大吨位卡车后桥壳的加工工艺设计

1、大吨位卡车后桥壳的加工工艺设计目录一、桥壳性能要求及材料的确定 21 性能要求 22 .材料确定 23 .毛坯零件图。 2二、零件工艺路线 2课程设计说明书1. 毛坯件制造方法的选择 22. 后续加工方法 23. 毛坯结构分析 3三、各工艺方法的加工工序 31. 铸造 32. 预先热处理 33. 机械加工 44. 最终热处理 4四、各加工工序的具体内容 41. 铸造具体内容 42. 预先热处理具体内容 53. 机械加工具体内容 54. 最终热处理具体内容 12五、工艺设备、工装、夹具的选择 131. 机床 132. 切削工具 133. 夹具工具 134. 量检具 13六、总结与体会 13课程设

2、计说明书一、桥壳性能要求及材料的确定1. 性能要求重型卡车后桥壳作为驱动桥壳，是汽车的主要零件之一，它的功用是 支承并保护主减速器、差速器和半轴等，使左右驱动车轮的轴向相对位置 固定；另外驱动桥桥壳是汽车上重要的承载件和传力件。驱动桥的桥壳不仅支承汽车重量，将载荷传递给车轮，而且还承受由 驱动车轮传递过来的牵引力、制动力、侧向力、垂向力以及反力矩，并经 悬架传给车架。在汽车行驶过程中，受道路条件的影响，桥壳会受到车轮 与地面间产生的冲击载荷，可能引起桥壳变形或折断。因此，驱动桥壳应 具有足够的强度、刚度和良好的动态特性，且质量要小，并便于主减速器 的拆装和调整。2. 材料确定桥壳材料通常可采用

3、球墨铸铁、可锻铸铁或铸钢铸造，由于可锻铸铁 具有较高的强度、塑性和冲击韧性，适于制造形状复杂、承受冲击和振动 载荷的薄壁零件，故本设计采用可锻铸铁（KTH350-10）。3. 毛坯零件图二、零件加工工艺路线1. 毛坯件制造方法的选择现代汽车，尤其重型汽车，其驱动桥壳承载很重，多采用使用整体式 桥壳结构。常见的整体式桥壳制造方式有整体铸造式、钢板冲压焊接式、 钢管扩张成形式等。整体铸造式桥壳是汽车发展史上最早采用的结构，主 要优点在于刚性好、塑性变形小、强度高、易铸成等强度梁，可根据各截 面不同的强度要求设计铸造不一样的壁厚。砂型铸造可以铸造外形和内腔 十分复杂的毛坯，能适应各种大中小型铸件，且

4、铸件形状与零件尺寸比较 接近，减少切削加工余量。本设计采用砂型铸造的方法来完成毛坯件的加 工。2. 后续加工方法后续加工为：预先热处理（石墨化退火）一一机械加工一一最终热处 理（淬火+回火）3. 毛坯结构分析为进一步提高整体铸造式桥壳的强度和刚度，常在桥壳两端压入较长 的无缝钢管作为半轴套管，每边半轴套管与桥壳的压配表面共四处，由里 向外逐渐加大配合面的直径，以得到较好的压配效果。钢板弹簧座与桥壳 铸成一体，故在钢板弹簧座附近桥壳的截面可根据强度要求铸成适当的形 状，通常多为矩形。安装制动底板的凸缘与桥壳铸在一起。桥壳中部前端 的平面用于安装主减速器及差速器总成，对于重卡常将后盖与桥壳做成一

5、体。三、各工艺方法加工工序的制定制定工艺路线的出发点是：在保证零件的尺寸精度、位置精度和几何 外形等技术要求的前提下，制定出更合理、更经济和更高效的加工方法。1. 铸造r |锂鱗1翎i配制砂型111下芯合塑-H浇注卜T荔砂淸理检验2. 预先热处理(1) 升温；(2) 第一阶段石墨化;(3) 中间阶段冷却；(4) 第二阶段石墨化;(5) 出炉冷却3. 机械加工(1) 粗车220、110、160外圆及其端面(2) 粗镗65、66、67、70孔(3) 精车220、110外圆，精车 220端面(4) 铣弹簧座平面(5) 精镗65、66、67、70孑L(6) 中间检查(7) 粗镗330孔、粗铣88前端面

6、(8) 精镗330孔、精铣88前端面(9) 钻8X14孔(10) 攻 12X M12螺纹(11) 钻2X24孑L(12) 清洗(13) 检验4. 最终热处理采用整体淬火(1) 淬火(2) 回火四、各加工工序具体内容的制定1. 铸造具体内容I设计工艺的过程中要考虑的问题。(1) 由于零件基本尺寸、体积较大，壁厚不均匀，凝固时容易造成较 大的温度差，铸件收缩时产生较大的应力，导致产生裂纹、缩孔缺陷。(2) 零件热节多且分散(端盖部位、两半轴与后盖过渡处)，补缩困难。 而且这些热节部位是要配钻螺纹孔或光孔的位置，内部组织要求致密。(3) 零件工艺要求严格，不得有气孔、夹渣、缩松及缩孔缺陷。 U铸造工

7、艺方案的确定(1) 造型及砂芯桥壳形状复杂，尺寸大，可采用树脂树脂自硬砂手工造型，提高了铸 件的尺寸精度，改善了表面粗糙度，机械加工余量小，废品率低。造型前 需要对树脂砂强度进行试验，满足工艺要求后方可使用，树脂树脂自硬砂 砂砂型的刚度高，热稳定性好，因此，有助于铸件在凝固期石墨化膨胀的 自补缩。(2) 浇注位置和分型面的确定根据后桥壳铸件的结构特点，可采用水平浇注位置，从铸件的最大截 面分型，即在桥壳左右两半轴的中间截面分型， 带有后盖的部分位于上型， 有利于增加砂芯的稳定性及定位准确性。采用从中间分型，可以降低砂箱高度，避免模样在一箱内过高，出现浇 不到、冷隔等缺陷，有利于造型及合型浇注，

8、中间部分组织均匀、对称，力学性能良好。零件横向尺寸较大，采用对称浇注系统，两侧同时浇注，增快浇注速 度，均匀铁液，可以在一定程度上减小可锻铸铁浇注时的氧化倾向，并在 铸件壁厚较大处设置内浇道，以增加补缩效果。川铸造工艺参数的选择工艺参数的选择是铸造工艺设计的重要内容，对指导铸造工艺设计与 铸造生产具有重要作用，主要包括以下内容。(1) 铸造收缩率树脂自硬砂的砂型和砂芯在高温浇注后易失去强度，因此其溃散性好,铸造合金在凝固和冷却过程中收缩受到的阻力小，所以其收缩率要比粘土 砂的大，在设计时砂型选取1% 1.2%、砂芯0.8%1.0%的收缩率。(2) 机械加工余量树脂自硬砂的砂型和砂芯的热稳定性好

9、，刚度高，浇注过程中型壁位 移小，铸件的尺寸精度高，因此其机械加工余量比粘土砂的小，加工余量 的等级可以选择得高一些，基本上选择 24mm(3) 起模斜度树脂自硬砂经硬化反应达到一定强度后才可起模，但此时砂型的强度 已经很高，起模比较困难，因此用于树脂自硬砂造型的模样，其起模斜度 比粘土砂造型时要大。(4) 吃砂量吃砂量对树脂自硬砂造型来说是一个重要的工艺参数。由于树脂砂的强度高，可以采用较小的吃砂量，进一步提高砂型的透气性，从而减少铸 件产生气孔缺陷的机率。砂型的顶面、底面取50100mm模样距砂箱壁的吃砂量取2050mm2. 预先热处理具体内容I升温对于可锻铸铁，渗碳体的分解首先要求形成石

10、墨核心，由于在渗碳体 与其周围固溶体的界面上存在有大量的空位等晶体缺陷，石墨晶核首先在 这里形成。u第一阶段石墨化即高温石墨化阶段，保温温度 900970C。高温石墨化的主要目的是 使自由渗碳体和共晶渗碳体分解。U中间阶段冷却炉冷，以较快速度(100C /h )冷却至720750E 川第二阶段石墨化即低温石墨化阶段，保温温度 720750C。高温石墨化的主要目的是 使自由渗碳体和共晶渗碳体分解。W出炉冷却空冷，以27C/h速度缓冷，得到铁素体基体可锻铸铁。3. 机械加工具体内容I基准的选择根据基准选择原则，后桥壳体的粗基准可以选择 70毛坯表面，也可 以选择220端法兰外圆的毛坯面。考虑到孔比

11、外圆难加工，为保证加工 孔时余量均匀，在刀杆刚性一定的情况下，容易保证孔的精度和孔与外圆 的同轴度要求，在加工 330孔、凸台平面、220法兰上孔组时，由于这 些要素的设计基准是套管孔的轴线，所以就选用了已加工好的套管孔作为 这些要素的精基准。U毛坯余量的确定：汽车后桥壳体材料为可锻铸铁，采用砂型铸造 I级精度。根据参考文献机械加工实用手册可确定毛坯铸件的尺寸公差等级为CT1Q底、侧面余量等级 MA-G顶面、孔为MA-H确定各面加工余量及尺寸公差等级如下表所示：加工余量及尺寸公差等级加工面加工余量加工方法公差等级220法兰外圆5粗车-精车IT12-7110、160外圆4粗车-精车IT12-71

12、10端面2X 3粗车-精车IT12-7220法兰两端面2X 3粗车-精车IT12-7160端面2X 3粗车-精车IT12-765、66、67、粗镗-精镗70孔3.5IT12-8弹簧座平面140X 1142X 3粗铣IT12330孔2.5粗镗-精镗IT12-888前端面2.5粗铣-精铣IT12-78X14孔钻削IT1212X M12孔攻螺纹IT12U工序流程：工序一1. 粗车220法兰外圆 确定背吃刀量 :单边总余量h=5mm留0.5mm作为精车余量，故粗车切削深度aP=4.5mm 确定进给量f :查手册得f=1.0-1.2mm/r，取f=1.0 mm/r,走刀次数i=1 选择切削速度v :查手

13、册得v=0.7m/s 机床主轴转速n n=1000vdo58r/min 机动时间 1 : ti=(l +h + l2 + l3) x i/(f x n)16.5s2. 粗车110法兰外圆 确定背吃刀量即：单边总余量h=4mr，i留0.3mm作为精车余量，故粗车 切削深度 =3.7mm 确定进给量f :查手册得f=1.0-1.2mm/r，取f=1.1 mm/r,走刀次数i=1 选择切削速度v:查手册得v=0.5m/s 机床主轴转速n： n=1000v二do 97r/min , 机动时间 tj: tj=(l +h+l3) x i/(f x n)35s3. 粗车160法兰外圆 确定背吃刀量即：单边总

14、余量h=4mn,留0.5mm作为精车余量，故粗车切削深度即=3.5mm 确定进给量f :查手册得f=1.0-1.2mm/r，取f=1.1 mm/r,走刀次数i=1 选择切削速度v:查手册得v=0.6m/s 机床主轴转速n： n=1000 ：d0 68r/min 机动时间 tj : tj= ( d _dJ/2+ h+J x i/(f x n)12s4. 粗车110端面 确定背吃刀量即：单边总余量h=3mn,留0.2mm作为精车余量，故粗车 切削深度即=2.6mm 确定进给量f :查手册得f=1.0-1.4mm/r，取f=1.1 mm/r,走刀次数i=1 选择切削速度v:查手册得v=0.5m/s

15、机床主轴转速n： n=1000v二d0 84r/min 机动时间 tj : tj= ( d-dJ/2+ I1+I2 x i/(f x n)17s5. 粗车220法兰两端面 确定背吃刀量 即：单边总余量h=3mm留0.5mm作为精车余量，故粗车 切削深度即=2.5mm 确定进给量f :查手册得f=1.0-1.4mm/r，取f=1.1 mm/r,走刀次数i=1 选择切削速度v:查手册得v=0.7m/s 机床主轴转速n： n=1000v、do宀61r/min 机动时间 tj : tj= ( d-dJ/2+h x i/(f x n)21s工序二1. 粗镗65孔 确定背吃刀量即：单边总余量h=3.5mm

16、留0.5mm作为精车余量，故粗 车切削深度aP=3mm 确定进给量f :查手册得f=0.2mm/r,走刀次数i=1 选择切削速度v :查手册得v=60m/min 机床主轴转速n： n=1000v do265r/min 机动时间 tj : tj=(l +I1 + I2 + I3) x i/(f x n)33s2. 粗镗66孔切削参数同1机床主轴转速n： n=1000v do262r/min机动时间 tj : tj =( I +I1 + l2 + l3) x i/(f x n)41s3. 粗镗67孔切削参数同1机床主轴转速n： n=1000v二d。258r/min机动时间 tj : tj=(I +

17、I1 + I2 + I3) x i/(f x n)52s4. 粗镗70孔切削参数同1机床主轴转速n： n=1000v o248r/min机动时间 tj : tj=(I +I1 + I2 + I3) x i/(f x n)77s工序三1. 精车220法兰外圆 确定背吃刀量 : aP=0.5mm 确定进给量f :查手册得f=0.4mm/r,走刀次数i=1 选择切削速度v :查手册得v=125m/min 机床主轴转速n： n=1000v(0宀180r/min 机动时间tj: tj =11s2. 精车110法兰外圆 确定背吃刀量ap: ap=0.3mm 确定进给量f: f=0.2 mm/r,走刀次数i

18、=1 选择切削速度v：查手册得v=140m/min 机床主轴转速n： n=1000v、d0宀403r/min 机动时间tj : tj =23s3. 精车160法兰外圆 确定背吃刀量ap : ap = 0.5mm 确定进给量f :查手册得f=0.4 mm/r,走刀次数i=1 选择切削速度v：查手册得v=120m/min 机床主轴转速n： n=1000v 8。237r/min4. 精车110端面 确定背吃刀量 : aP=0.2mm 确定进给量f :查手册得f=0.2 mm/r,走刀次数i=1 选择切削速度v：查手册得v=150m/min 机床主轴转速n： n=1000v do433r/min机动时

19、间tj : tj=18s5. 精车220法兰两端面 确定背吃刀量即:ap=0.5mm 确定进给量f: f=0.6 mm/r,走刀次数i=1 选择切削速度v :查手册得v=90m/min 机床主轴转速n: n=1000v oi30r/min 机动时间tj : tj =19s工序四粗铳两140 X 114弹簧座平面选用直径为80mnt勺铣刀。 确定背吃刀量即:ap=3mm 确定进给量f :确定每齿进给量，根据参考文献机械加工实用手册取每转进给量fr =2mm/r,贝U fz =2/20=0.1mm,走刀次数i=1 选择切削速度v：查手册得v=65m/min机床主轴转速n: n=1000v do25

20、9r/min机动时间tj : tj =13s工序五1. 精镗65孔 确定背吃刀量即:aP=0.5mm 确定进给量f :查手册得f=0.1mm/r,走刀次数i=1 选择切削速度v：查手册得v=80m/min 机床主轴转速n： n=1000vdo宀386r/min机动时间tj : tj =392. 精镗66孔切削参数同1,机床主轴转速n： n=1000vd。380r/min机动时间t j : t j=503. 精镗67孔切削参数同1,机床主轴转速n： n=1000v375r/min 机动时间tj : tj=674. 精镗70孔切削参数同1,机床主轴转速n： n=1000v 7do359r/min

21、机动时间tj : tj=88工序六中间检查 外观检查100% 桥壳总长1617-1623 5% 油封轴颈 109.56-109.21 5% 外圆159.37-159.87 5% 孔65-65.074 ,Ra6.3, 5% 孔 66- 66.074 , Ra6.3, 5% 孔 67- 67.074 , Ra6.3, 5% 孔 70.879- 70.925 , Ra6.3,5%工序七1. 粗镗330孔 确定背吃刀量即：单边总余量h=2.5mm留0.5mm作为精车余量，故粗 车切削深度aP=2mm 确定进给量f :查手册得f=0.3mm/r,走刀次数i=1 选择切削速度v：查手册得v=144m/mi

22、n 机床主轴转速n： n=1000v o134r/min 机动时间tj : tj =58s2. 粗铳88前端面选用直径为40mm的铣刀。 确定背吃刀量 即：总余量h=2.5mm留0.5mm作为精车余量，故粗车切 削深度 =2mm , % =2mm 确定进给量f :确定每齿进给量，根据参考文献机械加工实用手册， 取每转进给量fr =2.5mm/r，贝U fz =2/20=0.125mm,走刀次数i=1 选择切削速度v：查手册得v=20m/min机床主轴转速n： n=1000v 7159r/min工序八1. 精镗330孔 确定背吃刀量即:aP=0.5mm 确定进给量f :查手册得f=0.18mm/

23、r,走刀次数i=1 选择切削速度v：查手册得v=186m/min 机床主轴转速n： n=1000v oi82r/min 机动时间tj : tj=49s2. 精铳88前端面选用直径为40mm勺铣刀。 确定背吃刀量即:ap=0.5mm 确定进给量f :确定每齿进给量，根据参考文献机械加工实用手册，取每转进给量 fr =2mm/r,贝U fz =2/20=0.1mm 选择切削速度v：查手册得v=30m/min机床主轴转速n： n=1000v do239r/min机动时间tj : tj =10s工序九钻8X14孔 确定背吃刀量即:aP=7mm 确定进给量：根据手册查得进给量 f=0.36mm/r,走刀

24、次数i=1 确定切削速度：根据手册得v=0.36 m/s ,主轴转速n=1000v二do=517r/min，根据立式钻床Z525型主轴转速表，取545r/min , dn/实际切削速度：v= 1000 =26m/min 机动时间tj : tj =45s工序十攻12X M12螺纹根据参考手册查得进给量f=1.75mm/r，取攻丝时的切削速度为：v=0.17m/s=10.2m/min，转速为:n=1000vd0 =1000X 10.2/3.14/10.2=318r/min,根据立式钻床Z525型主轴转速表，选取机床转速为n=272r/min。则dn/实际的切削速度：v= 1000 =10.3m/m

25、in工序十一钻2X24孔 确定背吃刀量即:aP=12mm 确定进给量：根据手册查得进给量 f=0.5mm/r 确定切削速度：根据手册得v=0.3 m/s，主轴转速 n= 1000v二do =239r/min ,根据立式钻床2525型主轴转速表， 取,272r/mi n兀dn/实际切削速度：v= 1000 =20.5m/min 机动时间tj : tj =37s工序十二清洗在温度为80C90r含1.62.0%的苏打水溶液中清洗零件，清洗后内腔 中不能有可见屑。工序十三检验 外观检查100% 孔 330- 330.36 ,Ra6.3, 5% 尺寸 87.15-88, Ra6.3, 5%4. 最终热处

26、理具体内容淬火的目的是获得普通冷却条件下不能得到的急冷组织，以提高铸件 的硬度、耐磨性和综合力学性能。回火则是淬火处理的一种后处理工序， 其目的是减小淬火中产生的应力。I淬火：加热至840870C，保温1h,使机体奥氏体化，然后淬入加 热和搅拌的80105C油中，得到硬度为555627HBW的马氏体及贝氏体 的机体组织。U回火：回火处理时间2h，回火温度550650E，可根据断面厚度及 淬火组织调整。回火处理后硬度 241321HBS五、工艺设备、工装、夹具的选择1. 机床（1）多刀半自动车床C7632（2）组合镗床2A455b（3）组合镗床2A455a（4）两面四轴组合铣床2A418（5）单轴立式镗床1C-200（6）立式钻床Z5252. 切削工具（1）70外圆车刀（2）硬质合金端面铣刀（3）方杆通孔镗刀（4）圆柱形铣刀（5）直柄长麻花钻（6）细柄机用丝锥3. 夹具工具：（1）自定位可涨心轴一一保证孔定位；（2）弹簧夹套一一用于加工外圆表面时定心，保证外圆与轴孔同轴度；（3）自定心虎钳一一用于镗孔定心；（4）V形块一一用于