毕业设计汽车转向节加工工艺规程及粗铣内外开档面夹具、钻四孔夹具设计.doc
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1、北华航天工业学院毕业论文目 录摘要 11、 前言 22、 零件结构与工艺性分析 43、 零件毛坯的确定 64、 零件表面加工方法的选择 95、 机械加工工艺规程106、 加工余量的确定127、 选择加工设备与工艺设备138、 定位方案与工序尺寸的计算149、 加工工时的确定1810、 钻主销孔夹具设计 1911、 镗主销孔夹具设计2112、 夹具操作说明2213、 参考文献2314、 毕业设计总结24汽车转向节加工工艺规程及粗铣内外开档面夹具、钻四孔夹具设计 摘要: 通过对汽车转向节及其零件图的研究,本人设计了一套比较系统的工艺规程和两套专用夹具。坚持保证产品质量、节约成本、讲究经济效益的原则
2、,这是对每一位设计者提出的基本要求。关键词: 工艺规程 铣削 钻削 夹具THE PROCESS OR ART OF SHAPING THINGS OUT OF METAL OF SPINDLE AND THE DESIGN OF ROUGH MILL THE SLOT 、 DRILL THE MAIN HOLE OF KEY Abstract: Through turning to the research of one and picture of part to the automobile, have designed a set of relatively systematic tec
3、hnology rules and two special-purpose clamping apparatuses in person. Insist on the principle guaranteeing product quality, economizing the cost, stressing the economic benefits, This is basic request put forward toward every designer.Keyword: The rules of technology Mill Bore thickly 1、前 言本次毕业设计包括编
4、写汽车转向节加工工艺规程和粗铣内外开档面夹具、钻四孔夹具设计两大部分,是对我大学学习的一次考察,也是自己运用所学知识进行实践的一次好机会。机械加工工艺规程是规定产品或零部件机械加工工艺过程和操作方法等的工艺文件。生产规模的大小、工艺水平的高低以及解决各种工艺问题的方法和手段都要通过机械加工工艺规程来体现。夹具是在机床上用以装夹工件的一种装置,其作用是使工件相对于机床和刀具有个正确的位置,并在加工中保持这个位置不变。本次设计完全根据北华航天工业学院毕业设计任务书所布置的任务而设计,为适应对零件大批量的生产,特对其工艺规程及机床夹具设计都考虑了多套方案,通过比较最后确定一个合理的设计方案。主要考虑
5、的问题有1、定位干涉与夹紧变形的问题;2、夹紧机构操作方便和安全问题;3、夹具元件多用通用件和标准件,避免用专用件以降低成本。在设计过程中,我遇到了许多问题,在此要感谢郑广花老师的耐心指导,我才能顺利完成任务。机械制造工艺与机床夹具设计是机械设计制造及其自动化专业的基础课程,也是该专业的重要知识部分。对其掌握及运用的熟练程度,将直接反映出毕业生四年来对该专业课程学习及应用的综合水平。在此毕业设计题目为右转向节的加工工艺及夹具设计。设计过程涉及四年的基础知识的综合运用,同时也锻炼了查资料的能力。设计的主要内容包括如下:1. 对给定零件进行工艺过程设计,并编制相应的工序卡片;a) 绘制零件图,并对
6、零件进行结构及工艺分析;b) 拟定加工工艺路线,包括加工方法、定位基准选择及转换、尺寸链计算、机床、刀具和工装的选择等;c) 编写详细的机加工艺规程,注明工序与工步及加工简图,检验方法,技术要求,机床,刀具,量具,切削用量,定位,装夹等;2. 专用夹具的设计技术要点:a) 根据工艺要求,设计并绘制两道工序的专用夹具装配图。要求能够实现夹具的功能,并且结构合理,不能存在定位原理错误,结构工艺性好,工作效率高,制造方便,尽量降低成本和制造难度,并对夹具精度和技术经济性进行分析。b) 设计并绘制两套夹具所有非标零件的零件图。要求结构正确,技术要求标注合理。编制设计说明书。3. 专用刀具设计 根据工序
7、要求,设计专用刀具。要求材料选择、角度设计合理,工艺性好。2、零件结构与工艺性分析该零件为汽车转向节,是连接方向盘转向轴与转向传动轴的零件,它是汽车转向系的一部分。零件工作时承受的压力和扭矩很大,其结构较复杂,主销孔轴线与水平面成81.5度,锥孔轴线与主销孔轴线空间垂直,锥孔键槽与主销孔轴线成40度。2.1零件主要加工表面如下:主要尺寸公差等级表面粗糙度IT7Ra1.6IT7IT8Ra0.8IT6IT7Ra0.8IT8Ra0.8IT9IT10Ra3.2IT10Ra3.22.2主要形位公差要求如下: 该零件材料为40Cr调质,能满足汽车转向节的强度和韧性要求,零件的工艺性良好,各项技术要求合理。
8、2.3粗精基准的选择:基准面的选择是工艺规程的重要工作之一,基准面的选择的正确合理与否,直接关系到工件的加工质量和其生产效率。合理正确的基准可以使加工的质量得到保证,生产效率得到提高,否则,不但加工工艺过程中出现的问题较多,严重的还可能造成零件的报废,使生产无法进行,给生产造成很大损失。本零件左端为短轴,右端为叉型,短轴部分作为精基准应先加工,因此,将零件两头平面铣平,打顶尖孔,以顶尖孔中心线为精基准。对于加工零件而言,尽可能选择不加工表面作为粗基准,而对于有若干个不加工表面的零件,应以与加工表面要求相对位置精度较高的不加工表面作为粗基准。工件经过锻造以后,以工件外圆柱面作为粗基准,用三抓卡盘
9、夹紧右端直径较大的部分,用端车刀加工左端面,将工件卸下,调头加工另一端面,接下来钻中心孔,采用一夹一顶的方法开始粗车外圆。在粗加工的基础上,采用加工表面为基准。应尽可能采用基准重合和互为基准的原则,而当定位基准与工序基准不重合时,应进行尺寸链换算和尺寸误差校核。精基准的选择选择应有利于保证加工精度,并使工件装夹方便,在选择时主要应当注意基准重合,基准统一等问题,当设计基准与基准不重合时,应当进行尺寸换算。3、毛坯的确定 汽车转向节要求有足够的韧性和强度以保证其工作的稳定,该零件为40Cr调质,生产批量大,但壁厚不均匀,所以毛坯不宜铸造,而采用模锻有以下优点:(1)锻件的内部组织结构坚实,可获得
10、较高的强度(2)锻件的废品少,因为锻件没有疏松、表面杂质、内部裂纹的缺陷(3)制得的小公差锻件可以减少机加工工时(4)锻件的表面光洁度高(5)生产率较高3.1毛坯的计算: (1) 锻件质量 根据计算m锻件=4.2kg(2) 加工精度 零件除25和40外圆以外各表面为一般加工精度F1(3) 锻件形状复杂系数S 根据计算 m外廓包容体=22.9kg 所以S=0.183 查表属较复杂级别S3(4) 机械加工余量根据锻件质量、F1、S3查表得直径方向为2.02.5mm,水平方向2.02.5mm,即锻件各外径的单边余量为2.02.5mm,各轴向尺寸的单边余量亦为2.02.5mm当Ra1.6时,余量要适当
11、增大 毛坯余量如下表零件尺寸单面加工余量锻件尺寸3mm463mm312mm322mm782.5mm73.52mm164102mm141420.42mm144锻件重4.2kg,形状复杂系数S3,材料为40Cr,含碳量0.4,含Cr量小于1.5,查表得锻件材质系数为M1,采用平直分模线,锻件为普通精度等级,则毛坯公差如下:锻件尺寸上偏差下偏差46 +1.5-0.731 +1.5-0.732+1.5-0.778+1.5-0.773.5+1.5-0.7162+1.9-0.9(续表)锻件尺寸上偏差下偏差14+1.4-0.6144+1.9-0.9毛坯同轴度误差允许值0.8mm,残留飞边为0.8mm(5)
12、确定圆角半径由于个部分H/B皆不同H/B2的用下式计算 外圆角r=0.05H+0.5内圆角R=2.5r+0.5 H/B2的用下式计算 外圆角r=0.06H+0.5 内圆角 R=3.0r+0.5 H/B2的尺寸皆用最大H来计算 r=0.0545+0.5=2.75 圆整后取 r=3 R=2.53+0.5=8H/B2的尺寸为25处 r=0.0552+0.5=3.1 圆整后取 r=3.5(6) 确定拔模角本锻件上、下模膛深度相等起模角根据 L/B=4540=1.125H/B=5040=1.25 查表外起模角取7,内起模角9(7) 确定分模位置根据零件图,要采用径向分模(即换向节左端圆拄部分的径向),这
13、样可以冲出内开档,使材料利用率得到提高。(8) 确定毛坯处理方式为消除残留的锻造应力,改善锻件的切削加工性能,并为调质处理作组织上的准备,毛坯锻造后安排正火处理。毛坯图如下4、零件表面加工方法的确定本零件需加工的表面有外圆(包括40段、28段、25段22螺纹处)、止口、平台、主销孔、堵片孔、锥孔、平台四孔、锥孔键槽、开口销孔等。材料为40Cr,参考有关手册及有关资料,其加工方法选择如下:(1) 40段和25段公差等级分别为IT7IT8、IT6IT7,表面粗糙度为Ra0.8,需进行粗车、精车、磨削。(2) 28段和22螺纹处公差等级未注,表面粗糙度为Ra12.5,采用粗车即可。(3) 止口74h
14、11处公差等级IT10,表面粗糙度为Ra1.6,侧面Ra3.2需进行粗车、精车。(4) 平台厚度要求10,未注公差等级,表面粗糙度为Ra6.3,采用粗铣即可,平台左端面的公差 在精车止口时得到保证。(5) 主销孔30处,公差等级IT7,表面粗糙度为Ra1.6,需进行钻、粗镗、精镗。(6) 堵片孔32H11处,公差等级IT11,表面粗糙度为Ra1.6,需进行钻、粗镗、精镗。(7) 锥孔侧面处,公差等级IT10IT11,表面粗糙度为Ra6.3,只需进行粗铣。(8) 锥孔处,其锥度1:8,小端24H8,公差等级IT8,表面粗糙度为Ra0.8,需进行钻、粗铰、精铰。(9) 锥孔键槽处表面粗糙度为Ra0
15、.8,需进行插削。(10) 两侧面处,未注公差等级,表面粗糙度为Ra6.3,采用粗铣即可。(11) 内开档,公差等级IT11IT12,表面粗糙度为Ra3.2,需进行粗铣、精铣。(12) 平台四孔13处,公差等级IT9IT10,表面粗糙度为Ra6.3,采用钻、扩两道工序。(13) 油孔的加工,油孔的公差要求和位置度要求不高,只要保证油路畅通,因此先铣平油孔侧面,再钻孔、攻丝即可。(14) 左端螺纹、开口销孔和螺纹一侧的铣平螺纹表面粗糙度为Ra3.2,开口销孔5,表面粗糙度为Ra12.5,平面到下母线20C12,公差等级IT12,表面粗糙度为Ra12.5,其加工方法为螺纹攻丝后,钻开口销孔并倒角,
16、再铣平面即可。5、机械加工工艺规程模锻正火处理1、 铣两端面打中心孔2、 粗车大轴段、小轴段和螺纹轴段3、 粗车锥轴段4、 粗车止口5、 精车止口6、 精车大轴段、小轴段和螺纹轴段并倒角7、 尺寸偏差经济度测量8、 铣工艺槽9、 粗铣内开档和两侧面10、 铣平台面11、 铣锥孔侧面12、 钻主销孔13、 钻锥孔14、 磁力探伤并退磁处理15、 调质16、 钻、扩四孔17、 四孔倒角18、 铣油孔侧面19、 粗镗主销孔及堵片孔20、 精镗主销孔及堵片孔21、 尺寸偏差经济度测量22、 主销孔及堵片孔倒角23、 粗铰锥孔24、 插键槽25、 精铰锥孔26、 精铣内开档27、 尺寸偏差经济度测量28
17、、 钻油孔29、 油孔攻丝30、 磨外圆31、 尺寸偏差经济度测量32、 螺纹轴段攻丝33、 铣螺纹缺口面34、 钻开口销孔35、 开口销倒角36、 滚压R537、 螺纹套丝38、 去毛刺39、 检测40、 清洗41、 涂色、入库6、加工余量的确定根据零件图尺寸,查金属机械加工工艺人员手册确定各工序的加工余量和公差等级如下:零件尺寸工序名称双边余量公差等级公 差工序尺寸粗车3mmIT120.3精车1mmIT100.12粗车4mmIT110.16精车1.5mmIT80.039磨削0.5mmIT70.025粗车4mmIT110.13精车1.5mmIT80.033磨削0.5mmIT70.021钻27
18、.5mmIT120.21粗镗2mmIT110.13精镗0.5mmIT70.021钻27.5mmIT120.25粗镗3.5mmIT110.16精镗1mmIT70.025M221.5(螺纹)粗车(1)6mmIT120.21粗车(2)3mmIT110.13(续表)零件尺寸工序名称双边余量公差等级公 差工序尺寸(锥孔)钻22.5mmIT120.21粗铰1mmIT80.033精铰0.5mmIT60.013粗铣4mmIT110.19精铣1mmIT80.0467、选择加工设备和工艺设备7.1 选择机床工序中的车削有粗车和精车,各工序的工步数不多,且零件外廓尺寸不大,精度要求不是很高,故可选用CA6140型卧
19、式机床。工序中的钻、扩、铰,所需加工的尺寸有30主销孔、13的平台四孔、锥孔(1:8)、10油孔,根据以上尺寸,选用Z535型立式钻床,5开口销孔用Z4006型台式钻床加工。工序中的镗孔加工,由于镗孔尺寸不大,但工件不是回转体,故不宜在车床上加工,采用TS4132型卧式镗床。工序中的粗铣、精铣采用卧式铣床,考虑到本零件成批生产,所选机床使用范围较广为宜,故选常用的X62型就能满足要求,铣平台时根据定位的需要采用X51型力式铣床。工序中有2个尺寸要模削,2个皆为外圆,故采用M120型外圆磨床。工序中插键槽,由于加工尺寸不大,故选用B5020加工。油孔10攻丝选用Z4006型机床加工。7.2 选择
20、量具本零件属成批生产,一般均采用通用量具。选择量具的方法有两种:一是按量具的不确定度选择;二是按量具的测量方法极限度误差选择。加工外圆时:磨外圆40(上偏差+0.01,下偏差-0.027);25(上偏差-0.008,下偏差-0.022)。现按量具的测量方法极限度误差选择。根据公差T=0.016和T=0.014查得计量器具不确定度允许值U1=0.0009,故选用分度值为0.0005的比较仪。同理,用以上方法的出其他工序的量具在工艺卡片上写明。7.3 选择刀具(1) 车床上的加工工序一般采用硬质合金车刀,40Cr属于合金结构钢,加工钢料宜用YT类硬质合金,粗加工用YT5,精加工用YT30。(2)
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