1、山东英才学院毕 业 论 文 （ 设 计 ）题目：转向节钻十字孔工序自动工装设计学生姓名 许永强 学 院 机械制造及自动化工程学院 专 业 机械设计制造及其自动化 学 号 201101020004 校外指导教师 张 昂 校内指导教师 周春梅 2015 年 月 日毕业设计（论文）原创性声明本人郑重声明：所提交的毕业设计（论文） ，是本人在导师指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已注明引用的内容外，本毕业设计（论文）不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本研究做出过重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明并表示了谢意。 论文作者签名： 日期： 年 月 日学位论文版权使用
2、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学位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库进行检索，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，在_年解密后适用本授权书。 2、不保密。（请在以上相应方框内打“” ）论文作者签名： 日期： 年 月 日导师签名： 日期： 年 月 日目 录摘 要 .IAbstract .II1 绪论 .11.1 转向节简介 .11.2 国内外发展现状 .11.3 选题目的和意义 .22 自动工
3、装分析 .32.1 设计任务书 .32.2 转向节整体加工工艺分析 .32.2.1 转向节的毛坯材料和加工制造方法 .32.2.2 转向节结构 .32.2.3 转向节的机械加工部分 .32.3 自动工装方案的确定 .43 工装总方案设计 .63.1 机床的选择 .63.2 伺服回转工作台的选择 .63.3 工艺装备的选择 .73.4 定位元件的选择 .73.4.1 定位原则 .73.4.2 V 形块的设计 .83.4.3 定位插销的设计 .94 夹紧方案设计 .124.1 夹紧装置的选择原则 .124.2 液压夹紧夹具的特点 .124.3 夹具液压夹紧系统的构成部分及功能 .124.4 加工零
4、件刀具的选用及相关刀具切削力的计算 .134.5 夹紧力的计算 .164.6 液压缸的设计 .174.7 液压油路连接及控制 .194.8 夹具连接件和紧固件的选用 .194.9 钻十字孔、铣扁工序内容 .194.10 整个夹具体的三维装配图 .20结论 .21参考文献 .22致 谢 .24山东英才学院 2015 届本科生毕业设计(论文)转向节钻十字孔工序自动工装设计摘 要：转向节是重型卡车的关键部件零件，在卡车行驶转向过程中起着很重要的作用。针对重型卡车转向节结构比较复杂，加工精度要求高，生产批量大等特点,对重型卡车转向节加工工艺问题进行了分析探究。针对加工转向节过程中钻十字孔和铣扁这两道工
5、序设计了一套在立式加工中心上实现自动工装的夹具，改变目前原有的传统加工内容，实现自动工装的效果。另外， 为了达到企业生产实际需要的安全高效、高稳定性、高精度的要求，需要对夹具的夹紧力以及定位误差进行计算。所设计出的夹具能够节约劳动时间，提高了该转向节的生产效率，降低工人的劳动强度，为企业节约成本。关键词：转向节；十字孔；自动工装山东英才学院 2015 届本科生毕业设计(论文)The Design of one Automatic Fixture of Drilling Cross Hole Process on KnuckleAbstract: Knuckle is a key compone
6、nt parts for heavy trucks, it plays an important role in steering the process of driving the truck. For heavy-duty truck knuckle structure is more complex, high-precision machining, production volume. And other characteristics of heavy trucks knuckle processing problems were analyzed to explore. For
7、 processing knuckle during cross hole drilling and milling flat two processes to design a set of automatic tooling fixture in the vertical machining center, change the current contents of the original traditional processing, and automatic tooling effects. In addition, in order to achieve the practic
8、al needs of safety production efficiency, high stability, high accuracy requirements, the need for clamping force and fixture positioning error is calculated. The design of the fixture can save labor time and improve production efficiency of the knuckle, reduce labor intensity, cost savings for busi
9、nesses.Keywords: knuckle; phillips; automatic fixture山东英才学院 2015 届本科生毕业设计(论文)01 绪论1.1 转向节简介转向节是重型卡车的关键部件零件，车辆在行驶转向过程中起着很重要的作用。转向节主要是实现前轮的支撑和转向作用，在整个转向桥部件中，它的负载主要来源于卡车整个卡车前部。另外，转向节由于卡车的震动和其他因素，在卡车行驶状态下会受到受到很大而且随时变化的冲击载荷，在卡车行驶过程中的安全性能显得极其重要，所以在转向节加工材料强度方面具有较高的要求。目前的汽车行业按照不同节体和轮轴的组合方式，可以分为例如重型卡车上的整体式和例
10、如轿车上的的分体式转向节 1。由于转向节的结构相对复杂，生产制造时的精度很高，加工的时候难以精确的定位，所以需要设计的自动工装可以实现在加工工件时的能够准确定位和自动夹紧。本次课题主要是重型卡车的转向节，设计在加工转向节工序中集钻十字孔、铣扁为一体的自动工装。如图 1.1 所示。图 1.1 整体式转向节1.2 国内外发展现状对于汽车转向节来说，国外汽车工业基础好，自动化成程度发达，在转向节生产中普遍都有一套自动化生产工序。在转向节钻十字孔工序中，国外自动化程度高，摆脱了传统的手工操作，采用自动化程度较高，精度较高的液压夹具。国外某些公司加工转向节采用组专机与自动线相结合而且加上先进检测手段。
11、在国内，例如目前国内较为领先的中国重汽集团在钻转向节十字孔工序中仍然采用传统的手工操作，利用 V 形块、固定钻套、钻模板压板、拔插销以及支撑钉进行定位安装，由人工在摇臂钻床上进行钻孔加工，钻好一个孔再通过人工翻转工件 90钻孔，钻孔完毕之后再卸下工件到铣床上进行铣扁操作，共计装夹工件三次，耗时耗力，山东英才学院 2015 届本科生毕业设计(论文)1劳动效率低下，这样进行精度也不会太高，不符合当今自动化程度高的时代要求。1.3 选题目的和意义以科学发展观，改变经济发展方式的角度考虑，我国转向节钻十字孔主要是以人工手动操作，劳动效率低下，所以设计一套自动化程度高劳动效率高的夹具是很有必要的，将传统
12、的手工加工转变为半自动或者全自动的加工。我们初步设计一套液压夹具，实现自动夹紧，但钻十字孔工装设计没有统一标准，其设计方案仍需进一步深入研究分析。通过本次毕业设计，可以使我们应届毕业生将理论知识和企业的实际情况结合起来，为以后的工作打下基础。山东英才学院 2015 届本科生毕业设计(论文)22 自动工装分析2.1 设计任务书1）加工件材料成分：42CrMo-GB3077，力学性能：抗拉强度 880-1030 MPa；2）加工设备：立式加工中心；3）要求夹具能实现十字孔、铣扁的加工，夹具能实现自动夹紧；4）产品结构及加工内容：见图纸；5）年生产纲领：根据企业实际的要求，3 万件。2.2 转向节整
13、体加工工艺分析2.2.1 转向节的毛坯材料和加工制造方法由于转向节的空间结构比较复杂，对于它所承受的强度要求很高，一般企业都会采用 40CrMn 合金结构钢通过模锻的加工方法进行制造。模锻毛坯从加工精度来说精度比较高，在进行粗加工时所要切削的余量较小，企业生产时的生产效率也比较高。并且一些金属在进行模锻之后，工件的材料纤维的紧密排列使得工件的强度增大，使转向节能够在车辆行驶状态下达到足够的强度，保证安全、稳定。转向节毛坯的加工锻造工艺主要由劈叉、拔杆、预锻、终锻等工序组成，重汽铸造就是采用该锻造工艺进行转向节的锻造生产。2.2.2 转向节结构重型卡车的结构为整体式。整体式顾名思义，就是节体和轮
14、轴组成为一个整体，它的毛坯也是通过锻造工艺进行制造的。2.2.3 转向节的机械加工部分转向节的主要加工部分为：转向节的杆部、法兰盘以及叉部的加工 2。1）转向节杆部加工以中心孔定位，主要是车削和磨削加工，磨削是加工转向节杆部的关键工序。2）对于法兰盘加工工序主要是制动器安装孔的加工，目的是要要保证它的位置度，于此同时还要将加工效率考虑在内。3）叉部部分是加工转向节的重要工序，通常情况下采取两销一面的进行定位，在加工过程中确保主销孔的同轴度，以及主销孔与内端面的垂直度 3，是选择机床型号的关键。绝大部分转向节在此部位还有横拉杆装配用的锥孔，这又加大了加工叉部难度，锥孔加工难度较大，是许多国内企业
15、难以达到 100%合格率的工序内容，早期的转向节失效类型就是在此工序内发生的。4）转向节杆部的热处理主要目的是增加杆部的强度，从而提高转向节的使用寿命。山东英才学院 2015 届本科生毕业设计(论文)3对于绝大多数类型的转向节都有这方面的技术要求，通常采用的热处理方式为滚压和中频淬火，可以消除杆部表面的残余压应力，提高产品疲劳强度。在国内，对滚压工序要求不高，中频淬火是热处理中的重点步骤，尤其是感应器的设计和制造，显得格外重要。目前，国内一些企业针对此问题已经有了解决的方法。5)主销孔压装衬套后的加工，转向节压装后要不要求加工取决于企业各自的实际生产模式。但是从装配角度来说，压装后加工更有利于
16、装配，否则影响转向的灵活性。例如中国重汽对于压装衬套的加工是有的。6)如果细化转向节的加工内容主要有：粗锻以上就是转向节基本的加工步骤，但是企业实际的转向节的结构不完全一样，在某些工艺上会有不同程度的区别 4。在企业实际生产中，加工设备的选择对整个工艺的影响还是比较大，因为加工设备牵扯到加工零件的精度和效率等因素。所以，具体工艺内容应改根据企业规定的生产纲领和可供选择的设备来制订。本文是针对杆部加工工艺过程中钻十字孔和铣扁两道工序内容设计一套符合实际生产的一套自动化夹具。所设计的夹具将改变现有的重汽传统手动装夹，将在摇臂钻床和普通立式铣床的加工内容综合到自动化程度较高、精度较高立式加工中心上。针对目前状况，本文通过探索设计出通过一次装夹，自动加紧，能够实现完成钻十字孔、铣扁两道工序的自动化程度较高的液压夹具 5。2.3 自动工装方案的确定在对转向节空间结构和所要加工的内容进行分析后，我们将改变传统的手动加工模式，采用自动化技术进行加工生产。首先考虑的夹具方案，是利用两个杠杆支架支撑整个夹具体和工件，在机床上钻好一个直径为 6.5mm 的孔之后，再通过杠杆之间的转轴使工件和夹具体翻转 90，完锻造转向节毛坯镗孔及铣端面精车外圆及端面钻主销孔 钻眼睛孔钻中心孔 粗车外圆及端面半精车外圆及端面铣扁、钻十字孔探伤
