花键套零件工艺设计

前言 夹具设计作为高等工科院校教学的基本训练科目，在毕业设计中占极其重要的位置。夹具结构设计在加深对课程基本理论的理解和加强对解决工程实际问题能力的培养方面发挥着极其重要的作用。因此，选择轴套的夹具设计能很好的综合考查我们大学三年来所学知识。 夹具是工艺装备的主要组合部分，在机械制造中占有重要地位，夹具对保证产品质量，提高生产率，减轻劳动强度，缩短产品生产周期等都具有重要意义。随着先进制造技术的发展和市场竞争的加剧，传统的夹具设计方式已成为企业中产品快速上市的瓶颈，各企业迫切需要提高夹具设计的效率。 通过设计巩固所学知识，掌握机械制造设计的一般方法和程序。熟悉设计过程即注意事项，在设计的过程中，学习一些专业前沿知识和设计经验。具体任务如下： 1、培养学生综合运用所学基础课、专业基础和专业课的知识，分析和解决加工过程技术问题的工作能力。 2、巩固、深化和扩大所学基本理论、基本知识和基本技能。 3、理论分析的能力、制定设计或试验方案的能力、设计技计算和绘图的能力、计算机应用能力、撰写论文和设计说明书的能力等等。 4、培养学生的创新能力和团队精神，树立良好的学术思想和工作作风 在这其中，由于水平有限，缺点和错 误在所难免，恳请老师批评指正！ 目 录 一、花键套工艺设计 零件的分析 毛坯的选择 基准的选择 拟定机械加工工艺路线 定机械加工余量、工序尺寸及公差 选择机床设备及工艺设备 4 确定切削用量及用时 填写工艺卡片 二、轴套夹具设计说明书 （一）零件本工序的加工要求分析 （二）套类零件的材料和毛坯的选 . （三）拟订工件定位方案和选择定位元件 （四）确定引导或对刀元件 （五）确定夹紧方案、选择夹紧元件 （六）确定夹具体、绘制夹具结构总图 （七）设计小结 （八）参考文献书目 一、花键套零件工艺设计 零件的工艺分析 件的功用、结构及特点 花键套是变速箱的重要零件。其外锥表面对内花键孔的轴线保证同轴，这样花键套在与花键轴联接时可以满足对中的要求，使花键孔较好的起到传递转矩和运动的功能。内花键孔的外径尺寸和槽两侧尺寸精度都有较高的要求，在完成花键孔的拉削加工后，一般都是以它作为定位基准，来加工下道工序内容。花键套与花键轴联接时其他表面配合部分有较细的表面粗糙度。 键套的技术要求 25圆轴线。 圆锥 面对 255孔轴线的径向跳动公差为 糙度 花键孔 面对 25圆轴线的同轴度公差为 糙度 通外螺纹的中径、顶径的公差带的偏差代号为 g，公差等级为 6 级。 圆表面粗糙度为 毛坯的选择 定毛坯的类型、制造方法和尺寸及其公差 因零件的材料为 45 钢，要求生产 1 见，属于小批量生产。花键 套的尺寸为 34 86，且有较多不需要切削加工表面，所以毛坯的制造选用自由锻造。 定毛坯的技术要求 件表面应清除毛刺、披缝结瘤和粘砂等。 度 235消除内应力，改善切削加工性能。 45 。 制毛坯图 在各加工表面上加上机械加工余量（ 2绘制毛坯图，并标注尺寸和技术要求。见附录 基准的选择 工部位基准的选择 该零件图中较多尺寸都以 25圆为设计基准。在拉削之后，以花键孔及端 面作为定位基准，根据粗、精基准面选择确定加工表面基准如下表： 表 3工部位基准的选择 序 加工部位 基准选择 号 1 34 圆、 16 毛坯外圆 2 25圆 34 圆及端面 3 25圆、镗 12键孔 34 圆及端面 4 34 27圆、车锥面、 2125圆及端面 5 拉花键孔 12轴线及端面 6 退刀槽、螺纹 6g 花键孔及端面 7 磨 25圆 花键孔及端面 磨 34 圆 磨外圆锥面 拟订机械加工工艺路线 定各加工表面的加工方法 根据各加工表面的加工精度和表面粗糙度要求选定如下加工方法： 和孔口倒角。 12和 21加工方法为镗。花键套 25圆、 表 4订加工路线如下： 工序工序名称 工序内容 加工车间 工艺装备 号 10 下料 3892准备 20 车 夹毛坯外圆，车端面，粗车外圆34 坯 金工 爪卡盘 外圆至 度大于 50 钻 15 孔深 4230 车 夹 34 端面总长大于 87 金工 爪卡盘 粗车 25坯外圆 . 40 热处理 调质 235处理 50 车 夹 34 坯外圆 ,半精车25金工 爪卡盘 外圆毛坯至 镗 12 花键内孔至 孔口倒角145 60 车 夹 25坯外圆，车端面保证总长 86 金工 爪卡盘 半精车 34 圆毛坯 , 精车 圆至尺寸要求，镗 21 续表 4序号 工序名称 工序内容 加工车间 工艺装备 60 车 孔口倒角 145 。精车 1： 8锥面，留磨量0.3 金工 爪卡盘 70 拉 以 13.5 及端面为基准拉花键孔至尺寸精度要求。 金工 拉床0 车 以花键孔及端面为基准切槽 21 和 62 。 金工 键心轴 外圆各处倒角。车螺纹 6g. 90 磨 以花键孔及端面为基准磨 25 金工 键心轴 磨 34 圆至尺寸 要求， 磨 1： 8 外圆锥面至尺寸要求。 100 检验 按图样要求检验。 检验 检具 艺分析 花键套由于是小批量生产，在工序过程的安排上遵循了集 中与分散相结合的原则，大部分路线都采用了通用和工艺装置。 拉削过程中以 孔和 35度左端面作为定位基准，所以在半精车工序中要保证 孔和端面位置度的要求，加工时要注意工艺要求。 序 60 花键拉 削后，在后续的工序均以它作为加工的定位基准，修整 25圆和 1： 8 外锥面，对花键孔的同轴度的位置精度。 序 80 磨锥面中即要保证 1： 8 外锥面的锥度精度，有要控制 圆长度 10锥度较大，每磨小径 右时就要涉及到长度 1 键套的热处理工序，调质处理主要目的是使零件可获得良好的综合机械性能 确定机械加工余量、工序尺寸及公差 5械加工余量、工序尺寸及公差 根据以上所诉可列机械加工余 量、工序尺寸及公差参数如下表所示： 表 5械加工余量、工序尺寸及公差 工序号 内容 单边余量（ 工序尺寸（ 表面粗糙度（ m ） 20 粗 车 圆及端面 30 粗车 255 28 表 5序号 内容 单边余量（ 工序尺寸（ 表面粗糙度（ m ） 50 精车 25 12 0 精车 34 圆及端面 0 27圆 7 30 1： 8 锥面 0 21 1 0 拉花键孔 20 0 车 纹 27 2 1 6 2 1 90 磨 25 圆 圆 1： 8 外圆锥面 0 选用机床设备及工艺装备 根据以上所 诉可列机床设备及工艺装备如下表所示： 表 6床设备及工艺装备 工序号 内容 设备 20 粗 车 圆及端面 圆车刀、游标卡尺、专用夹具 钻 14准麻花钻 扩 15孔钻 孔口倒角 角车刀 续表 6序号 内容 设备 30 粗车 25圆及端面 圆车刀、游标卡尺、专用夹具 50 精车 25 圆车刀、 圆及端面 游标卡尺、专用夹具 镗 12 式铣镗床、硬质合金刀头、专用夹具 60 精车 34 圆及端面 圆车刀、游标卡尺、专用夹具 车 27圆 圆车刀、游标卡尺、专用夹具 车 30 1： 8 锥面 圆车刀、游标卡尺、专用夹具 镗 21 式铣镗床、硬质合金刀头、专用夹具 70 拉花键孔 用夹具、六孔花键拉刀 80 车 6g 螺纹 刚玉砂轮、花键心轴 切 21 、 62 槽 刚玉砂轮、花键心轴 90 磨 25圆 刚玉砂轮、花键心轴 磨 圆 刚玉砂轮、花键心轴 磨 30 1： 8 锥面 刚玉砂轮、花键心轴 确定切削用量及基本工时 序 20 粗车 圆及端面，钻、扩 ，孔口倒角。 圆及端面 面总加工余量为 次走刀加工完成， f。查 3表 5f=r，根据2表 2f=r. 定切削速度 3表 5 42，m=0.2,修 正 系 数.8,刀具寿命选T=60 （ 7 = 2 89m/定机床主轴转速 n。 n=1000 （ 7 =100089/50r/ =557r/ 2表 2n=500r/c=89m/ 基本。切削加工长度 L=50面车刀选 用主偏角 0, 背吃刀量 3表 5切出及切人量 y+=2 T 基本 （ 7 = 50 = 辅助。查 3表 动机床为 动调节切削液为 量具并测量尺寸为 计 14 f。查 3表 5f=r，根据2表 2f=r。 定切削速度 3表 5 42，m=0.2,修 正 系 数.8,刀 具寿命选 T=60 故 = =20m/定机床主轴转速 n。 n=1000=100020/50r/=455r/ 2表 2n=350r/c=算基本时间 T 基本。被加工孔长度 L=50人量y=12)=14/2(12)式中 钻头直径（ 为钻头半顶角，常为 60), 查 3表 5y=6出量 =4m 。 T 基本 = 650 = 辅助。查 3表 速或变换进给量 动调节切削液为 共计 T 辅助 =15 面总加工余量为 次走刀加工完成， f。查 3表 5f=r，根据2表 2f=r. 定切削速度 3表 5 42，m=0.2,修 正 系 数.8,刀具寿命选T=60 故 = 2 1100m/定机床主轴转速 n。 n=1000=10001100/50r/=1150r/ 2表 2相近较小的机床转速为 n=1000r/的切削速度 基本。切削加工长度 L=50面车刀 选用主偏角 0, 背吃刀量 3表 5切出及切人量 y+=2 T 基本 = 50 = 辅助。查 3表 动机床为 动调节切削液为 量具并测量尺寸为 计 查 2表 2n=700r/ T 基本时间 = T 辅助时间 = 序 30 粗车 25 圆及端面 定背吃刀量 面总加工余量为 5次走刀加工。 确定进给量 f。查 3表 5f=r，根据 2表 2 f=r。 定 切 削 速 度 查 3 表 5 42 ，m=0.2,修 正 系 数.8,刀具寿命选T=60 = 4 2 0 77r n. n=1000=457r/ 2表 2的机床转速 n=350所以实际的切削速度计算基本时间 切削加工长度 35,端面车刀选用主偏角0,背吃刀具 表得切入量及切出量 y+=2 T 基本 2 = 35 = 辅助时间 查 3表 2装夹工件时间为 动机床时间为 动调节切削液为 量具并测量尺寸为 辅助 = 序 50精车 25 12 25 定背吃刀量 面总加工余量为 次走 刀加工完成， f。查 3表 5f=r，根据2表 2f=r. 定切削速度 3表 5 42，m=0.2,修 正 系 数.8,刀具寿命选T=60 = 4 2 109.6 m/定机床主轴转速 n。 n=1000=100050r/=697r/ 2表 2n=500r/c=65.4 m/ 基本。切削加工长度 L=35面车刀选用主偏角 0, 背吃刀量 3表 5y+=2 T 基本 = 35 = 辅助。查 3表 动机床为 动调节切削液为 量具并测量尺寸为 计 12 面总加工余量为 次走刀加工完成， f。查 3表 5f=r，根据式万能铣镗床的横向进给量查 2表 2 f=mm/r。 定切削速度 3表 5 42，m=0.2,修 正 系 数.8,刀具寿命选T=60 = =93.1 m/定机床主轴转速 n。 n=1000=100050r/ =593r/ 2表 2为 n=500r/c=65.4 m/ 基本。切削加工长度 L=35用硬质合金镗刀刀头 ,背吃刀量 3表 5切出及切人量y+=2 T 基本 = 35 2 = 辅助。查 3表 动机床为 动调节切削液为 量具并测量尺寸为 计 0 精车 0 外圆、精车 27圆、精车 30 21，孔口倒角。 外圆 面总加工余量为 2次走刀加工完成， f。查 3表 5f=r，根据2表 2f=r. 定切削速度 3表 5 42，m=0.2,修 正 系 数 .8,刀具寿命选T=60 = 42 =75m/定机床主轴转速 n。 n=1000=10007 5/50r/=477r/ 2表 2n=350r/c=62.3 m/ 基本。切削加工长度 L=46面车刀选用主偏角 0, 背吃刀量 3表 5y+=2 T 基本 = 46 = 辅助。查 3表 2动机床为 动调节切削液为 量具并测量尺寸为 计 27圆 面总加工余量为 次走刀加工完成， f。查 3表 5f=r，根据2表 2f=r. 定切削速度 3表 5 42，m=0.2,修 正 系 数.8,刀具寿命选T=60 = 42 0 7777m/定机床主轴转速 n。 n=1000=100077/50r/=493r/ 2表 2n=350r/c= 基本。切削加工长度 L=10面车刀选用主偏角 0, 背吃刀量 3表 5切出及切 人量 y+=2 T 基本 = 10 = 辅助。查 3表 动机床为 动调节切削液为 量具并测量尺寸为 计 0定背吃刀量 面总加工余量为 次走刀加工完成， f。查 3表 5f=r，根据2表 2f=r. 定切削速度 3表 5 42，m=0.2,修 正 系 数.8,刀具寿命选T=60 = 42 定机床主轴转速 n。 n=1000=100050r/=507r/ 2表 2n=500r/c=89m/ 基本。切削加工长度 L=30面车刀选用主偏角 0, 背吃刀量 3表 5y+=2 T 基本 = 30 = 辅助。查 3表 动机床为 动调节切削液为 量具并测量尺寸为 计 21 定背吃刀量 面总加工余量为 3 次走刀加工完成， f。查 3表 5f=r，根据式万能铣镗床的横向进给量查 2表 2 f=mm/r。 定切削速度 3表 5 42， m=0.2,修 正 系 数.8,刀具寿命选T=60 = =79 m/定机床主轴转速 n。 n=1000=100079 /50r/=503r/ 2表 2n=500r/c=55.3 m/ 基本。切削加工长度 L=46用硬质合金镗刀刀头 ,背吃刀量 3表 5切出及切人量y+=2 T 基本 = 46 = 辅助。查 3表 2动机床为 动调节切削液为 量具并测量尺寸为 计 查 2表 2n=700r/ 查表 22， 序 70 拉花键孔 定背吃刀量 面总加工余量为 次走刀加工完成， 定进给量 f。查 3表 5 f=r，根据式万能铣镗床的横向进给量查 2表 2 f=mm/r。 定切削速度 3表 5 42，m=0.2,修 正 系 数.8,刀具寿命 选T=60 = =1250 m/确定机床主轴转速 n。 n=1000=10001250 /50r/ =759r/ 2表 2n=750r/c= 基本。切削加工长度 L=86孔花键拉刀 ,背吃刀 量 3表 5y+=2 T 基本 = 86 = 确定辅助时间 T 辅助。查 2表 2动机床为 动调节切削液为 量具并测量尺寸为 计 序 80 切槽 21 62车 6g 螺纹，各处倒角 1面总加工余量为 1次走刀加工完成， f。查 3表 5f=r，根据式万能铣镗床的横向进给量查 2表 2 f=mm/r。 定切削速度 3表 5 42，m=0.2,修 正 系 数.8,刀具寿命选T=60 = 2 77=91.3 m/定机床主轴转速 n。 n=1000=100050r/=581r/ 2表 2n=500r/c= 算基本时间 T 基本。切削加工长度 L=22切槽刀 ,背吃刀量 3表 5切出及切人量 y+=2 T 基本 = 2 1 = 辅助。查 3表 动机床为 动调节切削液为 量具并测量尺寸为 计 2面总加工余量为 2次走刀加 工完成， f。查 3表 5f=r，根据式万能铣镗床的横向进给量查 2表 2 f=mm/r。 定切削速度 3表 5 42，m=0.2,修 正 系 数.8,刀具寿命选T=60 = . 18=83.8 m/定机床主轴转速 n。 n=1000=100050r/=533r/ 2表 2n=500r/c= 算基本时间 T 基本。切削加工长度 L=62切槽刀 ,背吃刀量 3表 5y+=2 T 基本 3 = 6 13 = 辅助。查 3表 动机床为 动调节切削液为 量具并测量尺寸为 计 276g 螺纹 定背吃刀量 面总加工余量为 次走刀加工完成，分别为 .4 mm,016 查表 5 f=r，根据 式万能铣镗床的横向进给量查 2表 2f=mm/r。 定切削速度 3表 5 42，m=0.2,修 正 系 数.8,刀具寿命选T=60 = 2 77. 81=85 m/ = 2 77=89 m/ = 4 2 0 7795 m/ = 4 2 0 109 .6 m/定机床主轴转速 n。 41r/67r/05r/89r/ 2表 2n=500r/c= 基本。切削加工长度 L=10纹刀 ,背吃刀量 3表 5切出及切人量 y+=2 T 基本 4 = 210 = 辅助。查 3表 动机床为 动调节切削液为 量具并测量尺寸为 计 序 90 磨 0 圆、磨 25磨 30外圆锥面 0 圆 7. 定背吃刀量 圆总加工余量为 次走刀加工完成， . 15 定进给量查表 5 f=r，根据 2表 2 f=mm/r。 3表 5 4401 3表 5n=1670 基本。切削加工长度 L=33mm,y+=2 T 基本 = 辅助。查 3表 动机床为 动调节切削液为 量具 并测量尺寸为 计 25刀量 圆总加工余量为 次走刀加工完成， 定进给量查表 5 f=r，根据 2表 2 f=mm/r。 3表 5 4401 3表 5n=1670 基本。切削加工长度 L=10y+=2 T 基本 = 辅助。查 3表 动机床为 动调节切削液为 量具并测量尺寸为 计 0外圆锥面 圆总加工余量为 次走刀加工完成， 定进给量查表 5 f=r，根据 2表 2 f=mm/r。 3表 5 4401 3表 5n=1670 基本。切削加工长度 L=30 y+=2 辅助。查 3表 动机床为 动调节切削液为 量具并测量尺寸为 计 填写工艺卡片 夹具设计部分 （一） 零件的工艺分析 类零件的功用及结构特点 常起支承或导想作用。它的应用范围很广，如支承旋转轴上面的各种形式的轴承，夹具上引导刀具的导向套、模套的导套，内燃机上的气缸套及液压缸等。 在结构上仍有共同的特点：零件的主要表面为同轴度要求较高的内外旋转表面，零件壁的厚度较薄且易变形，零件的长度一般都大于直径。其主要技术要求为： 6 孔对轴套内孔的平行度公差为 糙度m。 的技术要 求 套类零件的主要表面是孔和外圆，其主要技术要求如下： 孔是套类零件起支承或导向作用最主要的表面。孔的精度一般为密轴套为 些精密套类零件控制在孔径公差的 1/2。对于长套筒，除了圆度要求以外，还应有圆柱度要求。为了保证零件的功用和提高起耐磨性，孔的表面粗糙度为 为 m要求高的表面粗糙度值达m 外圆表面是套筒的支承面，长采用过盈配合或过渡配合同箱体或机架上的孔相连接。外径尺寸精度通常取 状精度控制在外径尺寸公差以内，表面粗糙的 m 。 当孔的最终加工方法是通过将套筒装入机座后合件进行加工的，其套筒内、外圆间的同轴度要求可以低一些；若最终加工是在装入机座钱完成，则同轴度要求较高，一般为 套筒的端面若在工作中承受轴向载荷，或虽不承受载荷，但在装配工加工中作为定位基准时，端面与孔轴线的垂直度要求较高，一般为 （二）套类零件的材料和毛坯的选 铁、青铜或黄铜制成。有些滑动轴承采用 双金属结构，用心铸造法在钢或铸铁内壁上浇铸巴氏合金等轴承 合金材料，既可节省贵重的有色金属，又能提高轴承的寿命。对于一些强度和硬度要求较高的套筒（如镗床主轴套筒、伺服阀套），饿选用优质合金钢，如 4018 构、尺寸及生产批量又关。孔径小的套筒一般选用热轧或冷拉棒料，也可以采用实心铸件；孔径较大的套筒长选择无缝钢管或带孔的铸件或锻件。达批量生产时 ,采用冷拉压和粉末冶金等先进毛胚制造工艺 ,既可节约用材 ,又可提高毛胚精度及生产率。 （三）定位方案及 定位元件的选择和设计 位方案 工序基准面 B 在侧面及 18的轴线按基准重合原则选 B 面及 18为定位基准。限制四个自由度 y 、 z 、 y、 z。台阶面限制3 个自由度 x y z、 、 ，由于 18的轴线与 B 面垂直度 18 18最小间隙 者相等，满足 L 的条件，因此一批工件在定位心轴上安装时不会产生干涉现象，这种定位属于重复定位。定位心轴的右上部钻孔略比阶轴 6来让刀和避免钻孔的毛刺始于妨碍工件的装卸。 根据定位方案，设计定位元件， 18 ）孔采用圆柱心 轴定位，两端用加紧螺母来夹紧。根据【】表 7示 选择配合，圆柱心轴的直径及公差 18 ） 位误差计算 圆柱心轴与工件 18 ）孔的配合为 18H7/响位置精度的定位误差为： 根据基准分析， 0B ，利用上述定位方案，根据【 1】表 7 2 此值小于工件相应位置度公差的三分之一，即： (0 1 6 圆柱心轴两侧实施定位夹紧，具有定心作用。采用该定位方式，本道工序的工序尺寸的制造误差不影响 718H 孔的位置 度，次定位方案能满足加工要求。 （四）导向方案及导向元件的选择和设计 向方案 选择导向方案如上图所示。由于零件的生产为大批量生产，考虑到钻套磨损后可以更换，所以选择标准结构的可换钻套。钻套至工件表面的距离按 d=5 取。考虑本加工工序加工时钻钻头较细，为防止切屑将钻头别断，应有足够的排屑空间，故钻头至工件表面的距离取 6 向元件的设计 衬套与钻模板的配合选 H7/套与衬套的配合选 F7/此，根据表 700 J