机械制造工艺学课程设计任务书

1序言机械制造工艺学课程设计是在我们学完了大学的全部基础课、技术基础以及大部分专业课之后进行的。这是我们在毕业设计之前对所学各课程的一次深入的综合性的总复习，也是一次理论联系实际的训练。同时，我希望能通过这次课程设计，让自己进行一次综合性的训练，同时积极采用现代二维、三维建模作图工具，运用虚拟化的设计方式与标准化的设计准则，从而锻炼自己分析问题与解决问题的能力，培养独立的工程解决能力，为以后的工作做好铺垫。由于能力与时间有限，本课程设计还存在着众多不足，希望各位老师给予指教。一、零件的分析图1转向节模型(一)零件的作用课题所指定的零件是一汽佳宝汽车转向系统中的转向节（图1）。汽车转向时,司机转动转向盘，安全转向柱和转向器中的转向齿轮一起转动，带动转向器中的转向齿条横向移动，转向齿条带动左右转向横拉杆移动，横拉杆与左右转向节臂相连，推动转向节臂转动使转向节随着转动；转向节上装有转向车轮,于是转向车轮被转向节带动偏转一个转向角度,使汽车改变行驶方向。转向完了，转向盘2转回原位，带动转向车轮恢复原位，汽车恢复直线行驶。从转向节在转向桥中的位置（图2），可以看出转向节的构造要求有：转向功能及支撑轮毅的载荷，在转向节中还为制动器留下足够的布置ABS传感器的空间，并且转向节还要与转向节柱、横拉杆、减震器及制动钳等零件相连，所以其结构十分复杂，且具有受力不均、精度高等特点。图2转向桥1—转向盘；2—安全转向柱；3—转向节；4—车轮；5—转向节臂；6—左右横拉杆；7—转向减速器；8—转向器一汽佳宝汽车转向节是紧凑型轿车转向系中的一个零件,其材料为35CrMo,毛坯采用锻造工艺加工,表面光洁度较高,工件表面较平整,加工部位留有1.5-3mm不等的加工余量。其结构见图3图3转向节的结构(二)零件的工艺分析3图4零件加工表面的尺寸关系此转向节共有二十多处加工表面，它们之间都有一定的位置要求。但是在机械加工过程中，可以把这些加工表面分为三组。分别为杆部及法兰盘、体部和转向臂（图4）。现分述如下：1.以中心孔定位加工的法兰盘及杆部以车削为主，配合磨削完成M20×1.5-6h（有效长度19.5）端头螺纹，∅28−0.03−0.15轴颈，∅44−0.03−0.15轴颈，∅56−0.2−0.05轴肩以及端面A、B、C、D、E、F和倒角的加工。2.以∅28−0.03−0.15轴颈、∅56−0.03−0.15以及端面A定位加工的转向节臂部和体部这一组加工表面包括：转向节臂上16±0.15铣扁，体部ϕ26凸台，∅450+0.05主销孔及其端面，转向节臂和体部的上下锥孔，法兰盘上4个螺纹孔，体部ϕ26沉孔和M20×1.5-6h上的销孔。3.以∅450+0.05主销孔定位加工的体部这一组加工表面包括：ϕ20凸台及上面的M10螺纹孔，间距42的两R10凸台及其上的ϕ10.3螺栓孔和主销孔铣断。这些加工表面之间有着一定的位置要求，主要包括：(1)∅450+0.05主销孔，位置尺寸910+0.5，其轴心线与法兰端面夹角7°01‘；(2)上锥孔最大孔径𝜙𝜙14，锥度8：1，位置尺寸124±0.2；下锥孔最大孔径𝜙𝜙15，锥度8：1，位置尺寸38；由以上分析可知，对于上述的加工表面，可以按照上述的先后顺序，借助专用夹具在通用机床上加工完成。4二、工艺规程设计(一)确定毛胚的制造形式考虑转向节不仅支撑着轮毂的载荷，连接着减震器，还担负着转向功能，并且汽车在运行过程中要经常颠簸，所以零件在工作过程中始终承受着交变载荷及冲击性载荷；因此，转向节形状复杂，强度要求高，毛坯采用35CrMo合金结构钢，选择锻造的方法制造，以使金属纤维尽量不被切断，保证零件的工作可靠性。零件采用大批生产方式，而且零件的轮廓尺寸不大，故采用模锻成型，批量模锻的毛坯制造精度高，加工余量小，生产效率高，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。(二)基准的选择基准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，可以使加工质量得到保证，生产效率得到提高。部分加工表面的基准选择见表１。(1)粗基准的选择。转向节零件形状复杂，但是体部与转向节臂部的加工表面都是以轴颈的中心线为设计基准的，因此，可以先按照轴类零件选择外圆作为粗基准。利用两个V形块支承轴颈的外轮廓作为定位面，以消除x�⃗x�y�⃗y�四个自由度。(2)精基准的选择。尽量使工序基准与设计基准重合。当设计基准与工序基准不重合时，因该进行尺寸换算。表1部分加工表面的基准加工表面基准选择中心孔毛坯轴颈∅28−0.03−0.15、∅56−0.03−0.15轴颈中心孔∅450+0.05主销孔∅28−0.03−0.15轴颈及法兰面上、下锥孔∅56−0.03−0.15轴颈轴颈及法兰面(三)制定机械加工工艺路线该转向节零件形状不规则，加工面分散；但是，既要适应大批生产，同时又是针对于一套转型生产线而进行工艺路线设计，采用通用机床（部分专用机床）配以专用夹具的方式，按照基准统一的原则，以提高生产率和保证质量要求为目标，制订工艺路线方案如下：工序I钻中心孔；工序II粗车外圆ϕ46，∅58及其端面B，A；工序III粗车外圆𝜙𝜙15，∅22端头螺纹外圆,𝜙𝜙30轴颈及端面C、D、E,保证长度尺寸72.5±0.4,50,10.8±0.1；工序IV精车𝜙𝜙44、∅56−0.03−0.15及∅28.2−0.080轴颈及其端面A、C和倒角，车端头螺纹M20×1.5-6h；5工序V中间检查M20×1.5-6h端头螺纹（有效长度19.5mm）；工序VI铣16扁保证厚度16±0.15工序VII铣𝜙𝜙26凸台；工序VIII钻主销孔；工序IX粗车主销孔；工序X钻、扩、铰上锥孔；工序XI钻、扩、铰下锥孔；工序XII检验1：8锥度塞规与端面距离0.5～1；工序XIII钻法兰面螺纹底孔𝜙𝜙6.8及攻螺纹4-M8×1.25、倒角1×45；工序XIV检验M8X1.25对基准面的位置度；工序XV车端面,保证尺寸41±0.5(采用样件对刀),倒角1X30；工序XVI粗车内孔𝜙𝜙48；工序XVII半精车、精车∅450+0.05主销孔；工序XVIII检验∅450+0.05尺寸；工序XIX铣𝜙𝜙26沉孔，保证尺寸18±0.20；工序XX铣𝜙𝜙20凸台,保证13.5±0.15,表面粗糙度6.3Ra/um；工序XXI𝜙𝜙28轴颈高频淬火工序XXII精磨轴∅28−0.03−0.15承颈，表面粗糙度0.8Ra/um；工序XXIII检查∅28−0.03−0.15尺寸；工序XXIV铣端面F，保证∅72.5−0.50尺寸；工序XXV铣两端面，保证42±0.2，15±0.2，表面粗糙度6.3Ra/um；工序XXVI钻∅4.20+0.1孔，保证中心尺寸5±0.2；工序XXVII钻M10×1.25螺纹底孔；工序XXVIIIM10×1.25螺纹底孔倒角1×45；工序XXIX攻螺纹M10×1.25-6H;工序XXX钻𝜙𝜙10.3～10.5孔，保证孔位20±15,26±0.20；工序XXXI铣开口，保证3±0.1，15±0.2，表面粗糙度6.3Ra/um；工序XXXII清洗；工序XXXIII最终检验。以上工艺过程详见附图3“机械加工工艺过程综合卡片”。(四)机械加工余量、工序尺寸及毛胚尺寸的确定“转向节”零件材料为35CrMo合金结构钢，硬度为HBS229，毛胚质量为3.2kg,生产类型为大批生产，采用在锻锤上合模模锻毛胚。根据上述原始材料及加工工艺，分别确定各加工表面的机械加工余量、工序尺寸6及毛胚尺寸如下：1.𝜙𝜙20凸台的加工余量(1)按照《工艺手册》表3.1-51，取加工精度F1，锻件复杂系数S3，锻件质量3.2kg，则凸台加工余量为1.7～2.2，取Z=2mm。锻件的公差按《工艺手册》表3.1-39，取材质系数M1，复杂系数S3，则锻件的偏差为mm−0.4+1.4。(2)铣削余量：即2mm。2.ϕ28轴颈外圆表面的加工余量(1)按照《工艺手册》表3.1-51，取加工精度F2，锻件复杂系数S1，锻件质量3.2kg，则单边加工余量为1.7～2.2，取直径余量2Z=4mm。锻件的公差按《工艺手册》表3.1-39，取材质系数M1，复杂系数S3，则锻件的偏差为mm−0.4+1.2；(2)磨削余量：查表3.2-3，直径余量2Z1=0.2mm，磨削公差既零件公差mm−0.03−0.015；(3)半精车余量：查表3.2-2，直径余量2Z2=1.3mm，半精车公差-0.18mm；(4)粗车余量：粗车公称余量（直径）为：2Z3=2Z-2Z1-2Z2=2.5mm3.R10凸台的加工余量(1)按照《工艺手册》表3.1-51，取加工精度F1，锻件复杂系数S1，锻件质量3.2kg，则单边加工余量为1.7～2.2，取直径余量2Z=4mm。锻件的公差按《工艺手册》表3.1-39，取材质系数M1，复杂系数S3，则锻件的偏差为mm−0.5+1.7；(2)铣削余量：2Z1=2Z=4mm4.ϕ56轴肩的加工余量(1)按照《工艺手册》表3.1-51，取加工精度F2，锻件复杂系数S1，锻件质量3.2kg，则单边加工余量为1.7～2.2，取直径余量2Z=4mm。锻件的公差按《工艺手册》表3.1-39，取材质系数M1，复杂系数S1，则锻件的偏差为mm−0.5+2.0；(2)半精车余量：查表3.2-2，直径余量2Z1=1.5mm，半精车公差既零件公差mm−0.2−0.05；(3)粗车余量：粗车公称余量（直径）为：2Z3=2Z-2Z1=2.5mm粗车公差：-0.4mm5.ϕ44轴肩的加工余量(1)与ϕ56轴肩一起锻出；(2)半精车余量：查表3.2-2，直径余量2Z1=1.4mm，半精车公差既零件公差±0.2mm；7(3)粗车余量：粗车公称余量（直径）为：2Z2=2Z-45.4mm=12.1mm粗车公差：mm−0。39−0.256.端面A的加工余量(1)按照《工艺手册》表3.1-51，取加工精度F1，锻件复杂系数S3，锻件质量3.2kg，则单边加工余量为1.7～2.2，取直径余量Z=2mm。锻件的公差按《工艺手册》表3.1-39，取材质系数M1，复杂系数S1，则锻件的偏差为mm−0.5+2.0；(2)半精车余量：查表3.2-2，直径余量Z1=1.3mm，半精车公差既零件公差±0.2mm；(3)粗车余量：粗车余量（直径）为：2Z3=2Z-2Z1=2mm-1.3mm=0.7mm粗车公差：-0.27mm。7.端面C的加工余量(1)按照《工艺手册》表3.1-51，取加工精度F2，锻件复杂系数S1，锻件质量3.2kg，则单边加工余量为1.7～2.2，取直径余量Z=2mm。锻件的公差按《工艺手册》表3.1-39，取材质系数M1，复杂系数S1，则锻件的偏差为mm−0.5+2.0；(2)半精车余量：查表3.2-2，直径余量Z1=1.3mm，半精车公差既零件公差±0.2mm；(3)粗车余量：粗车余量（直径）为：2Z2=2Z-1.3+2=2.7mm粗车公差：-0.27mm。8.端面B的加工余量(1)与端面C一起锻出，齐平。即Z=2mm+6.6mm=8.6mm；(2)半精车余量：查表3.2-2，直径余量Z1=1.3mm，半精车公差既零件公差±0.2mm；(3)粗车余量：粗车余量（直径）为：2Z2=2Z-1.3=7.3mm粗车公差：-0.27mm。9.端面E的加工余量(1)与端面F齐平，即Z=2mm；(2)粗车余量：Z=72.5+2+0.7-72.5=2.7mm粗车公差即±0.4mm。10.端面D的加工余量8(1)与端面F齐平，即Z=74.5-50=24.5mm；(2)半精车余量：查表3.2-2，直径余量Z1=0.6mm，半精车公差既零件公差±0.2mm；(3)粗车余量：粗车余量（直径）为：2Z2=74.5-（50+0.6+1.3）=22.6mm粗车公差：-0.39mm。11.∅450+0.06主销孔孔（9级）毛胚为半空心，冲出盲圆锥孔，孔的尺寸为ϕ20～ϕ35，深19mm。参见《工艺手册》表2.3-9及表2.