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齿轮轴机械加工工艺及夹具设计背景知识

（一）齿轮轴的作用
齿轮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。齿
轮轴零件是将齿轮部分和轴做成一体无需键配合的一种常见机械零件。齿轮轴具
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。齿轮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。
（二）机械制造工艺相关知识
A.基本概念
(1)生产过程是指从原材料到产品出厂的全部劳动过程。
(2)机械加工工艺过程是机械产品生产过程的一部分,是对零件采用机械加工的方
法直接改变毛坯的形状、尺寸、和表面质量等,使之成为合格零件的过程。
(3)工序一个(或一组)工人在一个工作地对一个(或同时对几个)工件连续
完成的那一部分工艺过程。
(4)安装如果在一个工序中需要对工件进行几次装夹,则每次装夹下完成的那一部
分内容称为一个安装。
(5)工位在工件的一次装夹后,工件(或装配单元)与夹具或设备的可动部分一起相
对刀具或设备的固定部分所占据的每一个位置称为工位。
(6)工步在加工表面(或装配时的连接表面)和加工(或装配)工具不变的情况下,所
连续完成的那一部分工序称为工步。
(7)走刀切削刀具在加工表面上切削一次所完成的工步内容,称为一次走刀。
(8)生产纲领是在计划期内生产的产品产量和进度计划。
(9)生产类型是指企业(或车间、工段、班组、工作地)生产专业化的程度分类。一
般分为单件生产、成批生产和大批量生产三种类型。
B.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。
C.机械加工工艺规程制定中应注意的问题
(1)选择零件毛坯时,主要考虑下列因素:零件的材料(包括牌号及标准号)及其机械
性能、零件的结构形状及外形尺寸、生产纲领、生产条件、积极推广应用新工艺、
新技术和新材料。
(2)基准是用来确定生产对象上几何要素间的几何关系所依据的那些点、线、面。
从设计和工艺两个方面看可分为设计基准和工艺基准两大类。工艺基准又可进一
步分为工序基准、定位基准、测量基准和装配基准。定位基准又有粗基准和精准
准之分。
(3)粗基准的选择原则有:保证相互位置要求的原则、保证加工表面加工余量合理
分配的原则、粗基准不重复使用的原则、便于工件装夹的原则。
(4)精基准的选择原则有:基准重合原则、基准统一原则、自为基准原则、互为基
准原则、便于装夹的原则。
(5)加工经济精度是指在正常加工条件下(采用符合质量标准的设备、工艺装备和
标准技术等级的工人,不延长加工时间),所能保证的加工精度和表面粗糙度。
(6)选择加工方法时考虑的主要因素:工件的加工精度、表面粗糙度和其他技术要
求,工件材料的性质,工件的形状和尺寸,生产类型、生产率和经济性,本厂设备、人
员情况等。
(7)根据精度要求的不同,整个工艺过程可划分为:粗加工阶段、半精加工阶段、精
加工阶段、光整加工阶段、超精密加工阶段。划分加工阶段的原因主要有:
①保证加工质量;
②合理使用机床设备;
③便于及时发现毛坯缺陷,避免精加工表面损伤;
④便于安排热处理工序,使冷、热加工配合协调。
(8)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。
(9)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。
(10)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