左转向节主销孔镗削加工工艺及组合机床设计.docx

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1、学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包括任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名： 年 月 日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保障、使用学位论文的规定，同意学校保留并向有关学位论文管理部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权省级优秀学士论文评选机构将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。本学位论文属于1、保密囗，在 年解密后适用本授

2、权书2、不保密囗 。（请在以上相应方框内打“”）作者签名： 年 月 日导师签名： 年 月 日本科生毕业设计（论文）任务书学生姓名 专业班级 指导教师 工作单位 设计(论文)题目: 左转向节主销孔镗削加工工艺及组合机床设计 设计（论文）主要内容：左右转向节是汽车结构中的重要部件，主要起安装车轮，支撑前桥及转向的作用，其加工质量直接影响汽车整车的工作性能。采用组合机床加工，生产批量：100，000件/年1转向节加工总体工艺方案设计2转向节主销孔镗削加工工艺装备设计3转向节主销孔镗削夹具设计要求完成的主要任务:1.查阅不少于10篇的相关资料，其中英文文献不少于两篇，完成开题报告；2.完成不少于2万英

3、文（5000汉字）印刷符，且与选题相关的文献翻译工作；3.完成折合不少于5张1-2#图纸工作量；4.完成一份10000字以上的设计计算说明书，设计计算说明书中涉及参考文献不少于10篇，其中外文文献不少于2篇参考文献： 汽车构造机械设计手册机械加工工艺人员手册指导教师签名 系主任签名 院长签名(章)_ 武汉理工大学本科学生毕业设计（论文）开题报告1、目的及意义（含国内外的研究现状分析）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。通过对汽车左转向节主销孔镗削加工工艺及组合机

4、床设计，在此次毕业设计中要完成对年产量100000件左转向节加工总体工艺方案设计、主销孔加工工艺装备设计和主销孔镗削夹具设计。并通过该毕业设计系统复习和掌握机械产品加工工艺设计的一般流程和方法，和机械制造装备设计中关于组合机床设计的相关知识。转向节的关键加工部位包括：主销孔、轮轴上安装轮彀轴承的配台面和减震器安装孔等。国外工业基础好，发展成熟，再加上汽车工业发达，经验也比较丰富，在转向节生产上都有各自的特点。对于主销孔，国外大多采用卧式双面镗床进行钻、镗加工，且将精镗主销孔和内端面组合为一道工序；有些厂家也采用立式喷射钻一次加工完成单耳主销孔，能加达到较高的精度和表面粗糙度要求。转向节轮轴国外

5、主要采用可变速的仿型车床车削，并由单刀仿形车削逐渐向多刀仿形车削发展。精加工轮轴国外均采用端面外圆磨床磨削，在磨削过程中采用自动测量装置，进行砂轮的修正和进给量的及时补偿。国外有些后轮驱动车的转向节是通过压配与焊接相结合的工艺方法连接到减震器上，这种结构的转向节有一个大的减震器安装孔。减震器孔的加工方法，国外以喷射钻加工为主。在转向节外螺纹的加工上，国外除常规的切削工序外，尚有采用滚压和磨削两种高效的工艺方法。这两种加工方法都能大大提高螺纹的精度和表面粗糙度，从而提高螺纹的疲劳强度和耐磨性我国转向节生产技术与国外先进技术的差距还是很大的。以美国为例：通用汽车公司凯迪拉克部的新型转向节加工线，其

6、32工位节体加工自动线总长36.6m，由前后两段组成，分别对节体进行粗、精加工。克罗斯公司的“双程”加工自动线，则由8个工位组成，主要特点在于每个被加工的转向节必须在自动线上通过两次才能完成全部加工。这种双程布置形式可减少自动线占地面积。2、基本内容和技术方案2.1 基本内容：本次设计的主要内容为转向节加工总体工艺方案设计；转向节主销孔镗削加工工艺装备设计；转向节主销孔镗削夹具设计。 2.2 技术方案：2.2.1零件分析：转向节的形状比较复杂，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

7、、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。转向节的加工分为毛坯制造和成品机加。转向节形状复杂，强度要求高，毛坯一般采用40Cr或40MnB等合金结构钢通过模锻的方法制造。模锻的毛坯制造精度高，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。2.2.2转向节加工工艺分析： 转向节的加工分为毛坯制造和成品机加。目前，毛坯主要以锻件为主。毛坯的锻造工艺主要为劈叉、拔杆、预锻、终锻等工序组成。机加工艺来讲，转向节分为杆部、法兰盘和叉部等3个部分加

8、工。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准，也是所有加工面的测量基准。因此，在加工过程中，均以中心线和精加工后的轴承轴颈及主销孔作为定位基准。（1）杆部加工以中心孔定位，车和磨为主，加工关键是磨削。（2）法兰盘加工主要是制动器安装孔的加工，要保证其位置度，同时要兼顾加工效率 。并且，利用其中1孔作为加工叉部定位用。（3）叉部加工是转向节加工的难点，采用两销一面定位，其加工主要是保证主销孔的同轴度，以及主销孔与内端面的垂直度，是整个加工工艺的投资重点和设备选型的关键。（4）杆部的强化处理以提高转向节的疲劳寿命，对大多数类型的转向节都有这方面的技术要求，一般为滚压和中频淬火，

9、以在表面形成残余压应力，提高产品疲劳强度。（5）主销孔压装衬套后的加工，有的压装后不要求加工，有的压装后要求加工。从装配角度讲，压装后加工更有利于装配，否则影响转向的灵活性。 2.2.3 加工工艺的配置：工艺过程和生产线的形式取决于生产纲领的大小。本任务中转向节的年生产量为10万件。考虑到生产效率及本任务要求加工中所用设备为组合机床，个工序均采用专用夹具。加工过程按流水生产线排列。转向节主销孔镗削夹具的设计：如左图所示：经过比较分析最后采用一面两销的定位，以转向节55轴部及制动器安装孔端面定位，限制工件在空间5个方向的自由度，还有绕轴55方向转动的自由度采用削边销定位，从而实现夹具中的6点定位

10、。因为夹紧力的作用点应正对支承元件或位于支承元件所形成的支承面，且工件钢性较好的部位。所以在本次设计中采用螺旋压板加紧机构加紧制动器安装孔端面。由于本次加工是主销孔镗削加工，所以在主销孔两端需设计镗套，以保证加工精度。3、进度安排第1-2周：查阅相关文献资料，明确设计内容，确定初步工艺方案，完成开题报告。 第3-7周：转向节主销孔镗削加工工艺装备设计。 第8-12周：转向节主销孔镗削夹具设计。 第13周：图纸审核；编写设计说明书，准备答辩。 第14周：毕业设计答辩。 目录摘 要9Abstract101绪论111.1论文研究的背景及意义111.2国内外研究现状111.3研究目的121.4课题研究

11、的主要内容122零件工艺方案设计142.1零件分析142.2零件加工工艺分析142.2.1毛坯的确定142.2.2粗精基准的选择142.2.3零件加工表面加工方法的确定152.3零件加工工艺规程153左转向节主销孔镗削加工组合机床总体设计173.1 绘制加工零件工序图173.1.1被加工零件工序图应包括以下内容：173.1.2定位加紧部位设计173.1.3绘制被加工零件工序图的规定183.2绘制加工示意图193.2.1在加工示意图上应标注的内容193.2.2绘制加工示意图的注意事项193.2.3绘制加工示意图之前的计算193.3机床联系尺寸图223.3.1滑台的选用223.3.2动力箱的选用2

12、33.3.3确定装料高度233.3.4确定夹具轮廓尺寸233.3.5中间底座轮廓尺寸243.3.6确定多轴箱的轮廓尺寸243.3.7生产率计算卡254夹具设计284.1镗套的设计284.1.1镗杆的设计284.1.2导向套的选择284.2定位元件设计294.2.1平面定位304.2.2圆柱面定位304.2.3圆柱孔定位304.2.4误差分析304.3夹紧装置的设计314.3.1夹紧力的确定314.3.2螺旋夹紧机构314.3.3夹紧元件选择324.4其他装置的设计334.4.1镗套支座的设计334.4.2换位装置的设计334.4.3夹具体及底座的设计354.5夹具的装配36结 论38参考文献3

13、9致 谢40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

14、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：主销孔；镗削；夹具AbstractSteering 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 fr

15、ont 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 equ

16、ipment 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 .To the equipment design of

17、the main pin hole boring process the combination of machine tool design is the most important, including the establishment of three chart and a card (the procedure draft, the signal diagram of the process, the contact size diagram of the machine and the XiaoLvKa production card), mainly refer to the

18、 design method on the Machine Tool Design .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 a

19、ccording 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 ge

20、neral processes and methods of the mechanical products processings design.Key Words：kingpin hole; boring; Fixture1绪论1.1论文研究的背景及意义转向节是汽车转向桥上的主要零件之一，一般载货汽车多以前桥为转向桥。转向节按装配位置分左、右两种。左置方向盘的汽车（如我国、美国等按右侧行驶的汽车）其左转向节的上、下耳部各有一分别用于安装转向节上臂与下臂的锥孔。而右转向节只在下耳有一个安装下臂的锥孔。左右转向臂与转向横拉杆连接，与前轴构成转向梯形。当汽车沿弯路转向行驶时，使两转型节绕主销偏转

21、不同的角度，让所有车轮绕同一瞬时滚动中心滚动，以减少车轮在转向行驶时的滑擦。转向节的轴颈通过轮毂轴承与轮毂连接，车轮用螺栓与轮毂连接，并绕转向节轴颈回转，实现汽车行走。转向节的结构形式按节体和轮轴的组合方式，分为整体式和分开式两种。整体式转向节是节体和轮轴合为一个整体，其毛坯一般采用锻造成型分开式转向节是节体和轮轴分成两件轮轴采用棒形坯料节体毛坯为锻造或铸造成型，分别加工后再压配成一体。转向节按节体和轮轴的组合方式，分为整体式和分开式两种，整体式主要用于商用车（货车），分开式则主要用于乘用车（轿车）。目前，国外汽车多数采用整体式结构。转向节的关键加工部位包括：主销孔、轮轴上安装轮彀轴承的配台面

22、和减震器安装孔等。1.2国内外研究现状 国外工业基础好，发展成熟，再加上汽车工业发达，经验也比较丰富，在转向节生产上都有各自的特点。对于主销孔，国外大多采用卧式双面镗床进行钻、镗加工，且将精镗主销孔和内端面组合为一道工序；有些厂家也采用立式喷射钻一次加工完成单耳主销孔，能加达到较高的精度和表面粗糙度要求。转向节轮轴国外主要采用可变速的仿型车床车削，并由单刀仿形车削逐渐向多刀仿形车削发展。精加工轮轴国外均采用端面外圆磨床磨削，在磨削过程中采用自动测量装置，进行砂轮的修正和进给量的及时补偿。国外有些后轮驱动车的转向节是通过压配与焊接相结合的工艺方法连接到减震器上，这种结构的转向节有一个大的减震器安

23、装孔。减震器孔的加工方法，国外以喷射钻加工为主。在转向节外螺纹的加工上，国外除常规的切削工序外，尚有采用滚压和磨削两种高效的工艺方法。这两种加工方法都能大大提高螺纹的精度和表面粗糙度，从而提高螺纹的疲劳强度和耐磨性与国外技术相比，国内工业基础薄弱，转向节加工技术起步晚，也缺少相关经验。因此尽管在上世纪末，国内已开始生产转向节加工专机，但在实际加工中，往往难以达到产品图纸的技术要求、也难以保证生产节拍。例如，天津某厂生产夏利轿车转向节，其结构复杂、刚性差、空间角度多、各部位都不在同一平面上，给制造带来很大的难度。因此最终选择了引进国外技术加工转向节。在2008年，第一条独具中国重汽技术创新特色的

24、全自动、柔性化转向节加工生产线在中国重汽桥箱公司正式投入生产运行。这大大提高了我国的转向节加工能力。尽管如此，我国转向节生产技术与国外先进技术的差距还是很大的。以美国为例：通用汽车公司凯迪拉克部的新型转向节加工线，其32工位节体加工自动线总长36.6m，由前后两段组成，分别对节体进行粗、精加工。克罗斯公司的“双程”加工自动线，则由8个工位组成，主要特点在于每个被加工的转向节必须在自动线上通过两次才能完成全部加工。这种双程布置形式可减少自动线占地面积。在德国，转向节生产也有自己的特色。德国Mauser公司的加工自动线上主要采用滚压螺纹、喷射钻削主销孔、拉削节体凸榫面等高效率工艺方法，能极大地提高

25、自动线的生产率。为了满足柔性生产要求，德国AiringKessler专用机床公司的加工自动线，在自动线上采用了4个HFE一40C型三座标数控动力头，取代了传统的可调式钻削、铣削动力，用来加工转向臂凸台面和制动支承面上的安装孔等。1.3研究目的汽车左转向节主销孔镗削加工工艺及组合机床设计，在此次毕业设计中要完成对年产量100000件左转向节加工总体工艺方案设计、主销孔加工工艺装备设计和主销孔镗削夹具设计。镗床是装备工业的基本生产手段之一，镗削工业是关系国计民生、国防建设的基础工业和战略性产业。专用夹具设计更是为提高加工质量及效率自动化的要求，促进经济发展和科技进步。培养综合运用所学基本理论，基本

26、知识，基本方法和基本技能，分析问题和解决问题的能力。并且可以通过实地考察，了解在现今工厂中所用到的镗销的组合机床及其夹具，并确定其发展方向和所要求的精度范围。毕业设计是高等工业院校学生毕业前进行的全面综合训练，是培养学生综合运用所学知识与技能解决实际问题的教学环节，是学生在校获得的最后训练机会，也是对学生在校期间所获得知识的检验。1.4课题研究的主要内容本文的主要任务是设计左转向节主销孔镗削加工的工艺及组合机床设计，主要设计转向节的加工工艺、镗削加工组合机床设计及镗削加工主销孔的夹具设计。本次设计的主要内容如下：首先完成开题报告：介绍本次设计的背景和意义，关于转向节加工工艺的国内外研究现状，最

27、后分析设计的总体方案及进程安排。接着是左转向节加工工艺方案的设计。首先进行零件工艺分析，再进行零件的加工工艺分析，最后制定左转向节批量生产的工艺过程。左转向节主销孔镗削加工的组合机床总体设计。主要是完成三图一卡的设计，包括零件工序图、加工示意图、机床联系尺寸图及生产率计算卡的编制。左转向节主销孔镗削加工工艺的夹具设计。包括定位加紧原理设计分析，镗套设计及其他机构的设计，最后将所有元件进行装配，绘制出装配图及零件图。最后对毕业设计论文的主要工作做一个总结。2零件工艺方案设计2.1零件分析零件进行工艺分析的一个主要内容就是研究、审查零件的结构工艺性。所谓零件的结构工艺性，是指所设计的零件在满足使用

28、要求的前提下，在现有技术水平和资源约束下，制造的可行性和经济性。转向节的形状比较复杂，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。转向节的加工分为毛坯制造和成品机加。转向节形状复杂，强度要求高，毛坯一般采用40Cr或40MnB等合金结构钢通过模锻的方法制造。模锻的毛坯制造精度高，加工余量小，生产效率高，而且金属材料经模锻后，

29、纤维组织的分布有利于提高零件的强度。2.2零件加工工艺分析零件的制造包括毛坯生产、切削加工、热处理和装配等许多的生产阶段。转向节的加工分为毛坯制造和成品机加工。2.2.1毛坯的确定汽车转向节要求有足够的韧性和强度以保证其工作的稳定，该零件为40Cr调质，生产批量大，但壁厚不均匀，所以毛坯不宜采用铸造，毛坯采用锻造，锻造工艺主要由劈叉、拔杆、预锻、终锻等工序组成。采用模锻有以下优点：（1）锻件的内部组织结构结实，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）制得的小公差锻件可以减少机加工工时；（4）锻件的表面光洁度高；（5）生产率较高。2.2.2粗精基准

30、的选择 左转向节左端为短轴，右端为叉型，短轴部分为精基准应先加工。在加工短轴部分时的基准是，将零件两头平面铣平，打顶尖孔，以顶尖孔中心线为精基准。 （1）粗基准的选择：对于加工零件而言，尽可能选择不加工表面为粗基准，而对于有若干个不加工表面的零件，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。 （2）精基准的选择：精基准的选择应有利于保证加工精度，并使工件装夹方便，在选择时主要应注意基准重和，基准统一等问题，当设计基准与基准不重合时，应当进行尺寸换算。2.2.3零件加工表面加工方法的确定转向节分为杆部、法兰盘和叉部等3个部分加工。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

31、设计基准，也是所有加工面的测量基准。因此，在加工过程中，均以中心线和精加工后的轴承轴颈及主销孔作为定位基准。（1）轴部加工以中心孔定位，车和磨为主，车用于粗加工和半精加工，磨用于精加工，还有螺纹的加工。（2）法兰盘加工是轮轴上安装轮彀轴承的配台和制动器安装孔端面采用铣削达到粗糙度要求。接着制动器安装孔的加工，采用一面两销定位，要保证其位置精度。（3）叉部加工是端面加工，接着采用一面两销定位加工主销孔（包括钻孔和镗孔），其加工主要是保证主销孔的同轴度，以及主销孔与内端面的垂直度。还有主销端面孔的加工（包括钻孔、倒角和攻丝），要保证位置精度。（4）杆部的强化处理以提高转向节的疲劳寿命，一般为滚压和

32、中频淬火，以在表面形成残余压应力，提高产品疲劳强度。（5）主销孔压装衬套后的加工，压装后加工更有利于装配，否则影响转向的灵活性。 2.3零件加工工艺规程根据左转向节的零件图知，杆部有两个圆柱体的表面粗糙度为0.8，精度要求比较高，所以除了车削加工外，我们还需要磨削。对于回转体，其轴肩轮毂面的表面粗糙度也为0.8，需要先在车床上车，然后在卧式磨床上加工，如磨削杆部在同一个磨床上操作。在粗车轴肩轮毂后需要加工斜孔，最后才磨削轴肩轮毂。法兰盘的精度要求不高，表面粗糙度为6.4，我们只需要粗铣，半精铣就可以达到要求，对于法兰盘上的制动安装孔，其表面粗糙度为12.8，我们在钻削安装孔时主要是要保证其位置

33、度。所以需要安装面作为定位基准面，同时采用一面两销的定位原理，螺栓通孔和螺纹孔可以同时一起加工。接下来是叉部的加工，叉部加工在这里主要是端面螺纹孔的加工和主销孔的加工，螺纹孔可以通过钻-绞-攻螺纹来完成，其表面精度要求不高。对于主销孔的加工，其主销孔的同轴度和与内端面的垂直度是加工的重点。主销孔通过钻削、镗削来完成加工过程。由于主销孔最终直径为mm，查表知其精度达到IT7，精度要求很高。主销孔表面粗糙度为Ra6.3，表面粗糙度要求不高。综上所述镗削需分三步完成，先是粗镗、半精镗后精镗才能达到精度要求。 工艺过程和生产线的形式取决于生产纲领的大小。本任务中转向节的年生产量为10万件。考虑到生产效

34、率及本任务要求加工中所用设备为组合机床，工序均采用专用夹具。加工过程按流水生产线排列。转向节大批大量生产的工艺过程如表1所示。表1 转向节的工艺过程工序号工序名称设备1钻中心孔专用中心孔钻床2车轴颈、台肩及端面、圆弧、端面专用液压仿形车床3粗磨轴颈及端面、圆弧双砂轮端面外圆磨床4钻削制动鼓孔卧式专用组合钻床5粗铣上下耳内外端面专用铣床6钻主销孔卧式专用组合钻床7镗主销孔卧式专用组合镗床8铣耳环侧面特种铣床9钻铰摇臂孔立式钻铰组合机床10拉键槽卧式拉床11锪轴承窝座特种镗床12精铣上耳内侧面专用组合铣床13钻主销孔卧式专用组合钻床14镗衬套孔专用镗床15中频淬火16清洗专用清洗机17压挤衬套单柱

35、液压校正机18精磨轴颈及端面端面外圆磨床19滚挤螺纹螺纹滚丝机20铣平台立式铣床21探伤退磁专用探伤机22清洗专用清洗机23最终检验钳工台24入库3左转向节主销孔镗削加工组合机床总体设计组合机床是根据工件加工需要以大量系列化、标准化的通用部件为基础，配以少量专用部件，对一种或数种工件按预先确定的工序进行加工的高效专用机床。组合机床的主要组成部分为：滑台、夹具、多轴箱、动力箱、中间底座、侧底座以及辅助部件等组成。加工时，刀具由电动机通过动力箱、多轴箱驱动做旋转主体运动，并通过滑台带动做直线运动。组合机床总体设计内容和步骤与普通机床相同，但由于组合机床纸加工一种或数种工件的特定工序，工艺范围窄，主

36、要技术参数已知；且工艺方案一旦确定，就确定了结构布局；因而总体设计的侧重点不同，主要是通过共建分析等掌握机床设计的依据，画出详细的加工零件工序图；通过工艺分析，画出加工示意图；然后进行总体布局，画出机床尺寸联系图。3.1 绘制加工零件工序图被加工零件工序图是根据选定的工艺方案，表示在一台机床上或一条自动线上完成的工艺内容、被加工部位的尺寸及精度、技术要求、加工用定位基准、夹紧部位、以及被加工零件的材料、硬度和在本机床加工前毛坯情况的图纸。它是在原有的工件图基础上，以突出本机床或自动线加工内容，加上必要的说明绘制的。它是组合机床设计的主要依据，也是制造使用时调整机床、检查精度的重要技术文件。3.

37、1.1被加工零件工序图应包括以下内容：（1）在图上应表示出被加工零件的形状，尤其是要设置中间向导时，应表示出工件内部筋的布置和尺寸，以便于检查工件装进夹具是否相碰，以及刀具通过的可能性。（2）在图上应表示出加工用基面和夹紧的方向机位置，以便依此进行夹具的支承，定位及夹紧系统的设计。（3）在图上应表示出加工表面的尺寸、精度、光洁度、位置尺寸及精度和技术条件（包括对上到工序的要求及本机床保证的部分）。（4）图中还应该注明那个被加工零件的名称、编号、材料、硬度以及被加工部件的余量。本次加工零件的图纸是老师给的，根据图纸上要求，可以得出左转向节主销孔镗削加工的加工部件材料、尺寸、精度、表面粗糙度、零及

38、技术要求。而该工序的定位基准、加紧部位则需设计。3.1.2定位加紧部位设计 转向节零件结构较复杂，由于镗削加工为精加工，所以定位基准选择时尽量选择精基准。初定两个定位方案。首先以转向节回转面定位，转向节回转面加工精度较高。采用回转面上的销孔及55轴部定位。而在工件夹紧时只能夹紧制动器安装孔端面，为了保证加紧力的作用点正对支承元件从而提高工件刚度、减少加工变形只能采用制动器安装孔端面定位。图1 转向节主销孔镗削加工定位方式如左图所示：以转向节55轴部限制工件X、Z方向移动自由度。制动器安装孔端面定位，限制工件X、Z方向转动自由度及Y轴方向移动自由度，还有绕Y轴方向转动的自由度采用削边销定位，从而

39、实现夹具中的6点定位。虽然制动器安装孔端面 的精度不高，但是经过粗加工能够作为精基准。如上所述，为了保证工件加工的刚度，夹紧力应作用在工件刚性较高的部位，且夹紧力应作用在支承板上，所以加紧力的作用点在制动器安装孔端面。同时由于工序要求同时加工两个工件，所以加紧力要同时加紧两个工件，最后采用可转式压板，同时加紧两个工件的制动器安装孔端面。3.1.3绘制被加工零件工序图的规定（1）本工序的加工部位用粗实线绘制，其余部位用细实线绘制。定位基准、夹紧部位、夹紧方向等需用符号表示；本道工序保证的尺寸、角度等，均在尺寸下用横线标出。（2）加工部位的位置尺寸应有定位基准算起。但有时也可将工件某一主要孔德位置

40、尺寸从定位基准算起，其余各孔的位置尺寸再从该基准算起。当定位基准与设计基准不重合时，要进行换算。（3）注明零件对机床加工提出的某些特殊要求，如对精镗孔机床应注明是否允许留有退刀痕迹。（4）对简单的零件，可直接在零件图上作必要的说明，而不需要另行绘制被加工零件工序图。 根据以上内容及规定可绘制出转向节主销孔镗削加工的工序图。3.2绘制加工示意图加工示意图是被加工零件工艺方案在图纸上的反应，表示被加工零件在机床上的加工过程，刀具的布置以及工件、夹具、刀具的相对位置关系，机床的工作行程及工作循环等，是刀具、夹具、多轴箱、电气和液压系统设计选择动力部件的主要依据，是整台组合机床布局的原始要求，也是调整

41、机床和刀具所必须的重要技术文件。3.2.1在加工示意图上应标注的内容（1）机床的加工方法，切削用量，工作循环和工作行程。（2）工件、夹具、刀具及多轴箱之间的相对位置及其联系尺寸。如工件端至多轴箱端面间的距离，刀具刀尖至多轴箱端面之间的距离等。（3）主轴的结构类型、尺寸及外伸长度；刀具类型、数量和结构尺寸；接杆（包括镗杆）、浮动卡头、导向装置、攻螺纹靠模装置的结构尺寸；刀具与导向装置的配合，刀具、接杆、主轴之间的连接方式。刀具应按终了位置绘制。3.2.2绘制加工示意图的注意事项（1）加工示意图中的位置，应按加工终了时的状况绘制，且其方向应与机床的布局吻合。（2）工件的非加工部位用细实线绘制，其余

42、部分一律按机械制图标准绘制。（3）同一多轴箱上，结构、尺寸完全相同的主轴，不管数量多少，允许只绘制一根，但应在主轴上标注与工件孔号相对应的轴号。（4）主轴见的分布可不按真实的中心距绘制，但加工孔距很近或需设置径向尺寸较大的导向装置时，则应按比例绘制，以便于检查相邻主轴、刀具、导向装置等是否产生干涉。（5 ）对于标准通用结构，允许只绘制外形，标上型号，但对于一些专用结构如导向、专用接杆等应绘出剖视图，并标注尺寸、精度及配合。3.2.3绘制加工示意图之前的计算（1）选择刀具结构及镗杆镗杆的设计对镗孔精度影响很大。所以在设计镗模前应确定镗杆的尺寸。镗杆的主要尺寸是直径和长度。直径受到加工孔径的限制，

43、在可能的情况下应尽量取的大些，以增加其刚度。一般取d=（0.6-0.8）D（D为工件镗孔直径）。在本道工序中D=41mm，所以d=24.6-32.8mm。镗刀不宜在镗杆外悬伸过长，以免刚性不足。镗孔直径D、镗杆直径d、镗刀截面之间的关系，参照组合机床设计第一册表4-5选取d=30mm，=。初定镗刀装在镗杆上的几何参数为：主偏角K=50，前角。=5，刃倾角s0，刀尖圆角半径=1（mm）。（2）导向套的设计组合机床加工孔时，除采用刚性主轴加工方案外，零件上孔的位置精度主要靠刀具的导向装置来保证。导向装置有两大类，即固定式导向和旋转式导向。当加工孔径不大于40mm或摩擦表面的线速度小于20m/min

44、时，一般采用固定式导向，刀具或刀杆的导向部分，在导向套内即转动又作轴向移动。加工孔径较大或线速度大于20m/min时，一般采用旋转式导向装置。旋转式导向装置将旋转副和直线移动副分别设置，按旋转副和直线副的相对位置分为内滚式和外滚式。为了保证主销孔的同轴度，在这次加工中采用双镗刀同时加工前后主销孔的方案。由于精加工切削速度大于30m/min，所以采用滚动镗套。镗套的具体设计过程，参见说明书的3.1.2。最终设计的导向套的结构参数如图2。图2 镗套（3）初定切削用量组合机床往往采用多轴、多刀、多面同时加工。且组合机床的刀具要有足够的使用寿命，以减少频繁换刀。因此，组合机床切削用量一般比通用机床的单

45、刀加工要低30%以上。同一多轴箱上的刀具由于采用同一滑台实现进给，所以，各刀具（丝锥除外）的每分钟进给量应该相等。因此，应按工作时间最长、负荷最重、刃磨较困难的所谓“限制性刀具”来确定；对于其他刀具，在此基础上进行调整。使用液压滑台时，所选的每分钟进给量一般比滑台的最小进给量大50%，以保证进给稳定。查组合机床设计手册，用高速钢精镗合金钢的切削用量为：v=20-35m/min,f=0.10-0.30mm/r。由得取n=300r/min,v=38.62m/min; f=0.03mm/r。（4）确定切削力、切削扭矩和切削功率轴向力、切削扭矩和切削功率是为了分别选择滑台及设计夹具、确定主轴及其他传动

46、件尺寸、选择主电动机（一般是选择动力箱的驱动电动机）提供依据。工件的材料为40MnB，合金钢，硬度为240270HB，。切削力：其中=2650；=-0.15；=1.0；=0.75；=1.0。=310.2N切削功率： =0.2kw（5）选取刀具接杆多轴箱各主轴的外伸长度为一定值，而刀具的长度也是一定值。因此，为保证多轴箱上的刀具能同时到达加工终了位置，就需要在主轴与刀具之间设置可调环节。这个可调环节在组合机床上是通过可调整的刀具接杆来解决的。组合机床主轴与刀具之间通常有两种连接。一是接杆连接，也称刚性连接，用于单导向进行钻、扩、铰、锪孔及倒角加工。二是浮动卡头连接，也称浮动连接，用于长导向、双导向和多导向进行镗、扩、铰孔，以减少主轴位置误差及主轴径向跳动对加工精度的影响，避免主轴与夹具导向不同轴而产生“别劲”现象。通用的标准浮动卡头有小浮动量及大浮动量两种，绘制加工示意图时可以根据有关的组合机床标准选择。在本次设计中，浮动卡头的结构型式和尺寸根据机床夹具设计手册表3-5-6选取。（6）主轴选择主轴型式主要取决于进给抗力和主轴刀具系统结构