差速器殼的機械加工工藝及工裝設計

1、西南大學課程設計說明書差速器殼的機械加工工藝及工裝設計一、前言畢業(yè)設計是我們學完了大學的全部基礎課、技術基礎課以及大部分專業(yè)課之后進行的.這是我們在進行畢業(yè)設計之前對所學各課程的一次深入的綜合性的總復習,也是一次理論聯(lián)系實際的訓練,因此,它在我們四年的大學生活中占有重要的地位。就我個人而言，我希望能通過這次課程設計對自己未來將從事的工作進行一次適應性訓練，從中鍛煉自己分析問題、解決問題的能力，為今后參加祖國的建設打下一個良好的基礎。由于能力所限，設計尚有許多不足之處，懇請各位老師給予指導。二、零件的分析2.1零件的作用 差速器殼是汽車差速器的一個主要零件。汽車差速器的功用是使左、右驅(qū)動輪以不等

2、速旋轉(zhuǎn)，以適應汽車轉(zhuǎn)向運動的需要。 差速器殼以139js6外圓及端面為裝配基準裝配在大圓錐齒輪上，以4-22r8孔，8-10.3d11孔，m101.5-6h與零件130-24031012裝配。兩短均以50m6為基準由圓錐滾子軸承支承，4-22r8孔用來安裝行星輪軸。2.2零件的工藝分析 差速器殼圖樣的視圖、尺寸、公差和技術要求齊全、正確；零件選用材料為kt350-10，該材料具有良好的強度、韌性和塑性，切削性能良好；結(jié)構(gòu)工藝性比較好。2.2.1內(nèi)圓柱面37、48以及sr54的內(nèi)球面同軸最好在一次裝夾下將三者同時加工; 139、133、138、200外圓柱面同軸最好在一次裝夾下將四者同時加工。2

3、.2.2 4-22r8軸線sr54中心點與端面c的不重合度不大于0.05，應予以重視，其本身尺寸精度無特殊要求，較易保證。 2.2.3與基準孔有垂直度要求的端面，其端面圓跳動公差等級為8級，表面粗糙度為ra6.3um。工藝過程安排應注意保證其位置精度。2.2.4 12-11、8-10.3d11螺紋孔的表面粗糙度都為ra12.5，兩者與與基準孔b的位置度公差為0.30，主要是保證裝配時能夠互換。 根據(jù)各加工方法的經(jīng)濟精度及一般機床所能達到的位置精度，該零件沒有很難加工的表面，上述各表面的技術要求采用常規(guī)加工工藝均可以保證。此外在加工過程中應注意到該零件屬于薄壁殼體件，剛性較差的特點。三、 確定生

4、產(chǎn)類型 已知此差速器殼零件的生產(chǎn)類型為大批量生產(chǎn)，所以初步確定工藝安排基本傾向為：加工過程劃分階段；工序適當集中；加工設備以通用設備為主，大量采用專用工裝。這樣準備工作及投資少、投產(chǎn)快、生產(chǎn)效率高，轉(zhuǎn)產(chǎn)容易。四、確定毛坯4.1 確定毛坯種類：零件材料為kt350-10。根據(jù)零件材料確定毛坯為鑄件，并依其結(jié)構(gòu)形狀、尺寸大小和生產(chǎn)類型，毛坯的鑄造方法選用金屬模機造型。查機械制造工藝及設備設計指導手冊（后稱指導手冊）選用鑄件尺寸公差等級ct9級。4.2 確定鑄件加工余量及形狀：機械制造工藝及設備設計指導手冊325頁表15-7，選用加工余量為ma-g級，并查表15-8確定各個加工面的鑄件機械加工余量，

5、鑄件的分型面的選者及加工余量如下表所示：表 1簡圖表面代號基本尺寸（mm）加工余量等級加工余量（mm）說明d150g25側(cè)面，雙側(cè)加工d237h3孔，降一級，雙側(cè)加工d348h3孔，降一級，雙側(cè)加工d4200g4側(cè)面，雙側(cè)加工d5133g3側(cè)面，雙側(cè)加工d6139g3側(cè)面，雙側(cè)加工d8138g3側(cè)面，雙側(cè)加工t150g3底面，單側(cè)加工t264g3底面，單側(cè)加工t348g3底面，單側(cè)加工t487h35頂面，降一級，單側(cè)加工t5133g35底面，單側(cè)加工t6200g45底面，單側(cè)加工t7200h55頂面，降一級，單側(cè)加工q154g25球面，雙側(cè)加工對于砂型鑄造，根據(jù)指導手冊鑄件最小孔的直徑，故本零

6、件上直徑22mm及以下尺寸的孔均不鑄出。4.3繪制鑄件零件圖：見附圖。五、工藝規(guī)程設計5.1選擇定位基準：5.1.1 粗基準的選擇：本應以64的的外圓面以及右端面為粗基準。因為該表面為不需要加工的表面，這樣可以提高非該表面與加工表面的相對位置精度。但是考慮到鑄件各外圓表面的形成是在同一砂箱內(nèi)，同一型芯的各同軸表面得到，同軸度誤差不大以及如果以不加工外圓為粗基準會使前后基準不重合，引起軸向尺寸尺寸鏈過長，引起加工誤差較大，最后選用50的外圓面及右端面為粗基準。 5.1.2 精基準的選擇：為保證圓跳動要求，各主要內(nèi)外圓柱面均互為基準加工，并盡量遵循“基準重合”的原則。其余的表面采用“一面兩孔”的定

7、位方式，即以37及端面t1和12-11 中的一個小孔為精基準。昨天基準統(tǒng)一，定位穩(wěn)定，夾具結(jié)構(gòu)及操作也較簡單。在加工4-22r8孔時，若以12-11 中的任一個小孔直接作為定位基準，不但定位孔加工位置誤差影響定位精度，孔本身的形狀、尺寸誤差也影響重復定位精度，所以必須提高其中一個小孔精度。5.2制定工藝過程5.2.1 選擇表面加工方法：根據(jù)各表面加工要求和各種加工方法所能達到的經(jīng)濟精度，查手冊15-32表15-34選擇零件主要表面的加工方法與方案如下： 200內(nèi)圓柱面d4及其他外圓柱面：粗車（it12）50外圓柱面d1：粗車（it12）-半精車（it9）-精車（it7）133外圓柱面d5：粗車

8、（it12）-半精車（it9）-精車（it7） 37內(nèi)圓柱面d2：粗鏜（it12）-半精鏜（it9） 48內(nèi)圓柱面d3：粗鏜（it12）-半精鏜（it9） sr54內(nèi)球面q1：粗鏜（it12）-半精鏜（it9） 4-22r8小孔：鉆孔（it11）-擴孔（it10）-鏜孔（it8）。之所以鏜孔而不用鉸孔，是因該零件壁厚小，孔加工深度小，鉸孔時穩(wěn)定性差不易保證兩孔的同軸度要求，故用鉆-擴-鏜的加工方案。 12-11連接孔：鉆（it12）5.2.2 確定工藝過程方案： 1、由于各表面加工方法及粗精基準已基本確定，現(xiàn)按照“先粗后精”、“先主后次”、“ 先面后孔”、“基準先行”的原則，初步擬訂兩種工藝過

9、程方案，見下表。方案一方案二工序號工序內(nèi)容定位基準工序號工序內(nèi)容定位基準鑄坯 鑄坯010粗車t3、t4、t5、t6、t10、t9、d6、d4、d5、d8、，粗鏜內(nèi)孔d2、d3、弧面q1d1 t2010粗車t3、t4、t5、t6、t10、t9、d6、d4、d5、d8、，粗鏜內(nèi)孔d2、d3、弧面q1d1 t2020粗車d1、t1、t2、t7t6 d6020粗車d1、t1、t2、t7t6 d6030半精鏜內(nèi)孔d2、d3、弧面q1，半精車t3、t4、t5、t9、d5，倒角d1 t2030半精鏜內(nèi)孔d2、d3、弧面q1，半精車t3、t4、t5、t9、d5，倒角d1 t2040半精車d1、t1、t2，倒角

10、t6 d6040半精車d1、t1、t2，倒角t6 d6050鉆12-11連接孔，鉆8-10螺紋孔d1 t2050精車d1 t1 t2t6 d6060鉆、擴4-22r8小孔d1 t2060鉆12-11連接孔，鉆8-10螺紋孔d1 t2070精鏜4-22r8小孔一面兩孔070鉆、擴4-22r8小孔，一面兩孔080精車d1 t1 t2一面兩孔080精鏜4-22r8小孔一面兩孔090精車d5、t9d1 t2090精車d5、t9d1 t2100攻螺紋8-m10×1.5-6h100攻螺紋8-m10×1.5-6h110去毛刺110去毛刺120檢驗120檢驗2、方案論證 兩種方案的區(qū)別主要

11、在工序050以后。 方案一的優(yōu)點在于：粗精加工劃分了明確的加工階段；工序010-020為粗加工階段，工序030-060為半精加工階段，070-090為精加工階段。各表面加工互不影響，精度逐漸提高，有利于保證表面加工質(zhì)量。方案二的特點在于：基本遵循粗精加工劃分階段的原則。將精車d1 t1 t2安排在在工序050，為后續(xù)加工提供了精基準。 根據(jù)以上分析，確定方案二為差速器殼零件加工的工藝路線。六、工藝規(guī)程設計6.1機床的選擇：考慮到大批大量生產(chǎn)，盡量選擇高效車床。工序010、030、050主要為內(nèi)孔及端面的加工，特點是各孔都屬同軸孔，用轉(zhuǎn)塔車床加工很方便。另有內(nèi)球面，其加工類似內(nèi)孔的加工。既有外端

12、面，又有內(nèi)端面，故選用帶有前后刀架的cb3463型程控半自動轉(zhuǎn)塔車床。 工序020、040、060為外圓及外端面的粗加工、半精加工，且有12-11連接孔， 8-10螺紋孔需鉆，工步較多，為方便刀具安裝，提高生產(chǎn)率，選用c3163型轉(zhuǎn)塔車床加工。 根據(jù)車間設備情況，盡量選用或改用高效、高精度的組合機床。用臥式兩面組合機床鉆、擴4-22r8孔，用臥式單面組合機床精鏜4-22r8孔。 6.2 選擇夾具：除工序020可用通用三爪自定心卡盤外，其余工序均采用專用夾具。6.3 選擇刀具：6.3.1、在機床上加工的工序，均選用yg6硬質(zhì)合金車刀和鏜刀，并盡量采用機夾可轉(zhuǎn)為車刀。6.3.2、在組合機床上加工4

13、-22r8孔，由于采用鉆、擴、鏜的工藝方案，故工序060可用鉆-擴復合刀具一次加工。而工序080精鏜4-22r8孔，因加工余量小，則選用高速鋼內(nèi)孔車刀。6.3.3、sr54內(nèi)球面的加工選用專用工裝刀具（可轉(zhuǎn)位刀具）。6.4選擇量具：？6.5選擇工為器具：為保證質(zhì)量，防止工件碰傷、污損，實施文明生產(chǎn)，應專門制作差上器殼專用周轉(zhuǎn)車，要求每工序加工完畢后將工件放入專用車，排列整齊，避免磕碰。七、確定工序尺寸71徑向工序尺寸：徑向各圓柱表面加工時的工藝基準與設計基準重合。根據(jù)前面資料已初步確定工件各面的總加工余量，現(xiàn)在根據(jù)手冊十五章有關資料確定各表面精加工、半精加工余量，由后向前推算尺寸，并確定起公差

14、，見下表：加工表面加工內(nèi)容加工余量精度等級工序尺寸表面，粗糙度ra（um）工序余量最小最大50（d1）鑄件精車半精車粗車50.41.23.4ct9it7it9it1255 116321250.2990.853.40.3981.2745.7537（d2）鑄件半粗鏜粗鏜61.54.5ct9it9it1231 1321251.344.2515624.848（d3）鑄件半粗鏜粗鏜61.54.5ct9it9it1242 1 321251.223.81.5624.8200（d4）鑄件粗車88ct9it12208 1.4 1256.69.86133（d5）鑄件精車半精車粗車60.51.54ct9it7it9

15、it12139 1.216321250.41.12.80.541.65.6sr54內(nèi)球面q1鑄件半精鏜粗鏜51.53.5ct9it9it12sr49 13.212.51.322.91.5743.8139（d6）鑄件粗車66ct9it12145 1.2 1253.97.8138（d8）鑄件粗車66ct9it12144 1.2 1253.97.84-22r8孔鏜孔擴孔鉆孔0.21.8it8it10it1216321250.1161.500.2331.88412-11連接孔鉆孔it121258-10螺紋孔鉆孔it121257. 2 軸向工序尺寸軸向各端面加工定位基準多次相互轉(zhuǎn)換，使之尺寸及偏差關系很

16、復雜，余量核算也較復雜?，F(xiàn)用工序尺寸聯(lián)系圖表法確定軸向工序尺寸。7.2.1 按規(guī)定符號建立軸向工序尺寸聯(lián)系圖(見下圖)。其中類尺寸為鑄件尺寸，類為機械加工工序尺寸，類尺寸為最終保證尺寸（封閉環(huán)）。對未注公差的軸向設計尺寸，其偏差按it14級對稱分布。7.2.2 查表明確工序基本余量.根據(jù)手冊表15-57取精車余量為0.8mm、半精車余量為1.2mm。前面已確定毛坯余量，即可推知各端面粗加工余量。7.2.3 由最終工序向前推算工序基本尺寸及毛坯尺寸。7.2.4 查表15-32及表15-33確定工序尺寸的經(jīng)濟加工精度。7.2.5 由各加工方法的經(jīng)濟精度確定工序尺寸偏差。1、對直接保證設計尺寸的工序

17、尺寸，可按設計尺寸偏差要求確定其尺寸偏差。2、鑄件尺寸按要求其公差帶對稱分布。3、其余獨立的中間工序尺寸按“入體方向”確定偏差。7.2.6 校核設計尺寸。除直接保證的設計尺寸以外，可將其余每一個設計尺寸b分別作為封閉環(huán)，在工序尺寸聯(lián)系圖上從b尺寸兩端向上在a類或c類工序尺寸中查找其組成環(huán)，建立工藝尺寸鏈。集體方法是：沿封閉環(huán)尺寸兩端上行查找組成環(huán)，遇見箭頭即拐彎，繼續(xù)沿此工序尺寸行進，遇見圓點繼續(xù)向上，直至兩端封閉，途中遇到的工序尺寸和該封閉環(huán)即形成了一個工藝尺寸鏈。注意工序尺寸聯(lián)系圖中表中，a類工序尺寸和c類毛坯尺寸均為直接保證尺寸，所以在建立尺寸鏈校核設計尺寸時，只能在a類或c類尺寸中查找

18、組成環(huán)。 八、確定切削用量及時間定額8.1 工序010(粗車端面及外圓、粗鏜內(nèi)孔及弧面)切削用量及時間定額。本工序選用cb3463型程控半自動轉(zhuǎn)塔車床，專用家具裝夾，分四個工步：工步1為后刀架粗車外端面t5，前刀架粗車內(nèi)端面t3、t4。工步2為轉(zhuǎn)塔刀架粗鏜內(nèi)孔d2、d3。工步3為專用工裝刀具（可轉(zhuǎn)位刀具）鏜弧面q1。工步4為轉(zhuǎn)塔刀架粗車外圓d4、d5、d6、d8加工后表面粗糙度為ra12.5um。8.1.1工步1粗車內(nèi)外端面t3、t4、t5的切削用量（1）選擇刀具 選擇機夾可轉(zhuǎn)位硬質(zhì)合金車刀，查切削用量簡明手冊（以后簡稱手冊2）表1.2刀片材料選yg6牌號硬質(zhì)合金。根據(jù)車床中心高（265mm）

19、查手冊2表1.1，選刀桿尺寸bh=20mm30mm,刀片厚度為6.4mm。由手冊2表1.3選擇車刀幾何形狀為平面帶倒菱形，主偏角=，=，副偏角=，=，前角=，后角=，刃傾角=，=，刀尖圓弧半徑=1mm。 (2) 確定背吃刀量 、t1、t2、t3各端面加工余量均不太大，都可一次進給切完。即： = 4.8 =5.24=4.8 =4.98=4.8 =4.96=1 =1.23 (3) 確定進給量 根據(jù)參考文獻手冊2表1.4，在粗車鑄鐵材料，刀桿尺寸為20mm30mm、=5.24、工件直徑為100-600時： =0.8-1.6mm/rt3、t4端面采用組合刀桿多刀加工，查參考手冊2表1.5，在加工鑄鐵材

20、料、鏜桿直徑為70mm，伸出長度為70mm，伸出長度為300mm，=8mm時， =0.7-1.0mm/rcb3463型車床的轉(zhuǎn)塔刀架及前、后刀架均為液壓無級調(diào)速，故按插入法初定： =1mm/r，= 0.8mm/r（4）選擇刀具磨鈍標準及壽命 根據(jù)手冊2表1.9，車刀后刀面最大磨損量取為0.8mm，車刀壽命為30min。（5）初定切削速度 采用查表法，按直徑最大的端面t5，確定切削速度。根據(jù)手冊2表1.11，當用yg6硬質(zhì)合金車刀加工硬度為200-219hbs的鑄鐵材料，4mm，1mm/r時，切削速度=57m/min。查手冊2表1.28,切削速度為 =571.150.80.831.180.890

21、.94m/min=43/min =r/min=68.4r/min按機床轉(zhuǎn)速選擇 =71r/min實際切削速度為 =m/min=44.6m/min =18.3r/min =12r/min(6)校驗機床功率 又手冊2表1.25，當hbs=160-245，4.8mm,4mm,4.8mm, 1.2mm/r, =0.96mm/r,切削速度49m/min, 20m/min, 14m/min時，消耗的功率為=3.4kw,=1kw,0.8kw。查手冊2表1.29-2，=0.89，則切削消耗功率為=3.40.89kw=3.03kw, =0.89kw, =0.80.89kw0.7kw。 cb3463機床的主電動機功率為10kw，若取其效率為0.8，則100.8=8kw>+=4.62kw。故可采用后刀架同時加工。8.1.2 工步2粗鏜內(nèi)孔d2、d3的切削用量。（1）選擇刀具 選用偏頭焊接車刀，鏜桿直徑依工件而定。刀片厚度4.5mm，刀具前刀面為平面帶倒菱形，幾何形狀為=，=，=，=，=，=0.8mm。(2)確定背吃刀