1、機械加工工藝課程論文題目：花鍵軸加工工藝設(shè)計班級姓名學號機制1303陳富龍第1節(jié)零件的工藝分析1.1 花鍵軸介紹花鍵軸用于各個軸用于軸與軸承配合、螺紋主要用于緊固和傳動連接、鍵與花鍵用于軸和軸上傳動件之間的可拆卸連接，用于傳遞扭矩，有時也作用軸上傳動件的導向。矩形花鍵軸能夠多齒工作，對中性好，導向性好，齒根較淺，應(yīng)力集中，軸與轂強度削弱小加工方便，在機械制造中應(yīng)用非常廣泛。其中，該矩形花鍵軸按國家標準，為花鍵的中系列，經(jīng)過查表（教材互換性與測量技術(shù)表10-7）可得其規(guī)格為N*d*D*B=6*34.2*40*10,標注外花鍵規(guī)格和尺寸代號為6*34.2f7*40f7*10d9GB/T1144-2

2、001?；ㄦI軸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：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Ra0.8卩m有些偏高。該零件屬軸類零件，它的所有表面均需切削加工，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)計基準是軸中心線，軸向設(shè)計基準是花鍵外圓柱面40f7mm的左端平面。花鍵徑向設(shè)計基準為40

3、f7mm外圓柱面。M12螺紋孔的徑向設(shè)計基準是軸中心線，軸向設(shè)計基準是花鍵外圓柱面40f7mm的左端平面。M5徑向設(shè)計基準為花鍵外圓柱面40f7mm的左端平面，軸向設(shè)計基準與花鍵呈30°角?？傮w來說，這個零件的工藝性較好。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0.8卩m，為IT6、IT7級；而尺寸精度和位置精度要求也高(重點保證外圓表面的加工)，軸右端35mm(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、鍵槽寬有圓度和對稱度要求，外花鍵鍵齒與基面A有平行度要求。其中，各個圓

4、柱尺寸精度等級較高，圓柱裝配表面表面粗糙度要求也高，Ra達0.8卩m。退刀槽與花鍵健齒側(cè)面Ra達1.6卩m；兩鍵槽的側(cè)面Ra達1.6卩m；其余則要較低Ra只需達到12.5卩m，這些表面粗糙度較容易獲得，可以通過粗車-半精車-精車、銑削達到要求。各處倒角、圓角、去毛刺達到要求。(1) 尺寸精度右端軸段為35mm，花鍵外圓為40mm，花鍵齒根圓34.2mm,鍵齒寬10mm，鍵槽寬8mm，鍵槽底與外圓母線距離4.5(30.5)mm，花鍵軸總長191mm，右端面與花鍵右端的距離30mm。(2) 位置精度Q40f7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40f7的不對稱度不大

5、于0.03?；ㄦI的側(cè)面對40f7軸線的不平行度不大于0.04。Q35k6對40f7的徑向跳動不大于0.04。兩個8H8鍵槽對35k6軸線的不對稱度不大于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=0.8卩m,花鍵齒側(cè)面及其花鍵左、右端面表面粗糙度為Ra=1.6卩m，兩鍵槽側(cè)面和花鍵齒根圓表面粗糙度為Ra=3.2卩m,其余表面為Ra=12.5卩m。第2節(jié)選擇毛坯、確定毛坯尺寸2.1 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先準備好的鑄型中，冷卻后經(jīng)落砂、清理和后處理等，

6、所得到的具有一定形狀，尺寸和性能的物件。對形狀較復雜的毛坯，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現(xiàn)。鑄件過程建造了精致的顆粒結(jié)構(gòu)，并改進了金屬的物理屬性。在零部件的現(xiàn)實使用中，一個正確的設(shè)計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。因此鍛件的力學性能較好，常用于受力復雜的重要鋼質(zhì)零件。其中自由鍛件的精度和生產(chǎn)率較低，主要用于小

7、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，用于一般的機械零件。冷拉型材尺寸較小，精度較高，主要用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)和大型零件及樣機試制。其優(yōu)點是制造簡單、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)時效處

8、理后才能進行機械加工。(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。模鍛的工序為制坯、預鍛和終鍛。在終鍛模時，要確定好鍛件的尺寸及形狀，并初步定好加工余量，避免毛邊出現(xiàn)。2.3 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Ra0.8卩m,毛坯為鍛件。其工藝路線為粗車（調(diào)制）半精車精車（

9、淬火）粗磨精磨車清洗檢驗。2.4 確定毛坯的熱處理方式45鋼是最常用的中碳調(diào)質(zhì)鋼，綜合力學性能良好，淬透性低，水淬時容易產(chǎn)生裂紋，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：下料鍛造一（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、精車和磨削時應(yīng)該選擇基準軸線為定位基準（右35基準圓柱、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

10、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）粗基準的選擇原則a.相互位置原則；b.余量最小原則；c.重要表面原則；d.不重復使用原則；e.便于裝夾原則；(2) 精基準的選擇原則a.基準重合原則；b.余量最小原則；c.自為基準原則；d.互為基準原則；e.便于裝夾原則；根據(jù)相關(guān)的技術(shù)要求，定位基準確定如下：1) 選擇精基準：以兩中心孔為精基準，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。2) 選擇粗基準：以外圓柱面為粗基準。粗車時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及表面粗糙度要求，查閱工藝手冊中零件表面加工方法、加工經(jīng)濟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Ra0.8卩m,需進行粗車、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