汽车转向节计算说明书

天津工程师范学院（成人教育）毕业设计题目 机械加工工艺及工装设计 副标题 汽车转向节机械加工工艺及工装设计 学生姓名 年级 函授站重庆函授站（重庆五一高级技校）专业机电一体化技术指导教师 评定成绩 目录TOC\o"1-5"\h\z^■弓I言 3\o"CurrentDocument"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\o"CurrentDocument"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 41粗基准的选择 42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\o"CurrentDocument"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\o"CurrentDocument"六专用夹具设计 18（一） 问题的提出 18（二） 定位方案选择 181定位基准的选择 18（三） 定位误差分析及计算 181刀具、钻具、衬套的选择 192对刀误差 193角度误差 204分度误差 20（四） 夹紧方案选择 20（五） 夹紧力计算 201确定轴向切削力 202确定夹紧力 20（六） 夹紧力方向与夹紧力作用点的选择 21\o"CurrentDocument"七专用刀具设计 21\o"CurrentDocument"八专用量具的设计 22九结束语 23一十参考文献 3 3十一致谢 2 4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汽车转向节机械加工工艺规程及工艺装备设计作者xx一、 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（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0.22、 锥孔轴线L-L垂直于X-X和Y-Y轴线所成的平面，公差0.15：1003、 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） 尾柄上中40mm的外圆表面与中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◎10H7X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、 中25g6和中40g6的外圆表面及轴颈中74h10的端面：该外圆表面粗糙度为Ra1.6M，同时考虑到生产率的问题，选择粗车一一半精车一一磨削的加工方法。2、 中74h10外圆表面：该外圆表面粗糙度为Ra12.5M，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Ra25M，采用车削的加工方法。右杆部外圆锥面：该外圆表面粗糙度为Ra25M，采用车削的加工方法。尾柄端面：该表面粗糙度为Ra25M，故采用铣削的加工方法则可达到设计要求。主销孔中30H9：其尺寸公差等级为IT9,表面粗糙度为Ra6.3Mm,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。孔4-^10H11：其尺寸公差等级为IT11，表面粗糙度为Ra12.5M，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。主销孔中32H11：其尺寸公差等级为IT11，表面粗糙度为Ra12.5M，故采用钻、扩及倒角的加工方法。1：8锥孔中28：其表面粗糙度为Ra3.2Mm，采用钻、扩、铰的加工方法。转向节的叉形内、外端面：其表面粗糙度为Ra12.5M，采用铣削的加工方法。键槽：其表面粗糙度为Ra6.3M，因是大批大量生产，故采用拉键槽。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两端中心孔车床80车右端面杆部外圆锥面车床90铣左端叉部两内侧面N端面、©40h6外圆和©10H7工艺孔铣床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-q13H11孔钻床160钻、扩叉形主销孔及倒角钻床

170拉主销孔932孔拉床180镗孔^32H11N端面、040h6、010H7双面镗床190钻、铰下叉1：8锥孔钻床200钻、攻上叉两侧M10x1螺孔钻床210拉下叉锥孔键槽锥孔拉床220滚丝M22x1.5922外圆滚丝机230铣M22x1.5处小平面轴颈、端面铣床240磨①40g6外圆及①74端面两端中心孔外圆磨床250磨①25g6外圆外圆磨床260滚压①40g6外圆根部圆角滚压机270磁力探伤及退磁探伤机280钻杆部径向孔95轴颈外圆及端面钻床290Q5孔两端孔口倒角钻床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040g6的机械加工余量工序工步名称双边余量mm工序的经济精度基本尺寸mm工序尺寸及公差值mm公差等级公差值mm磨0.5IT60.016940940-0.009半精车2.0IT80.039940.5 0.025 940.50粗车2.5IT120.25942.5-0.039942.50毛坯面IT161.6945-0.25945+1.1表3轴颈中25g6的机械加工余量工序工步名双边余量工序的经济精度基本尺寸工序尺寸及公称mm公差等级公差值mmmm差值哑磨0.5IT60.013925925-0.007半精车3IT80.033925.5 一0.020 925.50粗车16.5IT120.21928.5-0.033928.50-0.21

毛坯面IT161.6(P45◎45+1.1-0.5表4轴颈螺纹部分的机械加工余量工序工步名称双边余量mm工序的经济精度基本尺寸mm工序尺寸及公差值mm公差等级公差值mm精车3IT90.052(P22◎22o粗车20IT120.21◎25 一0.052 ◎250毛坯面IT161.6Q45-0.21◎45+1.1十1.1-0.5表5^74h10的机械加工余量工序工步名称双边余量mm工序的经济精度基本尺寸mm工序尺寸及公差值哑公差等级公差值mm精车1IT100.12◎74◎740粗车5IT120.3◎75 -^m ◎750毛坯面IT161.9◎80-0.3 ◎80+095 表6◎74h10端面的机械加二匚余量工序工步名称双边余量mm工序的经济精度基本尺寸mm工序尺寸及公差值哑公差等级公差值mm磨0.5IT60.00855+0.004半精车1.5IT80.0185.55.5+0.009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工步名称双边余量mm工序的经济精度基本尺寸mm工序尺寸及公差值哑公差等级公差值mm精车1.5IT80.02299+0.011粗车7.5IT120.1810.510.5+009毛坯面IT161.118 18+0.55 表8上叉外侧面的机械加工余量工序工步名称双边余量mm工序的经济精度基本尺寸mm工序尺寸及公差值哑公差等级公差值mm铣4IT120.2540400毛坯面IT161.644—0.2544+1.1-0.5

表9下叉外侧面的机械加工余量工序工步名称双边余量mm工序的经济精度基本尺寸mm工序尺寸及公差值mm公差等级公差值mm铣4IT120.2540400毛坯面IT161.644-0.2544+,,-0.5表10下、下叉两内侧面的机械加工余量工序工步名称双边余量mm工序的经济精度基本尺寸mm工序尺寸及公差值哑公差等级公差值mm铣8IT120.27676+0.2毛坯面IT161.684 0 84+li表11锥孔部分两端面的机械力口工余量-0.5工序工步名双边余量工序的经济精度基本尺寸工序尺寸及公称mm公差等级公差值mmmm差值哑铣4IT110.1636360毛坯面IT161.640 ^"0+6 40+1」-0.5表124-p10H7的机械加工余量工序工步名称双边余量mm工序的经济精度基本尺寸mm工序尺寸及公差值哑公差等级公差值mm铰0.2IT110.11(P12◎12+0.11钻11.8IT120.18Q11.8 0 ◎11.8+0.18表13主销孔①30的机械加二匚余量0工序工步名双边余量工序的经济精度基本尺寸工序尺寸及公称mm公差等级公差值mmmm差值哑拉2IT90.052◎30◎30-0.052扩3IT100.084Q28 0 ◎28+0.084钻25IT120.21◎250◎25+0.21表14主销孔@32的机械加二匚余量0工序工步名双边余量工序的经济精度基本尺寸工序尺寸及公称mm公差等级公差值mmmm差值哑扩7IT110.16◎32◎32+0.16钻25IT120.21◎25 0 ◎25+0.210

表15螺孔M22x1的机械加工余量工序工步名称双边余量mm工序的经济精度基本尺寸mm工序尺寸及公差值mm公差等级公差值mm钻8.5IT120.15◎8.5◎8.5+0.15表161：8锥孔的机械加工余量工序工步名称双边余量mm工序的经济精度基本尺寸mm工序尺寸及公差值哑公差等级公差值mm铰0.2IT90.12◎29.9◎29.9+0.12扩1.8IT100.084◎27.8 0 ◎27.8+0函钻26IT120.21◎260◎26+0.210表17销孔◎5的机械加工余量工序工步名称双边余量mm工序的经济精度基本尺寸mm工序尺寸及公差值哑公差等级公差值mm钻5IT120.12◎5◎5+0.120（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=980Mp,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a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⑺，根据表1.2选择YT15硬质合金刀片，刀杆尺寸25x25mm，Kr=60。，y=12°，a°=6。，r广1,刀具头外圆车刀“夹辅具：顶尖、拔盘量具：游标卡尺0.020〜2002、 确定工序尺寸见表2〜表73、 确定切削用量及计算基本时间（1） 车（p27mm外圆表面①计算切削用量：切削深度ap=2mm。确定进给量：由参考文献［7］表1.4当刀杆尺寸为25x25mm，ap=1.5mm，工件直径20—40mm，f=0.3一0.5mm/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ab=980Mpa的钢料，ap3mm，f<0.75mm切削速度匕=86.4m/min。切削速度的修正系数：K浩=1.0，Ktv=0.65，Ksv=0.8， Kkv=1.0，Kurv=0.92v'c=vtkv=86.4x1.0x0.65x0.8x1.0x0.92=41.33m/min，n=1000v'c/（兀d）=1000x41.33/（兀x27）=487.25r/min根据CA6140车床说明书，选择nc=710r/min实际切削速度vc为v=兀Dnc/1000=kx27x710/1000=60m/min由参考文献［7］，根据表1.27 vc=Cv/（TmapXvfyv）xKvKv=KMVKtvKsvKTVKkv=0.69x0.65x0.92x0.8x1x1=0.33CV=291，XV=0.15，YV=0.20，m=0.20vc=291/（600.20x1.50.15x0.410.20）x0.33=47.6n=1000v/（兀d）=1000x47.6/（兀x27）=561.17r/min故选择nc=710r/min，与查表结果相同，这时v=60m/min校验功率：ab>970Mpa，ap<2mm， f<0.47mm，v=70m/min，p=2kw，KKrpc=KKrFc=0.94，KVOFe=Kvp=1.0， 故实际切削功率为p=2x0.94x1=1.88kw，PC<PE=7.5kw，由此可见，所选切削用量可以采用。所以切削用量为：ap=1.5mm，f=0.41mm/r，n=710r/min，v=60m/min①计算基本工时：tm=L/nf式中L=1+y+△，l=52mm，根据参考文献营］表1.26，车削时的切入量及超切量为y+△=2.4mm。贝0L=52+2.4=54.4mm，故tm=l/nf=54.4/（710x0.41）=0.19min式中：ktv——切削速度的修正系数VC——实际切削速度（m/min）T 切削时间（min）气——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） 车中40mm外圆表面计算切削用量：切削深度ap=1.5mm。确定进给量：由参考文献［7］表1.4当刀杆尺寸为25x25mm,ap=1.5mm，工件直径20—40mm,f=0.3一0.5mm/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qb=980Mpa的钢料，ap<3mm，f<0.75mm，切削速度匕=86.4m/min。切削速度的修正系数：KV=1.0，Ktv=0.65，Ksv=0.8，Kkv=1.0，Kurv=0.92v'c=vtkv=86.4x1.0x0.65x0.8x1.0x0.92=41.33m/min，n=1000v'c/（兀d）=1000x41.33/（兀x42）=313.4r/min根据C6140车床说明书，选择nc=710r/min实际切削速度vc为vc=兀Dnc/1000=kx42x710/1000=94m/min由参考文献［7］，根据表1.27 vc=Cv/（Tmapxvfyv）xKvKv=KMVKtvKsvKTVKkv=0.69x0.65x0.92x0.8x1x1=0.33CV=291，XV=0.15， YV=0.20，m=0.20vc=291/（600.20x1.50.15x0.410.20）x0.33=47.6m/minn=1000v/（兀d）=1000x47.6/（兀x42）=360.9r/min故选择nc=710r/min，与查表结果相同，这时vc=94m/min校验功率：qb>970Mpa， ap<2mm，f<0.47mm，vc=106m/min，pc=2.9kw，KKrpc=KKrFc=0.94，KVOFe=Kvope=1.0， 故实际切削功率为pc=2.9x0.94x1=2.726kw，PC<PE=7.5kw，由此可见，所选切削用量可以采用。所选切削用量为：ap=1.5mm，f=0.41mm/r，n=710r/min， vc=94m/min①计算基本工时：tm=L/nf式中L=1+y+A，l=40mm，根据参考文献营］表1.26，车削时的切入量及超切量y+A=2.4mm。则L=40+2.4=42.4mm，故tm=l/nf=42.4/（710x0.41）=0.15min（3） 车中24mm外圆表面①计算切削用量：切削深度ap=1.5mm。确定进给量：由参考文献［7］表1.4当刀杆尺寸为25x25mm,ap=1.5mm，工件直径20—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bb=980Mpa的钢料，ap<3mm，f<0.75mm切削速度匕=86.4m/min。切削速度的修正系数：KTV=1.0，Ktv=0.65，Ksv=0.8，Kkv=1.0， Kurv=0.92v'c=vtkv=86.4x1.0x0.65x0.8x1.0x0.92=41.33m/min，n=1000v'c/（兀d）=1000x41.33/（兀x24）=487.25r/min根据CA6140车床说明书，选择nc=710r/min实际切削速度v^vc=兀Dnc/1000=kx24x710/1000=54m/min由参考文献［7］，根据表1.27 vc=Cv/（TmapXvfyv）xKvKv=KMVKtvKsvKTVKkv=0.69x0.65x0.92x0.8x1x1=0.33CV=291， XV=0.15， YV=0.20，m=0.20vc=291/（600.20x1.50.15x0.410.20）x0.33=47.6m/minn=1000v/（兀d）=1000x47.6/（兀x24）=631.3r/min故选择nc=710r/min，与查表结果相同，这时vc=60m/min校验功率：bb>970Mpa，ap<2mm，f<0.47mm，vc=70m/min， pc=2kw，KKrpc=KKrFc=0.94，KVOFe=Kvp=1.0，故实际切削功率为pc=2x0.94x1=1.88kw，PC<PE=7.5kw，由此可见，所选切削用量可以采用。所选切削用量：ap=1.5mm，f=0.41mm/r，n=710r/min，vc=54m/min。计算基本工时：tm=L/nf式中L=1+y+A，l=30mm，根据表1.26，车削时的切入量及超切量y+△=2.4mm。则L=30+2.4=32.4mm，故tm=l/nf=32.4/（710x0.41）=0.11min（4） 车轴颈（p74mm端面①计算切削用量：切削深度ap=2mm。确定进给量：由参考文献［7］表1.4当刀杆尺寸为25x25mm，ap=2mm，工件直径60—100mm，f=0.6一1.0mm/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bb=980Mpa的钢料，ap<3mm，f<0.75mm，切削速度Vt=76.8m/min。切削速度的修正系数：Ktv=1.0，Ktv=0.65，Ksv=0.8， Kkv=1.0，Kurv=0.92v'c=vtkv=76.8x1.0x0.65x0.8x1.0x0.92=36.74m/min，n=1000v'c/（兀d）=1000x41.33/（兀x74）=153.88r/min根据C6140车床说明书，选择nc=200r/min实际切削速度v^匕=兀Dnc/1000=kx74x200/1000=47.8m/min由参考文献［7］，根据表1.27匕=Cv/(TmapXVfyV)xKvKv=KMVKtvKsvKTVKkv=0.69x0.65x0.92x0.8x1x1=0.33CV=291， XV=0.15，YV=0.20，m=0.20vc=291/(600.20x20.15x0.70.20)x0.33=43.24m/minn=1000v/(兀d)=1000x43.24/(兀x74)=181r/min故选择nc=200r/min，与查表结果相同，这时vc=47.8m/min校验功率：bb>970Mpa，ap<2mm，f<0.75mm，vc=57m/min，pc=2.4kw，KKrpc=KKrFc=0.94，KVOFe=Kvp=1.0，故实际切削功率为pc=2.4x0.94x1=2.256kw，PC<PE=7.5kw，由此可见，所选切削用量可以采用。所选切削用量为：ap=2mm，f=0.7mm/r，n=200r/min， vc=47.8m/min0计算基本工时：tm=L/nf式中L=1+y+△，l=17mm，根据表1.26，车削时的切入量及超切量y+△=2.4mm。则L=17+2.4=19.4mm，故tm=l/nf=19.4/(200x0.7)=0.14min车法兰盘端面①计算切削用量：切削深度ap=2mm。确定进给量：由参考文献［7］表1.4当刀杆尺寸为25x25mm，ap=2mm，工件直径100—600mm，f=0.8一1.4mm/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bb=980Mpa的钢料，ap<3mm，f<L27mm，切削速度Vt=60.6m/min。切削速度的修正系数：Ktv=1.0，Ktv=0.65，Ksv=0.8， Kkv=1.0，Kurv=0.92v'c=vtkv=60.6x1.0x0.65x0.8x1.0x0.92=29m/min，n=1000v'c/(兀d)=1000x41.33/(兀x1622)=57r/min根据CA6140车床说明书，选择nc=80r/min实际切削速度：vc=兀Dnc/1000=kx162x80/1000=41m/min由参考文献［7］，根据表1.27 vc=Cv/(TmapXvfyv)xKvKv=KMVKtvKsvKTVKkv=0.69x0.65x0.92x0.8x1x1=0.33CV=291， XV=0.15，YV=0.20，m=0.20vc=291/(600.20x20.15x10.20)x0.33=38.16m/minn=1000v/(兀d)=1000x38.16/(kx162)=75r/min故选择n=80r/min，与查表结果相同，这时v=41m/mincc校验功率：bb>970Mpa， ap<2mm，f<1.2mm， vc<46m/min，pc=4.9kwKKrpc=KKrFc=0.94,KvOFe=Kvope=1.0, 故实际切削功率为pc=4.9x0.94x1=4.606kw，PC<PE=7.5kw，由此可见，所选切削用量可以采用。所选切削用量为：ap=2mm，f=2mm/r，n=80r/min， vc=41m/min0计算基本工时：tm=L/nf式中L=1+y+△，l=43mm，根据表1.26，车削时的切入量y+△=2.4mm。贝0L=43+2.4=45.4mm，故tm=l/nf=45.4/(80x11)=0.57min90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：由参考文献卫，根据表1.2选择YT15硬质合金刀片，根据表3.1ap<6mm,do=240mm,ae=180mm,故应根据铣削宽度ap<5mm,do=240mm,由于采用标准硬质合金端铣刀，由参考文献营］，表3.13得齿数Z=4。夹辅具：铣夹具量具：游标卡尺0.020〜2002、 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计算切削用量：切削深度ap=2mm。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，f=0.09 0.18m/z，由于采用对称铣，故取f=0.13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d0=240mm故刀具寿命T=180min确定切削速度和进给量:切削速度vc可根据表3.27中的公式计算，也可直接查表。根据表3.13当do=240,Z=4,ap<5mm,f<0.13/zVt=154m/min,nt=391r/min,Vft=188m/min,各修正系数：Kmv=Kmn=Kmvf=0.69，Ktv=Ktn=Ktvf=0.76故VC=v,K=VT-KmV-%=154x0.69x0.76=80.76m/minn=nk=391X0.69X0.76t.n=205.04r/minVf=Vf.kf=188X0.69X0.76=98.59m/min根据X62说明书，选择n=190r/minVf=150m/min因此实际切削速度和每齿进给量为

兀d0n兀x240xne兀x240x190c1000 1000 1000=143.18m/minf•卢= =0.1974mm/zzn-z190x4校验机床功率根据表3.23当qb=980Mpa ae<62mm ap=2.0mmd0=240mmz=4 Vf=150m/min，近似为p^=1.7kw，根据X62说明书，机床主轴允许的功率为pcm=7.5x0.75=5.63kw，故pcm=7.5x0.75=5.63kw，故Pcc<Pcm，因此所选的切削用量可以采用。所选切削用量为：a=2mm

pVc=143m/minVf=150m/minfzc=0.2mm/zne=190r/min0计算基本工时T=一式中L=1+y+Amm V,则L=53+8=61mmL61x2=0.813min(三)170工序拉主销孔工序设计L=53mm 根据表3.26y+A=8mm所以tm1、 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123、 确定切削用量及计算基本时间计算切削用量：切削深度 ap=0.02mm确定进给量由参考文献[17] 表8—6 得f=0.02mm计算工时tm=[(lp+l+11)/(1000v)]i其中l=81mm，lp=(Z1+Z2)p，Z1=A/(2f) +(3~5)， Z2=1/p+4A=0.005dm+0.2x9=0.005x30+0.2 x9=1.95p=1.5x9=13.5l产5-10，i=5Z1=A/(2fz)+(3-5)=1.95/(2x0.02)+5=54Z2=l/p+4=81/13.5+4=10lp=(Z1+Z2)P=(54+10)x13.5=864mm•••tm=[(lp+l+11)/(1000v)]i=[(864+81+8)/(1000x20)]x5=0.24min(四)250工序磨轴颈外圆q25g6工序设计选择加工设备与工艺装备加工设备：外圆磨床M1432A1、 选择加工设备与工艺装备选择加工设备与工艺装备加工设备：外圆磨床M1432A工艺装备：砂轮：1-500X50X203WA60L50V-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33、 确定切削用量及计算基本时间（1） 计算切削用量：切削深度ap=0.02mm（2） 确定进给量：由参考文献［17］表12—25可得frs=0.05mm（3） 计算工时：tm=LZbk/nff由参考文献［17］得Zb=0.25mm,n=20r/min由参考文献［7］表6.2—9,得k=1.5tm=LZbk/nff=22x0.25x1.5/（20x9x0.02）=2.29min（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25X25mm,kr=60。，Y0=12。a0=6。，r£=1,刀具为93。偏头外圆车刀，记为T1。T2为切槽刀，宽2mm,T3为螺纹车刀。夹辅具：双顶尖、拔盘量具：游标卡尺0.020〜200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/min2、 零件加工尺寸如图所示：3、数控加工程序如下:N001G90N002G54X150Z10N003M03S1000N004M06T1N005G00X9.5Z2N006G01Z0F50N007G01X22Z-1.5N008G01Z-25N009G01X25.484N010G01Z-52N011G01X40.481 Z-102N012G01Z-141.5N013G01X73.994N014G01Z-147N015G01X130N016G28N017G29N018M06T2N019G00X25Z-25N020G01X20F50N021G01X25

N022G28N023N022G28N023G29N024M06T3N025M03S200N026G00X22Z2N027G91N028G33D22I19.8NO29G54N030G00X25N031G28N032G29N033M05N034M02X0.3 P1.5 L-23Q0六、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（P28H10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。图1工件定位示意图1、 刀具、钻具、衬套的选择直柄麻花钻。25,1号扩孔钻。28钻套的选择快换钻套d=。25G7mm，D=。35mm，H=75mm，配用螺钉为M8,对应衬套d=。35mm，D=。48mm，H=73mm扩套d=。28G7mm，D=。42mm，H=75mm，配用螺钉为M8，对应衬套d=。42mm，D=。48mm，H=73mm2、 对刀误差(1)TL夹.TL夹=1/5TLI=1/5x0.68=0.136mm(2)□imax：□imax=ES-ei=0.028-(-0.052)=0.08mm□2max：□2max=ES—ei=0.025—0.007=0.018mme1 e2 e1=e2=0.003EE=□1max(H/2+h+B)/H 其中h=5mm，B=40mmE=0 (75/2+5+40)/75=0.088mm8v+f=\：TL2+□2+□2 +e2+e2+(2E)2对刀 夹 1max 2max 1 2 =(0.1362+0.082+0.0182+2x0.0032+0.0882x4=0.237mm由零件图可得同轴度为0.5mm5对刀=0.237〈2/3x0.5=0.33mm3、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%=arctan(□1max+□2max)/2L=arctan(0.041+0.05)/2x112=1.55'5角度1=2a1=2x1.55'=3.1'<1/35tli=1/3x15'=5'%=arctan(□1max+□2max)/2L1=arctan(0.035+0.05)/2x97=1.67'5角度2=2^2=2x1.67'=3.3'<5'4、分度误差△L=L'—L=Tl+△］+△2+e=0.136/2+0.08+0.018+0.003=0.169mm通过以上计算可以得出，该夹具满足工序要求，可以使用。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。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：Ff=CFdzf/yfKf其中CF=600，ZF=1.0， YF=0.7，Kf=KmfKpfKwf=1-33x1x0.9=1-197•.・Ff=CFdZFfYFKF=600x251.0x0.320.7x1.197=8087.05N扭矩：Me=CMdZMfYMKm 其中 Cm=0.305，Z.=2.0， YM=0.8，Km=KmmKwm=1-33x0.87=L157•••MC=CM叩EKm=0.305x252.0x0.320.8x1，157=88,64N.m2、 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。M1=MCcos8.50=88.64xcos8.50=87.67静力矩方程：(Ffsin8.5。+W2)rr=M1W2=M1/rr-Ffsin8.5。=87.67/(0.3x43x0.001)-8087.05xsin8.5。=5600.78N:.W=W2/cos8.50=5600.78/cos8.5。=5662.98N由参考文献［4］，可取安全系数K=3.•・实际夹紧力 W=WxK=5662.98x3=16988.94N由参考文献［4］，可知W0L2=QL1n 其中门=0.95•.・Q=W0L2/L1n=16988.94x136/(272x0.95)=8941.55N由参考文献［3］可确定星形轮处的螺栓为M16

(a)工件受力(b)压板受力图2工件受力及压板受力示意图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k=12°〜r

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。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片0.045孔后检验孔径的专用塞规。。30+0.045孔的上下偏差分别为：ES=0.045mm，EI=0mm。