航空制造工程学院机械制造工艺课程设计课程名称：机械制造工艺及装备设计课题：传动轴花键轴机械加工工艺规程及夹具设计专业：机械设计制造及其自动化班级：姓名：学号：评分：指导老师：（签字）2012年12月目录一零件分析 (1)二工艺规程设计 (1)三夹具设计 (8)四设计心得 (10)五参考文献 (11)一、零件的分析（一）零件的作用题目所给的零件是花键传动轴，为花键传动中的传动轴，起传动的作用。
二、工艺规程设计(一)确定毛坯的制造形式选择锻件毛坯。
（二）基面的选择基准的选择：该零件既是花键轴又是阶梯轴，其加工精度要求较高，因此选中心孔B3/7.5做为设计和工艺基准。
（三）制定工艺路线制定工艺路线的出发点,应当是使零件的几何形状、尺寸精度及位置精度等技术要求能得到合理的保证,在生产纲领已确定的情况下,可以考虑采用万能性机床配以通用工、卡具,并尽量使工序集中来提高生产率。
除此之外，还应当考虑经济效果，以便使生产成本尽量下降。
工艺路线方案：10 下料（棒料）20 夹一端，车端面，见平即可，钻中心孔B3/7.530 倒头装夹工件，车端面，保证总长170mm40 以两中心孔定位装夹工件，粗、精车∅35及∅38外圆，倒角。
50 以两中心孔定位装夹工件，粗、精车∅51及∅45外圆，倒角。
60一夹一顶装夹工件，粗、精铣花键70 热处理：调质处理255—302HB80 按图样要求检查各部尺寸及精度。
（四）机械加工余量、工序尺寸及毛皮尺寸的确定“花键传动轴”，零件材料为40MnB，硬度为255—302HB，毛坯质量为6ｋｇ。
生产类型为小批量生产，选择锻件毛坯。
据以上原始资料及加工路线，分别确定各加工表面的机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸如下：1. 外圆表面延轴线方向长度方向的加工余量及公差。
查《机械制造工艺设计简明手册》表2.2～2.5，取φ38，φ45端面长度余量均为5mm （均为双边加工）车削加工余量为： 粗车 1.5mm 半精车 1mm 精车 0.5mm 2. 其他尺寸直接锻造得到由于本设计规定的零件为小批量生产，应该采用工序集中加工。
（五）确立切削用量及基本工10 下料 1. 加工条件工件材料：40MnB ，σ b =0.6GPa 《机械工程材料》表5—6 ，255—3 02HB ，型钢。
机床：CR6150《工艺手册》表7—4刀具：W18Cr4V 高速钢 ，牌号W18，硬度63—66HRC ，Ａ型机夹切断车刀：ｈ=20ｍｍ，ｂ=22ｍｍ，Ｌ=125ｍｍ。
2. 切削用量1）切削深度 因为是切断，所以a p = 23ｍｍ。
《工艺手册》表11—292）进给量 ｆ=0.20ｍｍ/ｒ《工艺手册》表11—29 3）查后刀面最大磨损及寿命查《工艺手册》表11—25，后刀面最大磨损为0.4—0.6ｍｍ。
寿命T=60ｍｉｎ。
4）计算切削速度由《机械加工工艺手册》表8·4—8，(以下称《工艺手册2》)得，v vvc x y m p C V T a f算得 c V =70ｍ/ｍｉｎ。
5）确定机床主轴转速1000cs wV n d π==319ｒ/ｍｉｎ。
按机床说明书(见《工艺手册》表4.2),与319ｒ/ｍｉｎ相近 的机床转速为360ｒ/ｍｉｎ,故选择360ｒ/ｍｉｎ的转速. V f =ｆｎ=0.20×360=72ｍｍ/ｍｉｎ. 所以实际切削速度为ｖ=79ｍ/ｍｉｎ. 6) 计算基本工时t m ＝L/ V f =36/72=0.5ｍｉｎ.20 粗、精车端面，钻中心孔 1. 加工条件 工件材料：40MnB ，σ b =0.6GPa 《机械工程材料》表5—6 ，24—38HRC ，型钢。
加工要求：粗、精车∅38及∅45端面，∅38端钻中心孔。
机床：CR6150《工艺手册》表7—4刀具：ＷＣ+Ｔｉ+Ｃ。
硬质合金钢车刀，牌号YT15，硬度78HRC ，《工艺手册》表10—3。
45°端面铣刀尺寸；Ｌ=140ｍｍ，ｈ=25ｍｍ，ｂ=16ｍｍ。
《工艺手册》表10—99。
2. 切削用量1）切削深度： a p =4.5mm《工艺手册》表11—26。
2）进给量 ：ｆ=0.25ｍｍ/ｒ 《工艺手册》表11—26。
3）查后刀面最大磨损及寿命查《工艺手册》表11—25，后刀面最大磨损为 1.0—1.4ｍｍ。
寿命T=60ｍｉｎ。
4）计算切削速度由《工艺手册2》表8·4—8，得，vvvc x y m p C V T a f==138 ｍ/ｍｉｎ.5）确定机床主轴转速 1000cs wV n d π==628ｒ/ｍｉｎ。
按机床说明书(见《工艺手册》表4.2),与628ｒ/ｍｉｎ相近 的机床转速为600ｒ/ｍｉｎ. ,故选择600ｒ/ｍｉｎ的机床.所以实际切削速度为ｖ=120ｍ/ｍｉｎ. V f =ｆｎ=0.25×600=150ｍｍ/ｍｉｎ。
6) 计算基本工时t m ＝L/ V f =36/150=0.24ｍｉｎ查《工艺手册》表10—180，选用带护锥中心钻（B 型）ｄ=2.50ｍｍ，材料为高速钢。
主轴转速ｎ=628ｒ/ｍｉｎ，切削深度=10ｍｍ。
40 粗、精车∅35及∅38外圆，倒角1．加工条件工件材料：40MnB ，σ b =0.6GPa 《机械工程材料》表5—6 ，24—38HRC ，型钢。
加工要求：粗、精车∅35及∅38外圆，倒角机床：CR6150《工艺手册》表7—4。
刀具：ＷＣ+Ｔｉ+Ｃ。
硬质合金钢车刀，牌号YT15，硬度78HRC ，《工艺手册》表10—3。
45°外圆车刀，Ｌ=140ｍｍ，ｈ=25ｍｍ，ｂ=16ｍｍ。
《工艺手册》表10—100。
2. 切削用量1）切削深度： a p= 3ｍｍ 《工艺手册》表11—26。
2）进给量 ：ｆ=0.75ｍｍ/ｒ 《工艺手册》表11—26。
3）查后刀面最大磨损及寿命查《工艺手册》表11—25，后刀面最大磨损为 1.0—1.4ｍｍ。
寿命T=60ｍｉｎ。
4）计算切削速度由《工艺手册2》表8·4—8，得，v vv c x y m p C V T a f=123ｍ/ｍｉｎ。
5）确定机床主轴转速1000cs wV n d π==612ｒ/ｍｉｎ。
根据机床选取ｎ=600ｒ/ｍｉｎ。
6) 计算基本工时t m ＝L/ V f =260/450=0.577ｍｉｎ。
50 粗、精车∅51及∅45外圆，倒角 1．加工条件工件材料：40MnB ，σ b =0.6GPa 《机械工程材料》表5—6 ，24—38HRC ，型钢。
加工要求：粗、精车∅51及∅45外圆，倒角。
机床：CR6150《工艺手册》表7—4。
刀具：ＷＣ+Ｔｉ+Ｃ。
硬质合金钢车刀，牌号YT15，硬度78HRC ，《工艺手册》表10—3。
45°外圆车刀，Ｌ=140ｍｍ，ｈ=25ｍｍ，ｂ=16ｍｍ。
《工艺手册》表10—100。
2. 切削用量1）切削深度： a p=1.5ｍｍ，《工艺手册》表11—27。
2）进给量 ：ｆ=0.14 ，《工艺手册》表11—27。
3）查后刀面最大磨损及寿命 查《工艺手册》表11—25，后刀面最大磨损为0.4—0.6ｍｍ。
寿命T=60ｍｉｎ4）计算切削速度由《工艺手册2》表8·4—8，得，vvvc x y m p C V T a f==198ｍ/ｍｉｎ。
5）确定机床主轴转速1000cs wV n d π==955ｒ/ｍｉｎ 根据机床选取ｎ=900ｒ/ｍｉｎ V f =ｆｎ=0.14×900=126ｍｍ/ｍｉｎ。
6）计算基本工时t m ＝fLV =2ｍｉｎ60 铣花键 1． 加工条件 工件材料：40MnB ，σ b =0.6GPa 《机械工程材料》表5—6 ，24—38HRC ，型钢。
加工要求：一夹一顶装夹工件，粗，精铣花键 机床：X62W 2. 切削用量选取铣刀类型及其参数：根据花键轴参数，选取高速钢尖齿槽铣刀，其直径D=40，铣刀厚度L=18，齿数Z=16选取每齿进给量a f:根据铣刀结构及其参数，加工性质和铣削宽度 a e=(120-112)/2=4mm按表选取每齿进给量a f=0.04mm/z确定刀具耐久度T ：按表18。
2-14确定铣刀耐久度T=120min选择切削速度V ：根据表18.2-14选取切削速度V ，按条件D=40； L=10-16；Z=16；T=120min 和a f =0.04mm/z ，取V1=45m/min ，又根据不同的加工条件进行修正计算。
按表18.2-19，工件硬度为255—302HB 时，取Kmv=1.27，最后确定V=V1，Kmv=45×1.27=57.15m/min.确定铣床主轴转速NN=100V/∏D=1000×57.15/∏×100=181.91r/min根据X62W 型铣床说明书，选定N ‘=190r/min 最后确定的切削速度为：V=∏×100×190/1000=59.69r/min确定每分钟进给量VfVf=Af×Z×N‘=0.04×18×190=136.8mm/min根据X62W铣床说明书，确定Vmm/min校验机床电动机功率：选取切削功率Pm=1.1kw, 按公式Pm≤η×Pe,则1.1≤0.85×7.51.1＜6.375所以满足要求计算纵向工作台的工作行程长度：L=l+L1+L2花键长度l=95mm，则L1=21mm取L2=3mm,L=400+21+3=424mm(3)切削工时计算机动时间：Tm=LN/Vf=424×10/118=35.9min三、夹具设计铣花键专用夹具设计1． 定位基准的选择出于定位简单和快速的考虑，选择中心孔B3/7.5为基准，即一端夹紧，另外一端顶住，使工件定位。
再使用快速螺旋夹紧机构进行夹紧。
2． 切削力和卡紧力计算铣削切削力的确定： 0.860.80.72f p pzp F C a f DB z K-= 算得f F =25.71N注： F ——铣削力（N ）；p C ——在高速钢（Ｗ18r C 4V ）铣刀铣削时，考虑工件材料及铣刀类型的系数；p a ——铣削深度（ｍｍ），指铣刀刀齿切入和切出工件过程中，接触弧在垂直走刀方向平面中测得的投影长度；z f ——每齿进给量（ｍｍ）； D ——铣刀直径（ｍｍ）；B ——铣削宽度（ｍｍ）（指平行于铣刀轴线方向测得的切削层尺寸）；z ——铣刀的齿数；p K ——用高速钢（Ｗ18r C 4V ）铣刀铣削时，考虑工件材料机械性能不同的修正系数。
切削扭矩的确定：20.34pM D f K== 20.80.34120.1 2.8⨯⨯⨯=21.7N ·ｍ夹紧力的确定： 防止工件转动：12sin2sin 2K KM W R R θθμμ=+2.80821.72⨯（N ）34sin2sin 2f K KF W θθμμ=+=2.80825.7142.54()N ⨯⨯=所以工件所需的实际切削力为42.54N 。