【正文】 2020 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) I 轉(zhuǎn)向節(jié)鉆十字孔工序自動(dòng)工裝設(shè)計(jì) 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(duì)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(jì)了一套在立式加工中心上實(shí)現(xiàn)自動(dòng)工裝的夾具，改變目前原有的傳統(tǒng)加工內(nèi)容，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)工裝的效果。所設(shè)計(jì)出的夾具能夠節(jié)約勞動(dòng)時(shí)間，提高了該轉(zhuǎn)向節(jié)的生產(chǎn)效率，降低工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，為企業(yè)節(jié)約成本。 phillips。轉(zhuǎn)向節(jié)主要是實(shí)現(xiàn)前輪的支撐和轉(zhuǎn)向作用，在整個(gè)轉(zhuǎn)向橋部件中，它的負(fù)載主要來源于卡車整個(gè)卡車前部。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]。本次課題主要是重型卡車的轉(zhuǎn)向節(jié)，設(shè)計(jì)在加工轉(zhuǎn)向節(jié)工序中集鉆十字孔、銑扁為一體的自動(dòng)工裝。 圖 整體式轉(zhuǎn)向節(jié) 國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀 對(duì)于汽車轉(zhuǎn)向節(jié)來說，國外汽車工業(yè)基礎(chǔ)好，自動(dòng)化成程度發(fā)達(dá)，在轉(zhuǎn)向節(jié)生產(chǎn)中普遍都有一套自 動(dòng)化生產(chǎn)工序。國外某些公司加工轉(zhuǎn)向節(jié)采用組專機(jī)與自動(dòng)線相結(jié)合而且加上先進(jìn)檢測(cè)手段。鉆孔，鉆孔完畢之后再卸下工件到銑床上進(jìn)行銑扁操作，共計(jì)裝夾工件三次，耗時(shí)耗力，勞動(dòng)效山東英才學(xué)院 2020 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 2 率低下，這樣進(jìn)行精 度也不會(huì)太高，不符合當(dāng)今自動(dòng)化程度高的時(shí)代要求。我們初步設(shè)計(jì)一套液壓夾具，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)夾緊，但鉆十字孔工裝設(shè)計(jì)沒有統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，其設(shè)計(jì)方案仍需進(jìn)一步深入研究分析。 山東英才學(xué)院 2020 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 3 2 自動(dòng)工裝分析 設(shè)計(jì)任務(wù)書 1） 加工件材料成分： 42CrMoGB3077，力學(xué)性能：抗拉強(qiáng)度 8801030 MPa； 2） 加工設(shè)備：立式加工中心； 3） 要求夾具能實(shí)現(xiàn)十字孔、銑扁的加工，夾具能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)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(shí)際的要求， 3 萬件。模鍛毛坯從加工精度來說精度比較高，在進(jìn)行粗加工時(shí) 所要切削的余量較小，企業(yè)生產(chǎn)時(shí)的生產(chǎn)效率也比較高。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(jìn)行轉(zhuǎn)向節(jié)的鍛造生產(chǎn)。整體式顧名思義，就是節(jié)體和輪軸組成為一個(gè)整體，它的毛坯也是通過鍛造工藝進(jìn)行制造的。 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。 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(jìn)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(jī)床型號(hào)的關(guān)鍵。 4） 轉(zhuǎn)向節(jié)桿部的熱處理主要目的是增加桿部的強(qiáng)度，從而提高轉(zhuǎn)向節(jié)的使用壽命。在國內(nèi)，對(duì)滾壓工序要求不高，中頻淬火是熱處理中的重點(diǎn)步驟，尤其是感應(yīng)器的設(shè)計(jì)和制造，顯得格外重要。 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(shí)際生產(chǎn)模式。 例如中國重汽對(duì)于壓裝襯套的加工是有的。在企業(yè)實(shí)際生產(chǎn)中，加工設(shè)備的選擇對(duì)整個(gè)工藝的影響還是比較大，因?yàn)榧庸ぴO(shè)備牽扯到加工零件的精度和效率等因素。 本文是針對(duì)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(jì) 一套符合實(shí)際生產(chǎn)的一套自動(dòng)化夾具。 針對(duì)目前狀況，本文通過探索設(shè)計(jì)出通過一次裝夾，自動(dòng)加緊，能夠?qū)崿F(xiàn)完成鉆十字孔、銑扁兩道工序的自動(dòng)化程度較高的液壓夾具 [5]。 首先考慮的夾具方案，是利用兩個(gè)杠桿支架支撐整個(gè)夾具體和工件，在機(jī)床上鉆好一個(gè)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。機(jī)床進(jìn)行換刀操作之后，在完成銑扁的工序。再者，此方案整個(gè)夾具體穩(wěn)定性較差，精度較為難以控制，所以考慮下面的另一種方案。再利用夾緊液壓缸帶動(dòng)壓板，從而工件被夾緊。銑扁工序完成之后，按下立式加工 中心進(jìn)行換刀按鈕，將銑刀切換成麻花鉆。再進(jìn)行另一個(gè)孔的加工，從而完成鉆十字孔工序。 山東英才學(xué)院 2020 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 6 3 工裝總方案設(shè)計(jì) 機(jī)床的選擇 機(jī)床的選擇原則 ： 1）所選機(jī)床的尺寸符合所加工的零件的尺寸原則； 2）所選機(jī)床的精度要符合加工零件精度； 3）如果所加工的零件沒有現(xiàn)有的設(shè)備選取時(shí)，可以對(duì) 現(xiàn)有的機(jī)床進(jìn)行改造； 4）從成本考慮，如果能滿足生產(chǎn)效率和精度，選用價(jià)格便宜的機(jī)床。我們需要在自動(dòng)化程較高，加工精度較高的立式加工中心上完成鉆十字孔和銑扁的工序操作。 伺服回轉(zhuǎn)工作臺(tái)的選擇 對(duì)于伺服回轉(zhuǎn)工作臺(tái)的選擇主要考慮到回轉(zhuǎn)精度滿足加工要求和轉(zhuǎn)動(dòng)速度?；剞D(zhuǎn)工作 臺(tái)的相關(guān)參數(shù)如表 31所示。 11 伺服電機(jī)帶2020脈沖編碼器 功率（ kw） ≥ ≥ ≥ 扭矩 ≥ 6 ≥ 12 ≥ 12 12 分度精度 25176。 20176。 6176。 山東英才學(xué)院 2020 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 7 14 水平承載 350 500 600 15 立式承載 175 300 350 16 最大允許驅(qū)動(dòng)力 700 1200 1700 17 轉(zhuǎn)臺(tái)重量 200 325 650 經(jīng)過綜合對(duì)比，考慮到成本和實(shí)際加工要求，我們選用 SKT13400E 型號(hào)的數(shù)控立式回轉(zhuǎn)臺(tái)，它的 轉(zhuǎn)速為 ,那么它完成 90176。工作臺(tái)的基本結(jié)構(gòu)如圖 所示。 2)刀具的選擇 ：選用 刀具主要根據(jù)工件加工時(shí)的工序 、 工藝，以及 它的成本 進(jìn)行選擇 ， 力爭(zhēng)使用 通用 的 標(biāo)準(zhǔn)刀具，為 了 提高 企業(yè)的實(shí)際所需要的 生產(chǎn) 效率 率 、確保零件的 精度可 以選擇一些 復(fù)合刀具 、 特殊刀具 [6]。 2)要選擇適當(dāng)?shù)亩ㄎ换鶞?zhǔn)，爭(zhēng)取做到和工藝精準(zhǔn)重合，并且最大可能的和設(shè)計(jì)基準(zhǔn)重合，來減少定位誤差，獲得最大加工允許誤差，從而降低了夾具制造精度。 3)力求使定位支撐元件緊挨著夾緊壓力力的作用線，保證夾緊壓力處在定位支撐面范圍以內(nèi) [7]。 5)確保排除干凈支撐 部位的切屑，從而確保定位的可靠程度、精度。 綜合對(duì)對(duì)轉(zhuǎn)向節(jié)空間結(jié)構(gòu)分析后，我們采用兩個(gè)短 V形塊以及定位插銷進(jìn)行定位。 、 90176。 ，我們選用 90176。采用 V 形塊的定位的特點(diǎn)：它的對(duì)稱性良好，而且可以對(duì)整圓柱面和非完整的外圓面進(jìn)行定位。分析轉(zhuǎn)向節(jié)結(jié)構(gòu)，選取兩個(gè)短 V形塊進(jìn)行工件的定位。 圖 其中： D—— V形塊的檢驗(yàn)心軸直徑，工件定位基準(zhǔn)直徑（ mm） [9]； H—— V形塊的高度； α —— V形塊兩工作平面的夾角； T—— V形塊檢驗(yàn)心棒的中心高，也就是標(biāo)準(zhǔn)定位高度。 山東英才學(xué)院 2020 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 9 表 32 V形塊基本參數(shù) N D L B H A 1A 2A b l 1d 2d h 1h 55 50 100 40 35 76 16 19 20 12 11 18 10 22 70 70 123 50 42 96 20 25 30 15 20 12 30 .30,12,20,15,30,25,20,96,42,50,125,70,7012121mmhmmhmmdmmdmmlmmbmmAmmAmmAmmHmmBmmLmmNmmD?????????????? 時(shí)當(dāng) 當(dāng)α =90176。 圖 定位插銷的設(shè)計(jì) 在本文中，為了限制余下的兩個(gè)自由度，我們采用定位插銷進(jìn)行定位。 山東英才學(xué)院 2020 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 10 2)材料熱處理： T8 等級(jí)的硬度為 55~60HRC； 20 滲碳深度 ~,55~60HRC。 4)插銷示意圖如圖 所示。 表 33 插銷規(guī)格尺寸 d 基本尺寸 22 26 30 極限偏差 f7 ?? d? 18~22 22~26 26~30 D （滾花前） 36 36 36 1D 30 30 36 1d 26 26 32 2d 20 20 25 3d — 山東英才學(xué)院 2020 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 11 根據(jù)定位孔的公稱直徑為 d =30mm,經(jīng)查閱《夾具定位手冊(cè)》，選擇 H=26mm， ???d 。 式 (33） 經(jīng)綜合分析，定位誤差在誤差允許范圍之內(nèi)，所以該定位設(shè)計(jì)裝置合理。通常情況下，夾緊機(jī)構(gòu)本身設(shè)備有自鎖性能； 3）夾緊裝置應(yīng)保持靈活操控、節(jié)省人力和保障工人的人身安全的原則； 4） 夾緊裝置的自動(dòng)化程度、難易程度要符合實(shí)際企業(yè)生產(chǎn)的要求。在有合適的標(biāo)準(zhǔn)化元件時(shí)要盡多的選取已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化的裝置。 采用液壓夾具的具有如下特點(diǎn)： 1）夾具的主要作用是夾緊和松開工件，在夾緊后較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)保持油壓穩(wěn)定，加工工序完成之后才能松開。在大多數(shù)情況下，只需要順序控制，只有在自動(dòng)化程度要求很高的夾具中才會(huì)需要復(fù)雜的控制。所以它機(jī)動(dòng)靈活，使用方便。所以液壓夾具體積小，結(jié)構(gòu)比較緊湊，在大批量生產(chǎn)作業(yè)中應(yīng)用廣泛，所以液壓是目前夾具夾緊動(dòng)力源的首要選擇。 夾具液壓夾緊系統(tǒng)的構(gòu)成部分及功能 1）動(dòng)力源部分主要的功能是提供滿足預(yù)定要求的壓力和流量的工作油，其常用元件有電動(dòng)泵、手動(dòng)泵、氣夜增壓器 [11]。 3）執(zhí)行部分的主要功能是將液壓的壓力能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，從而使夾緊機(jī)構(gòu)產(chǎn)生夾緊動(dòng)作。 5）定位夾緊部分就是和夾具上同名裝置的功能完全相同，細(xì)分就是一下定位裝置和夾緊裝置。 加工零件刀具的選用及相關(guān)刀具切削力的計(jì)算 轉(zhuǎn)向節(jié)工件材料是 42CrMoGB3077，屬于超高強(qiáng)度鋼，它的抗拉強(qiáng)度為 8801030 MPa，具有良好的韌性和淬透性，沒有明顯的回火脆性。在經(jīng)受低溫過后韌度良好 ,在高溫時(shí)有很高的剛性，根據(jù)查閱《現(xiàn)代夾具設(shè)計(jì)手冊(cè)》選取材料為硬質(zhì)合金、直徑為 的麻花鉆，根據(jù)鉆削轉(zhuǎn)矩的計(jì)算公式 KfDT ? 和鉆削力的計(jì)算公式 pKfDP 680? 分別求出鉆削轉(zhuǎn)矩和鉆削力。 mm）； D—— 鉆頭直徑（ mm）； pa —— 背吃刀量（ mm），對(duì)擴(kuò)鉆： pa =（ Dd） d是鉆孔前的孔徑（ mm）； xP —— 鉆削力（ N）； f —— 每轉(zhuǎn)進(jìn)給量（ mm） 根據(jù)實(shí)際的生產(chǎn)，選取主軸轉(zhuǎn)速為 500r/min,f =； pK —— 修正系數(shù)，根據(jù)工件材料為 42CrMoGB3077，選擇 pK =