目录
1引言 ........................................................................ 1
1.1 课题设计的目的和意义 .................................................. 1 1.2 课题背景知识 .......................................................... 2
1.2.1 零件的作用 ...................................................... 2 1.2.2 机械制造工艺相关知识 ............................................ 2 2.1 零件的工艺性分析及生产类型确定 ........................................ 7
2.1.1 零件的作用 ....................................................... 7 2.1.2 零件的工艺分析 .................................................. 8 2.1.3 确定零件的生产类型 .............................................. 9 2.2 选择毛坯种类，绘制毛坯图 .............................................. 9
2.2.1 选择毛坯种类 .................................................... 9 2.2.2 确定毛坯尺寸及机械加工余量 ...................................... 10 2.2.3 绘制毛坯图 ..................................................... 11 2.3 选择加工方法，拟定工艺路线 ........................................... 11
2.3.1 定位基准的选择 .................................................. 11 2.3.2 零件表面加工方法的选择 .......................................... 12 2.3.3 加工阶段的划分 .................................................. 12 2.3.4 工序的集中与分散 ................................................ 12 2.3.5 工序顺序的安排 .................................................. 13 2.3.6 确定工艺路线 .................................................... 13 2.3.7 加工设备及工艺装备选择 ......................................... 14 2.3.8 工序间余量和工序尺寸的确定 ...................................... 15 2.3.9 切削用量及基本时间定额的确定 .................................... 17
3. 专用夹具设计 ............................................................. 34
3.1 明确设计要求、收集设计资料 ........................................... 34 3.2 确定夹具结构方案 ..................................................... 34
3.2.1 确定定位方式，选择定位元件 ...................................... 34 3.2.2 确定导向装置 .................................................... 35 3.2.3 确定工件夹紧方案，设计夹紧机构 .................................. 35 3.2.4 确定夹具总体结构和尺寸 .......................................... 36 3.2.5 夹具使用说明 .................................................... 37
总 结 ...................................................................... 38 参考文献 ..................................................................... 39 致 谢 ...................................................... 错误！未定义书签。 英文摘要 ..................................................................... 41
输出轴的加工工艺与夹具设计
摘要 :输出轴零件的主要作用是支撑零件、实现回转运动并传递转矩和动力。本文以一典型输出轴零件为例讨论了零件的机械加工工艺规程和专用夹具设计。对于工艺规程设计，在分析了输出轴零件的作用和加工工艺性后，先提出两种工艺方案，再甄选出最佳方案。输出轴零件的机械综合性能要求较高，一般选择锻件作为毛坯。对于夹具设计，本文选取其中钻斜孔工序来设计专用夹具。经过对工序要求进行分析后，采用一面两孔定位，转动压板加紧。导向装置采用可换的特殊钻套。
关键词：输出轴；工艺规程；夹具设计
1引言
1.1 课题设计的目的和意义
本次设计是在我们学完了大学的全部基础课程、技术课程以及全部专业课之后进行的。此次的设计是对大学期间所学各课程及相关绘图软件的一次深入的综合性复习，也是使我们综合运用所学过的基本知识与基本技能去解决专业范围内的工程技术问题而进行的一次基本训练。因此，它在我们四年的大学生活中占有重要的地位。我们在完成毕业设计的同时，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，也为我们以后的工作打下了坚实的基础。本次设计的目的在于：
（1） 培养综合分析和解决本专业的一般工程问题的独立能力，拓宽和深化所学知识。 （2） 培养树立正确的设计思想、设计思维，掌握工程设计的一般程序、规范和方法的能力。
（3） 培养正确地使用技术知识、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。
（4） 培养自己进行调查研究、面向实际、面向生产，向工人和工程技术人员学习的基本工作态度、工作作风和工作方法。
（5） 熟悉轴类零件加工工艺过程和掌握夹具设计的方法步骤，为以后从事相关的技术性工作打下坚实的基础。
（6） 通过对输出轴零件的机械加工工艺设计，使我们在机械制造工艺规程设计，工艺方案论证，机械加工余量计算，工艺尺寸的确定，编写技术文件及查阅技术文献等各个方面得到一次综合性训练。初步具备设计一个中等复杂程度零件工艺规程的能力。
（7） 能根据被加工零件的技术要求，运用夹具设计的基本原理和方法，拟定夹具设计方案，完成夹具机构设计，初步具备设计出高效、省力、经济合理并能保证加工质量的专用夹具的能力。
（8） 通过零件图、装配图的绘制，使我们进一步熟练绘图软件的使用。熟悉和掌握我
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国相关的制图标准和要求。
本次设计的主要内容为：首先认真分析已给定的输出轴零件图纸，明确相关技术要求和加工质量要求，在读懂图纸的基础上，利用AUTOCAD绘制该输出轴的三维模型；然后根据图纸上相关要求等确定该零件的生产类型，经分析本次设计的零件属大批量生产。其次，对零件进行工艺分析，确定毛坯类型和制造方法，输出轴的材料为 45 钢。拟采用以锻造的形式进行毛坯的制造，然后设计两套不同的工艺路线方案，分析两套方案的优劣并根据实际生产条件和相关要求确定最终方案，完成机械加工工序设计，进行必要地经济分析。最后，对某道加工工序进行夹具装配图及主要零件图的设计，对夹具进行精度校核并对其设计质量进行评估。
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。φ 80 的孔与变速器配合起定心作用，通过 10-φ 20 的通孔将动力传至该轴，再由φ 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和较大的扭矩。因此，该轴应具有足够的耐磨性和抗扭强度。
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、和表面质量等，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）和加工（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和进度计划。
（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、成批生产和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。
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（2）制定工艺规程的基本要求是：在保证产品质量的前提下，能尽量提高生产率和降低成本，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：
①收集和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； ②确定毛坯的类型及制造方法； ③选择定位基准； ④拟定工艺路线；
⑤确定各工序的工序余量、工序尺寸及其公差； ⑥确定各工序的设备、刀具、夹具、量具和辅助工具； ⑦确定各工序的切削用量及时间定额； ⑧确定主要工序的技术要求及检验方法； ⑨进行技术经济分析；
⑩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（包括牌号及标准号）及其机械性能、零件的结构形状及外形尺寸、生产纲领、生产条件、积极推广应用新工艺、新技术和新材料。
（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。从设计和工艺两个方面看可分为设计基准和工艺基准两大类。工艺基准又可进一步分为 工序基准、定位基准、测量基准和装配基准。定位基准又有粗基准和精基准之分。
（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、工艺装备和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和表面粗糙度。
（6）选择加工方法时考虑的主要因素：工件的加工精度、表面粗糙度和其他技术要求，工件材料的性质，工件的形状和尺寸，生产类型、生产率和经济性，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：
①保证加工质量； ②合理使用机床设备；
③便于及时发现毛坯缺陷，避免精加工表面损伤； ④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：
①基面先行；②先粗后精；③先主后次；④先面后孔。
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（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和热处理的目的。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；表面的装饰性镀层和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和精磨之间。
（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：
①粗加工阶段结束后； ②关键工序前后；
③零件从一个车间转到另一个车间前后； ④零件全部加工结束之后。 （11）工序组合的原则：
①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；
②产品品种较多，又经常变换，适于采用工序分散的原则； ③零件加工质量、技术要求较高时一般采用工序分散的原则；
④零件尺寸、质量较大，不易运输和安装的，应采用工序集中地原则。
（12）选择设备时应考虑下列问题：
①机床的精度与工序要求的精度相适应；
②机床的规格与工件的外形尺寸，本工序的切削用量相适应； ③机床的生产率与被加工零件或产品的生产类型相适应； ④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）和工序余量。加工总余量等于各工序余量之和。影响工序余量的因素有：
①上工序的各种表面缺陷和误差因素，包括表面粗糙度和缺陷层、尺寸公差和形
位公差；
②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、刀具和计量器具等。夹具主要根据生产类型和加工要求来确定。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、加工精度和表面粗糙度要求，生产率和经济性等。计量器具主要根据生产类型和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 。
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