汽车转向节的加工工艺设计(附件)
2016年6 月 2016年6 月转向节作为汽车转向系统的重要零件之一,对于保证汽车稳定行驶具有十分重要的意义。本课题在设计转向节工艺过程时，分析了转向节的功能以及其工艺，设计出转向节的工艺规程，确定了转向节的生产类型及零件毛坯的制造方式、零件的加工余量、 工序尺寸、毛坯尺寸，制定出转向节的工艺路线，最后计算确定零件的加工切削用量和基本工时。通过对本课题的研究，可为转向节生产厂家提供一定的理论支持，也具有一定的现实意义。关键词 转向节，工艺过程，加工余量，定位基准目 录
1 绪论 1
1.1 本课题研究的意义 1
1.2 汽车转向节的国内外现状 1
1.3 本文研究的主要内容 3
2 转向节的分析 3
2.1 转向节的功能 3
2.2 转向节的工艺分析 3
3 转向节工艺规程设计 5
3.1 确定转向节的生产类型 5
3.2 确定转向节毛坯的制造方式 5
3.3 确定加工余量、工序尺寸和毛坯尺寸 6
3.4 工艺路线的制定9
3.4.1 制定工艺路线的依据9
3.4.2 确定加工顺序的原则9
3.4.3 定位基准的选择9
3.4.4 选择零件表面的加工方法10
3.4.5 制定工艺路线 11
3.4.6 两种加工方案13
3.5 确定切削用量及基本工时 13
结论 24
致谢 25
参考文献26 1 绪论
1．1 本课题研究的意义
转向节又被称作“羊角”，是汽车转向系统的重要零件之一且工况比较复杂，它能够使汽车稳定行驶。转向节具有承受转向轮的负载以及路面传递来的冲击力，支承并带动汽车前轮让主销转动的能力，同时将转向器的转向力传送给转向节，通过这样的方法来控制汽车的前进方向。在汽车跑动时，转向节会受到各种载荷的冲击，所以，要求转向节本身具有很高的强度、抗冲击性和可靠性等，因此，转向节的研究意义重大。
的意义
转向节又被称作“羊角”，是汽车转向系统的重要零件之一且工况比较复杂，它能够使汽车稳定行驶。转向节具有承受转向轮的负载以及路面传递来的冲击力，支承并带动汽车前轮让主销转动的能力，同时将转向器的转向力传送给转向节，通过这样的方法来控制汽车的前进方向。在汽车跑动时，转向节会受到各种载荷的冲击，所以，要求转向节本身具有很高的强度、抗冲击性和可靠性等，因此，转向节的研究意义重大。
1．2 汽车转向节的国内外现状
同国内的情况相比较，国外的工业基础和发展要好的多，而且他们的汽车工业发达，因此在转向节的生产上他们拥有属于他们自己的特色。?
国外生产的转向节的主销孔很多都是采用卧式双面镗床来进行对零件的加工的，这种加工可分为钻加工和镗加工，而且把精镗加工里面端面和主销孔这两种加工放在一起进行加工；而有些为了达到比较高精度和表面粗糙度的要求，则是采用立式喷射的加工方法钻一次主销孔，从而完成单耳主销孔的加工。
国外的转向节的轮轴一般都是用可以调速的仿型车床来进行车削加工，并慢慢的由单刀仿形车削向多刀的发展。国外很多都是采用端面外圆磨床这种设备对转向节轮轴磨削精加工的，在磨削精加工的期间设备自动测量，来实时补偿砂轮的修正量以及进给量。?
对于后轮驱动的汽车，国外一般是通过把焊接和压配的工艺方法结合起来将其转向节转接到减震器上，这样在这种转向节上会有一个比较大的减震器安装孔，在外国很多都是用喷射钻加工的方法对这种安装孔进行加工的。除了通常的切削工序外，国外在转向节的外面螺纹的加工工艺上还会用到滚压和磨削这两种加工方法。
和国外的转向节加工技术，我国国内的加工技术发展的晚，并且缺少转向节加工这方面的经验。事实上，我国在上世纪末的时候就有人开始生产转向节。但是在实际加工的过程中，这种加工技术并不能够达到产品图纸所既定的技术要求，也一般不怎么能够保证产品的生产节拍。比如，在天津厂生产的夏利牌轿车的转向节，这种转向节的不仅仅是结构复杂，而且刚性差，各个部位都不在同一个平面上，就这样给生产制造带来了很多的麻烦，最后该厂还是引进了国外加工技术来进行生产加工。中国重汽桥箱在08年，在我国首次引进一条全自动、人性化的转向节加工的生产线，这条生产线很大程度上增高了我们国家转向节的加工技术的水平，但是这种变化还是没有改变我国转向节的生产技术水平与国外技术之间的差距。就像美国的通用汽车公司的对转向节进行加工的路线，他们的新型转向节加工线路的加工线路全长36.6m，他们通过前后两段分开对节体进行粗加工以及精加工。再来看克罗斯公司8个工位的“双程”加工自动线路，每个要进行加工的转向节都被要求在自动线上进行两次加工，这种布置方法很大程度上减少设备的占地大小。
德国的Mauser公司的加工一般是用拉削节体凸榫面、滚压螺纹、喷射钻削主销孔等方法，在很大程度上缩短了自动生产线的生产时间。除此之外，德国AiringKessler专用机床公司他们的的加工自动生产线路就是用了4个HFE-40C型三座标数控动力头，代替了原先标配式的可改变动力的钻削和铣削，大大满足了柔性生产的生产要求，与此同时，这条生产线路还可以用来进行加工转向臂的凸台面以及制动支承面上的安装孔等。
因为转向节的形状多变且要求特殊，我国和国外一样都很重视转向节的结构与对其强度的分析，而且都进行了非常深入的研究。近几年，我国的吉工大、中国重汽集团、北京机电研究院、机械工业部的第四设计院等机构都对转向节做了比较深入的探索。
比如说，郑州大学的韩国立等分析指出了概率有限元分析，通过这种方法研究出了外在负荷和弹性模量大大影响了转向节的可靠性。河南师范学院冯彬彩老师构建了斯太尔转向节的三维实体模型，并且分别在紧急刹车、侧滑和通过障碍路面等三种危险状况的时候对转向节的受力进行了强度分析校核。天津大学的武一民等老师通过使用NSRAN—PARTAN这款软件对农用车的转向节构造进行了有限元分析，并计算分析了这种结构发生变化时对应力分布产生的影响。合工大的张红旗等老师通过使用ANSYS软件对某款客车转向节有限元受力计算分析。同济大学的蔡智健等老师使用有限元方法构建了某款轿车的转向节三维立体模型。与此同时，在机械加工这方面，佳木斯机械厂的张风岩等工程师深入研究了转向节的机械加工工艺，在很大程度上缩短了转向节的生产时间。上述的这些研究成果都对我国汽车转向节的发展做出了很大贡献。
1.3 本文研究的主要内容
本文主要设计出转向节的工艺规程，确定转向节的生产类型及零件毛坯的制造方式、零件的加工余量、 工序尺寸、毛坯尺寸，制定出转向节的工艺路线，最后计算确定零件的加工切削用量和基本工时。
2 转向节的分析
2．1 转向节的功能
转向节是汽车前面两轮导向以及直接承受载荷的必不可少的零件之一，转向节与横向拉杆、支撑臂放在一起使用。一系列的传动连杆机构把汽车方向盘的运动直接传递给汽车转向节。汽车转向节的轴颈部直接连接到汽车的前轮，销轴把主销孔和汽车的前横桥连在一起。与此同时，叉架部位的锥孔和转向杆连在一起，通过这些部件的组合连接就可以使汽车拥有了灵活转向的能力。汽车转向节需要直接负载不断变化的载荷的应力作用，以及承受必要的冲击载荷和细微的扭转力矩。汽车转向节主销孔上的中心和汽车转向节的节轴中心的垂直线有9°±15′的偏角，这样的目的是使节轴作用更加良好，让汽车转向更加灵活方便。
2．2 转向节的工艺分析
汽车转向节的形状比较独特，是一种具有典型特征的零件，它的特殊性在于孔相对于轴线的空间分布呈交叉状。从下面的零件图上可以看的出，汽车转向节Φ410+0.039主销轴孔的中心线和锥孔的中心
1 绪论 1
1.1 本课题研究的意义 1
1.2 汽车转向节的国内外现状 1
1.3 本文研究的主要内容 3
2 转向节的分析 3
2.1 转向节的功能 3
2.2 转向节的工艺分析 3
3 转向节工艺规程设计 5
3.1 确定转向节的生产类型 5
3.2 确定转向节毛坯的制造方式 5
3.3 确定加工余量、工序尺寸和毛坯尺寸 6
3.4 工艺路线的制定9
3.4.1 制定工艺路线的依据9
3.4.2 确定加工顺序的原则9
3.4.3 定位基准的选择9
3.4.4 选择零件表面的加工方法10
3.4.5 制定工艺路线 11
3.4.6 两种加工方案13
3.5 确定切削用量及基本工时 13
结论 24
致谢 25
参考文献26 1 绪论
1．1 本课题研究的意义
转向节又被称作“羊角”，是汽车转向系统的重要零件之一且工况比较复杂，它能够使汽车稳定行驶。转向节具有承受转向轮的负载以及路面传递来的冲击力，支承并带动汽车前轮让主销转动的能力，同时将转向器的转向力传送给转向节，通过这样的方法来控制汽车的前进方向。在汽车跑动时，转向节会受到各种载荷的冲击，所以，要求转向节本身具有很高的强度、抗冲击性和可靠性等，因此，转向节的研究意义重大。
的意义
转向节又被称作“羊角”，是汽车转向系统的重要零件之一且工况比较复杂，它能够使汽车稳定行驶。转向节具有承受转向轮的负载以及路面传递来的冲击力，支承并带动汽车前轮让主销转动的能力，同时将转向器的转向力传送给转向节，通过这样的方法来控制汽车的前进方向。在汽车跑动时，转向节会受到各种载荷的冲击，所以，要求转向节本身具有很高的强度、抗冲击性和可靠性等，因此，转向节的研究意义重大。
1．2 汽车转向节的国内外现状
同国内的情况相比较，国外的工业基础和发展要好的多，而且他们的汽车工业发达，因此在转向节的生产上他们拥有属于他们自己的特色。?
国外生产的转向节的主销孔很多都是采用卧式双面镗床来进行对零件的加工的，这种加工可分为钻加工和镗加工，而且把精镗加工里面端面和主销孔这两种加工放在一起进行加工；而有些为了达到比较高精度和表面粗糙度的要求，则是采用立式喷射的加工方法钻一次主销孔，从而完成单耳主销孔的加工。
国外的转向节的轮轴一般都是用可以调速的仿型车床来进行车削加工，并慢慢的由单刀仿形车削向多刀的发展。国外很多都是采用端面外圆磨床这种设备对转向节轮轴磨削精加工的，在磨削精加工的期间设备自动测量，来实时补偿砂轮的修正量以及进给量。?
对于后轮驱动的汽车，国外一般是通过把焊接和压配的工艺方法结合起来将其转向节转接到减震器上，这样在这种转向节上会有一个比较大的减震器安装孔，在外国很多都是用喷射钻加工的方法对这种安装孔进行加工的。除了通常的切削工序外，国外在转向节的外面螺纹的加工工艺上还会用到滚压和磨削这两种加工方法。
和国外的转向节加工技术，我国国内的加工技术发展的晚，并且缺少转向节加工这方面的经验。事实上，我国在上世纪末的时候就有人开始生产转向节。但是在实际加工的过程中，这种加工技术并不能够达到产品图纸所既定的技术要求，也一般不怎么能够保证产品的生产节拍。比如，在天津厂生产的夏利牌轿车的转向节，这种转向节的不仅仅是结构复杂，而且刚性差，各个部位都不在同一个平面上，就这样给生产制造带来了很多的麻烦，最后该厂还是引进了国外加工技术来进行生产加工。中国重汽桥箱在08年，在我国首次引进一条全自动、人性化的转向节加工的生产线，这条生产线很大程度上增高了我们国家转向节的加工技术的水平，但是这种变化还是没有改变我国转向节的生产技术水平与国外技术之间的差距。就像美国的通用汽车公司的对转向节进行加工的路线，他们的新型转向节加工线路的加工线路全长36.6m，他们通过前后两段分开对节体进行粗加工以及精加工。再来看克罗斯公司8个工位的“双程”加工自动线路，每个要进行加工的转向节都被要求在自动线上进行两次加工，这种布置方法很大程度上减少设备的占地大小。
德国的Mauser公司的加工一般是用拉削节体凸榫面、滚压螺纹、喷射钻削主销孔等方法，在很大程度上缩短了自动生产线的生产时间。除此之外，德国AiringKessler专用机床公司他们的的加工自动生产线路就是用了4个HFE-40C型三座标数控动力头，代替了原先标配式的可改变动力的钻削和铣削，大大满足了柔性生产的生产要求，与此同时，这条生产线路还可以用来进行加工转向臂的凸台面以及制动支承面上的安装孔等。
因为转向节的形状多变且要求特殊，我国和国外一样都很重视转向节的结构与对其强度的分析，而且都进行了非常深入的研究。近几年，我国的吉工大、中国重汽集团、北京机电研究院、机械工业部的第四设计院等机构都对转向节做了比较深入的探索。
比如说，郑州大学的韩国立等分析指出了概率有限元分析，通过这种方法研究出了外在负荷和弹性模量大大影响了转向节的可靠性。河南师范学院冯彬彩老师构建了斯太尔转向节的三维实体模型，并且分别在紧急刹车、侧滑和通过障碍路面等三种危险状况的时候对转向节的受力进行了强度分析校核。天津大学的武一民等老师通过使用NSRAN—PARTAN这款软件对农用车的转向节构造进行了有限元分析，并计算分析了这种结构发生变化时对应力分布产生的影响。合工大的张红旗等老师通过使用ANSYS软件对某款客车转向节有限元受力计算分析。同济大学的蔡智健等老师使用有限元方法构建了某款轿车的转向节三维立体模型。与此同时，在机械加工这方面，佳木斯机械厂的张风岩等工程师深入研究了转向节的机械加工工艺，在很大程度上缩短了转向节的生产时间。上述的这些研究成果都对我国汽车转向节的发展做出了很大贡献。
1.3 本文研究的主要内容
本文主要设计出转向节的工艺规程，确定转向节的生产类型及零件毛坯的制造方式、零件的加工余量、 工序尺寸、毛坯尺寸，制定出转向节的工艺路线，最后计算确定零件的加工切削用量和基本工时。
2 转向节的分析
2．1 转向节的功能
转向节是汽车前面两轮导向以及直接承受载荷的必不可少的零件之一，转向节与横向拉杆、支撑臂放在一起使用。一系列的传动连杆机构把汽车方向盘的运动直接传递给汽车转向节。汽车转向节的轴颈部直接连接到汽车的前轮，销轴把主销孔和汽车的前横桥连在一起。与此同时，叉架部位的锥孔和转向杆连在一起，通过这些部件的组合连接就可以使汽车拥有了灵活转向的能力。汽车转向节需要直接负载不断变化的载荷的应力作用，以及承受必要的冲击载荷和细微的扭转力矩。汽车转向节主销孔上的中心和汽车转向节的节轴中心的垂直线有9°±15′的偏角，这样的目的是使节轴作用更加良好，让汽车转向更加灵活方便。
2．2 转向节的工艺分析
汽车转向节的形状比较独特，是一种具有典型特征的零件，它的特殊性在于孔相对于轴线的空间分布呈交叉状。从下面的零件图上可以看的出，汽车转向节Φ410+0.039主销轴孔的中心线和锥孔的中心
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