毕业论文汽车转向器壳体方向轴端盖孔钻削加工工艺装备设计.docx
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毕业论文汽车转向器壳体方向轴端盖孔钻削加工工艺装备设计
武汉理工大学
毕业设计(论文)
汽车转向器壳体方向轴端盖孔钻削加工工艺装备设计
学院(系):
机电工程学院
专业班级:
XXX专业XX班
学生姓名:
XXX
指导教师:
XXX
学位论文原创性声明
本人郑重声明:
所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。
除了文中特别加以标注引用的内容外,本论文不包括任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。
本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。
作者签名:
年月日
学位论文版权使用授权书
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、保密囗,在年解密后适用本授权书
2、不保密囗。
(请在以上相应方框内打“√”)
作者签名:
年月日
导师签名:
年月日
武汉理工大学
本科生毕业设计(论文)任务书
学生姓名:
XXX专业班级:
XXX
指导教师:
XXX工作单位:
机电工程学院
设计(论文)题目:
汽车转向器壳体方向轴端盖孔钻削加工工艺装备设计
设计(论文)主要内容:
汽车转向器壳体是汽车结构中的一个主要部件,其加工质量直接影响汽车整车的工作性能。
生产批量:
70,000件/年,采用组合机床加工
1.汽车转向器壳体加工总体工艺方案设计
2.转向器壳体方向轴端盖孔钻削加工组合机床设计
3.转向器壳体方向轴端盖孔钻削加工主轴箱设计
要求完成的主要任务:
1.查阅不少于10篇的相关资料,其中英文文献不少于两篇,完成开题报告;
2.完成不少于2万英文(5000汉字)印刷符,且与选题相关的文献翻译工作;
3.完成折合不少于5张1-2#图纸设绘工作量;
4.完成一份10000字以上的设计计算说明书,设计计算说明书中涉及参考文献不少于10篇,其中外文文献不少于2篇
必读参考资料:
《汽车构造》
《机械设计手册》
《机械加工工艺人员手册》
指导教师签名:
系主任签名:
院长签名(章):
武汉理工大学
本科生毕业设计(论文)开题报告
1、目的及意义(含国内外的研究现状分析)
毕业设计(论文)是学生走向社会前的紧密结合社会主义现代化建设实际的综合性实践教学环节,是培养大学生创新精神和实践能力的重要途径,学生保质保量地完成毕业设计(论文)是赋予其学士学位的必备条件。
提高三个能力:
训练学生具有综合运用基础理论和专业理论知识的能力;培养学生独立研究分析问题和解决问题的能力;锻炼学生撰写学术论文的能力。
汽车转向系统是用来改变或者保持汽车行驶或倒退方向的一系列装置称为汽车转向系统。
汽车转向系统的功能就是按照驾驶员的意愿控制汽车的行驶方向。
汽车转向系统对汽车的行驶安全至关重要,因此汽车转向系统的零件都称为保安件。
改革开放以来,我国汽车工业发展迅猛。
作为汽车关键部件之一的转向系统也得到了相应的发展,基本已形成了专业化、系列化生产的局面。
资料显示,国外很多国家的转向器厂都已发展成大规模生产的专业厂,年产超过百万台,垄断了转向器的生产,并且销售点遍布了全世界。
现代汽车转向装置的设计趋势:
①适应汽车高速行驶的需要;②充分考虑安全性、轻便性;③低成本、低油耗、大批量专业化生产;④汽车转向器装置的电脑化。
组合机床是按系列化标准化设计的,由大量的通用部件和少量的专用部件组合的工序集中的高效率专用机床。
它能对工件进行多刀,多轴,多面,多工位,同时加工30多年来,我国组合机床通用部件经历了一个从无到有、从点到面、从低到高的逐步发展的历史时期。
进入90年代,组合机床行业加快发展,行业的整体实力和新产品的质量及水平有了显著的提高。
目前的现状的是:
1.组合机床制造技术由过去的以加工为主的单机及自动线想综合成套方向转化。
2.组合机床的控制技术由传统的程序控制技术向数控、计算机管理与监控方向发展。
3.组合机床的开发设计手段由过去的人工设计,转向计算机辅助设计。
组合机床行业虽然取得了较大的进步与发展,但是,在制造技术高速发展的今天,由于基础薄弱,从整体上看,与国外先进水平、与国内用户的要求还存在着一定的差距,主要表现在:
产品可靠性较差;可调可变性差;缺少必要的适应多品种加工的新品种;系列化、通用化、模块化程度低,致使制造周期过长,满足不了用户要求。
国外组合机床技术在满足精度和效率要求的基础上,正朝着综合成套和具备柔性的方向发展。
组合机床的加工精度、多品种加工的柔性以及机床配置的灵活多样方面均有新的突破性发展,实现了机床工作程序软件化,工序高度集中,高效短节拍和多种功能的自动监控。
主轴箱是机床的重要的部件,是用于布置机床工作主轴及其传动零件和相应的附加结构的。
主轴箱采用多级齿轮传动,通过一定的传动系统,经主轴箱内各个位置上的传动齿轮和传动轴,最后把运动传到主轴上,使主轴获得规定的转速和方向。
主轴箱传动系统的设计,一级主轴箱内各部件的加工工艺直接影响机床的性能。
2、基本内容和技术方案
[1].基本内容
设计(论文)题目:
汽车转向器壳体方向轴端盖孔钻削加工工艺装备设计
a)汽车转向器壳体加工总体工艺方案设计;
b)转向器壳体方向轴端盖孔钻削加工组合机床设计;
c)转向器壳体方向轴端盖孔钻削加工主轴箱设计。
[2].技术方案
a)汽车转向器壳体加工总体工艺方案设计:
●零件的工艺性分析及选择毛坯:
分析零件的各项技术要求,分析零件的结构工艺性;选择毛坯应考虑生产规模的大小、考虑工件结构形状和尺寸大小、考虑零件的机械性能的要求等;
●工艺过程设计:
包括划分工艺过程的组成(工序、安装、工位、工步和行程)、选择定位基准(粗基准和精基准)、选择零件表面的加工方法(满足零件的质量、良好的加工经济性和高的生产效率的要求)、安排加工顺序(加工阶段的划分和机械加工顺序的安排等)和组合工序等;
●工序设计:
包括选择机床(加工范围应与零件的外廓尺寸相适应、精度英语工序加工要求的精度相适应和生产率英语零件的生产类型相适应)和工艺装备(夹具、刀具和量具的选择)、确定加工余量、计算工序尺寸及其公差、确定切削用量及计算工时定额等;
●编制工艺文件。
b)转向器壳体方向轴端盖孔钻削加工组合机床设计:
●制定工艺方案:
选择合适、可靠的工艺方法,粗、精加工要合理安排,工序集中的原则和定位基准及加紧点的选择原则。
●确定组合机床的配置形式和结构方案:
加工精度的影响、工件结构状况的影响、生产率的影响和现场条件的影响。
●“三图一卡”的编制:
被加工零件工序图、加工示意图、和机床联系尺寸图。
c)转向器壳体方向轴端盖孔钻削加工主轴箱设计:
●根据“三图一卡”绘制多轴箱设计原始依据图;
●确定主轴结构形式及齿轮模数;
●拟定多轴箱的传动系统;
●计算主轴及传动轴坐标;
●绘制坐标的检查图;
●绘制多轴箱总图及零件图:
通用多轴箱的总图由主视图、展开图、装配表和技术要求等组成。
3、进度安排
[1].第1~3周:
广泛查阅相关资料,包括两篇以上的英文文献,并完成开题报告。
[2].第4~5周:
完成不少于2万英文印刷符,且与选题相关的文献翻译工作。
[3].第6~7周:
完成转向器壳体加工总体工艺方案设计。
[4].第8~10周:
完成转向器壳体方向轴端盖孔钻削加工组合机床设计。
[5].第11~13周:
完成转向器壳体方向轴端盖孔钻削加工主轴箱设计。
[6].第14~15周:
完成一份10000字以上的设计计算说明书,并准备答辩。
[7].第16周:
答辩
4、指导教师意见
指导教师签名:
年月日
目录
摘要
Abstract
1绪论
2汽车转向器壳体加工总体工艺方案设计
2.1零件分析
2.1.1技术要求及生产纲领计算
2.1.2零件的工艺结构分析
2.1.3毛坯的选择
2.1.4主要尺寸分析
2.2工艺方案设计
2.2.1基准的选择
2.2.2各表面加工方法与方案确定
2.2.3各表面工序间余量工序尺寸的确定
2.2.4制定工艺路线
2.3工序设计
3转向器壳体方向轴端盖孔钻削加工组合机床设计
3.1组合机床方案的制定
3.1.1制定工艺方案
3.1.2确定组合机床的配置形式和结构方案
3.2确定切削用量及选择刀具
3.3组合机床总体设计——“三图一卡”的编制
3.3.1被加工零件工序图
3.3.2加工示意图
3.3.3机床联系尺寸图
3.3.4机床生产率计算卡
4转向器壳体方向轴端盖孔钻削加工主轴箱设计
4.1绘制多轴箱设计原始依据图
4.2齿轮模数的选择
4.3多轴箱的传动设计
4.4绘制传动系统图
4.5传动零件的校核
参考文献
致谢
摘要
汽车转向器壳体是汽车结构中的一个主要部件,其加工质量直接影响汽车整车的工作性能。
本文从传统的汽车转向器壳体入手,分析设计其加工工艺方案,并设计了转向器壳体方向轴端盖孔钻削加工组合机床,继而设计了转向器壳体方向轴端盖孔钻削加工主轴箱。
本文详细系统地介绍了各个设计方案的设计方法与过程。
关键词:
转向器壳体;工艺方案;组合机床;主轴箱
Abstract
Automobilesteeringgearcasingisamajorcomponentofautomobilestructureandtheprocessingqualitydirectlyaffecttheworkingperformanceofautomobile.Thisarticlebeginswithsteeringgearfromthetraditionalautomobile.ThenIanalysisanddesignitsprocessingtechnologyscheme,anddesignadrillingmodularmachinetooltotheholeoftheendcoverofthesteeringgearaxis,anddesignadrillingspindleheadtotheholeoftheendcoverofthesteeringgearaxisatlast.Thispapersystematicallyintroducesthemethodandprocessoftheprogramdesign.
KeyWords:
processingtechnologyscheme;modularmachinetool;spindlehead
1绪论
汽车转向系统是用来改变或者保持汽车行驶或倒退方向的一系列装置称为汽车转向系统。
汽车转向系统的功能就是按照驾驶员的意愿控制汽车的行驶方向。
汽车转向系统对汽车的行驶安全至关重要,因此汽车转向系统的零件都称为保安件。
改革开放以来,我国汽车工业发展迅猛。
作为汽车关键部件之一的转向系统也得到了相应的发展,基本已形成了专业化、系列化生产的局面。
资料显示,国外很多国家的转向器厂都已发展成大规模生产的专业厂,年产超过百万台,垄断了转向器的生产,并且销售点遍布了全世界。
现代汽车转向装置的设计趋势:
①适应汽车高速行驶的需要;②充分考虑安全性、轻便性;③低成本、低油耗、大批量专业化生产;④汽车转向器装置的电脑化。
组合机床是按系列化标准化设计的,由大量的通用部件和少量的专用部件组合的工序集中的高效率专用机床。
它能对工件进行多刀,多轴,多面,多工位,同时加工30多年来,我国组合机床通用部件经历了一个从无到有、从点到面、从低到高的逐步发展的历史时期。
进入90年代,组合机床行业加快发展,行业的整体实力和新产品的质量及水平有了显著的提高。
目前的现状的是:
1.组合机床制造技术由过去的以加工为主的单机及自动线想综合成套方向转化。
2.组合机床的控制技术由传统的程序控制技术向数控、计算机管理与监控方向发展。
3.组合机床的开发设计手段由过去的人工设计,转向计算机辅助设计。
组合机床行业虽然取得了较大的进步与发展,但是,在制造技术高速发展的今天,由于基础薄弱,从整体上看,与国外先进水平、与国内用户的要求还存在着一定的差距,主要表现在:
产品可靠性较差;可调可变性差;缺少必要的适应多品种加工的新品种;系列化、通用化、模块化程度低,致使制造周期过长,满足不了用户要求。
国外组合机床技术在满足精度和效率要求的基础上,正朝着综合成套和具备柔性的方向发展。
组合机床的加工精度、多品种加工的柔性以及机床配置的灵活多样方面均有新的突破性发展,实现了机床工作程序软件化,工序高度集中,高效短节拍和多种功能的自动监控。
主轴箱是机床的重要的部件,是用于布置机床工作主轴及其传动零件和相应的附加结构的。
主轴箱采用多级齿轮传动,通过一定的传动系统,经主轴箱内各个位置上的传动齿轮和传动轴,最后把运动传到主轴上,使主轴获得规定的转速和方向。
主轴箱传动系统的设计,一级主轴箱内各部件的加工工艺直接影响机床的性能。
2汽车转向器壳体加工总体工艺方案设计
2.1零件分析
2.1.1技术要求及生产纲领计算
(1)零件技术要求
1)铸造抽模角不大于2°
2)未注明的铸造圆角半径为2
3)涂漆
4)当套在F及G表面时,
端面的摆差不大于0.1
5)
端面的不平度不大于0.08
(2)生产纲领的计算
产品的年生产量Q=70000件/年,每台汽车的加工数量N=1,废品率α=2%,备品率β=2%,所以N=Q×N(1+α)(1+β)=70000×1.02×1.02=72828件/年。
2.1.2零件的工艺结构分析
该壳体的主要加工面为方向轴端面和转向轴端面以及轴孔和各个端面孔的加工。
表面粗糙度最小值为1.6,端面的摆差不大于0.1,方向轴内孔表面摆差不大于0.3,端面的不平度不大于0.08,方向轴和转向轴端面孔的位置准确度为0.25。
所有表面加工精度要求都不高,壳体本身结构也不复杂,所以工艺过程也较简单。
2.1.3毛坯的选择
该转向器壳体的材料为球墨铸铁,硬度160-210HB。
该材料强度高、容易成形、切削性能好、价格低廉,且吸震性和耐磨性也比较好,并有一定的韧性,可用于汽车的转向器壳体的制作。
毛坯种类的确定是与零件的结构形状、尺寸大小、材料的力学性能和零件的生产类型直接相关的,另外还和毛坯车间的具体生产条件相关。
铸件包括铸钢、铸铁、有色金属及合金的铸件等。
铸件毛胚的形状可以相当复杂,尺寸可以相当大,且吸震性能好,但铸件的力学性能较差。
在大批量生产中,常采用精度和生产率高的毛坯制造方法,如金属型铸造,并采用机器造型,可以使毛坯的形状接近于零件的形状,因此可以减少切削加工用量,从而提高材料的利用率,降低了机械加工成本。
2.1.4主要尺寸分析
(1)转向轴孔尺寸
,孔内表面粗糙度为▽6。
(2)转向轴端面孔尺寸
,孔内表面粗糙度为▽4
(3)转向轴端盖螺纹孔尺寸5-M10-2孔,位置准确度为0.25,孔深25,螺纹深16。
(4)转向轴外圆柱表面尺寸
,表面粗糙度为▽4
(5)方向轴孔尺寸
,孔内表面粗糙度为▽6。
(6)方向轴端面孔尺寸
,孔内表面粗糙度为▽6。
(7)方向轴端盖螺纹孔尺寸4-M10-2孔,位置准确度为0.25,孔深25,螺纹深16。
2.2工艺方案设计
2.2.1基准的选择
基准的选择是工艺规程设计中的重要工作之一。
基面选择的正常、合理,可以保证加工尽量,提高生产效率。
否则,就会使加工工艺过程问题百出,严重的还会造成零件的大批报废,使生产无法进行。
工件在机床上用夹具进行夹紧加工时,用来决定工件相对于刀具位置的工件表面上的点、线、面称为定位基准。
定位基准分为粗基准和精基准。
(1)粗基准的选择
按照有关粗基准的选择原则,即当零件上有一些不需要进行机械加工,且不加工表面与加工表面之间具有一定的相互位置精度要求时,应以不加工表面中与加工表面相互位置精度要求较高的不加工表面作为粗基准。
对于壳体类零件而言,一般以平面作粗基准是合理的。
对于本零件来说,选择转向轴端盖端面相对的为了加工方便铣出来的凸台作为粗基准。
(2)精基准的选择
精基准的选择有四大原则,即基准重合、基准统一、互为基准、自为基准原则。
精基准的选择主要考虑基准重合的问题。
为了便于保证壳体上孔与孔、孔与平面及平面与平面之间较高的位置精度要求,壳体类零件应遵循“基准统一”的原则选择精基准,使具有位置精度要求的大部分表面能用同一个精基准定位加工。
我采用“一面两孔”作为同意的基准,转向轴端面限制了Z的移动和XY的转动,固定圆柱形限制了XY的移动,菱形销先知了Z的的转动。
同时,定位平面是零件的设计基准,这样,既符合基准同意原则,又符合基准重合原则。
2.2.2各表面加工方法与方案确定
根据《机械制造工艺设计简明手册》选择确定零件各加工表面加工方法与方案如下
加工表面
表面粗糙度
加工方案
转向轴端面
Ra12.5
粗铣→精铣
转向轴端盖面
Ra6.3
粗铣→精铣
方向轴端盖面
Ra1.6
粗铣→精铣
转向轴φ65外表面
Ra6.3
粗车→精车
转向轴φ41、φ54孔
Ra1.6
粗镗→精镗
转向轴φ110孔
Ra6.3
粗镗→精镗
方向轴φ44孔
Ra1.6
粗镗→精镗
方向轴φ72孔
Ra1.6
粗镗→精镗
转向轴端盖面螺纹孔
钻孔→攻螺纹
转向轴方向φ13孔
钻孔→扩孔
方向轴端盖面螺纹孔
钻孔→攻螺纹
表2.2.2各表面加工方法与方案
2.2.3各加工表面工序间余量工序尺寸的确定
通过毛坯的确定以及查手册来确定工序间余量、表面粗糙度以及尺寸公差等,如下表所示:
工序名称
工步
工序间
余量
/mm
工序间
工序间
尺寸
/mm
工序间
尺寸、公差
/mm
经济精度
表面粗糙度
/μm
转向轴端面
精铣
0.5
IT8
12.5
133
133
粗铣
2
IT12
25
134
134
毛坯
CT8
138
138
转向轴端盖面
精铣
0.5
IT8
6.3
54
54±0.1
粗铣
2
IT12
12.5
55
55±0.3
毛坯
CT8
59
59±1.1
方向轴端盖面
精铣
0.5
IT7
1.6
151
151±0.2
粗铣
2
IT11
3.2
152
152±0.6
毛坯
CT8
156
156±1.4
转向轴φ65外表面
精车
0.5
IT8
6.3
φ65
φ
粗车
2
IT12
12.5
φ65.5
φ
毛坯
CT8
φ67.5
φ
转向轴φ41孔
精镗
0.3
IT7
1.6
φ41
φ
粗镗
1.5
IT11
3.2
φ40.7
φ
毛坯
CT8
φ39.2
φ
转向轴φ54孔
精镗
0.3
IT7
1.6
φ54
φ
粗镗
1.5
IT11
3.2
φ53.7
φ
毛坯
CT8
φ52.2
φ
转向轴φ110孔
精镗
0.5
IT8
6.3
φ110
φ
粗镗
1.5
IT12
12.5
φ109.5
φ
毛坯
CT8
φ108
φ
方向轴φ44孔
精镗
0.3
IT7
1.6
φ44
φ
粗镗
1.5
IT11
3.2
φ43.7
φ
毛坯
CT8
φ42.2
φ
方向轴φ72孔
精镗
0.3
IT7
1.6
φ72
φ
粗镗
1.5
IT11
3.2
φ71.7
φ
毛坯
CT8
φ70.2
φ
转向轴端盖面M10螺纹
攻螺纹
6H
3.2
M10
M10
钻φ8.5孔
IT12
12.5
φ8.5
φ8.5
转向轴方向φ13孔
扩φ13孔
IT11
12.5
φ13
φ13
钻φ12孔
IT12
12.5
φ12
φ12
方向轴端盖面M10螺纹孔
攻螺纹
6H
3.2
M10
M10
钻φ8.5孔
IT12
12.5
φ8.5
φ8.5
表2.2.3各表面工序间余量及工序尺寸
2.2.4制定工艺路线
根据最终确定的加工方案制定工艺路线如下:
粗、精铣转向轴和方向轴各端面→粗、精镗转向轴和方向轴各孔→钻、扩转向轴方向φ13孔→钻、攻转向轴和方向轴各螺纹孔→铣标记面→清洗→去毛刺→清洗→终检。
2.3工序设计
根据本人题目要求,特对壳体方向轴端盖孔钻削加工工步进行设计。
钻φ8.5螺纹底孔
1)加工设备:
组合机床
2)工装:
游标卡尺,钻头
3)切削要素:
主轴转速n=500r/min
进给量f=0.15mm/r
切削速度v=30m/min
切削长度L=25mm
切削深度
=4.25mm
基本时间
=0.43min
3转向器壳体方向轴端盖孔钻削加工组合机床设计
组合机床总体设计的内容和步骤与普通机床相同,但由于组合机床只加工一种或数种工件的特定工序,工艺范围窄,主要技术参数已知,且工艺方案一旦确定,也就确定了结构布局;因而总体设计的侧重点不同,主要是通过工件分析等掌握机床设计的依据,画出详细的加工零件工序图;通过工艺分析,画出加工示意图;然后进行总体布局,画出机床尺寸联系图。
3.1组合机床方案的制定
3.1.1制定工艺方案
零件加工工艺将决定组合机床的加工质量、生产率、总体布局和夹具结构等。
根据被加工零件的零件图,加工汽车转向器壳体方向轴端盖四个M10孔的工艺过程。
(1)加工孔的主要技术要求
加工4个φ8.5孔。
要求生产纲领为70,000件/年。
(2)工艺分析
加工该孔时,要求位置准确度为0.25。
根据组合机床的工艺方法及能达到的经济精度,可采用如下的加工方案:
一次性加工孔,孔径为φ8.5。
(3)定位基准及夹紧点的选择
加工此汽车转向器壳体方向轴端盖的孔,以转向轴端面和方向轴端面以及方向轴φ44的孔(两面一孔)限制六个自由度。
在保证加工精度的情况下,提高生产效率减轻工人的劳动量,而工件也是大批量生产,由于夹具在本设计中没有考虑,因此在设计时就认为是人工夹紧。
3.1.2确定组合机床的配置形式和结构方案
(1)被加工零件的加工精度
被加工零件需要在组合机床上完成的加工工序应保证的加工精度是制造机床方案的主要依据。
汽车转向器壳体方向轴端盖的加工孔精度要求不高,可采用钻孔组合机床,工件各孔间的位置精度为0.25,它的位置精度要求不是很高,安排加工时可以在一个安装工位上对所有孔进行最终精加工。
采取提高机床原始制造精度和工件定位基准精度并减少夹压变形等措施,为此,机床通常采用尾置式齿轮动力装置,进给采用液压系统,人工加紧。
(2)
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