前言
本次设计是在我们学完了大学的全部基础课程、技术课程以及大部分专业课之后进行的。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。
就我个人而言，希望通过这次课程设计，对自己今后将从事的工作，进行一次适应性训练，通过设计锻炼自己分析问题、解决问题的能力，为以后的工作打下一个良好的基础。
一、零件的分析
1.1 零件的作用
题目所给定的零件是一输出轴，其主要作用:一是传递转矩，主要应用在动力输出装置中，是输出动力的主要零件之一；二是工作过程中承受较大的冲击载荷和扭矩，故选用45钢作为毛坯的材料，并对工件进行调质处理使其硬度达到217～255HBS，以增强耐磨性和抗扭强度；三是支传动零部件。
1.2零件的工艺分析
从零件图上看，该输出轴结构简单，属于阶梯轴类零件，轴向最大尺寸为244mm，径向最大尺寸为Φ176mm。零件的主要加工面有Φ55、Φ60、Φ65、Φ75、Φ176五段外圆柱面，φ50、φ80、φ104的内圆柱表面，10个φ20的通孔组成。粗糙度方面表现在键槽两侧面、10个φ20的通孔内表面﹑φ80内圆柱表面为Ra3.2um,大端端
面为Ra3.2um,其余为Ra12.5um，要求不高；位置要求较严格，表现在φ55的外圆柱面、φ80内孔圆柱面对φ75、φ60外圆轴线的跳动量为0.04mm, φ20孔的轴线对φ80内孔轴线的位置度为φ0.05mm,键槽对φ55外圆轴线的对称度为.0.08mm。 通过分析该零件，其布局合理，方便加工，我们通过径向夹紧可保证其加工要求，整个图面清晰，尺寸完整合理，能够完整表达物体的形状和大小，符合要求。
二、工艺规程的设计
2.1 确定毛坯的制造形式
毛坯种类的选择决定与零件的实际作用，材料、形状、生产性质以及在生产中获得可能性，该零件材料为45钢，考虑到零件在工作过程中经常承受交变载荷及冲击性载荷，因此应该选择锻件。
根据生产规模的大小，毛坯的锻造方式有自由锻和模锻。自由锻多用于中小批量生产；模锻适用于大批量生产，而且毛坯制造精度高，加工余量小，生产效率高，可以锻造形状复杂的毛坯。本零件生产批量为大批量，所以综上所叙选择模锻。
2.2基准选择
本零件为带孔的管状零件，孔是其设计基准（亦是装配基准和测量基准），为避免由于基准不重合而产生的误差，应选孔为定位基准，即遵守“基准重合”的原则
(1) 精基准的选择
以φ55外圆以及其端面为精基准。
(2) 粗基准的选择
由于本零件全部表面都需要加工，而孔作为精基准，应先进行加工，因此应选外圆及一端面为粗基准。具体而言，即选φ176外圆及一端面作为粗基准。
2.3．工艺路线拟定及工艺方案分析
(1) 零件表面加工方法的选择
本零件的加工面有外圆，端面，内孔，键槽，小孔等，材料为45钢。参考有关资料，其加工方法选择如下：
φ176mm外圆面和与水平成30度角斜面：为未注公差尺寸，根据GB1800-79规定其公差等级按IT14,表面粗糙度Ra12.5只需粗车。 φ75mm外圆面：公差等级为IT6，表面粗糙度为Ra12.5，需粗车，半精车，精车。
φ65mm外圆面：公差等级为IT6，表面粗糙度为Ra12.5，需粗车，半精车，精车。
φ60mm外圆面：公差等级为IT10，表面粗糙度为Ra12.5，外圆轴线的跳动量为0.04mm,需粗车，半精车。
φ55mm外圆面：公差等级为IT7，表面粗糙度为Ra12.5，外圆轴线的跳动量为0.04mm,需粗车，半精车，精车。
端面：本零件的端面为回转体端面，尺寸精度要求不高，表面粗糙度为Ra25及Ra3.2两种要求。要求Ra3.2的端面需经粗车和半精车，要求Ra25的端面，经粗车即可。
键槽：槽宽和槽深得公差等级分别为IT9，IT12，表面粗糙度分别为Ra3.2和Ra6.3，采用三面刃铣刀，粗铣，半精铣，精铣。
φ20mm孔：公差等级为IT7，轴线对φ80内孔轴线的位置度为φ0.05mm,内圆粗糙度为Ra3.2，需钻，扩，铰。
φ104mm内孔：为未注公差尺寸，公差等级按IT14，表面粗糙度Ra3.2，毛坯孔已锻出，需粗镗，半粗镗。
φ80mm内孔：公差等级为IT8，表面粗糙度Ra3.2，需粗镗，半粗镗。 φ50mm内孔：为未注公差尺寸，公差等级按IT14，表面粗糙度Ra3.2需粗镗，半粗镗。
φ20mm孔：为未注公差尺寸，公差等级按IT14，只需钻。
(2) 工艺方案分析与制定
按照先加工基准面，先粗后精，基准统一等原则，该零件加工可按下述工艺路线进行。
方案一：
工序1 粗车圆柱面φ55及端面。
工序2 粗车圆柱面φ176、φ60、φ65和φ75和及台阶面。 工序3 粗车30度斜面。
工序4 半精车圆柱面φ55、φ60、φ65和φ75和及台阶面。 工序5 精车圆柱面φ55、φ65和φ75和及台阶面,倒角。 工序6 粗镗内孔φ50、φ80、φ104。
工序7 半精镗内孔φ50、φ80、φ104。 工序8 钻中心孔。 工序9 钻，扩，铰孔10×φ20。 工序10 铣键槽16×10。 工序11 钻斜孔2×φ8。 工序12 去毛刺。
工序13 终检。
方案二：
工序1 粗车圆柱面φ55、φ60、φ65和φ75和及台阶面。 工序2 粗车圆柱面φ176及端面。
工序3 精车φ176外圆柱面及倒角。
工序4 半精车圆柱面φ55、φ60、φ65和φ75和及台阶面。 工序5 精车圆柱面φ55、φ60、φ65和φ75和及台阶面。 工序6 倒角。
工序7 粗镗内孔φ50、φ80、φ104。
工序8 精镗内孔φ50、φ80、φ104。
工序9 钻孔10×φ20。
工序10 扩孔10×φ20。
工序11 铰孔10×φ20。
工序12 铣键槽16×10。
工序13 钻斜孔2×φ8。
工序14 去毛刺。
工序15 终检。
经比较，选方案一。
2.4 机械加工余量、 毛坯尺寸及工序尺寸的确定
(1) 确定机械加工余量
钢质模锻件的机械加工余量JB3835-85确定。根据估算的锻件质量，加工精度及锻件形状复杂系数，由表2.2-25可查得除孔以外各内孔表面的加工余量。孔的加工余量由表2.2-24查得。表中余量值为当
面余量
⒈锻件质量 根据零件成品重量10kg估算为13.77kg。
⒉加工精度 一般加工精度F1。
⒊锻件形状复杂系数S
S=m锻件/m外廓包容体
锻件最大直径为φ180mm,长250mm
m外廓包容体=∏(18/2)×(18/2)×25×7.85g=49.91kg S=13.77kg/49.91kg=0.275
按表2.2-10，可定形状复杂系数为S2，属较复杂级别。
(2) 确定毛坯尺寸
零件尺寸 单面加工余量 锻件尺寸 Φ55 2.5 60 Φ75 2.5 80
Φ176 2.5 181 Φ104 2.5 99 80 2 82
197 3 200 30 3 33
40 4 44
10 2 121
13 1 14
Φ50 2 Φ46
Φ80 2 Φ76
三、专用夹具的设计
为了提高劳动生产率，保证加工质量，降低劳动强度，需要设计专用夹具。决定设计第四道工序----钻扩10*φ20mm的孔。本夹具将用于立式钻床上。
3.1问题的提出
本夹具主要用来钻扩10*φ20mm孔，且都需要均匀分布。在本道工序加工时，主要应考虑如何提高劳动生产率，降低劳动强度。
3.2夹具设计
（1）定位基准的选择。由零件图可知，孔φ20对圆孔φ80有位置度要求，所以为了减小定位误差，甚至至于零，其设计基准为孔φ80及直径为φ75的一段轴。为了提高加工效率，现决定用高速钢刀具对孔进行加工。
（2）切削力及夹紧力的计算。刀具：高速钢麻花钻，钻头直径为19.98mm
钻孔时轴向力F=CFd0zFfyFKF （查《切削手册》）
公式中cF=600，zF=1 , yF=0.7 ，KF是修正系数
KF=KXF⨯KXM⨯KVBF⨯KVBM=1.33⨯1⨯1⨯1=1.33
所以 F=CFd0zFfyFKF=600⨯19.981⨯0.270.7⨯1.33=6376(N)
（3）定位误差的分析。定位误差主要取决于作为基准的内孔，以及夹具中钻套轴线与固定夹具中的孔的同轴度。
（4）夹具设计及操作的简要说明。如前所述，在夹具设计时，
应该注意提高劳动生产率。设计时由于装夹时，可能会出现轴的旋转，因此需要足够的力来使轴固定住，因此在轴跟箱盖之间放一个弹簧来产生力，起到夹紧力的作用。保证夹具箱盖与轴不产生相应的位置滑动。夹具底部与钻床进行固定。
四、总结
通过这次机械制造工艺课程设计，使我进一步地理解了所学过的理论知识及具体运用了这些知识。
这次课程设计，也使自己对工艺人员所从事的工作有了亲身的体验，学会了查图表、资料、手册等工具书。通过实例对工艺规程的编制和切削用量的选择计算等做了一次练习。运用机械制造工艺学及有关课程（工程材料与热处理、机械设计、互换性与测量技术、金属切削原理与刀具等）的知识，结合生产实践中学到的知识，也学会分析和解决工艺问题，初步具备设计一个中等程度零件的工艺规程的能力。
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，拟订夹具设计方案，完成夹具结构设计，初步具备了设计出高效、省力、经济合理并能保证加工质量的专用夹具的能力。
通过这次课程设计，也进一步使自己的识图、制图、运算和编写技术文件等基本技能有了更大的提高。通过这次课程设计使我受益匪浅，为我今后的学习与工作打下一个坚实而良好的基础。
五、主要参考文献
[1]赵家齐.机械制造工艺学课程设计指导书.2版.北京：机械工业出版社，1998.
[2] 李益民 主编，《机械设计制造工艺简明手册》，哈尔滨工业大学，1994
[3]机床夹具设计集锦.北京：机械工业出版社，2010
[4]王先逵.机械加工工艺手册.2版.北京：机械工业出版社，2007.
[5]刘品 陈军 主编，《机械精度设计与检测基础》 哈尔滨工业大学2010
前言
本次设计是在我们学完了大学的全部基础课程、技术课程以及大部分专业课之后进行的。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。
就我个人而言，希望通过这次课程设计，对自己今后将从事的工作，进行一次适应性训练，通过设计锻炼自己分析问题、解决问题的能力，为以后的工作打下一个良好的基础。
一、零件的分析
1.1 零件的作用
题目所给定的零件是一输出轴，其主要作用:一是传递转矩，主要应用在动力输出装置中，是输出动力的主要零件之一；二是工作过程中承受较大的冲击载荷和扭矩，故选用45钢作为毛坯的材料，并对工件进行调质处理使其硬度达到217～255HBS，以增强耐磨性和抗扭强度；三是支传动零部件。
1.2零件的工艺分析
从零件图上看，该输出轴结构简单，属于阶梯轴类零件，轴向最大尺寸为244mm，径向最大尺寸为Φ176mm。零件的主要加工面有Φ55、Φ60、Φ65、Φ75、Φ176五段外圆柱面，φ50、φ80、φ104的内圆柱表面，10个φ20的通孔组成。粗糙度方面表现在键槽两侧面、10个φ20的通孔内表面﹑φ80内圆柱表面为Ra3.2um,大端端
面为Ra3.2um,其余为Ra12.5um，要求不高；位置要求较严格，表现在φ55的外圆柱面、φ80内孔圆柱面对φ75、φ60外圆轴线的跳动量为0.04mm, φ20孔的轴线对φ80内孔轴线的位置度为φ0.05mm,键槽对φ55外圆轴线的对称度为.0.08mm。 通过分析该零件，其布局合理，方便加工，我们通过径向夹紧可保证其加工要求，整个图面清晰，尺寸完整合理，能够完整表达物体的形状和大小，符合要求。
二、工艺规程的设计
2.1 确定毛坯的制造形式
毛坯种类的选择决定与零件的实际作用，材料、形状、生产性质以及在生产中获得可能性，该零件材料为45钢，考虑到零件在工作过程中经常承受交变载荷及冲击性载荷，因此应该选择锻件。
根据生产规模的大小，毛坯的锻造方式有自由锻和模锻。自由锻多用于中小批量生产；模锻适用于大批量生产，而且毛坯制造精度高，加工余量小，生产效率高，可以锻造形状复杂的毛坯。本零件生产批量为大批量，所以综上所叙选择模锻。
2.2基准选择
本零件为带孔的管状零件，孔是其设计基准（亦是装配基准和测量基准），为避免由于基准不重合而产生的误差，应选孔为定位基准，即遵守“基准重合”的原则
(1) 精基准的选择
以φ55外圆以及其端面为精基准。
(2) 粗基准的选择
由于本零件全部表面都需要加工，而孔作为精基准，应先进行加工，因此应选外圆及一端面为粗基准。具体而言，即选φ176外圆及一端面作为粗基准。
2.3．工艺路线拟定及工艺方案分析
(1) 零件表面加工方法的选择
本零件的加工面有外圆，端面，内孔，键槽，小孔等，材料为45钢。参考有关资料，其加工方法选择如下：
φ176mm外圆面和与水平成30度角斜面：为未注公差尺寸，根据GB1800-79规定其公差等级按IT14,表面粗糙度Ra12.5只需粗车。 φ75mm外圆面：公差等级为IT6，表面粗糙度为Ra12.5，需粗车，半精车，精车。
φ65mm外圆面：公差等级为IT6，表面粗糙度为Ra12.5，需粗车，半精车，精车。
φ60mm外圆面：公差等级为IT10，表面粗糙度为Ra12.5，外圆轴线的跳动量为0.04mm,需粗车，半精车。
φ55mm外圆面：公差等级为IT7，表面粗糙度为Ra12.5，外圆轴线的跳动量为0.04mm,需粗车，半精车，精车。
端面：本零件的端面为回转体端面，尺寸精度要求不高，表面粗糙度为Ra25及Ra3.2两种要求。要求Ra3.2的端面需经粗车和半精车，要求Ra25的端面，经粗车即可。
键槽：槽宽和槽深得公差等级分别为IT9，IT12，表面粗糙度分别为Ra3.2和Ra6.3，采用三面刃铣刀，粗铣，半精铣，精铣。
φ20mm孔：公差等级为IT7，轴线对φ80内孔轴线的位置度为φ0.05mm,内圆粗糙度为Ra3.2，需钻，扩，铰。
φ104mm内孔：为未注公差尺寸，公差等级按IT14，表面粗糙度Ra3.2，毛坯孔已锻出，需粗镗，半粗镗。
φ80mm内孔：公差等级为IT8，表面粗糙度Ra3.2，需粗镗，半粗镗。 φ50mm内孔：为未注公差尺寸，公差等级按IT14，表面粗糙度Ra3.2需粗镗，半粗镗。
φ20mm孔：为未注公差尺寸，公差等级按IT14，只需钻。
(2) 工艺方案分析与制定
按照先加工基准面，先粗后精，基准统一等原则，该零件加工可按下述工艺路线进行。
方案一：
工序1 粗车圆柱面φ55及端面。
工序2 粗车圆柱面φ176、φ60、φ65和φ75和及台阶面。 工序3 粗车30度斜面。
工序4 半精车圆柱面φ55、φ60、φ65和φ75和及台阶面。 工序5 精车圆柱面φ55、φ65和φ75和及台阶面,倒角。 工序6 粗镗内孔φ50、φ80、φ104。
工序7 半精镗内孔φ50、φ80、φ104。 工序8 钻中心孔。 工序9 钻，扩，铰孔10×φ20。 工序10 铣键槽16×10。 工序11 钻斜孔2×φ8。 工序12 去毛刺。
工序13 终检。
方案二：
工序1 粗车圆柱面φ55、φ60、φ65和φ75和及台阶面。 工序2 粗车圆柱面φ176及端面。
工序3 精车φ176外圆柱面及倒角。
工序4 半精车圆柱面φ55、φ60、φ65和φ75和及台阶面。 工序5 精车圆柱面φ55、φ60、φ65和φ75和及台阶面。 工序6 倒角。
工序7 粗镗内孔φ50、φ80、φ104。
工序8 精镗内孔φ50、φ80、φ104。
工序9 钻孔10×φ20。
工序10 扩孔10×φ20。
工序11 铰孔10×φ20。
工序12 铣键槽16×10。
工序13 钻斜孔2×φ8。
工序14 去毛刺。
工序15 终检。
经比较，选方案一。
2.4 机械加工余量、 毛坯尺寸及工序尺寸的确定
(1) 确定机械加工余量
钢质模锻件的机械加工余量JB3835-85确定。根据估算的锻件质量，加工精度及锻件形状复杂系数，由表2.2-25可查得除孔以外各内孔表面的加工余量。孔的加工余量由表2.2-24查得。表中余量值为当
面余量
⒈锻件质量 根据零件成品重量10kg估算为13.77kg。
⒉加工精度 一般加工精度F1。
⒊锻件形状复杂系数S
S=m锻件/m外廓包容体
锻件最大直径为φ180mm,长250mm
m外廓包容体=∏(18/2)×(18/2)×25×7.85g=49.91kg S=13.77kg/49.91kg=0.275
按表2.2-10，可定形状复杂系数为S2，属较复杂级别。
(2) 确定毛坯尺寸
零件尺寸 单面加工余量 锻件尺寸 Φ55 2.5 60 Φ75 2.5 80
Φ176 2.5 181 Φ104 2.5 99 80 2 82
197 3 200 30 3 33
40 4 44
10 2 121
13 1 14
Φ50 2 Φ46
Φ80 2 Φ76
三、专用夹具的设计
为了提高劳动生产率，保证加工质量，降低劳动强度，需要设计专用夹具。决定设计第四道工序----钻扩10*φ20mm的孔。本夹具将用于立式钻床上。
3.1问题的提出
本夹具主要用来钻扩10*φ20mm孔，且都需要均匀分布。在本道工序加工时，主要应考虑如何提高劳动生产率，降低劳动强度。
3.2夹具设计
（1）定位基准的选择。由零件图可知，孔φ20对圆孔φ80有位置度要求，所以为了减小定位误差，甚至至于零，其设计基准为孔φ80及直径为φ75的一段轴。为了提高加工效率，现决定用高速钢刀具对孔进行加工。
（2）切削力及夹紧力的计算。刀具：高速钢麻花钻，钻头直径为19.98mm
钻孔时轴向力F=CFd0zFfyFKF （查《切削手册》）
公式中cF=600，zF=1 , yF=0.7 ，KF是修正系数
KF=KXF⨯KXM⨯KVBF⨯KVBM=1.33⨯1⨯1⨯1=1.33
所以 F=CFd0zFfyFKF=600⨯19.981⨯0.270.7⨯1.33=6376(N)
（3）定位误差的分析。定位误差主要取决于作为基准的内孔，以及夹具中钻套轴线与固定夹具中的孔的同轴度。
（4）夹具设计及操作的简要说明。如前所述，在夹具设计时，
应该注意提高劳动生产率。设计时由于装夹时，可能会出现轴的旋转，因此需要足够的力来使轴固定住，因此在轴跟箱盖之间放一个弹簧来产生力，起到夹紧力的作用。保证夹具箱盖与轴不产生相应的位置滑动。夹具底部与钻床进行固定。
四、总结
通过这次机械制造工艺课程设计，使我进一步地理解了所学过的理论知识及具体运用了这些知识。
这次课程设计，也使自己对工艺人员所从事的工作有了亲身的体验，学会了查图表、资料、手册等工具书。通过实例对工艺规程的编制和切削用量的选择计算等做了一次练习。运用机械制造工艺学及有关课程（工程材料与热处理、机械设计、互换性与测量技术、金属切削原理与刀具等）的知识，结合生产实践中学到的知识，也学会分析和解决工艺问题，初步具备设计一个中等程度零件的工艺规程的能力。
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，拟订夹具设计方案，完成夹具结构设计，初步具备了设计出高效、省力、经济合理并能保证加工质量的专用夹具的能力。
通过这次课程设计，也进一步使自己的识图、制图、运算和编写技术文件等基本技能有了更大的提高。通过这次课程设计使我受益匪浅，为我今后的学习与工作打下一个坚实而良好的基础。
五、主要参考文献
[1]赵家齐.机械制造工艺学课程设计指导书.2版.北京：机械工业出版社，1998.
[2] 李益民 主编，《机械设计制造工艺简明手册》，哈尔滨工业大学，1994
[3]机床夹具设计集锦.北京：机械工业出版社，2010
[4]王先逵.机械加工工艺手册.2版.北京：机械工业出版社，2007.
[5]刘品 陈军 主编，《机械精度设计与检测基础》 哈尔滨工业大学2010