 为了保证加工面与不加工面之间的位置要求，应选不加工面为粗基准。 合理分配各加工面的加工余量a. 为了保证各加工面都有足够的加工余量，应选择毛坯余量最小的面位粗基准。b. 为了保证重要加工面的加工余量均匀，应选重要加工面为粗基准。c. 粗基准的选择应尽可能使工件上个加工表面总的金属切除量最小。 粗基准应避免重复使用，在同一尺寸方向上通常只允许使用一次。 选作粗基准的表面应平整光洁，要避开锻造飞边和铸造浇冒口、分型面、毛刺等缺陷，以保证定位准确，夹紧可靠。精基准的选择 选择精基准时，重点是考虑如何减小工件的定位误差、保证工件的加工精度，同时也要考虑工件的装夹方便可靠，夹具结构简单，使零件的制造较为经济、容易。应遵循的原则： 基准重合原则 基准统一原则 自为基准原则 互为基准原则根据此花键轴的要求，该零件既是花键轴又是阶梯轴，其加工精度又要求较高，以此选中心孔B3/7.5做为设计和工艺基准。(二)确定表面的加工方法以及加工余量38键槽部分先粗车后半精车（加工余量1mm），粗铣和精铣键槽，经调质处理后粗磨（加工余量0.6mm）、精磨（加工余量0.4mm）。35光轴部分先粗车后半精车（加工余量1mm），最后粗磨（加工余量0.6mm）、精磨（加工余量0.4mm）；其他表面依次粗车、半精车（加工余量1mm）和精车（加工余量0.5mm）即可。以上工序余量由查表法获得（查金属机械加工工艺人员手册），由于本设计规定的零件为小批量生产，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。（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，在生产纲领已经确定的情况下，可以考虑采用万能型机床配以专用工卡具，并尽量使工序集中起来提高生产率。除此之外，还应当考虑经济效果，以便使生产成本尽量降低。工艺路线的拟定是工艺规程制订过程中的关键阶段，是工艺规程制订的总体设计，其主要任务包括加工方法的确定、加工顺序的安排、工序集中与分散等内容。1. 加工方法的选择应考虑因素： 按经济精度选择加工方法。工件材料的性质工件的形状和尺寸生产类型生产率和经济性具体生产条件特殊要求2. 加工阶段的划分工艺过程分为四个加工过程： 粗加工阶段 半精加工阶段 精加工阶段 光整加工阶段因为工件既是阶梯轴又是花键轴，根据工件形状和位置精度，应选择粗车半精车精车粗铣花键精铣花键调制处理外圆磨削因为工件是大批量的，而且有一定的位置精度，因此应工序分散3. 加工顺序的安排（1） 机械加工工序的安排原则 基面先行先粗后精先主后次先面后孔次要表面可穿插在各阶段进行加工安排加工顺序还要考虑车间设备布置情况（2） 热处理工序的安排 预备热处理。包括退火、正火和调制处理，时效处理。最终热处理。包括淬火、渗碳淬火、渗氮、氰化处理根据已知的生产资料，并查阅特种机械加工技术和金属切削工艺学先拟定出两种方案：方案一：粗车半精车粗磨（除了35光轴部分和38键槽部分需要磨削外，其他外圆精车即可）精磨；方案二：粗车半精车精车精细车（只有35光轴部分和38键槽部分需要精细车即金刚车）。制定工艺路线的出发点是：保证质量；表面成形；经济性好；高生产率；减小消耗。而以上两种方案均能达到零件图所要求的公差和粗糙度，虽然方案二的尺寸精度比方案一高，但是方案二的成本高于方案一;综合考虑两种方案的经济性和生产率，应该选择方案一。在生产纲领已经确定的情况下，可以考虑采用万能型机床配以专用工卡具，并尽量使工序集中起来提高生产率。除此之外，还应当考虑经济效果，以便使生产成本尽量降低，方案一的具体工艺路线如下：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，并铰中心孔；工序三 掉头装夹，车端面，保证总长170mm；工序四 以中心孔定位装夹工件。粗车外圆各部分。去毛刺；工序五 半精车45外圆、51外圆，精车40外圆，并倒角；工序六 以中心孔定位装夹工件，精车35外圆；工序七 一夹一顶装加工件，铣花键；工序八 调制处理淬火，淬硬深度1.52.5。HRC30；工序九 中心孔定位装夹工件，粗磨，精磨；工序十 检查各部分尺寸并入库。（四）工艺设备的选择 机床的选择：参考金属机械加工工艺人员手册选择机床型号，铣床万能卧式升降台铣床 ，车床CR6150 型普通车床，磨MMB1312 万能磨床。刀具的选择：参考金属切削工艺学选择刀具，车刀W18Cr4V高速钢，牌号W18和硬质合金钢车刀，牌号YT15；砂轮陶瓷剂平行小砂轮；铣刀高速钢尖齿槽铣刀。夹具的选择：三爪卡盘，中心孔及内孔定位夹具。（五）填写工艺过程卡现在已经确定了工艺路线并选定了工艺装备，检查上述内容无误后，可填写工艺过程卡，（工艺过程卡见附表）。 五 确立切削用量及基本工序1 工序一 下棒料（1）加工条件：工件材料：40MnB,b=0.6GPa机械工程材料表5-6，255-302HB，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型机夹切断刀：h=20mm,L=125mm.（查阅金属切削与刀具）。（2）切削用量：1）切削深度：因为是切断，所以ap=36mm（金属机械加工工艺人员手册表1129）。2）进给量：f=0.20mm/r（金属机械加工工艺人员手册表11-29）。3）查后刀面最大磨损及寿命：查金属机械加工工艺人员手册表11-25，后刀面最大磨损为0.40.6mm，寿命T=60min。4）计算切削速度：由金属机械加工工艺人员手册得：Vc Cv/Tm apxv f yv算得： Vc 70 m/min5）确定机床主轴转速：ns1000 Vc /dw319r/min。按机床说明书，与319r/min相近的机床转速为360 r/min，故选360 r/min的转速。Vffn0.2036072mm/min。所以实际切削速度为v79 mm/min。6） 计算基本工时tmL/Vf36/720.5min 2 工序二 夹一端车端面，钻中心孔B3/7.5并铰中心孔（1）加工条件：工件材料：40MnB, b0.6GPa 机械工程材料，2438HRC，型钢。加工要求：粗车M241.58g端面，钻中心孔机床：CR6150 工艺手册刀具：硬质合金钢车刀，牌号YT15，硬度78HRC，（金属机械加工工艺人员手册表103）；45端面车刀尺寸：L140mm,h25mm,b16mm（金属机械加工工艺人员手册表1099）；选用带护锥中心钻（B型），d2.50mm，材料为高速钢（查金属机械加工工艺人员手册表10180），主轴转速n628r/min，切削深度df=10mm。（2）加工要求：车45端面，然后倒头装夹，车38端面，保证总长170mm，钻中心孔。（3）切削用量1）切削深度: ap3mm 金属机械加工工艺人员手册表1126。2）进给量: f0.25mm/r 金属机械加工工艺人员手册表1126。3）查后刀面最大磨损及寿命：查金属机械加工工艺人员手册表1125，后刀面最大磨损为1.01.4mm。寿命T60min。4）计算切削速度：由金属机械加工工艺人员手册2表8.48，得Vc Cv/Tm apxv f yv138m/min5）确定机床主轴转速：ns1000 Vc /dw628r/min按机床说明书与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，v120m/min，Vffn0.25600150mm/min6） 计算基本工时 tmL/Vf36/1500.24min查工艺手册表10180，选用带护锥中心钻（B型） d2.50mm，材料为高速钢。主轴转速n628r/min，切削深度df=10mm。3 工序三 掉头装夹，车端面，保证总长170mm（1）加工条件：工件材料：40MnB, b0.6GPa 机械工程材料，2438HRC，型钢。机床：CR6150 工艺手册刀具：WCTiC，硬质合金钢车刀，牌号YT15，硬度78HRC（金属机械加工工艺人员手册表103）；95外圆车刀，L=140mm，h=25mm，b=16mm（金属机械加工工艺人员手册表10100）。（2）加工要求：粗车外圆各部要保证留有足够的余量，。（3）切削用量：1）切削深度：ap =3mm（金属机械加工工艺人员手册表1126）。2）进给量：f=0.75mm/r（金属机械加工工艺人员手册表1126）。3) 查后刀面最大磨损及寿命:后刀面最大磨损为1.01.4mm，寿命T60min（查金属机械加工工艺人员手册表1125）。4）计算切削速度：由金属机械加工工艺人员手册2表8.48，得：Vc Cv/Tm apxv f yv123m/min确定机床主轴转速：ns1000 Vc /dw612r/min根据机床选取n612r/min；Vffn0.75600450mm/min所以实际切削速度为：v120m/min。粗车不同轴处的切削速度：Vc2=dn1000=90m/min，Vc3=dn1000=87m/minVc4=dn1000=69m/min，Vc5=dn1000=60m/minVc6=dn1000=49m/min计算基本工时：tmL/Vf170/4500.378min4 工序四 以中心孔定位装夹工件。粗车外圆各部分。去毛刺1. 加工条件工件材料：40MnB, b0.6GPa 机械工程材料，2438HRC，型钢。加工要求：粗车外圆各部。机床：CR6150 工艺手册刀具：WCTiC。硬质合金钢车刀，牌号YT15，硬度78HRC，工艺手册表103。95外圆车刀，L=140mm，h=25mm，b=16mm。工艺手册表10100。2. 切削用量1） 切削深度：ap =3mm 工艺手册表11262） 进给量：f=0.75mm/r 工艺手册表11263） 查后刀面最大磨损及寿命查工艺手册表1125，后刀面最大磨损为1.01.4mm。寿命T60min。4） 计算切削速度由工艺手册2表8.48，得Vc Cv/Tm apxv f yv123m/min5） 确定机床主轴转速ns1000 Vc /dw612r/min。根据机床选取n612r/min。Vffn0.75600450mm/min。所以实际切削速度为v120m/min。 粗车不同轴处的切削速度：Vc2=dn1000=90m/min。Vc3=dn1000=87m/min。 Vc4=dn1000=69m/min。Vc5=dn1000=60m/min。 Vc6=dn1000=49m/min。6） 计算基本工时 tmL/Vf260/4500.577min。5 工序五 半精车45、51外圆，精车40外圆，并倒角（1）加工条件：工件材料：40MnB, b0.6GPa 机械工程材料，2438HRC，型钢。机床：CA6140（ 查金属机械加工工艺人员手册）刀具：WCTiC，硬质合金钢车刀，牌号YT15，硬度78HRC（金属机械加工工艺人员手册表103）；95外圆车刀，L=140mm，h=25mm，b=16mm。（查金属机械加工工艺人员手册表10100）。（2）加工要求：精车各部尺寸，即除了35光轴部分和38键槽部分其他的外圆尺寸，还有各处倒角。（3）切削用量：1）切削深度：ap =1.6mm（查金属机械加工工艺人员手册表1127）；2）进给量：f=0.14mm/r（金属机械加工工艺人员手册表1127）。3）查后刀面最大磨损及寿命：后刀面最大磨损为0.40.6mm，寿命T60min（查金属机械加工工艺人员手册表1125）。4）计算切削速度：由金属机械加工工艺人员手册2表8.48，得Vc Cv/Tm apxv f yv198m/min确定机床主轴转速：ns1000 Vc /dw955r/min（根据机床选取n900r/min）Vffn0.14900126mm/min所以实际切削速度为，v176m/min5）精车不同轴处的切削速度： Vc2=dn1000=131m/min，Vc3=dn1000=125m/min， Vc4=dn1000=100m/min，Vc5=dn1000=86m/min， Vc6=dn1000=68m/min。6）计算基本工时tm =L/Vf=2min6 工序六 以中心孔定位装夹工件，精车35外圆1 加工条件：工件材料：40MnB, b0.6GPa 机械工程材料，2438HRC，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 工艺手册刀具：WCTiC。硬质合金钢车刀，牌号YT15，硬度78HRC，工艺手册表103。95外圆车刀，L=140mm，h=25mm，b=16mm。工艺手册表10100。2 切削用量1) 切削深度：ap =1.6mm 工艺手册表11272) 进给量：f=0.14mm/r 工艺手册表11273) 查后刀面最大磨损及寿命查工艺手册表1125，后刀面最大磨损为0.40.6mm。寿命T60min。4）计算切削速度由工艺手册2表8.48，得Vc Cv/Tm apxv f yv198m/min5） 确定机床主轴转速ns1000 Vc /dw955r/min。根据机床选取n900r/min。Vffn0.14900126mm/min。所以实际切削速度为v176m/min。精车不同轴处的切削速度： Vc2=dn1000=131m/min。Vc3=dn1000=125m/min。 Vc4=dn1000=100m/min。Vc5=dn1000=86m/min。 Vc6=dn1000=68m/min。6） 计算基本工时tmL/Vf2min。7 工序七 一夹一顶装加工件，铣花键1. 加工条件 工件材料：40MnB, b0.6GPa 机械工程材料，2438HRC，型钢。加工要求：一夹一顶装夹工件，粗、精铣花键。机床：X62W。2. 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af：根据铣刀结构及其参数，加工性质和铣削宽度 ae=（120-112）/2=4mm按表选取每齿进给量af=0.04mm/z确定刀具耐久度T：按表18.214确定铣刀耐久度T=120min选取切削速度V：根据表18.214选取切削速度V，按条件D=40；L=1016；Z=16：T=120min和af=0.04mm/z，取V1=45m/min，有根据不同的加工条件进行修正计算。按表18.219，工件硬度为255302HB时，取Km=1.27，最后确定V=V1，KmV=451.27=57.15m/min。确定铣床主轴转速NN=100V/D=100057.15/100=181.91r/min根据X62W型铣床说明书，选定N=190 r/min最后确定的切削速度为： V=100190/1000=59 r/min确定每分钟进给量Vf: Vf=AfZN=0.0418190=136.8 mm/min。根据X62W铣床说明书，确定V效验机床电动机功率：选取切削功率Pm=1.1kw按公式PmPe，则 1.10.857.5 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，则L=400+21+3=424mm。3. 切削工时计算机动时间：Tm=LN/Vf=42410/118=35.9min。8 工序八 热处理：调制处理淬火，淬硬深度1.52.5 HRC30（1）加工条件：工件材料为40MnB, b0.6GPa（查模具材料及表面处理表5-6），2438HRC。（2）要求：对38键槽部分进行调质处理后达到HRC30，要求在粗磨和精磨之后淬硬深度达到1.52.5mm（这一步很重要，调质处理决定了花键轴工作部位的机械性能）（3）计算：此时的调质处理是在磨削之前进行，由于粗磨和精磨后的要保证淬硬深度H=1.52.5mm，其工序基准和设计基准不重合，要保证零件的淬硬深度达到1.52.5mm，所以要计算出此时的淬硬深度h（其中粗磨加工余量为0.6mm，精磨加工余量为0.4mm）。如下图尺寸链图5-1，尺寸h为封闭环：由特种机械加工技术公式1-1和1-4计算过程如下：基本尺寸：h+19=19.5+1.5，则：h=2mm上 偏 差： es=1+0.0150.05=1.01mm下 偏 差：ei= -0.03（-0.01），则ei= -0.01可知此时的淬硬深度h=1.993.01mm（4）调质处理：将45钢（830850）加热水冷淬火后取出，分别按工艺放入200、400、600的炉内进行回火，回火保温时间30min，出炉空冷。（参考工程材料与成形工艺）9 工序九 以两中心孔定位装夹工件，粗磨，精磨（1）加工条件：工件材料为40MnB,经调质处理后硬度达到2438HRC。机床：磨床MMB1312 万能磨床，表明粗糙度0.16um（金属机械加工工艺人员手册表7117）。选取陶瓷剂平行小砂轮，由金属机械加工工艺人员手册中磨料选择各表中，选择结果为 WA46KV6P2046 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(金属机械加工工艺人员手册表11281)。（2）加工要求：以两孔定位装夹。粗、精磨38和35外圆至图样尺寸。（3）切削用量：根据金属机械加工工艺人员手册表11172查得，ap=0.0222mm/s，工件纵向进给量fa=0.5mm/r，砂轮速度V=20m/min ，转速n=1050r/min。（4）切削工时：当加工一个表面时 ： t=2LbZbK/1000vfafr (查金属机械加工工艺人员手册表6.2-8)。式中 Lb加工面积；Zb单面加工余量0.2；K系数1.10；v工作台移动速度；fa工作台往返一次砂轮轴向进给量；fr工作台往返一次砂轮径向进给量。所以： tc=0.8222min10 工序十 按图样要求检查各部尺寸及精度并入库使用量具检查工件的尺寸和精度。11 填写机械加工工序卡片加工工序设计完之后，要求以表格或者卡片的形式确定下来，以便指导工人操作和用于生产。六 夹具的设计在现代制造技术迅猛发展的今天，机床夹具无论在传统机床上还是在数控机床、加工中心上，仍是必不可少的重要工艺装备。通过机床夹具设计，不仅可以培养综合运用已学知识的能力而且可以得到工程设计的初步训练。本次设计的铣花键夹具为前工序的铣削花键所用，该夹具适用于花键铣床。被加工零件的生产批量对工艺过程的制定和夹具设计都有着十分重要的影响。该夹具为大批生产，宜采用简单结构，成本低廉的手动夹具。夹具的设计除了考虑工件的定位和加紧之外，还有考虑夹具如何在机床上定位，以及刀具相对夹具的位置如何得到确定。对本次铣花键夹具而言，在机床上是以夹具体底面与铣床工作台面接触和夹具体上的反向 T型槽与铣床工作台上的 T型槽配合而定位的。调整刀具和夹具的相对位置是为了保证夹具相对工件有一个正确的位置，以保证工序的加工要求。对本次铣花键夹具而言，在铣床上调刀最方便的方法是直接将刀具对夹具体小轴的顶尖。6.1确定设计方案在本次的夹具设计中，由于花键在变速器小轴的外圆中径上，小轴外径与其它阶梯小轴直径相差不大，故花键铣刀不宜选得太大，从对工件的结构形状分析可知，加工过程中需要一分度装置，从经济学角度考虑，尽可能不用万能分度头，只需设计一简易分度盘装置即可满足要求。6.1.1方案一采用三角卡盘和后顶座一夹一顶式，定位并加紧，限制 4个自由度。辅以分度装置和夹具体支撑。设计底座和铣床 T型槽连接。6.1.2方案二采用一顶芯轴和后顶座两顶芯式定位，限制 5个自由度。外加一鸡心夹头和拨盘完成加紧操作，并辅以分度装置和夹具体支撑。设计底座和铣床 T型槽连接。6.2确定夹具的结构方案，绘制结构草图。从工件在夹具上定位的角度来考虑两种方案均具有其合理性，从设计难度上考虑，三角卡盘属通用夹具可以直接选用，鸡心夹头和拨盘也可以直接选用，后顶座也很常见，只需要简单的改进，难易程度均适中，其设计都是容易实现的，从力学层性能考虑，三角卡盘定位夹紧夹紧力比较大，故工件轴的强度要求高，适用于高速旋转。在本次的夹具设计中，夹紧力满足分度要求和切削力即可，无需其他力提供扭矩旋转，采用一顶芯轴和后顶座两顶芯式定位，外加一鸡心夹头和拨盘即可完成加工要求，从加工精度等级来考虑，三角卡盘定位没有两顶芯式定位精度高，故本次设计采用方案二，一顶芯轴和后顶座两顶芯式定位，外加一鸡心夹头和拨盘完成加紧操作，并辅以分度装置和夹具体支撑。设计底座和铣床 T型槽连接。结构简图如下：夹具体结构方案6.3审查方案与改进设计夹具设计要求除能完成既定的定位夹紧任务以外还要考虑到操作者的操作方便与否，因此夹具也要求人性化设计。考虑到多数操作者都习惯右手用力，因此，将后顶座安装在工件右侧。实现螺旋顶紧。6.4夹具的精度分析：定位基准的选择:出于定位简单和快速的考虑而且要保证足够的精度，先选用三爪卡盘加紧定位，后选择中心孔B3/7.5和内孔为基准，使工件定位。再使用快速螺旋夹紧机构进行加紧。（1）定位误差，工序基准与定位基准重合，基准不重合误差 B=0，基准位置误差 w=0，因此工件在夹具中定位时位置不准确所造成的加工误差D=0。（2）夹具的制造加工误差夹具的制造及其在机床上的安装不正确所造成的加工误差：Z-A=0.02mm（3）加工过程误差机床的质量，工件的材料，工艺系统的受力分析，热变形等因素所造成的加工误差G=0.02mm。工序尺寸 166-0.080的公差为 0.08，其三分之二为 0.05mm。则满足D+Z-A 23从上述分析可以看出，采用此套夹具满足夹具定位基准的要求。6.5夹具的精度验算下面仅对小轴的调动公差要求加以验算，影响该项精度的误差因素主要有： 6.5.1定位误差该夹具的定位基准与工序基准重合，定位误差即工件的轴线与夹具体小轴的同轴度误差，可以得到定位=0.01mm。 6.5.2夹具的制造安装误差包括轴承套与轴承间的配合精度误差，轴承衬套与花键夹具体小轴的配合精度误差 1=0.015mm。 6.5.3精度验算忽略其它因素误差即加工误差0.025略小于公差0.04的三分之二。故认为该夹具满足其精度验算要求，基本可用。从上述分析可以看出，采用此套夹具满足夹具定位基准的要求。6.6夹具体零件的设计 6.6.1夹具体底座的设计在实际生产中，铣床夹具底板常常采用铸造的方法，其优点是工艺性好，可以铸造出各种复杂的结构形状，切抗压强度，刚度和耐震性好。单生产周期较长，铸造时易产生内应力而引起变形，从而影响夹具体的持久性，故必须进行实效处理来消除内应力。6.6.2分度装置的设计本次设计为铣床花键的
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