【正文】 .................................................................................................................... 24 山東英才學(xué)院 2020 屆本科生畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) I 轉(zhuǎn)向節(jié)鉆十字孔工序自動工裝設(shè)計 摘 要 ：轉(zhuǎn)向節(jié)是重 型卡車的關(guān)鍵部件零件，在卡車行駛 轉(zhuǎn)向過程中起著很重要的作用。針對重型卡車轉(zhuǎn)向節(jié)結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，加工精度要求高，生產(chǎn)批量大等特點 ,對重型卡車轉(zhuǎn)向節(jié)加工工藝問題進行了分析探究。針對加工轉(zhuǎn)向節(jié)過程中鉆十字孔和銑扁這兩道工序設(shè)計了一套在立式加工中心上實現(xiàn)自動工裝的夾具，改變目前原有的傳統(tǒng)加工內(nèi)容，實現(xiàn)自動工裝的效果。另外， 為了達到企業(yè)生產(chǎn)實際需要的安全高效、高穩(wěn)定性、高精度的要求，需要對夾具的夾緊力以及定位誤差進行計算。所設(shè)計出的夾具能夠節(jié)約勞動時間，提高了該轉(zhuǎn)向節(jié)的生產(chǎn)效率，降低工人的勞動強度，為企業(yè)節(jié)約成本。 關(guān)鍵詞 ： 轉(zhuǎn)向節(jié)；十字孔；自動工裝 山東英才學(xué)院 2020 屆本科生畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) II The Design of one Automatic Fixture of Drilling Cross Hole Process on Knuckle Abstract: Knuckle is a key ponent parts for heavy trucks, it plays an important role in steering the process of driving the truck. For heavyduty truck knuckle structure is more plex, highprecision machining, production volume. And other characteristics of heavy trucks knuckle processing problems were analyzed to explore. For 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 practical 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 businesses. Keywords: knuckle。 phillips。 automatic fixture 山東英才學(xué)院 2020 屆本科生畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 1 1 緒論 轉(zhuǎn)向節(jié)簡介 轉(zhuǎn)向節(jié)是重型卡車的關(guān)鍵部件零件，車輛在行駛轉(zhuǎn)向過程中起著很重要的作用。轉(zhuǎn)向節(jié)主要是實現(xiàn)前輪的支撐和轉(zhuǎn)向作用，在整個轉(zhuǎn)向橋部件中，它的負載主要來源于卡車整個卡車前部。另外，轉(zhuǎn)向節(jié)由于卡車的震動和其他因素，在卡車行駛狀態(tài)下會受到受到很大而且隨時變化的沖擊載荷，在卡車行駛過程中的安全性能顯得極其重要，所以在轉(zhuǎn)向節(jié)加工材料強度方面具有較高的要求。目前的汽車行業(yè)按照不同節(jié)體和輪軸的組合方式，可以 分為例如重型卡車上的整體式和例如轎車上的的分體式轉(zhuǎn)向節(jié) [1]。由于轉(zhuǎn)向節(jié)的結(jié)構(gòu)相對復(fù)雜，生產(chǎn)制造時的精度很高，加工的時候難以精確的定位，所以需要設(shè)計的自動工裝可以實現(xiàn)在加工工件時的能夠準確定位和自動夾緊。本次課題主要是重型卡車的轉(zhuǎn)向節(jié)，設(shè)計在加工轉(zhuǎn)向節(jié)工序中集鉆十字孔、銑扁為一體的自動工裝。如圖 所示。 圖 整體式轉(zhuǎn)向節(jié) 國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀 對于汽車轉(zhuǎn)向節(jié)來說，國外汽車工業(yè)基礎(chǔ)好，自動化成程度發(fā)達，在轉(zhuǎn)向節(jié)生產(chǎn)中普遍都有一套自 動化生產(chǎn)工序。在轉(zhuǎn)向節(jié)鉆十字孔工序中，國外自動化程度高，擺脫了傳統(tǒng)的手工操作，采用自動化程度較高，精度較高的液壓夾具。國外某些公司加工轉(zhuǎn)向節(jié)采用組專機與自動線相結(jié)合而且加上先進檢測手段。 在國內(nèi)，例如目前國內(nèi)較為領(lǐng)先的中國重汽集團在鉆轉(zhuǎn)向節(jié)十字孔工序中仍然采用傳統(tǒng)的手工操作，利用 V 形塊、固定鉆套、鉆模板壓板、拔插銷以及支撐釘進行定位安裝，由人工在搖臂鉆床上進行鉆孔加工，鉆好一個孔再通過人工翻轉(zhuǎn)工件 90176。鉆孔，鉆孔完畢之后再卸下工件到銑床上進行銑扁操作，共計裝夾工件三次，耗時耗力，勞動效山東英才學(xué)院 2020 屆本科生畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 2 率低下，這樣進行精 度也不會太高，不符合當(dāng)今自動化程度高的時代要求。 選題目的和意義 以科學(xué)發(fā)展觀，改變經(jīng)濟發(fā)展方式的角度考慮，我國轉(zhuǎn)向節(jié)鉆十字孔主要是以人工手動操作，勞動效率低下，所以設(shè)計一套自動化程度高勞動效率高的夾具是很有必要的，將傳統(tǒng)的手工加工轉(zhuǎn)變?yōu)榘胱詣踊蛘呷詣拥募庸?。我們初步設(shè)計一套液壓夾具，實現(xiàn)自動夾緊，但鉆十字孔工裝設(shè)計沒有統(tǒng)一標(biāo)準，其設(shè)計方案仍需進一步深入研究分析。通過本次畢業(yè)設(shè)計，可以使我們應(yīng)屆畢業(yè)生將理論知識和企業(yè)的實際情況結(jié)合起來，為以后的工作打下基礎(chǔ)。 山東英才學(xué)院 2020 屆本科生畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 3 2 自動工裝分析 設(shè)計任務(wù)書 1） 加工件材料成分： 42CrMoGB3077，力學(xué)性能：抗拉強度 8801030 MPa； 2） 加工設(shè)備：立式加工中心； 3） 要求夾具能實現(xiàn)十字孔、銑扁的加工，夾具能實現(xiàn)自動夾緊； 4） 產(chǎn)品結(jié)構(gòu)及加工內(nèi)容：見圖紙； 5） 年生產(chǎn)綱領(lǐng)：根據(jù)企業(yè)實際的要求， 3 萬件。 轉(zhuǎn)向節(jié)整體加工工藝分析 轉(zhuǎn)向節(jié)的毛坯材料和加工制造方法 由于轉(zhuǎn)向節(jié)的空間結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，對于它所承受的強度要求很高，一般企業(yè)都會采用 40CrMn 合金結(jié)構(gòu)鋼通過模鍛的加工方法進行制造。模鍛毛坯從加工精度來說精度比較高，在進行粗加工時 所要切削的余量較小，企業(yè)生產(chǎn)時的生產(chǎn)效率也比較高。并且一些金屬在進行模鍛之后，工件的材料纖維的緊密排列使得工件的強度增大，使轉(zhuǎn)向節(jié)能夠在車輛行駛狀態(tài)下達到足夠的強度，保證安全、穩(wěn)定。轉(zhuǎn)向節(jié)毛坯的加工鍛造工藝主要由劈叉、拔桿、預(yù)鍛、終鍛等工序組成，重汽鑄造就是采用該鍛造工藝進行轉(zhuǎn)向節(jié)的鍛造生產(chǎn)。 轉(zhuǎn)向節(jié)結(jié)構(gòu) 重型卡車的結(jié)構(gòu)為整體式。整體式顧名思義，就是節(jié)體和輪軸組成為一個整體，它的毛坯也是通過鍛造工藝進行制造的。 轉(zhuǎn)向節(jié)的機械加工部分 轉(zhuǎn)向節(jié)的主要加工部分為：轉(zhuǎn)向節(jié)的桿部、法蘭盤以及叉 部的加工 [2]。 1） 轉(zhuǎn)向節(jié) 桿部加工以中心孔定位， 主要是 車 削 和磨 削加工 ， 磨削是加工轉(zhuǎn)向節(jié)桿部的關(guān)鍵工序。 2） 對于 法蘭盤加工 工序 主要是制動器安裝孔的加工， 目的是要 要保證 它的 位置度，于此 同時 還要將 加工效率 考慮在內(nèi)。 3） 叉部部分是加工轉(zhuǎn)向節(jié)的重要工序，通常情況下采取兩銷一面的進行定位，在加工過程中確保主銷孔的同軸度，以及主銷孔與內(nèi)端面的垂直度 [3]，是選擇機床型號的關(guān)鍵。絕大部分轉(zhuǎn)向節(jié)在此部位還有橫拉桿裝配用的錐孔，這又加大了加工叉部難度，錐孔加工難度較大，是許多國內(nèi)企業(yè)難以達到 100%合格率的工序內(nèi)容，早期 的轉(zhuǎn)向節(jié)失效類型就是在此工序內(nèi)發(fā)生的。 4） 轉(zhuǎn)向節(jié)桿部的熱處理主要目的是增加桿部的強度，從而提高轉(zhuǎn)向節(jié)的使用壽命。山東英才學(xué)院 2020 屆本科生畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 4 對于絕大多數(shù)類型的轉(zhuǎn)向節(jié)都有這方面的技術(shù)要求，通常采用的熱處理方式為滾壓和中頻淬火，可以消除桿部表面的殘余壓應(yīng)力，提高產(chǎn)品疲勞強度。在國內(nèi)，對滾壓工序要求不高，中頻淬火是熱處理中的重點步驟，尤其是感應(yīng)器的設(shè)計和制造，顯得格外重要。目前，國內(nèi)一些企業(yè)針對此問題已經(jīng)有了解決的方法。 5)主 銷孔壓裝襯套后的加工， 轉(zhuǎn)向節(jié) 壓裝后 要不 要求加工 取決于企業(yè)各自的實際生產(chǎn)模式。但是從 裝配角度 來說 ，壓裝后加工更有利 于裝配，否則影響轉(zhuǎn)向的靈活性。 例如中國重汽對于壓裝襯套的加工是有的。 6)如果細化轉(zhuǎn)向節(jié)的加工內(nèi)容主要有： 粗 鍛 以上就是轉(zhuǎn)向節(jié)基本的加工步驟，但是企業(yè)實際的轉(zhuǎn)向節(jié)的結(jié)構(gòu)不完全一樣，在某些工藝上會有不同程度的區(qū)別 [4]。在企業(yè)實際生產(chǎn)中，加工設(shè)備的選擇對整個工藝的影響還是比較大，因為加工設(shè)備牽扯到加工零件的精度和效率等因素。所以，具體工藝內(nèi)容應(yīng)改根據(jù)企業(yè)規(guī)定的生產(chǎn)綱領(lǐng)和可供選擇的設(shè)備來制訂。 本文是針對桿部加工工藝過程中鉆十字孔和銑扁兩道工序內(nèi)容設(shè)計 一套符合實際生產(chǎn)的一套自動化夾具。所設(shè)計的夾具將改變現(xiàn)有的重汽傳統(tǒng)手動裝夾，將在搖臂鉆床和普通立式銑床的加工內(nèi)容綜合到自動化程度較高、精度較高立式加工中心上。 針對目前狀況，本文通過探索設(shè)計出通過一次裝夾，自動加緊，能夠?qū)崿F(xiàn)完成鉆十字孔、銑扁兩道工序的自動化程度較高的液壓夾具 [5]。 自動工裝方案的確定 在對轉(zhuǎn)向節(jié)空間結(jié)構(gòu)和所要加工的內(nèi)容進行分析后，我們將改變傳統(tǒng)的手動加工模式，采用自動化技術(shù)進行加工生產(chǎn)。 首先考慮的夾具方案，是利用兩個杠桿支架支撐整個夾具體和工件，在機床上鉆好一個直徑為 的孔之后，再通過杠桿之間的轉(zhuǎn)軸使工件和夾具體翻轉(zhuǎn) 90176。，完成鉆鍛造轉(zhuǎn)向節(jié)毛坯 鏜孔及銑端面 精車外圓及端面 鉆主銷孔 鉆眼睛孔 鉆中心孔 粗車外圓及端面 半精車外圓及端面 銑扁、鉆十字孔 探傷 山東英才學(xué)院 2020 屆本科生畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 5 十字孔的工序要求。機床進行換刀操作之后，在完成銑扁的工序。通過研究分析，該裝置需要有多個傳