载重汽车转向节两主销孔专用机床夹具设计

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1、新疆大学机械工程学院专业课程设计说明书班 级： 机械 11-7 班姓 名： 牟 雷学 号： 20112001044 指 导 教 师： 早热木老师完 成 日 期： 2015 年 3 月 30 日新 疆 大 学专业课课程设计任务书班级： 机械 11-7 班 专业： 机械工程及其自动化姓名： 牟 雷 学号 : 20112001044 课程设计题目： 载重汽车转向节两主销孔专用机床夹具设计课程设计完成内容：1. 转向节 零件图一张；2.转向节毛坯图一张；3.夹具装配图一张；4.设计说明书一份；5.工序卡一份；说 明 书 页 数： 22 页 图 纸 数： 3 张发题日期： 2014 年 3 月 1 日完

2、成日期： 2014 年 3 月 30 日指 导 老 师：早热木老师目 录序言 1 1 零件的分析 2 1.1 零件的作用 2 1.2 零件的工艺分析 3 1.2.1 轴颈部分 3 1.2.2 法兰部分 4 1.2.3 叉架部分 4 1.2.4 位置精度要求 4 2 工艺规程设计 6 2.1 确定毛坯的制造形式及尺寸 6 2.2 基面的选择 6 2.3 制定工艺路线 9 2.4 确定切削用量及基本工时 13 3 夹具设计 18 3.1 拉床专用夹具设计 18 3.1.1 问题的提出 18 3.1.2 夹具设计 18 致谢 21 参考文献 22 1 序 言此次设计的零件为 CA141汽车左转向节工

3、艺规程及工装设计。通过零件，分析了它的毛坯。 在毛坯制造时的方法与原则， 以及所选用的工艺等。 本次设计总共分为两部分 , 第一部分为工艺方面： 主要包括零件的功用 , 结构特点 , 加工零件表面的设计基准 , 设计条件 , 毛坯的选择 , 各个工艺方案的比较与取舍 , 确定机床与工艺装备 , 填写工艺过程卡片。 第二部分主要为机床夹具设计：主要包括定位方案的确定 , 定位元件的选取 , 夹紧方案的选取等等。课程设计是我们学完了大学的全部基础课程、 专业基础课程以及专业课程并进行了生产实习以后进行的一次培养大学生的创新能力、实践能力和创业精神的重要实践环节， 也是学生完成工程师基本训练的重要环

4、节。 同时也是我们对能力的一次真正的锻炼，它能激发我们的创新意识，增强我们的动手和动脑的能力，它使我们的思维开阔，同时也让我们了解到如何把理论与实践相结合。 其目的是培养学生综合运用所学专业和基础理论知识，独立解决本专业一般工程技术问题能力，树立正确的设计思想和工作作风。本次课程设计是理论与实践的结合，目的在于检验学生大学四年的学习成果，培养我们综合运用所学理论知识去分析和解决工程技术问题的能力， 使学生建立正确设计思想和设计方法，通过课程设计进一步巩固、深化计算机制图之基，即基本理论、基本概念、基本技能。课程设计的范围涉及大学四年所学的专业基础课及专业课、选修课内容，知识含量大、跨度仅限于机

5、械制造范围。设计题目由指导教师提供，其设计内容均由学生自行编排，在巩固专业知识之余意在培养思考、解决问题的能力，同时提倡创新精神。就个人而言，我通过这次课程设计一方面能进一步培养我独立思考的能力，另一方面能提高我与同学们互助协作的能力，为以后工作打下良好基础，为伟大祖国建设贡献我的力量。由于本人能力有限，经验不足，设计过程中有不足之处，希望各位老师给予指教。我主要的是完成工艺的安排和夹具的设计， 夹具是加工过程中最重要的一个组成部分， 很多工件由于形状和加工要求等等特殊的原因必须要使工件很好的定位后才能进行加工，所以也就出现了夹具以及专用的夹具。2 零件的分析1.1 零件的作用转向节（羊角）是

6、汽车转向桥上的主要零件之一，转向节的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。转向节形状比较复杂，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。零件的叉头部位上有两个 错误！未找到引用源。 mm 的孔，用以连接转向节主销和滚子轴承，使前轮

7、可以绕主销偏转一定角度进而起到转向的作用。法兰面上有 6 错误！未找到引用源。 的螺钉孔以及 2 错误！未找到引用源。 M16错误！未找到引用源。 1.5-6H 的螺纹孔，通过螺钉将法兰面与制动器的制动盘连接在一起。转向节的轴颈通过轮毂轴承与轮毂相连接内开档部位 错误！未找到引用源。 mm 的轴承窝，用以与汽车前桥大梁连接，实现转向动作。叉架部位带键槽的两个锥形孔用以连接，上孔与转向节臂连接，传递转向时所需的力和扭矩，下孔与梯形臂相连接，通过横向拉杆进而于右侧转向节相连接，左右转向节协调，实现同步转向。转向节在整个机械转向系统中的位置如下图。3 1.2 零件的工艺分析转向节集中了轴、 套、 盘

8、环、 叉架等四类零件的结构特点。 形状较为复杂， 如下图：转向节按三部分进行精度分析，它们之间存在着一定的位置度要求。现分述如下 ：1.2.1 轴颈部分该组加工表面呈阶梯状分布，故称阶梯轴，加工表面包括：尺寸为 错误！未找到引用源。 mm 的轴颈 I 及其倒角；尺寸为 错误！未找到引用源。 mm 的轴颈 II 及其倒角，4 同时与轴颈 I 之间的环形槽；尺寸为 错误！未找到引用源。 39mm 的轴颈 III ；小径为 错误！未找到引用源。 46mm，大径为 错误！未找到引用源。 mm 的轴颈 IV ；尺寸为 错误！未找到引用源。 的轴颈 V 及其圆角；尺寸为 错误！未找到引用源。 95mm 的

9、轴颈 VI ；尺寸为 错误！未找到引用源。 的六个螺钉孔以及尺寸为 M16 的两个限位螺钉孔。其中主要加工表面分别有：轴颈 II 、轴颈 V 以及轴颈 VI 的左端面（刹车盘止口） ，三者的表面粗糙度 Ra 值均不大于 0.8 错误！ 未找到引用源。 ， 轴颈 IV 的表面粗糙度 Ra 值不大于12.5 错误！未找到引用源。 。R7-1mm 处是受力集中部位，要求有高的强度， 错误！未找到引用源。 mm 油封轴颈端面易磨损，要求表面硬度高，因此，在此区域采用中频淬火，淬深 36mm，硬度5355HRC。因淬火层深，区域大易产生淬火裂纹，对淬火工艺要求极为严格。在轴颈端头有长 29mm、 M30

10、 错误！未找到引用源。 1.5h6 的螺纹，为了装螺母锁环，在螺纹全长上铣平台，保证尺寸 错误！未找到引用源。 mm。1.2.2 法兰面部分法兰面其上有对称均布的 6 错误！未找到引用源。 mm 的螺钉孔。限位螺钉孔 2 错误！未找到引用源。 M16 错误！未找到引用源。 1.5-6H 与轴心线在同一水平面内，距离87.5mm。1.2.3 叉架部分转向节的上下耳和法兰面构成叉架形体。（ 1） 主销孔主销孔尺寸要求 错误！未找到引用源。 mm，是长 230.5mm 的断续长孔，最大实体状态同轴度不大于 错误！未找到引用源。 0.012mm，与轴心线的位置度不大于 错误！未找到引用源。 0.3mm

11、，到叉架底面距离 56mm。（ 2） 轴承窝座轴承窝是放置止推轴承的，尺寸为 错误！未找到引用源。 mm，及 错误！未找到引用源。 67mm 的沉头孔组成，端面与上耳内端面的距离 错误！未找到引用源。 mm，对主销孔的垂直度不大于 0.05mm。由于空间位置决定轴承窝座的加工只能采用以主销孔定位锪窝座的加工方法， 因工艺系统的累计误差大于形位公差的要求，因此垂直度 0.05mm 不易保证。（ 3） 锥孔锥孔小径为 错误！未找到引用源。 29mm，锥度 1： 8，孔长 50mm，小端面与量规5 不齐度为 错误！未找到引用源。 0.03mm，锥度与塞规着色面积不小于 75%。上耳外端面距锥孔中心线

12、距离为 32mm，两锥孔距离为 163.5mm。至主销孔中心线距离为 44mm,在加工中受锥铰刀制造锥角误差和对刀误差的影响， 锥孔与塞规着色面积不以达到 75%。叉架部分对表面粗糙度有较高要求的 =的加工表面有：上下耳外端面，两锥孔外端面表面粗糙度 Ra 均不大于 12.5 错误！未找到引用源。 ；主销孔内表面及沉头孔、锥孔键槽端面表面粗糙度 Ra 值不大于 6.3 错误！未找到引用源。 ；锥孔及锥孔键槽内表面粗糙度Ra 值均不大于 1.6 错误！未找到引用源。 。1.2.4 位置精度要求上述加工表面之间有着一定的位置要求，主要是：（ 1） 错误！未找到引用源。 mm 主销孔与轴颈的轴心线位

13、置度公差为 错误！未找到引用源。 0.3mm。（ 2） 错误！ 未找到引用源。 mm 断续孔的同轴度公差为 错误！ 未找到引用源。 0.012mm。（ 3） 叉部内开档的端面与 错误！ 未找到引用源。 mm 孔的中心线的垂直度公差为 0.05mm。（ 4）尺寸为 错误！未找到引用源。 95mm 轴颈 VI 的左端面（刹车盘止口）与阶梯轴中心线的垂直度公差为 0.01mm.。（ 5） 错误！未找到引用源。 mm 孔的端面与 错误！未找到引用源。 mm 孔的垂直度公差为 0.1mm。（ 6） 6 错误！ 未找到引用源。 螺钉孔轴心线的位置度公差为 错误！ 未找到引用源。 0.15mm。（ 7）锥孔

14、键槽槽宽的中心线与锥孔的中心线偏转角度为 30，锥孔键槽的对称度公差为 0.02mm。（ 8） 错误！未找到引用源。 mm 的轴颈 II 与中轴线的同轴度公差为 错误！未找到引用源。 0.01mm。（ 9） 错误！未找到引用源。 的轴颈 V 与中轴线的同轴度公差为 错误！未找到引用源。0.01mm。（ 10） 错误！未找到引用源。 95 错误！未找到引用源。 0.03mm 的轴颈 VI 与中轴线的同轴度公差为 错误！未找到引用源。 0.03mm。由以上分析可知，对于这些加工表面而言，可以先加工其中一组表面，然后借助专用夹具加工其他组表面，并且保证它们之间的位置精度要求。6 2 工艺规程设计2.1 确定毛坯的制造形式及尺寸零件材料为 40MnB 调质。考虑到汽车在行驶过程中要经常转向，零件在整个工作过程中经常承受交变载荷和冲击性载荷，因此应该选用锻件，以使金属纤维尽量不被切断，保证零件工作可靠按设计任务书，做转向节年产量为 10000 台。若取其备品率为 8%，机械加工废品率为 1%，则该零件的年生产纲领为N=Qn(1+a%+b%)=10000 台 /年 *1 件 /台 * （ 1+8