汽车转向节计算说明书

天津工程师范学院 成人教育 毕毕 业业 设设 计计 题题 目目 机械加工工艺及工装设计 副标题副标题 汽车转向节机械加工工艺及工装设计 学生姓名学生姓名 年年 级级 05 级 函函 授授 站站 重庆函授站 重庆五一高级技校 专专 业业 机电一体化技术 指导教师指导教师 评定成绩评定成绩 天津工程师范学院成人教育毕业论文 1 目目 录录 一 引言 3 二 零件分析 3 一 零件的生产纲领及生产类型 3 二 零件的类型及功用 3 三 零件的结构分析及工艺性审查 3 四 零件主要技术条件及技术关键问题 3 三 工艺规程设计 4 一 确定毛坯制造的形式 4 二 定位基准的选择 4 1 粗基准的选择 4 2 精基准的选择 4 三 零件表面加工方法的选择 4 四 制定工艺路线 5 四 确定机械加工余量及毛坯尺寸 设计毛坯图 6 一 确定机械加工余量 6 二 确定毛坯尺寸 9 三 设计毛坯图 9 五 工序设计 10 一 50 工序粗车各外圆表面工序设计 10 二 90 工序铣两内侧面工序设计 14 三 170 工序拉主销孔工序设计 15 四 250 工序磨外圆轴颈工序设计 15 五 70 工序半精车各外圆表面数控车削工序设计 方案二 16 六 专用夹具设计 18 一 问题的提出 18 二 定位方案选择 18 1 定位基准的选择 18 三 定位误差分析及计算 18 1 刀具 钻具 衬套的选择 19 2 对刀误差 19 3 角度误差 20 4 分度误差 20 四 夹紧方案选择 20 五 夹紧力计算 20 1 确定轴向切削力 20 2 确定夹紧力 20 六 夹紧力方向与夹紧力作用点的选择 21 七 专用刀具设计 21 八 专用量具的设计 22 九 结束语 23 天津工程师范学院成人教育毕业论文 2 一十 参考文献 33 十一 致谢 24 附件一 英文资料译文 附件二 汽车转向节机械加工工艺规程 附件三 汽车转向节零件图 附件四 汽车转向节毛坯图 附件五 钻主销孔夹具装配图及部分零件图 附件六 1 8锥孔加工铰刀设计图 附件七 工序170拉主销孔塞规设计图 天津工程师范学院成人教育毕业论文 3 汽车转向节机械加工工艺规程及工艺装备设计 作者 x x 一 一 引言引言 毕业设计是我们大学期间的最后一个教学环节 是一个综合性的教学实践环节 是培养我们工 程技术人员的主要教学环节之一 是对几年学习成效的综合性检验 通过这一环节培养我们综合运 用所学知识解决问题的能力 提高我们开拓创新的能力 机械加工工艺设计和工装设计是机制专业 学生的对口课题 同时又是一个有一定深度和难度的课题 是综合性和实践性较强的课题 本次毕业设计选择在大批大量生产下 完成汽车转向节的机械加工工艺规程和工艺装备设计 详细讨论了汽车转向节从毛坯到成品的机械加工工艺过程 并制定了相应的机械加工工艺规程 并 分析总结了叉杆类零件的特点 分析出本叉杆类零件的主要加工为外圆表面和孔的加工 针对该零 件的主要技术要求 设计了钻孔用的回转钻模 以完成该零件主销孔的钻削加工 达到相应的技术 要求 并满足了生产率的要求 同时 设计了该零件制造过程所需要的其他的工艺装备 包括刀具 和量具等 二 零件分析二 零件分析 一 零件的生产纲领及生产类型 汽车转向节的生产纲领为10万台 年 生产类型为大批大量生产 所以在制定工艺路线时应充 分考虑大批大量生产的特点 制定合适的工艺路线 选择合适的机床 刀具 量具 检具 以便提 高生产率 降低成本 二 零件的类型及功用 汽车转向桥 即前桥 是利用转向节使前车轮可以偏转一定角度而使汽车转向的部件 同时也 是汽车重要的前支承部件 转向节是汽车前桥上的一个关键零件 转向节叉形部分的主销孔用于插 入主销 使转向节与前桥的前梁左右拳部连接为一体 转向节轴杆部分的两个外圆轴颈用于安装两 个圆锥滚子轴承 两个圆锥滚子轴承的外圆则安装在前轮毂的轴承孔中 而前轮毂与前轮辐 前轮 胎和前制动器是连接为一个整体的 由此可见 转向节是连接汽车前梁和前轮的一个必不可少的关 键零件 因此 转向节的制造必须全面达到设计图样和各项技术条件的要求 三 零件的结构分析及工艺性审查 汽车转向节由尾柄 上下叉头及法兰盘组成 叉头与尾柄偏斜了一定的角度 该零件既有叉杆 类零件的特点 又有轴类零件的特点 以外圆表面和内孔为主要加工表面 且有较高的尺寸公差和 形位公差要求 对零件图的结构工艺性审查得知锥孔的加工有一定难度 叉头部分的两内表面槽底做成R120 的圆弧形其工艺性不如平面形槽底好 四 零件主要技术条件及技术关键问题 汽车转向节的主要加工部分有 外圆表面的加工 孔的加工以及平面的加工 对这些加工部分 的主要技术要求有 1 轴线X X与轴线Y Y应在同一平面内 公差0 2 天津工程师范学院成人教育毕业论文 4 2 锥孔轴线L L垂直于X X和Y Y轴线所成的平面 公差0 15 100 3 磨削前经磁力探伤 检验后退磁 本零件的技术关键为 1 叉形主销孔加工 有很高的同轴度要求 2 轴杆上两主轴颈外圆加工 尺寸精度高 表面粗糙度值小 形位精度高 3 下叉处锥孔加工 4 尾柄上 40mm的外圆表面与 74mm的外圆表面相接处的过渡圆角R5应滚压 因为汽车转向节 在工作过程中本连接处最易疲劳断裂 所以用滚压来提高疲劳强度 对于上述4处关键表面的加工 在制订工艺规程时必须充分重视 必须保证质量 三 工艺规程设计 一 确定毛坯制造的形式 毛坯材料为40Cr 零件外形较复杂 考虑到汽车在运行中要经常左右转向 零件在工作过程 中则经常受交变载荷及冲击载荷 因此应选用锻件毛坯 使零件材料内部形成金属纤维组织 可 提高承载能力 保证零件工作可靠 由于零件年生产量10000件 已达大批大量的生产类型 而且 零件的尺寸不大 故可采用模锻成形 这从提高生产率 保证加工精度上考虑 也是应该的 二 定位基准的选择 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 可以使加工质量得以 保证 生产率得以提高 否则 加工工艺过程中将问题百出 更有甚者 还会造成零件大批报废 使生产无法进行 1 粗基准的选择 本零件的尾柄部分是典型的轴类零件 故以外圆作为径向粗基准 以法兰盘端面作为轴向粗 基准 2 精基准的选择 零件精基准的选择主要考虑因素是提高定位精度 减少定位误差 对于转向节的加工 应按 工种基本原则选择精基准 即基准重合原则和基准统一原则 基准重合原则是将设计基准和工艺 基准及测量基准相互重合 这样就可以避免由于基准不重合而产生的基准不重合误差 轴杆部分 的设计基准是外圆轴线 而轴线是由轴两端的中心孔来体现的 故该零件选择两个中心孔作为第 一组精基准 基准统一原则是加工过程中大多数工序采用相同的定位基准 这样也可减少定位误 差 因此 两个轴颈外圆 法兰盘端面和一个 10H7工艺孔作为第二组精基准 三 零件表面加工方法的选择 零件的主要加工表面为外圆表面 孔和平面 考虑到各个表面的技术要求 各种加工方法的 经济加工精度范围 各加工表面的形状和尺寸大小 锻件材料 40Cr 的性质及可加工性和生产 纲领与生产类型 选择各加工表面的加工方法如下 1 25g6和 40g6的外圆表面及轴颈 74h10的端面 该外圆表面粗糙度为Ra1 6 m 同时考虑到 生产率的问题 选择粗车 半精车 磨削的加工方法 2 74h10外圆表面 该外圆表面粗糙度为Ra12 5 m 采用粗车 精车的加工方法 1 螺纹外圆表面 该外圆表面粗糙度为Ra25 m 采用车削的加工方法 天津工程师范学院成人教育毕业论文 5 2 右杆部外圆锥面 该外圆表面粗糙度为Ra25 m 采用车削的加工方法 3 尾柄端面 该表面粗糙度为Ra25 m 故采用铣削的加工方法则可达到设计要求 4 主销孔 30H9 其尺寸公差等级为IT9 表面粗糙度为Ra6 3 m 圆度 圆柱度公差值为 0 013 因尺寸公差 形位公差和表面粗糙度均有较高要求 又因加工后要压入衬套 故 采用钻 扩 拉的加工方法 5 孔4 10H11 其尺寸公差等级为IT11 表面粗糙度为Ra12 5 m 位置度公差值为0 30 因尺寸公差 形位公差和表面粗糙度均有较高要求 故采用钻铰的加工方法 同时为了保 证孔的位置度要求 以上工步必须在一次安装中完成 6 主销孔 32H11 其尺寸公差等级为IT11 表面粗糙度为Ra12 5 m 故采用钻 扩及倒角 的加工方法 7 1 8锥孔 28 其表面粗糙度为Ra3 2 m 采用钻 扩 铰的加工方法 8 转向节的叉形内 外端面 其表面粗糙度为Ra12 5 m 采用铣削的加工方法 9 键槽 其表面粗糙度为Ra6 3 m 因是大批大量生产 故采用拉键槽 四 制定工艺路线 综合考虑各表面的加工方法 加工顺序及生产批量和经济性拟订汽车转向节的机械加工工艺 过程如下 1 工艺方案一 表1 汽车转向节机械加工工艺过程简表 序号工序内容定位基准设备 10锻 坯 20调 质 30涂 漆 40铣两端面 钻中心孔 毛坯外圆及法兰 盘端面 铣端面 打 中心孔机床 50粗车右端杆部各外圆两端中心孔车床 60钻 铰N面工艺孔 两轴颈 法兰 盘端面N 钻床 70半精车右端杆部各外圆车床 80车右端面杆部外圆锥面 两端中心孔 车床 90铣左端叉部两内侧面铣床 100铣上叉上平面铣床 110铣下叉下平面铣床 120铣下叉锥孔两端面铣床 130钻 铰N面4 13H11孔钻床 140锪平N面4 28圆柱坑钻床 150铰N面4 13H11孔钻床 160钻 扩叉形主销孔及倒角 N端面 40h6外 圆和10H7 工艺孔 钻床 天津工程师范学院成人教育毕业论文 6 170拉主销孔 32孔拉床 180镗孔 32H11双面镗床 190钻 铰下叉1 8锥孔钻床 200钻 攻上叉两侧M10 x1螺孔 N端面 40h6 10H7 钻床 210拉下叉锥孔键槽锥孔拉床 220滚丝M22x1 5 22外圆滚丝机 230铣M22x1 5处小平面轴颈 端面铣床 240磨 40g6外圆及 74 端面外圆磨床 250磨 25g6外圆外圆磨床 260滚压 40g6外圆根部圆角 两端中心孔 滚压机 270磁力探伤及退磁探伤机 280钻杆部径向孔 5钻床 290 5孔两端孔口倒角 轴颈外圆及端面 钻床 300M22x1 5外螺纹套丝 310去毛刺锐边 320J最终检验 2 工艺方案二 工序70即汽车转向节的右杆部的半精车过程 在数控车床上完成 以达到提高生产效率的目的 具体加工过程详见5 5 70工序半精车各外圆表面数控车削工序设计 四 确定机械加工余量及毛坯尺寸 设计毛坯图 一 确定机械加工余量 机械加工余量的确定由很多因素决定 在此主要考虑工序的经济性及各工序的加工方法 具体 如表2 表16所示 表2 轴颈40g6的机械加工余量 工序的经济精度工序工步名 称 双边余量 mm公差等级公差值mm 基本尺寸 mm 工序尺寸及公 差值mm 磨0 5IT60 016 40 40 0 009 0 025 半精车2 0IT80 039 40 5 40 5 00 039 粗车2 5IT120 25 42 5 42 5 00 25 毛坯面IT161 6 45 45 1 1 0 5 表3 轴颈 25g6的机械加工余量 工序的经济精度工序工步名 称 双边余量 mm公差等级公差值mm 基本尺寸 mm 工序尺寸及公 差值mm 磨0 5IT60 013 25 25 0 007 0 020 半精车3IT80 033 25 5 25 5 00 033 粗车16 5IT120 21 28 5 28 5 00 21 天津工程师范学院成人教育毕业论文 7 毛坯面IT161 6 45 45 1 1 0 5 表4 轴颈螺纹部分的机械加工余量 工序的经济精度工序工步名 称 双边余量 mm公差等级公差值mm 基本尺寸 mm 工序尺寸及公 差值mm 精车3IT90 052 22 22 00 052 粗车20IT120 21 25 25 00 21 毛坯面IT161 6 45 45 1 1 0 5 表5 74h10的机械加工余量 工序的经济精度工序工步名 称 双边余量 mm公差等级公差值mm 基本尺寸 mm 工序尺寸及公 差值mm 精车1IT100 12 74 74 00 12 粗车5IT120 3 75 75 00 3 毛坯面IT161 9 80 800 95 表6 74h10端面的机械加工余量 工序的经济精度工序工步名 称 双边余量 mm公差等级公差值mm 基本尺寸 mm 工序尺寸及公 差值mm 磨0 5IT60 008550 004 半精车1 5IT80 0185 55 50 009 粗车3IT120 1577 0 075 毛坯面IT160 91010 0 45 表7 法兰盘端面的机械加工余量 工序的经济精度工序工步名 称 双边余量 mm公差等级公差值mm 基本尺寸 mm 工序尺寸及公 差值mm 精车1 5IT80 022990 011 粗车7 5IT120 1810 510 50 09 毛坯面IT161 118180 55 表8 上叉外侧面的机械加工余量 工序的经济精度工序工步名 称 双边余量 mm公差等级公差值mm 基本尺寸 mm 工序尺寸及公 差值mm 铣4IT120 254040 00 25 毛坯面IT161 64444 1 1 0 5 天津工程师范学院成人教育毕业论文 8 表9 下叉外侧面的机械加工余量 工序的经济精度工序工步名 称 双边余量 mm公差等级公差值mm 基本尺寸 mm 工序尺寸及公 差值mm 铣4IT120 254040 00 25 毛坯面IT161 64444 1 1 0 5 表10 下 下叉两内侧面的机械加工余量 工序的经济精度工序工步名 称 双边余量 mm公差等级公差值mm 基本尺寸 mm 工序尺寸及公 差值mm 铣8IT120 27676 0 2 0 毛坯面IT161 68484 1 1 0 5 表11 锥孔部分两端面的机械加工余量 工序的经济精度工序工步名 称 双边余量 mm公差等级公差值mm 基本尺寸 mm 工序尺寸及公 差值mm 铣4IT110 163636 00 16 毛坯面IT161 64040 1 1 0 5 表12 4 10H7的机械加工余量 工序的经济精度工序工步名 称 双边余量 mm公差等级公差值mm 基本尺寸 mm 工序尺寸及公 差值mm 铰0 2IT110 11 12 12 0 11 0 钻11 8IT120 18 11 8 11 8 0 18 0 表13 主销孔 30的机械加工余量 工序的经济精度工序工步名 称 双边余量 mm公差等级公差值mm 基本尺寸 mm 工序尺寸及公 差值mm 拉2IT90 052 30 30 0 052 0 扩3IT100 084 28 28 0 084 0 钻25IT120 21 25 25 0 21 0 表14 主销孔 32的机械加工余量 工序的经济精度工序工步名 称 双边余量 mm公差等级公差值mm 基本尺寸 mm 工序尺寸及公 差值mm 扩7IT110 16 32 32 0 16 0 钻25IT120 21 25 25 0 21 0 天津工程师范学院成人教育毕业论文 9 表15 螺孔M22x1的机械加工余量 工序的经济精度工序工步名 称 双边余量 mm公差等级公差值mm 基本尺寸 mm 工序尺寸及公 差值mm 钻8 5IT120 15 8 5 8 5 0 15 0 表16 1 8锥孔的机械加工余量 工序的经济精度工序工步名 称 双边余量 mm公差等级公差值mm 基本尺寸 mm 工序尺寸及公 差值mm 铰0 2IT90 12 29 9 29 9 0 12 0 扩1 8IT100 084 27 8 27 8 0 084 0 钻26IT120 21 26 26 0 21 0 表17 销孔 5的机械加工余量 工序的经济精度工序工步名 称 双边余量 mm公差等级公差值mm 基本尺寸 mm 工序尺寸及公 差值mm 钻5IT120 12 5 5 0 12 0 二 确定毛坯的尺寸 汽车转向节零件材料为40Cr 调质硬度为HRC30 35 强度极限 b 980Mpa 生产类型为大批大 量生产 采用在锻模上合模模锻毛坯 因零件上所有孔径均较小 所以在毛坯中均不锻出 由参考 文献 8 及表2 2 14得该锻件各对应面加工余量如下表所示 表18 各表面加工余量 加工表面加工余量mm基本尺寸mm说明 轴5 40双边余量 节臂内 外端面440双边余量 锥孔端面436双边余量 三 设计毛坯图 根据上述所确定的加工总余量和毛坯尺寸来绘制毛坯图 毛坯轮廓用粗实线绘出 零件的实际 尺寸用双点划线绘制 尺寸如表19所示 同时在图中标出毛坯尺寸 公差 技术要求 圆角半径和模锻斜度等 具体见附件三 表19 各表面加工余量 加工表面加工余量mm基本尺寸mm说明 轴5 45双边余量 节臂内 外端面444双边余量 天津工程师范学院成人教育毕业论文 10 锥孔端面440双边余量 五 工序设计 一 50工序粗车各外圆表面工序设计 1 加工设备与工艺装备 加工设备 卧式车床CA6140 工艺装备 刀具 由参考文献 7 根据表1 2 选择YT15硬质合金刀片 刀杆尺寸 25 25mm 刀具为 60rK 12o 6o 1r 93 夹辅具 顶尖 拔盘 量具 游标卡尺 0 02 0 200 2 确定工序尺寸 见表2 表7 3 确定切削用量及计算基本时间 1 车 27mm外圆表面 计算切削用量 切削深度 1 2pamm 确定进给量 由参考文献 7 表1 4 当刀杆尺寸为 工件直径20 25 25mm 1 5pamm 40mm f 0 3 0 5mm r 按CA6140 f 0 41mm r 选择车刀磨钝标准及刀具使用寿命 由参考文献 7 根据表1 9 车刀后刀面最大磨损量为 1 0mm 车刀寿命 T 60min 确定切削速度 由参考文献 7 根据表1 10 当使用YT15硬质合金车刀加工的钢980baMp 料 切削速度 3pamm 0 75fmm 86 4 mintVm 切削速度的修正系数 1 0TVK 0 65Ktv 0 8Ksv 1 0kvK 0 92urvK 86 4 1 0 0 65 0 8 1 0 0 9241 33 minv cvtkvm 1000 1000 41 33 27 487 25 minnv cdr 根据CA6140车床说明书 选择710 mincnr 实际切削速度vc为 100027 710 100060 minccvDnm 由参考文献 7 根据表1 27 c mxvyv pvCv T afKv 0 69 0 65 0 92 0 8 1 10 33MVtvsvTVkvKvKK K K K 291VC 0 15VX 0 20VY 0 20m 0 200 150 20 291 601 50 41 0 3347 6cv 1000 1000 47 6 27 561 17 minnvdr 故选择 与查表结果相同 这时710 mincnr 60 mincvm 校验功率 970bMpa 2pamm 0 47fmm 70 mincvm 2cpkw 故实际切削功率为 0 94KrpcKrFcKK 1 0VOFevopeKK 2 0 94 11 88cpkw 由此可见 所选切削用量可以采用 7 5CEPPkw 所以切削用量为 1 5pamm 0 41 fmm r 710 minnr 60 mincvm 计算基本工时 2 mtL nf 式中 根据参考文献 7 表1 26 车削时的切入量及超切量为 1Ly 52lmm 天津工程师范学院成人教育毕业论文 11 则 故2 4ymm 522 454 4Lmm 54 4 710 0 41 0 19minmtl nf 式中 KTV 切削速度的修正系数 VC 实际切削速度 m min Tm 切削时间 min ap 切削深度 mm n 机床主轴转速 r min f 进给量 mm L 刀具或工作台行程长度 mm 2 车 40mm外圆表面 计算切削用量 切削深度 1 5pamm 确定进给量 由参考文献 7 表1 4 当刀杆尺寸为 工件直径20 25 25mm 1 5pamm 40mm f 0 3 0 5mm r 按CA6140 f 0 41mm r 选择车刀磨钝标准及刀具使用寿命 由参考文献 7 根据表1 9 车刀后刀面最大磨损量为 1 0mm 车刀寿命 T 60min 确定切削速度 由参考文献 7 根据表1 10 当使用YT15硬质合金车刀加工的钢980baMp 料 切削速度 3pamm 0 75fmm 86 4 mintVm 切削速度的修正系数 1 0TVK 0 65Ktv 0 8Ksv 1 0kvK 0 92urvK 86 4 1 0 0 65 0 8 1 0 0 9241 33 minv cvtkvm 1000 1000 41 33 42 313 4 minnv cdr 根据C6140车床说明书 选择710 mincnr 实际切削速度vc为 100042 710 100094 minccvDnm 由参考文献 7 根据表1 27 mxvyv pcvCv T afKv 0 69 0 65 0 92 0 8 1 10 33MVtvsvTVkvKvKK K K K 291VC 0 15VX 0 20VY 0 20m 0 200 150 20 291 601 50 41 0 3347 6 mincvm 1000 1000 47 6 42 360 9 minnvdr 故选择 与查表结果相同 这时710 mincnr 94 mincvm 校验功率 970bMpa 2pamm 0 47fmm 106 mincvm 2 9cpkw 故实际切削功率为 0 94KrpcKrFcKK 1 0VOFevopeKK 2 9 0 94 12 726cpkw 由此可见 所选切削用量可以采用 7 5CEPPkw 所选切削用量为 1 5pamm 0 41 fmm r 710 minnr 94 mincvm 计算基本工时 2 mtL nf 式中 根据参考文献 7 表1 26 车削时的切入量及超切量1Ly 40lmm 则 故2 4ymm 402 442 4Lmm 42 4 710 0 41 0 15minmtl nf 3 车 24mm外圆表面 天津工程师范学院成人教育毕业论文 12 计算切削用量 切削深度 1 1 5pamm 确定进给量 由参考文献 7 表1 4 当刀杆尺寸为 工件直径20 25 25mm 1 5pamm 40mm f 0 3 0 5mm r 按CA6140 f 0 41mm r 选择车刀磨钝标准及刀具使用寿命 由参考文献 7 根据表1 9 车刀后刀面最大磨损量为 1 0mm 车刀寿命 T 60min 确定切削速度 由参考文献 7 根据表1 10 当使用YT15硬质合金车刀加工的980bMpa 钢料 切削速度 3pamm 0 75fmm 86 4 mintVm 切削速度的修正系数 1 0VKT 0 65Ktv 0 8Ksv 1 0kvK 0 92urvK 86 4 1 0 0 65 0 8 1 0 0 9241 33 minv cvtkvm 1000 1000 41 33 24 487 25 minnv cdr 根据CA6140车床说明书 选择710 mincnr 实际切削速度vc为 100024 710 100054 minccvDnm 由参考文献 7 根据表1 27 mxvyv pcvCv T afKv 0 69 0 65 0 92 0 8 1 10 33MVtvsvTVkvKvKK K K K 291VC 0 15VX 0 20VY 0 20m 0 200 150 20 291 601 50 41 0 3347 6 mincvm 1000 1000 47 6 24 631 3 minnvdr 故选择 与查表结果相同 这时710 minncr 60 minvcm 校验功率 970bMpa 2pamm 0 47fmm 70 mincvm 2cpkw 故实际切削功率为 0 94KrpcKrFcKK 1 0VOFevopeKK 2 0 94 11 88cpkw 由此可见 所选切削用量可以采用 7 5CEPPkw 所选切削用量 1 5pamm 0 41 fmm r 710 minnr 54 mincvm 计算基本工时 2 mtL nf 式中 根据表1 26 车削时的切入量及超切量 1Ly 30lmm 2 4ymm 则 故302 432 4Lmm 32 4 710 0 41 0 11minmtl nf 4 车轴颈 74mm端面 计算切削用量 切削深度 1 2pamm 确定进给量 由参考文献 7 表1 4 当刀杆尺寸为 工件直径60 25 25mm 2pamm 100mm f 0 6 1 0mm r 按CA6140 f 0 7mm r 选择车刀磨钝标准及刀具使用寿命 由参考文献 7 根据表1 9 车刀后刀面最大磨损量为 1 0mm 车刀寿命 T 60min 确定切削速度 由参考文献 7 根据表1 10 当使用YT15硬质合金车刀加工的钢980baMp 料 切削速度 3pamm 0 75fmm 76 8 mintVm 切削速度的修正系数 1 0TVK 0 65Ktv 0 8Ksv 1 0kvK 0 92urvK 76 8 1 0 0 65 0 8 1 0 0 9236 74 minv cvtkvm 1000 1000 41 33 74 153 88 minnv cdr 天津工程师范学院成人教育毕业论文 13 根据C6140车床说明书 选择200 mincnr 实际切削速度vc为 100074 200 100047 8 minccvDnm 由参考文献 7 根据表1 27 mxvyv pcvCv T afKv 0 69 0 65 0 92 0 8 1 10 33MVtvsvTVkvKvKK K K K 291VC 0 15VX 0 20VY 0 20m 0 200 150 20 291 6020 7 0 3343 24 mincvm 1000 1000 43 24 74 181 minnvdr 故选择 与查表结果相同 这时200 mincnr 47 8 mincvm 校验功率 970bMpa 2pamm 0 75fmm 57 mincvm 2 4cpkw 故实际切削功率为 0 94KrpcKrFcKK 1 0VOFevopeKK 2 4 0 94 12 256cpkw 由此可见 所选切削用量可以采用 7 5CEPPkw 所选切削用量为 2pamm 0 7 fmm r 200 minnr 47 8 mincvm 计算基本工时 2 mtL nf 式中 根据表1 26 车削时的切入量及超切量 1Ly 17lmm 2 4ymm 则 故172 419 4Lmm 19 4 200 0 7 0 14minmtl nf 5 车法兰盘端面 计算切削用量 切削深度 1 2pamm 确定进给量 由参考文献 7 表1 4 当刀杆尺寸为 工件直径100 25 25mm 2pamm 600mm f 0 8 1 4mm r 按CA6140 f 1mm 选择车刀磨钝标准及刀具使用寿命 由参考文献 7 根据表1 9 车刀后刀面最大磨损量为 1 0mm 车刀寿命 T 60min 确定切削速度 由参考文献 7 根据表1 10 当使用YT15硬质合金车刀加工的钢980baMp 料 切削速度 3pamm 1 27fmm 60 6 mintVm 切削速度的修正系数 1 0TVK 0 65Ktv 0 8Ksv 1 0kvK 0 92urvK 60 6 1 0 0 65 0 8 1 0 0 9229 minv cvtkvm 1000 1000 41 33 1622 57 minnv cdr 根据CA6140车床说明书 选择80 mincnr 实际切削速度 1000162 80 100041 minccvDnm 由参考文献 7 根据表1 27 mxvyv pcvCv T afKv 0 69 0 65 0 92 0 8 1 10 33MVtvsvTVkvKvKK K K K 291VC 0 15VX 0 20VY 0 20m 0 200 150 20 291 6021 0 3338 16 mincvm 1000 1000 38 16 162 75 minnvdr 故选择 与查表结果相同 这时80 mincnr 41 mincvm 校验功率 970baMp 2pamm 1 2fmm 46 mincvm 4 9cpkw 天津工程师范学院成人教育毕业论文 14 故实际切削功率为 0 94KrpcKrFcKK 1 0VOFevopeKK 4 9 0 94 14 606cpkw 由此可见 所选切削用量可以采用 7 5CEPPkw 所选切削用量为 2pamm 2 fmm r 80 minnr 41 mincvm 计算基本工时 2 mtL nf 式中 根据表1 26 车削时的切入量 则1Ly 43lmm 2 4ymm 故432 445 4Lmm 45 4 80 11 0 57minmtl nf 二 90工序铣两内侧面工序设计 1 选择加工设备与工艺装备 加工设备 卧式铣床X62 工艺装备 刀具 由参考文献 7 根据表1 2 选择YT15硬质合金刀片 根据表3 1 故应根据铣削宽度 由于采用标准硬6 240 180 poeamm dmm amm 5 240 poamm dmm 质合金端铣刀 由参考文献 7 表3 13得 齿数Z 4 夹辅具 铣夹具 量具 游标卡尺 0 02 0 200 2 确定工序尺寸 见表8 表9 表10 3 确定切削用量及计算基本时间 1 计算切削用量 切削深度 2pamm 2 确定每齿进给量 由参考文献 7 表3 5 当使用YT15铣床 功率为7 5kw 由于采用0 090 18 zfm z 对称铣 故取0 13zf 3 选择铣刀磨钝标准及刀具使用寿命 根据表3 7 铣刀刀齿后刀面最大磨损量为1 0mm 由于铣刀直径 故刀具寿命 0240dmm T 180min 4 确定切削速度和进给量 切削速度可根据表3 27中的公式计算 也可直接查表 根据表3 13 当cv 各 240 4 5 0 13 154 min 391 min 188 min opzttftdZamm fz VmnrVm 修正系数 0 69 0 76mvmnmvfKKK tvtntvfKKK 故 154 0 69 0 76CVTmVTVVv KVKK 80 76m min n nt kn 391 0 69 0 76 205 04r min vf vf kvf 188 0 69 0 76 98 59m min 根据X62说明书 选择 ne 190r min vfc 150m min 因此 实际切削速度和每齿进给量为 天津工程师范学院成人教育毕业论文 15 0240240 190 100010001000 e c d nn V 143 18m min 0 1974 mm z 150 1904 f zc e Vc f nz 5 校验机床功率 根据表 3 23 当 980bMpa 62eamm 2 0pamm 0240dmm 近似为 根据X62说明书 机床主轴允许的功率为4z 150 minfVm 1 7ccpkw 故 因此所选的切削用量可以采用 7 5 0 755 63cmpkw cccmpp 所选切削用量为 2pamm 150 minfVm 190 minenr 143m min 0 2mm zcV zcf 计算基本工时 2 式中 根据表3 26 m f L T V 1Ly 53Lmm 8ymm 则 53861Lmm 所以 61 20 813min 150 m f L t V 三 170工序拉主销孔工序设计 1 选择加工设备与工艺装备 加工设备 卧式内拉床L6120 工艺装备 刀具 圆孔拉刀 30D80 120 夹辅具 拉夹具 量具 光滑塞规 2 确定工序尺寸 见表12 3 确定切削用量及计算基本时间 1 计算切削用量 切削深度 0 02pamm 2 确定进给量 由参考文献 17 表8 6 得f 0 02mm 3 计算工时 1 1000 pmtlllv i 其中 81lmm 12 plZZp 1 2 3 5 zZAf 21 4Zp 0 0050 2 90 005 300 2 91 95Adm 1 5 913 5p 15 10l 5i 1 2 35 1 95 2 0 02 554zZAf 2 481 13 5410Zl p 12 54 10 13 5864plZZPmm 1 1000 86481 8 1000 20 50 24minpmtlllv i 四 250工序磨轴颈外圆 25g6工序设计 1 选择加工设备与工艺装备 加工设备 外圆磨床M1432A 天津工程师范学院成人教育毕业论文 16 工艺装备 砂轮 1 500 50 203WA60L50V 35m s 夹辅具 双顶尖 拔盘 量具 片形双头卡规 2 确定工序尺寸 见表3 3 确定切削用量及计算基本时间 1 计算切削用量 切削深度0 02pamm 2 确定进给量 由参考文献 17 表12 25 可得0 05rsfmm 3 计算工时 ba rsmtLZ k nf f 由参考文献 17 得 0 25bZmm 20 minnr 由参考文献 7 表6 2 9 得k 1 5 220 25 1 5 20 90 02 2 29minba rsmtLZ k nf f 五 70工序半精车各外圆表面数控车削工序设计 方案二 1 加工设备 CK0630数控车床 工艺装备 刀具 刀片材料YT15 刀杆尺寸 25 25mm 60rk 012 刀具为偏头外圆车刀 记为T1 T2为切槽刀 宽2mm T3为螺纹06a 1r 93 车刀 夹辅具 双顶尖 拔盘 量具 游标卡尺 0 02 0 200 根据CK0630数控车床的说明书 考虑到零件的材料及加工余量选 主轴转速 S 1000r min 进给速度 F 50m min 2 零件加工尺寸如图所示 天津工程师范学院成人教育毕业论文 17 3 数控加工程序如下 N001 G90 N002 G54 X150 Z10 N003 M03 S1000 N004 M06 T1 N005 G00 X9 5 Z2 N006 G01 Z0 F50 N007 G01 X22 Z 1 5 N008 G01 Z 25 N009 G01 X25 484 N010 G01 Z 52 N011 G01 X40 481 Z 102 N012 G01 Z 141 5 N013 G01 X73 994 N014 G01 Z 147 N015 G01 X130 N016 G28 N017 G29 N018 M06 T2 N019 G00 X25 Z 25 N020 G01 X20 F50 N021 G01 X25 天津工程师范学院成人教育毕业论文 18 N022 G28 N023 G29 N024 M06 T3 N025 M03 S200 N026 G00 X22 Z2 N027 G91 N028 G33 D22 I19 8 X0 3 P1 5 L 23 Q0 NO29 G54 N030 G00 X25 N031 G28 N032 G29 N033 M05 N034 M02 六 专用夹具设计 专用的机床夹具设计是机械制造工艺装备设计的一部分 夹具的优劣对零件加工精度 生产效 率 制造成本 生产安全 劳动生产条件等都起着重要的作用 它用来确定工件与刀具的相对位置 将工件定位并夹紧 根据汽车转向节的技术要求 设计160工序钻 扩主销孔预孔 28H10的钻床夹 具 本夹具用于立式钻床 刀具为锥柄麻花钻和锥柄扩孔钻 一 问题的提出 本夹具主要用来钻 扩主销孔30H9的预孔28H10 以达到零件图上的有关技术要求 其中 两孔有圆度 圆柱度和同轴度要求 还有距离尺寸要求和位置度要求 其中两孔的圆度和圆柱度要 求由拉孔工序保证 其余要求由本工序的工艺及夹具保证 因此 本工序加工时 故本工序加工时 首先应考虑的是精度的问题 其次是如何提高生产率 降低劳动强度 二 定位方案选择 1 定位基准的选择 如图1所示 为保证定位的精度 同时尽量减少与工件定位表面的接触面积 保证工件定位可靠 采用以工 件尾柄在两套筒中定心 并以凸缘支承在其中一个套筒的端面上 工件又以法兰盘上的一个工艺孔 为基准装在削边销上 两套筒限制四个不定度 端面限制一个不定度 削边销限制一个不定度 实 现工件的完全定位 三 定位误差分析及计算 如图1所示 工件采用套筒定位 故工件尾柄外圆轴线为第一定位基准 工件上的端面和法兰 盘上的孔为第二和第三基准 工件上作为第一定位基准的外圆轴线 由于零件有角度倾斜 故有角 度误差 钻头对工件有对刀误差以及钻模分度后还会存在分度误差 削边销的尺寸及公差为10g6mm 对应销孔尺寸及公差为10H7mm 天津工程师范学院成人教育毕业论文 19 图1 工件定位示意图 1 刀具 钻具 衬套的选择 1 直柄麻花钻25 1号扩孔钻28 2 钻套的选择 快换钻套 配用螺钉为M8 对应衬套25 7dG mm 35Dmm 75Hmm 35dmm 48Dmm 73Hmm 扩套 配用螺钉为M8 对应衬套 28 7dG mm 42Dmm 75Hmm 42dmm 48Dmm 73Hmm 2 对刀误差 1 TL夹 夹 1 51 5 0 680 136ITLTLmm 夹 2 1max1max 0 028 0 052 0 08ESeimm 3 2 max2 max 0 0250 0070 018ESeimm 4 1e2e120 003ee 5 E 其中h 5mm B 40mm1max 2 EHhBH E 0 08x 75 2 5 40 75 0 088mm 222222 1max2max12 2 TLeeE 对刀 夹 222 22 0 1360 080 0182 0 0030 0884 0 237mm 由零件图可得同轴度为0 5mm 天津工程师范学院成人教育毕业论文 20 0 237 2 3 0 50 33mm 对刀 3 角度误差 轴颈25mm与套筒的配合为H7 g6 轴颈40mm与套筒的配合为H7 g6 1max2 max1arctan 2arctan 0 041 0 05 2 1121 55 L 122 1 55 3 1 1 31 3 15 5 TLI 角度1 1max2 max12arctan 2arctan 0 0350 05 2 971 67 L 222 1 67 3 3 5 角度2 4 分度误差 L 1 2 e 0 136 2 0 08 0 018 0 003 0 169mm 2 LT LL 通过以上计算可以得出 该夹具满足工序要求 可以使用 四 夹紧方案选择 本零件属于大批大量生产 所以在选择夹紧方案时除首先保证夹紧可靠外 还应考虑如何保证 较高的生产率 因本零件形状较复杂 为了降低制造成本 使用通用机床 使工件装卸方便 所以 选用手动螺旋夹紧 五 夹紧力计算 1 确定轴向切削力 由参考文献 7 表2 7可得进给量f 0 39 0 47mm r 再由钻床Z535得f 0 32mm r 由参考文献 7 表2 32可得钻孔时轴向力 扭矩的计算公式 轴向力 其中 0 ZFYF fFFFC dfK 600FC 1 0FZ 0 7FY 1 33 1 0 91 197FMFPFWFKKK K 1 00 7 0 600 250 321 1978087 05 ZFYF fFFFC dfKN 扭矩 其中 0 ZMYM CMMMC dfK 0 305MC 2 0MZ 0 8MY 1 33 0 871 157MMMWMKKK 2 00 8 0 0 305 250 321 15788 64 ZMYM CMMMC dfKN m 2 确定夹紧力 工件受力图及压板受力图 如图2所示 钻削时产生的扭矩由夹紧力和轴向力所产生的摩擦力矩来平衡 静力矩方程 1cos8 588 64 cos8 587 67CMM 21 sin8 5 fFWrM 21 sin8 587 67 0 3 43 0 001 8087 05 sin8 55600 78fWMrFN 2 cos8 55600 78 cos8 55662 98WWN 由参考文献 4 可取安全系数K 3 实际夹紧力 05662 98 316988 94WWKN 由参考文献 4 可知 其中 021W LQL 0 95 021 16988 94 136 272 0 95 8941 55QW LLN 由参考文献 3 可确定星形轮处的螺栓为M16 天津工程师范学院成人教育毕业论文 21 a 工件受力 QW0 b 压板受力 图2 工件受力及压板受力示意图 六 夹紧力方向与夹紧力作用点的选择 按夹紧力方向应朝向对保证工件精度影响最大的定位面 应使工件变形最小 选择夹紧力方向 水平 作用点选择在工件法兰盘的中心 这样就保证了工件定位时已获得的正确位置 七 专用刀具设计 专用刀具设计是工艺装备设计的重要组成部分 在本次设计中选择190工序钻铰锥孔中所用的 1 8锥度铰刀为设计内容 铰刀材料为高速钢W18Cr4V 硬度为HRC60 65 在立式钻床Z535进行加 工 由参考文献 5 中可得D 29 5mm d 22 5 0 1mm 一 铰刀的几何角度 1 铰刀切削部分呈锥形 其锥角2kr的大小主要影响被加工孔的质量和饺削时轴向力的大小 切削锥角 切削锥角的大小通常影响铰刀参加工作的长度和切屑厚薄以及各分力间的比值 对加工 质量有较大影响 机用铰刀工作时 为提高切削效率 其导向和进给由机床保证在铰制刚件时 kr 12 15 天津工程师范学院成人教育毕业论文 22 2 前角和后角 由于铰刀切下的切屑很薄 切屑和前后刀面的的接触长度很短 前角的作用 不显著 为制造方便 在精加工时 常取 0 而后角值应较大 但考虑到铰刀重磨后径向尺寸不 至于变化过大 故一般取 6 10 刃磨后角时切削部分的刀齿必须磨尖而不留刃带 校准部分 必须留有0 005 0 3mm的刃带 以抛光和校准孔径 并便于制造和检验铰刀 3 轴向刃倾角 直槽硬质合金铰刀为便于制造 一般取 0 为避免切屑檫伤已加工表面也 可取 3 5 二 锥柄的选择 铰刀锥柄选用莫氏2 锥度 三 齿数 铰刀的加工余量小 容屑槽浅 所以齿数可以做得少 为了测量教导的直径 齿数一 般选择偶数 根据孔径选择4个齿 机用铰刀通常采用等距分布 故本铰刀采用等距分布的4齿锥柄 饺刀 四 中心孔的选择 中心孔选B2 GB145 85 其余尺寸和技术要求见附件六 八 专用量具的设计 量具设计是工艺装备设计的重要组成部分 在机械加工中经常用到专用量具 所以工艺人员需 要经常根据实际设计专用量具 本次设计工序170拉削30孔后检验孔径的专用塞规 0 045 0 30孔的上下偏差分别为 ES 0 045mm EI 0mm 由参考文献 12 16 21 选通用IT7级精 0 045 0 度 尺寸为30的量规的制造公差T 0 0024mm Z 0 0034mm 则T 2 0 0012 0 045 0 画量规公差带图 图2