【文章內(nèi)容簡介】 m每臺（輛）產(chǎn)品中該零件的數(shù)量（件 /臺、輛） a %備品率，一般取 2%4% b %廢品率，一般取 %% 根據(jù)上式就可以計算求得出零件的年生產(chǎn)綱領(lǐng)，再通過查表，就能確定該零件的生產(chǎn)類型。 根據(jù)本零件的設(shè)計要求， Q=10000 臺， m=1 件 /臺，分別取備品率和廢品率 3%和 %，將數(shù)據(jù)代入生產(chǎn)綱領(lǐng)計算公式得出 N=10351 件 /年，零件質(zhì)量為 6kg 左右，根據(jù)《機械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計指導(dǎo)教程》 [6]表 13，表 14 可知該零件為輕型零件，本設(shè)計零件變速器輸出軸的生產(chǎn)類型為輕型大批量生產(chǎn)。 選擇毛坯種類，繪制毛坯圖 選擇毛坯種類 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 11 等，同一種毛坯又可能有不同的制造方法。為了提高毛坯的制造質(zhì)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制造成本。選擇毛坯的制造方法一般應(yīng)當(dāng)考慮一下幾個因素。 （ 1）材料的工藝性能 材料的工藝性能在很大程度上決定毛坯的種類和制造方法。例如，鑄鐵，鑄造青銅等脆性材料不能鍛造和沖壓，由于焊接性能差，也不宜用焊接方法制造組合毛坯，而只能用鑄造。低碳鋼的鑄造性 能差，很少用于鑄造；但由于可鍛性能，可焊接性能好，低碳鋼廣泛用于制造鍛件、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復(fù)雜程度也是選擇毛坯的重要依據(jù)。直徑相差不大的階梯軸宜采用棒料；直徑相差較大的宜采用鍛件。尺寸很大的毛坯，通常不采用模鍛或壓鑄、特種鑄造方法制造，而適宜采用自由鍛造或是砂型鑄造。形狀復(fù)雜的毛坯，不宜采用型材或自由鍛件，可采用鑄件、模鍛件、沖壓件或組合毛坯。 （ 3）零件的生產(chǎn)綱領(lǐng) 選擇毛坯的制造方法，只有與零件的生產(chǎn)綱領(lǐng)相適應(yīng)，才能獲得最佳的經(jīng)濟效益。生產(chǎn)綱領(lǐng) 大時宜采用高精度和高生產(chǎn)率的毛坯制造方法，如模鍛及熔模鑄造等；生產(chǎn)綱領(lǐng)小時，宜采用設(shè)備投資少的毛坯制造方法，如木模砂型鑄造及自由鍛造。 根據(jù)上述內(nèi)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 號鋼材料的性能， 45 號鋼為優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)用鋼，硬度不高易切削加工。調(diào)質(zhì)處理后零件具有良好的綜合機械性能，廣泛應(yīng)用于各種重要的結(jié)構(gòu)零件，特別是那些在交變負(fù)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(shè)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沖擊載荷和扭 矩，是變速器主要的動力輸出元件，故為增強其強度、剛度和沖擊韌性，毛坯選擇鍛件；再者，前面已經(jīng)確定零件的生產(chǎn)類型為大批量生產(chǎn)。因此，本零件的毛坯種類以模鍛方法獲得。 確定毛坯尺寸及機械加工余量 根據(jù)零件圖估算鍛件的重量 kgmt 10? ，包容體重量 kgmN 50? ,鍛件形狀復(fù)雜系數(shù)??? Nt mmS ,較復(fù)雜，屬于 3S 級。零件材料為 45 號鋼， C 質(zhì)量分?jǐn)?shù)小于 %， 屬于 1M 級。 查閱《機械制造工藝設(shè)計簡明手冊》表 得鍛件機械加工余量及尺寸公差（由于大部分表面加工都需經(jīng)過粗加工和半精加工，因此余量將要放大，這里為了機械加工過程的方便，將外圓表面的總加工余量統(tǒng)一為一個值： 表 加工余量 需加工表面 基本尺寸 鍛件尺寸公差 機械加工總余量 鍛件尺寸 12 φ55 外圓 Φ 55 5 ?? Φ 60 外圓 Φ 60 5 ?? Φ 65 外圓 Φ 65 5 ?? Φ 70 外圓 Φ 70 5 ?? Φ 176 外圓 Φ 176 5 ?? Φ 50 內(nèi)孔 Φ 50 4 ?? Φ 80 內(nèi)孔 Φ 80 5 ?? Φ 104 內(nèi)孔 Φ 104 ?? 總長 244 4 5 ?? 繪制毛坯圖 圖 毛坯圖 選擇加工方法，擬定工藝路線 定位基準(zhǔn)的選擇 擬定工藝路線的第一步是先擇定位基準(zhǔn)。為使所選的定位基準(zhǔn)能保證整個機械加工工藝過程順利進(jìn)行，通?？紤]如何選擇精基準(zhǔn)來加工各個表面，然后考慮如何選擇粗基準(zhǔn)把作為精基準(zhǔn)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(zhǔn)時，應(yīng)盡可能使 13 其與裝配基準(zhǔn)重合并使各工序的基準(zhǔn)統(tǒng)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(zhǔn)的選擇通常有兩種： 首先方案是采用頂尖孔作為定位基準(zhǔn)。這樣，可以實現(xiàn)基準(zhǔn)統(tǒng)一，能在一次安裝中加工出各段外圓表面及其端面，可以很好的保證各外圓表面的同軸度以及外圓與端面的垂直度，加工效率高并且所用夾具結(jié)構(gòu)簡單。所以對于實心軸（鍛件或棒料毛坯） ，在粗加工之前，應(yīng)先打頂尖也，以后的工序都用頂尖孔定位。對于空心軸，由于中心的孔 鉆出后，頂尖孔消失，可采用下面的方法： (1）在中心通孔的直徑較小時，可直接在孔口倒出寬度不大于 2mm 的 6176。錐面，用倒角錐面代替中心孔。 (2）在不宜 采用倒角錐面作為定位基準(zhǔn)時，可采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(yīng)根據(jù)工件的的形狀做成相應(yīng)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，錐堵裝好后不應(yīng)拆卸或更換，如必須拆卸，重裝后必須按重要外圓進(jìn)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(tǒng)的剛性，常用的輔助支承是中心架或跟刀架。 精基準(zhǔn)選擇的另一方案是采用支承軸徑定位因為支承軸徑既是裝配基準(zhǔn)，也是各個表面相互位置的設(shè)計基準(zhǔn)，這樣定位符合基準(zhǔn)重合的原則，不會產(chǎn)生基準(zhǔn)不重合誤差 ，容易保證關(guān)鍵表面間的位置精度。 根據(jù)上述定位基準(zhǔn)的選擇原則，分析本零件，選取頂尖孔作為定位精基準(zhǔn)。當(dāng)零件外圓加工完畢以后，可以以外圓為精基準(zhǔn)加工內(nèi)孔，由于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，并且表面粗糙度等各項性能指標(biāo)都很高，故使用加工后的外圓作為精基準(zhǔn)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φ 75作為精基準(zhǔn)，選擇φ 55 和φ 176 作為粗基準(zhǔn)來加工兩中心孔。 零件表面加工方法的選擇 根據(jù)本零件圖上所標(biāo)注的各加工表面的技術(shù)要求，查 《機械制造工藝設(shè)計簡明手冊 》[7]表 ，表 ，通過對各加工表面所對應(yīng)的各個加工方案的比較，最后確定本零件各加工表面的加工方法如下表 ： 表 變速器輸出軸各加工表面方案 需加工表面 尺寸精度等級 表面粗糙度 Ra/um 加工方案 φ 55 外圓 IT7 粗車→半精車→精車 φ 60 外圓 IT 6 粗車→半精車→精車 φ 65 外圓 IT 6 粗車→半精車→精車 φ 75 外圓 IT 6 粗車→半精車→精車 φ 176 外圓 粗車 φ 50 內(nèi)孔 粗車 φ 80 內(nèi)孔 IT 7 粗車→半精車→精車 φ 104 內(nèi)孔 粗車 φ 20 通孔 IT 7 鉆→擴→鉸 φ 8 通孔 鉆 14 鍵槽 IT 9 粗銑→精銑 加工階段的劃分 本零件變速器輸出軸加工質(zhì)量要求較高，可將加工階段分為粗加工、工、精加工三個階段。 (1) 粗加工階段：其任務(wù)是切除毛坯上大部分余量，使毛坯在形狀和尺寸上接近零件成品，因此，主要目標(biāo)是提高生產(chǎn)率，去除內(nèi)孔，端面以及外圓表面的大部分余量，并為后續(xù)工序提供精基準(zhǔn)，如加工φ 17φ 5φ 60、φ 6φ 75 外圓柱表面。 (2) 半精加工階段：其任務(wù)是使主要表面達(dá)到一定的精加工余量，為主要表面的精加工做好準(zhǔn)備，如φ 5φ 60、φ 6φ 75 外圓柱面，φ 80、φ 20孔等。 (3) 精加工階段：其任務(wù)就是保證尺寸、形狀和位置精度達(dá)到或基本達(dá)到（精密件）圖樣規(guī)定的精度要求以及表面粗糙度要求。 工序的集中與分散 本零件采用工序集中原則安排零件的加工工序。本零件變速器輸出軸的生產(chǎn)類型為大批量生產(chǎn)，可以采用各種機床配以專用工具、夾具、以 提高生產(chǎn)率；而且運用工序集中原則使工件的裝夾次數(shù)少，不但可縮短輔助時間，而且由于在一次裝夾中加工了許多表面，有利于保證各加工表面之間的相對位置精度要求。 工序順序的安排 （ 1）機械加工順序 ① 遵循“先基準(zhǔn)后其他”原則，首先加工精基準(zhǔn)，即在前面加工階段先加工輸出軸的左、右端面，φ 55和φ 176 外圓表面，鉆中心孔。 ②遵循“先粗后精”原則，先安排粗加工工序，后安排精加工工序。 ③遵循“先主后次”原則，如先加工外圓表面，再加工鍵槽。 ④遵循“先面后孔”原則，先加工φ 75 外圓 表面，做為定位基準(zhǔn)再加工其余各孔。 （ 2）熱處理工序 毛坯鍛造成型后，應(yīng)當(dāng)對毛坯進(jìn)行正火處理以去除內(nèi)應(yīng)力，然后再進(jìn)行機械加工。在粗加工之后、精加工之前，安排調(diào)質(zhì)處理，調(diào)質(zhì)硬度為 HBS200，獲得良好的綜合機械性能。 （ 3）輔助工序 在對本零件的所有加工工序完成之后，安排去毛刺、清洗、終檢工序。 確定工藝路線 在綜合考慮上述工序的順序安排原則基礎(chǔ)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、精車右端面，鉆中心孔； 工序Ⅳ：粗車φ 176 外圓； 15 工序Ⅴ：粗、精車左端面，鉆中心孔； 工序Ⅵ：粗車左端各外圓表面及錐面； 工序Ⅶ：調(diào)質(zhì)； 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φ 50 內(nèi)孔、φ 80 內(nèi)孔、φ 104 內(nèi)孔，倒角； 工序Ⅺ：半精車、精車φ 80 內(nèi)孔； 工序Ⅻ：精車各外圓表面工序； ⅩⅢ：鉆、擴、鉸 8φ 20 通孔； 工序ⅩⅣ：鉆 2φ 8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φ 55 端面，鉆中心孔； 工 序Ⅳ：粗車φ 176 外圓及端面，粗車各內(nèi)孔、倒角，鉆中心孔； 工序Ⅴ：粗車小端各外圓表面及錐面； 工序Ⅵ：鉆 8φ 20 通孔，倒角； 工序Ⅶ：鉆 2φ 8 斜孔； 工序Ⅷ：調(diào)質(zhì)； 工序Ⅸ：修研中心孔； 工序Ⅹ：半精車小端各外圓表面，倒角； 工序Ⅺ：半精車、精車φ 80 內(nèi)孔； 工序Ⅻ：擴、鉸 8φ 20 通孔； 工序ⅩⅢ：精車小端各外圓表面； 工序ⅩⅣ：銑鍵槽； 工序ⅩⅤ：終檢。 比較方案一和方案二，主要區(qū)別在于孔加工順序的安排，是否在外圓加工完后再加工。分析零件可知，該軸上外圓表面精度 較高，而孔除φ 80 和 10φ 20 外，其他各孔精度都較低，若在外圓加工完后再以外圓表面定位夾緊來加工孔，可能會損壞已加工表面。故應(yīng)盡可能按排在外圓表面加工完之前加工。綜上分析，采用加工方案二。 加工設(shè)備及工藝裝備選擇 機床及工藝裝備的選擇是制定工藝規(guī)程的一項重要工作，它不但直接影響工件的加工質(zhì)量，而且還影響工件的加工效率和制造成本。 16 (1)機床的選擇原則 ： ①機床的加工尺寸范圍應(yīng)與零件的外廓尺寸相適應(yīng)； ②機床的精度應(yīng)與工序要求的精度相適應(yīng)； ③機床的功率應(yīng)與工序要求的功率相適 應(yīng)； ④機床的生產(chǎn)率應(yīng)與工件的生產(chǎn)類型相適應(yīng)； ⑤還應(yīng)與現(xiàn)有的設(shè)備條件相適應(yīng)。 (2)夾具的選擇 本零件的生產(chǎn)類型為大批量生產(chǎn)， 為提高生產(chǎn)效率， 所用的夾具應(yīng)為專用夾具。 (3)刀具的選擇 刀具的選擇主要取決于工序所采用的加工方法、 加工表面的尺寸、 工件材料、 所要求的精度以及表面粗糙度、生產(chǎn)率及經(jīng)濟性等。在選擇時應(yīng)盡可能采用標(biāo)準(zhǔn)刀具，必要時可采用復(fù)合刀具和其他專用刀具。 (4)量具的選擇 量具主要根據(jù)生產(chǎn)類型和所檢驗的精度來選擇。 在單件小批量生產(chǎn)中應(yīng)采用 通 用量具，在大批量生產(chǎn)中則采用各種量規(guī)和一些高生產(chǎn)率的專用量具。 查《機械制造工藝設(shè)計簡明手冊》 [7]所選擇的加工工藝裝備如下表 所示： 表 變速器輸出軸加工工藝裝備選用 工序號 機床設(shè)備 刀具 量尺 工序Ⅰ：鍛 游標(biāo)卡尺 工序Ⅱ：正火 工序Ⅲ：車 CA6140 車刀 游標(biāo)卡尺 工序Ⅳ：車 CA6140 車刀 游標(biāo)卡尺 工序Ⅴ：車 CK6140A 車刀 游標(biāo)卡尺 工序Ⅵ：鉆 Z525 麻花鉆 游標(biāo)卡尺 工序Ⅶ：鉆 Z525 麻花鉆 游標(biāo)卡尺 工序Ⅷ：調(diào)質(zhì) 工序Ⅸ ：修研 工序Ⅹ：車 CK6140A 車刀 外徑千分尺 工序Ⅺ：車 CA6140 車刀 塞規(guī) 工序Ⅻ：擴、鉸 Z525 塞規(guī) 工序ⅩⅢ：車 CK6140A 擴孔刀、鉸刀 外徑千分尺 工序ⅩⅣ：銑 X51 銑刀 游標(biāo)卡尺 工序ⅩⅤ：終檢 工序間余量和工序尺寸的確定 查《機械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計指導(dǎo)教程》 [6]表 228，表 235，并綜合對毛坯尺寸以及已經(jīng)確定的機械加工工藝路線的分析，確定各工序間加工余量如下表 ： 17 表 機械加工工序間加工余量表