汽車左轉向節(jié)加工工藝規(guī)程及夾具設計

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In the purpose of driving, it stands the changing impact load and therefore high strength is required. In the graduation design ,I have mainly completed the overall process design of the left steering knuckle whose annual output is 100 000,the equipment design of the kingpin hole fine processing and the fixture design of the kingpin hole fine processing. The overall process design of the steering knuckle is mainly based on some referemce and comparatively analyse the requirements to machining technics of the part .In the kingpin hole boring fixture design, we use the relevant knowledge of fixture design in the "mechanical manufacturing base" to locate the fixture, analyse and determine the clamping program, and design position ,fixture components and other components according to the standard design in the "machine tool fixture design" and design the structure of some special institutions. In the graduation design ,the relavent knowledge of the combination machine and dedicated fixture design method are mainly used , therefor systematically review and master the general processes and methods of the mechanical products processing’s design. Key Words：kingpin hole; boring; Fixture 緒 論 近20年來，隨著科學與技術的迅速發(fā)展，特別是計算機科學與技術的迅速發(fā)展和廣泛應用，國外在發(fā)展自動化方面也進入了一個新的時期，出現(xiàn)了許多新的工具和軟件。自動化開始向柔性化發(fā)展，進入中小批量生產(chǎn)領域。 在制定工藝過程中，為便于組織生產(chǎn)、安排計劃和均衡機床的負荷，常將工藝劃分為若干個工序。劃分工序時有兩個不同的原則，即工序的集中和工序的分散。工序集中的特點是：一是有利于采用自動化程度較高的高效率機床和工藝設備，生產(chǎn)效率高；二是工序數(shù)少，設備數(shù)少，可相應減少操作工人數(shù)和生產(chǎn)面積；三是工件的裝夾次數(shù)少不但縮短輔助時間，而且由于一次裝夾中可加工許多表面，有利于保證各表面之間的相互位置精度。工序分散的特點是:一是所用機床和工藝設備簡單，易于調整；二是對操作工人的技術水平要求不高；三是工序數(shù)多，設備數(shù)多，操作工人多，占用生產(chǎn)面積大。 對機床夾具的基本要求是：一是穩(wěn)定地保證工件的加工精度；二是提高機械加工的勞動生產(chǎn)率；三是結構簡單，有良好的結構工藝性和勞動條件；三是應能降低工件的制造成本。簡而言之，設計夾具時必須使加工質量、生產(chǎn)率、勞動條件和經(jīng)濟性等幾方面達到辨證的統(tǒng)一。其中保證加工質量是最基本的要求。夾具設計的工作步驟為：一是研究原始材料，明確設計任務；二是考慮和確定夾具的結構方案，繪制結構草圖（定位裝置、夾緊裝置等等）；三是繪制夾具總圖；四是確定并標注有關尺寸和夾具技術要求；五是繪制夾具零件圖。 此次設計的零件為CA141汽車左轉向節(jié)工藝規(guī)程及工裝設計。通過零件，分析了它的毛坯。在毛坯制造時的方法與原則，以及所選用的工藝等。本次設計總共分為兩部分, 第一部分為工藝方面：主要包括零件的功用, 結構特點, 加工零件表面的設計基準, 設計條件, 毛坯的選擇, 各個工藝方案的比較與取舍, 確定機床與工藝裝備, 填寫工藝過程卡片。 第二部分主要為機床夾具設計：主要包括定位方案的確定, 定位元件的選取, 夾緊方案的選取等等。 本次畢業(yè)設計是理論與實踐的結合，目的在于檢驗學生大學四年的學習成果，培養(yǎng)我們綜合運用所學理論知識去分析和解決工程技術問題的能力，使學生建立正確設計思想和設計方法，通過畢業(yè)設計進一步鞏固、深化計算機制圖之基，即基本理論、基本概念、基本技能。 畢業(yè)設計的范圍涉及大學四年所學的專業(yè)基礎課及專業(yè)課、選修課內容，知識含量大、跨度僅限于機械制造范圍。設計題目由指導教師提供，其設計內容均由學生自行編排，在鞏固專業(yè)知識之余意在培養(yǎng)思考、解決問題的能力，同時提倡創(chuàng)新精神。 就個人而言，我通過這次畢業(yè)設計一方面能進一步培養(yǎng)我獨立思考的能力，另一方面能提高我與同學們互助協(xié)作的能力，為以后工作打下良好基礎，為偉大祖國建設貢獻我的力量。由于本人能力有限，經(jīng)驗不足，設計過程中有不足之處，希望各位老師給予指教。 我主要的是完成工藝的安排和夾具的設計，夾具是加工過程中最重要的一個組成部分，很多工件由于形狀和加工要求等等特殊的原因必須要使工件很好的定位后才能進行加工，所以也就出現(xiàn)了夾具以及專用的夾具。 1 零件的分析 1.1零件的作用 轉向節(jié)（羊角）是汽車轉向橋上的主要零件之一，轉向節(jié)的功用是承受汽車前部載荷，支承并帶動前輪繞主銷轉動而使汽車轉向。在汽車行駛狀態(tài)下，它承受著多變的沖擊載荷，因此，要求其具有很高的強度。轉向節(jié)形狀比較復雜，集中了軸、套、盤環(huán)、叉架等四類零件的結構特點，主要由支承軸頸、法蘭盤、叉架三大部分組成。支承軸頸的結構形狀為階梯軸，其結構特點是由同軸的外圓柱面、圓錐面、螺紋面，以及與軸心線垂直的軸肩、過渡圓角和端面組成的回轉體；法蘭盤包括法蘭面、均布的連接螺栓通孔和轉向限位的螺紋孔；叉架是由轉向節(jié)的上、下耳和法蘭面構成叉架形體的。 零件的叉頭部位上有兩個Ф34mm的孔，用以連接轉向節(jié)主銷和滾子軸承，使前輪可以繞主銷偏轉一定角度進而起到轉向的作用。 法蘭面上有4個Ф13的螺釘孔，通過螺釘將法蘭面與制動器的制動盤連接在一起。 轉向節(jié)的軸頸通過輪轂軸承與輪轂相連接 1.2零件的工藝分析 轉向節(jié)集中了軸、套、盤環(huán)、叉架等四類零件的結構特點。形狀較為復雜，如下圖： 轉向節(jié)按三部分進行精度分析，它們之間存在著一定的位置度要求?，F(xiàn)分述如下： 1.2.1軸頸部分 該組加工表面呈階梯狀分布，故稱階梯軸，加工表面包括：尺寸為Ф24mm的軸頸I及其倒角；尺寸為Ф30mm的軸頸II及其倒角，同時與軸頸I之間的環(huán)形槽；小徑為33mm，大徑為Ф40mm的軸頸；尺寸為Ф40的軸頸及其圓角；尺寸為74mm的軸頸；尺寸為Ф13的四個螺釘孔。其中主要加工表面分別有：軸頸II、軸頸IV以及軸頸IV的左端面（剎車盤止口），三者的表面粗糙度Ra值均不大于0.8，軸頸V的表面粗糙度Ra值不大于12.5。 R5mm處是受力集中部位，要求有高的強度，Ф40mm油封軸頸端面易磨損，要求表面硬度高，因此，在此區(qū)域采用中頻淬火，淬深3~6mm，硬度53~55HRC。因淬火層深，區(qū)域大易產(chǎn)生淬火裂紋，對淬火工藝要求極為嚴格。 在軸頸端頭有長27mm、M241.5h6的螺紋，為了裝螺母鎖環(huán)，在螺紋全長上銑平臺，保證尺寸24mm。 1.2.2法蘭面部分 法蘭面其上有對稱均布的4個Ф13mm的螺釘孔。 1.2.3叉架部分 轉向節(jié)的上下耳和法蘭面構成叉架形體。 （1） 主銷孔 主銷孔尺寸要求34mm，是長157.5mm的斷續(xù)長孔，最大實體狀態(tài)同軸度不大于0.012mm，與軸心線的位置度不大于0.3mm，到叉架底面距離40mm。 （2） 錐孔 錐孔小徑為25.6mm，錐度1：8，孔長36mm，小端面與量規(guī)不齊度為0.03mm，錐度與塞規(guī)著色面積不小于75%。 叉架部分對表面粗糙度有較高要求的=的加工表面有：上下耳外端面，錐孔外端面表面粗糙度Ra均不大于12.5；主銷孔內表面及沉頭孔、錐孔鍵槽端面表面粗糙度Ra值不大于6.3；錐孔及錐孔鍵槽內表面粗糙度Ra值均不大于1.6。 1.2.4位置精度要求 上述加工表面之間有著一定的位置要求，主要是： （1）Ф34mm主銷孔與軸頸的軸心線位置度公差為0.3mm。 （2）Ф34mm斷續(xù)孔的同軸度公差為0.012mm。 （3）叉部內開檔的端面與Ф34mm孔的中心線的垂直度公差為0.05mm。 （4）尺寸為74mm軸頸的左端面（剎車盤止口）與階梯軸中心線的垂直度公差為0.01mm.。 （5）4個Ф13螺釘孔軸心線的位置度公差為0.15mm。 （6）錐孔鍵槽槽寬的中心線與錐孔的中心線偏轉角度為30°，錐孔鍵槽的對稱度公差為0.02mm。 （7）Ф30mm的軸頸II與中軸線的同軸度公差為0.01mm。 （8）Ф40的軸頸IV與中軸線的同軸度公差為0.01mm。 （9）740.03mm的軸頸V與中軸線的同軸度公差為0.03mm。 由以上分析可知，對于這些加工表面而言，可以先加工其中一組表面，然后借助專用夾具加工其他組表面，并且保證它們之間的位置精度要求。 2 工藝規(guī)程設計 2.1確定毛坯的制造形式 零件材料為40Cr調質?？紤]到汽車在行駛過程中要經(jīng)常轉向，零件在整個工作過程中經(jīng)常承受交變載荷和沖擊性載荷，因此應該選用鍛件，以使金屬纖維盡量不被切斷，保證零件工作可靠。由于零件的年產(chǎn)量已達到大批生產(chǎn)的水平，而且零件的尺寸不大，故可采用模鍛成型。 模鍛有以下優(yōu)點：1.鍛件的內部組織結構堅實，可獲得較高的強度。 2.鍛件的廢品少，因為鍛件沒有疏松、表面雜質、內部裂紋的缺陷。 3.制成的小公差工件可以減少機加工工時。 4.鍛件的表面質量高。 5.生產(chǎn)效率高。 考慮到經(jīng)濟性和實用性，采用模鍛成型提高了生產(chǎn)率，保證加工精度，符合實際生產(chǎn)的要求。 2.2基面的選擇 零件左部位階梯軸，中部為法蘭盤，右部位叉部。零件存在不加工表面。 2.2.1定位基準的選擇 在工藝規(guī)程設計中，正確選項定位基準，對保證零件技術要求、合理安排加工順序有著至關重要的影響。定位基準有粗基準和精基準之分，用毛培上未經(jīng)加工的表面做定位基準，這種定位基準稱為粗基準。用加工過的表面作定位基準，這種定位基準稱為精基準。在選擇定位基準時應根據(jù)零件的加工要求選擇精基準，然后再考慮選用哪一組表面作為粗基準才能把精基準加工出來。 2.2.2粗基準的選擇 粗基準的選擇原則： 1. 保證零件加工表面相對于不加工表面具有一定的位置精度的原則。 2. 合理分配加工余量的原則。 3. 便于裝夾的原則。 4. 粗基準一般不得重復使用的原則。 當零件有不加工表面應以這些不加工表面作為粗基準；若零件有若干個不加工表面時，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為粗基準。 對于一般的軸類零件而言，以外圓作為粗基準是完全合理的，但對本零件來說，它是個異型件，如果以階梯軸的Ф40的軸頸IV外圓表面表面作基準（四點定位），則可能造成這一組內外圓柱表面與零件的叉部相對的位置要求及加工精度無法達到。現(xiàn)選取叉部上、下耳錐孔不加工的外輪廓表面和法蘭面作為粗基準，利用一組專用夾具，氣動夾緊，達到完全定位。 2.2.3精基準的選擇 1.基準重合原則應盡可能選擇加工表面的設計基準為精基準，這樣可以避免由于基準不重合引起的定位誤差。 2.統(tǒng)一基準原則應盡可能選擇用同一組精基準加工工件上盡可能多的加工表面，以保證各加工表面的相對位置關系。 3.互為基準原則當工件上兩個加工表面之間的位置精度要求比較高時，可采用兩個表面互為基準反復加工的方法。 4.自為基準原則一些表面的精加工工序，要求加工余量小而均勻，常以加工表面自身為精基準。 精基準的選擇原則：應有利于保證加工精度，并使工件裝夾方便，在選擇時主要注意基準重合、基準統(tǒng)一原則，當設計基準與工序基準不重合時，應進行尺寸換算。 轉向節(jié)軸頸中心線和主銷孔中心線以及兩中心線交點是零件的設計基準，也是所有加工表面的測量基準，因此在加工過程中均以中心線和精加工后的支承軸頸及主銷孔作為定位基準。 2.3工藝規(guī)程的設計原則 （1） 必須可靠保證零件圖紙上所有技術要求的實現(xiàn)，即保證質量，并要提高工作效率。 （2） 保證經(jīng)濟上的合理性，即要成本低，消耗小。 （3） 保證良好的安全工作條件，盡量減輕工人的勞動強度，保障生產(chǎn)安全，創(chuàng)造良好的工作環(huán)境。 （4） 要從實際出發(fā)，制訂的工藝規(guī)程應立足于本企業(yè)的實際條件，并具有先進性，盡量采用新技術、新工藝、新材料。 （5） 所制訂的工藝規(guī)程隨實踐的檢驗和工藝技術的發(fā)展與設備的更新，應能不斷的修訂完善 影響轉向節(jié)的機械加工工藝過程的因素有很多，其中主要是生產(chǎn)類型，同時還要考慮企業(yè)的現(xiàn)有設備狀況，對于成批生產(chǎn)，雖然按流水線的生產(chǎn)方式進行，但沒有嚴格的節(jié)拍，生產(chǎn)中以普通機床為主進行機械加工，也采用部分專業(yè)機床和專用夾具。對于大量，加工過程按比較嚴格的節(jié)拍在流水線上進行或在自動流水線上進行。 2.4制定工藝路線 制定工藝路線的出發(fā)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保證。在生產(chǎn)綱領已確定為大批生產(chǎn)的條件下，可以考慮采用萬能性機床配以專用夾具，并盡量使工序集中來提高生產(chǎn)率。除此之外，還應當經(jīng)濟效果，以便使生產(chǎn)成本盡量下降。 正火處理 工序1 銑兩端面打中心孔。 工序2 粗車大軸段、小軸段和螺紋軸段。 工序3 粗車錐軸段 。 工序4 粗車止口。 工序5 精車止口。 工序6 精車大軸段、小軸段和螺紋軸段并倒角。 工序7 粗磨軸頸 工序8 銑工藝槽。 工序9 銑主銷孔兩端面 工序10 銑平臺面。 工序11 銑錐孔側面。 工序12 鉆主銷孔。 工序13 拉主銷孔。 工序14 鉆錐孔。 工序15 鉆擴四孔。 工序16 四孔倒角。 工序17 銑油孔側面。 工序18 粗鏜主銷孔及堵片孔。 工序19 精鏜主銷孔及堵片孔。 工序20 尺寸偏差測量。 工序21 主銷孔及堵片孔倒角。 工序22 粗鉸錐孔。 工序23 插鍵槽 工序24精鉸錐孔。 工序25 精銑內開檔。 工序26鉆油孔。 工序27精磨外圓。 工序28 去毛刺。 工序29 檢測。 工序30 清洗。 2.5機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定 “左轉向節(jié)”零件的材料為40Cr調質，硬度為255~285HBS，毛坯重量約為17kg，生產(chǎn)類型為大批量生產(chǎn)，采用在鍛錘上合模模鍛毛坯。 根據(jù)上述原始資料及加工工藝，分別確定各加工表面的加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸如下： 1. 階梯軸部分外圓表面 考慮其加工長度143mm，此時直徑余量查《工藝手冊》2.2-25得，其厚方向單邊余量值規(guī)定為2.02.5mm，現(xiàn)取2Z=5mm已能滿足加工要求,階梯軸錐部選取毛坯小徑徑為30mm，大徑50mm。須知厚度偏差，查（以下簡稱《工藝手冊》）表2.2-17，得小徑Ф，大徑Ф。 2. 外圓表面沿軸線長度方向的加工余量及公差 查《工藝手冊》2.2-14，其中鍛件重量為13kg，其中把零件分為軸部分和另一部分，鍛件的復雜形狀系數(shù)為： 其中為鍛件重量。 為相應的鍛件外廓包容質量。 轉向節(jié)毛坯為非圓形鍛件== 經(jīng)計算S=0.19和0.17，查表確定鍛件復雜形狀系數(shù)為（較復雜），鍛件材料屬于中碳低合金鋼，即鋼的最高含碳量小于0.65%，或合金元素含量小于3.0%的合金鋼，因而材質系數(shù)取，鍛件輪廓尺寸（長度方向）為280180250mm故長度方向偏差為，軸頸部分兩段分別為、. 長度方向的余量查《工藝手冊》2.2-25,其余量6.0mm。 3. 兩主銷孔Фmm。 毛坯為實心，不沖出孔。兩內孔精度要求界于IT8-IT9之間，參照《工藝手冊》2.3-9及表2.3-12確定工序尺寸及余量為： 鉆孔：32mm 擴孔：33.5mm 2Z=1mm 拉孔：mm2Z=0.5mm 兩主銷孔要求有較高的同軸度，因而選擇拉削。 4. 帶鍵槽的錐孔（小徑為25.6mm，大徑為30.3mm，錐度1：8錐孔） 兩錐孔內表面的精度要求為IT7-IT8之間，參照《工藝手冊》2.3-9及表2.3-12確定工序尺寸及余量為： 鉆孔：22mm 鉸孔：25mm，30mm，錐度1：8錐孔 2Z=4 拉鍵槽：寬度為mm，高度為mm（表面精度取決與拉刀的精度） 5. 法蘭面4個Ф13mm螺釘孔 參照《工藝手冊》表2.3-20確定工序尺寸及余量為： 四個Ф13mm螺釘孔的加工其內表面精度要求為IT9以上： 鉆孔：12mm 6.Фmm兩主銷孔外端面的加工余量（加工余量的計算長度為160.5mm） （1）按照《工藝手冊》表2.2-25，取加工精度，鍛造復雜系數(shù)，則兩孔外端面的單邊加工余量為2.03.0mm，取Z=2mm。鍛件的公差按照《工藝手冊》表2.2-14，材質系數(shù)，復雜系數(shù)，則鍛件的偏差為mm。 （2）銑削余量：銑削的公稱余量（單邊）為 粗銑： 161.5mm Z=0.5mm 半精銑： 159.5mm 銑削公差：現(xiàn)規(guī)定本工序的加工精度為IT911級，因此可知本工序的加工公差為 由于毛坯及以后各道工序(或工步)的加工都有加工公差，因此所規(guī)定的加工余量其實只是名義上的加工余量。實際上，加工余量有最大加工余量和最小加工余量之分。 由于本設計規(guī)定的零件為大批生產(chǎn)，應該采用調整法加工，因此計算最大。最小加工余量時，應按調整法加工方式以確定。 2.6確定切削用量及基本工時 工序1銑軸頸端面，鉆中心孔并倒角60° 1. 加工條件 工件材料：40Cr調質，抗拉強度=980MPa、模鍛。 加工要求：粗銑軸頸兩端面，鉆中心孔。 選用機床：XZ21.4型銑端面鉆中心孔機床 選用刀具：圓柱銑刀=100mm Z=5 復合中心鉆=4mm 2. 確定銑削用量 根據(jù)《工藝手冊》中表3-29，查得=6mm，=0.12mm/z。根據(jù)表3-30，查得v=0.7m/s 進給量f=Z=0.126=0.72mm/r，取f=1.02mm/r。 加工轉速 = = =222r/min 取n=162r/min，則 切削速度 v= = =50.8m/min 3. 確定銑削時間 T= = =0.32min 4. 確定鉆削用量 根據(jù)《工藝手冊》中表3-35，查得=2mm，=0.0588mm/z。根據(jù)表3-30，查得v=0.2m/s 加工轉速 = = =955r/min 取n=1090r/min，則 切削速度 v= = =13.7m/min 5. 確定鉆削時間 T= = =0.21min 工序2車軸頸臺階及端面 1. 加工條件 工件材料：40Cr調質，抗拉強度=980MPa、模鍛。 加工要求：粗車軸頸兩端面，為粗磨留有余量。 選用機床：專用液壓仿形車床 選用刀具：專用成形車刀=76mm 2. 車軸頸臺階及端面 根據(jù)《工藝手冊》中表3-19，查得=1mm，f=0.4mm/z。根據(jù)表3-30，查得v=0.5m/s 加工轉速 = = =6.29r/s 取n=6.3r/s，則 切削速度 v= = =1.50m/s 3. 確定車削時間 T= = =82.14s 工序7 粗磨各段軸頸及端面 1. 加工條件 工件材料：40Cr調質，抗拉強度=980MPa、模鍛。 加工要求：粗磨軸頸兩端面，保證尺寸在精磨要求的尺寸范圍內，留有適當?shù)挠嗔俊? 選用機床：雙砂輪端面外圓磨床4RPL-A 選擇砂輪：根據(jù)《工藝手冊》第三章中磨料的選擇各表查得，結果為： 1/504103D100M100 其含義為：砂輪磨料為人造金剛石，粒度為，直徑50mm，厚度3mm，孔徑10mm，磨料層深度3mm，結合劑為青銅結合劑，濃度100。 2. 確定磨削用量 砂輪轉速=1500r/min，=27.5m/s。 軸向進給量=0.5B=0.53=1.5mm 工件速度=10m/min 徑向進給量=0.02mm/雙行程 3.確定磨削工時 = i = =1.52min 工序10 車長27mm、M241.5h6的螺紋及銑螺紋缺口面 1. 加工條件 工件材料：40Cr調質，抗拉強度=980MPa。模鍛。 加工要求：保證螺紋加工質量和尺寸要求即可，加工后去毛刺。 選用機床：C620-1臥式車床 選用刀具：高速鋼螺紋車刀，規(guī)定粗車螺紋時=0.17mm，走刀次數(shù)i=4；精車螺紋時 =0.08mm，走刀次數(shù)i=2 2. 確定車削速度 = 其中：=11.8，m=0.11，=0.70，=0.3，螺距=1.5 ==1.11，=0.75 因此粗車螺紋時： =1.110.75=16.57m/min 精車螺紋時： =1.110.75=24.8m/min 3. 確定主軸轉速 粗車螺紋時 = = =175.90r/min 按機床說明書取 n=125r/min 實際切削速度 v= = = 12m/min 精挑螺紋時 = = =263.23m/min 按機床說明書選取 n=250r/min 實際切削速度 v= = = 24m/min 4. 確定車削工時 取切入長度=3mm 粗車螺紋時 = = 4=0.68min 精車螺紋時 = = 2=0.17min 所以車螺紋的總工時為T=+=0.85min 銑螺紋缺口面 1. 加工條件 工件材料：40Cr調質，抗拉強度=980MPa。模鍛。 加工要求：保證平面的加工質量和尺寸要求即可，加工后去毛刺。 選用機床：立式銑床6H12 選用刀具：30硬質合金立銑刀 2. 確定銑削用量 查《切削用量手冊》得，f=0.080.12mm/z，z=4，n=159r/min，按機床選取n=125r/min 所以= fz=0.32mm/r。 3. 確定銑削工時 T= = 2=0.45min 工序9：銑上、下耳內外端面 1. 加工條件 工件材料：40Cr調質，抗拉強度=980MPa。模鍛。 加工要求：粗銑、半精銑上、下耳內外端面使兩外端面尺寸達到160.5mm，表面粗糙度達到Ra=12.5. 兩內端面的尺寸達到81mm，表面粗糙度達到Ra=6.3。 選用機床：專用銑床Q2-076 選用刀具：端面銑刀，=80mm Z=5 2. 確定銑削用量 根據(jù)《工藝手冊》中表3-28，查得=0.08mm/z 根據(jù)《工藝手冊》中表3-30，查得v=1m/s 進給量f=Z=0.085=0.40mm/r 切削深度=3.75mm 加工轉速 = = =238.9r/min 取n=355r/min，則 切削速度 v= = =89.2mm/s 3. 確定銑削時間 T= = =0.92min 工序10 銑上、下耳環(huán)錐孔兩側端面。 1. 加工條件 工件材料：40Cr調質，抗拉強度=980MPa。模鍛。 加工要求：通過粗銑、半精銑使上、下耳環(huán)錐孔兩側端面達到設計要求的尺寸及精度要求。 選用機床：X62型臥式銑床。 選用刀具：三面刃盤銑刀=110mm 周齒=20，端齒=6。由于加工鋼料抗拉強度=980MPa 在6001000MPa范圍內，故選擇前角=15°，后角=12°（周齒）=12°（端齒）。 2. 確定銑削用量 （1）根據(jù)《切削用量手冊》表3-3，X62型臥式銑床的功率為7.5kw,（表4.2-38），工藝系統(tǒng)剛性中等，細齒盤銑刀加工鋼料，查得每齒進給量=0.060.1mm/z，現(xiàn)取=0.07mm/z。 （2）切削速度v和工作臺每分鐘進給量 v= 式中=48，=0.25，=0.1，=0.2，=0.3，=0.1，m=0.2，T=120min，=13mm，=0.07mm/z =13mm，z=20，d=110mm，=0.1mm。 v= =40.55m/min = = =117.4r/min 根據(jù)X32型臥式銑床主軸轉速（表4.2-39），選擇 n=130r/min2.17r/s 實際切削速度 v= = = 0.75m/s 工作臺每分鐘進給量 =0.0720130=182mm/min 根據(jù)X32型臥式銑床工作臺進給量（表4.2-40），選擇 =150mm/min 則實際每齒進給量為 f==0.058mm/z 3. 確定銑削工時 T= i= =0.86min 工序12 鉆、擴Фmm主銷孔 1. 加工條件 工件材料：40Cr調質，抗拉強度=980MPa。模鍛。 加工要求：通過鉆、擴孔使主銷孔的尺寸及位置精度達到設計要求的33.5mm 選用機床：兩面十軸組合鉆床2HS-U321 2A426 選用刀具：鉆孔——39標準麻花鉆 擴孔——33.5標準擴孔鉆 2. 確定鉆削用量 （1） 確定進給量f 根據(jù)《機械工藝師手冊》表28-10可查出f=0.470.57mm/r，查機床說明書，取f=0.43mm/r。 ===19.5mm。 根據(jù)《工藝師手冊》表28-8可查出，鉆頭強度所允許的進給量f>1.75mm/r。由于機床允許的軸向力=15690N，允許的進給量f>1.8mm/r。 由于所選的進給量f最小，故所選f可用。 （2） 確定切削速度v、軸向力F、轉矩T及切削功率，根據(jù)《工藝師手冊》表28-15，可查得 =18m/min =4732N =51.69Nm =1.25kw 對所得結果進行修正。 由《工藝師手冊》表28-3，=0.88，=0.75，故 =180.880.75=11.22m/min 查機床說明書，取n=250r/min 實際切削速度為 v= = = 30.62m/min 由《工藝師手冊》表28-3，==1.06 故 F=47621.06=5016N T=51.691.06=54.8 Nm 3. 確定擴削用量 （1） 確定進給量f 根據(jù)《機械工藝師手冊》表28-31，可查出=（2.22.4），查機床說明書，取f=0.8mm/r。 （2） 確定切削速度v及n,根據(jù)表28-33 取=25m/min。 修正系數(shù)： =0.88 =1.02 故 =250.881.02=11.22m/min 查機床說明書，取n=160r/min 實際切削速度 v= = = 20.36m/min 4. 鉆削加工時間 T= i= 2 =0.87min 5. 擴削加工時間 T= i= 2=0.72min 工序13 拉削Фmm主銷孔 1. 加工條件 工件材料：40Cr調質，抗拉強度=980MPa、模鍛。 加工要求：通過反復拉削至主銷孔設計要求的mm、表面粗糙度Ra=6.3。 選用機床：臥式拉床7A520 選用刀具：圓孔拉刀=41mm 2. 確定拉削用量 根據(jù)《工藝手冊》中表3-38，查得v=0.05m/s 加工轉速 = = =0.39r/s 取=25r/min，則 切削速度 v= = =0.12m/s 3. 確定拉削時間 T= 式中—單面余量0.25mm l—拉削表面長度160.5mm —考慮校準部分的長度系數(shù)，取1.2 k—考慮機床返回行程系數(shù)，取1.4 v—拉削速度（m/min） —齒升量，取0.02mm Z—拉刀同時工作齒數(shù)，z = p—拉刀齒距 p=(1.251.5) = 1.35 = 15mm 工序14 鉆、鉸小徑為25.6mm，大徑為30mm，錐度1：8錐孔。 1. 加工條件 工件材料：40Cr調質，抗拉強度=980MPa。模鍛。 加工要求：先鉆24mm底孔，然后鉆鉸錐孔，保證端面與塞規(guī)不齊度0.3mm-0.3mm，錐孔與錐度塞規(guī)接觸面積不小于75，Ra=1.6。 選用機床：Z550型立式鉆床 選用刀具：鉆孔—28.8mm標準麻花鉆 鉸孔—硬質合金Y15錐鉸刀小徑為25.6mm，大徑為30mm，錐度1：8 2. 確定鉆削用量 根據(jù)《切削用量手冊》表2.7 f=0.220.35mm/r 現(xiàn)取 f=0.28mm/r 根據(jù)《切削用量手冊》表2.13 v=8m/min 所以 = = =95r/min 按機床選取=100r/min（《切削用量手冊》表2.35） 實際切削速度 v= = = 8.4m/min 3.確定鉸削用量 根據(jù)《切削用量手冊》表2.25 f=0.30.5mm/r 現(xiàn)取 f=0.4mm/r，v=8m/min 所以 = = =72.79r/min 按機床選取=150r/min（《切削用量手冊》表2.35） 實際切削速度 v= = = 6.92m/min 4. 確定鉆削工時 T= i= =0.57min 5. 確定鉸削工時 == T= i=0.68min 工序16 鉆、鉸法蘭面上4個Ф13mm的螺釘孔。 1. 加工條件 加工要求：通過鉆、擴使得法蘭面上的孔達到設計要求 選用機床：臥式鉆擴組合機床 選用刀具：鉆孔—12mm標準麻花鉆 鉸孔—12.3mm標準鉸刀 2. 確定鉆削用量 根據(jù)《工藝手冊》中表3-44查得 f=0.28mm/r，v=12m/s，n=320r/min 3. 確定鉸削用量 確定進給量f 根據(jù)《切削手冊》表28-31，可查出，f=0.2mm/r，查機床說明書，取f=0.2mm/r。 確定切削速度v及n,根據(jù)表28-33 取=8m/min。 修正系數(shù)： =0.88 =1.02 故 =80.881.02=7.18m/min = = =185r/min 查機床說明書，取n=195r/min 實際切削速度 v= = = 7.53m/min 4. 鉆削加工時間 = = =0.33min = = =0.33min 5. 鉸削加工時間 T= = =0.76min 倒角仍取 n=960r/min，手動進給。 工序13 拉鍵槽。 1. 加工條件 工件材料：40Cr調質，抗拉強度=980MPa。模鍛。 加工要求：保證鍵槽與豎直方向夾角為30°，深度均勻。尺寸和精度符合要求。 選用機床：L8110型臥式內拉床 選用刀具：鍵槽拉刀 B-8mm，L=660mm，=21.5mm，=18mm，=450mm 2．確定拉削用量 根據(jù)《工藝手冊》表4.7-45，查得v=211m/min，現(xiàn)取v=5m/min。 3. 確定拉削時間 T= i= =1.02min 工序15 精磨軸頸及端面。 工件材料：40Cr調質，抗拉強度=980MPa、模鍛。 加工要求：精磨軸頸兩端面，保證尺寸在加工要求的尺寸范圍內，精度得到保證。 選用機床：雙砂輪端面外圓磨床4RPL-A 選擇砂輪：根據(jù)《工藝手冊》第三章中磨料的選擇各表查得，結果為： 1/504103D200B75 其含義為：砂輪磨料為人造金剛石，粒度為，直徑50mm，厚度3mm，孔徑10mm，磨料層深度3mm，結合劑為青銅結合劑，濃度75。 3. 確定磨削用量 砂輪轉速=1800r/min，=20.5m/s。 軸向進給量=0.5B=0.53=1.5mm 工件速度=8m/min 徑向進給量=0.01mm/雙行程 3.確定磨削工時 = i= 5=3.2min = i= 5=5.2min 工序17 鉆錐形油孔 1. 加工條件 工件材料：40Cr調質，抗拉強度=980MPa。模鍛。 加工要求：保證錐孔尺寸和位置精度符合要求。 選用機床： 選用刀具：8mm標準麻花鉆 2. 確定鉆削用量 根據(jù)《工藝手冊》中表3-44查得 f=0.28mm/r，v=12m/s，n=320r/min 3. 鉆削加工時間 = = =0.39min 工序28 去毛刺，修螺紋 工序29 最終檢查 工序20 清洗 工序28、29、30的工時計算據(jù)具體情況而定，最后，將以上各工序的切削用量、工時定額的計算結果，連同其它加工數(shù)據(jù)，一并填入機械加工工藝過程綜合卡片。 3 粗銑內外開檔面夾具設計 為了提高勞動生產(chǎn)率，保證加工質量，降低勞動強度，需要設計專用夾具。 經(jīng)過與指導老師協(xié)商，決定設計第1道和第8道工序夾具。 3.1切削力的確定 工藝規(guī)程可知，工件在臥式銑床X61上銑削，采用錯齒三面刃銑刀，材料 3.2 卡具設計方案的確定 根據(jù)汽車轉向節(jié)零件的特點和圖紙的要求，對工件內開檔的粗銑可用臥式銑床，該方案將工件內開檔豎直放置，把工件放在支架上，用72的軸端面定位，上面用螺旋及壓板壓塊構成的夾緊機構夾緊，右端由防轉銷與防轉槽配合，共限制6個自由度。 卡具圖見圖紙。 4、鉆孔卡具設計 4.1 卡具設計方案確定 采用立式鉆床，工件以主銷孔軸心線的垂直線水平放置，工件利用回轉軸及端面以及一個防轉銷進行定位，限制留個自由度，采用螺母和壓板壓塊做成的復合夾緊機構夾緊。 總結 畢業(yè)設計經(jīng)過數(shù)月的編寫如期結束了，回顧整個設計過程，有很多地方值得深思和探討。 我們從機械制造工藝學的角度分析了CA141汽車左轉向節(jié)的工藝工裝問題，該工件不同于其他一般類零件，從結構上講，它是一個異形件，零件的兩條軸心線交點為整個工件的設計基準，這對于選擇工件的基準有著至關重要的意義。工藝順序編排方面，對階梯軸的加工和上下耳內外端面的加工是兩種編排形式體現(xiàn)，本人選擇的是后者。加工零件過程中組合機床、成形刀具和成形磨具的使用在保證加工精度的前提下，使整個加工效率得到了很大的提升，對于單一一道工序可由多種加工方法達到技術要求，如何選擇最為合理、效率高的加工方法是我們需要掌握的技能，也是一個合格工程師必備的技能。 夾具設計部分同樣是這個設計的重點和難點，此次選擇的是鉆床夾具和拉床夾具的設計，與以往設計夾具不同，零件的形狀決定了該鉆床夾具的形式極為特殊，夾緊形式選擇兩組管接式法蘭式氣缸，能夠很好的提供夾緊力，滿足所需要求。拉床夾具選擇的是搖板式，浮動支承結構，靠整個系統(tǒng)的聯(lián)動使工件的精度達到保證。 總的來講，我認為本次畢業(yè)設計課題涉及的加工形式多樣且齊全，很難得，使我有機會接觸更多，有比較從而得出最優(yōu)方案，是畢業(yè)之前的一次知識的梳理和再積累。也為日后的工作積累了寶貴的經(jīng)驗。 致謝 大學三年的生活伴隨著畢業(yè)論文的結束漸漸走到了尾聲…… 借著這次機會，大學四年所學到的各科基礎課和專業(yè)課知識得到了一次集中、認真的梳理，同時對零件工藝規(guī)程的設計步驟和設計方法有了更新、更透徹的理解，加深了對所學知識的綜合運用。 本次畢業(yè)設計是對我們大學三年學習生活的一次綜合性的測驗，更像是一次結業(yè)考試，我本著以學為本、學以致用的原則，認真的對待此次設計，并以此為契機鞏固專業(yè)基礎知識、完善專業(yè)知識體系、拓寬專業(yè)知識領域、提高自身設計能力。經(jīng)過幾個月的鉆研，我在對專業(yè)知識進行了細致的梳理，發(fā)現(xiàn)了以往學習中存在的漏洞和誤區(qū)，并及時通過指導老師得到了清晰的解答，也了解了機械行業(yè)對于零件加工工藝編排的一般步驟及工具書的使用方法，并粗淺的了解了其中的要點和要求。希望在以后的工作中得到更加深入的學習和研究，做到觸類旁通，并能夠做到有所創(chuàng)新。 對于我們應屆畢業(yè)生來說，設計過程中遇到諸多的難題在所難免，我們只能一個個的攻克，而不是知難而退，只有這樣才能磨練我們實事求是、不怕吃苦的精神，這也正是我們日后工作生活中必需的精神狀態(tài)。回想整個設計過程，最需要感謝的就是指導老師張福，感謝他在長達數(shù)月的設計過程中對于我的細心指導，他的指導給了我莫大的幫助，使我在遇到疑惑的時候能沿著正確合理的 思路進行下去，同時還需要感謝四年中對我們專業(yè)課學習起到幫助的老師和同學，正因為有他們的支持和幫助，我們才能順利的完成畢業(yè)論文，同時我要感謝我自己，學會養(yǎng)成對任何事有負責任的態(tài)度、積極樂觀的價值取向，這一切對于即將走入社會的我們是一筆莫大的精神財富。 論文的完成幾經(jīng)波折，由于本人的能力和水平有限，在設計過程中難免有諸多不足之處，希望各位老師能予以指正，本人一定會在日后的學習和工作中不斷改正。 參考文獻 [1] 王凡. 實用機械制造工藝設計手冊.北京：機械工業(yè)出版社.2008 [2] 趙家齊. 機械制造工藝學課程設計指導.北京：機械工業(yè)出版社.1983 [3]許堅，張崇德. 機床夾具設計. 沈陽：東北大學出版社.1998 [4] 吳拓，方瓊珊 .機械制造工藝與機床夾具課程設計指導手冊.北京：機械工業(yè)出版社.2005 [5] 馮辛安. 機械制造裝備設計. 北京：機械工業(yè)出版社.2008 [6]曾志新. 機械制造技術基礎. 武漢：武漢理工大學出版社.2008 [7]周涌明．畢業(yè)設計指導書．華中理工大學出版社.1993 [8]謝家瀛．機械制造技術．北京：機械工業(yè)出版社.1995 [9]艾興，肖詩綱．切削用量簡明手冊．北京：機械工業(yè)出版社.1995 [10]?王懋林．機床夾具設計．天津：天津大學出版社.1987 [11]機械設計手冊上、中、下冊．北京：化學工業(yè)出版社.1979 [12] 徐鴻本．機床夾具設計手冊．遼寧：遼寧科學技術出版社．2004 [13] 機械加工技術手冊編寫組．機械加工技術手冊．北京：北京出版社．1989 32