花键套设计0609.docx
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花键套设计0609.docx
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花键套设计0609
荆楚理工学院
课程设计成果
学院:
班级:
学生姓名:
学号:
设计地点(单位):
设计题目:
完成日期:
年月日
指导教师评语:
__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
成绩(五级记分制):
教师签名:
荆楚理工学院课程设计任务书
设计题目:
花键套零件的机械加工工艺规程及工序的设计计算
学生姓名
课程名称
机械制造基础
专业班级
11数控3班
地点
教学楼
起止时间
2013年6月10号―2013年6月28日
设计内容及要求
完成 花键套 机械加工工艺规程设计(零件图见附图),内容及要求如下:
①手绘一张零件图;
②选择热处理方法;
③选择毛坯制造方法和工艺参数,绘制详细的毛坯图一张(A4);
④拟定零件的机加工工艺路线,选择加工设备、刀具、夹具、量具,进行详细的机加工工序设计(工序余量。
尺寸、工序公差、切削用量、工时定额),工时要求只选个别工步计算即可;
⑤完成工艺过程卡一张(A4);
⑥完成所有机加工工序的工序卡(A4);
⑦完成设计说明书编写(格式见课程设计管理规定),并装订成册,装订顺序为:
封面、任务书、目录、正文、卡片图纸。
⑧同组学生设计参数一致率不能超过30%。
进度要求
算中间周六、周日共18天。
准备资料、读图、绘图 2天
毛坯制造工艺设计 1天
加工路线拟定 2天
加工装备选择 1天
工序设计及计算 4天
工艺卡、工序卡、工序图填画 3天
说明书编写 2天
电子稿排版 2天
整理装订 1天
参考资料
机械制造工艺手册 机械制造技术 互换性与技术测量
机床手册 机械制造课程设计指导书 等方面书籍或手册资料
其它
说明
1.本表应在每次实施前一周由负责教师填写二份,教研室审批后交学院院备案,一份由负责教师留用。
2.若填写内容较多可另纸附后。
3.一题多名学生共用的,在设计内容、参数、要求等方面应有所区别。
教研室主任:
指导教师:
韩健
2013年6月8日
目录
1零件的分析2
1.1零件的工艺分析2
1.2花键套的技术要求3
2毛坯的选择3
2.1毛坯种类的选择3
2.2毛坯制造方法的选择4
2.3毛坯形状及尺寸的确定4
3工艺路线的拟定5
3.1定位基准的选择5
3.2零件表面加工方案的选择5
3.3加工阶段的划分6
3.4工序顺序的安排6
3.4.1.机械加工顺序6
3.4.2热处理工序的安排6
3.4.3辅助工序的安排6
3.5机床设备及工艺设备的选用8
3.6确定工艺路线9
3.6.1工艺分析10
4确定加工余量和工序尺寸10
4.1各表面加工工序10
5确定切削用量及基本工时11
5.1工序20计算11
5.2工序3013
5.3工序50计算14
5.4工序60计算15
5.5工序70拉花键孔17
5.6工序80计算17
5.7工序90计算20
6总结21
参考文献22
1零件的分析
1.1零件的工艺分析
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。
1.2花键套的技术要求
1.1.1花键套的主要基准是Φ25±0.0065mm外圆轴线。
1.1.2外圆锥
mm表面对Φ25±0.0065mm内孔轴线的径向跳动公差为0.02mm,粗糙度Ra0.8μm。
1.1.3内花键孔
mm表面对Φ25±0.0065mm外圆轴线的同轴度公差为0.01mm,粗糙度Ra1.6μm。
1.1.5普通外螺纹的中径、顶径的公差带的偏差代号为g,公差等级为6级。
1.1.6Φ25±0.0065mm外圆表面粗糙度为Ra0.8μm。
(1)将各个需要加工表面的尺寸精度、粗糙度、形位精度绘制为下表1-1。
表1-1零件技术要求分析
加工表面名称
尺寸精度
粗糙度/um
形位精度
外圆
Φ34
mmIT7
1.6
外圆Φ25±0.0065
Φ25±0.0065mmIT6
0.8
内孔Φ21
Φ21IT7
3.2
锥面
1:
8锥度
0.8
与Φ25内孔轴线的径向跳动公差为0.02mm
螺纹
公称直径为27普通外螺纹的中径、顶径的公差带的偏差代号为g公差等级6级
3.2
内孔
mmIT7
1.6
与Φ25中心线同轴度公差为0.01mm
退刀槽2*1
2*1IT8
3.2
退刀槽6*2
6*2IT78
3.2
(2)技术条件为:
调制处理、倒角1*45°。
2毛坯的选择
2.1毛坯种类的选择
机械零件的毛坯主要可分为铸件、锻件、冲压件、焊接件、型材等多种。
锻件常用作受力情况复杂。
重载、力学性能要求较高零件的毛坯。
毛坯选择时应考虑零件材料、零件的力学性能要求、零件的形状及尺寸、零件毛坯的生产条件、毛坯制造的经济性、采用新工艺、新技术、新材料的可能性几方面的因素。
根据以上零件毛坯的选择原则毛坯种类选用锻件。
2.2毛坯制造方法的选择
因零件的材料为45钢,小批量生产。
花键套的尺寸为Φ34×86,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。
2.2.1锻件不应有裂缝,锻件表面应清除毛刺、披缝结瘤和粘砂等。
2.2.2调质处理:
硬度235HBS,以消除内应力,改善切削加工性能。
2.2.3未注倒角的为1×45º。
2.3毛坯形状及尺寸的确定
根据表面最终尺寸及机械加工余量计算毛皮尺寸如表2-1。
表2-1毛坯尺寸及加工余量
最终表面尺寸(mm)
加工余量(mm)
毛坯尺寸(mm)
外圆
3.2+0.3+0.3
Φ37.8
外圆Φ25±0.0065
10+1+0.5+0.3
Φ36.8
长度86
5+0.15+0.2+0.2
91.55
选毛坯尺寸为Φ38×92的轴。
形状如下图。
毛坯形状
3工艺路线的拟定
3.1定位基准的选择
粗基准选择毛坯表面,精基准选择遵循基准重合基准统一,互为基准自为基准原则,具体选择方法如下:
该零件图中较多尺寸都以Φ25±0.0065mm外圆为设计基准。
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3-1。
表3-1加工部位基准的选择
加工部位
基准选择
mm外圆、
毛坯外圆中心线
Φ25±0.0065mm外圆
mm外圆中心线及端面
Φ25±0.0065mm外圆、车Φ14mm孔、车孔Φ18
mm外圆中心线及端面
Φ34
mm外圆、Φ27mm外圆、车锥面
Φ25±0.0065mm外圆中心线及端面
拉花键孔
花键孔中心线
退刀槽、螺纹M27×1.5-6h
花键孔中心线及端面
磨Φ25±0.0065mm外圆
花键孔中心线及端面
磨Φ34
mm外圆
磨外圆锥面
3.2零件表面加工方案的选择
方案选择如下表3-2。
表3-2各表面加工方案
加工表面名称
经济精度
粗糙度/um
加工方案
备注
外圆
IT7
1.6
粗车-半精车-磨
表1-9
外圆Φ25±0.0065
IT6
0.8
粗车-半精车-磨
表1-9
内孔Φ21
IT8
3.2
钻-镗
表1-10
锥面
IT7
0.8
粗车-半精车-磨
表1-9
螺纹
IT6
3.2
车
表1-12
内孔
IT7
1.6
钻-拉
表1-10
退刀槽2*1
IT8
3.2
车
表1-9
退刀槽6*2
IT8
3.2
车
表1-9
3.3加工阶段的划分
该零件加工质量要求较高,可将加工阶段划分为粗加工,半精加工和磨削。
在粗加工阶段,首先将精基准准备好,使后续工序都可采用精基准定位加工。
保证其他加工表面的精度要求。
然后钻Φ15mm孔和Φ12mm孔。
工序的集中和分散,该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,大部分路线都采用通用和工艺装置。
3.4工序顺序的安排
3.4.1.机械加工顺序
(1)遵循“先基准后其他”的原则。
首先加工基准——Φ25±0.0065mm外圆轴线。
(2)遵循“先粗后精”的原则。
先安排粗加工工序,然后再安排加工工序。
(3)遵循“先主后次”的原则。
先加工主要表面——
mm外圆、Φ25±0.0065mm外圆
(4)遵循“先面后孔”的原则。
首先加工各个端面和表面,后加工各个孔。
3.4.2热处理工序的安排
粗加工后半精加工前进行调质处理。
3.4.3辅助工序的安排
按图纸对零件的精度和要求进行检验
工艺路线方案一:
工序:
工序10.车粗车外圆
mm
工序20.钻Φ15孔
工序30.车粗车外圆Φ25±0.0065
工序40.热处理调质
工序50.车半精车Φ25±0.0065mm外圆
工序55.镗镗,镗Φ21mm孔,Φ12花键内孔
工序60.车半精车
mm外圆毛坯,
工序65.车精车M27×1.5外圆
工序70车半精车1:
8锥面
工序75拉拉花键孔
工序80.切槽
工序85.车车螺纹M27×1.5-6g.
工序90.磨磨外圆
mm,Φ25±0.0065mm外圆,1:
8圆锥面
工序100检验
工艺路线方案二:
工序:
工序10.车粗车外圆
mm
工序20.车粗车外圆Φ25±0.0065
工序30.热处理调质
工序40.车半精车Φ25±0.0065mm外圆
工序50.车半精车
mm外圆毛坯,
工序60.车精车M27×1.5外圆
工序65.切槽
工序70.车车螺纹M27×1.5-6g.
工序75.钻Φ15孔
工序80.镗镗Φ21mm孔,Φ12花键内孔
工序85拉拉花键孔
工序90.磨磨外圆
mm,Φ25±0.0065mm外圆,1:
8圆锥面
工序100检验
两个工艺方案的比较与分析:
两个工艺方案前面一样。
方案一、方案二都能满足精度和加工要求,而方案一较方案二,能够更加的节约时间,提高生出效率,增加效益。
花键套是薄壁件,应以孔作为基准,螺纹等次要表面放到后面加工。
后面的工序均以孔和端面定位,故基准是重合的,两方案在这点是相同的。
另外,选择方案时还应考虑工厂的具体条件等因素,如设备,能否借用工、夹、量具等。
本次设计选择工艺路线一。
采用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。
3.5机床设备及工艺设备的选用
根据以上所诉可列机床设备及工艺装备如下表所示:
表3.5-1机床设备及工艺装备
工序号
内容
设备
20
粗车
mm外圆及端面
CA6140卧式车床、P10外圆车刀、游标卡尺、通用夹具
钻
mm孔
Φ14mm标准麻花钻
扩
mm孔
Φ15mmP10扩孔钻
孔口倒角
P10倒角车刀
续表3.5-1
工序号
内容
设备
30
粗车Φ25±0.0065mm外圆及端面
CA6140卧式车床、P10外圆车刀、游标卡尺、通用夹具
50
精车Φ25±0.0065mm外圆及端面
CA6140卧式车床、P10外圆车刀、游标卡尺、通用夹具
镗Φ12mm孔
T68卧式铣镗床、硬质合金刀头、通用夹具
60
精车Φ34-0.030mm外圆及端面
CA6140卧式车床、P10外圆车刀、游标卡尺、通用夹具
车Φ27mm外圆
CA6140卧式车床、P10外圆车刀、游标卡尺、通用夹具
车30mm长1:
8锥面
CA6140卧式车床、P10外圆车刀、游标卡尺、通用夹具
镗Φ21mm孔
T68卧式铣镗床、硬质合金刀头、通用夹具
70
拉花键孔
L6110卧式拉床、通用夹具、六孔花键拉刀
80
车M27×1.5-6g螺纹
CA6140卧式车床,螺纹刀,螺纹千分尺
切2×1、6×2槽
CA6140卧式车床,切槽刀,游标卡尺
90
磨Φ25±0.0065mm外圆
M1432A万能磨床、白刚玉砂轮、花键心轴
磨
mm外圆
M1432A万能磨床、白刚玉砂轮、花键心轴
磨30mm长1:
8锥面
M143A2万能磨床、白刚玉砂轮、花键心轴
3.6确定工艺路线
表3.6-1拟订加工路线如下:
工序号
工序名称
工序内容
加工车间
工艺装备
10
下料
Φ38×92mm
准备
20
车
夹毛坯外圆,车端面,粗车外圆Φ34-0.030mm毛坯
金工
CA6140
三爪卡盘
外圆至Φ36.8-0.030mm,长度大于50mm。
钻Φ15孔深42mm.
30
车
夹Φ34-0.030mm毛坯外圆,车端面总长大于87mm。
金工
CA6140三爪卡盘
粗车Φ25±0.0065mm毛坯外圆.
40
热处理
调质235HBS
热处理
50
车
夹Φ34-0.030mm毛坯外圆,半精车Φ25±0.0065mm
金工
CA6140三爪卡盘
外圆毛坯至Φ25.3±0.0065mm。
镗Φ12花键内孔至Φ13.5mm,孔口倒角1×45º
60
车
夹Φ25±0.0065mm毛坯外圆,车端面保证总长86mm。
金工
CA6140三爪卡盘
半精车Φ34-0.030mm外圆毛坯,
精车M27×1.5外圆至尺寸要求,镗Φ21mm孔,
续表3.6-1
工序号
工序名称
工序内容
加工车间
工艺装备
60
车
孔口倒角1×45º。
精车1:
8锥面,留磨量0.3mm。
金工
CA6140
70
拉
以Φ13.5mm孔及端面为基准拉花键孔至尺寸精度要求。
金工
拉床L6110
80
车
以花键孔及端面为基准切槽2×1和6×2。
金工
CA6140花键心轴
外圆各处倒角。
车螺纹M27×1.5-6g.
90
磨
以花键孔及端面为基准磨Φ25±0.0065mm外圆,
金工
M1432A
花键心轴
磨Φ34-0.030mm外圆至尺寸要求,
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
3.6.1工艺分析
3.6.1.1该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。
3.6.1.2在拉削过程中以
mm内孔和35mm长度左端面作为定位基准,所以在半精车工序中要保证
mm内孔和端面位置度的要求,加工时要注意工艺要求。
3.6.1.3工序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Φ25±0.0065mm外圆和1:
8外锥面,对花键孔的同轴度的位置精度。
3.6.1.4工序80磨锥面中即要保证1:
8外锥面的锥度精度,有要控制
mm外圆长度10mm,因锥度较大,每磨小径0.12mm左右时就要涉及到长度1mm的误差。
3.6.1.5花键套的热处理工序,调质处理主要目的是使零件可获得良好的综合机械性能
4确定加工余量和工序尺寸
4.1各表面加工工序
4.1.1Φ34外圆的加工工序见表4-1。
表4-1Φ34表面加工工序
工序名称
工序余量(mm)
经济等级
工序基本尺寸
工序尺寸及公差(mm)
粗车
3.4
IT13
38-3.4=34.6
Φ34.6
半精车
0.3
IT8
34.6-0.3=34.3
Φ34.3
磨
0.3
IT6
34.3-0.3=34
4.1.2Φ25外圆的加工工序见表4-2。
表4-2Φ25表面加工工序
工序名称
工序余量(mm)
经济等级
工序基本尺寸
工序尺寸及公差(mm)
粗车
11.4
IT12
38-11.4=26.6
Φ26.6
半精车
1.3
IT8
25.6-0.3=25.3
Φ25.3
磨
0.3
IT6
25.3-0.3=25
Φ25±0.0065
4.1.31:
8锥面的加工工序见表4-3。
表4-31:
8锥面加工工序
工序名称
工序余量(mm)
经济等级
工序尺寸及公差(mm)
半精车
1.5
IT11
1:
8锥面
磨
0.3
IT6
1:
8锥面
4.1.4M27螺纹的加工工序见表4-4。
表4-4M27螺纹的加工工序
工序名称
工序余量(mm)
经济等级
工序基本尺寸
工序尺寸及公差(mm)
车削Φ27外圆
7
IT11
34-7=27
Φ27
攻螺纹
1.96
IT6
0.8+0.6+0.4+0.016
M27×1.5-6g
4.1.5Φ21孔的加工工序见表4-5。
表4-5Φ14孔的加工工序
工序名称
工序余量(mm)
经济等级
工序基本尺寸
工序尺寸及公差(mm)
钻孔
13
IT11
0+13=13
Φ13
镗孔
8
IT8
13+8=21
Φ21
4.1.6端面的加工工序见表4-6。
表4-6端面的加工工艺
工序名称
工序余量(mm)
经济等级
工序基本尺寸
工序尺寸及公差(mm)
粗车
5.65
IT13
91.35-5.65=86.35
86.35
半精车
0.2
IT10
86.35-0.2=86.15
86.15
精车
0.15
IT9
86.15-0.15=86
86
5确定切削用量及基本工时
5.1工序20计算
粗车Φ
mm外圆及端面,钻、镗
mm孔,孔口倒角。
5.1.1粗车Φ
mm外圆及端面
5.1.1.1确定背吃刀量ap。
端面总加工余量为0.6mm,一次走刀加工完成,ap=0.6mm。
5.1.1.2确定进给量f。
查[2]表5-36得f=0.4~0.5mm/r,根据T68卧式万能镗床的横向进给量查[2]表4-25取f=0.46mm/r.
5.1.1.3确定切削速度Vc。
查[3]表5-110得Cv=242,m=0.2,xv=0.15,yv=0.35,kMv=0.77,kHv=1.18,khv=0.8,ktV=0.81,ktv=1.0,刀具寿命选T=60min。
(5-1)
=
×0.77×1.18×0.8×0.81×1.0
=89m/min
5.1.1.4确定机床主轴转速n。
n=1000Vc/πdw(5-2)
=1000×89/π×50r/min
=557r/min
查[2]表4-25得相近较小的机床转速为n=500r/min.所以实际的切削速度Vc=89m/min.
5.1.1.5计算基本时间T0。
切削加工长度L=50mm,端面车刀选用主偏角kr=90°,背吃刀量ap=0.6mm,查[3]表5-111得切出及切人量y+△=2mm。
(5-3)
=
=0.22min
5.1.1.6确定辅助时间Tf。
查[2]表5-49得装夹工件时间为0.8min,启动机床为0.02min,启动调节切削液为0.05min,取量具并测量尺寸为0.5min,共计T辅助=1.37min.
5.1.2钻
mm孔至Φ14
mm
5.1.2.1确定进给量f。
查[2]表5-22得f=0.4~0.5mm/r,根据T68卧式万能镗床的横向进给量查[2]表4-25取f=0.46mm/r。
5.1.2.3确定切削速度Vc。
查[3]表5-110得Cv=242,m=0.2,xv=0.15,yv=0.35,kMv=0.77,kHv=1.18,khv=0.8,ktV=0.81,ktv=1.0,刀具寿命选T=60min。
故
=
×0.77×1.18×0.8×0.81×1.0
=20m/min
5.1.2.4确定机床主轴转速n。
n=1000Vc/πdw
=1000×20/π×50r/min
=455r/min
查[2]表4-5得相近较小的机床转速为n=350r/min.所以实际的切削速度Vc=25.6m/min.
5.1.3镗
mm孔至Φ15
mm。
5.1.3.1确定背吃刀量ap。
端面总加工余量为0.5mm,一次走刀加工完成,ap=0.5mm。
5.1.3.2确定进给量f。
查[2]表4-251得f=0.4~0.5mm/r,根据T68卧式万能镗床的横向进给量查[2]表2-25取f=0.49mm/r.
5.1.3.3确定切削速度Vc。
查[3]表5-110得Cv=242,m=0.2,xv=0.15,yv=0.35,kMv=0.77,kHv=1.18,khv=0.8,ktV=0.81,ktv=1.0,刀具寿命选T=60min。
故
=
×0.77×1.18×0.8×0.81×1.0
=1100m/min
5.1.3.4确定机床主轴转速n。
n=1000Vc/πdw
=1000×1100/π×50r/min
=1150r/min
查[2]表4-25得相近较小的机床转速为n=1000r/min.所以实际的切削速度Vc=83.8m/min.
5.1.4孔口倒角:
查[5]表2-11取n=700r/min,
T0=0.03min,
Tf=0.08min。
5.2工序30
计算粗车Ф25
mm外圆及端面
5.2.1确定背吃刀量ap。
端面总加工余量为5mm,两次走刀加工。
ap=2.5mm
5.2.2确定进给量f。
查[2]表5-2得f=0.4~0.5mm/r,根据CA6140卧式车床的横向进给量查[2]表4-3取f=0.46mm/r。
5.2.3确定切削速度Vc。
查[3]表5-110得Cv=242,m=0.2,xv=0.15,yv=0.35,kMv=0.77,kHv=1.18,khv=0.8,ktV=0.81,ktv=1.0,刀具寿命选T=60min。
故
=
×0.77×1.18×0.8×0.81×1.0
=71.85mm/r
5.2.4确定机床主轴转速n.
n=1000Vc/πdw
=457r/min
查[2]表2-11得相近较小的机床转速n=350所
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