花键轴毕业设计说明书.docx
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花键轴毕业设计说明书
第一部分工艺设计说明书
1•零件图工艺性分析
1.1零件结构功用分析
跟据零件简图分析:
该主轴零件的结构具有如下特点:
从形状上看该工件为阶梯结构
的花键轴,由于长度与直径之比L/D-5,所以该工件属于钢性主轴。
从表面加工类型看。
主要加工表面有圆柱面、花键、单键槽、螺纹,属于典型的加工表面,易加工。
1.2零件技术条件分析
1、尺寸精度:
两端轴段为020±0.008,中间轴段为025°o.03,026°o.oi,花键外圆03300.03,健齿宽8101,键槽宽度5^65键槽低与外圆母线的距离22為,花键轴总
长166;.05左端面与花键左端的距离57土0.3,花键左端与026;01轴段右端面的距离
95_0.3。
2、位置精度:
螺纹M24X1.5的左端面和026^.01的右端面相对于A、B两基面轴线的圆动误差为0.04mm。
花键齿面相对于A、B两基面轴线的平行度误差为38:
0.03mm,键槽与花键轴线的对称度误差为0.05mm。
3、表面粗糙度:
两端轴端020±0.008外圆和025红.03、026;.^外圆为Ra=0.8um,花键齿面及其左端面、螺纹M24X1.5的左端面和026^.01的右端面为Ra=1.6um,M24X1.5的螺纹及花键右端面为Ra=3.2um,花键齿根圆为Ra=6.3um,其余为Ra=6.3um。
1.3零件结构工艺性分析
零件的结构工艺性是指所设计的零件在满足使用的要求的前提下,制造的可行性和经
济性,它是评价零件结构设计优劣的主要技术经济指标之一。
零件切削加工的结构工艺性涉
及加工时的装夹、对刀、测量和切削效率等。
结论:
该轴结构较规则且为阶梯结构的花键轴,由于长度与直径之比L/D、5,所以该
工件属于钢行主轴。
从表面加工类型看。
主要加工表面有圆柱面、花键、单键槽、螺纹,属于典型的加工表面,采用一般的加工即可,但有些面表面精度要求较高,需进行磨削方可满
足要求。
在加工键槽和中心孔时,采用专用夹具定位和加紧,螺纹加工安排在半精加工后。
2.毛坯选择
2.1毛坯类型
毛坯是用来加工各种工件的坯料,毛坯主要有:
铸件,锻件,焊件,冲压件及型材等。
(1)铸件
对形状较复杂的毛坯,一般可以用铸造的方法制造。
目前大多数铸件采用砂型铸造,
对尺寸精度要求较高的小型铸件,可采用特种铸造,如永久型铸造,精密型铸造,压力铸造
等。
(2)锻件
锻件毛坯由于经锻造后可得到连续和均匀的金属纤维组织,因此锻件的力学性能较好,
常用于受力复杂的重要钢质零件。
其中自由锻件的精度和生产率较低,主要用于小批生产和大批生产锻件的制造。
模型锻件的尺寸精度和生产率较高,主要用于产量较大的中小型锻件。
(3)型材
型材主要有板材,棒材,线材等,常用截面形状有圆形,方形和特殊截面形状。
就其
制造方法,又分为热轧和冷拉两大类。
热轧型材尺寸较大,精度较低,用于一般的机械零件。
冷拉型材尺寸较小,精度较高,主要用于毛坯精度要求较高的中小型零件。
(4)焊接件
焊接件主要用于单件小批生产和大型零件及样机试制。
其优点是制造简单,生产周期短,节
省材料,重量轻。
但其抗震性较差,变形大,需经时效处理后才能进行机械加工。
根据轴类零件的特性:
在传递力矩过程中要承受很强的冲击力和很大的交变载荷,要
求材料应有较高的强度、冲击韧性、疲劳强度和耐磨性,而且其轮廓形状不复杂,故采用锻件。
零件尺寸不大,而且零件属于中批量生产,故采用模锻。
2.2毛坯余量确定
毛坯的形状和尺寸越接近成品零件,即毛坯精度越高,则零件的机械加工劳动量越少,
材料消耗越少,可充分提高劳动生产率,降低成本,但是毛坯制造费用会提高,在确定毛坯时,应根据机械加工和毛坯制造两方面考虑。
由于毛坯制造技术的限制,零件被加工表面的技术要求还不能从毛坯制造直接得到,
因此毛坯上某些表面需要留一定的加工余量,通过机械加工达到零件的质量要求。
查《机械设计与制造工艺简明手册》表10-8得:
毛坯单边余量公差为3:
5,L=176mm。
各倒角R=1mm。
2.3毛坯一零件合图草图
3、机械加工工艺路线确定
方案I:
5
锻件
10
热处理
正火。
15
车
粗车左端面及外圆各段,打中心孔。
20
车
半精车左端外圆及倒角切退刀槽。
25
车
车螺纹。
30
车
粗车右端面及外圆各段,打中心孔。
35
半
半精车右端外圆及倒角切退刀槽。
40
热处理
局部淬火。
42
修研
修研中心孔
45
磨
磨各轴段外圆。
50
铳
粗铳花键。
55
铳
精铳花键。
60
铳
铳键槽。
62
铳
铳键槽
65
磨
磨花键。
68
磨
磨键槽
70
清理
去毛刺。
75
检验。
80
入库。
方案II
5
锻件
10
热处理
15
车
粗车左端面,打中心孔。
20
车
粗车右端面,打中心孔。
25
粗车
粗车右端外圆各部。
30
粗车
粗车左端外圆各部。
35
修研
修研两中心孔。
40
半精车
左端外圆及倒角切退刀槽。
45
半精车
右端外圆及倒角切退刀槽。
50
精车
右端外圆及倒角切退刀槽。
55
精车
左端外圆及倒角切退刀槽。
60
半精车
螺纹。
65
铣
粗铣花键。
70
铣
半精铣花键。
75
铣
精铣花键。
80
热处理
局部淬火。
85
铣
铣键槽。
90
修研
修研中心孔。
95
磨
磨花键。
100
磨
磨各轴段外圆。
105
检验。
110
入库。
根据生产纲领,零件结构特点及技术要求条件和产品的发展情况等因素来综合考虑分析,对于数控机床零件的一般采用工序集中地原则(缩短辅助时间,而且易于保证加工表面之间的相互位置精度,并且减少了操作工人的人数和生产面积;缩短了工艺流程),所以对于内外圆柱面的加工选择方案I。
3.1加工方法分析确定
由于零件精度要求高,为使其达到要求,加工方法有粗车,半精车,磨削。
根据各表面加工要求各种加工方法所能达到的经济精度查表选择零件主要表面的加工
方法。
..20_0.008外圆柱面:
加工方案:
粗车——
半精车------
---磨削
公差等级:
IT11
IT9
IT7
粗糙度:
12.5
3.2
0.8
花键宽:
50.015
5_0.065
加工方案:
粗铳•
半精铳——
-磨削
公差等级:
IT11
IT9
IT8
粗糙度:
12.5
3.2
1.6
026°0.oi外圆柱面:
加工方案:
粗车------
半精车
--磨削
公差等级:
IT11
IT9
IT7
粗糙度:
12.5
3.2
0.8
3.2加工顺序的安排
车端面打中心孔一车外圆一车螺纹一磨削---铳花键键槽
加工工序的划分:
CD加工基准面
从图可知,先以两端面为开始工序进行加工这样就可以为后序的加工提供精基准。
C划分加工阶段
该零件的加工质量要求较高,因此加工阶段划分为:
粗加工、半精加工、磨削三个阶
段。
C次要表面可穿插在各阶段间进行加工
在加工各短轴肩时,放在半精加工,这样能使加工阶段更加明显。
热处理工序的划分:
由于材料是20Cr,进行加工时工件易变形,为了提高它的加工性能,在加工锻造该零
件前,要进行正火处理。
由于该零件的花键加工精度高,使它的耐磨性高,因此要进行局部淬火。
3.3定位基准选择
(1)选择精基准:
以两中心孔为精基准,采用两顶装夹定位,便于位置精度的保证。
为后续加工提供精基准。
(2)选择粗基准:
以外圆柱面为粗基准。
3.4加工阶段的划分说明
粗车左端面及外圆各段,打中心孔:
工序15
半精车左端外圆及倒角切退刀槽:
工序20
车螺纹:
工序25
粗车右端面及外圆各段,打中心孔:
工序30
半精车右端外圆及倒角切退刀槽:
工序35
磨各轴段外圆:
工序45
粗铳花键。
工序50
铳键槽:
工序60
3.5主要机加工工序简图
s日就和匸馬茁X、
蹄动
20车半精车左端外圆及倒角切退刀槽。
纵三礼自动卡盘
自由店嚼券h「2務动.LZSS
25车
车螺纹。
30车
35车
U:
M自动卡盘
自由度理制:
X,2轸峦L鬧
粗车右端面及外圆各段,打中心孔。
半精车右端外圆及倒角切退刀槽。
A*:
三抓自动卡盘
自由厦限制:
X.腾动,X.2齣
166
夹具:
議自动卡盘
I.2转动
磨各轴段外圆。
0.8/
V
S--45
C-J
00
■—.'
QO
csg
--——■■
1
E
L
1
F
夹虽左艮别型蚁右话斛世块自由度限埶±LI.Z務动
机、琲动
O
-a-a
gE
0.3/
V
3V/
H<
50
—■・一
粗铳花键。
宪臭;三扔目动卡盘自由度限制:
I.2移飙■庶动
60铳铳键槽。
夹期左右宵V塑块*加紧喔垂
自由度限亂削型块限戕躍动」■
4工序尺寸及其•公差确定
4.1基准重合时工序尺寸确定
加工表面033°0.03
加工内容
加工余量
精度等级
基本尺寸
工序尺寸及
其公差
毛坯
七.5
()
-4
39
039于
粗车
4mm
0
IT11()
-0.62
35
忆35-0.62
半精车
1.6mm
0
汀9("丿
-0.16
33.4
忆33.4_0」6
磨削
0.4mm
0
IT7()
-0.03
33
°33爲3
加工表面0260_o.01
加工内容
加工余量
精度等级
基本尺寸
工序尺寸及
公差
毛坯
H2.5
()
31
031^5
粗车
3mm
0
IT11()
_0.58
28
028^.58
半精车
1.6mm
0
IT9()
_0.12
26.4
忆26.4_0.12
磨削
0.4mm
0
IT()
_0.01
26
026打.01
4.2基准不重合时工序尺寸确定
(1)
F
.可
根据增减环的判别方法确定:
a,a2为减环,a3分别为增环。
基本尺寸:
Aq=A3—Ai—A?
=14
计算上偏差:
ES0=ES3—EI1—EI2=0.3+0.019+0.019=0.338
计算下偏差:
EIo=EI3—ESi—ES?
=—0.3
计算公差:
To^T1+T2+T3=0.019+0.019+0.6=0.638公差一致
0.338
故:
Aq=14_q.3
5•设备及其工艺装备确定
选择机床
CK6140、X52K、M131W
选择夹具
夹具有:
铳床专用夹具、车床专用夹具、卡盘,
选择道具
V型块
在车床上加工的工序,均选用YT15硬质合金车刀。
铳花键外圆,磨花键用PZA400K50X203A80M4V35
选择量具
该零件属于中批量生产,一般情况下尽量采用通用量具,根据零件表面的精度要求
和形状特点,参考有关资料如下:
外圆表面的公差级别为7级,在粗车,半精车中使用读数
值0.02,测量范围0—500游标卡尺,在精车中因为批量较大,为提高测量效率,故采用专用卡规来测量。
(此部分主要是确定各工序所用设备及其工装:
机床,刀具,夹具,量具的选择
6.切削用量及工时定额确定
-3300.03因表面粗糙度和尺寸有一定的要求故粗车,半精车,磨削,粗铳花键,精铳花键
1、粗车
选择切削深度:
单边总余量为3,粗车工序中Ap=2留下0.8给半精车,0.2给磨。
选择进给量:
考虑刀杆尺寸,工件直径及一定的切削深度,从表3-13中选f=0.5mm/r
选择切割深度:
根据工件材料20cr热处理(正火)及选定切削深度和进给量,从表3—
19中选u=1.4m/s(85m/min)
确定机床主轴转速:
机床主轴转速n的计算值为
n=1000v/3.14X43=630r/min
从表4.3-1机床轴箱标牌上查得实际的主轴的转速取710r/min
故切削速度v=3.14dn/1000=3.14X43X710/1000=1.6m/s(95.8m/min)
计算切削工时:
取切入长度I=2mm切出长度I2=2mm
则切削工时:
tm=2X72=2+2/710X0.5=25s
2、半精车
选择切削深度:
ap=1mm
选择进给速度:
根据工作材料及选定切削深度及进给量从表3-19中选取v=1.7m/s
定机床主轴转速:
n=1000X1.7X60/3.14X(43-6)=877.9r/min
从主轴箱表牌上查实际主轴转速取为900r/min
(4)计算切削工时:
nf=76/900X0.3=16.8min
3、粗铣花键
定铣削深度:
由于加工余量不大,故可一次走刀完成,择ac=zb0.7mm确定每齿进给量:
af=0.1mm
计算切削速度:
根据表3-27选刀具耐用度t=7.8X1000
由表3-29确定cv=68.5,zv=0.25,xv=0.3,yv=0.2,uv=0.1,pv=0.1,m=0.2
v=81.68s/min
选定机床主轴转速
n=1000v/3.14Xd=1000X81.68/3.14X100=260r/min
根据机床说明书选n=255r/min
实际切削速度为v=3.14dn/1000=3.14/100=80.07m/min
(5)计算基本工时
首先计算每分钟进给量fm=afzn=0.1X6X25153mm/min根据机床说明书选fm=165m/min
基本工时:
T基=L/fm=72+8.5+8.5/165=0.55min
7.工艺设计总通过一段时间的总结,在老师的指导下、及我和组员们的共同协作下,我初步完成了零件的基本工艺设计,其中包括了零件的结构功用分析、技术分析、结构工艺性分析,毛坯的选择,机加工工艺路线的选择,工序尺寸及其公差确定,设备及其工艺装备设定,切削用量及其工时定额的确等七大部分内容。
每一个小标题所要求的内容,我都细心用心的分析、查书、计算最后得出结果。
从中我收获了不少东西:
像余量的确定及计算、工序尺寸及其公差的确定、切削用量等,都可以在《机械制造技术教程》中查到。
对于零件毛坯的选择及确定可以查书《数控加工工艺设计》,加工路线
及顺序需要根据零件的性能及技术要求才能得出,这就要求我们対零件分析时细心注意精度要求、技术要求、表面质量要求等。
很短的时间内,我巩固了以前学过的一些重要内容,如:
《机械制图》、《机械制造技术》、《公差》中学过的知识,还对今年所学的《数控化加工工艺》中的知识掌握的更加牢靠。
同时我深深的发现,自己对学过的东西很多时候都是“丢了芝麻忘了西瓜”,这次翻书以后,
才知道什么叫“书到用时方恨少”,真的是受益匪浅。
当然了,这对我后面的设计也是有很大的帮助的。
第二部分第60号工序夹具设计说明书
1•工序尺寸精度分析
本工序加工键槽,保证轴肩与键槽右端的长度为7,和外圆到键槽底部的距离2200.1及
键宽5;06;该工序在X52K机床上加工,零件属于中批量生产。
2•定位方案确定
根据工件的加工要求,该工件必须限制工件的六个自由度,现根据加工要求来分析其
必须限制的自由度数目及基准选择的合理性。
(1)为了保证22^.1必须限制Z向的移动及X向的转动。
(2)为了保证5眾5和槽面的对称度必须保证Z向的转动,X向的移动,Y向的转
动。
(3)为了保证轴肩与键槽右端的长度为7,必须限制Y向的移动。
3•定位元件确定
综上分析:
为了限制六个自由度,其中的Z移动Z转动X移动X转动用两个V型块
限制,Y移动由右端V型块上带有一挡块挡在..26的右端面限制,Y的转动由•一25的外圆柱面上的夹紧力限制。
4•定位误差分析计算
'5注:
V型块夹角a=90。
基准位移误差:
工件以外圆柱面在V型块定位,由于工件定位面外圆直径有公差SD,因此对一批工件来说,当直径由最小D—SD变大到D时,工件中心(即定位基准)将在V型块的对称中心平面内上下偏移,左右不发生偏移,即工件由0“变大到02,其变化量OjO?
(即基准位
移误差△)从图(a)中的几何关系退出:
△丫=0102=
SD
a
2SIn
2
基准不重合误差:
Oi不动,当工件直径由最小
从图(b)中设计基准与定位基准不重合,假设定位基准
ADAD
D-AD变到最大D时,设计基准的变化量为云,即基准不重合误差AB=2。
H
E
O
屮
=y
'i
r
JJ
从图(c)中可知,设计基准为工件的下母线。
即,上述方向由a到a'与定位基准0勺变
5•夹紧方案及元件确定
工件在定位时为了保证定位的精度需要在外圆面上加个压板。
6•夹具总装草图
到。
2的方向相反,故其定位误差
AD是厶Y与厶B之差.
a
2SIn
2
AD=AY-AB=—
巴=0.207AD=0.207X0.01=0.00207
2
1
AD=0.00207V—T
3
即满足要求
■'-•
-S
第三部分第45号工序量具设计说明书
1•工序尺寸精度分析
本工序是测量轴..20_0.008精度等级为IT7.
2•量具类型确定,
对.一20_0.008尺寸用卡规来进行检测,量具的材料为T10A,测量面的硬度为
HRC58—65。
3•极限量具尺寸公差确定
(1)确定工作量规制造公差和位置要素值,因20_0.008的上篇差为es=+0.008,下偏差
ei=—0.008,查表6-1得IT7,尺寸为.一20IT7的量规公差T=0.0024mm,位置要素
Z=0.0034mm。
(2)计算工作量规的极限偏差..20IT7轴用卡规:
通规:
上偏差=es—Z+T.2==0.008-0.0034+0.00242=+0.0058
下偏差=es—Z—T2=0.008—0.0034—0.00242=+0.0034
通规尺寸:
Dt=•一200.0058
磨损极限为es=0.008
止规:
上偏差=ei+T=—0.008+0.0024=—0.0056
下偏差=ei=—0.008
止规尺寸:
Dz=._20:
.00;
5.极限量具结构设计
4•极限量具尺寸公差带图
—
200058
H
X/////7/A
20.0034
0
ii
199944
19.9944
19.992
第四部分第35号工序数控编程设计说明书
1•工序数控加工工艺性分析
第35号工序为半精车,完成零件右端外圆各段的加工,尺寸精度要求较高,需要将
加工面的粗糙度加工至3.2,以便磨削加工精度达到0.8。
2•走刀路线的确定
(1)采用三抓卡盘装夹,半精车右端各段。
(2)精车槽子。
3•刀具及切削用量的选择
(1)刀具的确定
该零件的数控加工中主要为车外圆,车槽子,槽子端面精度要求较高,所以要求一把
外圆车刀,切槽刀。
具体的刀具选择如下:
刀具编号
刀具名称
刀具规格
刀具材料
加工表面
T0101
外圆车刀
90。
刀尖
YT15
外圆
T0202
切槽刀
刀宽2mm
YT15
槽子
(2)切削用量的确定
切削用量的合理选择直接影响到零件的表面质量以及加工效率,因此切削用量的选择
是数控加工工艺编制中必不可少的一部分。
根据经验以及查表确定该零件在数控加工中的切
削用量,如下表所示
加工表面
刀具号
主轴转速r/min
背吃刀量mm
进给速度mm/min
车外圆
T0101
900
0.8
100
切槽
T0202
400
50
4•编程原点的确定及数值计算(宋体、加黑、四号)
本零件属于轴类零件,编程原点可直接设在零件的轴端面中心上
该零件的数值均为小数,在编程时,各进给刀点的数据可以通过计算得知,具体对照
程序。
5•程序编写及程序说明
编程是零件加工的加工顺序,刀具运动轨迹的数据,工艺参数(主运动和进给运动速
度,切削深度)以及辅助操作加工信息。
N10O0001
程序号
N20T0101
换1号刀,调用1号刀具补偿
N30M03S1000
主轴正转,转速1000r/min
N40M08
切削液开
N50G00X30Z5
快速运动到循环起点
N60G71U1R1
N70G71P80Q170UO.3W0
N80GOOX18
循环程序第一段
N90G01Z0F0.15S1000
靠近工件
N100X20Z-1
倒角
N110Z-14
车020外圆
N120X24
车026右端面
N130X26Z-15
倒角
N140Z-59
车026外圆
N150X27
车033右端面
N160X33Z-62
倒角
N170G00X100Z100
退刀,远离工件
N180T0202
换2号刀调用2号刀具补偿
N190MO3S500
主轴正转,转速为500/min
N200GOOX30Z-14
刀具运动到指疋位置
N210G01X19F0.08
切槽
N220X30
退刀
N230Z-59F0.2
刀具运动到指疋位置
N240X24F0.08
切槽
N250X40F0.2
退刀
N260G00X100Z100
远离工件
N270M09
切削液关
N280M05
主轴停止
N290M30
程序结束
第五部分毕业设计体会
时至今日,两个月的毕业设计终于可以画上一个句号,但是现在回想起来做毕业设计的整个过程,颇有心得,其中有苦也有甜,不过乐趣尽在其中。
这是我第一次从事这种有难度的题目,接受任务以前觉得毕业设计只是对这近几年来所学知识的单纯总结,但是通过这次做毕业设计发现自己的看法太片面。
毕业设计不仅是对
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- 花键轴 毕业设计 说明书