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摘 要
轴零件的主要作用是支撑回转零件、实现回转运动并传递转矩和动力。轴具备传动效率高、结构紧凑和使用寿命长等一系列优点，是通用机械特别是工程机械传动中的重要零件之一。轴加工材料、热处理方式、机械加工工艺过程的优化，将对提高轴的加工质量及寿命有着重要借鉴意义。本文对某企业提供的“轴”零件进行了机械制造工艺规程设计和铣键槽专用夹具设计。对于工艺规程设计和夹具设计制订了两套不同的方案，从中甄选出最佳方案。本设计首先分析了轴零件的作用和加工工艺性，然后进行工艺规程设计，最后是铣键槽专用夹具设计。轴零件的机械综合性能要求较高，一般选择锻件作为毛坯。合理安排工艺路线，划分加工阶段对保证零件加工质量至关重要。使用夹具可以缩短辅助时间，提高劳动生产率，保证加工精度，稳定加工质量，降低对工人的技术要求，扩大机床工艺范围。本文对所设计的专用夹具进行了精度校核和定位误差分析，对夹具的设计质量也进行了评估。
关键词：轴；工艺分析；工艺规程设计；夹具设计
目 录
摘 要 I
Abstract I
1 引言 2
1.1机械加工工艺规程 2
1.2 夹具设计特点 3
2 工艺规程设计 4
2.1 零件的分析 4
2.1.1 零件的作用 4
2.1.2 零件的工艺分析 5
2.2 工艺规程设计 6
2.2.1 确定毛坯的制造形式 6
2.2.2 基面的选择 6
2.2.3 制定工艺路线 6
2.2.4 机械加工余量，工序尺寸及毛坯尺寸的确定 10
2.2.5 确定切削用量 10
3 铣键槽夹具设计 26
3.1研究原始质料 26
3.2定位基准的选择 26
3.3 切削力及夹紧分析计算 26
3.4 误差分析与计算 28
3.5 定向键与对刀装置设计 29
3.6 夹具设计及操作的简要说明 31
结论 32
致谢 33
参考文献 34
1 引言
本设计所采用的是一根输入轴。轴零件的主要作用是支撑回转零件、实现回转运动并传递转矩和动力。轴零件是将部分和轴做成一体无需键配合的一种常见机械零件。轴具备传动效率高、结构紧凑和使用寿命长等一系列优点，是通用机械特别是工程机械传动中的重要零件之一。轴的工作能力一般取决于轴的强度和刚度，转速高时还取决于轴的振动稳定性。该轴主要作用是和相啮合的一起传递运动和速度，要求传动平稳。轴圆柱面处有圆弧形的键槽，主要是通过键和其他部件相连。轴的中间部位为斜部分，主要传递运动和动力。
1.1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。
（4）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。
（5）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。
（6）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。
（7）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。
（8）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。
（9）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。
（10）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。
1.2 夹具设计特点
夹具设计的特点如下：
（1）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。
（2）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。
（3）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的影响最大。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。
（4）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。
（5）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。
1.3 设计要求
设计的基本要求如下：
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：
（1）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。
（2）保证工件精度。
（3）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。
（4）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 工艺规程设计
2.1 零件的分析
2.1.1 零件的作用
题目说给定的零件是轴，位于传动系统中，一般与配合使用。主要作用是用于空间交错的两轴间传递运动和动力的传动机构。零件上有两个的轴段，用于与轴承内圈相配合，其支承作用。零件上有带键槽的的轴头用于与联轴器相连接传递运动和动力。
2.1.2 零件的工艺分析
轴这个零件从零件图上可以看出，它一共有四组加工表面，而这四组加工表面之间有一定的位置要求，现将这三组加工表面分述如下：
1.以两端为中心的加工表面
这一组的加工表面包括：两端中心孔以及端面和倒角的加工。其中主要加工表面为两端中心孔，这要是因为中心孔的轴线要用作后面加工的定位和工序基准。
2.以外圆面为中心的加工表面
这一组的加工表面包括：轴段外圆面、一个的键槽、轴段外圆面。其中主要加工表面为轴段外圆面、一个的键槽，这是用来连接联轴器的。
3.以两个轴段外圆面为中心的加工表面
这一组的加工表面包括：两个轴段的外圆面及左边倒角、右边定位轴肩。其主要加工表面为两个轴段的外圆面，这是用来与轴承内圈配合用于支承的。
4.以分度圆直径为中心的加工表面
这一组的加工表面包括：分度圆直径为的中心。
这四组加工表面之间有着一定的位置要求，主要是：
轴头外圆面，两个轴段外圆面，轴段外圆面把两端中心孔轴线A—B作为公共基准，有圆跳动要求。
键槽两侧面相对于公共基准A—B有对称度要求。
由以上分析可知，对于这四组加工表面而言，我们可以先加工两端中心孔这一组加工表面，然后以其轴线为基准，借助夹具进行其他三组表面的加工，并且保证它们之间的形状精度要求。
2.2 工艺规程设计
2.2.1 确定毛坯的制造形式
零件材料为45钢，考虑到在传动过程中收到的振动，载荷，受力等方面的影响，因此应该选用锻件，以便使金属纤维尽量不被切断，保证零件工作可靠，由于零件产量为中大批生产，而且零件的轮廓尺寸不大，可以采用模锻成型，这从提高生产率，保证加工精度上考虑，也是应该的。
2.2.2 基面的选择
基面选择是工艺规程设计中的重要工作之一。基面选择得正确与合理，可以使加工质量得到保证，生产率得以提高。否则，加工工艺过程中会问题百出，更有甚者，还会造成零件的大批报废，使生产无法正常进行。[3]
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