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1、西南大学课程设计说明书差速器壳的机械加工工艺及工装设计一、前言毕业设计是我们学完了大学的全部基础课、技术基础课以及大部分专业课之后进行的.这是我们在进行毕业设计之前对所学各课程的一次深入的综合性的总复习,也是一次理论联系实际的训练,因此,它在我们四年的大学生活中占有重要的地位。就我个人而言，我希望能通过这次课程设计对自己未来将从事的工作进行一次适应性训练，从中锻炼自己分析问题、解决问题的能力，为今后参加祖国的建设打下一个良好的基础。由于能力所限，设计尚有许多不足之处，恳请各位老师给予指导。二、零件的分析2.1零件的作用 差速器壳是汽车差速器的一个主要零件。汽车差速器的功用是使左、右驱动轮以不等
2、速旋转，以适应汽车转向运动的需要。 差速器壳以139js6外圆及端面为装配基准装配在大圆锥齿轮上，以4-22R8孔，8-10.3D11孔，M101.5-6H与零件130-24031012装配。两短均以50m6为基准由圆锥滚子轴承支承，4-22R8孔用来安装行星轮轴。2.2零件的工艺分析 差速器壳图样的视图、尺寸、公差和技术要求齐全、正确；零件选用材料为KT350-10，该材料具有良好的强度、韧性和塑性，切削性能良好；结构工艺性比较好。2.2.1内圆柱面37、48以及SR54的内球面同轴最好在一次装夹下将三者同时加工; 139、133、138、200外圆柱面同轴最好在一次装夹下将四者同时加工。2
3、.2.2 4-22R8轴线SR54中心点与端面C的不重合度不大于0.05，应予以重视，其本身尺寸精度无特殊要求，较易保证。 2.2.3与基准孔有垂直度要求的端面，其端面圆跳动公差等级为8级，表面粗糙度为Ra6.3um。工艺过程安排应注意保证其位置精度。2.2.4 12-11、8-10.3D11螺纹孔的表面粗糙度都为Ra12.5，两者与与基准孔B的位置度公差为0.30，主要是保证装配时能够互换。 根据各加工方法的经济精度及一般机床所能达到的位置精度，该零件没有很难加工的表面，上述各表面的技术要求采用常规加工工艺均可以保证。此外在加工过程中应注意到该零件属于薄壁壳体件，刚性较差的特点。三、 确定生
4、产类型 已知此差速器壳零件的生产类型为大批量生产，所以初步确定工艺安排基本倾向为：加工过程划分阶段；工序适当集中；加工设备以通用设备为主，大量采用专用工装。这样准备工作及投资少、投产快、生产效率高，转产容易。四、确定毛坯4.1 确定毛坯种类：零件材料为KT350-10。根据零件材料确定毛坯为铸件，并依其结构形状、尺寸大小和生产类型，毛坯的铸造方法选用金属模机造型。查机械制造工艺及设备设计指导手册（后称指导手册）选用铸件尺寸公差等级CT9级。4.2 确定铸件加工余量及形状：机械制造工艺及设备设计指导手册325页表15-7，选用加工余量为MA-G级，并查表15-8确定各个加工面的铸件机械加工余量，
5、铸件的分型面的选者及加工余量如下表所示：表 1简图表面代号基本尺寸（mm）加工余量等级加工余量（mm）说明D150G25侧面，双侧加工D237H3孔，降一级，双侧加工D348H3孔，降一级，双侧加工D4200G4侧面，双侧加工D5133G3侧面，双侧加工D6139G3侧面，双侧加工D8138G3侧面，双侧加工T150G3底面，单侧加工T264G3底面，单侧加工T348G3底面，单侧加工T487H35顶面，降一级，单侧加工T5133G35底面，单侧加工T6200G45底面，单侧加工T7200H55顶面，降一级，单侧加工Q154G25球面，双侧加工对于砂型铸造，根据指导手册铸件最小孔的直径，故本零
6、件上直径22mm及以下尺寸的孔均不铸出。4.3绘制铸件零件图：见附图。五、工艺规程设计5.1选择定位基准：5.1.1 粗基准的选择：本应以64的的外圆面以及右端面为粗基准。因为该表面为不需要加工的表面，这样可以提高非该表面与加工表面的相对位置精度。但是考虑到铸件各外圆表面的形成是在同一砂箱内，同一型芯的各同轴表面得到，同轴度误差不大以及如果以不加工外圆为粗基准会使前后基准不重合，引起轴向尺寸尺寸链过长，引起加工误差较大，最后选用50的外圆面及右端面为粗基准。 5.1.2 精基准的选择：为保证圆跳动要求，各主要内外圆柱面均互为基准加工，并尽量遵循“基准重合”的原则。其余的表面采用“一面两孔”的定
7、位方式，即以37及端面T1和12-11 中的一个小孔为精基准。昨天基准统一，定位稳定，夹具结构及操作也较简单。在加工4-22R8孔时，若以12-11 中的任一个小孔直接作为定位基准，不但定位孔加工位置误差影响定位精度，孔本身的形状、尺寸误差也影响重复定位精度，所以必须提高其中一个小孔精度。5.2制定工艺过程5.2.1 选择表面加工方法：根据各表面加工要求和各种加工方法所能达到的经济精度，查手册15-32表15-34选择零件主要表面的加工方法与方案如下： 200内圆柱面D4及其他外圆柱面：粗车（IT12）50外圆柱面D1：粗车（IT12）-半精车（IT9）-精车（IT7）133外圆柱面D5：粗车
8、（IT12）-半精车（IT9）-精车（IT7） 37内圆柱面D2：粗镗（IT12）-半精镗（IT9） 48内圆柱面D3：粗镗（IT12）-半精镗（IT9） SR54内球面Q1：粗镗（IT12）-半精镗（IT9） 4-22R8小孔：钻孔（IT11）-扩孔（IT10）-镗孔（IT8）。之所以镗孔而不用铰孔，是因该零件壁厚小，孔加工深度小，铰孔时稳定性差不易保证两孔的同轴度要求，故用钻-扩-镗的加工方案。 12-11连接孔：钻（IT12）5.2.2 确定工艺过程方案： 1、由于各表面加工方法及粗精基准已基本确定，现按照“先粗后精”、“先主后次”、“ 先面后孔”、“基准先行”的原则，初步拟订两种工艺过
9、程方案，见下表。方案一方案二工序号工序内容定位基准工序号工序内容定位基准铸坯 铸坯010粗车T3、T4、T5、T6、T10、T9、D6、D4、D5、D8、，粗镗内孔D2、D3、弧面Q1D1 T2010粗车T3、T4、T5、T6、T10、T9、D6、D4、D5、D8、，粗镗内孔D2、D3、弧面Q1D1 T2020粗车D1、T1、T2、T7T6 D6020粗车D1、T1、T2、T7T6 D6030半精镗内孔D2、D3、弧面Q1，半精车T3、T4、T5、T9、D5，倒角D1 T2030半精镗内孔D2、D3、弧面Q1，半精车T3、T4、T5、T9、D5，倒角D1 T2040半精车D1、T1、T2，倒角
10、T6 D6040半精车D1、T1、T2，倒角T6 D6050钻12-11连接孔，钻8-10螺纹孔D1 T2050精车D1 T1 T2T6 D6060钻、扩4-22R8小孔D1 T2060钻12-11连接孔，钻8-10螺纹孔D1 T2070精镗4-22R8小孔一面两孔070钻、扩4-22R8小孔，一面两孔080精车D1 T1 T2一面两孔080精镗4-22R8小孔一面两孔090精车D5、T9D1 T2090精车D5、T9D1 T2100攻螺纹8-M101.5-6H100攻螺纹8-M101.5-6H110去毛刺110去毛刺120检验120检验2、方案论证 两种方案的区别主要在工序050以后。 方案
11、一的优点在于：粗精加工划分了明确的加工阶段；工序010-020为粗加工阶段，工序030-060为半精加工阶段，070-090为精加工阶段。各表面加工互不影响，精度逐渐提高，有利于保证表面加工质量。方案二的特点在于：基本遵循粗精加工划分阶段的原则。将精车D1 T1 T2安排在在工序050，为后续加工提供了精基准。 根据以上分析，确定方案二为差速器壳零件加工的工艺路线。六、工艺规程设计6.1机床的选择：考虑到大批大量生产，尽量选择高效车床。工序010、030、050主要为内孔及端面的加工，特点是各孔都属同轴孔，用转塔车床加工很方便。另有内球面，其加工类似内孔的加工。既有外端面，又有内端面，故选用带
12、有前后刀架的CB3463型程控半自动转塔车床。 工序020、040、060为外圆及外端面的粗加工、半精加工，且有12-11连接孔， 8-10螺纹孔需钻，工步较多，为方便刀具安装，提高生产率，选用C3163型转塔车床加工。 根据车间设备情况，尽量选用或改用高效、高精度的组合机床。用卧式两面组合机床钻、扩4-22R8孔，用卧式单面组合机床精镗4-22R8孔。 6.2 选择夹具：除工序020可用通用三爪自定心卡盘外，其余工序均采用专用夹具。6.3 选择刀具：6.3.1、在机床上加工的工序，均选用YG6硬质合金车刀和镗刀，并尽量采用机夹可转为车刀。6.3.2、在组合机床上加工4-22R8孔，由于采用钻
13、、扩、镗的工艺方案，故工序060可用钻-扩复合刀具一次加工。而工序080精镗4-22R8孔，因加工余量小，则选用高速钢内孔车刀。6.3.3、SR54内球面的加工选用专用工装刀具（可转位刀具）。6.4选择量具：？6.5选择工为器具：为保证质量，防止工件碰伤、污损，实施文明生产，应专门制作差上器壳专用周转车，要求每工序加工完毕后将工件放入专用车，排列整齐，避免磕碰。七、确定工序尺寸71径向工序尺寸：径向各圆柱表面加工时的工艺基准与设计基准重合。根据前面资料已初步确定工件各面的总加工余量，现在根据手册十五章有关资料确定各表面精加工、半精加工余量，由后向前推算尺寸，并确定起公差，见下表：加工表面加工内
14、容加工余量精度等级工序尺寸表面，粗糙度Ra（um）工序余量最小最大50（D1）铸件精车半精车粗车50.41.23.4CT9IT7IT9IT1255 116321250.2990.853.40.3981.2745.7537（D2）铸件半粗镗粗镗61.54.5CT9IT9IT1231 1321251.344.2515624.848（D3）铸件半粗镗粗镗61.54.5CT9IT9IT1242 1 321251.223.81.5624.8200（D4）铸件粗车88CT9IT12208 1.4 1256.69.86133（D5）铸件精车半精车粗车60.51.54CT9IT7IT9IT12139 1.21
15、6321250.41.12.80.541.65.6SR54内球面Q1铸件半精镗粗镗51.53.5CT9IT9IT12SR49 13.212.51.322.91.5743.8139（D6）铸件粗车66CT9IT12145 1.2 1253.97.8138（D8）铸件粗车66CT9IT12144 1.2 1253.97.84-22R8孔镗孔扩孔钻孔0.21.8IT8IT10IT1216321250.1161.500.2331.88412-11连接孔钻孔IT121258-10螺纹孔钻孔IT121257. 2 轴向工序尺寸轴向各端面加工定位基准多次相互转换，使之尺寸及偏差关系很复杂，余量核算也较复杂。
16、现用工序尺寸联系图表法确定轴向工序尺寸。7.2.1 按规定符号建立轴向工序尺寸联系图(见下图)。其中类尺寸为铸件尺寸，类为机械加工工序尺寸，类尺寸为最终保证尺寸（封闭环）。对未注公差的轴向设计尺寸，其偏差按IT14级对称分布。7.2.2 查表明确工序基本余量.根据手册表15-57取精车余量为0.8mm、半精车余量为1.2mm。前面已确定毛坯余量，即可推知各端面粗加工余量。7.2.3 由最终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确定工序尺寸的经济加工精度。7.2.5 由各加工方法的经济精度确定工序尺寸偏差。1、对直接保证设计尺寸的工序尺寸，可按设计尺寸偏差要
17、求确定其尺寸偏差。2、铸件尺寸按要求其公差带对称分布。3、其余独立的中间工序尺寸按“入体方向”确定偏差。7.2.6 校核设计尺寸。除直接保证的设计尺寸以外，可将其余每一个设计尺寸B分别作为封闭环，在工序尺寸联系图上从B尺寸两端向上在A类或C类工序尺寸中查找其组成环，建立工艺尺寸链。集体方法是：沿封闭环尺寸两端上行查找组成环，遇见箭头即拐弯，继续沿此工序尺寸行进，遇见圆点继续向上，直至两端封闭，途中遇到的工序尺寸和该封闭环即形成了一个工艺尺寸链。注意工序尺寸联系图中表中，A类工序尺寸和C类毛坯尺寸均为直接保证尺寸，所以在建立尺寸链校核设计尺寸时，只能在A类或C类尺寸中查找组成环。 八、确定切削用
18、量及时间定额8.1 工序010(粗车端面及外圆、粗镗内孔及弧面)切削用量及时间定额。本工序选用CB3463型程控半自动转塔车床，专用家具装夹，分四个工步：工步1为后刀架粗车外端面T5，前刀架粗车内端面T3、T4。工步2为转塔刀架粗镗内孔D2、D3。工步3为专用工装刀具（可转位刀具）镗弧面Q1。工步4为转塔刀架粗车外圆D4、D5、D6、D8加工后表面粗糙度为Ra12.5um。8.1.1工步1粗车内外端面T3、T4、T5的切削用量（1）选择刀具 选择机夹可转位硬质合金车刀，查切削用量简明手册（以后简称手册2）表1.2刀片材料选YG6牌号硬质合金。根据车床中心高（265mm）查手册2表1.1，选刀杆
19、尺寸BH=20mm30mm,刀片厚度为6.4mm。由手册2表1.3选择车刀几何形状为平面带倒菱形，主偏角=，=，副偏角=，=，前角=，后角=，刃倾角=，=，刀尖圆弧半径=1mm。 (2) 确定背吃刀量 、T1、T2、T3各端面加工余量均不太大，都可一次进给切完。即： = 4.8 =5.24=4.8 =4.98=4.8 =4.96=1 =1.23 (3) 确定进给量 根据参考文献手册2表1.4，在粗车铸铁材料，刀杆尺寸为20mm30mm、=5.24、工件直径为100-600时： =0.8-1.6mm/rT3、T4端面采用组合刀杆多刀加工，查参考手册2表1.5，在加工铸铁材料、镗杆直径为70mm，
20、伸出长度为70mm，伸出长度为300mm，=8mm时， =0.7-1.0mm/rCB3463型车床的转塔刀架及前、后刀架均为液压无级调速，故按插入法初定： =1mm/r，= 0.8mm/r（4）选择刀具磨钝标准及寿命 根据手册2表1.9，车刀后刀面最大磨损量取为0.8mm，车刀寿命为30min。（5）初定切削速度 采用查表法，按直径最大的端面T5，确定切削速度。根据手册2表1.11，当用YG6硬质合金车刀加工硬度为200-219HBS的铸铁材料，4mm，1mm/r时，切削速度=57m/min。查手册2表1.28,切削速度为 =571.150.80.831.180.890.94m/min=43/
21、min =r/min=68.4r/min按机床转速选择 =71r/min实际切削速度为 =m/min=44.6m/min =18.3r/min =12r/min(6)校验机床功率 又手册2表1.25，当HBS=160-245，4.8mm,4mm,4.8mm, 1.2mm/r, =0.96mm/r,切削速度49m/min, 20m/min, 14m/min时，消耗的功率为=3.4kw,=1kw,0.8kw。查手册2表1.29-2，=0.89，则切削消耗功率为=3.40.89kw=3.03kw, =0.89kw, =0.80.89kw0.7kw。 CB3463机床的主电动机功率为10kw，若取其效
22、率为0.8，则100.8=8kw+=4.62kw。故可采用后刀架同时加工。8.1.2 工步2粗镗内孔D2、D3的切削用量。（1）选择刀具 选用偏头焊接车刀，镗杆直径依工件而定。刀片厚度4.5mm，刀具前刀面为平面带倒菱形，几何形状为=，=，=，=，=，=0.8mm。(2)确定背吃刀量 由于镗内孔D2、D3的单面余量分别为2.25、2.25，单面最大余量为分别为2.4、2.4，均可一次进给切完，故=2.25mm、=2.25mm、（3）确定进给量 因为加工时用转塔刀架多刀加工，查手册2表1.5，在转塔车床上粗镗铸铁件，镗杆尺寸为60mm60mm，伸出长度为150mm，=+=4.8时 =0.6-0.
23、9mm/r考虑到镗D2、D3时刀杆直径较小，故取=0.7mm/r依据确定的进给量对机床进给机构强度进行校验。CB3463转塔车床轴向最大切削抗力为=15000N。查手册2表1.23，当可锻铸铁硬度为170-212HBS，6.8mm1.2mm/r, =,进给力=3290N。查机械制造工艺设计简明手册表1.29-2, 的修正系数为=1.17,=1.0,=1.0,故实际进给力为 =32901.17N=3849.3N可见切削时的进给力远小于机床进给机允许的轴向最大切削抗力。故所选=0.8mm/r的进给量可用。（4）选择刀具磨钝标准及寿命 根据手册2表1.9，镗刀后刀面最大磨损量取为0.8mm，采用焊接结构，刀具寿命为60min。（5）初定切削速度根据手册2表1.11，当用YG6硬质合金车刀加工硬度为200-219HBS的铸铁材料，9mm，0.75mm/r时，切削速度=57m/min。查手册2表1.28,切削速度修正系数为=1，=0.89, =0.8, =1, =0.9, =0.81, =0.94,故V=570.890.80.90.180.94m/min=27.8/min =r/min=69.7r/min按机床转速选与工步1相同的转速，即 n=71r/m则实际切削速度为=12/min,=13.5/min 14