年产量100000件左转向节加工总体工艺方案设计

1摘 要转向节是汽车转向桥上的主要零件之一，其功用是承受汽车前部载荷，支承并带动前轮绕主销转动而使汽车转向。在汽车行驶状态下，它承受着多变的冲击载荷，因此，要求其具有很高的强度。在此次毕业设计中我主要完成对年产量 100000 件左转向节加工总体工艺方案设计、主销孔镗削加工工艺装备设计和主销孔镗削加工夹具设计。转向节总体工艺方案设计主要是参照资料比较分析零件加工工艺要求来设计。对于主销孔镗削加工工艺装备设计主要是组合机床总体设计，包括三图一卡（零件工序图、零件加工示意图、机床联系尺寸图以及生产率计算卡）的编制，主要参照组合机床设计上的设计方法来进行。主销孔镗削加工夹具设计主要应用了机械制造技术基础中的夹具设计的相关知识进行夹具的定位、夹紧方案分析及确定，并通过机床夹具设计的相关标准设计定位、夹紧元件及其他元件，对其中特殊机构进行了结构设计。本次毕业设计主要应用了组合机床设计的相关知识以及专用夹具设计的方法从而系统地复习和掌握了机械产品加工工艺设计的一般流程和方法。关键词 转向节；加工工艺；专用夹具；加工精度；工艺路线2AbstractSteering knuckle is one of the most important parts of the bridge, its purpose is to bear the load of the front car, bear and drive the front wheel to turn the Ershi steering kingpin around. 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 processings design.Key Words：kingpin hole; boring; Fixture3绪 论近 20 年来，随着科学与技术的迅速发展，特别是计算机科学与技术的迅速发展和广泛应用，国外在发展自动化方面也进入了一个新的时期，出现了许多新的工具和软件。自动化开始向柔性化发展，进入中小批量生产领域。在制定工艺过程中，为便于组织生产、安排计划和均衡机床的负荷，常将工艺划分为若干个工序。划分工序时有两个不同的原则，即工序的集中和工序的分散。工序集中的特点是：一是有利于采用自动化程度较高的高效率机床和工艺设备，生产效率高；二是工序数少，设备数少，可相应减少操作工人数和生产面积；三是工件的装夹次数少不但缩短辅助时间，而且由于一次装夹中可加工许多表面，有利于保证各表面之间的相互位置精度。工序分散的特点是:一是所用机床和工艺设备简单，易于调整；二是对操作工人的技术水平要求不高；三是工序数多，设备数多，操作工人多，占用生产面积大。对机床夹具的基本要求是：一是稳定地保证工件的加工精度；二是提高机械加工的劳动生产率；三是结构简单，有良好的结构工艺性和劳动条件；三是应能降低工件的制造成本。简而言之，设计夹具时必须使加工质量、生产率、劳动条件和经济性等几方面达到辨证的统一。其中保证加工质量是最基本的要求。夹具设计的工作步骤为：一是研究原始材料，明确设计任务；二是考虑和确定夹具的结构方案，绘制结构草图（定位装置、夹紧装置等等） ；三是绘制夹具总图；四是确定并标注有关尺寸和夹具技术要求；五是绘制夹具零件图。此次设计的零件为 L95 汽车左转向节工艺规程及工装设计。通过零件，分析了它的毛坯。在毛坯制造时的方法与原则，以及所选用的工艺等。本次设计总共分为两部分, 第一部分为工艺方面：主要包括零件的功用, 结构特点, 加工零件表面的设计基准, 设计条件 , 毛坯的选择 , 各个工艺方案的比较与取舍 , 确定机床与工艺装备, 填写工艺过程卡片。 第二部分主要为机床夹具设计：主要包括定位方案的确定, 定位元件的选取, 夹紧方案的选取等等。本次毕业设计是理论与实践的结合，目的在于检验学生大学四年的学习成果，培养我们综合运用所学理论知识去分析和解决工程技术问题的能力，使学生建立正确设计思想和设计方法，通过毕业设计进一步巩固、深化计算机制图之基，即基本理论、4基本概念、基本技能。毕业设计的范围涉及大学四年所学的专业基础课及专业课、选修课内容，知识含量大、跨度仅限于机械制造范围。设计题目由指导教师提供，其设计内容均由学生自行编排，在巩固专业知识之余意在培养思考、解决问题的能力，同时提倡创新精神。就个人而言，我通过这次毕业设计一方面能进一步培养我独立思考的能力，另一方面能提高我与同学们互助协作的能力，为以后工作打下良好基础，为伟大祖国建设贡献我的力量。由于本人能力有限，经验不足，设计过程中有不足之处，希望各位老师给予指教。我主要的是完成工艺的安排和夹具的设计，夹具是加工过程中最重要的一个组成部分，很多工件由于形状和加工要求等等特殊的原因必须要使工件很好的定位后才能进行加工，所以也就出现了夹具以及专用的夹具。51 零件的分析1.1 零件的作用转向节（羊角）是汽车转向桥上的主要零件之一，转向节的功用是承受汽车前部载荷，支承并带动前轮绕主销转动而使汽车转向。在汽车行驶状态下，它承受着多变的冲击载荷，因此，要求其具有很高的强度。转向节形状比较复杂，集中了轴、套、盘环、叉架等四类零件的结构特点，主要由支承轴颈、法兰盘、叉架三大部分组成。支承轴颈的结构形状为阶梯轴，其结构特点是由同轴的外圆柱面、圆锥面、螺纹面，以及与轴心线垂直的轴肩、过渡圆角和端面组成的回转体；法兰盘包括法兰面、均布的连接螺栓通孔和转向限位的螺纹孔；叉架是由转向节的上、下耳和法兰面构成叉架形体的。零件的叉头部位上有两个 34mm 的孔，用以连接转向节主销和滚子轴承，使前轮可以绕主销偏转一定角度进而起到转向的作用。法兰面上有 4 个 13 的螺钉孔，通过螺钉将法兰面与制动器的制动盘连接在一起。转向节的轴颈通过轮毂轴承与轮毂相连接1.2 零件的工艺分析转向节集中了轴、套、盘环、叉架等四类零件的结构特点。形状较为复杂，如下图：6转向节按三部分进行精度分析，它们之间存在着一定的位置度要求。现分述如下：1.2.1 轴颈部分该组加工表面呈阶梯状分布，故称阶梯轴，加工表面包括：尺寸为 24mm 的轴颈 I 及其倒角；尺寸为 30mm 的轴颈 II 及其倒角，同时与轴颈 I 之间的环形槽；小径为 33mm，大径为 40mm 的轴颈；尺寸为 40 的轴颈及其圆角；尺寸为 74mm的轴颈；尺寸为 13 的四个螺钉孔。其中主要加工表面分别有：轴颈 II、轴颈 IV 以及轴颈 IV 的左端面（刹车盘止口） ，三者的表面粗糙度 Ra 值均不大于 0.8 ，轴颈 V的表面粗糙度 Ra 值不大于 12.5 。R5mm 处是受力集中部位，要求有高的强度，40mm 油封轴颈端面易磨损，要求表面硬度高，因此，在此区域采用中频淬火，淬深 36mm，硬度 5355HRC。因淬火层深，区域大易产生淬火裂纹，对淬火工艺要求极为严格。在轴颈端头有长 27mm、M24 1.5h6 的螺纹，为了装螺母锁环，在螺纹全长上铣平台，保证尺寸 24mm。1.2.2 法兰面部分法兰面其上有对称均布的 4 个 13mm 的螺钉孔。1.2.3 叉架部分7转向节的上下耳和法兰面构成叉架形体。（1） 主销孔主销孔尺寸要求 34mm，是长 157.5mm 的断续长孔，最大实体状态同轴度不大于0.012mm，与轴心线的位置度不大于 0.3mm，到叉架底面距离 40mm。（2） 锥孔锥孔小径为 25.6mm，锥度 1：8，孔长 36mm，小端面与量规不齐度为0.03mm，锥度与塞规着色面积不小于 75%。叉架部分对表面粗糙度有较高要求的=的加工表面有：上下耳外端面，锥孔外端面表面粗糙度 Ra 均不大于 12.5 ；主销孔内表面及沉头孔、锥孔键槽端面表面粗糙度 Ra 值不大于 6.3 ；锥孔及锥孔键槽内表面粗糙度 Ra 值均不大于 1.6 。1.2.4 位置精度要求上述加工表面之间有着一定的位置要求，主要是：（1）34mm 主销孔与轴颈的轴心线位置度公差为 0.3mm。（2）34mm 断续孔的同轴度公差为 0.012mm。（3）叉部内开档的端面与 34mm 孔的中心线的垂直度公差为 0.05mm。（4）尺寸为 74mm 轴颈的左端面（刹车盘止口）与阶梯轴中心线的垂直度公差为0.01mm.。（5）4 个 13 螺钉孔轴心线的位置度公差为 0.15mm。（6）锥孔键槽槽宽的中心线与锥孔的中心线偏转角度为 30，锥孔键槽的对称度公差为 0.02mm。（7）30mm 的轴颈 II 与中轴线的同轴度公差为 0.01mm。（8）40 的轴颈 IV 与中轴线的同轴度公差为 0.01mm。（9） 74 0.03mm 的轴颈 V 与中轴线的同轴度公差为 0.03mm。由以上分析可知，对于这些加工表面而言，可以先加工其中一组表面，然后借助专用夹具加工其他组表面，并且保证它们之间的位置精度要求。82 工艺规程设计2.1 确定毛坯的制造形式零件材料为 40Cr 调质。考虑到汽车在行驶过程中要经常转向，零件在整个工作过程中经常承受交变载荷和冲击性载荷，因此应该选用锻件，以使金属纤维尽量不被切断，保证零件工作可靠。由于零件的年产量已达到大批生产的水平，而且零件的尺寸不大，故可采用模锻成型。模锻有以下优点：1.锻件的内部组织结构坚实，可获得较高的强度。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.制成的小公差工件可以减少机加工工时。4.锻件的表面质量高。5.生产效率高。考虑到经济性和实用性，采用模锻成型提高了生产率，保证加工精度，符合实际生产的要求。92.2 基面的选择零件左部位阶梯轴，中部为法兰盘，右部位叉部。零件存在不加工表面。2.2.1 定位基准的选择在工艺规程设计中，正确选项定位基准，对保证零件技术要求、合理安排加工顺序有着至关重要的影响。定位基准有粗基准和精基准之分，用毛培上未经加工的表面做定位基准，这种定位基准称为粗基准。用加工过的表面作定位基准，这种定位基准称为精基准。在选择定位基准时应根据零件的加工要求选择精基准，然后再考虑选用哪一组表面作为粗基准才能把精基准加工出来。2.2.2 粗基准的选择粗基准的选择原则：1. 保证零件加工表面相对于不加工表面具有一定的位置精度的原则。2. 合理分配加工余量的原则。3. 便于装夹的原则。4. 粗基准一般不得重复使用的原则。当零件有不加工表面应以这些不加工表面作为粗基准；若零件有若干个不加工表面时，则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。对于一般的轴类零件而言，以外圆作为粗基准是完全合理的，但对本零件来说，它是个异型件，如果以阶梯轴的 40 的轴颈 IV 外圆表面表面作基准（四点定位） ，则可能造成这一组内外圆柱表面与零件的叉部相对的位置要求及加工精度无法达到。现选取叉部上、下耳锥孔不加工的外轮廓表面和法兰面作为粗基准，利用一组专用夹具，气动夹紧，达到完全定位。2.2.3 精基准的选择1.基准重合原则应尽可能选择加工表面的设计基准为精基准，这样可以避免由于基准不重合引起的定位误差。2.统一基准原则应尽可能选择用同一组精基准加工工件上尽可能多的加工表面，以保证各加工表面的相对位置关系。3.互为基准原则当工件上两个加工表面之间的位置精度要求比较高时，可采用两个表面互为基准反复加工的方法。4.自为基准原则一些表面的精加工工序，要求加工余量小而均匀，常以加工表面自身为精基准。10精基准的选择原则：应有利于保证加工精度，并使工件装夹方便，在选择时主要注意基准重合、基准统一原则，当设计基准与工序基准不重合时，应进行尺寸换算。转向节轴颈中心线和主销孔中心线以及两中心线交点是零件的设计基准，也是所有加工表面的测量基准，因此在加工过程中均以中心线和精加工后的支承轴颈及主销孔作为定位基准。2.3 工艺规程的设计原则（1） 必须可靠保证零件图纸上所有技术要求的实现，即保证质量，并要提高工作效率。（2） 保证经济上的合理性，即要成本低，消耗小。（3） 保证良好的安全工作条件，尽量减轻工人的劳动强度，保障生产安全，创造良好的工作环境。（4） 要从实际出发，制订的工艺规程应立足于本企业的实际条件，并具有先进性，尽量采用新技术、新工艺、新材料。（5） 所制订的工艺规程随实践的检验和工艺技术的发展与设备的更新，应能不断的修订完善影响转向节的机械加工工艺过程的因素有很多，其中主要是生产类型，同时还要考虑企业的现有设备状况，对于成批生产，虽然按流水线的生产方式进行，但没有严格的节拍，生产中以普通机床为主进行机械加工，也采用部分专业机床和专用夹具。对于大量，加工过程按比较严格的节拍在流水线上进行或在自动流水线上进行。2.4 制定工艺路线制定工艺路线的出发点，应当是使零件的几何形状、尺寸精度及位置精度等技术要求能得到保证。在生产纲领已确定为大批生产的条件下，可以考虑采用万能性机床配以专用夹具，并尽量使工序集中来提高生产率。除此之外，还应当经济效果，以便使生产成本尽量下降。正火处理工序 1 铣两端面打中心孔。工序 2 粗车大轴段、小轴段和螺纹轴段。工序 3 粗车锥轴段 。工序 4 粗车止口。工序 5 精车止口。11工序 6 精车大轴段、小轴段和螺纹轴段并倒角。工序 7 粗磨轴颈工序 8 铣工艺槽。工序 9 铣主销孔两端面工序 10 铣平台面。工序 11 铣锥孔侧面。工序 12 钻主销孔。工序 13 拉主销孔。工序 14 钻锥孔。工序 15 钻扩四孔。工序 16 四孔倒角。工序 17 铣油孔侧面。工序 18 粗镗主销孔及堵片孔。工序 19 精镗主销孔及堵片孔。工序 20 尺寸偏差测量。工序 21 主销孔及堵片孔倒角。工序 22 粗铰锥孔。工序 23 插键槽工序 24 精铰锥孔。工序 25 精铣内开档。工序 26 钻油孔。工序 27 精磨外圆。工序 28 去毛刺。工序 29 检测。工序 30 清洗。2.5 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定“左转向节”零件的材料为 40Cr 调质，硬度为 255285HBS，毛坯重量约为 17kg，生产类型为大批量生产，采用在锻锤上合模模锻毛坯。根据上述原始资料及加工工艺，分别确定各加工表面的加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸如下：121. 阶梯轴部分外圆表面考虑其加工长度 143mm，此时直径余量查工艺手册2.2-25 得，其厚方向单边余量值规定为 2.0 2.5mm，现取 2Z=5mm 已能满足加工要求 ,阶梯轴锥部选取毛坯小径径为 30mm，大径 50mm。须知厚度偏差，查 （以下简称工艺手册 ）表 2.2-17，得小径 ，大径 。1.2301.2502. 外圆表面沿轴线长度方向的加工余量及公差查工艺手册2.2-14，其中锻件重量为 13kg，其中把零件分为轴部分和另一部分，锻件的复杂形状系数为：其中 为锻件重量。为相应的锻件外廓包容质量。转向节毛坯为非圆形锻件 = =经计算 S=0.19 和 0.17，查表确定锻件复杂形状系数为 （较复杂） ，锻件材料属于中碳低合金钢，即钢的最高含碳量小于 0.65%，或合金元素含量小于 3.0%的合金钢，因而材质系数取 ，锻件轮廓尺寸（长度方向）为 280 180 250mm 故长度方向偏差为 ，轴颈部分两段分别为 、 .长度方向的余量查工艺手册2.2-25,其余量 6.0mm。3. 两主销孔 mm。039.4毛坯为实心，不冲出孔。两内孔精度要求界于 IT8-IT9 之间，参照工艺手册2.3-9及表 2.3-12 确定工序尺寸及余量为：钻孔： 32mm扩孔： 33.5mm 2Z=1mm拉孔： mm2Z=0.5mm039.4两主销孔要求有较高的同轴度，因而选择拉削。4. 带键槽的锥孔（小径为 25.6mm，大径为 30.3mm，锥度 1：8 锥孔）两锥孔内表面的精度要求为 IT7-IT8 之间，参照工艺手册2.3-9 及表 2.3-12 确定工13序尺寸及余量为：钻孔： 22mm铰孔： 25mm， 30mm，锥度 1：8 锥孔 2Z=4拉键槽：宽度为 mm，高度为 mm（表面精度取决与拉刀的精度）5. 法兰面 4 个 13mm 螺钉孔参照工艺手册表 2.3-20 确定工序尺寸及余量为：四个 13mm 螺钉孔的加工其内表面精度要求为 IT9 以上：钻孔： 12mm6. mm 两主销孔外端面的加工余量（加工余量的计算长度为 160.5mm）039.4（1）按照工艺手册表 2.2-25，取加工精度 ，锻造复杂系数 ，则两孔外端面的单边加工余量为 2.0 3.0mm，取 Z=2mm。锻件的公差按照 工艺手册表 2.2-14，材质系数 ，复杂系数 ，则锻件的偏差为 mm。（2）铣削余量：铣削的公称余量（单边）为粗铣： 161.5mm Z=0.5mm半精铣： 159.5mm铣削公差：现规定本工序的加工精度为 IT9 11 级，因此可知本工序的加工公差为由于毛坯及以后各道工序(或工步)的加工都有加工公差，因此所规定的加工余量其实只是名义上的加工余量。实际上，加工余量有最大加工余量和最小加工余量之分。由于本设计规定的零件为大批生产，应该采用调整法加工，因此计算最大。最小加工余量时，应按调整法加工方式以确定。2.6 确定切削用量及基本工时工序 1 铣轴颈端面，钻中心孔并倒角 601. 加工条件工件材料：40Cr 调质，抗拉强度 =980MPa、模锻。加工要求：粗铣轴颈两端面，钻中心孔。选用机床：XZ21.4 型铣端面钻中心孔机床选用刀具：圆柱铣刀 = 100mm Z=5复合中心钻 = 4mm142. 确定铣削用量根据工艺手册中表 3-29，查得 =6mm， =0.12mm/z。根据表 3-30，查得v=0.7m/s进给量 f= Z=0.12 6=0.72mm/r，取 f=1.02mm/r。加工转速= = =222r/min取 n=162r/min，则切削速度v= = =50.8m/min3. 确定铣削时间T= = =0.32min4. 确定钻削用量根据工艺手册中表 3-35，查得 =2mm， =0.0588mm/z。根据表 3-30，查得v=0.2m/s加工转速= = =955r/min取 n=1090r/min，则切削速度v= = =13.7m/min5. 确定钻削时间T= = =0.21min15工序 2 车轴颈台阶及端面1. 加工条件工件材料：40Cr 调质，抗拉强度 =980MPa、模锻。加工要求：粗车轴颈两端面，为粗磨留有余量。选用机床：专用液压仿形车床选用刀具：专用成形车刀 =76mm 2. 车轴颈台阶及端面根据工艺手册中表 3-19，查得 =1mm，f=0.4mm/z。根据表 3-30，查得 v=0.5m/s加工转速= = =6.29r/s取 n=6.3r/s，则切削速度v= = =1.50m/s3. 确定车削时间T= = =82.14s工序 7 粗磨各段轴颈及端面1. 加工条件工件材料：40Cr 调质，抗拉强度 =980MPa、模锻。加工要求：粗磨轴颈两端面，保证尺寸在精磨要求的尺寸范围内，留有适当的余量。选用机床：双砂轮端面外圆磨床 4RPL-A选择砂轮：根据工艺手册第三章中磨料的选择各表查得，结果为：1 / 50 4 10 3 D 100 M 100其含义为：砂轮磨料为人造金刚石，粒度为 ，直径 50mm，厚度 3mm，孔径10mm，磨料层深度 3mm，结合剂为青铜结合剂，浓度 100 。162. 确定磨削用量砂轮转速 =1500r/min， =27.5m/s。轴向进给量 =0.5B=0.5 3=1.5mm工件速度 =10m/min径向进给量 =0.02mm/双行程3.确定磨削工时= i = =1.52min工序 10 车长 27mm、M24 1.5h6 的螺纹及铣螺纹缺口面1. 加工条件工件材料：40Cr 调质，抗拉强度 =980MPa。模锻。加工要求：保证螺纹加工质量和尺寸要求即可，加工后去毛刺。选用机床：C620-1 卧式车床选用刀具：高速钢螺纹车刀，规定粗车螺纹时 =0.17mm，走刀次数 i=4；精车螺纹时=0.08mm，走刀次数 i=22. 确定车削速度=其中： =11.8，m=0.11 ， =0.70， =0.3，螺距 =1.5= =1.11， =0.75因此粗车螺纹时：= 1.11 0.75=16.57m/min精车螺纹时：= 1.11 0.75=24.8m/min3. 确定主轴转速粗车螺纹时= = =175.90r/min17按机床说明书取n=125r/min实际切削速度v= = = 12m/min精挑螺纹时= = =263.23m/min按机床说明书选取n=250r/min实际切削速度v= = = 24m/min4. 确定车削工时取切入长度 =3mm粗车螺纹时= = 4=0.68min精车螺纹时= = 2=0.17min所以车螺纹的总工时为 T= + =0.85min铣螺纹缺口面1. 加工条件工件材料：40Cr 调质，抗拉强度 =980MPa。模锻。加工要求：保证平面的加工质量和尺寸要求即可，加工后去毛刺。选用机床：立式铣床 6H12选用刀具： 30 硬质合金立铣刀2. 确定铣削用量查切削用量手册得，f=0.08 0.12mm/z，z=4 ，n=159r/min ，按机床选取 n=125r/min所以 = fz=0.32mm/r。183. 确定铣削工时T= = 2=0.45min工序 9：铣上、下耳内外端面1. 加工条件工件材料：40Cr 调质，抗拉强度 =980MPa。模锻。加工要求：粗铣、半精铣上、下耳内外端面使两外端面尺寸达到 160.5mm，表面粗糙度达到 Ra=12.5.两内端面的尺寸达到 81mm，表面粗糙度达到 Ra=6.3。选用机床：专用铣床 Q2-076选用刀具：端面铣刀， =80mm Z=52. 确定铣削用量根据工艺手册中表 3-28，查得 =0.08mm/z根据工艺手册中表 3-30，查得 v=1m/s进给量 f= Z=0.08 5=0.40mm/r切削深度 =3.75mm加工转速= = =238.9r/min取 n=355r/min，则切削速度v= = =89.2mm/s3. 确定铣削时间T= = =0.92min19工序 10 铣上、下耳环锥孔两侧端面。1. 加工条件工件材料：40Cr 调质，抗拉强度 =980MPa。模锻。加工要求：通过粗铣、半精铣使上、下耳环锥孔两侧端面达到设计要求的尺寸及精度要求。选用机床：X62 型卧式铣床。选用刀具：三面刃盘铣刀 =110mm 周齿 =20，端齿 =6。由于加工钢料抗拉强度=980MPa在 600 1000MPa 范围内，故选择前角 =15，后角 =12（周齿） =12（端齿）。2. 确定铣削用量（1）根据切削用量手册表 3-3，X62 型卧式铣床的功率为 7.5kw,（表 4.2-38） ，工艺系统刚性中等，细齿盘铣刀加工钢料，查得每齿进给量 =0.06 0.1mm/z，现取 =0.07mm/z。（2）切削速度 v 和工作台每分钟进给量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根据 X32 型卧式铣床主轴转速（表 4.2-39） ，选择20n=130r/min 2.17r/s实际切削速度v= = = 0.75m/s工作台每分钟进给量=0.07 20 130=182mm/min根据 X32 型卧式铣床工作台进给量（表 4.2-40） ，选择=150mm/min则实际每齿进给量为f= =0.058mm/z3. 确定铣削工时T= i= =0.86min工序 12 钻、扩 mm 主销孔039.41. 加工条件工件材料：40Cr 调质，抗拉强度 =980MPa。模锻。加工要求：通过钻、扩孔使主销孔的尺寸及位置精度达到设计要求的 33.5mm选用机床：两面十轴组合钻床 2HS-U321 2A426选用刀具：钻孔 39 标准麻花钻扩孔 33.5 标准扩孔钻2. 确定钻削用量（1） 确定进给量 f 根据机械工艺师手册表 28-10 可查出 f=0.47 0.57mm/r，查机床说明书，取 f=0.43mm/r。= = =19.5mm。根据工艺师手册表 28-8 可查出，钻头强度所允许的进给量 f1.75mm/r。由于机床允许的轴向力 =15690N，允许的进给量 f1.8mm/r。由于所选的进给量 f 最小，故所选 f 可用。21（2） 确定切削速度 v、轴向力 F、转矩 T 及切削功率 ，根据工艺师手册表 28-15，可查得=18m/min =4732N =51.69N m =1.25kw对所得结果进行修正。由工艺师手册表 28-3， =0.88， =0.75，故=18 0.88 0.75=11.22m/min查机床说明书，取 n=250r/min实际切削速度为v= = = 30.62m/min由工艺师手册表 28-3， = =1.06故F=4762 1.06=5016NT=51.69 1.06=54.8 N m3. 确定扩削用量（1） 确定进给量 f 根据 机械工艺师手册表 28-31，可查出 =（2.2 2.4），查机床说明书，取 f=0.8mm/r。（2） 确定切削速度 v 及 n,根据表 28-33取 =25m/min。修正系数：=0.88 =1.02故=25 0.88 1.02=11.22m/min查机床说明书，取 n=160r/min22实际切削速度v= = = 20.36m/min4. 钻削加工时间T= i= 2 =0.87min5. 扩削加工时间T= i= 2=0.72min工序 13 拉削 mm 主销孔039.41. 加工条件工件材料：40Cr 调质，抗拉强度 =980MPa、模锻。加工要求：通过反复拉削至主销孔设计要求的 mm、表面粗糙度 Ra=6.3。选用机床：卧式拉床 7A520选用刀具：圆孔拉刀 = 41mm2. 确定拉削用量根据工艺手册中表 3-38，查得 v=0.05m/s加工转速= = =0.39r/s取 =25r/min，则切削速度v= = =0.12m/s3. 确定拉削时间T= 式中 单面余量 0.25mm23l拉削表面长度 160.5mm考虑校准部分的长度系数，取 1.2k考虑机床返回行程系数，取 1.4v拉削速度（ m/min）齿升量，取 0.02mmZ拉刀同时工作齿数， z = p拉刀齿距p=(1.25 1.5) = 1.35 = 15mm5.160工序 14 钻、铰小径为 25.6mm，大径为 30mm，锥度 1：8 锥孔。1. 加工条件工件材料：40Cr 调质，抗拉强度 =980MPa。模锻。加工要求：先钻 24mm 底孔，然后钻铰锥孔，保证端面与塞规不齐度 0.3mm -0.3mm，锥孔与锥度塞规接触面积不小于 75 ，Ra=1.6。选用机床：Z550 型立式钻床选用刀具：钻孔 28.8mm 标准麻花钻铰孔硬质合金 Y15 锥铰刀小径为 25.6mm，大径为 30mm，锥度 1：82. 确定钻削用量根据切削用量手册表 2.7f=0.22 0.35mm/r现取f=0.28mm/r根据切削用量手册表 2.13v=8m/min所以= = =95r/min24按机床选取 =100r/min（ 切削用量手册表 2.35）实际切削速度v= = = 8.4m/min3.确定铰削用量根据切削用量手册表 2.25f=0.3 0.5mm/r现取f=0.4mm/r，v=8m/min所以= = =72.79r/min按机床选取 =150r/min（ 切削用量手册表 2.35）实际切削速度v= = = 6.92m/min4. 确定钻削工时T= i= =0.57min5. 确定铰削工时= =T= i=0.68min工序 16 钻、铰法兰面上 4 个 13mm 的螺钉孔。1. 加工条件加工要求：通过钻、扩使得法兰面上的孔达到设计要求25选用机床：卧式钻扩组合机床选用刀具：钻孔 12mm 标准麻花钻铰孔 12.3mm 标准铰刀2. 确定钻削用量根据工艺手册中表 3-44 查得f=0.28mm/r，v=12m/s， n=320r/min3. 确定铰削用量确定进给量 f 根据 切削手册表 28-31，可查出，f =0.2mm/r，查机床说明书，取f=0.2mm/r。确定切削速度 v 及 n,根据表 28-33取 =8m/min。修正系数：=0.88 =1.02故=8 0.88 1.02=7.18m/min= = =185r/min查机床说明书，取 n=195r/min实际切削速度v= = = 7.53m/min4. 钻削加工时间= = =0.33min= = =0.33min265. 铰削加工时间T= = =0.76min倒角仍取 n=960r/min，手动进给。工序 13 拉键槽。1. 加工条件工件材料：40Cr 调质，抗拉强度 =980MPa。模锻。加工要求：保证键槽与竖直方向夹角为 30，深度均匀。尺寸和精度符合要求。选用机床：L8110 型卧式内拉床选用刀具：键槽拉刀 B-8mm，L=660mm ， =21.5mm， =18mm， =450mm2确定拉削用量根据工艺手册表 4.7-45，查得 v=2 11m/min，现取 v=5m/min。3. 确定拉削时间T= i= =1.02min工序 15 精磨轴颈及端面。工件材料：40Cr 调质，抗拉强度 =980MPa、模锻。加工要求：精磨轴颈两端面，保证尺寸在加工要求的尺寸范围内，精度得到保证。选用机床：双砂轮端面外圆磨床 4RPL-A选择砂轮：根据工艺手册第三章中磨料的选择各表查得，结果为：1 / 50 4 10 3 D 200 B 75其含义为：砂轮磨料为人造金刚石，粒度为 ，直径 50mm，厚度 3mm，孔径10mm，磨料层深度 3mm，结合剂为青铜结合剂，浓度 75 。3. 确定磨削用量砂轮转速 =1800r/min， =20.5m/s。轴向进给量 =0.5B=0.5 3=1.5mm工件速度 =8m/min径向进给量 =0.01mm/双行程273.确定磨削工时= i= 5=3.2min= i= 5=5.2min工序 17 钻锥形油孔1. 加工条件工件材料：40Cr 调质，抗拉强度 =980MPa。模锻。加工要求：保证锥孔尺寸和位置精度符合要求。选用机床：选用刀具： 8mm 标准麻花钻2. 确定钻削用量根据工艺手册中表 3-44 查得f=0.28mm/r，v=12m/s，n=320r/min3. 钻削加工时间= = =0.39min工序 28 去毛刺，修螺纹工序 29 最终检查工序 20 清洗工序 28、29、30 的工时计算据具体情况而定，最后，将以上各工序的切削用量、工时定额的计算结果，连同其它加工数据，一并填入机械加工工艺过程综合卡片。3 粗铣内外开档面夹具设计为了提高劳动生产率，保证加工质量，降低劳动强度，需要设计专用夹具。28经过与指导老师协商，决定设计第 1 道和第 8 道工序夹具。3.1 切削力的确定工艺规程可知，工件在卧式铣床 X61 上铣削，采用错齿三面刃铣刀，材料3.2 卡具设计方案的确定根据汽车转向节零件的特点和图纸的要求，对工件内开档的粗铣可用卧式铣床，该方案将工件内开档竖直放置，把工件放在支架上，用 72 的轴端面定位，上面用螺旋及压板压块构成的夹紧机构夹紧，右端由防转销与防转槽配合，共限制 6 个自由度。卡具图见图纸。4、钻孔卡具设计4.1 卡具设计方案确定采用立式钻床，工件以主销孔轴心线的垂直线水平放置，工件利用回转轴及端面以及一个防转销进行定位，限制留个自由度，采用螺母和压板压块做成的复合夹紧机构夹紧。总结毕业设计经过数月的编写如期结束了，回顾整个设计过程，有很多地方值得深思和探讨。29我们从机械制造工艺学的角度分析了 L95 汽车左转向节的工艺工装问题，该工件不同于其他一般类零件，从结构上讲，它是一个异形件，零件的两条轴心线交点为整个工件的设计基准，这对于选择工件的基准有着至关重要的意义。工艺顺序编排方面，对阶梯轴的加工和上下耳内外端面的加工是两种编排形式体现，本人选择的是后者。加工零件过程中组合机床、成形刀具和成形磨具的使用在保证加工精度的前提下，使整个加工效率得到了很大的提升，对于单一一道工序可由多种加工方法达到技术要求，如何选择最为合理、效率高的加工方法是我们需要掌握的技能，也是一个合格工程师必备的技能。夹具设计部分同样是这个设计的重点和难点，此次选择的是钻床夹具和拉床夹具的设计，与以往设计夹具不同，零件的形状决定了该钻床夹具的形式极为特殊，夹紧形式选择两组管接式法兰式气缸，能够很好的提供夹紧力，满足所需要求。拉床夹具选择的是摇板式，浮动支承结构，靠整个系统的联动使工件的精度达到保证。总的来讲，我认为本次毕业设计课题涉及的加工形式多样且齐全，很难得，使我有机会接触更多，有比较从而得出最优方案，是毕业之前的一次知识的梳理和再积累。也为日后的工作积累了宝贵的经验。致谢大学三年的生活伴随着毕业论文的结束渐渐走到了尾声30借着这次机会，大学四年所学到的各科基础课和专业课知识得到了一次集中、认真的梳理，同时对零件工艺规程的设计步骤和设计方法有了更新、更透彻的理解，加深了对所学知识的综合运用。本次毕业设计是对我们大学三年学习生活的一次综合性的测验，更像是一次结业考试，我本着以学为本、学以致用的原则，认真的对待此次设计，并以此为契机巩固专业基础知识、完善专业知识体系、拓宽专业知识领域、提高自身设计能力。经过几个月的钻研，我在对专业知识进行了细致的梳理，发现了以往学习中存在的漏洞和误区，并及时通过指导老师得到了清晰的解答，也了解了机械行业对于零件加工工艺编排的一般步骤及工具书的使用方法，并粗浅的了解了其中的要点和要求。希望在以后的工作中得到更加深入的学习和研究，做到触类旁通，并能够做到有所创新。对于我们应届毕业生来说，设计过程中遇到诸多的难题在所难免，我们只能一个个的攻克，而不是知难而退，只有这样才能磨练我们实事求是、不怕吃苦的精神，这也正是我们日后工作生活中必需的精神状态。回想整个设计过程，最需要感谢的就是指导老师张福，感谢他在长达数月的设计过程中对于我的细心指导，他的指导给了我莫大的帮助，使我在遇到疑惑的时候能沿着正确合理的 思路进行下去，同时还需要感谢四年中对我们专业课学习起到帮助的老师和同学，正因为有他们的支持和帮助，我们才能顺利的完成毕业论文，同时我要感谢我自己，学会养成对任何事有负责任的态度、积极乐观的价值取向，这一切对于即将走入社会的我们是一笔莫大的精神财富。论文的完成几经波折，由于本人的能力和水平有限，在设计过程中难免有诸多不足之处，希望各位老师能予以指正，本人一定会在日后的学习和工作中不断改正。参考文献1 王凡. 实用机械制造工艺设计手册.北京：机械工业出版社.20082 赵家齐. 机械制造工艺学课程设计指导.北京：机械工业出版社.1983