CA141汽车转向节的工艺设计及工艺装配设计 毕业设计说明书.doc

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1、毕业设计（论文）任务书毕业设计（论文）任务书 专业 机械设计制造及其自动化 班级 姓名 下发日期 2010-03-08 题目题目CA141 汽车转向节的工艺设计及工艺装配设计 专题专题 主主 要要 内内 容容 及及 要要 求求 设计内容：首先仔细分析所加工零件的主要表面、技术要求、生产纲领。制定一 套以上的本零件的加工工艺规程，认真分析各规程的优缺点，从中选择最优的，根据 这一规程，绘制出各个主要工序的工序卡片，设计主要工序的机床夹具，分析计算定 位误差，设计机床夹具的主要零件，设计刀具。 要求：根据 CA141 汽车转向节给定的零件图，制定出符合加工要求的工艺规程， 并对所制定各种规程进行可

2、行性和优化性比较，从中选出最好的工艺设计，设计其中 重点工序的工艺装备，要求的图纸量为折合零号图不少于 3.5 张，设计说明书不少于 两万字。 主要技主要技 术参数术参数 主要数据为： 1.零件图上的技术要求 2.零件的生产纲领大批量生产 进进 度度 及及 完完 成成 日日 期期 4.2 日4.22 日认真分析被加工零件的结构特点，分析主要加工表面的表面精度、尺 寸精度和其他面的相互闻之精度，绘制出该零件的零件图。 4.23 日5.20 日拟定零件的加工工艺规程，绘制各主要工序的工艺卡片。 5.216.3 日设计并绘制出机床夹具图、夹具零件图、拉刀结构。 6.4 日6.15 日整理设计计算结果

3、，撰写设计说明书。 （注：设计说明书的大部分内 容是穿插在上述内容中进行的） 616 日6.20 日：准备答辩。 6.23 日 ：毕业答辩。 教学院长签字日 期教研室主任签字日 期指导教师签字日 期 指 导 教 师 评 语 指导教师: 年 月 日 指 定 论 文 评 阅 人 评 语 评阅人: 年 月 日 答 辩 委 员 会 评 语 指导教师给定 成绩(30%) 评阅人给定 成绩(30%) 答辩成绩 （40%） 总 评 答辩委员会主席 签字 评 定 成 绩 摘要摘要 本文介绍了汽车转向节设计制造的整个过程，其中机械工艺规程部分详细说明零 件工艺分析，基准选择，工艺路线制定，加工经济度和加工方法的

4、经济选择，加工阶 段上述分析，毛坯的制造，拟定工艺路线，确定切削余量，毛坯决定的加工尺寸大小； 机床夹具设计，机床夹具包括一些主要的夹具组成，夹具的类型，夹具的功能，工件 在夹具上的位置，工件夹的夹紧，拉主销孔夹具设计，刀具设计部分包括的主要刀具， 拉刀的设计特点，种类，拉削销孔的主要刀具的设计。 有效的利用高效组合机床，不仅要效率，而且要确保该定位精度的要求，重点放 在加工过程和减少定位误差，加工效率高。组合夹具，专有夹具，操作简便，缩短了 辅助实践。合理有序的工序不足，以减少工件量，节约资源。 拉削主销孔夹具采用摇板与支撑组成的自我定位的支撑，让拉刀在这个拉削过程 中的切割保持和主销孔的同

5、轴度。机构简单，易于操作，并确保准确和精度，拉削过 程中就用一次行程可以完成拉削过程，提高加工效率。 拉刀的设计采用了组合式来源空拉刀设计方法，拉刀的特点分析，类型，材料和 其他问题，根据加工余量，大小，工件材料的设计需要的刀具。拉刀这种工具，具有 高效率，高精密加工的特点，在机械加工中被广泛的加工应用。 关键词 转向节 加工工艺 工艺路线 切削余量 机床夹具 夹具 拉刀 Abstarac This paper describes the car section of the manufacturing process to design the whole process of which

6、machinery of the order of the detailed description of the parts analysis, the benchmark choice of route development, precision machining and processing methods of economic choice, the processing stage of the Analysis rough the manufacture, preparation of the road, determined cutting cushion and proc

7、essing determine the size and rough; machine fixture of the function, the workpiece in the fixture on the location, folder Tight, pull the main pin hole fixture design, including the man tool of the design characteristics of Broach, Broach type, pin hole Broaching the main tool used by design. Effic

8、ient use of processing combination of machine tools, not only efficient, but also to ensure that the location accuracy requirements focus on processes and reduce the positioning error processing efficiency. A combination of fixture, proprietary fixture, easy to operate, shortened the time to support

9、. Reasonable and orderly process for steps to reduce the workload, saving resources. Broaching the main pin hole fixture with a shake-sales support of the self-targeted support to broach in Rafah in the process of cutting its own maintain and broach the main line of the pin hole. Bodies simple, easy

10、 to operate, and ensure the accuracy of processing Broaching process can be completed in one trip Broaching process, the processing efficiency. Broach the design using a modular design methods hole Broach, Broach analysis of the characteristics, types, materials and other issues, according to the cu

11、tting csshion, size, the workpiece materials designed for tool. Rafah processing tool has high efficiency, high- precision machining characteristics, it was widely machining applications. Keyword: Knuckle, technological manufacturing design, the line of the manufacture, fixture, broach 摘要摘要 2 ABSTAR

12、AC 3 第第 1 章章 绪言绪言 6 一 制定工艺路线6 二 夹具设计6 三 专用刀具设计6 第第 2 章章 零件分析零件分析 8 2.1 零件用途与使用环境.8 2.2 零件结构分析与工艺分析.8 2.3 计算生产纲领，确定生产类项 .11 第第 3 章章 转向节机械加工工艺规程转向节机械加工工艺规程 12 3.1 制定毛坯.12 3.2 基准的选择 .12 3.3 工艺路线的制定.13 3.3.1 定位基准的选择 13 3.3.2 加工经济精度与加工方法的选择 15 3.3.3 加工阶段的划分 16 3.3.4 拟定工艺路线 17 3.4 确定加工余量及毛坯尺寸、设计毛坯图.19 3.4

13、.1 毛坯机械加工余量确定 .19 3.4.2 设计毛坯图 .20 3.5 工序设计 .21 3.5.1 工序加工余量与加工尺寸 21 3.5.2 重要工序的详细介绍 .24 工序 1：铣上下耳内外端面 .24 工序 2：钻、扩主销孔 .25 工序 3：车轴颈台肩及端面 .26 工序 10：钻铰锥孔 .26 工序 14：精磨轴颈:27 3.5.3 重点工序加工精度保证措施 .28 第第 4 章章 夹具设计夹具设计 30 4.1 夹具概述 .30 4.1.1 机床夹具及其组成 .30 4.1.2 机床夹具的分类 .30 4.1.3 机床夹具的功用 .30 4.1.4 工件在夹具上的定位 .31

14、4.1.5 工件在夹具中的夹紧 .32 4.2 拉主销孔夹具设计 .34 4.2.1 研究加工图样 .34 4.2.2 拟定夹具的结构方案 .35 第第 5 章章 拉刀设计拉刀设计 38 5.1 分析拉刀特点与零件拉削数据 .38 5.1.1 拉削的主要特点 38 5.1.2 拉刀的多用及各部分作用 .38 5.1.3 拉削方式 .39 5.1.4 转向节拉削基本数据 .40 5.2 综合轮切式圆拉刀设计步骤： .40 参考文献参考文献 53 致谢致谢 54 附件附件 1 .55 附件附件 2 .62 第第 1 章章 绪言绪言 本次机械制造工艺设计的主要内容是对 CA141 型汽车转向节的加工

15、工艺过程进行分 析设计，使整个加工过程达到低能耗、高质量的目的。主要包括工艺路线拟定、方案 比较、制作工艺卡片夹具设计、刀具设计等方面。是一次结合大学所学多门专业课知 识的重要的实践设计。通过独立思考，老师指导，和同学的一些帮助，既巩固了在大 学中所学的专业知识，也在实践中锻炼自身的知识运用能力，为更进一步的学习和将 来的工作打下坚实的基础。 此次设计主要包括三大部分 一一 制定工艺路线制定工艺路线 根据被加工件转向节的实际结构，对所需加工的面进行仔细认真的测量，之后，对 加工过程进行分析。考虑在加工过程中，遵循简、省、精的原则，减少转向节的挪动 次数，以尽量减少加工误差，保证产品的装配质量，

16、以延长产品的使用寿命。设计多 套方案，通过多方面的考虑选出最佳方案，以便得到更加合理细致严密的加工工艺规 程， 二二 夹具设计夹具设计 机床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或刀具 有一个正确的位置，并在加工过程中保持这个位置不变。机床夹具通常可以分为五个 大类：分别是通用夹具、专用夹具、通用可调整夹具和成组夹具。在转向节的加工过 程中，由于转向节的不对称特殊结构，需要特别设计适合加工的专用夹具，使之能够 精确的固定在各种加工机械上，使之尽量少的产生加工误差。 三三 专用专用刀具刀具设计设计 转向节的加工工艺，包括铣、钻、锪、磨、拉削、扩等多种加工制造方法，对于不

17、同的加工步骤，都有相应的刀具配合使用，可以达到不同的加工精度，根据不同要求 进行选择。此次选用加工主销孔的拉刀，它大体上有拉削部分和夹持部分组成，拉刀 一般有很多刀齿，由于拉刀的后一个（或一组）刀齿高于前一个刀齿，因而能够在一 次拉削过程中，将工件余量金属材料逐层的切除掉，一次行程就可以完成粗、精加工， 并且加工结束后，被加工面具有很高的精度，拉刀主要有生产率高、加工精度和表面 质量高、加工范围广、结构简单的优点。所以本次设计采用的是综合轮切式圆拉刀。 第第 2 章章 零件分析零件分析 2.1 零件用途与使用环境零件用途与使用环境 转向节是汽车前桥转向部分的重要零件之一，它连接车轮与主销，传递

18、弯矩，达到 控制车轮转动，使车拐弯的功能，属于汽车运动部位的“关节” 。由于转向节的功能主 要是传递弯矩与扭矩，长期处于运动状态，手里较大且不均匀，因此在制造的过程中 需要选择硬度合适的材料和合理的加工方法以及加工尺寸。 2.2 零件结构分析与工艺分析零件结构分析与工艺分析 在机械制造业中，通常按照零件加工工艺过程的相似性，对结构复杂的各种零件大 体分为轴类零件、套类零件、盘环类零件、叉架类零件以及箱体五大类型，这几类零 件的结构形状、精度要求各具特点、加工所需的设备工装差异较大。 转向节集中了轴、套、盘环、叉架等四类零件的结构特点。 按结构特点，我们把转型节分为三部分进行精度分析。 1） 轴

19、颈部分 转向节轴颈精度要求狗的部位有四个外圆、2 个端面、两处圆角。即与轮毂轴承配合 的两个支撑轴颈、及端面，油封轴颈及端面，刹车）（ 09.00 025 . 0 - 6g40）（ 。 30.00- 0401 - 61f55）（0 054 . 0 - 8h85 盘止口两处圆角 R7-1、R4-1.5。除刹车盘止口处，上述加工面粗糙度）（0 025 . 0 - h11140 值不小于。两支撑轴颈对轴心线的同轴度不大于，端面对轴心线的 a Rm.80mm1.00 垂直度不大于 0.03mm。 R7-1mm 处是受力集中部位，要求有较高的强度， 油封轴颈端面易磨损，要求表mm85 面硬度高因此，在此

20、区域中频淬火，淬火深度，硬度。因淬火层深，区 mm6358HRC53 域较大，易产生淬火裂纹。对感应线圈的形状、规格、加热时间、冷却水温等参数要 求较严格，国外多采用冷压工艺，因冷压产生的塑性变形，不但使表面能获得较细的 表面粗糙度，而且也使表面层金属结构和性能发生变化，晶粒变细，并沿着变形最大 的方向延伸，有时呈纤维状，在表面留下有利的的残余应力，使零件抗疲劳强度、耐 磨性和耐腐蚀性都有显著改善，显微硬度可提高。而且具有效率高、无废品、 %4020 加工方便等优点。 在轴颈端头有长 28mm、M301.5h6 的螺纹，为了装螺母锁环，在螺纹全长上铣平台， 保证尺寸。mm260 028 . 0

21、 - 2） 法兰部分。 法兰面的功用是和刹车盘相配合的，其上有均布的的螺钉孔，轴心线的16.5mm-4 位置度为，法兰面对轴心线的垂直度为垂直度超差竟导致刹车时摩擦片.3mm0 .1mm0 与刹车毂贴合性差，影响刹车性能。轴心线是螺钉孔和限位螺钉孔位置度的测量基准， 因此，应以加工后的支承轴颈为定位基准钻螺钉孔。 限位螺钉孔与轴心线在同一水平线内，距离 60mm，限位螺钉控制前轮的转 1.5M16 向角。 法兰背面因锻造拔模角是斜面，为了螺母端面与法兰面贴合性好，每个螺钉孔均锪 有工的的陈坑。22 3） 叉架部分。 转向节的上下耳和法兰面均成叉架形体，精度高的部位有： （1） 主销孔。 主销孔

22、尺寸要求，是长 225 的断续长孔，最大实体状态同轴度不大于）（ 0,039 0 41H8 ，与轴心线的位置度不大于，到叉架底面距离。mm12.00.3mm0mm43 1 1 - 为了减小磨损，在主销孔内压入青铜衬套，尺寸，表面粗糙度不大于mm38 50.00 025, 0 a R 在压入衬套时转向节注油孔应与衬套油孔相吻合，使的量油棒通过。以便润m0.87 滑油通过油嘴压入衬套油槽内。 （2） 轴承窝座。 轴承窝座是放置止推轴承的。尺寸，端面至上耳内端面的距离）（mm1267 .30 0 H ，对主销孔的垂直度不大于 0.05mm。mm112 5.30 0 由于空间位置决定轴承窝座的加工只能

23、采用以主销孔定位锪窝座的加工方法，因工 艺系统的累积误差大于行位误差的要求，因此垂直度 0.05mm 不易保证。 （3） 锥孔。 锥孔小端直径，孔长度 55mm，锥度 1:8，小端面与量规不齐度为mm29 0.3mm，锥孔与塞规着色面积不小于 75%。 下耳外端面至锥孔中心线 34mm，两锥孔距离 160mm，至住锥孔中心线距离为 44mm。在加工中受锥铰刀制造误差和对刀误差的影响，锥孔与塞规着色面积不易达到 75%。 2.3 计算生产纲领，确定生产类项计算生产纲领，确定生产类项 零件图 1 是解放 CA1091 型汽车的转向节，该产品的年生产量是：Q=100000(台/年)， n=2（件/台

24、） ，设其备品率 a%=10%，机械加工废品率 b%=1%，现制定该转向节的接卸加 工工艺规程。 年生产纲领：N=Qn（1a%b%）=1000002（110%1%）=222000 件/年 该转向节的年生产纲领是 222000 件/年，现已知该产品为小型机械，根据机械制 造工艺设计手册差得，由生产类型与生产纲领的关系，可确定其生产纲领为大批生 产。 第第 3 章章 转向节机械加工工艺规程转向节机械加工工艺规程 3.1 制定毛坯制定毛坯 制定毛坯的主要依据主要是根据零件在产品中的作用和生产纲领以及零件本身的结 构。毛坯的种类和质量与机械加工关系密切，毛坯质量好、精度高，它们对保证加工 质量、提高劳

25、动生产率和降低机械加工工艺成本具有重要的作用。在选择毛坯的时候， 应从实际出发，出了要考虑零件的作用、生产纲领和零件的结构外，要充分考虑实际 情况。常用的毛坯的种类有：铸件、锻件、型材、焊接件、冲压件等。汽车转向节的 材料是合金工具钢 40Cr，该种材料主要用于较重要的调制零件，中等转速或者中等载 荷的零件，表面淬火后可作为载荷及耐磨性较高、而无很大冲击的零件，这些符合转 向节的工作特点。转向节结构复杂，轻度要求较高，毛坯均用模锻。模锻的毛坯制造 精度较高，加工余量小，生产效率高，而且金属材料经模锻后纤维组织的分布有利于 提高零件的强度。转向节毛坯经过模锻成型，切边，调质（调制处理硬度 255

26、-285HB ）,检查后，送往冷加工车间。 3.2 基准的选择基准的选择 从设计和工艺两个方面看基准，可以把基准分为两大类：即设计基准和工艺基准。 （一） 设计基准 设计者在设计零件时，根据零件在装配结构中的装配关系以及零件本身结构要素之 间的相互位置关系，确定标注尺寸（或角度）的起始位置。这些尺寸（或角度）的起 始位置称作设计基准。简言之，设计图样上所采用的基准就是设计基准。设计基准可 以是点、线或面。 （二） 工艺基准 零件在加工工艺过程中所采用的基准称为工艺基准。工艺基准又进一步可以分为： 工序基准、定位基准、测量基准和装配基准。 1 工序基准 在工序图上用来确定本工序所加工表面加工后的

27、尺寸、形状、位置的 基准，成为工序基准。在设计工序基准时，主要考虑一下三个方面的问题： 1）应首先考虑用设计基准为工序基准 2）所选工序基准应尽可能用于工件的定位和工序尺寸的检查 3）当采用设计基准为工序基准有困难时，可另选工序基准，但必须可靠的保证零件 设计尺寸的技术要求。 2 定位基准 在加工时用于工件定位的基准，称为定位基准。定位基准准是获得零 件尺寸的直接基准，占有很重要的地位。定位基准还可以进一步分为：粗基准、精基 准，另外还有附加基准。 （1） 粗基准和精基准 未经机械加工的定位基准称为粗基准，经过机械加工的定 位基准称为精基准。机械加工工艺规程中第一道机械加工工序所采用的定位基准

28、都是 粗基准。 （2） 附加基准 零件上根据机械加工工艺需要而专门设计的定位基准，称为附加 基准。 3 测量基准 在加工中或加工后用来测量工件的形状、位置和尺寸误差，测量时所 采用的基准，称为测量基准。 4 装配基准 在装配式用来确定零件或部件在产品中的相对位置所采用的基准，称 为装配基准。 3.3 工艺路线的制定工艺路线的制定 工艺路线的制定是整个加工制造过程的核心，也是至关重要的一步。工艺路线的制 定包括了如何选择定位基准、如何确定加工方法、如何安排交加工顺序以及热处理、 检验等工序步骤。选择最佳的工艺路线方案，可以极大的改善加工状况，节省材料， 减少工人的工作量。对于设计人员来说，这是需

29、要谨慎细心的设计工作。 3.3.1 定位基准的选择定位基准的选择 （一） 粗基准的选择 粗基准的选择对零件的加工会产生重要的影响，在选择粗基准的时候，一般应遵循下 列原则： 1 保证相互位置要求的原则 如果必须保证工件上加工表面与不加工表面的相互位 置要求，则应以不加工表面作为粗基准 2 保证加工表面加工余量合理分配的原则，如果必须首先保证工件某重要表面的余 量均匀，应选择该表面的毛坯面为粗基准 3 便于工件装夹的原则 选择粗基准时，不需考虑定位准确，夹紧可靠以及夹具结 构简单、操作方便等问题。为了保证定位准确，加紧可靠，要求选用的粗基准尽可能 凭证、光洁和有足够大的尺寸，不允许有锻造飞边、铸

30、造浇、冒口或其他缺陷。 4 粗基准一般不得重复使用的原则 如果能使用精基准定位，则粗基准一般不应被 重复使用。这是因为若毛坯的定位面很粗糙，在两次装夹中重复使用同一粗基准，就 会造成相当大的定位误差。 由于转向节的不对称结构，其粗基准一般选择轴颈与两耳端面。 （二） 精基准的选择 选择精基准时要考虑的主要问题是如何保证设计技术要求的实现以及装夹的准确、 可靠、方便，为此，一般应遵循下列原则： 1 基准重合原则 应尽可能选择被加工表面的设计基准为精基准。这称为基准重合 原则。 在对加工面位置尺寸有决定作用的工序中，特别是当位置公差要求很小的时候，一 般不应违反这一原则。因为违反了这一原则就必然或

31、产生基准不重合误差，增大加工 难度。 2 统一基准原则 党工件以某一精基准定位，可以比较方便的加工大多数（或所有） 其他表面，则应尽早的把这个基准面加工出来，并达到一定精度，以后工序均以它为 精基准加工其它表面。这称之为基准统一原则。 采用该原则可以简化夹具设计，可以减少工件搬动和翻转次数。 3 互为基准原则 某些位置度要求较很高的表面，常采用护卫基准反复加工的方法 来达到位置度要求。这称为互为基准原则。 4 自为基准原则 旨在减少表面粗糙度，减少加工余量和保证加工余量均匀的工序， 常以加工面本身为基准进行加工，称为自为基准原则。 5 便于装夹原则 所选择的精基准，应能保证定位基准可靠，夹紧机

32、构简单，操作 方便，这称为便于装夹原则。 6 转向节轴颈中心线和主销孔中心线及两中心线交点是零件的设计基础，也是所有 加工面的测量基准。因此在加工构成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。 转向节加工顺序有两种。一是以粗基准定位加工上下耳内外端面、主销孔。然后以 精加工的主销孔及上耳外端面定位加工中心孔，在以中心孔定位加工各轴mm41 39.00 0 颈外圆及端面，其他各部位的加工均以精加工后的支承轴颈和主销孔作为定位定位基 准。 第二种方法是粗基准定位铣端面打中心孔，以中心孔定位加工轴颈及端面，然后以 精加工支承周景作为定位基准加工主销孔。其他部位的加工同第一种方法。 国内

33、各种型号的载重车转向节加工多采用第二种加工顺序。第一汽车制造厂因换型 改造利用了部分设备，所以 CA141 转向节采用第一种加工顺序。 3.3.2 加工经济精度与加工方法的选择加工经济精度与加工方法的选择 各种加工方法所能达到的加工精度和表面粗糙度，都是在一定的范围的。所谓加工 经济精度是指在正常加工条件下（采用符合质量标准的设备、工艺装备和标准技术等 级的工人，不延长加工时间）所能保证的加工精度和表面粗糙度。 生产商加工精度的高低是用其可以控制的加工误差的大小来表示的。加工误差小， 则加工精度高；加工误差大，则加工精度低。 根据加工经济精度的因素选择加工方法，在选择加工方法时英考虑的主要问题

34、有： 1）所选择的加工方法能否达到零件精度的要求 2）零件材料的课加工性如何 3）生产率对加工方法有无特殊要求 4）工厂的工艺能力和现有加工设备的加工精度如何 根据转向节的加工要求与精度要求，选择了车削、铣削、磨削、拉削、钻孔、扩孔 等加工方法，在加工左右耳内外端面时，虽然不需要保证较高的精度，但是由于后面 的工序多次用到该面作为定位基准，所以选择铣削，提高精度。由于主销孔要与销有 密切的配合，因此需要高精度，低粗糙度，在加工时首先在钻床上钻扩孔，流出加工 余量，然后用拉削的加工方法，通过拉刀的一次行程就可以达到所需的精度，提高工 作效率。对轴的加工，由于轴颈大部分与其他零件进行配合，因此要严

35、格保证精度， 选择先车后磨的加工方法，用车削进行粗加工，磨削进行半精加工，精磨进行精加工， 通过三道工序达到所需的精度。 3.3.3 加工阶段的划分加工阶段的划分 1 加工阶段的划分 零件表面的加工是一个有粗到精的过程，通过若干工序的加工逐步达到质量的要求。 对加工精度要求较高的零件，按工序性质和内容不不同，将工艺路线划分为粗加工、 半精加工和精加工等阶段，各种加工阶段的基本要求如下： 1）粗加工阶段：粗加工阶段是切除毛坯黑皮和大部分加工余量，为以后加工提供精 准几面，并留出均匀而合适的余量。 2）半精加工阶段：半精加工阶段可提高精加工需要定位基准的准确性和控制精加工 余量，为主要表面的精加工

36、创造条件。 3）精加工阶段：该阶段主要为精度和粗糙度要求较高的表面进一步改善表面质量， 使零件加工表面达到技术要求。 4）光整加工阶段：光整加工阶段的重点是保证获得几个重点表面粗糙度或进一步提 高精度。 转向节的主销孔的加工分粗加工和精加工两个阶段，先由钻扩孔达到粗加工要求在 用拉削的加工方法进行精加工。轴颈的加工分成粗加工、半精加工和精加工三个阶段， 车削作为粗加工阶段加工方法，在磨床上完成半精加工和精加工三个阶段。其他部分 的加工都只有一个阶段。 在实际生产中，对于刚性好、精度要求不高或加工余量不大的工件，就不一定要严 格划分阶段，因为严格划分阶段不可避免的药增加贡献的数目，使成本高。而在

37、机械 加工工序中间，如果工件要进行热处理，则又必然要把工艺路线分为热处理前后两个 阶段，这是因为热处理往往要引起较大的变形，使加工精度和表面粗糙度下降，这时 常需要靠热处理后的机械加工予以修正。 2 划分加工阶段的目的 1）保证加工质量。 粗加工时，切除较厚的金属层，使工件发热而产生热变形，以 及因较大的切削力、夹紧力而产生工件的弹性变形等原因，使加工精度不高且较粗糙， 因此必须增加半精加工和精加工工序。 2）合理使用设备。 在各种加工过程中，根据加工阶段的特性，选择不同功率和特 点的机床进行加工，有利于合理使用设备。 3）粗加工阶段便于及时发现毛坯缺陷，以确定后续工作能进行，避免浪费工时，减

38、 少费用。 3.3.4 拟定工艺路线拟定工艺路线 根据汽车转向节的结构形状，主要加工面的精度要求，公差要求等方面，在设计工 艺路线时主要考虑以下几个方面： 1 由于转向节的两耳的不对称性结构，为转向节的精确装夹提供了困难，所以在加 工的过程中，应尽量减少转向节的挪动次数，尽可能的在同一个装夹位置时完成多项 加工工序，减少工件在装夹时产生的误差。 2 加工过程要满足同轴度要求、主要加工面的精度要求，以及孔系的尺寸和形位误 差。保证正确的装夹定位。 拟定工艺路线方案如下： 方案 1： 工序一：铣上、下耳内外端面 工序二：钻、扩主销孔 工序三：拉主销孔 工序四：钻绞锥孔 工序五：拉键槽 工序六：轴承

39、窝座 工序七：挤压衬套 工序八：铣端面钻中心孔 工序九：车轴颈台肩及端面 工序十：磋磨轴颈及端面 工序十一：精磨轴颈及端面 工序十二：钻法兰面螺钉孔 工序十三：中频淬火 工序十四：铣耳环侧面 工序十五：镗衬套孔 工序十六：车螺纹孔 工序十七：铣平台 方案 2： 工序一：铣上、下耳内外端面 工序二：钻、扩主销孔 工序三：拉主销孔 工序四：铣端面钻中心孔 工序五：车轴颈台肩及端面 工序六：粗磨轴颈及端面 工序七：钻法兰面螺钉孔 工序八：中频淬火 工序九：铣耳环侧面 工序十：钻绞锥孔 工序十一：拉键槽 工序十二：锪轴承窝座 工序十三：压挤衬套 工序十四：精磨轴颈及端面 工序十五：镗衬套孔 工序十六：

40、车螺纹孔 工序十七：铣平台 方案比较：方案一的工艺路线着重考虑了减少多次装夹产生的定位误差，但是只是 理论上考虑转向节的位置关系，而没有考虑到实际操作中机械设备的结构情况，因此， 虽然理论上减少了装夹次数，但是在实际的操作中缺增加了难度，造成了更多的定位 误差的产生，装夹此说也有所增加。总体上，方案一设计的路线没有达到最优的设计 效果，缺乏实践经验。方案二是在充分吸收方案一的经验基础上，结合工厂的实际生 产状况，加工设备的结构情况，从转向节的实际结构出发，根据不同的加工要求，主 要加工面有条理的分为：粗加工、半精加工、精加工阶段，以保证尺寸、精度、表面 粗糙度的要求。同时，将实际操作中，工件的

41、装夹次数减到最少，大大节省加工时间， 减少了工人的工作量，更重要的是将因装夹而产生的定位误差减少到最低，提高了产 品质量，减少了加工成本。因此，通过方案一盒方案二的比较，选择方案二作为最终 加工工艺路线。 经过综合考虑，最终确定转向节加工工艺过程如下： 表 2.1 转向节加工工艺过程 序号工序名称定位基准 1 铣上、下耳内外端面 2 钻、扩主销孔上、下耳内外端面 3 拉主销孔上、下耳内外端面与法兰面 4 铣端面钻中心孔上、下耳内外端面 5 车轴颈台肩及端面中心孔 6 粗磨轴颈及端面中心孔 7 钻法兰面螺钉孔轴颈外圆、端面及主销孔内圆面 8 中频淬火 9 铣耳环侧面轴颈外圆与主销孔内圆面 10

42、钻绞锥孔上、下耳内外端面与主销孔内圆 面 11 拉键槽上、下耳内外端面与主销孔内圆 面 12 轴承窝座下耳外端面与主销孔内圆面 13 挤压衬套上、下耳内外端面与主销孔内圆 面 14 精磨轴颈及端面中心孔 15 镗衬套孔轴颈外圆与法兰面 17 车螺纹孔中心孔 18 铣平台中心孔 3.4 确定加工余量及毛坯尺寸、设计毛坯图确定加工余量及毛坯尺寸、设计毛坯图 3.4.1 毛坯机械加工余量毛坯机械加工余量确定确定 已知锻件毛坯重量 17kg，锻件形状复杂系数为查机械加工工艺手册表 3.1- 3 S 56 知锻件的单边余量为：直径方向 2.3-3.0mm 水平方向为 2.5-3.0mm 3.4.2 设计

43、毛坯图设计毛坯图 （一）确定毛坯热处理 合金结构钢铸造后应该进行退火处理，以消除残余的铸造应力，细化内部金相组织， 使内部组织分布的更加均匀，从而大大改善加工性，提高工件的质量。 （二）确定毛坯加工余量与加工尺寸 零件尺寸加工余量锻件尺寸偏差 0 0.026 30 535 1.1 1.0 0.0096 0.025 40 545 1.0 1.1 0.030 0.049 55 560 1.4 0.8 0 0.054 85 690 1.2 1.0 66571 0.9 1.3 57562 0.9 1.3 2696275 1.1 1.0 （三）转向节毛坯图 3.5 工序设计工序设计 3.5.1 工序加工

44、余量与加工尺寸工序加工余量与加工尺寸 毛坯尺寸与零件设计尺寸之差车位加工余量，加工总余量的大小取决于加工过程中 各个工步切除金属层厚度的总和。每一工序所切除的金属层厚度称为 工序余量。工序总余量按照下式进行计算： 012n ZZZZ 式中： 0 Z 加工总余量 1 Z 工序余量 n工序次数 工序余量还可以定义为相邻两工序基本尺寸之差，工序余量有单边余量和双边余量 之分，零件非对称疾厄宫的非对称表面，其叫那个余量一般为单边余量。零件对称疾 厄宫的对称表面，其叫那个余量为双边余量。在转向节加工过程中，主销孔的加工、 轴颈外圆加工都是使用双边余量。对于，回转体的叫那个余量为双边余量，对于外圆 表面有

45、： 1 2 iii Zdd 对于内圆面： 1 2 iii ZDD 由于工序尺寸有公差，所以加工余量也必然在某个公差范围变化，其公差大小等于 本道工序尺寸公差与上道工序工序尺寸之和。余量公差可以表示为以下： maxminZba TZZTT 式中 Z T 工序余量公差 max Z 工序最大余量 min Z 工序最小余量 b T 加工面在本道工序的加工尺寸公差 a T 加工面在上道工序的工序尺寸公差 一般情况下，工序尺寸的公差按“入体原则”标注。即对被包容尺寸（轴的外径、 实体长、宽、高） ，其最大加工尺寸就是基本尺寸，上偏差为零，对包容尺寸（孔的直 径、槽的宽度） ，其最小加工尺寸就是基本尺寸，下

46、偏差为零。 综合考虑工序余量的各个影响因素，可有下面的计算公式： 1）对于单边余量 minayaab ZTRHee 2）对于双边余量 min /2 ayaab ZTRHee 确定加工余量的方法有三种：计算法、查表法和经验法。在此采用计算法和查表法 相结合的方法，得到的加工余量如下列举： 工序 1：铣上、下耳内外端面 （一）上耳：加工余量：5（双边余量） 加工尺寸：570.2 590.5 （二）下耳：加工余量：5（双边余量） 加工尺寸：1020.2 0 0.3 225mm 工序 2：钻扩主销孔 加工尺寸：72 0.3 0 39.6mm 工序 3：拉主销孔 加工余量：1.439（双边余量） 加工尺

47、寸 0.039 0 41mm 工序 4：铣端面、钻中心孔 加工余量：6 加工尺寸： 0 0.3 269mm ，1160.1 工序 5：车轴颈台肩及端面 （一）车轴颈外圆 1：加工余量：6（双边余量） 加工尺寸： 0.2 0.5 30 （二）车轴颈外圆 2：加工余量：5.25（双边余量） 加工尺寸： 0 0.15 40.75 （三）车轴颈外圆 3：加工余量：5.25（双边余量） 加工尺寸： 0 0.15 55.75 （四）车轴颈外圆 4：加工余量：5.25（双边余量） 加工尺寸： 0 0.15 85.75 工序 6：粗磨轴颈及端面 （一）车轴颈外圆 2：加工余量 0.25（双边余量）加工尺寸：

48、0 0.15 40.5 （二）车轴颈外圆 3：加工余量 0.27（双边余量）加工尺寸： 0 0.15 55.48 （三）车轴颈外圆 4：加工余量 0.25（双边余量）加工尺寸： 0 0.15 85.5 工序 7：钻法兰面螺孔： （一）钻两侧孔：叫那个尺寸： 14.5 60 （二）钻法兰面均布四孔：加工尺寸： 175 4 16.5 工序 9：铣耳侧面 加工余量：5 加工尺寸： 0 0.4 55 工序 10：钻绞锥孔 加工余量：30（双边余量） 加工尺寸：160 37.5 44 30 工序 11：拉键槽 加工余量：7.52 加工尺寸： 0.098 0.040 8 0.048 0 3.3 工序 12：轴承窝座 加工余量：9 加工尺寸： 0.3 0.1 67 0 0.3 55.8 工序 13：压挤衬套 加工尺寸： 0.045 0 37.7 工序 14：精磨轴颈及端面 （一）车轴颈外圆 2：加工余量：0.5（双边余量）加工尺寸： 0.009 0.025 40 （二）车轴颈外圆 3：加工余量：0.48（双边余量）加工尺寸： 0.030 0.049 55 （三）车轴颈外圆 4：加工余量：0.5（双边余量）加工尺寸： 0 0.054 85 工序 15：镗衬套孔 加工余量：0.3 加工尺寸： 0.05 0.025 38 工序 16：车螺纹 加工尺寸：M301