花鍵傳動軸(階梯軸)零件加工工藝及夾具設(shè)計【銑花鍵】【說明書+CAD】

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制造工藝學(xué)課程設(shè)計 機(jī)械制造工藝學(xué) 課程設(shè)計說明書 設(shè)計題目 設(shè)計“花鍵傳動軸”零件的機(jī)械加工工藝及夾具 設(shè)計者 指導(dǎo)教師 機(jī)械制造工藝學(xué)課程設(shè)計任務(wù)書 題目: 設(shè)計工藝規(guī)則及工藝裝備 內(nèi)容：1 零件圖 1張 2. 機(jī)械加工工藝過程綜合卡片 1張 3. 夾具設(shè)計裝配圖 1張 4. 夾具設(shè)計零件圖 1張 5. 課程設(shè)計說明書 12張 目錄 一 零件分析…………………（1） 二 工藝規(guī)程設(shè)計……………（1） 三 夾具設(shè)計……………… （12） 四 設(shè)計心得……………… （13） 五 參考文獻(xiàn)……………… （14） 一、零件的分析 （一） 零件的作用 題目所給的零件是花鍵傳動軸，為花鍵傳動中的傳動軸，起傳動的 作用。 二、 工藝規(guī)程設(shè)計 (一)確定毛坯的制造形式 選擇鍛件毛坯。 （二）基面的選擇 （1）基準(zhǔn)的選擇： 該零件既是花鍵軸又是階梯軸，其加工精度又要求較高，因此選中心孔B3/7.5做為設(shè)計和工藝基準(zhǔn)。 （三）制定工藝路線 制定工藝路線的出發(fā)點,應(yīng)當(dāng)是使零件的幾何形狀、尺寸精度及位置精度等技術(shù)要求能得到合理的保證,在生產(chǎn)綱領(lǐng)已確定的情況下,可以考慮采用萬能性機(jī)床配以專用工卡具,并盡量使工序集中來提高生產(chǎn)率。除此之外，還應(yīng)當(dāng)考慮經(jīng)濟(jì)效果，以便使生產(chǎn)成本盡量下降。 1.工藝路線方案一 工序一 下料 工序二 夾一端，車端面，見平即可，鉆中心孔B3/7.5 工序三 倒頭裝夾工件，車端面，保證總長175 工序四 以中心孔定位裝夾工件粗車外圓各部。 工序五 去毛刺 工序六 以兩中心孔定位裝夾工件。精車,半精車各部尺寸，倒角 工序七 一夾一頂裝夾工件，粗，精銑花鍵 工序八 熱處理 ：調(diào)質(zhì)處理255—302HB 工序九 按圖樣要求檢查各部尺寸及精度。 （四）機(jī)械加工余量、工序尺寸及毛皮尺寸的確定 “花鍵傳動軸”； 零件材料為40MnB，硬度為255—302HB，毛坯質(zhì)量為6.37ｋｇ。生產(chǎn)類型為小批量生產(chǎn)，鍛造毛坯。 據(jù)以上原始資料及加工路線，分別確定各加工表面的機(jī)械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸如下： 1. 外圓表面延軸線方向長度方向的加工余量及公差（φ32內(nèi)孔及端面）。 查《機(jī)械制造工藝設(shè)計簡明手冊》表2.2～2.5，取φ20，φ50端面長度余量均為2.5（均為雙邊加工） 車削加工余量為： 粗車 1.5mm 半精車 1mm 3. 其他尺寸直接鍛造得到 由于本設(shè)計規(guī)定的零件為大批量生產(chǎn)，應(yīng)該采用調(diào)整加工。因此在計算最大、最小加工余量時應(yīng)按調(diào)整法加工方式予以確認(rèn)。 （五）確立切削用量及基本工 工序一 下棒料 1. 加工條件 工件材料：40MnB，σb =0.6GPa《機(jī)械工程材料》表5—6 ，255—3 02HB，型鋼。 機(jī)床：CR6150《工藝手冊》表7—4 刀具：W18Cr4V高速鋼 ，牌號W18，硬度63—66HRC， Ａ型機(jī)夾切斷車刀：ｈ=20ｍｍ，ｂ=22ｍｍ，Ｌ=125ｍｍ。 2. 切削用量 1）切削深度 因為是切斷，所以ap = 36ｍｍ?！豆に囀謨浴繁?1—29 2）進(jìn)給量 ｆ=0.20ｍｍ/ｒ《工藝手冊》表11—29 3）查后刀面最大磨損及壽命 查《工藝手冊》表11—25，后刀面最大磨損為0.4—0.6ｍｍ。壽命T=60ｍｉｎ。 4）計算切削速度 由《機(jī)械加工工藝手冊》表8·4—8，(以下稱《工藝手冊2》)得， 算得 =70ｍ/ｍｉｎ。 5）確定機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速 =319ｒ/ｍｉｎ。 按機(jī)床說明書(見《工藝手冊》表4.2),與319ｒ/ｍｉｎ相近 的機(jī)床轉(zhuǎn)速為360ｒ/ｍｉｎ,故選擇360ｒ/ｍｉｎ的轉(zhuǎn)速. Vf=ｆｎ=0.20×360=72ｍｍ/ｍｉｎ. 所以實際切削速度為ｖ=79ｍ/ｍｉｎ. 6) 計算基本工時 tm＝L/ Vf=36/72=0.5ｍｉｎ. 工序二 粗車端面，鉆中心孔 1. 加工條件 工件材料：40MnB，σb =0.6GPa《機(jī)械工程材料》表5—6 ，24—38HRC，型鋼。 加工要求：粗車M24×1.5—8ｇ端面，鉆中心孔。 機(jī)床：CR6150《工藝手冊》表7—4 刀具：ＷＣ+Ｔｉ+Ｃ。硬質(zhì)合金鋼車刀，牌號YT15，硬度78HRC，《工藝手冊》表10—3。 45°端面銑刀尺寸；Ｌ=140ｍｍ，ｈ=25ｍｍ，ｂ=16ｍｍ。《工藝手冊》表10—99。 2. 切削用量 1）切削深度： ap= 3ｍｍ 《工藝手冊》表11—26。 2）進(jìn)給量 ：ｆ=0.25ｍｍ/ｒ 《工藝手冊》表11—26。 3）查后刀面最大磨損及壽命 查《工藝手冊》表11—25，后刀面最大磨損為1.0—1.4ｍｍ。壽命T=60ｍｉｎ。 4）計算切削速度 由《工藝手冊2》表8·4—8，得， =138 ｍ/ｍｉｎ. 5）確定機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速 =628ｒ/ｍｉｎ。按機(jī)床說明書(見《工藝手冊》表4.2),與628ｒ/ｍｉｎ相近 的機(jī)床轉(zhuǎn)速為600ｒ/ｍｉｎ. ,故選擇600ｒ/ｍｉｎ的機(jī)床. 所以實際切削速度為ｖ=120ｍ/ｍｉｎ. Vf=ｆｎ=0.25×600=150ｍｍ/ｍｉｎ。 6) 計算基本工時 tm＝L/ Vf=36/150=0.24ｍｉｎ 查《工藝手冊》表10—180，選用帶護(hù)錐中心鉆（B型） ｄ=2.50ｍｍ，材料為高速鋼。主軸轉(zhuǎn)速ｎ=628ｒ/ｍｉｎ，切削深度=10ｍｍ。 工序四 粗車 1．加工條件 工件材料：40MnB，σb =0.6GPa《機(jī)械工程材料》表5—6 ，24—38HRC，型鋼。 加工要求：粗車外圓各部。 機(jī)床：CR6150《工藝手冊》表7—4。 刀具：ＷＣ+Ｔｉ+Ｃ。硬質(zhì)合金鋼車刀，牌號YT15，硬度78HRC，《工藝手冊》表10—3。 95°外圓車刀，Ｌ=140ｍｍ，ｈ=25ｍｍ，ｂ=16ｍｍ?！豆に囀謨浴繁?0—100。 2. 切削用量 1）切削深度： ap= 3ｍｍ 《工藝手冊》表11—26。 2）進(jìn)給量 ：ｆ=0.75ｍｍ/ｒ 《工藝手冊》表11—26。 3）查后刀面最大磨損及壽命 查《工藝手冊》表11—25，后刀面最大磨損為1.0—1.4ｍｍ。壽命T=60ｍｉｎ。 4）計算切削速度 由《工藝手冊2》表8·4—8，得， =123ｍ/ｍｉｎ。 5）確定機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速 =612ｒ/ｍｉｎ。根據(jù)機(jī)床選?。?600ｒ/ｍｉｎ。 Vf=ｆｎ=0.75×600=450ｍｍ/ｍｉｎ。 所以實際切削速度為ｖ=120ｍ/ｍｉｎ。 粗車不同軸處的切削速度：Vc2 =∏ｄｎ/1000=90ｍ/ｍｉｎ。 Vc3=∏ｄｎ/1000=87ｍ/ｍｉｎ。 Vc4=∏ｄｎ/1000=69 ｍ/ｍｉｎ。 Vc5=∏ｄｎ/1000=60ｍ/ｍｉｎ。 Vc6=∏ｄｎ/1000=49ｍ/ｍｉｎ。 6) 計算基本工時 tm＝L/ Vf=260/450=0.577ｍｉｎ。 工序六 精車 1．加工條件 工件材料：40MnB，σb =0.6GPa《機(jī)械工程材料》表5—6 ，24—38HRC，型鋼。 加工要求：精車各部尺寸，留磨削余量0.4ｍｍ，各處倒角C1，粗、精車螺紋 機(jī)床：CR6150《工藝手冊》表7—4。 刀具：ＷＣ+Ｔｉ+Ｃ。硬質(zhì)合金鋼車刀，牌號YT15，硬度78HRC，《工藝手冊》表10—3。 95°外圓車刀，Ｌ=140ｍｍ，ｈ=25ｍｍ，ｂ=16ｍｍ?！豆に囀謨浴繁?0—100。 2. 切削用量 1）切削深度： ap=1.6ｍｍ，《工藝手冊》表11—27。 2）進(jìn)給量 ：ｆ=0.14 ，《工藝手冊》表11—27。 3）查后刀面最大磨損及壽命 查《工藝手冊》表11—25，后刀面最大磨損為0.4—0.6ｍｍ。壽命T=60ｍｉｎ 4）計算切削速度 由《工藝手冊2》表8·4—8，得， =198ｍ/ｍｉｎ。 5）確定機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速 =955ｒ/ｍｉｎ 根據(jù)機(jī)床選取ｎ=900ｒ/ｍｉｎ Vf=ｆｎ=0.14×900=126ｍｍ/ｍｉｎ。 所以實際切削速度為ｖ=176ｍ/ｍｉｎ。 精車不同軸處的切削速度： =131ｍ/ｍｉｎ =125ｍ/ｍｉｎ =100ｍ/ｍｉｎ =86ｍ/ｍｉｎ =68ｍ/ｍｉｎ 6）計算基本工時 tm＝=2ｍｉｎ 工序七 磨削 1．加工條件 工件材料：40MnB，σb =0.6GPa《機(jī)械工程材料》表5—6 ，24—38HRC，型鋼。 加工要求：以兩孔定位裝夾工件。粗，精磨外圓各部至圖樣尺寸。 機(jī)床：萬能外圓磨床MW1420，表面粗糙度0.16ｕｍ，《工藝手冊》表7—117。 選取陶瓷劑平行小砂輪，由《工藝手冊》中磨料選擇各表中，選擇結(jié)果為 WA46KV6P20×4×6其含義為：砂輪磨料為白剛玉，粒度為，硬度為中軟1級，陶瓷結(jié)劑， Ｄ=35ｍｍ，Ｈ=10ｍｍ，ｄ=6ｍｍ?！豆に囀謨浴繁?0—281 2. 切削用量 根據(jù)《工藝手冊》表11—172查得，=0.0222ｍｍ/ｓｔ 工件縱向進(jìn)給量=0.5ｍｍ/ｒ， 砂輪速度=20ｍ/ｍｉ，轉(zhuǎn)速=1050ｒ/ｍｉｎ. 3、切削工時 當(dāng)加工1個表面時 （見《工藝手冊》表6.2-8） 式中 ——加工面積 ——單面加工余量0.2 ——系數(shù)1.10 ——工作臺移動速度 ——工作臺往返一次砂輪軸向進(jìn)給量 ——工作臺往返一次砂輪徑向進(jìn)給量 0.822min 工序八 銑花鍵 1． 加工條件 工件材料：40MnB，σb =0.6GPa《機(jī)械工程材料》表5—6 ，24—38HRC，型鋼。 加工要求：一夾一頂裝夾工件，粗，精銑花鍵 機(jī)床：X62W 2. 切削用量 選取銑刀類型及其參數(shù)：根據(jù)花鍵軸參數(shù)，選取高速鋼尖齒槽銑刀，其直徑D=40，銑刀厚度L=18，齒數(shù)Z=16 選取每齒進(jìn)給量af:根據(jù)銑刀結(jié)構(gòu)及其參數(shù)，加工性質(zhì)和銑削寬度 ae=(120-112)/2=4mm 按表選取每齒進(jìn)給量af=0.04mm/z 確定刀具耐久度T：按表18。2-14確定銑刀耐久度T=120min 選擇切削速度V：根據(jù)表18.2-14選取切削速度V，按條件D=40； L=10-16；Z=16；T=120min和af=0.04mm/z，取V1=45m/min，又根據(jù)不同的加工條件進(jìn)行修正計算。 按表18.2-19，工件硬度為255—302HB時，取Kmv=1.27，最后確定V=V1，Kmv=45×1.27=57.15m/min. 確定銑床主軸轉(zhuǎn)速N N=100V/∏D=1000×57.15/∏×100=181.91r/min 根據(jù)X62W型銑床說明書，選定N‘=190r/min 最后確定的切削速度為： V=∏×100×190/1000=59.69r/min 確定每分鐘進(jìn)給量Vf Vf=Af×Z×N‘=0.04×18×190=136.8mm/min 根據(jù)X62W銑床說明書，確定Vmm/min 校驗機(jī)床電動機(jī)功率：選取切削功率Pm=1.1kw, 按公式Pm≤η×Pe,則 1.1≤0.85×7.5 1.1＜6.375 所以滿足要求 計算縱向工作臺的工作行程長度： L=l+L1+L2 花鍵長度l=95mm，則L1=21mm 取L2=3mm,L=400+21+3=424mm (3) 切削工時 計算機(jī)動時間： Tm=LN/Vf=424×10/118=35.9min 三、 夾具設(shè)計 夾具設(shè)計 1． 定位基準(zhǔn)的選擇 出于定位簡單和快速的考慮，選擇中心孔B3/7.5為基準(zhǔn)，即一端夾緊，另外一端頂住，使工件定位。再使用快速螺旋夾緊機(jī)構(gòu)進(jìn)行夾緊。 2． 切削力和卡緊力計算 銑削切削力的確定： 算得=25.71N 注： F——銑削力（N）； ——在高速鋼（Ｗ184V）銑刀銑削時，考慮工件材料及銑刀類型的系數(shù)； ——銑削深度（ｍｍ），指銑刀刀齒切入和切出工件過程中，接觸弧在垂直走刀方向平面中測得的投影長度； ——每齒進(jìn)給量（ｍｍ）； ——銑刀直徑（ｍｍ）； ——銑削寬度（ｍｍ）（指平行于銑刀軸線方向測得的切削層尺寸）； ——銑刀的齒數(shù)； ——用高速鋼（Ｗ184V）銑刀銑削時，考慮工件材料機(jī)械性能不同的修正系數(shù)。 切削扭矩的確定： = =21.7N·ｍ 夾緊力的確定： 防止工件轉(zhuǎn)動：==1.30（N） = 所以工件所需的實際切削力為42.54N。 3 夾具設(shè)計及操作的簡要說明 夾具的夾緊力不大，故使用手動夾緊。為了提高生產(chǎn)力，使用快速螺旋夾緊機(jī)構(gòu)。 設(shè)計心得 經(jīng)過這次課程設(shè)計，對以前學(xué)習(xí)過的課程有了一定的復(fù)習(xí)，并在課程設(shè)計中發(fā)現(xiàn)了自己的不足之處，在以后的學(xué)習(xí)過程中可以加以彌補(bǔ)。這次課程設(shè)計對我來說最大的作用是，為緊接下來的畢業(yè)設(shè)計打了一個基礎(chǔ)，有了一次獨立作業(yè)的機(jī)會，可以少犯一些錯誤，少走一些彎路。在這次課程設(shè)計中，有以下體會；一是不能拖，要盡快做，按著進(jìn)度一步一步做下去；二是對自己要嚴(yán)要求，不能隨便搞一下。三是要學(xué)會查資料，利用各種工具書，特別是手冊。四是整個設(shè)計過程應(yīng)該是先緊后松，而不是倒過來。五是要善于發(fā)現(xiàn)問題，與指導(dǎo)老師交流。