输出轴加工工艺与夹具设计设计说明书详细.doc

设计计算说明书课程名称 制造工艺课程设计 学生姓名 学 号 专业班级 指导教 完成日期 目录1引言11.1 课题设计的目的和意义11.2 课题背景知识21.2.1 零件的作用21.2.2 机械制造工艺相关知识22.1 零件的工艺性分析与生产类型确定72.1.1 零件的作用72.1.2 零件的工艺分析82.1.3 确定零件的生产类型92.2 选择毛坯种类，绘制毛坯图92.2.1 选择毛坯种类92.2.2 确定毛坯尺寸与机械加工余量102.2.3 绘制毛坯图112.3 选择加工方法，拟定工艺路线112.3.1 定位基准的选择112.3.2 零件表面加工方法的选择122.3.3 加工阶段的划分122.3.4 工序的集中与分散132.3.5 工序顺序的安排132.3.6 确定工艺路线132.3.7 加工设备与工艺装备选择142.3.8 工序间余量和工序尺寸的确定152.3.9 切削用量与基本时间定额的确定183. 专用夹具设计343.1 明确设计要求、收集设计资料343.2 确定夹具结构方案343.2.1 确定定位方式，选择定位元件343.2.2 确定导向装置353.2.3 确定工件夹紧方案，设计夹紧机构353.2.4 确定夹具总体结构和尺寸363.2.5 夹具使用说明37参考文献39输出轴的加工工艺设计说明1引言1.1 课题设计的目的与意义 本次设计是在我们在开学的三个星期内完成的。因此，它在我们四年的大学生活中占有重要的地位。我们在完成课程设计的同时，也培养了我们正确使用技术资料、国家标准、有关手册、图册等工具书，进行设计计算、数据处理、编写技术文件等方面的工作能力，为我以后的学习起了一个指导性意义。1.通过毕业设计的准备工作，进一步提高我们独立调研能力以与专业业务素质。并通过文献查阅、现场收集资料等工作。锻炼解决夹具工程技术的问题的能力。 2.能巩固深化扩充我们的专业知识，并通过毕业设计中对涉与到的问题的分析研究，提出我们自己的见解与观点。 3.通过毕业设计，树立良好的工作思想与细致、严谨、科学的工作态度，为一个未来的工程师奠定基础！1.2 课题背景知识 1.2.1 零件的作用 本设计所设计的零件是机床变速器输出轴，它是动力输出的主要零件。 80 的孔与变速器配合起定心作用，通过 10- 20 的通孔将动力传至该轴，再由 55 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与较大的扭矩。因此，该轴应具有足够的耐磨性与抗扭强度。 1.2.2 机械制造工艺相关知识 基本概念 （1）生产过程是指从原材料到产品出厂的全部劳动过程。 （2）机械加工工艺过程是机械产品生产过程的一部分，是对零件采用机械加工的方法直接改变毛坯的形状、尺寸、与表面质量等，使之成为合格零件的过程。 （3）工序:一个（或一组）工人在一个工作地对一个（或同时对几个）工件连续完成的那一部分工艺过程。（4）安装:如果在一个工序中需要对工件进行几次装夹，则每次装夹下完成的那一部分内容称为一个安装。 （5）工位:在工件的一次装夹后，工件（或装配单元）与夹具或设备的可动部分一起相对刀具或设备的固定部分所占据的每一个位置称为工位。 （6）工步:在加工表面（或装配时的连接表面）与加工（或装配）工具不变的情况下，所连续完成的那一部分工序称为工步。 （7）走刀:切削刀具在加工表面上切削一次所完成的工步内容，称为一次走刀。 （8）生产纲领是在计划期内生产的产品产量与进度计划。 （9）生产类型是指企业（或车间、工段、班组、工作地）生产专业化的程度分类。一般分为单件生产、成批生产与大批量生产三种类型。 机械加工工艺规程 （1）机械加工工艺规程有：机械加工工艺过程卡片、机械加工工序卡片、标准零件或典型零件工艺过程卡片、单轴自动车床调整卡片、多轴自动车床调整卡片、机械加工工序操作指导卡片、检验卡片等。 （2）制定工艺规程的基本要求是：在保证产品质量的前提下，能尽量提高生产率与降低成本，并充分利用现有生产条件，保证工人具有良好而安全的劳动条件。 （3）制定工艺规程的步骤： 收集与熟悉制定工艺规程的有关资料图样，进行零件的结构工艺性分析； 确定毛坯的类型与制造方法； 选择定位基准； 拟定工艺路线； 确定各工序的工序余量、工序尺寸与其公差； 确定各工序的设备、刀具、夹具、量具与辅助工具； 确定各工序的切削用量与时间定额； 确定主要工序的技术要求与检验方法； 进行技术经济分析； 编制工艺文件。机械加工工艺规程制定中应注意的问题 （1）选择零件毛坯时，主要考虑下列因素：零件的材料（包括牌号与标准号）与其机械性能、零件的结构形状与外形尺寸、生产纲领、生产条件、积极推广应用新工艺、新技术与新材料。 （2）基准是用来确定生产对象上几何要素间的几何关系所依据的那些点、线、面。从设计与工艺两个方面看可分为设计基准与工艺基准两大类。工艺基准又可进一步分为 工序基准、定位基准、测量基准与装配基准。定位基准又有粗基准与精基准之分。 （3）粗基准的选择原则有：保证相互位置要求的原则、保证加工表面加工余量合理分配的原则、粗基准不重复使用的原则、便于工件装夹的原则。（4）精基准的选择原则有：基准重合原则、基准统一原则、自为基准原则、互为基准原则、便于装夹的原则。 （5）加工经济精度是指在正常加工条件下（采用符合质量标准的设备、工艺装备与标准技术等级的工人，不延长加工时间），所能保证的加工精度与表面粗糙度。 （6）选择加工方法时考虑的主要因素：工件的加工精度、表面粗糙度与其他技术要求，工件材料的性质，工件的形状与尺寸，生产类型、生产率与经济性，本厂设备、人员情况等。（7）根据精度要求的不同，整个工艺过程可划分为：粗加工阶段、半精加工阶段、精加工阶段、光整加工阶段、超精密加工阶段。划分加工阶段的原因主要有： 保证加工质量； 合理使用机床设备； 便于与时发现毛坯缺陷，避免精加工表面损伤； 便于安排热处理工序，使冷、热加工配合协调。 （8）机械加工工序的安排原则： 基面先行；先粗后精；先主后次；先面后孔。 （9）热处理工序在工艺路线中的安排，主要取决于零件的材料与热处理的目的。预备热处理安排在机械加工之前；去除内应力的热处理安排在粗加工之后，精加工之前；最终热处理安排在精加工前后，变形较大的热处理应安排在精加工之前，变形较小的热处理应安排在精加工之后；表面的装饰性镀层与发蓝工序一般安排在工件精加工后；电镀工序后应进行抛光，耐磨性镀铬则放在粗磨与精磨之间。 （10）辅助工序包括检查、检验工序、去毛刺、平衡、清洗工序等，检验工序是主要的辅助工序。除了在每道工序中操作者自检外，还必须在下列情况下安排单独的检验工序： 粗加工阶段结束后； 关键工序前后； 零件从一个车间转到另一个车间前后； 零件全部加工结束之后。（11） 工序组合的原则： 大批大量生产、零件结构叫复杂，适于采用工序集中地原则，对一些结构简单的产品，也可采用分散的原则。成批生产宜采用适当集中的原则，单件小批生产适于采用工序集中的原则； 产品品种较多，又经常变换，适于采用工序分散的原则； 零件加工质量、技术要求较高时一般采用工序分散的原则； 零件尺寸、质量较大，不易运输与安装的，应采用工序集中地原则。 （12） 选择设备时应考虑下列问题： 机床的精度与工序要求的精度相适应； 机床的规格与工件的外形尺寸，本工序的切削用量相适应； 机床的生产率与被加工零件或产品的生产类型相适应； 选择的设备尽可能与工厂现有条件相适应。（13） 加工余量是指加工过程中所切除的金属层厚度。加工余量可分为加工总余量（毛坯余量）与工序余量。加工总余量等于各工序余量之与。影响工序余量的因素有：上工序的各种表面缺陷与误差因素，包括表面粗糙度与缺陷层、尺寸公差与形位公差；本工序加工时的装夹误差。确定加工余量的方法有：分析计算法、查表法、经验估算法。 （14）工艺装备的选择包括确定各工序所需的夹具、刀具与计量器具等。夹具主要根据生产类型与加工要求来确定。刀具的选择主要取决于各工序所采用的加工方法、加工表面的尺寸、工件材料、加工精度与表面粗糙度要求，生产率与经济性等。计量器具主要根据生产类型与工件的加工精度来选取。时间定额与提高劳动生产率的工艺途径 （1）时间定额TT包括：基本时间Tm、辅助时间Ta、布置工作地时间Ts、休息与生理需要时间Tr、准备与终结时间Te 。单件与成批生产的单件时间定大批量生产的单件时间定（2） 提高劳动生产率的工艺途径有：缩短时间定额。缩短基本时间的措施有：提高切削用量与减少切削行程长度；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。 推广应用新工艺与新方法。提高机械加工自动化程度。工艺过程的技术经济分析 （1）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与不变费用 C。（2）若工件的年产量为N，则工件的全年工艺成本S（元/年）为 ,单件工艺成本S=VN+C ,单件工艺成本1.2.3 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，使工件相对于刀具与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与铣床上用的平口虎钳等。这类夹具的规格尺寸已经标准化，由专业厂家进行生产。而用于批量生产，专门为工件某加工工序服务的专用夹具，则必须由各个制造厂自行设计制造。 由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、劳动条件与生产成本，因此，它是各机械制造厂新产品投资、老产品改进与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。（1）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： 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。由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与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。 提高劳动生产率与降低加工成本 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与压缩辅助时间。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与降低成本。 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。 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。（2）机床夹具分类 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与劳动生产率。但是，由于这类夹具的专用性很强，并且设计与制造周期较长，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与工艺稳定的较大批量生产中应用。 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、尺寸与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与专用可调夹具。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，用于装夹与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。 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，由实现制造好的通用性较强的标准化元件与部件拼装组成。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。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。（3）夹具设计的特点与基本要求 夹具设计的特点 针对性强。设计人员必须全面掌握工艺与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与掌握产品零件的要求，工艺工程的安排以与所使用的机床、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。保证加工质量与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与精度分析这两道关。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与改善劳动条件。 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与种类很多，选用的灵活性很大，特别是夹紧装置中力源与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与生产规模相适应，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，修配与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与调整环节，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与刚度，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与分析。设计的基本要求 夹具设计的原则是经济与实用，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与维修水平为前提。具体要求为： (a)夹具的结构应与其用途与生产规模相适应，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、检验与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 2.1 零件的工艺性分析与生产类型确定 2.1.1 零件的作用 轴类零件在机器中用来支承传动零部件，以实现运动与动力。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80的孔与变速器配合起定心作用，通过8-20的通孔将动力传至该轴，再由55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与较大的扭矩。因此，该轴应具有足够的耐磨性与抗扭强度。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与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 2.1 变速器输出轴零件图2.1.2 零件的工艺分析 通过对零件图的重新绘制，知原图样的视图正确、完整，尺寸、公差以与技术要求齐全。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、齿轮与轴类等。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与加工表面之间的位置要求如下： (1)55外圆表面，粗糙度为1.25，圆跳动0.04mm，与其外圆表面上的键槽的加工； (2)60与75外圆表面，其两者的中心连线为55外圆与80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)65外圆表面，粗糙度为1.25； (4)80的孔，其表面粗糙度为3.2，以与与其具有位置度要求0.05 mm的10-20的通孔，其均匀分布，表面粗糙度为 3.2； (5)50与104的孔、176外圆表面与30°的圆锥面，它们的尺寸公差与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。2.1.3 确定零件的生产类型 零件的生产类型是指企业（或车间、工段、班组、工作地等）生产专业化程度的分类，一般可分为大量生产、成批生产与单件生产三种类型，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与产品特征来确定的。生产纲领是指企业在计划期内应当生产的产品产量与进度计划。年生产纲领是包括备品与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：式中：N-零件的生产纲领 Q-产品的年产量（台、辆/年） m-每台（辆）产品中该零件的数量（件/台、辆） a %-备品率，一般取2%-4% b %-废品率，一般取0.3%-0.7%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，分别取备品率与废品率3%与0.5%，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。2.2 选择毛坯种类，绘制毛坯图 2.2.1 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。（1）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与制造方法。例如，铸铁，铸造青铜等脆性材料不能锻造与冲压，由于焊接性能差，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；但由于可锻性能，可焊接性能好，低碳钢广泛用于制造锻件、型材、冲压件等。 （2）毛坯的尺寸、形状与精度要求 毛坯的尺寸大小与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，而适宜采用自由锻造或是砂型铸造。形状复杂的毛坯，不宜采用型材或自由锻件，可采用铸件、模锻件、冲压件或组合毛坯。（3）零件的生产纲领 选择毛坯的制造方法，只有与零件的生产纲领相适应，才能获得最佳的经济效益。生产纲领大时宜采用高精度与高生产率的毛坯制造方法，如模锻与熔模铸造等；生产纲领小时，宜采用设备投资少的毛坯制造方法，如木模砂型铸造与自由锻造。 根据上述内容的几个方面来分析本零件，零件材料为45号钢，首先分析45号钢材料的性能，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、齿轮与轴类等；其次，观察零件图知，本设计零件为轴类零件（毛坯一般为棒料与锻件），各直径尺寸相差较大，且该轴在工作过程中要承受冲击载荷与扭矩，是变速器主要的动力输出元件，故为增强其强度、刚度与冲击韧性，毛坯选择锻件；再者，前面已经确定零件的生产类型为大批量生产。因此，本零件的毛坯种类以模锻方法获得。2.2.2 确定毛坯尺寸与机械加工余量 根据零件图估算锻件的重量，包容体重量,锻件形状复杂系数,较复杂，属于 级。零件材料为45号钢，C质量分数小于 0.65%，属于级。 查阅机械制造工艺设计简明手册表2.1得锻件机械加工余量与尺寸公差（由于大部分表面加工都需经过粗加工与半精加工，因此余量将要放大，这里为了机械加工过程的方便，将外圆表面的总加工余量统一为一个值：表2.1加工余量需加工表面基本尺寸 锻件尺寸公差机械加工总余量锻件尺寸55外圆552.8560外圆602.8565外圆652.8570外圆702.85176外圆1763.6550内孔502.8480内孔802.85104内孔1043.25.2总长244452.2.3 绘制毛坯图 图2.2毛坯图2.3 选择加工方法，拟定工艺路线 2.3.1 定位基准的选择拟定工艺路线的第一步是先择定位基准。为使所选的定位基准能保证整个机械加工工艺过程顺利进行，通常考虑如何选择精基准来加工各个表面，然后考虑如何选择粗基准把作为精基准的表面先加工出来。 在轴类零件加工中，为保证各主要表面的相互位置精度，选择定位基准时，应尽可能使其与装配基准重合并使各工序的基准统一，而且还要考虑在一次安装中尽可能加工出较多的面。 轴类零件加工时，精基准的选择通常有两种： 首先方案是采用顶尖孔作为定位基准。这样，可以实现基准统一，能在一次安装中加工出各段外圆表面与其端面，可以很好的保证各外圆表面的同轴度以与外圆与端面的垂直度，加工效率高并且所用夹具结构简单。所以对于实心轴（锻件或棒料毛坯） ，在粗加工之前，应先打顶尖也，以后的工序都用顶尖孔定位。对于空心轴，由于中心的孔钻出后，顶尖孔消失，可采用下面的方法：(1）在中心通孔的直径较小时，可直接在孔口倒出宽度不大于2mm的6°锥面，用倒角锥面代替中心孔。 (2）在不宜采用倒角锥面作为定位基准时，可采用带有中心孔的锥堵或带锥堵的拉杆心轴。锥堵与工件的配合面应根据工件的的形状做成相应的锥形，如果轴的一端是圆柱孔，则锥堵的锥度取1：500。通常情况下，锥堵装好后不应拆卸或更换，如必须拆卸，重装后必须按重要外圆进行找正与修磨中心孔。如果轴的长径比较大，而刚性差，通常还需要增加中间支承来提高系统的刚性，常用的辅助支承是中心架或跟刀架。 精基准选择的另一方案是采用支承轴径定位因为支承轴径既是装配基准，也是各个表面相互位置的设计基准，这样定位符合基准重合的原则，不会产生基准不重合误差，容易保证关键表面间的位置精度。根据上述定位基准的选择原则，分析本零件，选取顶尖孔作为定位精基准。当零件外圆加工完毕以后，可以以外圆为精基准加工内孔，由于前面的工序使用中心孔精加工出来的输出轴外圆同轴度非常高，并且表面粗糙度等各项性能指标都很高，故使用加工后的外圆作为精基准而加工出来的孔与外圆的同轴度也非常高。本零件选择两中心孔与75作为精基准，选择55与176作为粗基准来加工两中心孔。2.3.2 零件表面加工方法的选择 根据本零件图上所标注的各加工表面的技术要求，查 机械制造工艺设计简明手册7表1.4-7，表1.4-8，通过对各加工表面所对应的各个加工方案的比较，最后确定本零件各加工表面的加工方法如下表 2.2：表 2.2 变速器输出轴各加工表面方案需加工表面尺寸精度等级表面粗糙度Ra/um加工方案55外圆IT71.6um粗车半精车精车60外圆IT 61.6um粗车半精车精车65外圆IT 61.6um粗车半精车精车75外圆IT 61.6um粗车半精车精车176外圆12.5um粗车50内孔12.5um粗车80内孔IT 73.2um粗车半精车精车104内孔12.5um 粗车20通孔IT 73.2um钻扩铰8通孔12.5um钻键槽IT 93.2um粗铣精铣2.3.3 加工阶段的划分 本零件变速器输出轴加工质量要求较高，可将加工阶段分为粗加工、工、精加工三个阶段。 (1) 粗加工阶段：其任务是切除毛坯上大部分余量，使毛坯在形状与尺寸上接近零件成品，因此，主要目标是提高生产率，去除内孔，端面以与外圆表面的大部分余量，并为后续工序提供精基准，如加工176、55、60、65、75外圆柱表面。 (2) 半精加工阶段：其任务是使主要表面达到一定的精加工余量，为主要表面的精加工做好准备，如55、60、65、75外圆柱面，80、20孔等。 (3) 精加工阶段：其任务就是保证尺寸、形状与位置精度达到或基本达到（精密件）图样规定的精度要求以与表面粗糙度要求。2.3.4 工序的集中与分散 本零件采用工序集中原则安排零件的加工工序。本零件变速器输出轴的生产类型为大批量生产，可以采用各种机床配以专用工具、夹具、以提高生产率；而且运用工序集中原则使工件的装夹次数少，不但可缩短辅助时间，而且由于在一次装夹中加工了许多表面，有利于保证各加工表面之间的相对位置精度要求。2.3.5 工序顺序的安排 （1）机械加工顺序 遵循“先基准后其他”原则，首先加工精基准，即在前面加工阶段先加工输出轴的左、右端面，55与176外圆表面，钻中心孔。 遵循“先粗后精”原则，先安排粗加工工序，后安排精加工工序。 遵循“先主后次”原则，如先加工外圆表面，再加工键槽。 遵循“先面后孔”原则，先加工75外圆表面，做为定位基准再加工其余各孔。（2）热处理工序 毛坯锻造成型后，应当对毛坯进行正火处理以去除内应力，然后再进行机械加工。在粗加工之后、精加工之前，安排调质处理，调质硬度为 HBS200，获得良好的综合机械性能。（3）辅助工序 在对本零件的所有加工工序完成之后，安排去毛刺、清洗、终检工序。2.3.6 确定工艺路线 在综合考虑上述工序的顺序安排原则基础上，拟定该变速器输出轴零件的工艺路线如下： 工序：锻造毛坯 ； 工序：正火； 工序：车55端面，钻中心孔； 工序：粗车176 外圆与端面，粗车各内孔、倒角，钻中心孔； 工序：粗车小端各外圆表面与锥面； 工序：钻 8-20 通孔，倒角； 工序：钻 2-8 斜孔； 工序：调质； 工序：修研中心孔； 工序：半精车小端各外圆表面，倒角； 工序：半精车、精车80内孔； 工序：扩、铰 8-20 通孔； 工序：精车小端各外圆表面； 工序：铣键槽；工序：终检。2.3.7 加工设备与工艺装备选择 机床与工艺装备的选择是制定工艺规程的一项重要工作，它不但直接影响工件的加工质量，而且还影响工件的加工效率与制造成本。 (1)机床的选择原则 ：机床的加工尺寸范围应与零件的外廓尺寸相适应； 机床的精度应与工序要求的精度相适应； 机床的功率应与工序要求的功率相适应； 机床的生产率应与工件的生产类型相适应； 还应与现有的设备条件相适应。 (2)夹具的选择本零件的生产类型为大批量生产， 为提高生产效率， 所用的夹具应为专用夹具。 (3)刀具的选择 刀具的选择主要取决于工序所采用的加工方法、 加工表面的尺寸、 工件材料、所要求的精度以与表面粗糙度、生产率与经济性等。在选择时应尽可能采用标准刀具，必要时可采用复合刀具与其他专用刀具。(4)量具的选择 量具主要根据生产类型与所检验的精度来选择。 在单件小批量生产中应采用通用量具，在大批量生产中则采用各种量规与一些高生产率的专用量具。 查机械制造工艺设计简明手册7所选择的加工工艺装备如下表 2.3所示：表 2.3 变速器输出轴加工工艺装备选用工序号机床设备刀具量尺工序：锻游标卡尺工序：正火工序：车CA6140 车刀游标卡尺工序：车CA6140 车刀游标卡尺工序：车CK6140A车刀游标卡尺工序：钻Z525麻花钻游标卡尺工序：钻Z525麻花钻游标卡尺工序：调质工序：修研工序：车CK6140A 车刀外径千分尺工序：车CA6140车刀塞规工序：扩、铰Z525塞规工序：车CK6140A扩孔刀、铰刀外径千分尺工序：铣X51铣刀游标卡尺工序：终检2.3.8 工序间余量与工序尺寸的确定 工序尺寸与其公差的确定如下： 工序尺寸是工件在加工过程中各工序应保证的加工尺寸。因此，正确地确定工序尺寸与其公差是制订工艺规程的一项重要工作。工序尺寸的计算要根据零件图上的设计尺寸、已确定的各工序的加工余量与定位基准的转换关系来进行。确定工序尺寸一般的方法是，由加工表面的最后一道工序开始依次向前推算，最后工序的工序尺寸按设计尺寸标注。当无基准转换时，同一表面多次加工的工序尺寸只与工序（或工步）的加工余量有关。当定位基准与工序基准不重合或工序尺寸尚需从继续加工的表面标注时，工序尺寸应用工艺尺寸链解算。 根据上述要求与方法，结合该输出轴零件的实际加工情况，现确定如下列表 2.5、2.6、2.7、2.8、2.9、2.10：表 2.5 55 k7外圆面工序尺寸、公差的确定工序名称工序间余量（mm）工序工序基本尺寸（mm）标注工序尺寸公差（mm）经济精度（mm）表面粗糙度（mm）精车0.5k71.655半精车2.0k96.455.5粗车2.5k1212.557.5毛坯±260表 2.7 65 k 6 外圆面工序尺寸、公差的确定工序名称工序间余量（mm）工序工序基本尺寸（mm）标注工序尺寸公差（mm）经济精度（mm）表面粗糙度（mm）精车0.5r71.660半精车2.0k96.460.5粗车2.5k1212.562.5毛坯±265表 2.8 75 k 7 外圆面工序尺寸、公差的确定工序名称工序间余量（mm）工序工序基本尺寸（mm）标注工序尺寸公差（mm）经济精度（mm）表面粗糙度（mm）精车0.5K61.675半精车2.0k96.475.5粗车2.5k1212.577.5毛坯±280表 2.9 80 G 7 内孔工序尺寸、公差的确定工序名称工序间余量（mm）工序工序基本尺寸（mm）标注工序尺寸公差（mm）经济精度（mm）表面粗糙度（mm）精车0.5G73.280半精车2.0h96.479.5粗车2.5h1212.577.5毛坯±275表 2.10 20 P7 通孔工序尺寸、公差的确定工序名称工序间余量（mm）工序工序基本尺寸（mm）标注工序尺寸公差（mm）经济精度（mm）表面粗糙度（mm）铰0.3P73.220扩1.7P96.419.7钻18h1212.518毛坯0 关于轴向工序尺寸的确定，由于轴向尺寸的尺寸精度要求不高，各段的端面车削余量为1.2mm，在实际加工时注意保证各段基本尺寸即可。 关于键槽的工序尺寸的确定，粗铣时，为精铣留有加工余量，槽宽双边余量为2mm；槽深余量为1mm，粗铣的工序尺寸为：槽宽为14mm，槽深为2mm。2.3.9 切削用量与基本时间定额的确定 切削用量是切削加工时可以控制的参数，具体是指切削速度、进给量 v(m/min) f（mm/ r）与背吃刀量ap（mm）三个参数。选择切削用量主要应根据工件的材料、精度要求以与刀具的材料、机床的功率与刚度等情况，在保证工序质量的前提下，充分利用刀具的切削性能与机床的功率、转矩等特性，获得高生产率与低加工成本。从刀具耐用度出发，首先应选定背吃刀量ap，其次选定进给量f，最后选定切削速度v。粗加工时，加工精度与表面粗糙度要求不高，毛坯余量大。因此，选择粗加工的切削用量时，要尽量能保证较高的金属切除率，以提高生产率；精加工时，加工精度与表面粗糙度要求较高，加工余量小且均匀。因此选择切削用量是