输出轴的加工工艺与夹具设计设计说明书(详细)

输出轴的加工工艺与夹具设计设计说明书

(详细)

1引言 ................................................ (1)

课题设计的目的和意义 ................................................ .. 1 课题背景知识 ................................................ . (2)

零件的作用 ................................................ ...... 2 机械制造工艺相关知识.. (2)

零件的工艺性分析及生产类型确定 (7)

零件的作用 ................................................ ....... 7 零件的工艺分析 ................................................

.. 8 确定零件的生产类型 (9)

选择毛坯种类，绘制毛坯图 (9)

选择毛坯种类 ................................................ .... 9 确定毛坯尺寸及机械加工余量 ...................................... 10 绘制毛坯图 ................................................ ..... 11 选择加工方法，拟定工艺路线 . (11)

定位基准的选择 ................................................ .. 11 零件表面加工方法的选择 .......................................... 12 加工阶段的划分 ................................................ .. 12 工序的集中与分散 ................................................

12 工序顺序的安排 ................................................

.. 13 确定工艺路线 ................................................ .... 13 加工设备及工艺装备选择 ......................................... 14 工序间余量和工序尺寸的确定 ...................................... 15 切削用量及基本时间定额的确定 (17)

3. 专用夹具设计 ................................................ . (34)

明确设计要求、收集设计资料 (34)

确定夹具结构方案 ................................................ .. (34)

确定定位方式，选择定位元件 ...................................... 34 确定导向装置 ................................................ .... 35 确定工件夹紧方案，设计夹紧机构 .................................. 35 确定夹具总

体结构和尺寸 .......................................... 36 夹具使用说明 ................................................ . (37)

总结 ................................................ . (38)

单件和成批生产的单件时间定TTTpTeTTmTaTsTre nn大批量生产的单件时间定TTTmTaTsTr

提高劳动生产率的工艺途径有：

①缩短时间定额。缩短基本时间的措施有：提高切削用量和减少切削行程长度；

缩短辅助时间的措施有：采用先进夹具、提高机床的自动化程度、采用先进的检测手段等直接缩短辅助时间，使基本时间与辅助时间重合等。

②推广应用新工艺和新方法。③提高机械加工自动化程度。工艺过程的技术经济分析

工艺成本是指生产成本中与工艺过程有关的那一部分费用。按照与年产量的关系分为可变费用V和不变费用 C。

若工件的年产量为N，则工件的全年工艺成本S为 ,单件 C工艺成本S=VN+C ,单件工艺成本SPV

机床夹具设计基础知识

在机械制造的各个加工工艺工程中，必须使工件在工艺系统中处于正确的位

置，以保证加工质量，并提高生产效率。把为了使工件处于正确位置上所使用的各种工艺装备称为夹具，如检验夹具、焊接夹具、装配夹具等。在机床上对工件进行切削加工时，为了保证加工精度，必须正确地安放工件，使工件相对于刀具和机床占有正确的位置，这一过程称为“定位”。为了保证这个正确位置在加工过程中稳定不变，应该对工件施加一定的夹紧力，这个过程称为“夹紧”。这两个过程总称为“安装”。在机床上实现安装过程的工艺装备，就是“机床夹具”。

机床夹具的种类很多，其中，使用范围最广泛的是通用夹具，如车床上用的三

爪自定心卡盘和铣床上用的平口虎钳等。这类夹具的规格尺寸已经标准化，专业厂家进行生产。而用于批量生产，专门为工件某加工工序服务的专用夹具，则必须各个制造厂自行设计制造。于专用夹具的设计制造在很大程度上影响加工质量、生产率、劳动条件和生产成本，因此，它是各机械制造厂新产品投资、老产品改进和工艺更新中的一项重要生产技术准备工作，也是每一个从事机械加工工艺的技术人员必须掌握的基础知识。

机床夹具在机械加工中起着重要的作用，所以应用十分广泛。归纳起来有以下几个方面的作用：

①保证工件的加工精度，稳定产品质量

夹具在机械加工中的基本作用就是保证工件的相对位置精度。于采用了能直接定位的夹具，因此，可以准确地确定工件相对于道具和机床切削成形运动中的相互位置关系，不受或者少受各种主观因素的影响，可以稳定可靠地保证加工质量。②提高劳动生产率和降低加工成本

提高劳动生产率，降低单件时间定额的主要技术措施是增大切削用量和压缩辅助时间。采用机床夹具，既可以提高工件加工时的刚度，有利于采用较大的切削用量，又可以省去划线找正等工作，使安装工作的辅助工时大大减小，因此能显著地提高劳动生产率和降低成本。③改善工人劳动条件

采用夹具后，工件的装卸显然比不用夹具方便、省力、安全。使用专用夹具安装工件，定位方便、迅速，夹紧可采用增力、机动等装置，因此可以减轻工人的劳动强度。还可设计保护装置，确保操作者安全。

④在流水线生产中，便于平衡生产节拍

工艺工程中，当某些工件所需要工序时间特别长时，可以采用多工位或高效夹具等，以提高生产效率，使生产节拍

能够比较平衡。机床夹具分类

①专用夹具专用夹具是针对某一种工件的一定工序而专门设计的。因为不需要考虑通用性，所以夹具可以设计得结构紧凑、操作方便。还可以按需要采用各种省力机构、动力装置、分度装置等。因此，此类夹具可以保证较高的加工精度和劳动生产率。但是，于这类夹具的专用性很强，并且设计和制造周期较长，制造费用也较高，当产品变更时，往往因无法再使用而报废。因此，这类夹具主要在产品固定和工艺稳定的较大批量生产中应用。

②可调式夹具可调式夹具的特点是：加工完一种零件后，通过调整或更换夹具中的个别元件，即可加工形状相似、尺寸和加工工件相近的多种零件。

可调式夹具又可以分为通用可调夹具和专用可调夹具。通用可调夹具如滑柱式

钻模等，使用范围较大。专门化可调夹具常称为成组夹具，通常配合成组技术，用于装夹和加工一组结构与工艺相似的工件。

因为这类夹具是在专门夹具基础上少量更换或调整夹具元件，所以只能到达有限目标的通用化。即使这样，也极大提高了专用夹具在多品种、中小批量生产中使用的经济性。③专门化拼装夹具专门化拼装夹具是针对其工件的特定工序加工要求，实现制造好的通用性较强的标准化元件

和部件拼装组成。从这个特点来看，这类夹具具有很大的通用性，但同时又是为某一种特定工序而专门拼装的夹具。因此，这类夹具又具有专门夹具的优点。④自动化生产用夹具自动化生产用夹具主要是自动线上所使用的夹具。基本上分为两类：一类是固定式夹具，它与一般专用夹具相似；一类是随行夹具，它除了具有一般夹具所担负的安装工件任务外，还担负着沿自动线输送工件的任务，即随着工件从一个工位移动到下一个工位。故称为“随行夹具”。属于自动化生产夹具的还有数控机床夹具。夹具设计的特点和基本要求

①夹具设计的特点

针对性强。设计人员必须全面掌握工艺和生产现场的实际情况。专用夹具是为某零件的某道工序设计的，设计人员必须全面了解和掌握产品零件的要求，工艺工程的安排以及所使用的机床、刀具，辅具的具体情况才可能提出合理可行的最佳方案，确定最合理的定位、夹紧装置。

保证加工质量和劳动生产率是夹具设计的两项主要任务，而保证加工质量又是第一位的。因此，设计时应重点把住定位方案的确定和精度分析这两道关。对于制造精度要求不高的零件，其夹具设计应该重点保证提高劳动生产率和改善劳动条件。

夹紧机构对整个夹具结构起决定性作用。夹紧装置的结构形式和种类很多，选用的灵活性很大，特别是夹紧装置中力源及传动机构的设计对夹具结构影响最大。因此，在同样能保证工序要求的情况下，每个人设计的结构可能大不相同。而不同复杂程度的夹具在不同的生产规模条件下其经济效果也不一样，设计人员必须使自己的设计和生产规模相适应，不可片面追求高精度而忽视了经济性。

夹具的制造多属于单件生产。因此，设计时应考虑采用组合加工，修配和调整等措施来保证夹具的制造精度，尽可能地考虑设置修配和调整环节，而不能完全依靠用完全互换的办法保证制造精度。

设计周期短，一般不进行强度刚度计算。夹具设计是直接为产品生产服务的生产技术准备工作，其设计周期要求短，因此设计时多采用参照法或是凭经验确定的办法来保证受力件的强度和刚度，通常不进行详细计算，有时采用简便公式或用图表作为设计参考。要注意的是在设计一些具有较高精度的夹具时，应该对定位精度、夹紧力等进行必要的计算和分析。

②设计的基本要求

夹具设计的原则是经济和实用，它可以概括为“好用、好造、好修”这六个字，其中好用是主要的，但好用也必须以不脱离生产现场的实际制造和维修水平为前提。具体要求

为： (a)夹具的结构应与其用途和生产规模相适应，正确处理好质量、效率、方便性与经济性四者的关系。 (b)保证工件精度。

(c)保证使用方便，要便于装卸、便于夹紧、便于测量、便于观察、便于排屑排液、便于安装运输，保证安全第一。

(d)注意结构工艺性，对加工、装配、检验和维修等问题应全面考虑，以降低制造成本。

2. 输出轴的机械加工工艺规程设计

零件的工艺性分析及生产类型确定

零件的作用

轴类零件在机器中用来支承传动零部件，以实现运动和动力。输出轴是典型的轴类零件，其作用在动力输出装置中，是动力输出的关键零件之一。本设计所加工的零件是机床变速器输出轴，它是动力输出的主要零件φ80的孔与变速器配合起定心作用，通过8-φ20的通孔将动力传至该轴，再φ55处通过键将动力输出。该轴在工作中需要承受一定的冲击载荷和较大的扭矩。因此，该轴应具有足够的耐磨性和抗扭强度。设计中一定要注意表面热处理。因为它是动力输出的关键零件之一，它的加工质量对机床的安全性和稳定性都有很大的影响。

各部分尺寸零件图中详细标注如下：

图变速器输出轴零件图

零件的工艺分析

通过对气门摇臂轴支座零件图的重新绘制，知原图样的视图正确、完整，尺寸、公差以及技术要求齐全。通过对零件图的详细审阅，该零件的基本工艺状况已经大致掌握。

主要工艺状况如下叙述：

零件的材料为45号钢，45号钢为优质碳素结构用钢，硬度不高易切削加工。调质处理后零件具有良好的综合机械性能，广泛应用于各种重要的结构零件，特别是那些在交变负荷下工作的连杆、螺栓、齿轮及轴类等。但表面硬度较低，不耐磨。可用调质＋表面淬火提高零件表面硬度。根据对零件图的分析，该零件需要加工的表面以及加工表面之间的位置要求如下：

(1)φ55外圆表面，粗糙度为，圆跳动，及其外圆表面上的键槽的加工； (2)φ60和φ75外圆表面，其两者的中心连线为φ55外圆和φ80孔圆跳动的基准线，因此应尽可能的先加工出来，其表面粗糙度均为1..25；

(3)φ65外圆表面，粗糙度为；

(4)φ80的孔，其表面粗糙度为，以及与其具有位置度要求φ mm的10-φ20的通孔，其均匀分布，表面粗糙度为；

(5)φ50和φ104的孔、φ176外圆表面及30°的圆锥面，它们的尺寸公差和表面粗糙度要求都不高，通过粗加工

或半精加工就可达到要求。

通过上面零件的分析可知，该零件并没有复杂的加工曲面，属于较为简单的零件，所以根据各加工表面的技术要求采用常规的加工工艺均可保证。确定零件的生产类型零件的生产类型是指企业生产专业化程度的分类，一般可分为大量生产、成批生产和单件生产三种类型，在实际生产中一般分为单件小批生产、中批生产、大批大量生产。不同的生产类型有着完全不同的工艺特征，它对工艺规程的制订具有决定性的影响。零件的生产类型是按零件的年生产纲领和产品特征来确定的。生产纲领是指企业在计划期内应当生产的产品产量和进度计划。年生产纲领是包括备品和废品在内的某产品年产量。零件的生产纲领N可按下式计算：NQm(1a%)(1b%)

式中：N----零件的生产纲领

Q----产品的年产量

m----每台产品中该零件的数量 a %---备品率，一般取2%-4% b %---废品率，一般取%-%

根据上式就可以计算求得出零件的年生产纲领，再通过查表，就能确定该零件的生产类型。

根据本零件的设计要求，Q=10000台，m=1件/台，分别取备品率和废品率3%和%，将数据代入生产纲领计算公式得

出N=10351件/年，零件质量为6kg左右，根据《机械制造技术基础课程设计指导教程》[6]表1-3，表1-4 可知该零件为轻型零件，本设计零件变速器输出轴的生产类型为轻型大批量生产。选择毛坯种类，绘制毛坯图选择毛坯种类

机械加工中毛坯的种类有很多种，如铸件、锻件、型材、挤压件、冲压件、焊接组合件等，同一种毛坯又可能有不同的制造方法。为了提高毛坯的制造质量，可以减少机械加工劳动量，降低机械加工成本，但往往会增加毛坯的制造成本。选择毛坯的制造方法一般应当考虑一下几个因素。材料的工艺性能

材料的工艺性能在很大程度上决定毛坯的种类和制造方法。例如，铸铁，铸造青铜等脆性材料不能锻造和冲压，于焊接性能差，也不宜用焊接方法制造组合毛坯，而只能用铸造。低碳钢的铸造性能差，很少用于铸造；但于可锻性能，可焊接性能好，低碳钢广泛用于制造锻件、型材、冲压件等。

毛坯的尺寸、形状和精度要求

毛坯的尺寸大小和形状复杂程度也是选择毛坯的重要依据。直径相差不大的阶梯轴宜采用棒料；直径相差较大的宜采用锻件。尺寸很大的毛坯，通常不采用模锻或压铸、特种铸造方法制造，而适宜采用自锻造或是砂型铸造。形状复杂的毛坯，不宜采用型材或自锻件。

1引言 ................................................ (1)

课题设计的目的和意义 ................................................ .. 1 课题背景知识 ................................................ . (2)

零件的作用 ................................................ ...... 2 机械制造工艺相关知识.. (2)

零件的工艺性分析及生产类型确定 (7)

零件的作用 ................................................ ....... 7 零件的工艺分析 ................................................ .. 8 确定零件的生产类型 . (9)

选择毛坯种类，绘制毛坯图 (9)

12 工序顺序的安排 ................................................ .. 13 确定工艺路线 ................................................

.... 13 加工设备及工艺装备选择 ......................................... 14 工序间余量和工序尺寸的确定 ...................................... 15 切削用量及基本时间定额的确定 (17)

3. 专用夹具设计 ................................................ . (34)

明确设计要求、收集设计资料 (34)

确定夹具结构方案 ................................................ .. (34)

具使用说明 ................................................ . (37)

总结 ................................................ . (38)