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1、 機械加工工藝課程論文 題目： 花鍵軸加工工藝設計 班級： 機制1303 姓名： 陳富龍 學號： 1304061100 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，應力集中，軸與轂強度削弱小加工方便，在機械制

2、造中應用非常廣泛。 其中，該矩形花鍵軸按國家標準，為花鍵的中系列，經過查表（教材《互換性與測量技術》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*10d9 GB/T1144-2001。 花鍵軸 1.2零件結構分析 根據零件簡圖分析：該主軸零件的結構有以下特點：從形狀上看該工件為階梯結構的花鍵，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、公差及技術要求齊

3、全。但花鍵外圓柱面Φ40f7mm與右端外圓柱面Φ35k6mm要求Ra0.8m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軸徑向設計基準是軸中心線，軸向設計基準是花鍵外圓柱面Φ40f7mm的左端平面?；ㄦI徑向設計基準為Φ40f7mm外圓柱面。M12螺紋孔的徑向設計基準是軸中心線，軸向設計基準是花鍵外圓柱面Φ40f7mm的左端平面。M5徑向設計基準為花鍵外圓柱面Φ40f7mm的左端平面，軸向設計基準與花鍵呈30角?？傮w來說，這個零件的工藝性較好。 1.3.1技術要求 該零件屬于軸類零件，主要構成表面主要為外圓、倒角、退刀

4、槽、鍵槽、內螺紋和外花鍵等；各軸段裝配表面粗糙度要求極高，Ra達0.8m，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Φ35mm（基面B）以及花鍵大徑Φ40mm（基面A）的加工尤為重要，它們分別與退刀槽側面、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0.8m。退刀槽與花鍵健齒側面Ra達1.6m；兩鍵槽的側面Ra達1.6m；其余則要較低Ra只需達到12.5m，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。 1.3.

5、2零件技術要求分析 (1)尺寸精度 右端軸段為Φ35mm，花鍵外圓為Φ40 mm ，花鍵齒根圓Φ34.2 mm，鍵齒寬10 mm ，鍵槽寬8 mm，鍵槽底與外圓母線距離4.5（30.5）mm ，花鍵軸總長191 mm ，右端面與花鍵右端的距離30 mm。 (2)位置精度 Φ40f7在全長上的錐度和不圓度不大于直徑公差之半。 花鍵的不等分累積誤差和鍵對Φ40f7的不對稱度不大于0.03。 花鍵的側面對Φ40f7軸線的不平行度不大于0.04。 Φ35k6對Φ40f7的徑向跳動不大于0.04。 兩個8H8鍵槽對Φ35k6軸線的不對稱度不大于0.05。 (3)表面粗糙度 花鍵外圓Φ

6、40f7和Φ35k6外圓面表面粗糙度為Ra=0.8m，花鍵齒側面及其花鍵左、右端面表面粗糙度為Ra=1.6m ，兩鍵槽側面和花鍵齒根圓表面粗糙度為Ra=3.2m，其余表面為Ra=12.5m。 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，冷卻后經落砂、清理和后處理等，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

7、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。鑄件過程建造了精致的顆粒結構，并改進了金屬的物理屬性。在零部件的現實使用中，一個正確的設計能使顆粒流在主壓力的方向。 鍛件毛坯由于經鍛造后可得到連續(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零件。其中自由鍛件的精度和生產率較低，主要用于小批生產和大型鍛件的制造。模型鍛造件的尺寸精度和生產率較高，主要用于產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

8、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和大型零件及樣機試制。其優(yōu)點是制造簡單、生產周期短、節(jié)省材料、減輕重量。但其抗振性較差，變形大，需經時效處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

9、材料為45鋼，在工作過程中經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，而且零件的輪廓尺寸不大，可采用模鍛成形。從提高生產率和保證加工精度上考慮也是應該的。 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。 2.3確定鍛件毛坯尺寸 花鍵外圓柱面Φ40f7mm與右端外圓柱面Φ35k6mm表面粗糙度要求為Ra0.8m，毛坯為鍛件。其工藝路線為粗車——（調制）——半精車——精車——（淬火）——粗磨——精磨——車——清洗——檢驗。

10、 2.4確定毛坯的熱處理方式 45鋼是最常用的中碳調質鋼，綜合力學性能良好，淬透性低，水淬時容易產生裂紋，小型件宜采用調質處理，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——（正火）——粗加工——（調制）——精加工——（感應加熱表面淬火）——（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、精車和磨削時應該選擇基準軸線為定位基準（右Φ35基準圓柱、花鍵外徑Φ40），軸兩端鉆

11、中心孔，用兩頂尖裝夾。兩端中心孔相關尺寸和位置精度以及粗糙度是影響加工精度的重要因素，因此工件在調質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； 根據相關的技術要求，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

12、一頂的裝夾方法，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、加工經濟精度與表面粗糙度相關內容，其加工方法如下。 (1)Φ40mm與Φ35mm外圓面。表面粗糙度為Ra0.8m，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體端面，尺寸精度要求不高，表面粗糙度為Ra1.6m及Ra12.5m兩種要求。要求Ra1.6m的端面可粗車、半精車和粗磨，要求Ra12.5m的端面經粗車即可達到要求。 (3)槽。槽寬和槽深公差等級為IT8,表面粗糙度為Ra3.2m，需采用三面刃銑刀，粗銑、半精銑。 (4)螺紋孔。未注公差尺寸，根據GB1800-79規(guī)定其公差等級按IT14，需進行鉆孔。