Physical Address
304 North Cardinal St.
Dorchester Center, MA 02124
ASME B18.25.2M-1996 (2003)——半圆键（Woodruff键）及键槽
🌙 ASME B18.25.2M-1996 是 ASME B18 标准体系中规范公制半圆键（Woodruff 键，又称月牙键）及键槽的标准。半圆键的外形为半圆弧片状，装配在轴上的圆弧形键槽中，适用于载荷较轻、需要自动调心或键座加工不便的轴毂连接。该标准由 ASME B18 第 25 分委员会制定，基于 ISO 3912-1977（Woodruff Keys and Keyways）并根据美国制造与用户需求作了修改，1996 年 2 月 5 日获 ANSI 批准，2003 年复审确认。
💡 半圆键的最大优势是自定位能力：键装入轴上圆弧槽后可在槽内轻微摆动，自动适应轮毂键槽的角度偏差，特别适合锥面轴端与轻载传动。
一、标准概述与适用范围 📌
本标准的基本内容如下：
- 产品范围：公制半圆键及其键槽，用于轴与轮毂的对中及扭矩传递。
- 单位制：除另有说明外，全部尺寸以毫米（mm）表示。
- 与 ISO 关系：基于 ISO 3912-1977 制定，功能上可与 ISO 键互换；为改善可制造性，标准收紧了键槽宽度公差，因此按 ISO 制造的产品可能不满足本标准的宽度要求。
⚠️ 与 ISO 3912 的差异：(a) 不强制键角倒角，允许倒角或圆角；(b) 以键材料硬度取代抗拉性能；(c) 键的高度公差采用 h12 而非 ISO 的 h11。互换使用前务必核对公差配合。
二、型式与结构 🔧
标准规定了半圆键的两种型式：
- 普通型（Normal Form）：全圆角底部，圆弧顶面，是最常用的基本型式。
- Whitney 型（Whitney Form）：平底型式，底部为平面而非圆弧，键槽可用普通铣刀加工，便于制造。
| 型式 | 底部特征 | 键槽加工 | 典型用途 |
|---|---|---|---|
| 普通型 Normal | 全圆角（full radius） | 半圆铣刀成形 | 一般机床、轻载传动 |
| Whitney 型 | 平底（flat bottom） | 普通端铣刀加工 | 需简化加工、维修便利场合 |
两种型式的选择由供需双方约定（标准注记：Whitney 型仅在供需双方协商同意时使用）。
三、尺寸与公差（表 1）📏
表 1 给出半圆键的直径 D、宽度 b、高度 h1（全高）与 h2（平底型有效高）及公差。典型规格如下：
| 标称尺寸（D × b × h1） | 宽度公差 | 高度公差 | 键槽圆角/倒角参考 |
|---|---|---|---|
| 1 × 1.4 × 4 | h12（−0.10 mm 量级） | h12 | 0.25 mm |
| 1.5 × 2.6 × 7、2 × 2.6 × 7 | h12 | h12 | 0.25 mm |
| 2 × 3.7 × 10、3 × 5 × 13 | h12 | h12 | 0.40 mm |
| 5 × 6.5 × 16、5 × 7.5 × 19、5 × 9 × 22 | h12 | h12 | 0.40 mm |
| 6 × 9 × 22、6 × 10 × 25、8 × 11 × 28、10 × 13 × 32 | h12 | h12 | 0.40～0.60 mm |
高度 h2 约为 h1 的 0.8 倍（注记 2）。键边锋利处应去除毛刺，倒角或圆角不超过材料允许范围。
🚨 半圆键宽度公差为 h12 负偏差，键槽宽度公差相应收紧。装配时若发现键无法入槽或过松旷动，应先核查双方的公差带，切勿用砂纸打磨键侧——这会破坏配合面并导致微动磨损。
四、键槽（表 2）🧩
表 2 给出推荐半圆键键槽的宽度、深度与公差。轴键槽为半圆弧槽，用半圆键槽铣刀（普通型）或端铣刀（Whitney 型）加工；轮毂键槽为直槽。键槽宽度公差与键宽度公差共同保证配合性质，槽深以键完全沉入或按设计留出凸出量为准。
💡 半圆键的轴向定心依赖圆弧槽的自定位能力，因此键槽轴线与轴的平行度要求相对宽松；但键槽两侧面必须平行且垂直于轴的径向平面，否则载荷集中在键的一侧。
五、材料要求 🔧
标准规定：标准钢键的硬度应不低于 183 HV；淬硬键采用合金钢整体淬透，硬度为 390～510 HV。其他材料与性能由供需双方协商。半圆键承载面积较小，材料硬度与表面质量直接影响键的寿命。
六、指定与标注方法 📋
符合本标准的键应按以下序列标注（示例）：
- （a）ASME 文档编号；（b）产品名称；（c）标称尺寸[宽（b）× 高（h） × 直径（D）]；（d）型式；（e）硬度（非普通硬化时注明）。
示例：ASME B18.25.2M Woodruff Key 6 × 10 × 25 normal hardened
ASME B18.25.2M Woodruff Key 3 × 5 × 13 Whitney
七、工程实践要点 🛠️
- 🔍 选型流程：按轴径与轮毂宽度选定半圆键规格 → 确定普通型或 Whitney 型 → 按载荷选择淬硬或非淬硬 → 校核剪切与挤压应力。
- 🔧 加工：轴上圆弧槽应使用专用半圆键槽铣刀一次成形，保证槽底圆角与键底面匹配。
- 📊 强度特点：半圆键的轴向承载与高扭矩场合不如平键，设计时应按轻载/变载荷控制使用，重载场合改用平键或花键。
- 📋 装配检验：装入后检查键是否完全落入槽内、轮毂是否贴平，锤击装配时使用软金属垫块保护键面。
八、常见问题解答 ❓
❓ 问：半圆键与平键相比有什么优缺点？
答：半圆键自定位好、装配方便、加工简单，但承载面积小，适用于轻载与锥面轴端；平键承载大、适合重载，但对键槽平行度要求高。
答：半圆键自定位好、装配方便、加工简单，但承载面积小，适用于轻载与锥面轴端；平键承载大、适合重载，但对键槽平行度要求高。
❓ 问：普通型与 Whitney 型如何选择？
答：一般选用普通型（全圆角）；当键槽需用普通铣刀加工或维修更换频繁时选用 Whitney 型（平底），且需供需双方约定。
答：一般选用普通型（全圆角）；当键槽需用普通铣刀加工或维修更换频繁时选用 Whitney 型（平底），且需供需双方约定。
❓ 问：为什么本标准键槽宽度公差比 ISO 更严？
答：为改善可制造性并保证配合一致性。功能上键仍与 ISO 键互换，但按 ISO 制造的键可能满足不了本标准的宽度要求，采购时需明确标准体系。
答：为改善可制造性并保证配合一致性。功能上键仍与 ISO 键互换，但按 ISO 制造的键可能满足不了本标准的宽度要求，采购时需明确标准体系。
🔍 问：半圆键能承受多大扭矩？
答：半圆键的扭转剪切与挤压承载受限于其较小的长度；设计中应按键的投影面积校核挤压应力，一般用于中、轻载场合，重载或冲击载荷应选用平键或花键。
答：半圆键的扭转剪切与挤压承载受限于其较小的长度；设计中应按键的投影面积校核挤压应力，一般用于中、轻载场合，重载或冲击载荷应选用平键或花键。
