花键轴加工基本工艺设计.doc

机械加工工艺课程论文

题目： 花键轴加工工艺设计

班级： 机制1303
姓名： 陈富龙
学号：

第1节 零件工艺分析
1.1花键轴简介
花键轴用于各个轴用于轴与轴承配合、螺纹重要用于紧固和传动连接、键与花键用于轴和轴上传动件之间可拆卸连接，用于传递扭矩，有时也作用轴上传动件导向。
矩形花键轴可以多齿工作，对中性好，导向性好，齿根较浅，应力集中，轴与毂强度削弱小加工以便，在机械制造中应用非常广泛。
其中，该矩形花键轴按国标，为花键中系列，通过查表（教材《互换性与测量技术》表10-7）可得其规格为N*d*D*B=6*34.2*40*10,标注外花键规格和尺寸代号为6*34.2f7*40f7*10d9 GB/T1144-。
花键轴
1.2零件构造分析
依照零件简图分析：该主轴零件构造有如下特点：从形状上看该工件为阶梯构造花键，由于长度与直径之比L/D < 5，因此该工件属于钢性主轴。从表面加工类型看，重要加工表面有外圆柱面，花键，双键槽，内螺纹孔，属于典型加工表面，易加工。
1.3零件工艺分析
零件视图对的、完整，尺寸、公差及技术规定齐全。但花键外圆柱面Φ40f7mm与右端外圆柱面Φ35k6mm规定Ra0.8m有些偏高。
该零件属轴类零件，它所有表面均需切削加工，各表面加工精度和表面粗糙度都不难获得。花键轴径向设计基准是轴中心线，轴向设计基准是花键外圆柱面Φ40f7mm左端平面。花键径向设计基准为Φ40f7mm外圆柱面。M12螺纹孔径向设计基准是轴中心线，轴向设计基准是花键外圆柱面Φ40f7mm左端平面。M5径向设计基准为花键外圆柱面Φ40f7mm左端平面，轴向设计基准与花键呈30°角。总体来说，这个零件工艺性较好。

1.3.1技术规定
该零件属于轴类零件，重要构成表面重要为外圆、倒角、退刀槽、键槽、内螺纹和外花键等；各轴段装配表面粗糙度规定极高，Ra达0.8m，为IT6、IT7级；而尺寸精度和位置精度规定也高（重点保证外圆表面加工），轴右端Φ35mm（基面B）以及花键大径Φ40mm（基面A）加工尤为重要，它们分别与退刀槽侧面、键槽宽有圆度和对称度规定，外花键键齿与基面A有平行度规定。
其中，各个圆柱尺寸精度级别较高，圆柱装配表面表面粗糙度规定也高，Ra达0.8m。退刀槽与花键健齿侧面Ra达1.6m；两键槽侧面Ra达1.6m；别的则要较低Ra只需达到12.5m，这些表面粗糙度较容易获得，可以通过粗车-半精车-精车、铣削达到规定。各处倒角、圆角、去毛刺达到规定。
1.3.2零件技术规定分析
(1)尺寸精度
右端轴段为Φ35mm，花键外圆为Φ40 mm ，花键齿根圆Φ34.2 mm，键齿宽10 mm ，键槽宽8 mm，键槽底与外圆母线距离4.5（30.5）mm ，花键轴总长191 mm ，右端面与花键右端距离30 mm。
(2)位置精度
Φ40f7在全长上锥度和不圆度不不不大于直径公差之半。
花键不等分累积误差和键对Φ40f7不对称度不不不大于0.03。
花键侧面对Φ40f7轴线不平行度不不不大于0.04。
Φ35k6对Φ40f7径向跳动不不不大于0.04。
两个8H8键槽对Φ35k6轴线不对称度不不不大于0.05。
(3)表面粗糙度
花键外圆Φ40f7和Φ35k6外圆面表面粗糙度为Ra=0.8m，花键齿侧面及其花键左、右端面表面粗糙度为Ra=1.6m ，两键槽侧面和花键齿根圆表面粗糙度为Ra=3.2m，别的表面为Ra=12.5m。

第2节 选取毛坯、拟定毛坯尺寸
2.1毛坯选取
常用毛坯类型：
(1)铸件
铸件是用各种锻造办法获得金属成型物件，即把冶炼好液态金属，用浇注、压射、吸入或其他浇铸办法注入预先准备好铸型中，冷却后经落砂、清理和后解决等，所得到具备一定形状，尺寸和性能物件。
对形状较复杂毛坯，普通可用锻造办法制造。当前大多数铸件采用砂型锻造，对尺寸精度规定较高小型铸件，可采用特种锻造，如永久型锻造、精密锻造、压力锻造、熔模锻导致和离心锻造等。
(2)锻件
锻件是金属被施加压力，通过塑性变形塑造规定形状或适当压缩力物件。这种力量典型通过使用铁锤或压力来实现。铸件过程建造了精致颗粒构造，并改进了金属物理属性。在零部件现实使用中，一种对的设计能使颗粒流在主压力方向。
锻件毛坯由于经锻造后可得到持续和均匀金属纤维组织。因而锻件力学性能较好，惯用于受力复杂重要钢质零件。其中自由锻件精度和生产率较低，重要用于小批生产和大型锻件制造。模型锻造件尺寸精度和生产率较高，重要用于产量较大中小型锻件。
(3)型材
型材是铁或钢以及具备一定强度和韧性材料（如塑料、铝、玻璃纤维等）通过轧制，挤出，锻造等工艺制成具备一定几何形状物体。
型材重要有板材、棒材、线材等。惯用截面形状有圆形、方形、六角形和特殊截面形状。就其制造办法，又可分为热轧和冷拉两大类。热轧型材尺寸较大，精度较低，用于普通机械零件。冷拉型材尺寸较小，精度较高，重要用于毛坯精度规定较高中小型零件。
(4)焊接件
焊接件重要用于单件小批生产和大型零件及样机试制。其长处是制造简朴、生产周期短、节约材料、减轻重量。但其抗振性较差，变形大，需经时效解决后才干进行机械加工。
(5)其他毛坯
其他毛坯涉及冲压件，粉末冶金件，冷挤件，塑料压制件等。

2.2毛坯拟定
该零件材料为45钢，在工作过程中经常承受交变载荷及冲击性载荷，因而该零件选用锻件，使金属纤维尽量不被切断，保证零件可靠工作。由于该零件属于大批量生产，并且零件轮廓尺寸不大，可采用模锻成形。从提高生产率和保证加工精度上考虑也是应当。
模锻工序为制坯、预锻和终锻。在终锻模时，要拟定好锻件尺寸及形状，并初步定好加工余量，避免毛边浮现。

2.3拟定锻件毛坯尺寸
花键外圆柱面Φ40f7mm与右端外圆柱面Φ35k6mm表面粗糙度规定为Ra0.8m，毛坯为锻件。其工艺路线为粗车——（调制）——半精车——精车——（淬火）——粗磨——精磨——车——清洗——检查。

2.4拟定毛坯热解决方式
45钢是最惯用中碳调质钢，综合力学性能良好，淬透性低，水淬时容易产生裂纹，小型件宜采用调质解决，大型件宜采用正火解决。碳含量为c0.4%-0.5%中碳碳素钢最适于感应加热表面淬火材料。例如45钢、40Cr等。其普通工艺路线为：下料——锻造——（正火）——粗加工——（调制）——精加工——（感应加热表面淬火）——（低温回火）——磨削。
第三节 加工办法选取及工艺路线制定
3.1定位基准选取
为保证花键轴各圆柱面同轴度和其她位置精度，半精车、精车和磨削时应当选取基准轴线为定位基准（右Φ35基准圆柱、花键外径Φ40），轴两端钻中心孔，用两顶尖装夹。两端中心孔有关尺寸和位置精度以及粗糙度是影响加工精度重要因素，因而工件在调质等热解决后要安排修磨中心孔工序。
(1)粗基准选取原则
a.互相位置原则；b.余量最小原则；c.重要表面原则；d.不重复使用原则；e.便于装夹原则；
(2)精基准选取原则
a.基准重叠原则；b.余量最小原则；c.自为基准原则；d.互为基准原则；e.便于装夹原则；
依照有关技术规定，定位基准拟定如下：
1)选取精基准：以两中心孔为精基准，采用两顶装夹定位，便于位置精度保证，为后续加工提供精基准。
2)选取粗基准：以外圆柱面为粗基准。
粗车时为了保证工件装夹刚性，常采用一夹一顶装夹办法，左端采用三爪自定心卡盘夹紧、右端采用活动顶尖支顶。
3.2零件表面加工办法选取
依照零件加工表面（外圆、端面、键、键槽及螺纹孔）、零件材料和公差级别及表面粗糙度规定，查阅工艺手册中零件表面加工办法、加工经济精度与表面粗糙度有关内容，其加工办法如下。
(1)Φ40mm与Φ35mm外圆面。表面粗糙度为Ra0.8m，需进行粗车、半精车、粗磨和精磨。
(2)端面。本零件端面为回转体端面，尺寸精度规定不高，表面粗糙度为Ra1.6m及Ra12.5m两种规定。规定Ra1.6m端面可粗车、半精车和粗磨，规定Ra12.5m端面经粗车即可达到规定。
(3)槽。槽宽和槽深公差级别为IT8,表面粗糙度为Ra3.2m，需采用三面刃铣刀，粗铣、半精铣。
(4)螺纹孔。未注公差尺寸，依照GB1800-79规定其公差级别按IT14，需进行钻孔。