本科畢業設計（論文）通過答辯緒論近20年來，隨著科學與技術的迅速發展，特別是計算機科學與技術的迅速發展和廣泛應用，國外在發展自動化方面也進入了一個新的時期，出現了許多新的工具和軟件。自動化開始向柔性化發展，進入中小批量生產領域。在制定工藝過程中，為便于組織生產、安排計劃和均衡機床的負荷，常將工藝劃分為若干個工序。劃分工序時有兩個不同的原則，即工序的集中和工序的分散。工序集中的特點是：一是有利于采用自動化程度較高的高效率機床和工藝設備，生產效率高；二是工序數少，設備數少，可相應減少操作工人數和生產面積；三是工件的裝夾次數少不但縮短輔助時間，而且由于一次裝夾中可加工許多表面，有利于保證各表面之間的相互位置精度。工序分散的特點是:一是所用機床和工藝設備簡單，易于調整；二是對操作工人的技術水平要求不高；三是工序數多，設備數多，操作工人多，占用生產面積大。對機床夾具的基本要求是：一是穩定地保證工件的加工精度；二是提高機械加工的勞動生產率；三是結構簡單，有良好的結構工藝性和勞動條件；三是應能降低工件的制造成本。簡而言之，設計夾具時必須使加工質量、生產率、勞動條件和經濟性等幾方面達到辨證的統一。其中保證加工質量是最基本的要求。夾具設計的工作步驟為：一是研究原始材料，明確設計任務；二是考慮和確定夾具的結構方案，繪制結構草圖（定位裝置、夾緊裝置等等）；三是繪制夾具總圖；四是確定并標注有關尺寸和夾具技術要求；五是繪制夾具零件圖。此次設計的零件為CA141汽車左轉向節工藝規程及工裝設計。通過零件，分析了它的毛坯。在毛坯制造時的方法與原則，以及所選用的工藝等。本次設計總共分為兩部分,第一部分為工藝方面：主要包括零件的功用,結構特點,加工零件表面的設計基準,設計條件,毛坯的選擇,各個工藝方案的比較與取舍,確定機床與工藝裝備,填寫工藝過程卡片。第二部分主要為機床夾具設計：主要包括定位方案的確定,定位元件的選取,夾緊方案的選取等等。畢業設計是我們學完了大學的全部基礎課程、專業基礎課程以及專業課程并進行了生產實習以后進行的一次培養大學生的創新能力、實踐能力和創業精神的重要實踐環節，也是學生完成工程師基本訓練的重要環節。同時也是我們對能力的一次真正的鍛煉，它能激發我們的創新意識，增強我們的動手和動腦的能力，它使我們的思維開闊，同時也讓我們了解到如何把理論與實踐相結合。其目的是培養學生綜合運用所學專業和基礎理論知識，獨立解決本專業一般工程技術問題能力，樹立正確的設計思想和工作作風。本次畢業設計是理論與實踐的結合，目的在于檢驗學生大學四年的學習成果，培養我們綜合運用所學理論知識去分析和解決工程技術問題的能力，使學生建立正確設計思想和設計方法，通過畢業設計進一步鞏固、深化計算機制圖之基，即基本理論、基本概念、基本技能。畢業設計的范圍涉及大學四年所學的專業基礎課及專業課、選修課內容，知識含量大、跨度僅限于機械制造范圍。設計題目由指導教師提供，其設計內容均由學生自行編排，在鞏固專業知識之余意在培養思考、解決問題的能力，同時提倡創新精神。就個人而言，我通過這次畢業設計一方面能進一步培養我獨立思考的能力，另一方面能提高我與同學們互助協作的能力，為以后工作打下良好基礎，為偉大祖國建設貢獻我的力量。由于本人能力有限，經驗不足，設計過程中有不足之處，希望各位老師給予指教。我主要的是完成工藝的安排和夾具的設計，夾具是加工過程中最重要的一個組成部分，很多工件由于形狀和加工要求等等特殊的原因必須要使工件很好的定位后才能進行加工，所以也就出現了夾具以及專用的夾具。零件的分析1.1零件的作用轉向節（羊角）是汽車轉向橋上的主要零件之一，轉向節的功用是承受汽車前部載荷，支承并帶動前輪繞主銷轉動而使汽車轉向。在汽車行駛狀態下，它承受著多變的沖擊載荷，因此，要求其具有很高的強度。轉向節形狀比較復雜，集中了軸、套、盤環、叉架等四類零件的結構特點，主要由支承軸頸、法蘭盤、叉架三大部分組成。支承軸頸的結構形狀為階梯軸，其結構特點是由同軸的外圓柱面、圓錐面、螺紋面，以及與軸心線垂直的軸肩、過渡圓角和端面組成的回轉體；法蘭盤包括法蘭面、均布的連接螺栓通孔和轉向限位的螺紋孔；叉架是由轉向節的上、下耳和法蘭面構成叉架形體的。零件的叉頭部位上有兩個mm的孔，用以連接轉向節主銷和滾子軸承，使前輪可以繞主銷偏轉一定角度進而起到轉向的作用。法蘭面上有6的螺釘孔以及2M161.5-6H的螺紋孔，通過螺釘將法蘭面與制動器的制動盤連接在一起。轉向節的軸頸通過輪轂軸承與輪轂相連接內開檔部位mm的軸承窩，用以與汽車前橋大梁連接，實現轉向動作。叉架部位帶鍵槽的兩個錐形孔用以連接，上孔與轉向節臂連接，傳遞轉向時所需的力和扭矩，下孔與梯形臂相連接，通過橫向拉桿進而于右側轉向節相連接，左右轉向節協調，實現同步轉向。轉向節在整個機械轉向系統中的位置如下圖。1.2零件的工藝分析轉向節集中了軸、套、盤環、叉架等四類零件的結構特點。形狀較為復雜，如下圖：轉向節按三部分進行精度分析，它們之間存在著一定的位置度要求。現分述如下：1.2.1軸頸部分該組加工表面呈階梯狀分布，故稱階梯軸，加工表面包括：尺寸為mm的軸頸=1\*ROMANI及其倒角；尺寸為mm的軸頸=2\*ROMANII及其倒角，同時與軸頸=1\*ROMANI之間的環形槽；尺寸為39mm的軸頸=3\*ROMANIII；小徑為46mm，大徑為mm的軸頸=4\*ROMANIV；尺寸為的軸頸=5\*ROMANV及其圓角；尺寸為95mm的軸頸=6\*ROMANVI；尺寸為的六個螺釘孔以及尺寸為M16的兩個限位螺釘孔。其中主要加工表面分別有：軸頸=2\*ROMANII、軸頸=5\*ROMANV以及軸頸=6\*ROMANVI的左端面（剎車盤止口），三者的表面粗糙度Ra值均不大于0.8，軸頸=4\*ROMANIV的表面粗糙度Ra值不大于12.5。R7-1mm處是受力集中部位，要求有高的強度，mm油封軸頸端面易磨損，要求表面硬度高，因此，在此區域采用中頻淬火，淬深3~6mm，硬度53~55HRC。因淬火層深，區域大易產生淬火裂紋，對淬火工藝要求極為嚴格。在軸頸端頭有長29mm、M301.5h6的螺紋，為了裝螺母鎖環，在螺紋全長上銑平臺，保證尺寸mm。1.2.2法蘭面部分法蘭面其上有對稱均布的6mm的螺釘孔。限位螺釘孔2M161.5-6H與軸心線在同一水平面內，距離87.5mm。1.2.3叉架部分轉向節的上下耳和法蘭面構成叉架形體。主銷孔主銷孔尺寸要求mm，是長230.5mm的斷續長孔，最大實體狀態同軸度不大于0.012mm，與軸心線的位置度不大于0.3mm，到叉架底面距離56mm。軸承窩座軸承窩是放置止推軸承的，尺寸為mm，及67mm的沉頭孔組成，端面與上耳內端面的距離mm，對主銷孔的垂直度不大于0.05mm。由于空間位置決定軸承窩座的加工只能采用以主銷孔定位锪窩座的加工方法，因工藝系統的累計誤差大于形位公差的要求，因此垂直度0.05mm不易保證。錐孔錐孔小徑為29mm，錐度1：8，孔長50mm，小端面與量規不齊度為0.03mm，錐度與塞規著色面積不小于75%。上耳外端面距錐孔中心線距離為32mm，兩錐孔距離為163.5mm。至主銷孔中心線距離為44mm,在加工中受錐鉸刀制造錐角誤差和對刀誤差的影響，錐孔與塞規著色面積不以達到75%。叉架部分對表面粗糙度有較高要求的=的加工表面有：上下耳外端面，兩錐孔外端面表面粗糙度Ra均不大于12.5；主銷孔內表面及沉頭孔、錐孔鍵槽端面表面粗糙度Ra值不大于6.3；錐孔及錐孔鍵槽內表面粗糙度Ra值均不大于1.6。1.2.4上述加工表面之間有著一定的位置要求，主要是：（1）mm主銷孔與軸頸的軸心線位置度公差為0.3mm。（2）mm斷續孔的同軸度公差為0.012mm。（3）叉部內開檔的端面與mm孔的中心線的垂直度公差為0.05mm。（4）尺寸為95mm軸頸=6\*ROMANVI的左端面（剎車盤止口）與階梯軸中心線的垂直度公差為0.01mm.。（5）mm孔的端面與mm孔的垂直度公差為0.1mm。（6）6螺釘孔軸心線的位置度公差為0.15mm。（7）錐孔鍵槽槽寬的中心線與錐孔的中心線偏轉角度為30°，錐孔鍵槽的對稱度公差為0.02mm。（8）mm的軸頸=2\*ROMANII與中軸線的同軸度公差為0.01mm。（9）的軸頸=5\*ROMANV與中軸線的同軸度公差為0.01mm。（10）950.03mm的軸頸=6\*ROMANVI與中軸線的同軸度公差為0.03mm。由以上分析可知，對于這些加工表面而言，可以先加工其中一組表面，然后借助專用夾具加工其他組表面，并且保證它們之間的位置精度要求。2工藝規程設計2.1確定毛坯的制造形式零件材料為40MnB調質。考慮到汽車在行駛過程中要經常轉向，零件在整個工作過程中經常承受交變載荷和沖擊性載荷，因此應該選用鍛件，以使金屬纖維盡量不被切斷，保證零件工作可靠。由于零件的年產量為120000件，已達到大批生產的水平，而且零件的尺寸不大，故可采用模鍛成型。模鍛有以下優點：1.鍛件的內部組織結構堅實，可獲得較高的強度。2.鍛件的廢品少，因為鍛件沒有疏松、表面雜質、內部裂紋的缺陷。3.制成的小公差工件可以減少機加工工時。4.鍛件的表面質量高。5.生產效率高。考慮到經濟性和實用性，采用模鍛成型提高了生產率，保證加工精度，符合實際生產的要求。2.2基面的選擇零件左部位階梯軸，中部為法蘭盤，右部位叉部。零件存在不加工表面。2.2.1定位基準的選擇在工藝規程設計中，正確選項定位基準，對保證零件技術要求、合理安排加工順序有著至關重要的影響。定位基準有粗基準和精基準之分，用毛培上未經加工的表面做定位基準，這種定位基準稱為粗基準。用加工過的表面作定位基準，這種定位基準稱為精基準。在選擇定位基準時應根據零件的加工要求選擇精基準，然后再考慮選用哪一組表面作為粗基準才能把精基準加工出來。2.2.2粗基準的選擇粗基準的選擇原則：保證零件加工表面相對于不加工表面具有一定的位置精度的原則。合理分配加工余量的原則。便于裝夾的原則。粗基準一般不得重復使用的原則。當零件有不加工表面應以這些不加工表面作為粗基準；若零件有若干個不加工表面時，則應以與加工表面要求相對位置精度較高的不加工表面作為粗基準。對于一般的軸類零件而言，以外圓作為粗基準是完全合理的，但對本零件來說，它是個異型件，如果以階梯軸的的軸頸=5\*ROMANV外圓表面（或mm的軸頸=2\*ROMANII外圓）表面作基準（四點定位），則可能造成這一組內外圓柱表面與零件的叉部相對的位置要求及加工精度無法達到。現選取叉部上、下耳錐孔不加工的外輪廓表面和法蘭面作為粗基準，利用一組專用夾具，氣動夾緊，達到完全定位。2.2.3精基準的選擇1.基準重合原則應盡可能選擇加工表面的設計基準為精基準，這樣可以避免由于基準不重合引起的定位誤差。2.統一基準原則應盡可能選擇用同一組精基準加工工件上盡可能多的加工表面，以保證各加工表面的相對位置關系。3.互為基準原則當工件上兩個加工表面之間的位置精度要求比較高時，可采用兩個表面互為基準反復加工的方法。4.自為基準原則一些表面的精加工工序，要求加工余量小而均勻，常以加工表面自身為精基準。精基準的選擇原則：應有利于保證加工精度，并使工件裝夾方便，在選擇時主要注意基準重合、基準統一原則，當設計基準與工序基準不重合時，應進行尺寸換算。轉向節軸頸中心線和主銷孔中心線以及兩中心線交點是零件的設計基準，也是所有加工表面的測量基準，因此在加工過程中均以中心線和精加工后的支承軸頸及主銷孔作為定位基準。2.3工藝規程的設計原則必須可靠保證零件圖紙上所有技術要求的實現，即保證質量，并要提高工作效率。保證經濟上的合理性，即要成本低，消耗小。保證良好的安全工作條件，盡量減輕工人的勞動強度，保障生產安全，創造良好的工作環境。要從實際出發，制訂的工藝規程應立足于本企業的實際條件，并具有先進性，盡量采用新技術、新工藝、新材料。所制訂的工藝規程隨實踐的檢驗和工藝技術的發展與設備的更新，應能不斷的修訂完善影響轉向節的機械加工工藝過程的因素有很多，其中主要是生產類型，同時還要考慮企業的現有設備狀況，對于成批生產，雖然按流水線的生產方式進行，但沒有嚴格的節拍，生產中以普通機床為主進行機械加工，也采用部分專業機床和專用夾具。對于大量，加工過程按比較嚴格的節拍在流水線上進行或在自動流水線上進行。2.4制定工藝路線制定工藝路線的出發點，應當是使零件的幾何形狀、尺寸精度及位置精度等技術要求能得到保證。在生產綱領已確定為大批生產的條件下，可以考慮采用萬能性機床配以專用夾具，并盡量使工序集中來提高生產率。除此之外，還應當經濟效果，以便使生產成本盡量下降。工藝路線方案一模鍛正火處理工序1銑上、下耳內外端面。工序2鉆、擴mm主銷孔。工序3拉削mm主銷孔。工序=4\*ROMAN4銑軸頸端面，鉆中心孔并倒角60°。工序5車mm的軸頸=1\*ROMANI、mm的軸頸=2\*ROMANII、的軸頸=3\*ROMANIII、小徑為，大徑為mm的軸頸=4\*ROMANIV、的軸頸=6\*ROMANVI的臺肩及端面，分別倒角2,1。工序6粗磨mm的軸頸=2\*ROMANII。工序7粗磨的軸頸=5\*ROMANV。工序8粗磨R7圓角。工序9粗磨的軸頸=6\*ROMANVI的端面(剎車盤止口)。工序10銑法蘭面兩端寬度27.5mm，深度不大于4mm平面。工序11鉆、鉸法蘭面上6mm的螺釘孔，限位螺釘孔底孔215mm并倒角120°。工序12攻螺紋M161.5-6H。工序13中頻淬火mm的軸頸=2\*ROMANII、的軸頸=5\*ROMANV及R7圓角、950.03mm的軸頸=6\*ROMANVI的左端面(剎車盤止口)。工序14銑上、下耳環錐孔兩側端面。工序15鉆、鉸小徑為28mm，大徑為35mm，錐度1：8錐孔。工序16拉鍵槽。工序17锪67mm及mm組成的軸承窩座。工序18精磨mm的軸頸=2\*ROMANII。工序19精磨的軸頸=5\*ROMANV。工序20精磨R7圓角。工序21精磨950.03mm的軸頸=6\*ROMANVI的端面(剎車盤止口)。工序22鉆錐形油孔。工序23攻油孔錐螺紋ZG1/。工序24車長29mm、M301.5h6的螺紋。工序25銑螺紋缺口面。工序26去毛刺，修螺紋。工序27清洗。工序28最終檢查。工藝路線方案二模鍛正火處理工序1銑兩端面及鉆中心孔并倒角60°。工序2車削mm的軸頸=1\*ROMANI、mm的軸頸=2\*ROMANII、的軸頸=3\*ROMANIII、小徑為，大徑為mm的軸頸=4\*ROMANIV、的軸頸=6\*ROMANVI的臺肩及端面，分別倒角2,1。工序3銑上、下耳內外端面。工序4鉆擴mm主銷孔。工序5拉削mm主銷孔。工序6粗磨mm的軸頸=2\*ROMANII、的軸頸=5\*ROMANV及R7圓角、的軸頸=6\*ROMANVI的端面(剎車盤止口)。工序7中頻淬火mm的軸頸=2\*ROMANII、的軸頸=5\*ROMANV及R7圓角、的軸頸=6\*ROMANVI的左端面(剎車盤止口)。工序8銑法蘭面兩端寬度27.5mm，深度不大于4mm平面。工序9鉆、鉸法蘭面上6mm的螺釘孔，限位螺釘孔底孔215并倒角120°。工序10攻螺紋M161.5-6H。工序11銑上、下耳環錐孔端面。工序12鉆、鉸小徑為mm，大徑為mm，錐度1：8錐孔。工序13拉鍵槽。工序14锪mm及mm組成的軸承窩座。工序15精磨軸頸及端面。工序16鉆錐形油孔。工序17攻油孔錐螺紋ZG1/。工序19車長29mm、M301.5h6的螺紋。工序20銑螺紋缺口面。工序21去毛刺，修螺紋。工序22清洗。工序23最終檢查。工藝方案比較與分析上述兩個工藝方案特點在于：方案一是先加工叉部上、下耳內外端面，然后依次為精基準銑軸頸端面，鉆中心孔后加工軸頸部分，進而加工主銷孔等待加工表面。方案二是先銑軸頸端面，鉆中心孔，然后加工軸頸部分，進而進行其他工序的加工。兩種工藝方案比較可以看出：先加工叉部上、下耳內外端面精度有利于保證，以此作為精基準有利于以后各工序的位置精度和形位公差的達到。方案二中先加工軸頸部分不利于叉部相對的位置要求及加工精度要求。從工序的復雜程度來說，方案二明顯優于方案一，在對軸頸部分磨削過程中，方案一中工序6、7、8、9粗磨各段支承軸頸及R7-1和剎車盤止口，采用傳統加工工藝，利用外圓磨床及端面外圓磨床需分別加工，三次裝夾易產生定位誤差，而后的精加工也是如此，費時費力，不利于加工精度的保證。反觀方案二中對于支承軸頸及R7-1和剎車盤止口的磨削工序6代替了方案一中的工序6、7、8、9，工序17代替了工序20、21、22、23，采用的是進口雙面砂輪端面外圓磨床ARPL-A，一次裝夾解決問題，減小了由于工藝系統誤差和定位誤差對加工各外圓位置精度的影響。現就此將方案二中的工序6及工序17移至方案一，取代原有的工序6、7、8、9、20、21、22、23，修正后的工藝過程如下：模鍛正火處理工序1銑上、下耳內外端面。工序2鉆、擴mm主銷孔。工序3拉削mm主銷孔。工序=4\*ROMAN4銑軸頸端面，鉆中心孔并倒角60°。工序5車mm的軸頸=1\*ROMANI、mm的軸頸=2\*ROMANII、的軸頸=3\*ROMANIII、小徑為，大徑為mm的軸頸=4\*ROMANIV、的軸頸=6\*ROMANVI的臺肩及端面，分別倒角245°,145°。工序6粗磨mm的軸頸=2\*ROMANII、的軸頸=5\*ROMANV及R7圓角、的軸頸=6\*ROMANVI的端面(剎車盤止口)。工序7銑法蘭面兩端寬度27.5mm，深度不大于4mm平面。工序8鉆、鉸法蘭面上6mm的螺釘孔，限位螺釘孔底孔215mm并倒角120°。工序9攻螺紋M161.5-6H。工序10中頻淬火mm的軸頸=2\*ROMANII、的軸頸=5\*ROMANV及R7圓角、950.3mm的軸頸=6\*ROMANVI的左端面(剎車盤止口)。工序11銑上、下耳環錐孔兩側端面。工序12鉆、鉸小徑為28mm，大徑為35mm，錐度1：8錐孔。工序13拉鍵槽。工序14锪67mm及mm組成的軸承窩座。工序15精磨軸頸及端面。工序16鉆螺紋底孔4-6mm及倒角。工序17鉆錐形油孔。工序18攻螺紋4-M8及油孔錐螺紋ZG1/。工序19車長29mm、M301.5h6的螺紋。工序20銑螺紋缺口面。工序21去毛刺，修螺紋。工序22清洗。工序23最終檢查。2.5機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定“左轉向節”零件的材料為40MnB調質，硬度為255~285HBS，毛坯重量約為17kg，生產類型為大批量生產，采用在鍛錘上合模模鍛毛坯。根據上述原始資料及加工工藝，分別確定各加工表面的加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸如下：階梯軸部分外圓表面考慮其加工長度199mm，與其連結的非加工外圓表面直徑為950.3mm此時直徑余量查《工藝手冊》2.2-25得，其厚方向單邊余量值規定為2.02.5mm，現取2Z=5mm已能滿足加工要求,階梯軸錐部選取毛坯小徑徑為40mm，大徑61mm。須知厚度偏差，查（以下簡稱《工藝手冊》）表2.2-17，得小徑，大徑。外圓表面沿軸線長度方向的加工余量及公差查《工藝手冊》2.2-14，其中鍛件重量為13kg，其中把零件分為軸部分和另一部分，鍛件的復雜形狀系數為：其中為鍛件重量。為相應的鍛件外廓包容質量。轉向節毛坯為非圓形鍛件==經計算S=0.19和0.17，查表確定鍛件復雜形狀系數為（較復雜），鍛件材料屬于中碳低合金鋼，即鋼的最高含碳量小于0.65%，或合金元素含量小于3.0%的合金鋼，因而材質系數取，鍛件輪廓尺寸（長度方向）為280180250mm故長度方向偏差為，軸頸部分兩段分別為、.長度方向的余量查《工藝手冊》2.2-25,其余量6.0mm。兩主銷孔mm。毛坯為實心，不沖出孔。兩內孔精度要求界于IT8-IT9之間，參照《工藝手冊》2.3-9及表2.3-12確定工序尺寸及余量為：鉆孔：39mm擴孔：40.5mm2Z=1mm拉孔：mm2Z=0.5mm兩主銷孔要求有較高的同軸度，因而選擇拉削。帶鍵槽的兩錐孔（小徑為28mm，大徑為35mm，錐度1：8錐孔）兩錐孔內表面的精度要求為IT7-IT8之間，參照《工藝手冊》2.3-9及表2.3-12確定工序尺寸及余量為：鉆孔：24mm鉸孔：28mm，35mm，錐度1：8錐孔2Z=4拉鍵槽：寬度為mm，高度為mm（表面精度取決與拉刀的精度）锪mm及mm組成的軸承窩座mm孔的內表面精度要求為IT8-IT9之間，參照《工藝手冊》2.3-9及表2.3-12確定工序尺寸及余量為：在原有主銷孔的基礎上，粗鏜：66mm2Z=25mm半精鏜：67mm2Z=1mmmm孔的內表面精度要求為IT11-IT13之間，參照《工藝手冊》2.3-9及表2.3-12確定工序尺寸及余量為：粗鏜：64mm2Z=23mm粗鏜：mm2Z=21mm四個M8的螺紋孔參照《工藝手冊》2.3-20表確定工序尺寸及余量為：鉆孔：6.8mm攻螺紋：M81.5深度為11mm2Z=1.2mm法蘭面上兩個凹槽（長為126mm、寬為27.5mm、深為最大4mm）對于該凹槽表面精度沒有要求粗銑深度不大于4mm即可，不必制定加工工序。法蘭面6mm螺釘孔及限位螺釘孔2M16參照《工藝手冊》表2.3-20確定工序尺寸及余量為：六個mm螺釘孔的加工其內表面精度要求為IT9以上：鉆孔：12mm鉸孔：mm2Z=0.3mm兩個M161.5限位螺釘孔：鉆孔：14mm攻螺紋：M161.52Z=2mm9.mm兩主銷孔外端面的加工余量（加工余量的計算長度為230.5mm）（1）按照《工藝手冊》表2.2-25，取加工精度，鍛造復雜系數，則兩孔外端面的單邊加工余量為2.03.0mm，取Z=2mm。鍛件的公差按照《工藝手冊》表2.2-14，材質系數，復雜系數，則鍛件的偏差為mm。（2）銑削余量：銑削的公稱余量（單邊）為粗銑：231.5mmZ=0.5mm半精銑：230.5mm銑削公差：現規定本工序的加工精度為IT911級，因此可知本工序的加工公差為由于毛坯及以后各道工序(或工步)的加工都有加工公差，因此所規定的加工余量其實只是名義上的加工余量。實際上，加工余量有最大加工余量和最小加工余量之分。由于本設計規定的零件為大批生產，應該采用調整法加工，因此計算最大。最小加工余量時，應按調整法加工方式以確定。mm兩主銷孔外端面尺寸加工余量和工序間余量及公差分布圖如下：由圖可知：毛坯的名義尺寸：230.5+22=234.5mm毛坯的最大尺寸：234.5+3.0=237.5mm毛坯的最小尺寸：234.5-1.5=233mm粗銑后最大尺寸：230.5+0.52=231.5mm粗銑后最小尺寸：231.5-0.22=231.28mm半精銑后尺寸與零件圖尺寸應相等，即230.5mm。2.6確定切削用量及基本工時工序1：銑上、下耳內外端面加工條件工件材料：40MnB調質，抗拉強度=980MPa。模鍛。加工要求：粗銑、半精銑上、下耳內外端面使兩外端面尺寸達到230.5mm，表面粗糙度達到Ra=12.5.兩內端面的尺寸達到97mm，表面粗糙度達到Ra=6.3。選用機床：專用銑床Q2-076選用刀具：端面銑刀，=80mmZ=5確定銑削用量根據《工藝手冊》中表3-28，查得=0.08mm/z根據《工藝手冊》中表3-30，查得v=1m/s進給量f=Z=0.085=0.40mm/r切削深度=3.75mm加工轉速===238.9r/min取n=355r/min，則切削速度v===89.2mm/s確定銑削時間T===0.92min工序2鉆、擴mm主銷孔加工條件工件材料：40MnB調質，抗拉強度=980MPa。模鍛。加工要求：通過鉆、擴孔使主銷孔的尺寸及位置精度達到設計要求的40.5mm選用機床：兩面十軸組合鉆床2HS-U3212A426選用刀具：鉆孔——39標準麻花鉆擴孔——40.5標準擴孔鉆確定鉆削用量確定進給量f根據《機械工藝師手冊》表28-10可查出f=0.470.57mm/r，查機床說明書，取f=0.43mm/r。===19.5mm。根據《工藝師手冊》表28-8可查出，鉆頭強度所允許的進給量f>1.75mm/r。由于機床允許的軸向力=15690N，允許的進給量f>1.8mm/r。由于所選的進給量f最小，故所選f可用。確定切削速度v、軸向力F、轉矩T及切削功率，根據《工藝師手冊》表28-15，可查得=18m/min=4732N=51.69Nm=1.25kw對所得結果進行修正。由《工藝師手冊》表28-3，=0.88，=0.75，故=180.880.75=11.22m/min查機床說明書，取n=250r/min實際切削速度為v===30.62m/min由《工藝師手冊》表28-3，==1.06故F=47621.06=5016N T=51.691.06=54.8Nm確定擴削用量確定進給量f根據《機械工藝師手冊》表28-31，可查出=（2.22.4），查機床說明書，取f=0.8mm/r。確定切削速度v及n,根據表28-33取=25m/min。修正系數：=0.88=1.02故=250.881.02=11.22m/min查機床說明書，取n=160r/min實際切削速度v===20.36m/min鉆削加工時間T=i=2=0.87min擴削加工時間T=i=2=0.72min工序3拉削mm主銷孔加工條件工件材料：40MnB調質，抗拉強度=980MPa、模鍛。加工要求：通過反復拉削至主銷孔設計要求的mm、表面粗糙度Ra=6.3。選用機床：臥式拉床7A520選用刀具：圓孔拉刀=41mm確定拉削用量根據《工藝手冊》中表3-38，查得v=0.05m/s加工轉速===0.39r/s取=25r/min，則切削速度v===0.12m/s確定拉削時間T=式中—單面余量0.25mml—拉削表面長度230.5mm—考慮校準部分的長度系數，取1.2k—考慮機床返回行程系數，取1.4v—拉削速度（m/min）—齒升量，取0.02mmZ—拉刀同時工作齒數，z=p—拉刀齒距p=(1.251.5)=1.35=20mm拉刀同時工作齒數z==12T=10=0.56min工序=4\*ROMAN4銑軸頸端面，鉆中心孔并倒角60°加工條件工件材料：40MnB調質，抗拉強度=980MPa、模鍛。加工要求：粗銑軸頸兩端面，鉆中心孔。選用機床：XZ21.4型銑端面鉆中心孔機床選用刀具：圓柱銑刀=100mmZ=5復合中心鉆=4mm確定銑削用量根據《工藝手冊》中表3-29，查得=6mm，=0.12mm/z。根據表3-30，查得v=0.7m/s進給量f=Z=0.126=0.72mm/r，取f=1.02mm/r。加工轉速===222r/min取n=162r/min，則切削速度v===50.8m/min確定銑削時間T===0.32min確定鉆削用量根據《工藝手冊》中表3-35，查得=2mm，=0.0588mm/z。根據表3-30，查得v=0.2m/s加工轉速===955r/min取n=1090r/min，則切削速度v===13.7m/min確定鉆削時間T===0.21min工序5車軸頸臺階及端面加工條件工件材料：40MnB調質，抗拉強度=980MPa、模鍛。加工要求：粗車軸頸兩端面，為粗磨留有余量。選用機床：專用液壓仿形車床選用刀具：專用成形車刀=76mm車軸頸臺階及端面根據《工藝手冊》中表3-19，查得=1mm，f=0.4mm/z。根據表3-30，查得v=0.5m/s加工轉速===6.29r/s取n=6.3r/s，則切削速度v===1.50m/s確定車削時間T===82.14s工序6粗磨各段軸頸及端面加工條件工件材料：40MnB調質，抗拉強度=980MPa、模鍛。加工要求：粗磨軸頸兩端面，保證尺寸在精磨要求的尺寸范圍內，留有適當的余量。選用機床：雙砂輪端面外圓磨床4RPL-A選擇砂輪：根據《工藝手冊》第三章中磨料的選擇各表查得，結果為：1/504103D100M100其含義為：砂輪磨料為人造金剛石，粒度為，直徑50mm，厚度3mm，孔徑10mm，磨料層深度3mm，結合劑為青銅結合劑，濃度100。確定磨削用量砂輪轉速=1500r/min，=27.5m/s。軸向進給量=0.5B=0.53=1.5mm工件速度=10m/min徑向進給量=0.02mm/雙行程3.確定磨削工時=i==1.52min工序7銑法蘭面兩端寬度27.5mm，深度不大于4mm平面。加工條件加工要求：銑法蘭面兩端寬度27.5mm，深度不大于4mm平面。選用機床：X63臥式銑床選用刀具：高速鋼鑲齒三面刃銑刀=60mmZ=6確定銑削用量根據《切削手冊》表3-3查得，=0.08mm/齒切削速度：查有關手冊，確定v=0.45m/s即27m/min，則===143r/min現采用T68臥式銑床，根據機床說明書，取=160r/min。故實際切削速度v===30m/min當=160r/min時，工作臺的每分鐘進給量應為=Z=0.086160=76.8mm/min查機床說明書，取=86m/min。確定切削工時由于是粗銑，整個銑刀刀盤不必銑過整個工件，利用作圖法，可得出銑刀的行程=135mm，則機動工時：T===1.56min工序8鉆、鉸法蘭面上6mm的螺釘孔，限位螺釘孔底孔215mm并倒角120°加工條件加工要求：通過鉆、擴使得法蘭面上的孔達到設計要求選用機床：臥式鉆擴組合機床選用刀具：鉆孔—12mm標準麻花鉆14.5mm標準麻花鉆鉸孔—12.3mm標準鉸刀確定鉆削用量根據《工藝手冊》中表3-44查得f=0.28mm/r，v=12m/s，n=320r/min確定鉸削用量確定進給量f根據《切削手冊》表28-31，可查出，f=0.2mm/r，查機床說明書，取f=0.2mm/r。確定切削速度v及n,根據表28-33取=8m/min。修正系數：=0.88=1.02故=80.881.02=7.18m/min===185r/min查機床說明書，取n=195r/min實際切削速度v===7.53m/min鉆削加工時間===0.33min===0.33min鉸削加工時間T===0.76min倒角仍取n=960r/min，手動進給。工序9攻螺紋M161.5-6H加工條件加工要求：攻螺紋M161.5選用機床：臥式組合鉆床選用刀具：絲錐=16mmp=1.5mm2．確定攻螺紋的及相關參數f=1.5mm/r=160r/min按機床選取=130r/min，則v=3.25m/min。機動工時l=14mm，=3mm，=3mmT=i=2=0.41min工序10中頻淬火mm的軸頸=2\*ROMANII、的軸頸=5\*ROMANV及R7圓角、950.3mm的軸頸=6\*ROMANVI的左端面(剎車盤止口)。工件材料：40MnB調質，抗拉強度=980MPa。模鍛。加工要求：通過中頻淬火使工件軸頸具備相應的力學性能，表面精度達到設計要求，淬火層36mm，硬度5355HRC。選用設備：中頻淬火機GC212工序11銑上、下耳環錐孔兩側端面。加工條件工件材料：40MnB調質，抗拉強度=980MPa。模鍛。加工要求：通過粗銑、半精銑使上、下耳環錐孔兩側端面達到設計要求的尺寸及精度要求。選用機床：X62型臥式銑床。選用刀具：三面刃盤銑刀=110mm周齒=20，端齒=6。由于加工鋼料抗拉強度=980MPa在6001000MPa范圍內，故選擇前角=15°，后角=12°（周齒）=12°（端齒）。確定銑削用量（1）根據《切削用量手冊》表3-3，X62型臥式銑床的功率為7.5kw,（表4.2-38），工藝系統剛性中等，細齒盤銑刀加工鋼料，查得每齒進給量=0.060.1mm/z，現取=0.07mm/z。（2）切削速度v和工作臺每分鐘進給量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根據X32型臥式銑床主軸轉速（表4.2-39），選擇n=130r/min2.17r/s實際切削速度v===0.75m/s工作臺每分鐘進給量=0.0720130=182mm/min根據X32型臥式銑床工作臺進給量（表4.2-40），選擇=150mm/min則實際每齒進給量為f==0.058mm/z確定銑削工時T=i==0.86min工序12鉆、鉸小徑為28mm，大徑為35mm，錐度1：8錐孔。加工條件工件材料：40MnB調質，抗拉強度=980MPa。模鍛。加工要求：先鉆24mm底孔，然后鉆鉸錐孔，保證端面與塞規不齊度0.3mm-0.3mm，錐孔與錐度塞規接觸面積不小于75，Ra=1.6。選用機床：Z550型立式鉆床選用刀具：鉆孔—28.8mm標準麻花鉆鉸孔—硬質合金Y15錐鉸刀小徑為28mm，大徑為35mm，錐度1：8確定鉆削用量根據《切削用量手冊》表2.7f=0.220.35mm/r現取f=0.28mm/r根據《切削用量手冊》表2.13v=8m/min所以===95r/min按機床選取=100r/min（《切削用量手冊》表2.35）實際切削速度v===8.4m/min3.確定鉸削用量根據《切削用量手冊》表2.25f=0.30.5mm/r現取f=0.4mm/r，v=8m/min所以===72.79r/min按機床選取=150r/min（《切削用量手冊》表2.35）實際切削速度v===6.92m/min確定鉆削工時T=i==0.57min確定鉸削工時==T=i=0.68min工序13拉鍵槽。加工條件工件材料：40MnB調質，抗拉強度=980MPa。模鍛。加工要求：保證鍵槽與豎直方向夾角為30°，深度均勻。尺寸和精度符合要求。選用機床：L8110型臥式內拉床選用刀具：鍵槽拉刀B-8mm，L=660mm，=21.5mm，=18mm，=450mm2．確定拉削用量根據《工藝手冊》表4.7-45，查得v=211m/min，現取v=5m/min。確定拉削時間T=i==1.02min工序14锪67mm倒角145°及mm組成的軸承窩座。加工條件工件材料：40MnB調質，抗拉強度=980MPa。模鍛。加工要求：保證其形位公差要求及精度和尺寸要求即可。選用機床：立式金剛鏜床選用刀具：锪鉆—67mm—85mm確定鏜削用量根據有關資料介紹，锪沉頭孔是進給量及切削速度約為鉆孔時的，故f==0.43=0.15mm/rv==15.3=5.10mm/r===24.24r/min===19.10r/min按機床選取=24r/min，=20r/min。所以實際切削速度===5.05m/min===5.33m/min確定鏜削工時===0.44min手動進給倒角145°。===0.61min工序15精磨軸頸及端面。工件材料：40MnB調質，抗拉強度=980MPa、模鍛。加工要求：精磨軸頸兩端面，保證尺寸在加工要求的尺寸范圍內，精度得到保證。選用機床：雙砂輪端面外圓磨床4RPL-A選擇砂輪：根據《工藝手冊》第三章中磨料的選擇各表查得，結果為：1/504103D200B75其含義為：砂輪磨料為人造金剛石，粒度為，直徑50mm，厚度3mm，孔徑10mm，磨料層深度3mm，結合劑為青銅結合劑，濃度75。確定磨削用量砂輪轉速=1800r/min，=20.5m/s。軸向進給量=0.5B=0.53=1.5mm工件速度=8m/min徑向進給量=0.01mm/雙行程3.確定磨削工時=i=5=3.2min=i=5=5.2min工序16鉆螺紋底孔4-6mm及倒角120°加工條件工件材料：40MnB調質，抗拉強度=980MPa。模鍛。加工要求：保證底孔尺寸和精度符合要求。選用機床：專用鉆攻組合機床選用刀具：6mm標準麻花鉆確定鉆削用量根據《工藝手冊》中表3-44查得f=0.28mm/r，v=12m/s，n=320r/min鉆削加工時間===0.47min倒角取n=960r/min，手動進給。工序17鉆錐形油孔加工條件工件材料：40MnB調質，抗拉強度=980MPa。模鍛。加工要求：保證錐孔尺寸和位置精度符合要求。選用機床：選用刀具：8mm標準麻花鉆確定鉆削用量根據《工藝手冊》中表3-44查得f=0.28mm/r，v=12m/s，n=320r/min鉆削加工時間===0.39min工序18攻螺紋4-M8及油孔錐螺紋ZG1/加工條件工件材料：40MnB調質，抗拉強度=980MPa。模鍛。加工要求：保證螺紋加工質量和對孔的垂直度要求即可。選用機床：選用刀具：M8mm標準絲錐錐度為ZG1/錐螺紋絲錐由于公制螺紋M8mm與錐螺紋ZG1/外徑相差無幾，故切削用量一律按加工M8選取v=0.1m/s=6m/min=238r/min按機床選取=195r/min，則v=4.9m/min。加工工時的確定攻M8孔l=16mm=3mm=0mm===0.69min（2）攻ZG1/孔l=13.5mm=3mm=3mm===0.7min工序19車長29mm、M301.5h6的螺紋加工條件工件材料：40MnB調質，抗拉強度=980MPa。模鍛。加工要求：保證螺紋加工質量和尺寸要求即可，加工后去毛刺。選用機床：C620-1臥式車床選用刀具：高速鋼螺紋車刀，規定粗車螺紋時=0.17mm，走刀次數i=4；精車螺紋時=0.08mm，走刀次數i=2確定車削速度=其中：=11.8，m=0.11，=0.70，=0.3，螺距=1.5==1.11，=0.75因此粗車螺紋時：=1.110.75=16.57m/min精車螺紋時：=1.110.75=24.8m/min確定主軸轉速粗車螺紋時===175.90r/min按機床說明書取n=125r/min實際切削速度v===12m/min精挑螺紋時===263.23m/min按機床說明書選取n=250r/min實際切削速度v===24m/min確定車削工時取切入長度=3mm粗車螺紋時==4=0.68min精車螺紋時==2=0.17min所以車螺紋的總工時為T=+=0.85min工序20銑螺紋缺口面加工條件工件材料：40MnB調質，抗拉強度=980MPa。模鍛。加工要求：保證平面的加工質量和尺寸要求即可，加工后去毛刺。選用機床：立式銑床6H12選用刀具：30硬質合金立銑刀確定銑削用量查《切削用量手冊》得，f=0.080.12mm/z，z=4，n=159r/min，按機床選取n=125r/min所以=fz=0.32mm/r。確定銑削工時T==2=0.45min工序21去毛刺，修螺紋工序22清洗工序23最終檢查工序21、22、23的工時計算據具體情況而定，最后，將以上各工序的切削用量、工時定額的計算結果，連同其它加工數據，一并填入機械加工工藝過程綜合卡片。3夾具設計為了提高勞動生產率，保證加工質量，降低勞動強度，需要設計專用夾具。經過與指導老師協商，決定設計第3道和第8道工序夾具。3.1拉床專用夾具設計問題的提出第3道工序—拉削mm主銷孔的拉床夾具。本夾具將用于7A-530臥式拉床。刀具為專用mm圓孔拉刀。對工件的一個間斷主銷孔進行拉削加工。本夾具主要用來拉削mm主銷孔，，該主銷孔為一個斷續式的通孔，斷續孔的同軸度公差為mm。在本道工序之前已加工好mm底孔，因此，在本道工序加工時，主要考慮精度問題，在保證進度要求的前提下，考慮如何提高勞動生產率，降低勞動強度。夾具設計定位基準的選擇由零件圖可知，mm主銷孔為斷續孔，其同軸度誤差為mm，其設計基準為主銷孔的中心線。為了是定位誤差為零，應該選擇以垂直于主銷孔中心線的內開襠端面為定位基準，即將工件端面支承于夾具端面上，進行拉削。因為加工的主銷孔長度較長，夾具端面支承必須設計成浮動支承，使工件隨拉刀浮動，靠軸向拉削力自動定位，防止拉刀受彎矩而折斷。拉削力計算刀具：圓孔拉刀，mm，齒升量=0.02-0.04齒距=15mm。拉削力=式中—單位長度切削刃上的切削力（牛/毫米）(見《切削手冊》表5-33)—總切削寬度（毫米）—同時工作齒數—切削力修正系數，通常取1對于普通圓拉刀=其中=126，=133=15均取1=1260.1333.1417895N拉削過程中無需夾緊，故夾緊力無需計算。定位誤差分析定位元件尺寸及公差的確定。夾具的主要定位元件為一個定位塊及四個支承銷，定位塊的寬度與工件的內開襠寬度尺寸及公差相同100mm80mm,四個支承銷大小10，長度可伸縮，支承銷與襯套之間為H7/s6的過盈配合。零件圖樣規定mm主銷孔與軸頸的軸心線位置度公差為mm，mm斷續孔的同軸度公差為mm。前者的位置度要求于四個支承銷支承情況保證，后者的同軸度應由浮動支承保證。夾具設計及操作的簡要說明如前所述，在夾具設計時，應該考慮實際生產情況而定，本次為大量生產，各道工序基本采用專用夾具，其優點是結構緊湊，安裝、定位快，定位誤差小，安裝方便，就本道工序而言在保證加工精度的前提下，要提高勞動生產率，降低勞動強度。設計夾具時發現，拉削過程中承受軸線方向的拉削應力，豎直方向無需夾緊。對于操作而言，加工時首先將轉向節放置于夾具上，四個彈性支承銷分別支承法蘭面兩側，支承銷可沿垂直方向上下移動。由于工件的重量壓迫支承銷下移，使轉向節主銷孔于導向套大致同軸。搖板通過彈簧與螺釘與球面滑塊連接，球面滑塊能繞Z軸和Y軸做適量的轉動起到自動定位的作用。當拉刀拉削零件時端面先受力，軸向切削力迫使零件的端面靠緊搖板的上部，搖板的形狀像半圓鍵，上部受力后搖板沿圓弧形槽底滑動，下部推動支承座2靠緊轉向節的上耳內端面，使之與受相等的軸向力，這樣可以避免由于零件發生彈性變形使拉刀受到過大的徑向力而崩刀和彎曲，以及拉出的主銷孔同軸度差。當拉削力與支承力平衡后，零件在夾具中定位不動，延續整個拉削過程。如下簡圖：鉆模夾具的設計3.2.1問題的提出第8道工序—工序8鉆、鉸法蘭面上6mm的螺釘孔，限位螺釘孔底孔215mm的鉆模夾具。本夾具將用于臥式鉆擴組合機床，刀具為六把12mm標準麻花鉆和兩把14mm標準麻花鉆，六把12.3mm標準鉸刀。每次由六把12mm標準麻花鉆和兩把14mm標準麻花鉆同時進行加工，隨后由六把12.3mm標準鉸刀進行加工。本夾具主要用來鉆、鉸法蘭面上的6mm的螺釘孔，限位螺釘孔底孔215mm，其中第一組孔有一定的技術要求，6螺釘孔軸心線的位置度公差為0.15mm。在加工精度方面沒有特殊要求，因此，在本道工序加工時，主要應考慮如何提高勞動生產率，降低勞動強度，而精度不是主要問題。3.2.2夾具設計1.定位基準的選擇由零件圖可知，6螺釘孔軸心線的位置度公差為0.15mm，其設計基準為主銷孔中心線和階梯軸的中心線的焦點。為了使定位誤差為零，應該選擇以主銷孔定位的自動定心夾具。為了提高加工效率，決定用六把12mm標準麻花鉆和兩把14mm標準麻花鉆同時進行加工。同時，為了縮短輔助時間，準備采用氣動夾緊。夾緊力計算刀具：12mm標準麻花鉆和14mm標準麻花鉆鉆孔時的扭矩=其中：=0.305，=2.0，=0.8，=0.1=0.305=7.313Nm=8=87.313=58.5Nm在計算夾緊力時，考慮工件與支承面的摩擦系數取0.160.25，因此58.5=0.18F0.1015F=3202N計算氣缸直徑本夾具采用氣動夾緊形式，由于該夾具的結構決定選用管接法蘭式氣缸。氣缸直徑D=其中：=W=576.4P為壓縮空氣壓力（P=0.4MPa）為機械效率則D==72.09mm氣缸直徑選擇75mm。工件在夾具上加工的精度分析就12.3孔的位置度為0.15進行精度分析定