設計說明書題目輸出軸的加工工藝及銑鍵槽夾具設計班級：姓名：指導教師：完成日期：摘要本次設計內容涉及了機械制造工藝及機床夾具設計、金屬切削機床、公差配合與測量等多方面的知識。輸出軸零件的工藝規程及銑鍵槽的夾具設計是包括零件加工的工藝設計、工序設計以及專用夾具的設計三部分。在工藝設計中要首先對零件進行分析，了解零件的工藝再設計出毛坯的結構，并選擇好零件的加工基準，設計出零件的工藝路線；接著對零件各個工步的工序進行尺寸計算，關鍵是決定出各個工序的工藝裝備及切削用量；然后進行專用夾具的設計，選擇設計出夾具的各個組成部件，如定位元件、夾緊元件、引導元件、夾具體與機床的連接部件以及其它部件；計算出夾具定位時產生的定位誤差，分析夾具結構的合理性與不足之處，并在以后設計中注意改進。關鍵詞：工藝、工序、切削用量、夾緊、定位、誤差。ABSTRCTThisdesigncontenthasinvolvedthemachinemanufacturecraftandtheenginebedjigdesign,themetal-cuttingmachinetool,thecommondifferencecoordinationandthesurveyandsoonthevariousknowledge.Thereductiongearboxbodycomponentstechnologicalprocessanditstheprocessingholejigdesignisincludesthecomponentsprocessingthetechnologicaldesign,theworkingproceduredesignaswellastheunitclampdesignthreeparts.Mustfirstcarryontheanalysisinthetechnologicaldesigntothecomponents,understoodthecomponentsthecraftredesignsthesemifinishedmaterialsthestructure,andchoosesthegoodcomponentstheprocessingdatum,designsthecomponentsthecraftroute;Afterthatiscarryingonthesizecomputationtoacomponentseachlaborstepofworkingprocedure,thekeyisdecideseachworkingprocedurethecraftequipmentandthecuttingspecifications;Thencarriesontheunitclampthedesign,thechoicedesignsthejigeachcompositionpart,likelocatesthepart,clampsthepart,guidesthepart,toclampconcreteandtheenginebedconnectionpartaswellasotherparts;Positionerrorwhichcalculatesthejiglocateswhenproduces,analyzesthejigstructuretherationalityandthedeficiency,andwilldesigninlaterpaysattentiontotheimprovement.Keywords:Thecraft,theworkingprocedure,thecuttingspecifications,clamp,thelocalization,theerror.目錄序言 11、零件的分析 21.1零件的作用 21.2零件的工藝分析 21.3確定零件的生產類型 32、確定毛坯類型繪制毛坯簡圖 32.1選擇毛坯 32.2確定毛坯的尺寸公差和機械加工余量 32.3繪制毛坯圖 43、工藝規程設計 43.1定位基準的選擇 43.2擬定工藝路線 53.3加工設備及工藝裝備的選用 63.4加工余量，工序尺寸及公差的確定 63.5切削用量的計算 73.5時間定額的計算 84、夾具設計 94.1夾具設計任務 94.2擬定夾具定位方案 94.3繪制夾具裝配圖 94.4夾具裝配圖上標注尺寸，配合尺寸及技術要求 104.5定位誤差分析 104.6切削力和夾緊力計算 114.7夾具設計及操作的簡要說明 12總結 13致謝 13參考文獻 14PAGE23序言機械制造業是制造具有一定形狀位置和尺寸的零件和產品，并把它們裝備成機械裝備的行業。機械制造業的產品既可以直接供人們使用，也可以為其它行業的生產提供裝備，社會上有著各種各樣的機械或機械制造業的產品。我們的生活離不開制造業，因此制造業是國民經濟發展的重要行業，是一個國家或地區發展的重要基礎及有力支柱。從某中意義上講，機械制造水平的高低是衡量一個國家國民經濟綜合實力和科學技術水平的重要指標。輸出軸零件的工藝規程及銑鍵槽夾具設計是在學完了機械制圖、機械制造技術基礎、機械設計、機械工程材料等進行課程設計之后的下一個教學環節。正確地解決一個零件在加工中的定位，夾緊以及工藝路線安排，工藝尺寸確定等問題，并設計出專用夾具，保證零件的加工質量。本次設計也要培養自己的自學與創新能力。因此本次設計綜合性和實踐性強、涉及知識面廣。所以在設計中既要注意基本概念、基本理論，又要注意生產實踐的需要，只有將各種理論與生產實踐相結合，才能很好的完成本次設計。本次設計水平有限，其中難免有缺點錯誤，敬請老師們批評指正。1、零件的分析1.1零件的作用下面所示為動力輸出裝置中的主要零件，零件的作用待查。零件圖附圖如下：1.2零件的工藝分析本設計的零件是輸出軸，選用45#鋼。45#鋼是優質素結構鋼，屬于中碳鋼。其強度、硬度較高，而塑性、韌性略低。熱鍛、熱壓性能及被切削性能良好，冷加工變形能力及焊接性能中等。是機械行業最常用的鋼號之一，通常在調質或正火狀態下使用，還用于高頻或火焰表面淬火處理。其收縮率小。其密度基本和鐵的密度一樣與普通碳素鋼都差不多，和A3更是相近，是7.85g/cm*3。輸出軸主要加工面是外圓面、及階梯端面，它們有一定的粗糙度要求。現分述如下：1.φ54φ60Ф80外圓表面及端面，其中φ54φ60相對于基準A的同軸度為0.02mm所要保證相對于軸線的圓跳動為0.04mm，外圓表面的粗糙度為1.6μm，端面12.5μm和12.5μm。2.φ54及φ64、φ80、φ60外圓表面、端面及兩平面，端面粗糙度為12.5m3.鍵槽和其余各面粗糙度要求均為12.5由上面的分析可知，對于圓跳動而言，可以先加外圓，然后以外圓定位，加工端面和孔，保證它們之間的位置精度。1.3確定零件的生產類型屬于輕型零件，大批量生產。零件的生產類型是指企業（或車間、工段、班組、工作地等）生產專業化程度的分類，它對工藝規程的制訂有決定性的影響。生產類型一般可分為大量生產、成批生產和單件生產三種類型，不同的生產類型有著完全不同的工藝特征。由設計要求得知：Q=2000件/年，m=1件/輛；結合生產實際，備品率a%和廢品率b%分別取3%和0.5%代入公式

N—零件的生產綱領（件/年）；

Q—產品的年產量（臺、輛/年）；

m—每臺（輛）產品中該零件的數量（件/臺、輛）；

a%—備品率，一般取2%～4%；

b%—廢品率，一般取0.3%～0.7%。得：N=2000件/年×(1+3%)(1+0.5%)=2070.3件/年，密度一般取7g/cm

2、確定毛坯類型繪制毛坯簡圖2.1選擇毛坯 毛坯制造方法的選擇，主要根據生產類型、材料的工藝性（可塑性，可鍛性）及零件對材料的組織性能要求，零件的形狀及其外形尺寸，毛坯車間現有生產條件及采用先進的毛坯制造方法的可能性來確定毛坯的制造方法。零件材料為45。，選擇鍛件毛坯。由于零件年產量為4000件，已經達到大批生產的水平，而且零件的輪廓尺寸不大，故可采用模鍛成型。這從提高生產率、保證加工精度上考慮，也是應該的。2.2確定毛坯的尺寸公差和機械加工余量由表2-10~表2-12可知，要確定毛坯的尺寸公差和機械加工余量，應該先確定一下各個因素。1.公差等級由輸出軸的公用和技術要求，確定該零件的公差等級為普通級。2.鍛件重量計算后，輸出軸的重量約為0.23KG，初步估計機械加工前鍛件毛坯的重量為0.4KG.3.鍛件形狀復雜系數對零件圖金星分析計算，可大致確定鍛件外廓包容提的長度、寬度、高度。由公式（2-3）和（2-5）可計算出該鍛件的形狀復雜系數S=0.526。屬于S級。4.鍛件材質系數輸出軸的材料為45鋼，是碳的質量分數小于0.65%的碳素鋼。所以該鍛件的材質系數屬于M級。5.鍛件分模線形狀根據該零件的形位特點，選擇零件高度方向的對稱平面為分模面，屬于直分模線。6.零件表面粗糙度由零件圖可知，各個加工表面的粗糙度Ra大多數都大于等于3.2μm。根據上述諸因素，可查表確定該鍛件的尺寸公差和機械加工余量2.3繪制毛坯圖3、工藝規程設計3.1定位基準的選擇 基面選擇是工藝規程設計中的重要工作之一。基面選擇得正確與合理可以使加工質量得到保證，生產率得以提高。否則，加工工藝過程中會問題百出，更有甚者，還會造成零件的大批報廢，使生產無法正常進行。 （1）粗基準的選擇。按照有關粗基準的選擇原則，應盡可能選擇不加工表面為粗基準。而對有若干個不加工表面的工件，則應以與加工表面要求相對位置精度較高的不加工表面作粗基準。根據這個基準選擇原則，現選取φ54外圓面和右端面為粗基準。利用夾具卡住φ54外圓面并靠住夾具端面，消除5個自由度，達到部分定位。這里不需要完全定位。 （2）精基準的選擇。主要原則有：=1\*GB3①基準重合原則；=2\*GB3②基準統一原則；=3\*GB3③自為基準原則；=4\*GB3④互為基準原則。這里應該主要考慮基準重合的問題。當設計基準與工序基準不重合時，應該進行尺寸換算，這在以后還要專門計算，此處不再重復。3.2擬定工藝路線 制定工藝路線得出發點,應當是使零件的幾何形狀、尺寸精度及位置精度等技術要求能得到合理的保證。在生產綱領已確定為大批生產的情況下,可以考慮采用萬能性機床配以專用工卡具,并盡量使工序集中來提高生產率。除此之外，還應當考慮經濟效果，以便使生產成本盡量下降。1.工藝路線方案一工序=1\*ROMANI鍛造工序=2\*ROMANII正火處理工序III車端面，鉆中心孔工序IV粗車各外圓工序V調質處理工序Ⅵ半精車各外圓工序Ⅶ銑2鍵槽工序Ⅷ精車各外圓工序Ⅸ加工退刀槽及倒角工序X質檢工序XI入庫工序檢驗、入庫2.工藝路線方案二工序=1\*ROMANI鍛造工序II車端面，鉆中心孔工序III粗車各外圓工序IV調質處理工序V半精車各外圓工序VI銑2鍵槽工序VII精車各外圓工序VIII加工退刀槽及倒角工序IX質檢工序X入庫由以上對比分析可知，我們選擇方案一比較好。具體的加工路線如下工序=1\*ROMANI鍛造工序=2\*ROMANII正火處理工序III車端面，鉆中心孔工序IV粗車各外圓工序V調質處理工序Ⅵ半精車各外圓工序Ⅶ銑2鍵槽工序Ⅷ精車各外圓工序Ⅸ加工退刀槽及倒角工序X質檢工序XI入庫3.3加工設備及工藝裝備的選用工序號工序名稱機床設備刀具量具1車端面，鉆中心孔CA6140端車刀游標卡尺2粗車各外圓CA6140外圓車刀,游標卡尺3半精車各外圓CA6140外圓車刀千分尺4銑鍵18槽X51銑刀千分尺5精車各外圓CA6140外圓車刀游標卡尺6加工退刀槽并倒角CA6140車刀游標卡尺3.4加工余量，工序尺寸及公差的確定輸出軸零件材料為45生產類型為大批量生產，采用鍛造毛坯。不加工表面毛坯尺寸不加工表面毛坯按照零件圖給定尺寸為自由度公差，由鍛造可直接獲得。輸出軸的端面由于輸出軸端面要與其他接觸面接觸，查相關資料知余量留2mm比較合適。3.5切削用量的計算工序1：鍛造工序2：熱處理工序3：車Φ60和Φ54.4的端面，鉆兩端面的中心孔1）車削深度，因為尺圓弧面沒有精度要求，故可以選擇ap=1.0mm，一次走刀即可完成所需長度。2）機床功率為7.5kw。查《切削手冊》f=0.14~0.24mm/z。選較小量f=0.14mm/z。3）查后刀面最大磨損及壽命查《切削手冊》表3.7，后刀面最大磨損為1.0~1.5mm。查《切削手冊》表3.8，壽命T=180min4）計算切削速度按《切削手冊》，查得Vc＝98mm/s，n=439r/min,Vf=490mm/s據CA6140臥式車床車床參數，選擇nc=475r/min,Vfc=475mm/s,則實際切削速度Vc=3.14*80*475/1000=119.3m/min,實際進給量為fzc=Vfc/ncz=475/(300*10)=0.16mm/z。5)校驗機床功率查《切削手冊》Pcc=1.1kw,而機床所能提供功率為Pcm>Pcc。故校驗合格。最終確定ap=1.0mm，nc=475r/min,Vfc=475mm/s，Vc=119.3m/min，fz=0.16mm/z。6）計算基本工時tm＝L/Vf=(12+30)/475=0.052min。工序4粗車所有外圓面及端面及所有倒角和倒圓角選擇硬質合金車刀1）車削深度，因為尺圓弧面沒有精度要求，故可以選擇ap=2.0mm，一次走刀即可完成所需長度。2）機床功率為7.5kw。查《切削手冊》f=0.14~0.24mm/z。選較小量f=0.14mm/z。3）查后刀面最大磨損及壽命查《切削手冊》表3.7，后刀面最大磨損為1.0~1.5mm。查《切削手冊》表3.8，壽命T=180min4）計算切削速度按《切削手冊》，查得Vc＝98mm/s，n=439r/min,Vf=490mm/s據CA6140臥式車床車床參數，選擇nc=475r/min,Vfc=475mm/s,則實際切削速度Vc=3.14*80*475/1000=119.3m/min,實際進給量為fzc=Vfc/ncz=475/(300*10)=0.16mm/z。5)校驗機床功率查《切削手冊》Pcc=1.1kw,而機床所能提供功率為Pcm>Pcc。故校驗合格。最終確定ap=1.0mm，nc=475r/min,Vfc=475mm/s，Vc=119.3m/min，fz=0.16mm/z。6）計算基本工時tm＝L/Vf=(3+344)/475=0.72min。工序5：調質處理后表面硬度28-32HRC工序6：半精車所有外圓面及端面選擇硬質合金車刀1）車削深度，因為尺圓弧面沒有精度要求，故可以選擇ap=1.0mm，一次走刀即可完成所需長度。2）機床功率為7.5kw。查《切削手冊》f=0.14~0.24mm/z。選較小量f=0.14mm/z。3）查后刀面最大磨損及壽命查《切削手冊》表3.7，后刀面最大磨損為1.0~1.5mm。查《切削手冊》表3.8，壽命T=180min4）計算切削速度按《切削手冊》，查得Vc＝98mm/s，n=439r/min,Vf=490mm/s據CA6140臥式車床車床參數，選擇nc=475r/min,Vfc=475mm/s,則實際切削速度Vc=3.14*80*475/1000=119.3m/min,實際進給量為fzc=Vfc/ncz=475/(300*10)=0.16mm/z。5)校驗機床功率查《切削手冊》Pcc=1.1kw,而機床所能提供功率為Pcm>Pcc。故校驗合格。最終確定ap=1.0mm，nc=475r/min,Vfc=475mm/s，Vc=119.3m/min，fz=0.16mm/z。6）計算基本工時tm＝L/Vf=(3+344)/475=0.72min。工序7精車Φ60，Φ54.4和Φ80外圓選擇硬質合金車刀1）車削深度，因為尺圓弧面沒有精度要求，故可以選擇ap=0.5mm，一次走刀即可完成所需長度。2）機床功率為7.5kw。查《切削手冊》f=0.14~0.24mm/z。選較小量f=0.14mm/z。3）查后刀面最大磨損及壽命查《切削手冊》表3.7，后刀面最大磨損為1.0~1.5mm。查《切削手冊》表3.8，壽命T=180min4）計算切削速度按《切削手冊》，查得Vc＝98mm/s，n=439r/min,Vf=490mm/s據CA6140臥式車床車床參數，選擇nc=475r/min,Vfc=475mm/s,則實際切削速度Vc=3.14*80*475/1000=119.3m/min,實際進給量為fzc=Vfc/ncz=475/(300*10)=0.16mm/z。5)校驗機床功率查《切削手冊》Pcc=1.1kw,而機床所能提供功率為Pcm>Pcc。故校驗合格。最終確定ap=1.0mm，nc=475r/min,Vfc=475mm/s，Vc=119.3m/min，fz=0.16mm/z。6）計算基本工時tm＝L/Vf=(3+344)/475=0.72min。工序8銑寬18長73mm鍵槽1.確定每齒進給量根據x51銑床說明書，其功率為7kw,中等系統剛度根據表3現取選擇銑刀磨鈍標準及耐磨度根據表7銑刀刀齒后刀面最大磨損為，鑲齒銑刀（）耐用度2.確定切削速度和每秒進給量切削深度可根據銑鍵槽確定切削深度確定切削寬度：由于加工余量不大，所以可二次走刀完成表21中公式計算也可查表根據表9當時，各修正系數為：故根據機床說明書選擇實際切削速度和每齒進給量為：3.檢查機床功率根據表5當時，切削功率的修正系數所以實際切削功率為根據機床說明書，機床主軸允許的功率為因為，所以此切削用量可以采用。即4.計算工時式中根據表19入切削量及超切削量則故工序9：銑寬18長67mm鍵槽同上1.確定每齒進給量根據x51銑床說明書，其功率為7kw,中等系統剛度根據表3現取選擇銑刀磨鈍標準及耐磨度根據表7銑刀刀齒后刀面最大磨損為，鑲齒銑刀（）耐用度2.確定切削速度和每秒進給量切削深度可根據銑鍵槽確定切削深度確定切削寬度：由于加工余量不大，所以可二次走刀完成表21中公式計算也可查表根據表9當時，各修正系數為：故根據機床說明書選擇實際切削速度和每齒進給量為：3.檢查機床功率根據表5當時，切削功率的修正系數所以實際切削功率為根據機床說明書，機床主軸允許的功率為因為，所以此切削用量可以采用。即4.計算工時式中根據表19入切削量及超切削量則故工序10：檢驗，入庫4、夾具設計為了提高勞動生產率，保證加工質量，降低勞動強度，需要設計專用夾具。經過與指導老師協商，決定設計銑鍵槽的夾具設計。銑鍵槽一般都是用V型塊定位，我們選擇用v型塊定位，這樣夾緊可靠快速，4.1夾具設計任務本夾具主要用于銑鍵槽因此鍵槽的中心線一定要找正，劃線時一定要準確，以保零件的位置精度，另外因為是V型塊夾緊，因此夾緊對中不是問題，主要考慮提高勞動效率。4.2擬定夾具定位方案出于定位簡單和快速的考慮，由零件圖可知，以φ60外圓為定位基準，采用2個V型塊定位，同時采用鉸鏈壓板壓緊。為了提高加工效率，采用鉸鏈壓板快速夾緊裝置夾緊。4.3繪制夾具裝配圖（1）選擇操作者工作時正對的位置為主視圖（2）用雙點劃線將工件的外形輪廓、定位基面、夾緊表面以及加工表面畫在各視圖相應的位置上，待加工面上的加工余量可用網紋線表示。在夾具總圖中，工件可看作透明體，不遮擋后面的線條（3）依次畫出定位、夾緊、導向元件或裝置的具體結構，再畫出夾具體，將各元件或裝置連成一個整體（4）在總圖上標注尺寸（包括輪廓尺寸、聯系尺寸、重要的配合尺寸等）、公差和技術要求（5）繪制夾具零件圖。在夾具中的非標準零件都要繪制零件圖，并按總圖要求確定零件的尺寸、公差及技術條件4.4夾具裝配圖上標注尺寸，配合尺寸及技術要求1.夾具總圖上應標注的尺寸和公差（1）夾具外形的最大輪廓尺寸（2）影響定位精度的尺寸（3）影響對刀精度的尺寸和公差（4）影響夾具在機床上安裝精度的尺寸和公差（5）影響夾具精度的尺寸和公差（6）其他裝配尺寸及公差2.夾具總圖上公差值的確定（1）與加工尺寸有直接對應關系的夾具公差δJ（2）其他裝配尺寸的配合性質及公差等級3.夾具總圖上應標注的技術要求4.5定位誤差分析一批工件在卡具中定位時，各個工件所占據的位置不完全一致，因此使加工后，各工件加工尺寸的不一致，而形成誤差，即工件定位時造成的加工表面相對工序基準的誤差。形成原因有兩個，一是由于定位基準與設計基準不重合而造成。二是定位基準與限位基準不重合而造成。根據零件圖可知，T=0.28mm，Td=0.25mm，，。已知孔的形狀公差為0.28，根據經驗公式，易知此結果符合。4.6切削力和夾緊力計算由于主切削力起著幫助夾緊工件的作用，所以當其他切削分力均較小時，通常可不必計算。僅需較小的夾緊力來防止工件在加工過程中產生的振動和轉動。由于所選擇的是螺母夾緊，所以所需的夾緊力是轉矩。查得所需夾緊轉矩的計算公式為T＝Q[rtg（ψ+φ）+ζf1]（N·M）式中：T——應加在螺旋夾緊機構上的夾緊轉矩（N·M）Q——夾緊力（N）r——螺紋的平均半徑（M）ψ——螺紋升角，tgψ=；n——螺紋線數；Ｐ——螺紋螺距；Φ——螺紋摩擦角，tgΦ=f，一般f=0.178,則Φ=10°；f1——支撐表面摩擦系數，一般取f1=0.15～0.3；ζ——支撐表面摩擦力矩的計算力臂（M），隨支撐表面的形式而改變，其值在本式中；為計算方便，令k＝rtg（ψ+φ）+ζf1，則T＝kQ當采用公制螺紋的螺旋夾緊機構時，各種不同夾緊情況的k值見表3－23。Φ=10°，f1=0.2,°d=12mm，Ｐ=1.75mm，r=5.43mmψ=2°56′，k=1.247螺釘、螺母的夾緊力：Φ=10