机械制造与自动化论文.docx

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1、毕业论文（设计）报告课题：液压转向机零件的加工工艺系 部： 机械系专 业： 机械制造与自动化班 级： 08机械二班姓 名： *学 号： *指导老师： *20107目 录摘要关键词第一章 序言2第二章 汽车转向系统42.1转向机的分类2.2汽车齿轮-齿条转向机的组成和特点第三章 阀芯的材料和工艺性分析53.1零件的材料分析3.2零件的工艺分析第四章 零件的加工工艺74.1毛坯的选择4.2 生产类型4.3加工方法的确定4.4定位基准的选择4.5制定工艺路线4.6划分加工阶段4.7切削用量4.8尺寸的确定第五章 工艺设备的选择 115.1 机床的选择5.2刀具选择结束语致谢参考文献附录液压转向机零件

2、的磨床加工工艺摘要：本设计是关于汽车转向机零件阀芯的加工工艺规程设计，以介绍设计方法为宗旨，着重实力，力图做到内容完整、详实。全文一共有五个章节，介绍了机械制造工艺规程设计的基本要求、内容、方法和步骤和论述了零件加工过程中的误差分析。机械加工余量的大小，不仅影响机械零件的毛坯尺寸，而且也影响工艺装备的尺寸，设备的调整，材料的消耗，切削用量的选择，加工工时的多少。因此，正确的确定机械加工余量，对于节约金属材料，降低砂轮损耗，减少工时，从而降低产品制造成本，保证加工质量具有十分重要的意义。机械加工的误差分析，不仅可以找到误差出现的原因，还可以提高加工过程中零件的精度。提高产品的质量，达到客户不断增

3、长的期望。关键词 汽车转向机； 阀芯零件； 磨削技术； 加工工艺 第一章序言1.1机械制造与自动化的发展趋势机械制造技术是研究产品设计、生产、加工制造、销售使用、维修服务乃至回收再生的整个过程的工程学科,是以提高质量、效益、竞争力为目标,包含物质流、信息流和能量流的完整的系统工程。随着社会的发展,人们对产品的要求也发生了很大变化,要求品种要多样、更新要快捷、质量要高档、使用要方便、价格要合理、外形要美观、自动化程度要高、售后服务要好、要满足人们越来越高的要求就必须采用先进的机械制造技术。 （1）全球化。一方面由于国际和国内市场上的竞争越来越激烈，例如在机械制造业中，国内外已有不少企业，甚至是知

4、名度很高的企业，在这种无情的竞争中纷纷落败，有的倒闭，有的被兼并。不少暂时还在国内市场上占有份额的企业，不得不扩展新的市场；另一方面，网络通讯技术的快速发展推动了企业向着既竞争又合作的方向发展，这种发展进一步激化了国际间市场的竞争。这两个原因的相互作用，已成为全球化制造业发展的动力，全球化制造的第一个技术基础是网络化，网络通讯技术使制造的全球化得以实现。 （2）网络化。网络通讯技术的迅速发展和普及，给企业的生产和经营活动带来了革命性的变革。产品设计、物料选择、零件制造、市场开拓与产品销售都可以异地或跨越国界进行。此外，网络通讯技术的快速发展，加速技术信息的交流、加强产品开发的合作和经营管理的学

5、习，推动了企业向着既竞争又合作的方向发展。 （3）虚拟化。制造过程中的虚拟技术是指面向产品生产过程的模拟和检验。检验产品的可加工性、加工方法和工艺的合理性，以优化产品的制造工艺、保证产品质量、生产周期和最低成本为目标，进行生产过程计划、组织管理、车间调度、供应链及物流设计的建模和仿真。虚拟化的核心是计算机仿真，通过仿真软件来模拟真实系统，以保证产品设计和产品工艺的合理性，保证产品制造的成功和生产周期，发现设计、生产中不可避免的缺陷和错误。 （4）自动化。自动化是一个动态概念，目前它的研究主要表现在制造系统中的集成技术和系统技术、人机一体化制造系统、制造单元技术、制造过程的计划和调度、柔性制造技

6、术和适应现化生产模式的制造环境等方面。制造自动化技术的发展趋势是制造全球化、制造敏捷化、制造网络化、制造虚拟化、制造智能化和制造绿色化。 （5）绿色化。绿色制造则通过绿色生产过程 、绿色设计、绿色材料、绿色设备、绿色工艺、绿色包装、绿色管理等生产出绿色产品，产品使用完以后再通过绿色处理后加以回收利用。第二章 汽车转向系统2.1转向机的分类与简介转向器(也常称为转向机)是完成由旋转运动到直线运动(或近似直线运动)的一组齿轮机构，同时也是转向系中的减速传动装置汽车转向系统分为两大类：机械转向系统和动力转向系统。完全靠驾驶员操作的转向系统为机械转向系统。借助动力来操作的转向系统为动力转向系统。它又分

7、为液压（气压）动力转向系统和电动助力动力转向系统。现代轿车马力大、速度快，为了操纵的轻便和灵敏，中高档次的轿车转向器都加装了转向动力装置，又称为液压动力转向器。它具有工作无噪声，灵触度高体积小，能够吸收来自不平路面的冲击力，在现代轿车上得到十分广泛的应用转向工作是由方向盘、转向柱、转向机、转向液罐、转向助力油泵和转向传动杆系等部件完成的。转向柱将转向盘的转向力传送至转向机，并开启动力转向控制阀，转向机则将转向盘的旋转力增大，然后将增大的扭矩传输至转向传动杆系，最后由转向传动杆系将转向机的运动传至转向轮。由于电动助力转向系统只需电力而不用液压，与机械式液压动力转向系统相比较省略了许多元件。没有液

8、压系统所需要的油泵、油管、压力流量控制阀、储油罐等，零件数目少，布置方便，重量轻，而且无“寄生损失”和液体泄漏损失。因此电动助力转向系统在各种行驶条件下均可节能80左右，提高了汽车的运行性能。正因为电动助力转向有如此之多的优点，使得其在近年得到迅速的推广，也是今后助力转向系统的发展方向。2.2汽车齿轮-齿条转向机的组成和特点1.转向横拉杆 2.防尘套 3.球头座 4.转向齿条 5.转向器壳体 6.调整螺塞 7.压紧弹簧 8.锁紧螺母 9.压块 10.万向节 11.转向齿轮轴（阀芯） 12.向心球轴承 13.滚针轴承齿轮齿条方式的最大特点是刚性大，结构紧凑重量轻，且成本低。由于这种方式容易由车轮

9、将反作用力传至转向盘，所以具有对路面状态反应灵敏的优点，但同时也容易产生打手和摆振等现象。齿轮与齿条直接啮合，将齿轮的旋转运动转化为齿条的直线运动，使转向拉杆横向拉动车轮产生偏转。齿轮并非单纯的平齿轮，而是特殊的螺旋形状，这是为了尽量减小齿轮与齿条之间的啮合间隙，使转向盘的微小转动能够传递到车轮，提高操作的灵敏性，也就是我们通常所说的减小方向盘的旷量。第三章 阀芯的材料和工艺性分析3.1零件的材料分析阀芯零件的材料是45钢，45钢为优质碳素结构钢，含C0.420.50%、n0.50.80%、Si0.170.37%。45钢材有如下特点：（1）45号钢，它的硬度为HB200，抗拉强度b为640Mp

10、a易于切削；淬火钢的硬度达HRC5565，抗拉强度b达21002600MPa，它的切削加工性很差。（2）最常用中碳调制钢，综合力学性能良好，淬透性低，水淬时易生裂纹。小型件宜采用调制处理，大型件宜采用正火处理。（3）主要制造强度较高的运动件，如透平机叶轮、压缩机活塞、轴、齿轮、齿条、蜗杆等。3.2零件的工艺分析阀芯主要用来支承传动零部件，传递扭矩和承受载荷，借助它的移动来实现方向控制、压力控制或流量控制的基本功能的阀零件，由于既受弯矩又承受转矩产生的应力多为变应力，所以失效多为疲劳损失。因此该轴的材料应具有足够的疲劳强度、较小的应力集中敏感性和良好的加工性能。该零件材料为45号钢，调制处理22

11、0250HBS。45号钢是一般轴类零件常用的材料，经过调制可以得到较好的切削性能，而且能获得较高的强度和韧性等综合力学性能。该阀芯由外圆面、倒角、退刀槽等构成，其中多个直径尺寸有较严的尺寸精度和表面粗糙度要求。第四章 零件的加工工艺4.1毛坯的选择该轴属于中、小传动轴，并且各外圆直径尺寸相差不大，故选择直径为50mm的 45钢作毛坯。4.2 生产类型1、按企业生产专业化程度划分：（1）大量生产：同一产品的数量很大，大多数工作地点经常重复的进行同一零件的同一道工序的加工。（2）成批生产（大批、中批、小批）： 一年中分批的制造相同的产品，制造过程有一定的重复性。（3）单件： 单个生产不同结构和不同

12、尺寸的产品。很少重复。2、从工艺角度划分： （1）单件小批生产（2）中批生产 （3）大批大量生产本论文的设计属批量生产。4.3加工方法的确定加工方法选择的原则是保证加工质量和生产率与经济性。阀芯轴大都是回转表面，主要采用车削与外圆磨削成形.由于该轴的主要表面22和21外圆面的公差等级为IT6，22的公差等级为IT7，公差等级较高，表面粗糙度Rz值较小，故车削后还需磨削。加工方案可为：车外圆铣凸耳滚槽铣平面 凹槽 钻孔清洗热爆去毛刺淬火回火车内孔磨 外圆 槽 控制边清洗探伤刷槽清洗刷内孔。由于次要表面精度要求不高，一般在粗半精加工阶段即可完成，但对于那些同主要表面有密切关系的表面，如退刀槽，通常

13、置于主要表面精加工之后完成，以便保证它们的位置精度。加工顺序安排的一般原则：（1）基面先行原则（2）先粗后精原则（3）先主后次原则（4）先面后孔原则4.4定位基准的选择基准面的选择是工艺规程设计中重要的工作之一，基准面选择的正确与否，可以使加工质量得到保证，使生产力得到提高，否则，不但加工工艺过程中的问题百出，更有甚者，还会造成零件的大批量报废，使生产无法正常进行。1、粗基准的选择原则选择粗基准时，重点考虑如何保证各个加工面都能分配到合理的加工余量，保证加工面与不加工面的位置尺寸和位置精度，同时还要为后续工序提供可靠精基准。具体选择一般应遵下列原则：1)为了保证零件各个加工面都能分配到足够的加

14、工余量，应选加工余量最小的面为粗基准。2)为了保证零件上加工面与不加工面的相对位置要求，应选不加工面为粗基准。当零件上有几个加工面，应选与加工面的相对位置要求高的不加工面为粗基准。3)为了保证零件上重要表面加工余量均匀，应选重要表面为粗基准。零件上有些重要工作表面，精度很高，为了达到加工精度要求，在粗加工时就应使其加工余量尽量均匀。4)为了使定位稳定、可靠，应选毛坯尺寸和位置比较可靠、平整光洁面作粗基准。5)粗基准应尽量避免重复使用，特别是在同一尺寸方向上只允许装夹使用一次。因粗基准是毛面，表面粗糙、形状误差大，如果二次装夹使用同一粗基准，两次装夹中加工出的表面就会产生较大的相互位置误差。2、

15、精基准的选择原则选择精基准时，重点考虑是如何减少工件的定位误差，保证工件的加工精度，同时也要考虑工件装卸方便，夹具结构简单，一般应遵循下列原则：(1)基准重合原则，所谓基准重合原则是指以设计基准作定位基准，以避免基准不重合误差。(2)基准统一原则，当零件上有许多表面需要进行多道工序加工时，尽可能在各工序的加工中选用同一组基准定位，称为基准统一原则。基准统一可较好地保证各个加工面的位置精度，同时各工序所用夹具定位方式统一，夹具结构相似，可减少夹具的设计、制造工作量。(3)自为基准原则，有些精加工工序，为了保证加工质量，要求加工余量小而均匀，采用加工面自身作定位基准，称为自为基准原则。例如在导轨磨

16、床上磨削床身导轨时，为了保证加工余量小而均匀，采用百分表找正床身表面的方式装夹工件。(4)互为基准原则，为了使加工面获得均匀的加工余量和加工面间有较高的位置精度，可采用加工面间互为基准反复加工。(5)装夹方便原则，所选定位基准应能使工件定位稳定，夹紧可靠，操作方便，夹具结构简单。轴类零件的定位基面，最常用的是两中心孔。因为轴类零件各外圆表面、螺纹表面的同轴度及端面对轴线的垂直度是相互位置精度的主要项目，而这些表面的设计基准一般都是轴的中心线，采用两中心孔定位就能符合基准重合原则。而且由于多数工序都采用中心孔作为定位基面，能最大限度地加工出多个外圆和端面，这也符合基准统一原则。因此应选择两端中心

17、孔为基准，采用双顶尖装夹方法，以保证零件的技术要求。粗基准采用45钢的毛坯外圆。中心孔加工采用三爪自定心卡盘装夹45钢的毛坯外圆，车端面、钻中心孔。以毛坯外圆作粗基准，先加工一个端面，钻中心孔，车出一端外圆；然后以已车过的外圆作基准，用三爪自定心卡盘装夹(有时在上工步已车外圆处搭中心架)，车另一端面，钻中心孔。如此加工中心孔，才能保证两中心孔同轴。 机床的双顶尖装夹4.5划分加工阶段(1)划分方法 零件的加工质量要求较高时，都应划分加工阶段。一般划分为粗加工、半精加工和精加工三个阶段。如果零件要求的精度特别高，表面粗糙度很细时，还应増加光整加工和超精密加工阶段。公司经过研究决定自己公司不进行粗

18、加工，由别的企业代做，这样可以节约工时提高生产效率，我们直接进行半精加工和精加工。1）半精加工阶段 达到一定的精度要求，并保证留有一定的加工余量，为主要表面的精加工作准备。同时完成一些次要表面的加工（如紧固孔的钻削，攻螺纹，铣键槽等）。 2) 精加工阶段 主要任务是保证零件各主要表面达到图纸规定的技术要求。 (2)划分加工阶段的原因 1) 保证加工质量的需要 零件在粗加工时，由于要切除掉大量金属，因而会产生较大的切削力和切削热，同时也需要较大的夹紧力，在这些力和热的作用下，零件会产生较大的变形。而且经过粗加工后零件的内应力要重新分布，也会使零件发生变形。如果不划分加工阶段而连续加工，就无法避免

19、和修正上述原因所引起的加工误差。加工阶段划分后，粗加工造成的误差，通过半精加工和精加工可以得到修正，并逐步提高零件的加工精度和表面质量，保证了零件的加工要求。 2) 合理使用机床设备的需要 粗加工一般要求功率大，刚性好，生产率高而精度不高的机床设备。而精加工需采用精度高的机床设备，划分加工阶段后就可以充分发挥粗、精加工设备各自性能的特点，避免以粗干精，做到合理使用设备。这样不但提高了粗加工的生产效率，而且也有利于保持精加工设备的精度和使用寿命。 4.6制定工艺路线工艺路线的制定主要围绕“高效率” 、“高精度” 、“低成本”这三个方面来制定。也就是说要在符合现场条件以最高的效率，最低的成本来达到

20、零件的使用要求。应尽量采用通用机床进行加工，尽量使工序集中来提高生产率，以降低成本。工艺路线方案如下：铣凸耳滚槽铣平面 凹槽 钻孔清洗热爆去毛刺淬火回火车内孔磨 外圆 槽 控制边清洗探伤刷槽清洗刷内孔。4.7主要切削用量选择切削用量的原则是：粗加工时，一般以提高生产率为主，但也应考虑经济性和加工成本；半精加工和精加工时，应在保证加工质量的前提下，兼顾切削效率、经济性和加工成本。具体数值应根据机床说明书、刀具说明书、切削用量手册，并结合经验而定。1磨削深度t也称背吃刀量，在机床、工件和刀具刚度允许的情况下，t等于加工余量（2-3mm），这是提高生产率的一个有效措施。为了保证零件的加工精度和表面粗

21、糙度，一般应留一定的余量进行精加工。2主轴转速n主轴转速的单位是r/min，一般根据切削速度来选定。3进给速度Vf进给速度是指机床工作台在作插位时的进给速度，Vf的单位为mm/min。Vf应根据零件的加工精度和表面粗糙度要求以及刀具和工件材料来选择。4.8尺寸的确定尺寸公差是允许尺寸的变动量，是零件配合的基础。该轴加工精度较高22上偏差0下偏差5m20上偏差0下偏差5m第五章 工艺设备的选择 5.1机床的选择零件的加工精度和生产效率在很大程度上是由机床的使用性能决定的，因此机床种类及型号的选择至关重要。一般应遵循以下原则：机床的加工尺寸范围应与零件的外轮廓尺寸相适应；机床的精度应与工件的精度要

22、求相适应；机床的生产类型与零件的生产类型相适应；综合考虑所要加工齿轮轴的外轮廓尺寸及要加工表面所要达到的精度，选择如下机床：数控车床：立式铣床：加工中心外圆磨床滚齿机：高频淬火机5.2刀具的选择由于刀具材料的选择直接影响着生产率，工件的加工精度和表面质量，所以正确选择刀具材料是完成加工的一个重要部分。对该轴的加工,在数控车床上应选用硬质合金材料制成内孔车刀和用高速钢制成的切槽刀进行加工，在立铣床上应选用硬质合金制成的面铣刀；在外圆磨床上结束语通过这段时间对齿轮油泵的设计，加深了对我专业的认识。当我终于完成了所有打字、绘图、排版、校对的任务后整个人都很累，但同时看着电脑荧屏上的毕业设计稿件我的心

23、里是甜的，我觉得这一切都值了。这次毕业论文的制作过程是我的一次再学习，再提高的过程。在论文中我充分地运用了大学期间所学到的知识。 同时也对我国这类行业的认识，对以后工作有了深刻的影响，有极大的帮助。脚踏实地，认真严谨，实事求是的学习态度，不怕困难、坚持不懈、吃苦耐劳的精神是我在这次设计中最大的收益。我想这是一次意志的磨练，是对我实际能力的一次提升。 在今后的日子里，我仍然要不断地充实自己，争取在所学领域有更好的发展。致谢经过几个月的忙碌和学习，我的毕业设计课题也终于告一段落。通过这一阶段的学习，我受益匪浅，不仅锻炼了良好的逻辑思维能力，而且培养了弃而不舍的求学精神和严谨的工作作风。回顾此次毕业设计，首先我要感谢我的指导老师石磊老师。老师平日里工作繁忙，但在我做毕业设计的每个阶段，从选题到查阅资料及论文的修改等各个环节中都给予了我悉心的指导。除了敬佩老师的专业水平外，老师的治学严谨和高度负责的精神也是我学习的榜样。同时也要感谢为我创造学习条件的老师和同学们，毕业设计的顺利完成与他们的帮助也是分不开的