对比亚迪F0汽车转向节在加工过程的工艺进行简单的分析.docx

对比亚迪F0汽车转向节在加工过程的工艺进行简单的分析.docx

《对比亚迪F0汽车转向节在加工过程的工艺进行简单的分析.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《对比亚迪F0汽车转向节在加工过程的工艺进行简单的分析.docx（23页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。

对比亚迪F0汽车转向节在加工过程的工艺进行简单的分析

内容摘要………………………………………………………………………………..1

关键词…………………………………………………………………………………..1

Abstract……………………………………………………………………………..1

Keywords……………………………………………………………………………..1

1.转向节加工工艺研究………………………………………………………………..2

1.1转向节工作原理………………………………………………………………….2

1.2.转向节加工工艺分析…………………………………………………………….2

1.3转向节加工工艺的制定…………………………………………………….........2

2.转向节第九道加工工序的夹具设计………………………………………………..3

2.1.设计要求………………………………………………………………………….3

2.2定位方案确定…………………………………………………………………….3

2.3定位与元件选择………………………………………………………………….4

2.4自由度分析……………………………………………………………………….6

2.5定位误差计算…………………………………………………………………….7

2.6夹紧方案确定…………………………………………………………………….9

2.7夹紧力估算………………………………………………………………………10

2.8导向、对刀元件选择……………………………………………………………11

2.9夹具体设计………………………………………………………………………12

2.10夹具装配图……………………………………………………………………..12

2.11夹具使用说明…………………………………………………………………..14

参考文献……………………………………………………………………………..15

致谢……………………………………………………………………………..16

内容摘要：

本论文对比亚迪F0汽车转向节在加工过程的工艺进行简单的分析，主要是对生产过程中第九道工序加工的夹具进行具体的设计，以及在设计中出现的问题及解决的办法，主要包括设计要求、、定位方案确定、定位与元件选择、自由度分析、定位误差计算、夹紧方案确定、夹紧力估算、导向、对刀元件选择、家具体设计、夹具装配图、夹具使用说明，其中主要是对定位的分析和导向的设计。

文中还插入特大量的PROE图文、CAD图文、表格、计算公式等。

关键词：

工艺过程夹具装配图导套定位加紧自由度

Abstract：

Inthispaper,pairsofBYDF0Thenthesteeringknuckleintheprocessanalysisofasimpleprocess,mainlytheproductionprocessduringthe9thAvenuefixtureforprocessingspecificdesign,aswellasinthedesignproblemsandsolutions,mainlyincludingdesignrequirements,positioningprojectidentification,locationandcomponentselection,degreeoffreedomanalysis,positioningerrorcalculation,clampingtheprogramdeterminedthatclampingforceisestimatedorientationoftheknifecomponentselection,thespecificdesignhouse,fixtureassemblychart,fixturesinstructionsforuse,mainlylocation-orientedanalysisanddesign.ThepaperalsoinsertaspecialnumberofPROEIllustrations,CADGraphics,tables,formulasandsoon.

Keyword：

ProcessFixtureAssemblyGuideBushLocationIntensifyDOF

1.转向节加工工艺研究

1.1转向节工作原理

机械转向系统主要由转向操纵机构、转向器和转向传动机构三部分组成。

转向操纵机构是驾驶员操纵转向器工作的机构，包括从转向盘到转向器输入端的零部件。

操纵汽车转向时，驾驶员对转向盘的操纵力是有限的，需要借助增力装置使转向车轮偏转。

转向器就是把转向盘传来的转矩按一定传动比放大并输出的增力装置。

转向传动机构是把转向器的运动传给转向车轮的机构，包括从摇臂到转向车轮的零部件。

需要转向时，驾驶员对转向盘。

施加转向力矩，该力矩通过转向轴输入机械转向器。

经转向器中的减速传动副将转向力矩放大并将转动减速后由转向摇臂传到转向直拉杆，再传给固定于转向节上的转向节臂，使转向节和它所支承的转向车轮偏转，同时经梯形转向机构带动另一侧的转向车轮同时偏转，从而改变汽车的行驶方向。

总之，利用转向节的摆动使车轮偏转一定的角度以实现汽车的转向。

承受车轮与车架之间的垂直载荷,纵向的道路阻力,制动力和侧向力以及这些力所形成的力矩。

.

1.2转向节加工工艺分析

转向节是一个比较精密的零件，固需要精密的加工设备，本可以全部采用数控机床，但是成本较高，考虑到中国的发展程度，也可采用数控机床为主，普通机床为辅，根据先加工定位部件再加工其它。

于是采用以下的步骤：

1）采用数控车床加工Φ69的定位孔。

2）接下来采用数控加工中心以Φ69为定位加工精度要求较高的部分。

3）以数控机床加工出来的部分为基准，采用普通铣床和钻床进行加工。

这样不仅满足了精度的要求而且可节省成本。

1.3转向节加工工艺的制定

1）数控车加工

2）加工中心加工

钻较Φ19孔，它的位置在下面将会介绍，采用铰刀Φ19加工，在加工时主轴转速800-1200r/min,进给量是200-300mm/min。

钻M6-6H底孔，采用Φ5的钻头，主轴转速600-800r/min,进给量100-200mm/min。

M6-6H攻丝，主轴转速500r/min,进给量500mm/min.

2.转向节第九道工序关键夹具设计

2.1设计要求

如表所示转向节的转向臂上钻通孔并在此基础上钻锥孔,设计的具体要求如下：

过程名称

操作描述

所用机床

所用刀具

过程范围

公差

钻直径为Φ15mm的通孔

台式钻床

Φ12.5m的麻花钻

12.5mm

±0.1mm

500r/mir

224mm/mir

铰孔

台式钻床

1:

6锥度铰刀

锥度为1：

6孔接触面积不小于70%

±0.4mm

工件的材料是铸铁，所以一般的刀具就可以达到目的，麻花钻选用Φ12.5mm的硬质合金。

既可以达到目的有可以节省，而1：

6锥孔是非标准刀具，价格相对较贵可以选用超硬材料，这样可以避免换刀，如上表格所示本道工序需要两部完成，第一步是钻Φ12.5的通孔，在转向臂上用麻花钻钻你一个Φ12.5的通孔，第二步是用1：

6锥钻铰出锥孔。

最重达到山表的技术要求。

汽车是人类的必要交通工具，需要大批量生产，转向节也需要批量生产，那么就要制作专用夹具，这样才能更快更标准的而生产零件。

线面将对比亚迪转向节的第九道工序设计一个专用夹具。

2.2定位方案确定

定位的基本原理：

1）工件在夹具中定位可以归结为在空间直角坐标系中，用定位元件限制自由度。

2）工件定位时，应该限制的自由度数目主要有工件工序加工要求确定。

3）一般情况下，工件定位所限制的自由度的数目≤6个。

4）个定位元件限制原则上不允许重复定位或干涉

5）限制理论上应该限制的自由度，是一批工件工件定位位置一致。

工件定位时分以下几种类型：

1）完全定位

加工时，工件的六个自由度被完全限制了的定位称为完全定位。

但生

产中并不是任何工序都需要采用完全定位的。

究竟应该限制几个自由度和哪几个自由度，应由工件的加工要求决定。

2）欠定位

在满足加工要求的前提下，采用不完全定位是允许的。

但是根据加工

要求应该限制的自由度而没有限制是不允许的，它必然不能保证加工要求，这种现象称为欠定位。

 3）过定位现象

工件的某个自由度被重复限制的现象称为过定位。

一般情况下应当尽量避免过定位。

但是，在某些条件下，过定位的现象不仅允许，而且是必要的。

此时应当采取适当的措施提高定位基准之间及定位元件之间的位置精度，以免产生干涉。

由此可知定位的基本概念就是工件在工前，在夹具中占据【确定】【正确】加工位置的过程。

综合考虑转向节前几道的加工工艺和定位概念以及定位的基本原理并保证加工的准确性。

如图所示这样做不仅可以保证设计基准和定位基准的重合，更充分的保证了加工的精度。

分析其原因：

Φ69直径是在数控车床和加工中心上加工出来的，数控机床本就有高精度，在加上定位基准与设计基准重合从而可达到所要加工精度的目的。

2.3定位元件确定

实际生产时，起支承作用的是一定形状的几何体，这些用来限制工件自由度的几何体就是定位元件

综合考虑我们将采用采用菱形销和Φ69的孔进行定位，如下图所示：

图一菱形销

图二69圆柱定位

此方案采用Φ69mm的圆柱定位既保证定位的位置又能保证定位的强度。

让菱形销辅助定位，既简单有方便，Φ69mm孔和Φ12mm的孔在同一平面内从而达到定位同一的要求，这件为装夹工件提供方便。

Φ69mm内有一突台，它与圆柱定位的断面配合，可以限制四个自由度，两个转动和两个移动，再加上菱形销就可以限制另一个转动。

通过它们定位就可以达到方便简单的定位。

特别说明的是菱形销，为限制一个转动的自由度本可以采用小圆柱，但没有采用，是因为采用圆柱销会产生过定位，这样可能导致在装夹是不容易装夹和损坏工件。

采用菱形销定位就可以避开这个缺点。

此外还要有一个辅助支撑钉，由于设计的夹具主切削了和加紧力没有在同一直线上，因此设计一个辅助支撑定，来加强定位。

如图下图所示：

2.4自由度分析

在加工过程中定位问题、对加工件的加工精度有很大的关系。

其中主要运用的主要就是六点定位原理，而工件定位的实质就是限制工件的自由度。

任何一个自由体的空间都有六个自由度，也就是给自由空间三个坐标轴：

X、Y、Z，沿着这三个坐标轴方向移动的三个自由度和绕这三坐标轴转动的三个自由度。

   工件安装时，主要紧靠机床工作台或夹具上的这六个支承点，它的六个自由度即全部被限制，工件便获得一个完全确定的位置。

   工件定位时，用合理分布的六个支承点与工件的定位基准相接触来限制工件的六个自由度，使工件的位置完全确定，称为“六点定则”。

根据上述对自由度的分析以及定位元件的确定，得出如下装配后的实体夹具组合：

PROE装配图

由上述理论可知本道工序做了详细的定位，首先让Φ69mm作为主要的定位元件，可以限制两个移动自由度，在孔中还有一个平面可以限制两个转动自由度，Φ69mm

可限制两个转动和两个移动。

再加上另一个菱形销，它们配合可以限制两个移动和一个转动，其中一个移动和一个转动重合，一起过定位，但这连个过定位是有益的，没有给加工一起损害，反而是对上道工序的检验，如果上道工序位置误差过大回装不上工件，这样就可以对工件的检验。

这样工件只剩下一个方向没限制，这是旧用在设个方向上施加夹紧力，由于夹紧力和切削力没在同一直线上，就在切削力的反方向设一个可调支撑定。

这样就实现限制了六个自由度了，基本完成加工定位。

2.5定位误差计算

夹具主要是保证转向臂上表面与夹具地面平行，只有这样才能通过夹具的放在水平台上保证转向臂上表面位置不变。

下面我们研究一下定位误差，定位误差产生的原因：

定位误差的定义：

因工序基准与定位基准不重合和定位副不准确用调整法加工一批工件时，引起工序基准在加工尺寸方向相对产生的最大变化量。

定位误差产生的原因：

1）基准不重合误差。

2）

基准位移误差。

对本工序进行定位误差计算：

如图所示这是定位误差中

出现的几种误差情况，圆柱和圆

锥销与圆孔配合会引起多种情况

，这里只对轻重的几种进行定性

分析，上图从上到下从左到右分

别是1.、2、3、4，5、6，7、8、

9图。

1图是标准的定位，谈能保证转向臂上平面处于水平位置，从而保证孔在竖直方向。

2图转向臂右端向下，加工的孔向右斜。

3图转向臂左端向上，加工的孔向左斜。

4图转向臂左端向下，加工的孔向右斜。

但与图1不同。

5图转向臂左端向上，加工的孔向右斜，比图1图4斜的都严重。

6图转向臂的倾斜不固定，因此加工的孔倾斜也不固定。

7图转向臂向上倾斜，加工的孔向右斜。

8图转向臂的倾斜不固定，因此加工的孔倾斜也不固定。

9图转向节向上倾斜，加工的孔向右斜，而且比7图严重。

这仅仅是对夹具的定位误差做了定性分析要想知道其误差的精确值还要做详细的计算和实验，这里就不做详细的计算。

2.6夹紧方案确定

由于加紧力和主切削力不再同一直线上，顾夹紧力要求比较严格，但有要始终，放置把工件损坏，本夹具采用M20DE螺母和螺杆配合，施加夹紧力.当然还要用压板配合进行操作。

M20的螺母的预紧力大小适中而且具有自锁功能，但是螺母的六角直径不能太大，否则不容易装卸，而且不一标准化，还要单件生产，价格昂贵。

因此采用压板辅助，

螺杆固定在Φ69的圆柱定上，螺母按在螺杆上，这时还可以安装工件，工件按好后在吧压板一通过圆孔进入螺杆压在工件Φ69孔的圆环上，然后让开口压板，通过开口与圆环压板对齐，这是螺母正好可以压在开口压板上，这样就可以吧螺母拧紧，就对工件加紧。

可以加工了。

2.7夹紧力估算

观察一下这道序,其加紧力不难计算，其实只有一个螺母的预紧力及M20螺母的预紧力，线面是螺栓预紧力计算如下所述：

Mt＝K×P0×d×10－3N.m

K:

拧紧力系数 d：

螺纹公称直径 

P0：

预紧力    

P0＝σ0×As  As也可由下面表查出

As＝π×ds2/4  ds:

螺纹部分危险剖面的计算直径

ds＝（d2＋d3）/2 d3=d1－H/6 H：

螺纹牙的公称工作高度

σ0＝（0.5～0.7）σs  σs――――螺栓材料的屈服极限N/mm2（与强度等级相关，材质决定）

K值查表：

（K值计算公式略）

摩擦表面状况  K值

  有润滑  无润滑

精加工表面  0.10  0.12

一般加工表面  0.13~0.15  0.18~0.21

表面氧化  0.20  0.24

镀  锌  0.18  0.22

干燥的粗加工表面    0.26~0.3

σs查表：

螺纹性能等级  3.6  4.6  4.8  5.6  5.8  6.8  8.8  9.8  10.9  12.9

σs或σ0.2N/mm2  180  240  320  300  400  480  640  720  900  1080

As查表：

螺纹公称直径d/mm  3  3.5  4  5  6  7  8  10  12  14  16  18  20  22  24  27  30  33  36

公称应力截面积As/mm2  5.03  6.78  8.78  14.2  20.1  28.9  36.6  58  84.3  115  157  192  245  303  353  459  561  694  817

根据上表不难算出螺栓的预紧力，这样也就算出夹具的预紧力了。

其实本道工序是在低速加工下完成的，不需要太大的加紧力，即此螺栓足以满足加紧的需要。

2.8导向、对刀元件选择

本道序只要确定钻刀垂直进入转向臂的上表面以及钻锥孔时确保钻的深度。

它需要两次加工因此需要两组导向元件，有麻花钻钻Φ12.5mm的通孔是采用一个少许大于12.5mm的导套如下图所示，它通过中间表面与夹具的上板面配合来确定钻孔的位置。

它的使用将方法在下面与另一个导套共同讨论。

，

当钻锥孔时还要另一种导套，它不仅可以确定孔的位置而且还要确定孔的深度。

如图所示它是钻锥孔的导套，把它安装在夹具的中，它的

下表面与工件的表面配合，它在转动时台阶下面的部分

会进入当定的下面，就不会向上移动，从而达到导向的作

用，它还要与锥钻上的固定轴承配合，才能达到真正的导

向，即实现深度固定的孔。

通孔其实也一样只不过它它不

需要固定其深度，所以它不需要和工件的配合，因此它制

作的要求不需要太高，只要太长就可以了。

特别说明的是，通孔和锥孔同轴度要求较高，否会在

锥孔中出现台阶，这是不允许的，因此在制作夹具是一定

要保证两个导套的同轴度误差小一点。

这是一个较简单的工序，就不需要制作对刀元件，可以采用试切对刀法。

2.9夹具体的设计

夹具既要保证其强度又要保证其未定性，因此可采用四方板作为地面和侧面，采用正方形的地板即可保安证其稳定性，又不容易损坏，侧板要支撑夹具自身、工件的

重力还要承受加工时的切削力，因此侧面要设计的厚一点，它们的具体设计可参考夹具的装配图。

2.10夹具的装配图

在这里用PROE给夹具做了具体的设计，不过这里仅仅提供了装配图和分解图，要想想了解具体情况还要打开光盘课件才行

还有一些零件没安装上，它们是两个压板，在前面已经提过，它们是装上工件后才能安装的。

2.11夹具使用说明

如夹具装配图所示，让转向节的Φ69的孔装入夹具的Φ69圆柱定位，还要保证菱形销进入耳朵孔，这样可以确定转向臂的上表面位置固定。

在装的同时还要注意支撑定，一面撞到转向臂，以至于损坏工件和装不上。

装好后把小导套放入上板孔中，转动，使定位钉起到作用，这是就可以启动钻床钻通孔，待通孔钻好后，把小导套取出，清理转向臂上面的铁屑。

再把里一个导套放入孔中，启动锥钻钻锥孔，这样夹具就起到自己的作用。

参考文献

[1]薛源顺，刘福库，吴春华.机床夹具设计.北京：

机械工业出版社，2000.11：

1～35.

[2]钟日铭，祝伟.，Pro/ENGINEER使用教程.北京：

机械工业出版社.2008.3：

1～15，82～90.

[3]康昱，郭峰，宋玉全.Pro/ENGINEERWildfire2.0中文版人民邮电出版社.2008.1：

55～70.

[4]吴权威，王净莹.Pro/ENGINEERWildfire中文版实例教程.清华大学出版社.2005.5：

342～400.

[5]王启．常用机械零部件可靠性设计[M]．北京：

机械工业出版社，1996．50～70.

    [6]隋明阳．机械设计基础[M]．北京：

机械工业出版社，2002．126～150.

    [7]赵冬梅．机械设计基础[M]．西安：

西安电子科技大学出版社，2004．60～80.

    [8]郭仁生．机械设计基础[M]．北京：

清华大学出版社，2001．56～70.

    [9]许尚贤．机械零部件现代设计方法[M]．北京：

高等教育出版社，1996．82～100.

致谢：

三年的读书生活在这个季节即将划上一个句号，而于我的人生却只是一个逗号，我将面对又一次征程的开始。

三年的求学生涯在师长、亲友的大力支持下，走得辛苦却也收获满囊，在论文即将付梓之际，思绪万千，心情久久不能平静。

伟人、名人为我所崇拜，可是我更急切地要把我的敬意和赞美献给一位平凡的人，我的导师。

我不是您最出色的学生，而您却是我最尊敬的老师。

您治学严谨，学识渊博，思想深邃，视野雄阔，为我营造了一种良好的精神氛围。

授人以鱼不如授人以渔，置身其间，耳濡目染，潜移默化，使我接受了全新的思想观念，领会了基本的思考方式。

从论文题目的选定到论文写作的指导,经由您悉心的点拨,再经思考后的领悟,常常让我有“山重水复疑无路,柳暗花明又一村”。

通过这次论文，我对在即的专业知识有了更深一步的了解，对Pro/ENGINEER在三维造型方面的应用更是得心应手。

而这一切的一切都源自于这次由您指导的毕业设计。

感谢我的爸爸妈妈，焉得谖草，言树之背，养育之恩，无以回报，你们永远健康快乐是我最大的心愿。

在论文即将完成之际，我的心情无法平静，从开始进入课题到论文的顺利完成，有多少可敬的师长、同学、朋友给了我无言的帮助，在这里请接受我诚挚谢意！

同时也感谢学院为我提供良好的做毕业设计的环境。

再一次感谢所有在毕业设计中曾经帮助过我的良师益友和同学，以及在设计中被我引用或参考的论著的

最后，向在百忙中抽出时间对本文进行评审并提出宝贵意见的各位专家表示衷心地感谢