差速器壳工艺规程及工装夹具

1、目录1.零件的分析-1 -1.1零件的作用-1 -1.2零件的工艺分析- 2 -2.工艺规程设计- 2 -2.1毛坯的制造形式- 2 -2.2基准面的选择-2 -粗基准的选择- 3 -精基准的选择- 3 -2.3制订工艺路线- 3 -2.3.1.工艺线路方案一- 3 -工艺路线方案二-4 -2.3.3.工艺方案的比较与分析- 4 -2.4机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定-5 -外圆表面- 5 -内圆表面- 7 -端面-8 -凸台孔系- 8 -2.5确定切削用量及基本工时- 9 -3.夹具设计- 32 -3.1问题的提出- 32 -3.2夹具设计- 32 -1. 零件的分析1.1 零件的作

2、用题目所给定的零件是解放牌汽车的后桥差速器壳（见附图1）。汽车差速器是驱动轿的主件。差速器的作用就是在向两边半轴传递动力的同时，允许两边半轴以不同的转速旋转，满足两边车轮尽可能以纯滚动的形式作不等距行驶，减少轮胎与地面的摩擦。普通差速器由行星齿轮、差速器壳（行星轮架）、半轴齿轮等零件组成。发动机的动力经传动轴进入差速器，直接驱动差速器壳带动行星轮轴，再由行星轮带动左、右两条半轴，分别驱动左、右车轮。1.2 零件的工艺分析差速器壳的零件可以分四组加工表面，图中规定了一系列技术要求：现分叙如下：1.零件上各段外圆表面：50 公差等级 IT6，粗糙度Ra 1.6。154 公差等级 IT7，粗糙度Ra

3、 1.6。 200 粗糙度Ra 12.5。150 粗糙度Ra 6.3。2.内圆孔表面：40 公差等级IT11，粗糙度Ra 6.3。50 公差等级IT8，粗糙度Ra 1.6。122 公差等级IT10 ，粗糙度Ra 6.3。130 公差等级IT7。3.端面：50端面，粗糙度Ra 12.550台阶面，粗糙度Ra 3.2200前端面，粗糙度Ra6.3200后端面，粗糙度Ra3.24.凸台孔系凸台上距中心线74.5的平面，粗糙度Ra 6.3222H8 公差等级IT8，粗糙度Ra 3.2。28H8 公差等级IT8，粗糙度Ra 3.2。4H13 公差等级IT81212.5 他们之间的要求：1.基准A2为孔5

4、0H8，基准A3为孔130H7。2.50外圆对A2-A3基准的跳动为0.03，位置度为0.03，精度等级：6级。3.154、122内孔对A2-A3基准跳动为0.05，精度等级：8级。4.两20孔之间的同轴度要求为0.025，精度等级： 6级。5.200端面及后端面对基准A2-A3的跳动为0.05、0.06，精度等级：8级。 6.两20孔对A2-A3基准位置度为0.06，精度等级：8级。7.8H孔对两20孔的位置度为0.1，精度等级：8级。8.12个12.5的孔对A3的位置度为0.2，精度等级：8级。由上分析可知，对于这几组加工表面，可以先加工好端面，内外圆表面可以用加工好的端面为基准先加工其中

5、一组，然后借助专用夹具加工另一表面，并且保证它们之间的位置精度要求。2. 工艺规程设计2.1 毛坯的制造形式零件材料为QT420-10，球墨铸铁中的石墨呈球状，具有很高的强度，又有良好的塑性和韧性，起综合性能接近钢，其铸性能好，成本低廉，生产方便，工业中广泛应用。由于年产量为1000件，属于中批生产的水平，而且零件轮廓尺寸不大，故可以采用砂型机械造型，这从提高生产率、保证加工精度上考虑，也是应该的。2.2 基准面的选择基面的选择是工艺规程设计中的重要工作之一，基面选择的正确与合理，可以使加工质量得到保证，生产率得以提高。否则，加工工艺过程中会问题百出，更有甚者，还会造成零件大批报废，使生产无法

6、正常进行。2.2.1 粗基准的选择按照有关的粗基准选择原则（保证某重要表面的加工余量均匀时，选该表面为粗基准。若工件每个表面都要求加工，为了保证各表面都有足够的余量，应选择加工余量最小的表面为粗基准，若工件必须保证不加工表面与加工表面之间的尺寸或位置要求，如壁厚均匀，先取不加工表面做粗基准）可以取铸件的大端作粗基准加工小端面，再以小端面为基准加工大端面，也可以取铸件的两个凸台作为粗基准，先加工好端面和要求不高的200外圆。2.2.2 精基准的选择按照有关的精基准选择原则（互为基准原则；基准统一原则；可靠方便原则），对于本零件，外圆和内圆两组加工表面相互之间有一定的精度要求，内圆粗加工时可以先选

7、择加工好的端面作为加工基准，再以粗加工好的内圆表面为基准粗加工外圆表面，然后以粗加工好外圆表面为基准精加工内圆，最后再以基准精加工好的内圆精加工外圆。后面加工零件肩上的行星轮轴孔可以用夹具以大端面为基准铣出两侧平面，再用专用夹具以端面和平面为基准加工孔。2.3 制订工艺路线制订工艺路线的出发点，应当是使零件的几何形状、尺寸精度以及位置精度等技术要求能得到合理的保证。在生产纲领已经确定为中批生产的条件下，考虑采用普通机床配以专用夹具，多用通用刀具，万能量具。部分采用专用刀具和专一量具。并尽量使工序集中来提高生产率。除此以外，还应当考虑经济效果，以便使生产成本尽量下降。2.3.1. 工艺线路方案一

8、工序 铸造。工序 热处理：正火。工序 铣两端面。工序 粗、半精车50、150、154外圆，车200外圆，工序 粗镗40、50、122、130孔。工序 精镗50及端面、40、122、130孔，倒角。工序 精车50，154外圆及端面，倒角。工序 铣两凸台上平面。工序 钻4孔。工序 钻、绞两组22、8孔，8孔倒角。工序 钻大端法兰上12个12.5孔。工序 去毛刺，检查。2.3.2 工艺路线方案二工序 铸造。工序 热处理：退火。工序 粗车、精车200及端面，倒角，钻40孔，粗镗40、50孔及端面、122、130孔。工序 粗、半精车50、154外圆及端面，车凸台上150外圆。工序 精镗50及端面、122

9、、130孔，倒角。工序 精车50，154外圆及端面，倒角。工序 铣两凸台上平面。工序 钻4孔。工序 钻、绞两组22、8孔，8孔倒角。工序 钻大端法兰上12个12.5孔。工序 去毛刺，检查。 2.3.3. 工艺方案的比较与分析上述两个方案的特点在于：方案一在铣床上先加工小端面，再以小端面定位加工大端面，方案二是在车床上车出大端面，直接粗镗内孔，然后以孔和大端面定位，加工其它部分。两相比较起来可以看出，方案二的装夹次数要少于前者，精度更高，对工人的技术水平要求低一些。在中批生产中，综合考虑，我们选择工艺路线二。但是仔细考虑，在线路二中，工序中在车床上钻40孔再镗孔刀具伸出太长，改为下一道工序中钻，

10、钻后不再在车床上镗孔，精度不高，最后再在金刚镗床上一次加工即可。工序中粗、半精车50、154外圆及端面一次装夹不便，改为分开两头加工两道工序，因此，最后的加工工艺路线确定如下：工序 铸造。工序 热处理：退火。工序 车200及端面，倒角，粗镗50及端面、122、130孔。以两凸台侧面为粗基准，粗。半、精车50孔端面。选用CA6140卧式车床及专用夹具。工序 钻40孔，粗、半精车50外圆及端面，倒角。以加工好的端面和外圆定位，选用CA6140卧式车床及专用夹具。工序 车150外圆，粗、半精车150外圆及端面，倒角。以加工好的端面和外圆定位，选用CA6140卧式车床及专用夹具。工序 精镗50、122

11、、130孔，以端面和154外圆定位，选用T740K金刚镗床及专用夹具。工序 精车50、154外圆及端面，倒角。以加工好的50、130孔定位，选用CA6140卧式车床及专用夹具。工序 铣两凸台上平面。以加工好的50、130孔定位，选用X53K立式铣床及专用夹具。工序 钻4孔。以50孔和端面定位，选用Z525立式钻床及专用夹具。工序 钻、绞两组22、8孔，8孔倒角。以50、130孔和端面定位，选用Z525立式钻床及专用夹具。工序 钻大端法兰上12个12.5孔。以130孔及端面定位，选用Z3025摇臂钻床及专用夹具。工序XII 去毛刺，检查。以上工艺过程详见附表1“机械加工工艺过程综合卡片”。2.4

12、 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定差速器壳零件材料为QT420-10，硬度为156197HBS，毛坯质量约为2.4kg，生产类型为中批生产，采用砂型机械造型铸造。查机械制造工艺设计简明手册表2.2-5，毛坯铸造精度等级取9G。根据上述材料及加工工艺，分别确定各加工表面的机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸如下：2.4.1 外圆表面.50mm查机械制造工艺设计简明手册表2.21至2.24，加工余量2.5mm，尺寸公差为2，所以其外圆毛坯名义直径为551mm。参照机械制造工艺设计简明手册2.32至2.35，确定50外圆的加工余量和工序间余量分布见下图：图1-1毛坯余量分布图由图可知：毛坯名义直径

13、：502.5255 mm毛坯最大直径：552/2=55 mm毛坯最小直径：55-2/2=53 mm粗车后最大直径：55-3.5=51.5 mm粗车后最小直径：51.5-0.39=51.11 mm半精车后最大直径：51.5-1.2=50.3 mm半精车后最小直径：50.3-0.062=50.238 mm精车后尺寸为零件尺寸，即50 mm将上刚上叙计算的工序间尺寸及公差整理成表1.1。表1.1 加工余量计算表工序名称工序余量（mm）工序基本尺寸(mm)工序尺寸及公差(mm)精车外圆0.35050半精车外圆1.250+0.3=50.350.3粗车外圆3.550.3+1.2=51.551.5毛坯50+

14、5=55551.200查机械制造工艺设计简明手册表2.21至2.24，加工余量为4mm，尺寸公差为2.8，所以其外圆毛坯名义直径为2081.4mm。参照机械制造工艺设计简明手册2.32至2.35，确定各工序尺寸及余量为：毛坯：2081.4mm车：200mm 2Z=8mm.154查机械制造工艺设计简明手册表2.21至2.24，加工余量为3mm，尺寸公差为2.5，所以其外圆毛坯名义直径为1601.25mm。参照机械制造工艺设计简明手册2.32至2.35，确定各工序尺寸及余量为：毛坯：1601.25mm粗车：155.6mm 2Z=4.4mm半精车：154.3mm 2Z=1.3mm精车：154mm 2

15、Z=0.3mm.150查机械制造工艺设计简明手册表2.21至2.24，加工余量为3mm，尺寸公差为2.5，所以其外圆毛坯名义直径为1561.25mm。参照机械制造工艺设计简明手册2.32至2.35，确定各工序尺寸及余量为：毛坯：1561.25mm车：150mm 2Z=6mm2.4.2 内圆表面.130mm查机械制造工艺设计简明手册表2.21至2.24，加工余量3mm，尺寸公差为2.5，所以其孔毛坯名义直径为1241.25mm。参照机械制造工艺设计简明手册2.38至2.312，确定各工序尺寸及余量为：毛坯：1241.2mm粗镗：129.5mm 2Z=5.5mm半精镗：129.9mm 2Z=0.4

16、mm精镗：130mm 2Z=0.1mm.50mm查机械制造工艺设计简明手册表2.21至2.24，加工余量2.5mm，尺寸公差为2mm，所以其孔毛坯名义直径为451mm。参照机械制造工艺设计简明手册2.38至2.312，确定各工序尺寸及余量为：毛坯：451mm粗镗：49.6mm 2Z=4.5mm半精镗：49.9mm 2Z=0.4mm精镗：50mm 2Z=0.1mm.122mm查机械制造工艺设计简明手册表2.21至2.24，加工余量3mm，尺寸公差为2.5mm，所以其孔毛坯名义直径为1161.25mm。参照机械制造工艺设计简明手册2.38至2.312，确定各工序尺寸及余量为：毛坯：451mm粗镗：

17、121.6mm 2Z=5.5mm半精镗：122mm 2Z=0.4mm.40mm查机械制造工艺设计简明手册表2.21至2.24，加工余量2.5mm，尺寸公差为2mm，所以其孔毛坯名义直径为351mm。参照机械制造工艺设计简明手册2.38至2.312，确定各工序尺寸及余量为：毛坯：351mm钻孔：39.5mm 2Z=4.5mm镗： 40mm 2Z=0.5mm2.4.3 端面.200前端面毛坯： 160mm粗车：157mm Z=3mm. 50端面车前：157mm粗车：153mm Z=4mm.50台阶面车前： 135.5mm粗车：134.5mm Z=1mm此处省略NNNNNNNNNNNNNNNNNNN

18、NN字 =33.6(m/min)4）确定主轴转速：n=53.5 (r/min)按照机床说明书，取n=50 r/min所以实际切削速度： V= n=50 =31.4(m/min)5）切削工时刀具行程L=+2+3=15 (mm) =0.294 (min)工序VI 精镗40、50、122、130孔，以端面和154外圆定位5.5.6.1 加工条件工件材料：QT420-10加工要求：精镗50、122、130孔。机床：T740K金刚镗床刀具：金刚石镗刀5.5.6.2 计算切削用量.半精镗130孔1）切削深度：余量Z=0.2mm，可以一次切除。2）进给量：查有关资料f=0.010.14(mm/r), 进给无

19、级变速，取f=0.08mm/r3）计算切削速度 查有关资料,V=150500 m/min,取V=200m/min4）确定主轴转速：n=489 (r/min)T740K金刚镗床为无级变速，取n=489 (r/min)5）切削工时刀具行程L=其中：=8+2+3=13 mm =0.332 (min).半精镗122孔 1）切削深度：余量Z=0.25mm，可以一次切除。2）进给量：查有关资料f=0.010.14(mm/r), 进给无级变速，现取f=0.08mm/r3）计算切削速度 ，查有关资料：V=150500 m/min取V=200m/min4）确定主轴转速：n=521 (r/min)T740K金刚镗

20、床为无级变速，取n=521 r/min5）切削工时刀具行程L=51+2+3=56 mm =1.34(min).半精镗50孔 1）切削深度：余量Z=0.2mm，可以一次切除。2）进给量：查有关资料f=0.010.14(mm/r), 进给无级变速，取f=0.08mm/r3）计算切削速度,取V=200m/min。4）确定主轴转速：n=1170 (r/min)T740K金刚镗床为无级变速，取n=1170 r/min5）切削工时刀具行程L=19+2+3=22 mm =0.235 (min).半精镗40孔 1）切削深度：余量Z=0.3mm，可以一次切除。2）进给量：查有关资料f=0.010.14(mm/r

21、), 进给无级变速，现取f=0.08mm/r3）计算切削速度 ，取V=200m/min4）确定主轴转速：n=1590 (r/min)T740K金刚镗床为无级变速，取n=1590 r/min5）切削工时刀具行程L=39+2+3=42 mm =0.33 (min).精镗130孔1）切削深度：余量Z=0.05mm，一次切除。2）进给量：查有关资料f=0.010.14(mm/r), 进给无级变速，取f=0.05mm/r3）计算切削速度，取V=200m/min4）确定主轴转速：n=489 (r/min)T740K金刚镗床为无级变速，取n=489 r/min5）切削工时刀具行程L=8+2+3=13 mm

22、=0.531 (min).精镗50孔 1）切削深度：余量Z=0.05mm，可以一次切除。2）进给量：查有关资料f=0.010.14(mm/r), 进给无级变速，取f=0.05mm/r3）计算切削速度 查有关资料V=150500 m/min取V=200m/min4）确定主轴转速：n=1170 (r/min)T740K金刚镗床为无级变速，取n=1170 r/min5）切削工时刀具行程L=19+2+3=22 mm =0.376(min)工序VII 精车50、154外圆及端面2.5.7.1加工条件工件材料：QT420-10加工要求：精车50、154外圆及端面。机床：CA6140卧式车床。刀具：刀片材料

23、YG6，刀秆尺寸2525mm，k=90,a=5。2.5.7.2计算切削用量精车50外圆1）切削深度：余量Z=0.15mm，一次切除。2）进给量：查机械制造工艺设计手册表314车刀 刀杆尺寸：2525mmf=0.150.25(mm/r),查机床说明书，现取f=0.2mm/r3）计算切削速度 查工艺师手册表27-12V=k = =95.1(m/min)4）确定主轴转速：n=605 (r/min)按照机床说明书，取n=560 r/min所以实际切削速度： V= n=560 =87.9（m/min）5）切削工时刀具行程L=20+3=23 (mm) =0.205 (min)精车50台阶面1）切削深度：余

24、量Z=1mm，可以一次切除。2）进给量：查机械制造工艺设计手册表314车刀 刀杆尺寸：2525mmf=0.250.4(mm/r),查机床说明书，现取f=0.3mm/r3）计算切削速度 查工艺师手册表27-12V=k = =60.8(m/min)4）确定主轴转速：n=387 (r/min)按照机床说明书，取n=400 r/min所以实际切削速度： V= n=400 =62.8(m/min)5）切削工时刀具行程L=20+3=23 (mm) =0.091( min)精车154外圆1）切削深度：余量Z=0.15mm，可以一次切除。2）进给量：查机械制造工艺设计手册表314车刀 刀杆尺寸：2525mmf

25、=0.150.25(mm/r),查机床说明书，现取f=0.2mm/r3）计算切削速度 查工艺师手册表27-12V=k = =95.1(m/min)4）确定主轴转速：n=196 (r/min)按照机床说明书，取n=200 r/min所以实际切削速度： V= n=200 =96.7(m/min)5）切削工时刀具行程L=16+0+2=18 (mm) =0.45(min)_精车154后端面1）切削深度：余量Z=1mm，可以一次切除。2）进给量：查机械制造工艺设计手册表314车刀 刀杆尺寸：2525mmf=0.250.4(mm/r),查机床说明书，现取f=0.3mm/r3）计算切削速度 查工艺师手册表2

26、7-12V=k = =64.2(m/min)4）确定主轴转速：n=132 (r/min)按照机床说明书，取n=125 r/min所以实际切削速度： V= n=125 =60.5(m/min)5）切削工时刀具行程=+0+3=24 (mm)=0.64 (min)工序VIII 铣两凸台上平面。2.5.8.1 加工条件工件材料：QT420-10加工要求：铣两凸台上平面,R=6.3。机床：X53K立式铣床。刀具：50标准高速钢锥柄立铣刀，齿数为6。2.5.8.2 切削用量查工艺师手册表3-30V=0.250.35 m/s,取0.2 m/s即18m/min,确定主轴转速：n=114 (r/min)按照机床

27、说明书，取n=118 r/min所以实际切削速度： V= n=118 =18.5(m/min)查机械制造工艺设计手册表3-28,每齿进给量af=0.070.18mm，取0.1mm，工作台进给速度=0.16118=70.8 (mm/min)取纵向进给速度=75 mm/min,切削工时:T= 2.10其中：l =40 mm代入得：t=0.533(min)工序IX 钻4孔。以50孔和端面定位2.5.9.1 加工条件工件材料：QT420-10加工要求：钻45.5孔。机床：Z525立式钻床。刀具：4标准高速钢麻花钻头2.5.9.2切削用量查机械制造工艺设计手册表342V=0.35m/s,即0.3560=

28、21 (m/min)确定主轴转速：n=1671 (r/min)按照机床说明书，取n=1360 r/min所以实际切削速度： V= n=1360 =17.1(m/min)查机械制造工艺设计手册表338，f=0.080.12mm/r ，按照机床说明书，取0.1mm/r,切削工时:T= 2.11其中：=5.5+2=7.5 mm代入得：t=0.055 (min)工序 钻、绞两组22、8孔，8孔倒角。2.5.10.1加工条件工件材料：QT420-10加工要求：钻、绞两组22、8孔，8孔倒角。机床：Z525立式钻床。刀具：钻用20、21.8、8高速钢锥柄麻花钻头，铰用22、8高速钢锥柄机用绞刀，倒角用45

29、高速钢锥柄机用锪钻。2.5.10.2 切削用量.钻22孔至20查工艺师手册表28-13，V=18m/min确定主轴转速： n=272 (r/min)按照机床说明书，取n=272 r/min所以实际切削速度： V= n=272 =17.1(m/min)查工艺师手册表28-13，f=0.32mm/r，按照机床说明书，取0.28mm/r,切削工时:刀具行程L=15+1+3=19 (mm) =0.25 (min)以上为钻一个孔的机动时间，故本工步的机动时间为T=2 =0.252=0.5 (min).扩钻22孔至21.8查工艺师手册表28-32，V=18.7m/min确定主轴转速：n=273 (r/mi

30、n)按照机床说明书，取n=272 r/min所以实际切削速度： V= n=272 =18.4(m/min)查工艺师手册表28-30f=0.91.2mm/r ，取系数0.5，按照机床说明书，取0.48mm/r,切削工时:刀具行程L= =15+1+3=19 (mm) =0.145 (min)以上为扩钻一个孔的机动时间，故本工步的机动时间为T=2 =0.1452=0.29 (min).绞22孔查工艺师手册表28-13，V=29m/min确定主轴转速：n=419 (r/min)按照机床说明书，取n=392 (r/min)所以实际切削速度： V= n=392 =26.7(m/min)查工艺师手册表28-

31、13，f=0.32mm/r ，按照机床说明书，取0.28mm/r,切削工时:刀具行程L= =15+1+3=19(mm) =0.135 (min)以上为绞一个孔的机动时间，故本工步的机动时间为T=2=0.1352=0.27 ( min).钻8孔至7.8查工艺师手册表28-13，V=18m/min确定主轴转速：n=716 (r/min)按照机床说明书，取n=680 r/min所以实际切削速度： V= n=680 =17.1(m/min)查工艺师手册表28-13，f=0.2mm/r ，按照机床说明书，取0.17mm/r,切削工时:刀具行程L= =15+1+3=19 mm =0.165 (min)以上

32、为钻一个孔的机动时间，故本工步的机动时间为T=2=0.1652=0.33 (min).绞8孔查工艺师手册表28-13，V=26m/min确定主轴转速：n=1035 (r/min)按照机床说明书，取n=960 r/min所以实际切削速度： V= n=960 =24.1(m/min)查工艺师手册表28-13,取f=0.17mm/r 切削工时:刀具行程L= =15+1+3=19 mm =0.135(min)以上为钻一个孔的机动时间，故本工步的机动时间为T=2=0.1352=0.27 (min).锪钻2个8孔采用90锪钻，为缩短辅助时间，取倒角时的主轴转速与钻孔时相同：n=960 r/min，手动进给

33、。工序 钻大端法兰上12个12.5孔。刀具：12.5高速钢锥柄麻花钻头查工艺师手册表28-13，V=18m/min确定主轴转速：n=453 (r/min)按照机床说明书，取n=392 r/min所以实际切削速度： V= n=392 =15.3(m/min)查工艺师手册表28-13，f=0.2mm/r ，按照机床说明书，取0.17mm/r,切削工时:刀具行程L= =8+2+4=14 mm =0.21 (min)以上为钻一个孔的机动时间，故本工步的机动时间为T=12=0.2112=2.52 (min)工序 去毛刺，检查。3.夹具设计为了提高劳动生产率，保证加工质量，降低劳动强度。需要设计专用夹具。经过与指导老师协商，决定设计工序 钻大端法兰上12个12.5孔的钻床夹具，本夹具将用于Z3050摇臂