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1、【畢業(yè)設(shè)計論文】汽車載重系前軸梁工藝分析研究 安徽建筑工業(yè)學院 畢 業(yè) 設(shè) 計 論 文 專 業(yè) 機械設(shè)計制造及其自動化 班 級 07機械（3）班 學生姓名 何飛 學 號 07210010308 課 題 汽車載重系前軸梁工藝分析研究 指導教師 閆興書 2011

2、 年 4 月 20 日 目錄 摘要 3 一、 緒論 5 二、零件的分析 9 2.1、零件在產(chǎn)品中的作用 9 2.2、零件的工藝分析 9 2.3、零件的生產(chǎn)類型的確定與生產(chǎn)綱領(lǐng)的計算 11 三、工藝規(guī)程的設(shè)計 12 3.1、確定毛坯的制造形式 12 3.2、基準的選擇 12 3.2.1 粗基準的選擇 12 3.2.2 精基準的選擇 12 3.3、工藝路線方案 13 3.4、選擇加工設(shè)備及工藝設(shè)備 15 3.5、機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定 16 3.6確定切削用量及基本工時 18 四、專用夾具設(shè)計 23 4.1、問題的提出 23 4

3、.2、夾具設(shè)計 23 4.2.1、定位基準的選擇 23 4.2.2、導向元件 24 4.2.3、夾緊力的確定 24 4.2.4、切削力和夾緊力的計算 25 4.3、定位誤差的分析 26 4.4、夾具操作簡要說明 27 五、設(shè)計總結(jié) 28 六、參考文獻 29 附錄Ⅰ 30 附錄Ⅱ 33 摘要 汽車前軸梁是長桿類對稱零件，在整車中承擔承重、支撐、轉(zhuǎn)向的功能，屬于汽車上重要零部件。作為汽車中的關(guān)鍵零部件之一，前軸梁的機加工精度要求高。前軸梁是汽車傳動系統(tǒng)的重要零件之一，也是汽車上承受較大的保安件，要求具有較高的強度和疲勞壽命。汽車前軸梁機加工過程中, 主銷孔粗糙度及孔徑精度、

4、主銷孔軸線與上下端面垂直度、主銷孔與鎖銷孔的中心距這三個技術(shù)要求對于保證產(chǎn)品質(zhì)量, 提高產(chǎn)品的性能具有重要意義。 本文首先分析了零件的作用以及零件圖上的技術(shù)要求；零件主要加工面的尺寸、形狀、位置精度、表面粗糙度、以及設(shè)計基準等；零件的材質(zhì)、熱處理及機械加工的工藝性；然后是零件的工藝規(guī)程的設(shè)計，制作工藝過程卡和工序卡，最后是專用夾具設(shè)計。通過前軸梁的工藝分析研究，能夠綜合運用多學科的基本理論、基本知識與技能，分析和解決工程問題，通過設(shè)計，調(diào)研與實踐，使理論知識深化，知識領(lǐng)域拓寬，提高工程圖紙的繪制（尤其是計算機繪圖）、工程計算、技術(shù)文件編寫等能力，鞏固加強了所學的基礎(chǔ)理論和專業(yè)知識，從而提高學

5、生分析和解決實際問題的能力。 關(guān)鍵詞：汽車前軸梁、機加工工藝、夾具設(shè)計 Abstract Automotive front axle beam is Symmetric pole parts, to assume the load-bearing vehicle, support, steering function, are important components in motor vehicles. The key components of a vehicle, one of the front axle beam machining high precision. Front

6、axle beam is one of the important parts automobile transmission, but also bear a greater security car parts, requires a high strength and fatigue life. Automotive front axle beam machining process, the main pin hole roughness and aperture accuracy, the main upper and lower end pin hole vertical axis

7、, the main pin hole locking pin hole in the center with three technical requirements for the distance to ensure product quality, improve product performance is important. This paper analyzes the role of parts and part drawing on the technical requirements; side of the main processing part size, sha

8、pe, position accuracy, surface roughness, as well as the design basis, etc.; part of the material, heat treatment and mechanical processing technics; then part of the process specification of the design, production and process card process card, and finally the special fixture design. Process throug

9、h the analysis of front axle beams, to the integrated use of multi-disciplinary basic theory, basic knowledge and skills, analyze and solve engineering problems through the design, research and practice, to deepen the theoretical knowledge, broaden knowledge and improve the engineering drawings of t

10、he draw especially computer graphics , engineering calculations, technical document preparation and other capabilities, consolidate the basic theory of learned and professional knowledge, thereby enhancing the students to analyze and solve practical problems. Keywords: Automotive Front Axle Beam,

11、Machining Technology, Fixture Design 汽車載重系前軸梁工藝分析研究 機械與電氣工程學院 機械設(shè)計制造及其自動化專業(yè) 07機械3 班 何 飛 指導老師 閆興書 緒論 1.1、汽車前軸梁國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀： 汽車自上個世紀末誕生以來，已經(jīng)走過了風風雨雨的一百多年。從卡爾.本茨造出的第一輛三輪汽車以每小時18公里的速度，跑到現(xiàn)在，竟然誕生了從速度為零到加速到100公里/小時只需要三秒鐘多一點的超級跑車。這一百年，汽車發(fā)展的速度相當驚人。汽車的發(fā)展離不開組成汽車的各零部件的性能的提高，工字梁前軸是車橋產(chǎn)品的一個不可或缺的零部件。上世紀70年代末

12、，中國卡車工業(yè)已初具規(guī)模，作為汽車前橋總成的關(guān)鍵零部件，汽車前軸梁非常緊俏。一汽、東風等汽車企業(yè)通過采用汽車前軸梁成型模鍛工藝，生產(chǎn)了大批高質(zhì)量的汽車前軸梁，但仍不能完全滿足我國卡車工業(yè)發(fā)展需求。一些企業(yè)試圖涉足汽車前軸梁領(lǐng)域，但由于受前軸梁成型模鍛工藝生產(chǎn)設(shè)備投資巨大等因素制約，面對前景誘人的汽車前軸梁市場非常無奈。前軸梁目前國內(nèi)在用的鍛造工藝主要有模鍛錘模鍛、熱模鍛壓力機整體模鍛和滾鍛成型。其中模鍛錘模鍛根據(jù)設(shè)備規(guī)格分為整體和分段鍛造成型，而機械熱模鍛壓力機整體鍛造成型準確，設(shè)備價格昂貴，在國內(nèi)僅幾家特大型企業(yè)才有。前軸梁滾鍛由于投資低，工藝日趨成熟，從廿世紀九十年代起國內(nèi)新建了數(shù)十條生產(chǎn)

13、線。 在國外，早在1920年，美國一些工廠就開始試驗前軸梁周期軋制型材，通過周期軋制工字梁部分精軋成型后，完全可以達到鍛件尺寸，但是，由于型材軋制后會產(chǎn)生飛邊，而清除飛邊將使生產(chǎn)復雜化，20世紀50~60年代，在美國試驗軋制無飛邊的等寬周期型材獲得成功，但由于增加了軋制道次，限制了周期軋制型材的普及應(yīng)用。50年代末，前蘇聯(lián)開始采用周期軋制型材，以取代一般圓坯或方坯鍛造前軸梁。這種方法可提高生產(chǎn)效率，節(jié)約金屬，但前提是周期軋制型材的批量要大，軋鋼廠才能接受定貨。50年代后，前軸鍛件一般采用圓坯或方坯在模鍛錘或擊錘上模鍛成形，如德國漢錫爾采用350kj對擊錘生產(chǎn)線生產(chǎn)160kg的雙層公交車；意大

14、利SIT廠采用400kj對擊錘生產(chǎn)多種前軸梁。60年代末至70年代初，大型熱鍛壓力機的問世，為整體模鍛前軸梁創(chuàng)造了條件，在德國、前蘇聯(lián)都建成了前軸、曲軸自動化鍛造生產(chǎn)線。在大型模鍛壓力機的開發(fā)和應(yīng)用方面德國處于領(lǐng)先地位，其中EUMUCO公司和萊茵斯塔爾公司領(lǐng)先開發(fā)成功的5~6t貨車前軸梁鍛造生產(chǎn)線，采用120MN熱模鍛壓力機。該生產(chǎn)線為全自動化操作，生產(chǎn)節(jié)拍為45~60s/件。對于8t以上載重汽車的前軸梁鍛件，需采用160MN熱鍛壓力機模鍛，如瑞典VOLVO汽車制造公司的前軸梁鍛造生產(chǎn)線。 1.2、汽車前軸梁在車輛中的作用： 汽車前軸梁在整車中承擔承重、支撐、轉(zhuǎn)向的功能，屬于汽車上重要零部

15、件。前軸梁，主要起承載作用，鍛造成型。中間斷面為工字形（因此常稱為工字梁），這樣可保證其質(zhì)量最小而在垂向平面內(nèi)的剛度大、強度高；兩頭略成方形可提高抗扭強度。中部向下彎曲，可降低發(fā)動機位置，從而降低汽車重心，同時還可減小變速箱輸出軸與傳動軸之間的夾角。其主要設(shè)計參數(shù)有板簧中心距、主銷中心距、落差及板簧座截面尺寸及主銷傾角。汽車前軸梁機加工過程中，主銷孔粗糙度及孔徑精度、主銷孔軸線與上下端面垂直度、主銷孔和鎖銷孔中心距這三個技術(shù)要求對于保證產(chǎn)品質(zhì)量，提高產(chǎn)品的性能具有重要意義。 前軸梁的主銷內(nèi)傾、外傾以及后傾 僅部分產(chǎn)品 等傾角以及它與轉(zhuǎn)向節(jié)和拉桿等零部件組成的桿系,構(gòu)成汽車轉(zhuǎn)向系的執(zhí)行部分,保

16、證整車直線行駛的穩(wěn)定性和轉(zhuǎn)向性能。前軸梁不合格或失效對整車性能的影響：比如卡車整車初裝時經(jīng)常出現(xiàn)的跑偏問題中,一部分就是主銷孔與轉(zhuǎn)向節(jié)綜合形成的角度誤差造成的。使用后偶爾出現(xiàn)的前軸梁斷裂現(xiàn)象、還有俗稱的“辟跨”現(xiàn)象，即前軸梁變形或斷裂，顯然是前軸梁剛度和強度不足引起的。另外，在整車初裝和用戶使用不長時間后出現(xiàn)的前橋抖動的現(xiàn)象，當然不應(yīng)該完全排除前軸梁主銷孔及其端面加工精度低的原因。還有一個往往被忽視的問題即左右輪對中心不對稱。所有這些整車質(zhì)量問題往往多因素重疊作用，很難明確判定，但是前軸梁不合格會加劇和放大其它部件 如制動器 的質(zhì)量問題。 現(xiàn)行常用的汽車前軸梁機加工過程中，普遍存在著難于同時

17、滿足主銷孔粗糙度及孔徑精度、主銷孔軸線與上下端面垂直度、主銷孔與鎖銷孔的中心距等問題。為了解決前軸梁機加工中出現(xiàn)的這個技術(shù)瓶頸，提高前軸梁產(chǎn)品質(zhì)量，用較低的投入得到較高的產(chǎn)出，突破以往傳統(tǒng)的加工工藝，本文制定一種適應(yīng)國內(nèi)前軸梁加工的工藝方案，并將其應(yīng)用于實踐。文中分析了汽車前軸梁的結(jié)構(gòu)特點和技術(shù)特點，提出了先加工主銷孔、再以主銷孔為基準加工鎖銷孔的工藝方案。提出鉆――銑――鉆――鉸的關(guān)鍵工藝解決辦法。并在此基礎(chǔ)上，將新工藝應(yīng)用于實踐中，較好地解決了前軸梁機加工中存在的主鎖銷中心距問題及兩主銷孔上下端面對主銷孔軸線的垂直度問題。實踐證明加工質(zhì)量得到了顯著提高，是一種可行的新工藝。 本論文從資料

18、查閱―加工工藝設(shè)計－夾具設(shè)計―撰寫論文歷時三個月，具體流程如下所示： 熟悉和分析產(chǎn)品零件圖 查閱零件機械加工工藝文獻資料 機械加工工藝過程設(shè)計 機床夾具設(shè)計 畢業(yè)設(shè)計說明書撰寫 二、零件的分析 2.1、零件在產(chǎn)品中的作用： 汽車前軸梁在整車中承擔載重、支承、轉(zhuǎn)向的功能，屬于汽車上重要零部件。前軸的主銷外傾、內(nèi)傾以及后傾 僅部分產(chǎn)品 等傾角以及它與轉(zhuǎn)向節(jié)和拉桿等零部件組成的桿系，構(gòu)成汽車轉(zhuǎn)向系的執(zhí)行部分,保證整車直線行駛的穩(wěn)定性和轉(zhuǎn)向性能。零件的兩端拳頭部位有兩個φ的孔，用以安裝主銷，來鉸接轉(zhuǎn)向節(jié)與前軸梁，實現(xiàn)轉(zhuǎn)向功能。兩端拳頭部位側(cè)面有φ兩個的孔，用以安裝帶有螺紋的楔形鎖銷，將

19、主銷固定在前軸梁拳部的孔內(nèi)，使之不能轉(zhuǎn)動。 2.2、零件的工藝分析： 1、零件結(jié)構(gòu)分析： 零件結(jié)構(gòu)工藝性是指在滿足使用要求的前提下，制造零件的可行性與經(jīng)濟性，它由零件結(jié)構(gòu)要素的工藝性和零件整體結(jié)構(gòu)的工藝性兩部分組成。 汽車前軸梁是長桿類對稱零件，共有三組加工表面，它們相互間有一定的位置要求。分述如下： ⑴以兩彈簧座的四個側(cè)面作為粗基準，再用兩個短V形塊支承兩彈簧座背面來加工。這一組加工表面包括：兩個φ14.6mm的孔、兩個尺寸為108mm的與φ14.6mm相垂直的平面、還有在兩個平面上的八個φ15mm的孔。 ⑵以兩鋼板彈簧座底面平面及兩孔定位為基準的加工表面。這一組加工表面包括：兩

20、個φ主銷孔、與兩個φ主銷孔垂直的上下端面 ⑶以φ主銷孔及下端面為基準的加工表面。這一組加工表面包括：兩個φ的鎖銷孔、還有與φ平行的兩個φ的孔。 由以上分析可得，對于這三組加工表面而言，分別要借助專用夾具來加工，對于后面兩組加工表面，可以先加工其中一組表面，然后借助專用夾具來加工另一組表面，并且保證它們之間的位置精度要求。 2、零件的技術(shù)要求分析： 由零件圖分析知，選擇材料為45號鋼，該材料具有它價格便宜經(jīng)過調(diào)質(zhì)（或正火）后，可得到較好的切削性能，而且能獲得較高的強度和韌性等綜合機械性能。零件硬度需要達到HB241-286，45號鋼的機械性能很好，但是這是一種中碳鋼，淬火性能并不好，所以

21、如果需要表面硬度，又希望發(fā)揮45號鋼優(yōu)越的機械性能，常將45號鋼表面淬火 高頻淬火或者直接淬火 ，這樣就能得到需要的表面硬度。最后需要進行探傷檢查，非加工表面涂防銹漆。 2.3、零件的生產(chǎn)類型的確定與生產(chǎn)綱領(lǐng)的計算： 1、生產(chǎn)類型的確定： 汽車前軸梁質(zhì)量估計為124kg，屬中型機械，由表可知生產(chǎn)類型為大量生產(chǎn)。 2、生產(chǎn)綱領(lǐng)的計算： 生產(chǎn)綱領(lǐng)時企業(yè)根據(jù)市場需求和自身的生產(chǎn)能力決定生產(chǎn)計劃。在計劃期內(nèi)應(yīng)當生產(chǎn)的產(chǎn)品產(chǎn)量和進度計劃成為生產(chǎn)綱領(lǐng)。計劃期一般為一年，所以生產(chǎn)綱領(lǐng)一般就是年產(chǎn)量。零件的生產(chǎn)綱領(lǐng)應(yīng)計入廢品和備品的數(shù)量，常按下式計算：N Qn（1+α+β） 式中 N――零件的年產(chǎn)

22、量，單位為件/年 Q――產(chǎn)品的年產(chǎn)量，單位為臺/年 n――每臺產(chǎn)品中，該零件的數(shù)量，單位為件/臺 α――備品率 β――廢品率 結(jié)合生產(chǎn)實際：零件的備品率和廢品率α和β分別取2％和5％，代入公式計算得：N 9100x1x（1+2％+5％） 9737件 生產(chǎn)綱領(lǐng)的大小決定了產(chǎn)品的生產(chǎn)類型，而各種生產(chǎn)類型下又有不同的工藝特征，制訂工藝規(guī)程必須符合其相應(yīng)的工藝特征。因此，生產(chǎn)綱領(lǐng)是制訂和修改工藝規(guī)程的重要依據(jù)。 三、工藝規(guī)程的設(shè)計 3.1、確定毛坯的制造形式： 零件材料為45號鋼?？紤]到前軸是汽車上承受較大的保安件，零件在工作過程中經(jīng)常承受變載

23、荷和沖擊性載荷，所以要求具有較高的強度和疲勞壽命，因此選用鍛件，以保證零件工作可靠。由于零件年產(chǎn)量為9100臺/年，已達到大批量生產(chǎn)，故采用模鍛成型。這對提高生產(chǎn)率、保證加工質(zhì)量也是有利的。 3.2、基準的選擇： 3.2.1 粗基準的選擇 按照有關(guān)粗基準的選擇原則，當零件有不加工表面時，應(yīng)以這些不加工表面做粗基準，若零件有若干個不加工表面時，則應(yīng)以與加工表面要求相對位置精度高的不加工表面作為基準。 先選擇零件上兩彈簧座的四個側(cè)面作為粗基準，利用專用夾具沿側(cè)面雙向夾緊，以消除、兩個自由度，再用一組共兩個短V形塊支承兩彈簧座背面消除一個自由度，銑端面和鉆孔不需要完全定位。這一組要加工的零

24、件表面有銑尺寸為108mm的端面、鉆兩個φ14.6mm孔、鉆八個φ15mm的孔。 然后選擇鋼板彈簧座底面平面及兩φ15mm孔定位。即一面兩銷定位。要加工的零件表面有兩個φ28mm主銷孔與倒角及其上下端面。 3.2.2 精基準的選擇 精基準的選擇主要應(yīng)該考慮基準重合問題。當設(shè)計基準與工序基準不重合時，應(yīng)該進行尺寸換算。 零件的各精確尺寸均以精加工后的φ28mm主銷孔和鋼板彈簧座側(cè)面為精基準。此時要加工的表面有兩個φ15mm鎖銷孔和兩個φ16mm孔及倒角。 3.3、工藝路線方案： 方案一： 工序1：鍛坯、調(diào)質(zhì)HB241~286 工序2：銑尺寸為108mm的兩鋼板彈簧座底面

25、 工序3：鉆兩鋼板彈簧座平面兩孔φ14.6mm，八孔φ15mm 工序4：锪兩鋼板彈簧座八個背孔φ32mm 工序5：粗銑兩主銷孔上下端面 工序6：精銑兩主銷孔上下端面 工序7：鉆擴鉸φ28mm兩主銷孔，倒角2x45° 工序8：鉆擴鉸φ15mm兩鎖銷孔 工序9：鉆擴鉸Ф16mm兩孔，倒角2x45° 工序10：探傷檢查 工序11：去刺，清洗，未加工表面涂防銹漆 工序12：終檢 在該方案中，存在以下問題:以主銷孔定位鉆Ф15mm鎖銷孔時，鉆頭經(jīng)過十字相貫孔時，易出現(xiàn)單邊切削現(xiàn)象，發(fā)生偏移，造成主銷孔與鎖銷孔中心距不易保證。 方案二： 工序1：鍛坯、調(diào)質(zhì)HB241~286 工

26、序2：銑尺寸為108mm的兩鋼板彈簧座底面 工序3：鉆兩鋼板彈簧座平面兩孔φ14.6mm，八孔φ15mm 工序4：锪兩鋼板彈簧座八個背孔φ32mm 工序5：鉆擴鉸Ф15mm兩鎖銷孔 工序6：粗銑兩主銷孔上下端面 工序7：精銑兩主銷孔上下端面 工序8：鉆擴鉸Ф28mm兩主銷孔，倒角2x45° 工序9：鉆擴鉸Ф16mm兩孔，倒角2x45° 工序10：探傷檢查 工序11：去刺，清洗，未加工表面涂防銹漆 工序12：終檢 在該方案中，存在以下問題：因該工藝方法是采用先鉆Ф15mm鎖銷孔后鉆Ф28mm主銷孔，而主銷孔孔徑及位置尺寸為關(guān)鍵尺寸, 主銷孔孔徑精度不易保證，采用先精銑主銷孔

27、上下端面后加工主銷孔，端面相對主銷孔的垂直度難以保證。 方案三： 工序1：鍛坯、調(diào)質(zhì)HB241~286 工序2：銑尺寸為108mm的兩鋼板彈簧座底面 工序3：鉆兩鋼板彈簧座平面兩孔φ14.6mm，八孔φ15mm 工序4：锪兩鋼板彈簧座八個背孔φ32mm 工序5：粗銑主銷孔上下端面 工序6：鉆擴鉸Ф28mm兩主銷孔，倒角2x45° 工序7：精銑兩主銷孔上下端面 工序8：鉆擴鉸Ф15mm兩鎖銷孔 工序9：鉆擴鉸Ф16mm兩孔，倒角2x45° 工序10：探傷檢查 工序11：去刺，清洗，未加工表面涂防銹漆 工序12：終檢 方案三提出先對Ф28mm主銷孔進行精加工，再以主銷孔

28、為基準加工Ф15mm鎖銷孔和Ф16mm孔的工藝，以主銷孔及下端面為定位基準，兩鋼板彈簧座側(cè)面為輔助支承裝夾好工件，工件裝夾好后，沿縱向滑臺運行至加工部位開始工作。在主銷孔部位對刀具采用上下定位裝夾方式，在此工藝中，關(guān)鍵之處在于采用三工位動力頭分別裝夾鉆頭、擴刀及鉸刀完成鉆――擴――鉆――鉸四個加工過程。該工藝具有如下特點: 一是設(shè)備采用了專用設(shè)備，在強度及剛度方面得到了保證，且效率得到提高。二是將各類刀具有機地結(jié)合在一起，形成了較好的切削組合。既提高了效率又保證了質(zhì)量。三是工裝設(shè)計簡單合理。首先普遍使用鉆頭鉆孔，再利用擴刀半精加工，最后用鉸刀進行孔的精加工，既提高了效率又保證了質(zhì)量。工裝設(shè)計簡

29、單合理，采用上下定位以確保刀具在加工過程中不發(fā)生偏移，以精度較高的主銷孔定位確保定位基準的可靠性，以利刀具加工。 3.4、選擇加工設(shè)備及工藝設(shè)備： 由于生產(chǎn)類型為大批生產(chǎn)，故加工設(shè)備宜以通用機床為主，輔以少量專用機床。其生產(chǎn)方式以通用機床加專用夾具為主，輔以少量專用機床的流水生產(chǎn)線，工件在各機床上的裝卸及各機床間的傳送均由人工完成。 粗銑兩鋼板彈簧座底面?？紤]到工件的定位夾緊方案及夾具結(jié)構(gòu)設(shè)計等問題，采用立銑，選擇X53K立式銑床。選擇面銑刀，專用夾具，專用量儀。 鉆8-Ф15mm孔和2-Ф14.6mm孔。選用搖臂鉆床Z3025Bx10。選擇錐柄麻花鉆，專用夾具，快換夾頭，專用量儀。

30、 粗、精銑主銷孔上下端面。采用立銑，選擇X53K立式銑床。選擇面銑刀，專用夾具，專用量儀。 鉆擴鉸2xФ28mm主銷孔，倒角2x45°。選用搖臂鉆床Z3035B。選擇錐柄麻花鉆，錐柄擴孔復合鉆，擴孔時倒角。選用錐柄機用鉸刀，專用夾具，快換夾頭，專用量儀。 锪兩鋼板彈簧座8-φ32mm孔。選用直徑為φ32mm、帶可換導柱錐柄平底锪鉆。 鉆擴鉸Ф15mm鎖銷孔、鉆擴鉸Ф16mm孔，倒角2x45°。綜合考慮零件的尺寸大小，仍選用搖臂鉆床Z3025Bx10。選擇錐柄麻花鉆，錐柄擴孔復合鉆，擴孔時倒角，選用錐柄機用鉸刀，專用夾具，快換夾頭，專用量儀。 以上工藝過程詳見機械加工工藝過程卡片和機械加

31、工工序卡片。 3.5、機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定： 前軸梁零件材料為45號鋼，硬度HB241-286，毛坯質(zhì)量約為124kg，生產(chǎn)類型為大量生產(chǎn)，采用在錘鍛上合模模鍛毛坯。 根據(jù)上述原始資料及加工工藝，分別確定各加工表面的機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸如下： ⑴兩鋼板彈簧座底面：表面粗糙度Ra 12.5um，只需要粗加工。查《實用機械加工工藝手冊》表3-37得： Z毛坯 4.0mm 查表得：粗銑經(jīng)濟精度IT12：T粗銑 0.35mm 計算：毛坯尺寸 78mm+4.0mm 82mm 查《機械制造工藝設(shè)計簡明手冊》表3.1-27得，粗銑 3-8mm，所以一次粗銑即可。

32、粗銑后尺寸等于工件設(shè)計尺寸78mm。結(jié)果如下圖： ⑵主銷孔上下端面：表面粗糙度要求為Ra 3.2um，需要精銑才可以達到。查表得： Z毛坯上 4mm （鍛件上端面） Z毛坯下 3mm （鍛件下端面） Z粗銑 2.5mm 粗銑經(jīng)濟精度IT12 0.35mm 精銑經(jīng)濟精度IT10 0.14mm 計算：毛坯尺寸 65mm+4mm+3mm 72mm 第一次粗銑尺寸 72mm- Z粗銑 72mm-2.5mm 69.5mm 第二次粗銑尺寸 69.5mm-2.5mm 67mm 上端面精銑余量 4mm-2.5mm 1.5mm 下端面精銑余量 3mm-2

33、.5mm 0.5mm 第一次精銑尺寸 67mm-1.5mm 65.5mm 第二次精銑尺寸等于工件設(shè)計尺寸65mm 按入體方向標注公差，結(jié)果如下圖： 前軸梁的鍛件毛坯圖 3.6確定切削用量及基本工時： 工序8：鉆、擴、鉸Ф16mm孔，倒角2x45° 鉆孔Ф14mm。確定進給量f：根據(jù)《金屬切削簡明手冊》表2.7，當鋼的σb小于800MPa，d0 14mm時，f 0.25~0.31（mm/r） 根據(jù)搖臂鉆床Z3025Bx10說明書，現(xiàn)取f 0.25mm/r。 切削速度：根據(jù)《金屬切削簡明手冊》表2.13及表2.14，查得切削速度 19（m/min） 所以 432（r/min）

34、 根據(jù)機床說明書， 400r/min，故切削速度為 17.6（m/min） 切削工時：l 54mm，l1 9mm，l2 3mm 0.66（min） 以上為鉆一個孔時的機動時間。故本道工序的機動工時為 2 1.32（min） 擴鉆Ф15.75mm孔。利用Ф15.75專用鉆頭對Ф14mm的孔進行擴鉆。根據(jù)《金屬切削簡明手冊》表2.10得， f 0.6~0.7（mm/r） 查機床說明書，取f 0.63mm/r 機床主軸轉(zhuǎn)速：取n 125r/min，其切削速度 6.18m/min 切削工時： 0.762（min） 當加工兩個孔時 2 1.52（m

35、in） 鉸Ф16mm孔。確定進給量：根據(jù)《金屬切削簡明手冊》表2.11，當鋼的σb小于900MPa，d0 16mm時，f 0.65~1.4mm/r 根據(jù)機床說明書，現(xiàn)取f 1.00mm/r。 機床主軸轉(zhuǎn)速：取n 250r/min，其切削速度 12.57m/min 切削工時： 0.24 min 以上為鉆一個孔時的機動時間。故本道工序的機動工時為 2 0.48（min） 倒角2x45°單面。采用锪鉆。為了縮短輔助時間，取倒角時的主軸轉(zhuǎn)速與擴孔時相同：n 125r/min，手動進給。 工序:2：銑尺寸為108mm的兩鋼板彈簧座底面 本道工序只需要粗銑，參考機床說明書

36、，機床功率 10kw，查《金屬切削簡明手冊》表3.3得， 0.08mm/齒 切削速度：參考有關(guān)手冊，確定 27m/min。 采用高速鋼鑲齒三面刃銑刀， 225mm，齒數(shù)z 20。 得 38（r/min） 現(xiàn)采用X53K立式銑床，根據(jù)機床說明書（《工藝手冊》表4.2-36），取 37.5r/min， 故實際切削速度為 26.5（m/min） 當 37.5r/min時，工作臺的每分鐘進給量應(yīng)為 z 60（mm/min） 根據(jù)機床說明書，正好有 60（mm/min），直接選用該值。 切削工時：本工序是粗銑，整個銑刀不必銑過整個工件，查《機械工藝設(shè)計簡明手冊》表6.2-

37、7得，刀具的行程l1+l2+l3 108+33 114mm， 所以機動工時 1.9（min） 工序6：粗銑主銷孔上下端面 根據(jù)X53K機床說明書，機床功率 10kw，查《金屬切削簡明手冊》表3.3得， 0.11mm/齒，切削速度仍選擇 27m/min。 采用高速鋼鑲齒三面刃銑刀， 200mm，齒數(shù)z 20。 得 42.97（r/min） 現(xiàn)采用X53K立式銑床，根據(jù)機床說明書（《工藝手冊》表4.2-36），取 47.5r/min， 故實際切削速度為 29.8（m/min） 當 47.5r/min時，工作臺的每分鐘進給量應(yīng)為 z 104.5（mm/min）

38、 查機床說明書，取118 mm/min 切削工時：由于是粗銑，整個銑刀不必銑過整個工件，查《機械工藝設(shè)計簡明手冊》表6.2-7得，刀具的行程l1+l2+l3 54+3+3 60mm， 所以機動工時為 0.51（min） 以上為粗銑一個端面的機動工時。所以本工序的機動工時為 4 2.04（min） 四、專用夾具設(shè)計 為了提高勞動生產(chǎn)率，保證加工質(zhì)量，降低勞動強度，需要設(shè)計專用夾具。 按照畢業(yè)設(shè)計任務(wù)書要求，設(shè)計前軸梁φ16mm鉆夾具。 本夾具將用于搖臂鉆床Z3025Bx10。刀具為選擇錐柄麻花鉆，錐柄擴孔復合鉆，擴孔時倒角，選用錐柄機用鉸刀。 4.1、問題的提出：

39、 本夾具主要用來鉆、擴、鉸φ16mm有一定的精度要求，因此，在本道工序加工時，主要應(yīng)考慮如何保證加工質(zhì)量，其次才是提高勞動生產(chǎn)率，降低勞動強度。 4.2、夾具設(shè)計： 4.2.1、定位基準的選擇： 方案一：以兩彈簧座的四個側(cè)面作為粗基準，再用兩個短V形塊支承兩彈簧座背面夾緊。 方案二：以φmm主銷孔及下端面為基準，兩鋼板彈簧座側(cè)面為輔助支承裝夾緊。 要加工的兩孔都有一定的精度要求，方案一以未加工的表面作為精基準，不能滿足。方案二是以精加工后的主銷孔作為精基準，由零件圖可知，φ16mm孔表面有精度要求，為了使加工精度能夠達到要求，應(yīng)該選擇主銷孔定位的專用夾具。根據(jù)六點定位原則，方案二可取

40、。兩鋼板彈簧座側(cè)面定位選擇可調(diào)支承，主銷孔定位選擇定位銷。 4.2.2、導向元件： 對于鉆夾具，應(yīng)正確的選擇鉆套的型式和結(jié)構(gòu)尺寸。當工件上被加工的孔需要在一次裝夾下依次進行鉆、擴、鉸孔加工時，由于刀具直徑逐次增大，需采用外徑相同而內(nèi)孔尺寸隨刀具變更的鉆套來引導刀具，所以選擇快換鉆套。 4.2.3、夾緊力的確定： 1 夾緊力方向的確定 確定原則：夾緊力的方向應(yīng)有利于工件的準確定位，一般要求主夾緊力應(yīng)垂直于第一定位基準面；夾緊力的方向應(yīng)與工件剛度高的方向一致，以利于減少工件的變形；夾緊力的方向盡可能與切削力、重力方向一致，有利于減小夾緊力。 本次設(shè)計采用與工件端面垂直方向為夾緊力方

41、向。 （2）夾緊力作用點的選擇 選擇原則：夾緊力的作用點應(yīng)與支承點對應(yīng)，或在支承點確定的區(qū)域內(nèi)；夾緊力的作用點應(yīng)選擇在工件剛度高的部位；夾緊力的作用點和支承點盡可能靠近切削部位 本次設(shè)計的夾緊力作用點靠近零件軸線均勻分布，滿足要求。 （3）夾緊力大小的確定 在計算夾緊力時，將夾具和工件看作一個剛性系統(tǒng)，易切削力的作用點、方向和大小處于最不利于夾緊時的狀況為工件受力狀況。根據(jù)切削力、夾緊力以及夾緊機構(gòu)具體尺寸，列出工件的靜力平衡方程式，求出理論夾緊力，再乘以安全系數(shù)，作為實際所需夾緊力。 本次設(shè)計的夾緊力由計算得出。 4.2.4、切削力和夾緊力的計算： 刀具：錐柄麻花鉆、錐柄擴孔

42、復合鉆、錐柄機用鉸刀 刀具材料：高速鋼 查《機械加工工藝師手冊》表17-16、表17-17得， 鉆孔時： 切削力Fτ 667df0.7KF 式中：d 15.5mm f 0.25mm （每轉(zhuǎn)進給量） KF 0.75 1 計算得：切削力Fτ 667x15.5x0.250.7x1 3917.56（N） 在計算切削力時，必須考慮安全系數(shù)，安全系數(shù) K K1K2K3K4 式中：K1 K2 K3 ----------------刀具鈍化系數(shù)，1.3 K4 則F’ 1.2x1.0x1.3x1.2x3917.

43、56 7333.67（N） 單個螺旋夾緊產(chǎn)生的夾緊力按下式計算： 式中 W0 單個螺旋夾緊產(chǎn)生的夾緊力 Q 原始作用力（N） L 作用力臂 mm 當量摩擦半徑（mm） 螺桿端部與工件的摩擦角 螺旋副的當量摩擦角 螺紋中徑之半 螺紋升角 查機床夾具設(shè)計手冊表1-2-8、1-2-9代入數(shù)據(jù)計算得： （N） 4.3、定位誤差的分析： 工件的主要公差要求為孔徑尺寸要求16mm 。 夾具的主要定位元件是定位銷，該銷的尺寸和公差現(xiàn)定與零件在工作時與其相配的軸的尺寸與公差相

44、同。查表得，φ孔的基本偏差為H7，與之配合的基軸制軸的基本偏差為h6，查表，即為φ 定位銷與零件的最大間隙為 0.03-0.012 0.018mm 而零件要求的最小偏差為 min 0-0 0mm 因此最大間隙滿足精度要求。 4.4、夾具操作簡要說明： 如上所述，本道工序采用手動夾緊，夾具體通過T形塊固定在搖臂鉆床的工作臺上，在加工時，先松掉螺栓，取下鉆模，將工件主銷孔穿過定位銷放在支承板上，鋼板彈簧座側(cè)面靠在支承板凸起處，再套上鉆模，找準位置，擰緊螺栓，將鉆頭對準鉆套進行加工，即可加工出孔。然后取下快換鉆套和襯套，換上擴孔鉆和鉸刀，即可進行擴孔和鉸孔的加工了，

45、加工完成后松掉螺栓，取下鉆模。 夾具裝配圖及相關(guān)零件圖見附圖。 五、設(shè)計總結(jié) 畢業(yè)設(shè)計是大學期間最綜合的一次課程設(shè)計，本次畢業(yè)設(shè)計我的選題是汽車載重系前軸梁工藝分析研究，即設(shè)計前軸梁的工藝路線、方案以及各工序工藝裝備的選擇，同時要對其中的鉆孔工序進行專用夾具設(shè)計。為了順利完成畢業(yè)設(shè)計，我查閱了大量資料，包括從圖書館借閱了大量書籍，利用網(wǎng)絡(luò)資源了解要設(shè)計的基本內(nèi)容，并看到前軸梁實物，這樣更加使我對課題的認識更加系統(tǒng)全面。經(jīng)過大量精心的準備，我基本上了解了機械零件加工工藝過程設(shè)計的方法和流程，在設(shè)計的過程中，遇到不懂的知識點就隨手查閱工具書和課本，使自己加深了大學期間所學的專業(yè)知識。遇到自己

46、不能解決的疑問，及時和指導老師溝通，使我受益匪淺，在此向兩位老師表示衷心的感謝。 通過這次畢業(yè)設(shè)計，使我重新溫習了大學四年所學習的理論知識，我想這對即將工作的我將會有很大的好處。當然，畢業(yè)設(shè)計不僅是溫習了知識，也鍛煉了遇到問題該怎么做，如何去解決。最后，感謝學校和學院領(lǐng)導給了我這么一次歷練自己的機會，我會在以后的工作學習中努力做好本職工作，不辜負家長、學校、老師的期望。 六、參考文獻 1. 簡明機械加工工藝手冊 陳宏鈞主編 機械工業(yè)出版社 2008.1 2. 實用機械制造工藝設(shè)計手冊 王凡主編 機械工業(yè)出版社 2008.5 3. 機械制造工藝學，陳明主編 機械工業(yè)出版社 20

47、05 4. 機械制造工藝學 王先逵主編 機械工業(yè)出版社 2004年 5．金屬切削原理與刀具 第四版 陸劍中主編 機械工業(yè)出版社 2008 6. 機床夾具設(shè)計 王啟平 哈爾濱工業(yè)大學出版社 2005年 7. 機械制造工藝學課程設(shè)計指導書 趙家齊主編 機械工業(yè)出版社 2007版 8. 機械制造工藝基礎(chǔ) 第二版 傅水根主編 機械工業(yè)出版 2006年 9. 機械制造裝備設(shè)計 李慶余 機械工業(yè)出版社 2003年 附錄Ⅰ 附錄Ⅱ NC Technology 1、Research current situation of NC lathe in our times Resea

48、rch and development process to such various kinds of new technologies as numerical control lathe , machining center , FMS , CIMS ,etc. of countries all over the world, linked to with the international economic situation closely. The machine tool industry has international economy to mutually promote

49、 and develop, enter 21 alert eras of World Affairs, the function that people's knowledge plays is more outstanding , and the machine tool industry is regarded as the foundation of the manufacturing industry of the machine, its key position and strategic meaning are more obvious. Within 1991-1994 yea

50、rs, the economic recession of the world, expensive FMS, CIMS lowers the temperature, among 1995-2000 years, the international economy increases at a low speed, according to requisition for NC lathe and the world four major international lathes exhibition in order to boost productivity of users of va

51、rious fields of present world market EMO , IMTS , JIMTOF , China CIMT of Japan of U.S.A. of Europe , have the analysis of the exhibit, there are the following several points mainly in the technical research of NC lathe in our times. ⑴Pay more attention to new technology and innovation Worldwide ,

52、 are launching the new craft , new material , new structure , new unit , research and development of the new component in a more cost-effective manner, developmental research of for instance new cutter material , the new electric main shaft of main shaft structure , high speed , high-speed straight

53、line electrical machinery ,etc.. Regard innovating in improvement of the processing technology as the foundation, for process ultra and hard difficult to cut material and special composite and complicated part , irregular curved surface ,etc. research and develop new lathe variety constantly. ⑵Impr

54、ove the precision and research of machine tooling In order to improve the machining accuracy of the machining center , are improving rigidity of the lathe , reduction vibration constantly, dispel hotly and out of shape, reduce the noise , improve the precision of localization of NC lathe , repeat p

55、recision , working dependability , stability , precision keeping, world a lot of country carry on lathe hot error , lathe sport and load out of shape software of error compensate technical research, take precision compensate , software compensate measure improve , some may make this kind of error di

56、spel 60% already. And is developing retrofit constantly, nanometer is being processed. ⑶Improve the research of the machine tooling productivity World NC lathe, machining center and corresponding some development of main shaft , electrical machinery of straight line , measuring system , NC system

57、of high speed, under the prerequisite of boosting productivity. ⑷What a lot of countries have already begun to the numerical control system melt intelligently, openly, study networkedly a、elligent research of the numerical control system Mainly showing in the following aspects: It is intelligent

58、in order to pursue the efficiency of processing and process quality, the self-adaptation to the processing course is controlled, the craft parameter produces research automatically; Join the convenient one in order to improve the performance of urging and use intelligently, to the feedback control ,

59、 adaptive operation , discerning automatically load selects models automatically , since carries on research whole definitely ,etc. of the electrical machinery parameter; There are such research of the respect as intelligent automatic programming , intelligent man-machine interface , intelligence di

60、agnosing , intelligent monitoring ,etc.. b、The numerical control system melts and studies open Mainly showing in the following aspects: The development of the numerical control system is on unified operation platform, face the lathe producer and support finally, through changing, increasing or cut

61、ting out the structure target numerical control target , form the seriation, and can use users specially conveniently and the technical know-how is integrated in the control system, realize the open numerical control system of different variety , different grade fast, form leading brand products wi

62、th distinct distinction. System structure norm of the open numerical control system at present, norm , disposing the norm , operation platform , numerical control systematic function storehouse and numerical control systematic function software developing instrument ,etc. are the core of present res

63、earch to pass through. c、Meeting the manufacture system of the production line , demand for the information integration of the manufacturing company networkedly greatly of numerical control equipment, it is a basic unit of realizing the new manufacture mode too. 2、Classification of the machining c

64、enter ⑴Process according to main shaft space position when it classifies to be as follows, horizontal and vertical machining center. Horizontal machining center, refer to the machining center that the axis level of the main shaft is set up . Horizontal machining center for 3-5 sport coordinate axi

65、s, a common one three rectilinear motion coordinate axis and one turn the coordinate axis of sports round turn the workingbench round , it can one is it is it finish other 4 Taxi processing besides installing surfaces and top surfaces to insert to install in work piece, most suitable for processing

66、 the case body work piece . Compared with strength type machining center it, the structure is complicated, the floor space is large, quality is large, the price is high. Vertical machining center, the axis of the main shaft of the vertical machining center, in order to set up vertically, its structure is mostly the regular post type, the workingbench is suitable for processing parts for the slippery one of cross, have 3 rectilinear motion coordinate axis generally , can find a room for one hori