說明書設計題目：輸出軸零件的機械加工工藝規程及工藝裝備設計
姓名：丁振浩
學號：101601140
班級：汽制101
指導教師：段維峰
河南機電高等專科學校
2023年5月16日
目錄第1章零件分析 2
1.1 零件作用分析 2
1.2 零件工藝分析 3
第2章確定毛坯、畫毛坯—零件合圖 4
2.1.1選擇毛坯種類 4
2.1.2 確定毛坯尺寸及機械加工餘量 5
2.2.1 繪製毛坯圖 6
2.2.2 繪製毛坯——零件合圖 6
第3章工藝規程設計 6
3.1 定位基準的選擇 6
3.2 制定工藝路線 7
3.3 選擇加工裝置及刀、夾、量具 8
3.4 加工工序設計 10
3.5 時間定額計算 10
3.6 填寫機械加工工藝過程卡和機械加工工序卡 11
第4章傳動軸工序專用夾具設計 14
4.1 工件自由度分析及定位方案的確定 14
4.2 夾緊力的計算 14
4.3 定位誤差的計算及定位精度分析 15
4.4 操作說明 16
本設計所設計的零件是工具機變速器輸出軸，它是動力輸出的主要零件。孔與變速器配合起定心作用，通過通孔將動力傳至該軸，再通過鍵將動力輸出。該軸在工作中需要承受一定的衝擊載荷和較大的扭矩。
因此，該軸應具有足夠的耐磨性和抗扭強度。
軸類零件在機器中用來支承傳動零部件，以實現運動和動力。輸出軸是典型的軸類零件，其作用在動力輸出裝置中，是動力輸出的關鍵零件之一。本設計所加工的零件是工具機變速器輸出軸，它是動力輸出的主要零件的孔與變速器配合起定心作用，通過通孔將動力傳至該軸，再通過鍵將動力輸出。
該軸在工作中需要承受一定的衝擊載荷和較大的扭矩。因此，該軸應具有足夠的耐磨性和抗扭強度。設計中一定要注意表面熱處理。
因為它是動力輸出的關鍵零件之一，它的加工質量對工具機的安全性和穩定性都有很大的影響。
通過對傳動軸零件圖的重新繪製，知原圖樣的檢視正確、完整，尺寸、公差以及技術要求齊全。通過對零件圖的詳細審閱，該零件的基本工藝狀況已經大致掌握。
主要工藝狀況如下敘述：
零件的材料為45號鋼，45號鋼為優質碳素結構用鋼，硬度不高易切削加工。調質處理後零件具有良好的綜合機械效能，廣泛應用於各種重要的結構零件，特別是那些在交變負荷下工作的連桿、螺栓、齒輪及軸類等。但表面硬度較低，不耐磨。
可用調質＋表面淬火提高零件表面硬度。根據對零件圖的分析，該零件需要加工的表面以及加工表面之間的位置要求如下：
(1)φ55外圓表面，粗糙度為1.25，圓跳動0.04mm，及其外圓表面上的鍵槽的加工；
(2)φ60和φ75外圓表面，其兩者的中心連線為φ55外圓和φ80孔圓跳動的基準線，因此應盡可能的先加工出來，其表面粗糙度均為3.2；
(3)φ65外圓表面，粗糙度為3.2；
(4)φ80的孔，其表面粗糙度為3.2，以及與其具有位置度要求φ0.05 mm的10-φ20的通孔，其均勻分布，表面粗糙度為 3.2；
(5)φ50和φ104的孔、φ176外圓表面及30°的圓錐面，它們的尺寸公差和表面粗糙度要求都不高，通過粗加工或半精加工就可達到要求。
通過上面零件的分析可知，該零件並沒有複雜的加工曲面，屬於較為簡單的零件，所以根據各加工表面的技術要求採用常規的加工工藝均可保證。
機械加工中毛坯的種類有很多種，如鑄件、鍛件、型材、擠壓件、沖壓件、焊接組合件等，同一種毛坯又可能有不同的製造方法。為了提高毛坯的製造質量，可以減少機械加工勞動量，降低機械加工成本，但往往會增加毛坯的製造成本。選擇毛坯的製造方法一般應當考慮一下幾個因素。
（1）材料的工藝效能
材料的工藝效能在很大程度上決定毛坯的種類和製造方法。例如，鑄鐵，鑄造青銅等脆性材料不能鍛造和沖壓，由於焊接效能差，也不宜用焊接方法製造組合毛坯，而只能用鑄造。低碳鋼的鑄造效能差，很少用於鑄造；但由於可鍛效能，可焊接效能好，低碳鋼廣泛用於製造鍛件、型材、沖壓件等。
（2）毛坯的尺寸、形狀和精度要求
毛坯的尺寸大小和形狀複雜程度也是選擇毛坯的重要依據。直徑相差不大的階梯軸宜採用棒料；直徑相差較大的宜採用鍛件。尺寸很大的毛坯，通常不採用模鍛或壓鑄、特種鑄造方法製造，而適宜採用自由鍛造或是砂型鑄造。
形狀複雜的毛坯，不宜採用型材或自由鍛件，可採用鑄件、模鍛件、沖壓件或組合毛坯。
（3）零件的生產綱領
選擇毛坯的製造方法，只有與零件的生產綱領相適應，才能獲得最佳的經濟效益。生產綱領大時宜採用高精度和高生產率的毛坯製造方法，如模鍛及熔模鑄造等；生產綱領小時，宜採用裝置投資少的毛坯製造方法，如木模砂型鑄造及自由鍛造。 根據上述內容的幾個方面來分析本零件，零件材料為45號鋼，首先分析45號鋼材料的效能，45號鋼為優質碳素結構用鋼，硬度不高易切削加工。
調質處理後零件具有良好的綜合機械效能，廣泛應用於各種重要的結構零件，特別是那些在交變負荷下工作的連桿、螺栓、齒輪及軸類等；其次，觀察零件圖知，本設計零件為軸類零件（毛坯一般為棒料和鍛件），各直徑尺寸相差較大，且該軸在工作過程中要承受衝擊載荷和扭矩，是變速器主要的動力輸出元件，故為增強其強度、剛度和衝擊韌性，毛坯選擇鍛件；再者，前面已經確定零件的生產型別為大批量生產，因此，本零件的毛坯種類以模鍛方法獲得。
根據零件圖估算鍛件的重量 ，包容體重量 ,鍛件形狀複雜係數 ,較複雜，屬於級。零件材料為45號鋼，c質量分數小於 0.65%，屬於級。
查閱《機械製造工藝設計簡明手冊》表2.1得鍛件機械加工餘量及尺寸公差（由於大部分表面加工都需經過粗加工和半精加工，因此餘量將要放大，這裡為了機械加工過程的方便，將外圓表面的總加工餘量統一為乙個值：
表2.1加工餘量
擬定工藝路線的第一步是先擇定位基準。為使所選的定位基準能保證整個機械加工工藝過程順利進行，通常考慮如何選擇精基準來加工各個表面，然後考慮如何選擇粗基準把作為精基準的表面先加工出來。
在軸類零件加工中，為保證各主要表面的相互位置精度，選擇定位基準時，應盡可能使其與裝配基準重合併使各工序的基準統一，而且還要考慮在一次安裝中盡可能加工出較多的面。
軸類零件加工時，精基準的選擇通常有兩種： 首先方案是採用頂尖孔作為定位基準。這樣，可以實現基準統一，能在一次安裝中加工出各段外圓表面及其端麵，可以很好的保證各外圓表面的同軸度以及外圓與端麵的垂直度，加工效率高並且所用夾具結構簡單。
所以對於實心軸（鍛件或棒料毛坯） ，在粗加工之前，應先打頂尖也，以後的工序都用頂尖孔定位。對於空心軸，由於中心的孔
鑽出後，頂尖孔消失，可採用下面的方法：
(1）在中心通孔的直徑較小時，可直接在孔口倒出寬度不大於2mm的6°錐面，用倒角錐面代替中心孔。
(2）在不宜採用倒角錐面作為定位基準時，可採用帶有中心孔的錐堵或帶錐堵的拉桿心軸。錐堵與工件的配合面應根據工件的的形狀做成相應的錐形，如果軸的一端是圓柱孔，則錐堵的錐度取1：500。
通常情況下，錐堵裝好後不應拆卸或更換，如必須拆卸，重灌後必須按重要外圓進行找正和修磨中心孔。如果軸的長徑比較大，而剛性差，通常還需要增加中間支承來提高系統的剛性，常用的輔助支承是中心架或跟刀架。 精基準選擇的另一方案是採用支承軸徑定位因為支承軸徑既是裝配基準，也是各個表面相互位置的設計基準，這樣定位符合基準重合的原則，不會產生基準不重合誤差，容易保證關鍵表面間的位置精度。
根據上述定位基準的選擇原則，分析本零件，選取頂尖孔作為定位精基準。當零件外圓加工完畢以後，可以以外圓為精基準加工內孔，由於前面的工序使用中心孔精加工出來的輸出軸外圓同軸度非常高，並且表面粗糙度等各項效能指標都很高，故使用加工後的外圓作為精基準而加工出來的孔和外圓的同軸度也非常高。本零件選擇兩中心孔和φ75作為精基準，選擇φ55和φ176作為粗基準來加工兩中心孔。
在綜合考慮上述工序的順序安排原則基礎上，擬定該變速器輸出軸零件的工藝
路線如下：
方案一：
工序ⅰ：鍛造毛坯 ；
工序ⅱ：正火；
工序ⅲ：粗、精車右端麵，鑽中心孔；
工序ⅳ：粗車φ176外圓；
工序ⅴ：粗、精車左端麵，鑽中心孔；
工序ⅵ：粗車左端各外圓表面及錐面；
工序ⅶ：調質；
工序ⅷ：修研中心孔；
工序ⅸ：半精車各外圓表面；
工序ⅹ：粗車右端φ50內孔、φ80內孔、φ104內孔，倒角；
工序ⅺ：半精車、精車φ80內孔；
工序ⅻ：精車各外圓表面工序；
ⅹⅲ：鑽、擴、鉸8-φ20通孔；
工序ⅹⅳ：鑽2-φ8斜孔：
工序ⅹⅴ：銑鍵槽；
工序ⅹⅵ：終檢。
方案二：
工序ⅰ：鍛造毛坯 ；
工序ⅱ：正火；
工序ⅲ：車φ55端麵，鑽中心孔；
工序ⅳ：粗車φ176 外圓及端麵，粗車各內孔、倒角，鑽中心孔；
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