数控加工转向节加工工艺分析

毕业设计 转向节数控车加工工艺分析毕业设计 共 26 页 第 1 页毕业论文毕业论文( (设计设计) )题目：题目：转向节数控车加工工艺分析姓 名学 号所在学院名 称专 业 名 称指导教师姓 名 指导教师职 称完成时间：年月日毕业设计 转向节数控车加工工艺分析毕业设计 共 26 页 第 2 页目录目录内容内容摘要摘要.2一一数控车床概述数控车床概述.3(一).数控车床概念：.3(二).数控机床的组成：.3(三).数控机床的发展趋势：.4二转向节的结构分类和发展状况二转向节的结构分类和发展状况.5（一).转向节分类.5(二) .转向节的应用范围及发展 .5(三）.转向节国内外研发现状.6三、转向节功用分析和工艺审查分析三、转向节功用分析和工艺审查分析.6（一）转向节的类型及功用.6（二）转向节的结构分析及工艺性审查.7（三）零件主要技术条件及技术关键问题.7四、四、 数控车削工艺规程的形式与分析数控车削工艺规程的形式与分析.7（一）分析毛坯制造的形式.7（二）定位基准的选择.81、粗基准的选择.82、 精基准的选择.8（三） 零件表面加工方法的选择.8五、五、 确定机械加工余量及毛坯尺寸确定机械加工余量及毛坯尺寸.9（一）确定机械加工余量.9（二） 确定毛坯的尺寸.10（三）设计毛坯图和零件实际尺寸的标注.11六六 数控车削工序流程设计分析数控车削工序流程设计分析.11（一）粗车各外圆表面工序设计分析.11（二） 70 工序半精车各外圆表面数控车削工序设计分析.15七、专用夹具分析计算七、专用夹具分析计算.17（一） 定位基准的选择.17（二） 定位误差分析及计算.17（三）夹紧方案选择.19（四）夹紧力计算.19（五）夹紧力方向与夹紧力作用点的选择.20八、车削转向节刀具的选择与分析八、车削转向节刀具的选择与分析.20九数控车削过程中的工艺方案与问题九数控车削过程中的工艺方案与问题.21毕业设计 转向节数控车加工工艺分析毕业设计 共 26 页 第 3 页1.数控加工工序.212.车刀刀位点的选择.223.分层切削时刀具的终止位置.224.“让刀”时刀补值的确定.225.车削时的断屑问题.226.可转位刀具刀片形状的选择.237.切槽的走刀路线.238.问题综合分析小结.23十十. . 个人小结个人小结.24致致 谢：谢：.24参考文献：参考文献：.25内容摘要内容摘要数控车床精度高，产品质量稳定，且自动化程度数控机床与普通机床相比，其优越性是显而易见的，不仅零件加工极高，可减轻工人的 体力劳动强度，大大提高了生产效率，特别值得一提的是数控机床可完成普通机床难以完成或根本不能加工的复杂曲面的零件加工，因而数控机床在机械制造业中的地位愈来愈显得重要。本设计是关于数控车削加工转向节的加工工序，流程及其工艺分析。现代社会，汽车越来越普遍，越来越走向大众化，大批量的汽车生产显得很重要，而新兴加工技术的发展是这一切变得更加的容易了。数控技术的引用使得转向节这一汽车重要零部件在生产的高效性，高精度性，高可靠性方面有了很大改进与提高。关键词关键词:数控 车床 转向节 工序 加工 工艺分析Compared with ordinary tool machine, numerical control machines advantage is obvious, not only parts processing precision is high, the product quality is stable, and high degree of automation, can reduce the physical labor intensity of the workers, enhanced the production efficiency, in particular nc machine tools can perform common machine difficult to complete or simply 毕业设计 转向节数控车加工工艺分析毕业设计 共 26 页 第 4 页cant processing of the complex curved surface parts processing, thus nc machine tools in mechanical manufacturing in the position more and more important. The design of NC turning steering knuckle processing procedures, processes and technology analysis. In modern society, the car is becoming more and more widespread, more and more popularization, large quantities of car production is very important, and new processing technology development is all the more easy. CNC technology references make the steering knuckle of the important components in the production of high efficiency, high precision, high reliability has been improved greatly and improve.Key words: Numericalcontrol lathe Steeringknuckle Process Process analysis 一数控车床数控车床概述概述一.数控车床概念：数控机床是综合应用计算机、自动控制、自动检测及精密机械等高新技术的产物，是技术密集度及自动化程度很高的典型机电一体化加工设备。它与普通机床相比，其优越性 是显而易见的，不仅零件加工精度高，产品质量稳定，且自动化程度极高，可减轻工人的体力劳动强度，大大提高了生产效率，特别值得一提的是数控机床可完成普通机床难以完 成或根本不能加工的复杂曲面的零件加工。二.数控机床的组成：数控机床一般由控制介质、数控装置、伺服系统和机床本体组成。 1.控制介质：以指令的形式记载各种加工信息； 2.数控装置：接受输入的加工信息，经数控装置运算处理，向伺服系统发出相应的脉 冲； 3.伺服系统：把数控装置的脉冲信号转换成机床运动部件的机械位移；用于实现数控 机床的进给伺服控制和主轴伺服控制。 4.机械系统：包括，主轴部分、进给系统、刀库和自动换刀装置(ATC)、自动托盘交 换装置(APC)等。毕业设计 转向节数控车加工工艺分析毕业设计 共 26 页 第 5 页三.数控机床的发展趋势：高速化、高精度化、高可靠性、复合化、智能化、柔性化、集成化和开放性是当今数控机床行业的主要发展方向。数控技术的问世已有 40 多年的历史，它是由机械学、控制学、电子学、计算机科学四大基础学科发展起来的一门综合性新型学科。技术发展的需要对 21 世纪的数控技术提出了更高的要求。个性化的发展趋势1.高速化、高精度化、高可靠性高速化：提高进给速度与提高主轴转速。 高精度化：其精度从微米级到亚微米级，乃至纳米级(高可靠性：一般数控系统的可靠性要高于数控设备的可靠性在一个数量级以上，但也不是可靠性越高越好，因为商品受性能价格比的约束。2.复合化数控机床的功能复合化的发展，其核心是在一台机床上要完成车、铣、钻、攻丝、绞孔和扩孔等多种操作工序，从而提高了机床的效率和加工精度，提高生产的柔性。3.智能化智能化的内容包括在数控系统中的各个方面：为追求加工效率和加工质量方面的智能化；为提高驱动性能及使用连接方便等方面的智能化；简化编程、简化操作方面的智能化；还有如智能化的自动编程、智能化的人机界面等，以及智能诊断、智能监控等方面的内容，方便系统的诊断及维修。4.柔性化、集成化当今世界上的数控机床向柔性自动化系统发展的趋势是：从点(数控单机、加工中心和数控复合加工机床)、线（FMC、FMS、FTL、FML）向面(工段车间独立制造岛 FA)、体（CIMS、分布式网络集成制造系统）的方向发展，另一方面向注重应用性和经济性方向发展。柔性自动化技术是制造业适应动态市场需求及产品迅速更新的主要手段，是各国制造业发展的主流趋势，是先进制造领域的基础技术。个性化是市场适应性发展趋势当今的市场，国际合作的格局逐渐形成，产品竞争日趋激烈，高效率、高精度加工手段的需求在不断升级，用户的个性化要求日趋强烈，专业化、专用化、高科技的机床越来越得到用户的青睐开放性是体系结构的发展趋新一代数控系统的开发核心是开放性。开放性有软件平台和硬件平台的开放式系统，采用模块化，层次化的结构，并通过形式向外提供统一的应用程序接口。为解决传统的数控系统封闭性和数控应用软件的产业化生产存在的问题。目前许多国家对开放式数控系统进行研究， 数控系统开放化已经成为数控系统的未来之路。目前开放式数控系统的体系结构规范、通信规范、配置规范、运行平台、数控系统功能库以及数控系统功能软件开发工具等是当前研究的核心。网络化数控装备是近两年的一个新的焦点。数控装备的网络化将极大地满足生产线、制造系统、制造企业对信息集成的需求，也是实现新的制造模式如敏捷制造、虚拟企业、全球制造的基础单元。国内外一些著名数控机床和数控系统制造公司都在近两年推出了相关的新概念和样机。毕业设计 转向节数控车加工工艺分析毕业设计 共 26 页 第 6 页二转向节的结构二转向节的结构分类和发展状况分类和发展状况. .转向节是汽车重要安全零部件，全世界的行业人士都及其重视其安全特性，充分认识其安全特性对转向节的加工有着特别重要的作用，并应贯穿到整个制造过程的控制。 一一. .转向节分类转向节分类分体式主要用于乘用车（轿车），整体式主要用于商用车（货车）；整体式又分为独立悬挂转向节和非独立悬挂转向节。从毛坯角度讲，整体式的锻造毛坯都属于比较有技术复杂系数的产品，对于机加，非独立悬挂转向节的加工比较有典型意义，下面所阐述的主要内容就是以非独立悬挂转向节作为标本来分析，起到触类旁通的作用。毛坯主要以锻件为主，也有采用铸造毛坯的，但比较少。毛坯的锻造工艺主要为劈叉、拔杆、预锻、终锻等工序组成，一般的锻造手册都可以查阅到这种典型工艺，国内的毛坯厂家比较多，网上可查。二.转向节的应用范围及发展汽车是重要的运输工具，是科学技术发展水平的标志。同时也是 20 世纪最显著的人文标志之一。它改变了人们的生活方式、时空和价值观念。为人类社会的物质财富和精神文明做出了巨大的贡献。汽车是产业关联度高、规模效益明显、资金和技术密集的重要产品，又是唯一兼有大批量、高精度、群众性消费特征的全球化产业，也是唯一的一种零件以万计、产量以百万计、保有量以亿计，并惠及全人类的高科技产品。汽车工业由于其资金密集、技术密集、人才密集、综合性强、经济效益高的特点，使得世界各个工业发达国家几乎无一例外地把汽车工业作国民经济的支柱产业。汽车的研制、生产、销售、运营，与国民经济许多部门都息息相关，对社会经济建设和科学技术发展起着重要的推动作用。转向节是汽车上的关键零件，它既支撑车体重量，又传递转向力矩和承受前轮刹车制动力矩，因此对其机械性能和外形结构要求严格，是汽车上的重要安全零件之一。转向节包括转向节轴和转向节臂。转向节一般采用锻造毛坯件，经机械加工成为一个复杂的空间受力件。转向节圆锥轴上装有一对单列圆锥滚子轴承，使转向节与前轮毂、前轮制动器相连。其圆锥轴端采用螺母紧固轴承与轮毂，这样就能使转向节承受来自地面的支承力、滚动阻力和制动力。其上端球销通过纵向拉力杆与车架连接于一体，并与整车相连，从而约束了转向节沿x、y方向的位移和转动，使其仅能沿z方向移动和旋转。转向节的转向节臂上有两个球头销分别与转向纵拉杆、横拉杆相连以保证左右两轮同步转向。由此可见，转向节承受着车辆转向系统较大的负荷。毕业设计 转向节数控车加工工艺分析毕业设计 共 26 页 第 7 页三.转向节国内外研发现状由于汽车转向节使用的重要性和形状的特殊性，国内外对转向节的结构和强度分析予以高度的重视，对其进行了深入的研究，取得了一定的研究成果。在国内，北京机电研究所、吉林工业大学、机械工业部第四设计院、中国重汽公司、山东光岳转向节总厂、安庆百协锻造厂等单位对转向节进行了比较深入研究。郑州轻工业学院机电工程学院的韩国立等提出了概率有限元分析，并得出影响其可靠性的主要因素是外负荷和弹性模量。河南师范学院的冯彬彩建立了斯太尔转向节的实体模型，并对转向节的受力依照紧急制动工况、侧滑工况和越过不平路面工况等三种危险工况进行强度分析。机械与汽车工程学院的张红旗等实用ANSYS对客车转向节进行了受力分析。天津大学武一合肥工业大学民等利用NSRANPARTAN对农用车转向节结构进行了有限元计算，并对结构变化对应力分布的影响进行了计算同济大学汽车学院的蔡智健等通过有限元建立某轿车转向节模型。机械加工方面，佳木斯煤矿机械厂的张风岩等对转向节的机械加工进行了有效的研究，极大提高了生产效率。这些研究工作对汽车转向节设计生产提供了宝贵的经验。我国开始从事这方面的研究与应用比较晚。虽然在机械设计中采用最优化技术的历史很短，但其进展的速度却是十分惊人的。无论在机构综合、通用机械零部件设计，还是在各种专业机械和工艺装备的设计都由于采用了最优化技术而取得了显著成果。我国汽车工业不断引进和采用新技术，特别是汽车CAD、CAE、CAM一体化的进步，这为我国汽车工业独立自主开发创造了良好的条件。转向节是车辆转向系的重要部件之一，运行工况比较复杂，使用是否安全可靠，直接危及人、车安全。由于其使用环境的特殊性，故要求其转向节的使用寿命应达到5万小时以上。转向节承受转向轮的负载，以及路面传递来的冲击力，同时还传递来自转向器的转向力实现对汽车行使方向的控制。因此，在强度，抗冲击性、疲劳强度以及可靠性方面都有很高的要求，基于此，对于其研究具有极其重大的意义。三、转向节功用分析和工艺审查分析（一）转向节的类型及功用 转向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，而前轮毕业设计 转向节数控车加工工艺分析毕业设计 共 26 页 第 8 页毂与前轮辐、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。（二）转向节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。（三）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。四、 数控车削工艺规程的形式与分析（一）分析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。毕业设计 转向节数控车加工工艺分析毕业设计 共 26 页 第 9 页（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，加工工艺过程中将会出现各种问题，更严重的话，还会造成零件大批报废，使生产无法进行或者蒙受巨大的经济损失。 。1、粗基准的选择 转向节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Ra1.6m，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Ra12.5m，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。（2）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。（3）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。（4）主销孔30H9：其尺寸公差等级为IT9，表面粗糙度为Ra6.3m，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Ra12.5m，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。毕业设计 转向节数控车加工工艺分析毕业设计 共 26 页 第 10 页（6）主销孔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。（7）1：8锥孔28：其表面粗糙度为Ra3.2m，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Ra12.5m，采用铣削的加工方法。（9）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。五、 确定机械加工余量及毛坯尺寸（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1 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0.5IT60.01640400.0090.025半精车2.0IT80.03940.540.500.039粗车2.5IT120.2542.542.500.25毛坯面IT161.645451.10.5表2 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0.5IT60.01325250.0070.020半精车3IT80.03325.525.500.033粗车16.5IT120.2128.528.500.21毛坯面IT161.645451.10.5表3 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3IT90.052222200.052粗车20IT120.21252500.21毛坯面IT161.645451.10.5表4 74h10的机械加工余量毕业设计 转向节数控车加工工艺分析毕业设计 共 26 页 第 11 页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1IT100.12747400.12粗车5IT120.3757500.3毛坯面IT161.980800.95表5 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3IT120.15770.075毛坯面IT160.910100.45表6 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（二） 确定毛坯的尺寸 汽车转向节零件材料为40Cr，调质硬度为HRC3035，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2.214得该锻件各对应面加工余量如下表所示：表7 各表面加工余量加工表面加工余量mm基本尺寸mm说明轴540双边余量节臂内、外端面440双边余量锥孔端面436双边余量毕业设计 转向节数控车加工工艺分析毕业设计 共 26 页 第 12 页（三）设计毛坯图和零件实际尺寸的标注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，尺寸如下表所示。表8 各表面加工余量加工表面加工余量mm基本尺寸mm说明轴545双边余量节臂内、外端面444双边余量锥孔端面440双边余量六 数控车削工序流程设计分析（一）粗车各外圆表面工序设计分析1、加工设备与工艺装备加工设备：CK0630数控车床 工艺装备：刀具：由参考文献7，根据要求选择YT15硬质合金刀片，刀杆尺寸， ， ， ，刀具为。25 25mm60rK 12o6o 1r93 夹辅具：顶尖、拔盘 量具：游标卡尺 0.02 02002、 确定工序尺寸3、 确定切削用量及计算基本时间（1）车27mm外圆表面部分 计算切削用量： 切削深度 。 12pamm确定进给量：由参考文献7 表1.4 当刀杆尺寸为，工件25 25mm1.5pamm直径2040mm，f=0.30.5mm/r，按CK0630数控车床选择，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料， 切削速度。 980baMp3pamm0.75fmm86.4/mintVm 切削速度的修正系数：， ， ， ， 1.0TVK0.65Ktv 0.8Ksv 1.0kvK 0.92urvK毕业设计 转向节数控车加工工艺分析毕业设计 共 26 页 第 13 页，86.4 1.0 0.65 0.8 1.0 0.9241.33/minv cvtkvm1000 /()1000 41.33/(27)487.25 /minnv cdr 实际切削速度vc为/100027 710/100060/minccvDnm由参考文献7，根据表1.27 /()cmxvyvpvCv T afKv 0.69 0.65 0.92 0.8 1 10.33MVtvsvTVkvKvKK K K K ， ， ， 291VC 0.15VX 0.20VY 0.20m 0.200.150.20291/(601.50.41) 0.3347.6cv 1000 /()1000 47.6/(27)561.17 /minnvdr选择，与查表结果相同，这时710 /mincnr60/mincvm校验功率：， ， ， ， ， 970bMpa2pamm0.47fmm70/mincvm2cpkw， ， 实际切削功率为，0.94KrpcKrFcKK1.0VOFevopeKK2 0.94 11.88cpkw ，由此可见，切削用量为： ， ， 7.5CEPPkw1.5pamm0.41/fmm r， 710 /minnr60/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1Ly 52lmm量为 。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外圆表面部分计算切削用量： 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25 25mm1.5pamm直径2040mm，f=0.30.5mm/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料， ，切削速度。 980baMp3pamm0.75fmm86.4/mintVm 切削速度的修正系数：， ， ， ， 1.0TVK0.65Ktv 0.8Ksv 1.0kvK 0.92urvK，86.4 1.0 0.65 0.8 1.0 0.9241.33/minv cvtkvm1000 /()1000 41.33/(42)313.4 /minnv cdr毕业设计 转向节数控车加工工艺分析毕业设计 共 26 页 第 14 页 实际切削速度vc为/100042 710/100094/minccvDnm由参考文献7，根据表1.27 /()mxvyvpcvCv T afKv 0.69 0.65 0.92 0.8 1 10.33MVtvsvTVkvKvKK K K K ， ， ， 291VC 0.15VX 0.20VY 0.20m 0.200.150.20291/(601.50.41) 0.3347.6/mincvm1000 /()1000 47.6/(42)360.9 /minnvdr根据查表结果得出，这时94/mincvm校验功率：， ， ， ， ， 970bMpa2pamm0.47fmm106/mincvm2.9cpkw， ， 故实际切削功率为0.94KrpcKrFcKK1.0VOFevopeKK，2.9 0.94 12.726cpkw ， 切削用量为：， ， ， 7.5CEPPkw1.5pamm0.41/fmm r710 /minnr94/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1Ly 40lmm量。则，故2.4ymm 402.442.4Lmm/42.4/(710 0.41)0.15minmtl nf（3）车24mm外圆表面部分 计算切削用量： 切削深度 。 11.5pamm确定进给量：由参考文献7 表1.4 当刀杆尺寸为，工件25 25mm1.5pamm直径2040mm，f=0.30.5mm/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料， 切削速度。 980bMpa3pamm0.75fmm86.4/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 cvtkvm1000 /()1000 41.33/(24)487.25 /minnv cdr根据车床说明书，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 /()mxvyvpcvCv T afKv 0.69 0.65 0.92 0.8 1 10.33MVtvsvTVkvKvKK K K K ， ， ， 291VC 0.15VX 0.20VY 0.20m 0.200.150.20291/(601.50.41) 0.3347.6/mincvm1000 /()1000 47.6/(24)631.3 /minnvdr根据查表得出选择：，这时710 /minncr60/minvcm校验功率：毕业设计 转向节数控车加工工艺分析毕业设计 共 26 页 第 15 页， ， ， ， ， 970bMpa2pamm0.47fmm70/mincvm2cpkw， ，实际切削功率为，0.94KrpcKrFcKK1.0VOFevopeKK2 0.94 11.88cpkw ，切削用量：， ， ， 7.5CEPPkw1.5pamm0.41/fmm r710 /minnr54/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。则，故2.4ymm 302.432.4Lmm/32.4/(710 0.41)0.11minmtl nf（4）车轴颈74mm端面部分 计算切削用量： 切削深度 。 12pamm确定进给量：由参考文献7 表1.4 当刀杆尺寸为，工件直25 25mm2pamm径60100mm，f=0.61.0mm/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料， ，切削速度。 980baMp3pamm0.75fmm76.8/mintVm 切削速度的修正系数：， ， ， ， 1.0TVK0.65Ktv 0.8Ksv 1.0kvK 0.92urvK，76.8 1.0 0.65 0.8 1.0 0.9236.74/minv cvtkvm1000 /()1000 41.33/(74)153.88 /minnv cdr根据车床说明书，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 /()mxvyvpcvCv T afKv 0.69 0.65 0.92 0.8 1 10.33MVtvsvTVkvKvKK K K K ， ， ， 291VC 0.15VX 0.20VY 0.20m 0.200.150.20291/(6020.7) 0.3343.24/mincvm1000 /()1000 43.24/(74)181 /minnvdr故选择，与查表结果相同，这时200 /mincnr47.8/mincvm校验功率：， ， ， ， ， 970bMpa2pamm0.75fmm57/mincvm2.4cpkw， ， 故实际切削功率为0.94KrpcKrFcKK1.0VOFevopeKK，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：， ， ， 2pamm0.7/fmm r200 /minnr47.8/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。则，故2.4ymm 172.419.4Lmm/19.4/(200 0.7)0.14minmtl nf毕业设计 转向节数控车加工工艺分析毕业设计 共 26 页 第 16 页（5）车削法兰盘端面部分 计算切削用量： 切削深度 。 12pamm确定进给量：由参考文献7 表1.4 当刀杆尺寸为，工件直25 25mm2pamm径100600mm，f=0.81.4mm/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，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，当使用YT15硬质合金车刀加工的钢料， ，切削速度。 980baMp3pamm1.27fmm60.6/mintVm 切削速度的修正系数：， ， ， ， 1.0TVK0.65Ktv 0.8Ksv 1.0kvK 0.92urvK，60.6 1.0 0.65 0.8 1.0 0.9229/minv cvtkvm1000 /()1000 41.33/(1622)57 /minnv cdr根据车床说明书，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 /()mxvyvpcvCv T afKv 0.69 0.65 0.92 0.8 1 10.33MVtvsvTVkvKvKK K K K ， ， ， 291VC 0.15VX 0.20VY 0.20m 0.200.150.20291/(6021) 0.3338.16/mincvm1000 /()1000 38.16/(162)75 /minnvdr故选择，与查表结果相同，这时80 /mincnr41/mincvm校验功率：， ， ， ， ， 970baMp2pamm1.2fmm46/mincvm4.9cpkw， ， 故实际切削功率为0.94KrpcKrFcKK1.0VOFevopeKK，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：， ， ， 2pamm2/fmm r80 /minnr41/mincvm 计算基本工时： 2/mtL nf 式中， ， 根据表1.26，车削时的切入量 。1Ly 43lmm2.4ymm 则，故432.445.4Lmm/45.4/(80 11)0.57minmtl nf（二） 70 工序半精车各外圆表面数控车削工序设计分析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 2525mm，60rk 012 ，刀具为偏头外圆车刀，记为T1。T2为切槽刀，宽06a 1r932mm，T3为螺纹车刀。毕业设计 转向节数控车加工工艺分析毕业设计 共 26 页 第 17 页 夹辅具：双顶尖、拔盘 量具：游标卡尺 0.02 0200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、 数控加工程序如下所示： 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毕业设计 转向节数控车加工工艺分析毕业设计 共 26 页 第 18 页 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 X25N031 G28N032 G29N033 M05N034 M02七、专用夹具分析计算 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，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。（一） 定位基准的选择 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。（二） 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。毕业设计 转向节数控车加工工艺分析毕业设计 共 26 页 第 19 页图1 工件定位示意图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 2222221max2max12(2 )TLeeE对刀夹 222220.1360.080.0182 0.0030.0884 0.237mm由零件图可得同轴度为0.5mm 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 1121.55L122 1.553.11/31/3 155TLI角度1毕业设计 转向节数控车加工工艺分析毕业设计 共 26 页 第 20 页1max2 max12arctan()/2arctan(0.0350.05)/2 971.67L222 1.673.35角度24、分度误差 L=1+2+e=0.136/2+0.08+0.018+0.003=0.169mm2LTLL通过以上计算可以得出，该夹具满足工序要求，可以使用。（三）夹紧方案选择 在大批大量的加工生产中，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。因转向节件形状结构较为复杂，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。（四）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 （a）工件受力毕业设计 转向节数控车加工工艺分析毕业设计 共 26 页 第 21 页 QW0（b）压板受力图2 工件受力及压板受力示意图（五）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。八、车削转向节刀具的选择与分析 专用刀具设计是工艺装备设计的重要组成部分。在刀具的选择上，要根据具体的计算和成本的预算来选择合适的刀具。综合分析必须考虑到这些方面的问题。前角的大小影响切削刃锋利程度及强度。增大前角可使刃口锋利，切削力减小，切削温度降低，但过大的前角，会使刃口强度降低，容易造成刃口损坏。取值范围为：-8到+15。 选择前角的一般原则是：前角数值的大小与刀具切削部分材料、被加工材料、工作条件等都有关系。刀具切削部分材料性脆、强度低时，前角应取小值。工件材料强度和硬度低时，可选取较大前角。在重切削和有冲击的工作条件时，前角只能取较小值，有时甚至取负值。一般是在保证刀具刃口强度的条件下，尽量选用大前角。如硬质合金车刀加工钢材料时前角值可选5-15。 主后角 0 作用为减小后刀面与工件之间的摩擦。它也和前角一样影响刃口的强度和锋利程度。选择原则与前角相似，一般为 0 到 8。 主偏角 r 作用体现在影响切削刃工作长度、吃刀抗力、刀尖强度和散热条件。主偏角越小，吃刀抗力越大，切削刃工作长度越长，散热条件越好。选择毕业设计 转向节数控车加工工艺分析毕业设计 共 26 页 第 22 页原则是：工件粗大刚性好时，可取小值；车细长轴时为了减少径向切削抗力，以免工件弯曲，宜选取较大的值。常用在 15到 90之间。 副偏角 r 作用是影响已加工表面的粗糙度，减小副偏角可使被加工表面光洁。选择原则是：精加工时，为提高已加工表面的质量，应选取较小的值，一般为 5 到 10。刃倾角s主要作用是影响切屑流动方向和刀尖的强度。以刀柄底面为基准，主切削刃与刀柄底面平行时，s =0，切屑沿垂直于主切削刃的方向流出。当刀尖为切削刃最低点时，s为负值，切屑流向已加工表面。当刀尖为主切削刃最高点时，s为正值，切屑流向待加工表面。一般刃倾角s取-5到+10。精加工时，为避免切屑划伤已加工表面,应取正值或零。粗加工或切削较硬的材料时，为提高刀头强度可取负值。在选取刀具的时候根据计算分析选择合乎加工要求的刀具是非常重要的。九数控九数控车削过程中的工艺方案与问题车削过程中的工艺方案与问题理想的加工程序不仅应保证加工出符合图样的合格工件，同时应能使数控机床的功能得到合理的应用和充分的发挥。数控机床是一种高效率的自动化设备，它的效率高于普通机床的 23 倍，要充分发挥数控机床的这一特点，必须在编程之前对工件进行工艺分析，根据具体条件，选择经济、合理的工艺方案。数控加工工艺考虑不周是影响数控机床加工质量、生产效率及加工成本的重要因素。在加工的工艺选择与工序的设计方面需要注意的有很多的问题，对此总结出来一些问题的解决方案与设计要求的解决办法。1 1.数控加工工序数控加工工序数控加工工序的划分在数控机床上加工零件，工序比较集中，一次装夹应尽可能完成全部工序，常用的工序划分原则有以下两种。保证精度原则，数控加工具有工序集中的条件，粗、精加工常在一次装夹中完成，以保证零件的加工精度，当热变形和切削力变形对零件的加工精度影响较大时，应将粗、精加工分开进行。提高生产效率的原则，数控加工中，为减少换刀次数，节省换刀时间，应将需用同一把刀加工的加工部位全部完成后，再换另一把刀来加工其它部位。同时应尽量减少空行程，用同一把刀加工工件的多个部位时，应以最短的路线到达各加工部位。实际生产中，数控加工常按刀具或加工表面划分工序。毕业设计 转向节数控车加工工艺分析毕业设计 共 26 页 第 23 页2 2.车刀刀位点的选择车刀刀位点的选择数控加工中，数控程序应描述出刀具相对于工件的运动轨迹。在数控车削中，工件表面的形成取决于运动着的刀刃包络线的位置和形状，但在程序编制中，只需描述刀具系统上某一选定点的轨迹即可。刀具的刀位点即为在程序编制时，刀具上所选择的代表刀具所在位置的点，程序所描述的加工轨迹即为该点的运动轨迹。在数控车削中，从理论上讲可选择刀具上任意一点作为刀位点，但为了方便编程和保证加工精度，刀位点的选择有一定的要求和技巧。在数控加工中，刀位点的选择一般遵循以下规则：立铣刀应是刀具轴线与刀具底面的交点：球头铣刀是球头的球心：钻头应是钻尖：车刀应是假想刀尖或刀尖圆弧中心，刀具刀位点在选择时应注意： 选择刀具上能够直接测量的点，刀位点与刀具长度预调时的测定点应尽量一致： 在可能的情况下，刀位点应直接与精度要求较高的尺寸或难于测量的尺寸发生联系： 所选择的刀位点能使刀具极限位置直接体现于程序的运动指令中： 编程人员应有习惯性的刀位点选择方法，不宜多变： 所选定的刀位点，在刀具调整图中应以图形标示。3 3.分层切削时刀具的终止位置分层切削时刀具的终止位置当某外圆表面的加工余量较多需分层多次走刀切削时，从第二刀开始要注意防止走刀至终点时背吃刀量的突增。如对分层切削时的终止位置作出层层递退的安排，有利于延长粗加工刀具的使用寿命。4 4.“让刀让刀”时刀补值的确定时刀补值的确定对于薄壁工件，尤其是难切削材料的薄壁工件，切削时“让刀”现象严重，导致所车削工件尺寸发生变化，一般是外圆变大，内孔变小。“让刀”主要是由工件加工时的弹性变形引起，“让刀”程度与切削时的背吃刀量密切相关。采用“等背吃刀深度法”，用刀补值作小范围调整，以减少“让刀”对加工精度的影响。由于精加工过程与试切削过程采用相同的背吃刀量和同样的切削速度和进给速度，切削抗力相同，工件相应的弹性变形相同，所输入的刀补值刚好能抵消“让刀”所产生的变形，保证车削工件的尺寸精度。5 5.车削时的断屑问题车削时的断屑问题数控车削是自动化加工，如果刀具的断屑性能太差，将严重妨碍加工的正常进行。为解决这一问题，首先应尽量提高刀具本身的断屑性能，其次应合理选择刀具的切削用量，避免产生妨碍加工正常进行的条带形切屑。数控车削中，最理想的切屑是长度为 50150mm，直径不大的螺卷状切屑，或宝塔形切屑，它们能有规律地沿一定方向排除，便于收集和清除。如果断屑不理想，必要时可在程序中安排暂停，强迫断屑：还可以使用断屑台来加强断屑效果。使用上压毕业设计 转向节数控车加工工艺分析毕业设计 共 26 页 第 24 页式的机夹可转位刀片时，可用压板同时将断屑台和刀片一起压紧：车内孔时，则可采用刀具前刀面朝下的切削方式改善排屑。6 6.可转位刀具刀片形状的选择可转位刀具刀片形状的选择与普通机床加工方法相比，数控加工对刀具提出了更高的要求，不仅需要刚性好、精度高，而且要求尺寸稳定，耐用度高，断屑和排屑性能好：同时要求安装调整方便，这样来满足数控机床高效率的要求。数控机床上所选用的刀具常采用适应高速切削的刀具材料(如高速钢、超细粒度硬质合金)并使用可转位刀片。数控车削中广泛采用机夹可转位刀具，它是提高数控加工生产率，保证产品质量的重要手段。可转位车刀刀，片种类繁多，使用最广的是菱形刀片，其次是三角形刀片、圆形刀片及切槽刀片。菱形刀片按其菱形锐角不同有 80、55和 35三类。 80 菱形刀片刀尖角大小适中，刀片既有较好的强度、散热性和耐用度，又能装配成主偏角略大于 90的刀具，用于端面、外圆、内孔、台阶的加工。同时，这种刀片的可夹固性好，可用刀片底面及非切削位置上的80刀尖角的相邻两侧面定位，定位方式可靠，且刀尖位置精度仅与刀片本身的外形尺寸精度相关，转位精度较高，适合数控车削。 35菱形刀片因其刀尖角小，干涉现象少，多用于车削工件的复杂型面或开挖沟槽。7 7.切槽的走刀路线切槽的走刀路线 较深的槽型，在数控车床上常用切槽刀加工，如果刀宽等于要求加工的槽宽，则切槽刀一次切槽刀位，若以较窄的切槽刀加工较宽的槽型，则应分多次切入。合理的切削路线是：先切中间，再切左右。因为刀刃两侧的圆角半径通常小于工