花键轴加工工艺及花键滚刀设计课件(PPT 31页)
花键的加工方法
花键的加工方法
花键啊，那可是机械领域里非常重要的一个部件呢！它就像是机器的关节，让各个部分能够紧密又灵活地连接和运转。
要加工花键，方法可不少。
比如说滚切法，就好像是一位经验丰富的大师，用它那精湛的技艺，一点一点地塑造出完美的花键形状。
刀具在工件上滚动，就如同舞者在舞台上轻盈地跳跃，每一步都那么精准，那么恰到好处。
还有铣削法，这就像是用一把神奇的铲子，小心翼翼地挖掘出花键的轮廓。
铣刀旋转着，一点一点地把多余的材料去除，留下的就是那精致的花键。
插削法也很不错啊！它就如同一位细心的工匠，用耐心和专注，一点一点地雕琢出花键的细节。
刀具插入工件，每一次的动作都带着对完美的追求。
拉削法呢，就好像是用一股强大的力量，一下子就把花键的形状给拉出来了，干脆利落！
你想想看，如果没有这些巧妙的加工方法，那些复杂的机器设备怎么能正常运转呢？花键的加工不就像是一场精彩的表演吗？每个方法都有它独特的魅力和作用。
在实际加工中，得根据不同的需求和条件来选择合适的方法呀。
这可不是随便就能决定的事情，得经过深思熟虑呢！而且，加工过程中还得注意各种细节，就像呵护一个宝贝一样，不能有丝毫的马虎。
刀具的选择、切削参数的设置，哪一个环节出了问题都可能影响到花键的质量。
这不就跟我们做事情一样吗？要认真对待，要全力以赴！只有这样，才能加工出高质量的花键，才能让机器更好地为我们服务。
所以说啊，花键的加工真的太重要了，它是机械领域里不可或缺的一部分啊！。
花键轴加工工艺及花键滚刀设计
花键轴加工工艺及花键滚刀设计花键轴加工工艺指的是制造花键轴时所采用的加工方法和流程。
花键轴是一种常用于传动轴的零件，它具有花键的特殊结构，在传递力矩时能够实现良好的传动效果和轴向定位。
花键轴的加工工艺一般包括以下步骤：1. 设计花键轴的零件图纸，确定花键的位置和尺寸。
根据轴的使用要求和承载能力，确定轴的材料和硬度。
2. 将轴的原材料切割成适当长度，并进行表面处理，如去除毛刺和氧化层。
3. 将轴的定位面加工成相应的形状和精度。
该步骤通常采用车床或铣床进行，以保证花键轴在组装时能够正确定位。
4. 根据设计要求，在轴上切削出花键槽。
花键槽的形状和尺寸应与配套的花键滚刀相匹配，以确保良好的传动效果。
5. 进行热处理，以提高花键轴的强度和硬度。
热处理过程包括加热、保温和冷却，根据轴材料的不同，采用的热处理方法也有所不同。
6. 进行精加工，如研磨和拉伸。
这些工艺可以进一步提高花键轴的表面光洁度和尺寸精度。
花键滚刀是用于加工花键槽的专用刀具。
它的设计应根据花键轴的尺寸、形状和加工要求进行。
花键滚刀的设计要考虑以下因素：1. 花键槽的形状和尺寸。
滚刀的刀头需要与花键槽相匹配，以确保加工出合适的花键。
2. 花键轴的材料和硬度。
滚刀的材料应具有足够的硬度和耐磨性，以保证长时间的使用寿命。
3. 滚刀的刀片数量和排列方式。
根据花键槽的尺寸和要求，确定滚刀的刀片数量和排列方式，以提高加工效率和质量。
4. 滚刀的材质和涂层。
合适的材质和涂层可以提高滚刀的切削性能和耐磨性，减少切削力和热量的产生。
在实际加工中，花键轴的加工和花键滚刀的设计是相互影响的。
合理的工艺和设计可以提高加工效率和质量，同时减少成本和资源的浪费。
因此，在进行花键轴加工之前，需要充分考虑设计要求和加工工艺的问题，以确保最终产品的性能符合要求。
续写相关内容：7. 加工表面处理。
花键轴的加工完成后，需要对其表面进行处理，以提高表面质量和耐腐蚀性。
常见的表面处理方法包括镀铬、热浸镀锌、阳极氧化等。
第六章键和花键ppt课件
2019/12/28
平键失效形式：侧面压溃(磨损)静联接(动联接)主要失效形式键 截面剪切。
键被剪断
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圆盘铣刀铣键槽
4.平键联结的配合尺寸：键和轴槽、轮毂槽的宽度尺 寸是配合尺寸。 键高、键长、轴槽深、轮毂槽深等都属于非配合尺寸。
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6.2 键、花键连接的精度设计 6.2.1平键结合的精度设计 1.概述
键是轴与轴上的传动件之间的可拆卸联结，用于轴和 齿轮（链轮、皮带轮等）间的连接，通过键来传递扭矩、 传递运动和导向。 2.键的分类：有平键（普通平键和导向平键）、半圆键、 切向键和楔键联结，平键联结应用最广。 3.平键结合的特点
键侧工作，由于轴和齿轮的定心精度高，故键和键槽 及轮毂槽应采用小间隙或小过盈配合，键宽和键槽宽及轮 毂槽宽是主要参数。键同时与键槽和轮毂槽配合，是典型 的一轴配两孔，因此平键结合按基轴制。键一般较长要考 虑对称度和平行度。
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矩形花键的尺寸公差带代号标注:N×d×D×B。 其含义如下：
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花键副配合代号标注：见P265图6.13
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轴的标注示例
1、标注槽深d-t及公差 2、标注槽宽b及公差 3、标注对称度公差 4、标注表面粗糙度
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轮毂的标注示例 ：
1、标注轮毂深d+t1 及公差 2、标注槽宽b及公差 3、标注对称度公差 4、标注表面粗糙度
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1)矩形花键结构示例
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• 花键联接的特点 • 1）在轴上与毂孔上直接而均匀地制出较多的齿
机械设计精品课件 花键
花键联接2
花键联接
矩形花键：键齿形状简单，加工方便，可通过磨削获得高精度。 分为：轻、中两个系列。 轻系列： 轻系列：轻载静连接 中系列： 中系列：较重载荷静连接或空载下移动的动连接 有：大径、小径和齿宽三种定心方式。 国家标准采用小径定心（定心精度高）。
花键联接2
花键联接
渐开线花键：强度高，承载能力大，寿命长； 工艺性好，加工精度高； 齿形定心，有径向分力自动定心。
动联接的耐磨性计算条件为：
2T p= ≤ [ p] kld
式中：
k ≈ h / 2 ； l：为键的接触长度。 圆头平键： l = L −b
平头平键：
l =L
单圆头平键： l = L −
b 2
[σp]、[p]：为许用应力和许用压强。
（见表5－2）
键联接6
键 联 接
注：当强度不足时，可适当增加键长或采用两个键按180º布置。考 虑到两个键的载荷分布不均匀性，在强度校核中可按1.5个键计算。
键联接2
键 联 接
用于静联接，应用极为广泛。 普通平键： 分为A型、B型、C型。
平键
导向平键 滑键
（见图5－1）
用于动联接。
（见图5－2）
详细说明
导向平键固定在轴上的键槽中，用于移动量不大的场合。 滑键固定在轮毂上，与轮毂一起在轴上的键槽中移动，用于移 动量较大的场合。
键联接2
键 联 接
导向平键
槽销销轴和开口销开尾圆锥销圆柱销圆锥销内螺纹圆锥销型面联接是用非圆截面的柱面体或锥面体的轴与相同轮廓的毂孔配合以传递运动和转矩的可拆联接它是无键联接的一种型式
第五章
键、花键、销和成形联接
§5-1 键联接 §5-2 花键联接 §5-3销联接 §5-4成形联接
花键轴的滚切加工法
花键轴的滚切加工法
花键轴是一种重要的机械传动零件，它通过花键与配套轴套相互卡合，传递转矩和运动。
花键轴的制造工艺对其性能和寿命具有决定性作用，滚切加工法是目前应用最广泛的制造方法之一。
滚切加工法又称为滚花加工法，它是通过压花轮对花键轴进行加工，将花键形状刻画于轴上。
滚切加工法具有以下优点：
一、高效率。
滚花加工是一种连续加工方式，工件经过一道道的滚花轮，花键形状逐渐清晰，可以大大提升生产效率。
二、高精度。
滚花加工利用压印法的原理，保证了花键的精度和一致性，避免了传统加工方式中可能存在的误差。
三、增强硬度。
滚花加工可以在花键表面形成良好的压痕，提升了材料的硬度和强度，增强了花键轴的耐磨性。
花键轴的滚切加工法需要考虑以下几个因素：
一、花键形状。
花键轴的花键形状决定了加工方式和工艺参数，不同的形状需要不同的滚花轮和加工方式。
二、轴材质。
轴材质的硬度和可加工程度对滚花加工有一定的影响，需要选择合适的轴材料和处理工艺。
三、加工设备和压花轮。
滚花加工需要专用的加工设备和压花轮，不同的压花轮可以实现不同的花键形状和加工精度。
四、加工参数。
滚花加工需要对加工参数进行精细调整，包括轴的旋转速度、压花轮的压力和速度等因素。
综上所述，花键轴的滚切加工法是一种高效、高精度、高硬度的制造方法，适用于各种花键形状和轴材质。
在实际应用中，需要根据具体情况选择合适的加工工艺和设备，精细调整加工参数，以确保花键轴的质量和性能。
花键轴的工艺设计PPT
切槽刀
中心钻Leabharlann 直柄键槽铣刀端面车刀
砂轮
倒
直齿三面刃
角
铣刀
刀
细 齿 锯 片 铣 刀
7:24的铣夹头
7:24 的铣 刀杆
钻夹头
AA型型鸡鸡心心夹夹头头 D=50，D1=22，D2=10，L=135
固定顶尖，型号：D314，顶尖尾锥 号数（莫氏）：5,外形尺寸（尾锥大 端直径×总长） /mm×mm:Φ44.399×200
高度游标卡尺 测量范围/mm：0-200 分度值/mm：0.02 示值误差/mm：±0.03
百分表 测量范围/mm：0-3 分度值/mm：0.01 示值误差/mm：0.014
杠杆千分尺 测量范围/mm：0-25 分度值/mm：0.001 示值误差/mm：±0.03
谢谢各位老师
轻式回转顶尖，型号：D314顶尖尾 锥号数（莫氏）4,径向载荷/N2500,极 限转速r/min3200,60°圆锥表面对莫 氏圆锥轴线的径向圆跳动/mm0.01外 形尺寸（顶尖外径/mm×总长 /mm:Φ42×134
C型三爪自定心卡盘用过渡盘 主轴端部代号：5 ,D=200，D1=165 D2=108，D3=104.8，d=82.563 H=30,hmax=4
F11125A万能分度头
圆形永久吸盘
游标卡尺 测量范围/mm：0-150,0-300 分度值/mm：0.02 示值误差/mm：±0.02，±0.04
外径千分尺 测量范围/mm：0-25,25-50 分度值/mm：0.01 示值误差/mm：±0.004
锥柄圆柱塞规 D=6
整体式螺纹环规 测量范围/mm：16
花键轴加工工艺及花键滚刀设计
3228
27.059mm
花键滚刀校验计算
花键节圆直径 花键在节圆上的齿形角 花键的计算键宽
花键的计算内径
代圆弧半径和代圆弧中 心应协调 以上数据与计算数据基本相等，合格。
三维建模
根据以上的计算结果，在Pro/E平台进行三维建模，如下图所示：
主要技术条件
1）滚刀表面粗糙度：前刃面、齿形、内孔及两端面粗 糙度不小于3.2µ m，轴台外不小于6.3µm。 2）滚刀内孔极限偏差不超过D1级。 3）滚刀外径、轴台直径和轴台长度的极限偏差不得超 过d10级。 4）滚刀总长度极限偏差不超过d9级。
±0.02 T=65
20 20 0.020
二维零件图
二维零件图
切削用量选用：
切削用量选用：
根据以上工艺分析及切削用量等选择， 制作的加工工艺卡片以及工序卡片如论文 附录所示。
花键滚刀设计
根据花键轴花键尺寸，参考《复杂刀具设计手 册》，选定的花键滚刀基本尺寸及槽数如下表：
滚刀 外径 Deg 100 轴台 外径 D1 55 轴台 长度 l1 4
花键.轴尺寸
14.213mm
14.033mm
-2.252mm
26.946mm
14.970mm
花键滚刀齿形误差分析
齿形误差分析计算结果如下表所示：
α
Δρ×10-4 |Δρ|×10-4 总误差 键宽公差 验算
8°
10°
12°
14°
16°
18°
20°
-30.89
21.509
9.452
-30.99
-64.69
-56.19
测量线距节线
高度 Δhx（mm）
辅助角 β（mm）
花键轴加工工艺
结合子加工工艺说明书（数控加工工艺课程设计）数控技术的应用不但给传统制造业带来了革命性的变化，使制造业成为工业化的象征，而且随着数控技术的不断发展和应用领域的扩大，他对国计民生的一些重要行业（IT、汽车、轻工、医疗等）的发展起着越来越重要的作用，因为这些行业所需装备的数字化已是现代发展的大趋势。
数控加工工艺课程设计是数控技术类专业同学在学习数控加工工艺、机械加工实训及其他有关课程之后进行的一个重要的实践性教学环节，是第一次较全面的工艺设计训练，其目的是培养学生综合运用数控加工工艺及其他有关先修课程的知识去分析和解决工程实际问题的能力，以进一步巩固、深化、扩展本课程所学到的理论知识，强化工艺设计能力。
通过数控加工工艺课程设计，同学应进一步提高识图、制图和机械设计的水平；掌握机械加工工艺设计的方法，学会查阅和运用有关专业资料、手册等工具书；培养独立思考和工作的能力，为毕业后走向社会从事相关技术工作打下良好的基础。
此次数控加工工艺设计实训，我们在对结合子零件的整个设计过程中，对零件进行工艺分析，拟定其机械加工工艺过程，选择加工过程中适合的刀具，并撰写相关设计说明书。
数控加工工艺设计课程要求我们应该像真正在工厂工作一样的严格要求自己，必须以科学务实和诚信负责的态度对待自己所做的技术决定、数据和计算结果，培养良好的工作作风。
一、数控加工工艺课程任务书1.1设计题目 (4)1.2设计任务 (4)1.3设计要求 (4)二、零件加工工艺分析2.1零件图工艺分析 (6)2.2确定毛坯 (6)2.3确定加工路线 (6)2.3.1确定走刀路线 (7)2.4确定装夹方案 (7)2.5确定加工顺序 (7)2.6刀具的选择 (8)2.7切削用量选择 (8)2.7.1加工余量 (8)2.7.2切削用量 (8)三、小结 (10)四、参考资料 (11)五、附 (11)一、数控加工工艺课程设计任务书1.1设计题目结合子零件制造工艺设计1.2设计任务选择设计指导书附录第113页结合子零件，此零件材料为45钢，为小批量生产类型，需要经过热处理，如下图1-1所示：（1）对零件进行工艺分析，拟定工艺方案，绘制零件工作图1张。
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二维零件图
二维零件图
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1、有事业的峰峦上，有汗水的溪流飞 淌；在 智慧的 珍珠里 ，有勤 奋的心 血闪光 。
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2、人们走过的每一个足迹，都是自己 生命的 留言； 留给今 天翻过 的日历 ，留给 未来永 久的历 史。
2）精车加工中，该零件利用中心孔和完成粗加 工的φ220的圆柱段进行装夹定位。
3）零件轴向的定位基准选择在外花键圆柱段以 及φ95轴段的外圆表面。
机床选择：
机床
C620-1卧式车床 X63卧式铣床 MD118磨床 Y3150E滚齿机 Y4250剃齿机
用途 粗、精车外轮廓，车削退刀槽
及螺纹 粗、精铣花键键槽 磨削各轴段外圆表面
已知花键轴花键键数n=10，故取ε=40°。
花键滚刀结构参数计算
4）铲背量K：
第二铲背量K1： Ⅰ型滚刀： Ⅱ型滚刀： 选Ⅰ型，取 5）滚刀全齿高：
花键滚刀结构参数计算
6）螺旋槽深度：
7）其余参数计算：
11.975mm 94.074mm
3228 27.059mm
花键滚刀校验计算
花键节圆直径 花键在节圆上的齿形角
花键的计算键宽
花键的计算内径 代圆弧半径和代圆弧中
心应协调 以上数据与计算数据基本相等，合格。
三维建模
根据以上的计算结果，在Pro/E平台进行三维建模，如下图所示：
主要技术条件
1）滚刀表面粗糙度：前刃面、齿形、内孔及两端面粗 糙度不小于3.2µm，轴台外不小于6.3µm。 2）滚刀内孔极限偏差不超过D1级。 3）滚刀外径、轴台直径和轴台长度的极限偏差不得超 过d10级。 4）滚刀总长度极限偏差不超过d9级。
花键尺寸要求：
热处理要求：
1）淬火加高温回火 HB198~269；
2）非齿面部分回火 HB269。
齿轮分析：
齿数 压力角 齿顶高系数 齿形公差
Z=15 α=20°
ha=1 ff=0.016
跨齿数
K=3
基节偏差
齿圈径向跳 动公差
fpb=±0.016 Fr=0.036
模数 螺旋角 齿根高系数 齿向公差
6）滚刀齿形最大齿形角：
过渡曲线高度验算
加工出的键齿直线部分高度：
其中g为过渡曲线高度，如图所示：
确定花键滚刀齿形
计算确定花键滚刀的法向齿形，常用的方法有： 1）计算法； 2）代圆弧法； 3）查表法。
采用代圆弧法计算得出以下结果：
14.213mm
14.033mm
-2.252mm
26.946mm
14.970mm
IT3
齿轮左端面
IT7
粗糙度（µm） 加工方案
3.2
粗→半精→精车
12.5
粗车
6.3
钻孔
3.2
粗铣→精铣
粗→半精→精→
1.6
金刚石车
粗→半精→精→
0.8
金刚石车→磨削
3.2
粗→半精→精车
定位基准的选择：
1）粗车加工中，该零件可以利用零件左端φ95、 右端φ220的外圆柱段与中心孔，采用三爪卡盘一 夹一顶的装夹定位方式即可满足要求；
Δhx1
Δhx2
齿顶距测量线 高度
hx（mm）
hx1
hx2
13.019° 17.293° 14.599 14.045 0.95 1.973 1.423 0.400
花键滚刀结构参数计算
3）倒角ε可在35°~50°的范围内选取，可参考下表：
齿数n
4~8
10~14
16~20
倒角ε
35°
40°
45°~50°
花键滚刀齿形误差分析
齿形误差分析计算结果如下表所示：
α
8° 10° 12° 14° 16° 18° 20°
Δρ×10-4
-30.89 21.509 9.452 -30.99 -64.69 -56.19 29.455
|Δρ|×10-4
总误差 键宽公差
验算
30.89
21.509 9.452 30.99 64.693 56.190 29.455
主要技术条件
5）精度等级取A级，滚刀制造公差及齿形误差见下表：
最大齿距误差
在两个齿距长度上最大齿距累积误差
外径的径向跳动 外径锥度（在全长上） 前刃面径向性偏差（只许斜入） 圆周节距最大累积误差 螺旋槽导程（T）的偏差
轴台的径向跳动 轴台的端面跳动 齿形高度（mm）
±20 ±30
40 65 30' 60 ±0.02 T=65 20 20 0.020
花键轴加工工艺及花键滚刀设计
The processing method of spline shaft and the spline hob design
机械工程学院 张 建 20091118 指导教师：马术文 副教授
花键轴零件图分析
材料为17CrNiMo6合金
零件结构分析：
1)长度与直径之比L/D≈4，所以该工件属于钢性主轴; 2)主要加工表面有圆柱面、花键、、螺纹、齿轮，采用 一般的加工即可; 3)表面精度要求较高，需进行磨削方可满足要求; 4)加工中心孔时，采用专用夹具定位和加紧，螺纹加工 安排在半精加工后。
花键滚刀设计
根据花键轴花键尺寸，参考《复杂刀具设计手 册》，选定的花键滚刀基本尺寸及槽数如下表：
花键.轴尺寸 n—D×d×b
滚刀 外径 Deg
总长度 L
轴台 外径 D1
轴台 长度
l1
孔径 d
槽数 zg
10—88×82×12 100
85
55
4
32
14
花键滚刀齿形计算
花键滚刀齿形计算
5）花键侧在节圆上的齿形角：
Δρ=|Δρ3|+|Δρ5=0.0074145 Δ/3=0.027/3=0.009
Δ/3≥Δρ，误差合格。
花键滚刀齿形
根据以上计算结果得出滚刀齿形如下：
花键滚刀结构参数计算
2）滚刀齿厚、齿高计算结果如下：
辅助角 β（mm）β1源自β2法向齿厚 Sx（mm）
Sx1
Sx2
测量线距节线 高度
Δhx（mm）
公法线长度
公法线长度公差 螺旋副中心距极
限偏差
mn=12 β=0° hf=1.25 FB=0.016 W=95.189 mm
FW=0.025
a+fa=744 ±0.04
主要表面加工方法：
加工表面
精度等级
花键轴右端面
IT7
花键轴左端面
IT11
Φ10中心孔
IT10
花键槽
IT7
Φ95外圆表面
IT5
Φ105外圆表面
加工齿轮
其他用具选择：
1）夹具选择： 车床专用夹具（三爪卡盘），铣床专用夹具，磨床专
用夹具，滚齿机专用夹具，剃齿机专用夹具。 2）刀具选择：
YG6端面车刀，YG6外圆车刀，麻花钻，切槽刀，平 行砂轮，滚齿刀，剃齿刀，锉刀。 3）量具选择：
游标卡尺，千分尺等。
切削用量选用：
切削用量选用：
根据以上工艺分析及切削用量等选择， 制作的加工工艺卡片以及工序卡片如论文 附录所示。