毕业设计（论文）-差速器外壳加工工艺工装设计（全套图纸） .doc

南航航空大学科技学院学士学位论文目录1.零件的分析21.1 零件的作用21.2 零件的工艺分析22. 工艺规程设计32.1 毛坯的制造形式32.2 基准面的选择32.2.1 粗基准的选择42.2.2 精基准的选择42.3 制订工艺路线42.3.1. 工艺线路方案一42.3.2 工艺路线方案二52.3.3. 工艺方案的比较与分析52.4 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定62.4.1 外圆表面62.4.2 内圆表面82.4.3 端面102.4.4 凸台孔系103. 夹具设计113.1 问题的提出113.2.1定位基准的选择11结 论13参考文献14附录：16 序言制造业是国民经济的支柱产业，是国家创造力、竞争力和综合国力的重要体现。它不仅为现代工业社会提供物质基础，为信息与知识社会提供先进装备和技术平台，也是实现具有中国特色军事变革和国防安全的基础。当今世界正在发生的深刻变化，对制造业产生了深刻的影响，制造过程和制造工艺也有了新的内涵。传统制造业不断吸收机械、信息、材料等方面的最新成果，并将其综合应用于产品开发与设计、制造、检测、管理及售后服务的制造全过程。21世纪的制造业呈现出高技术化、信息化、绿色化、极端化、服务增值等特点和趋势。 全套图纸，加1538937061.零件的分析1.1 零件的作用题目所给定的零件是 差速器壳（见附图1）。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11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：150-0.04 公差等级 it17，粗糙度ra 1.6。2.内圆孔表面：52+0.03 公差等级it7，粗糙度ra 1.6。32-0.027 公差等级it7，粗糙度ra 1.6。58+0.0046 公差等级it13 ，粗糙度ra 1.6。54+0.03 公差等级it7，粗糙度ra 1.6。3.端面：66端面， 粗糙度ra 12.5。74端面， 粗糙度ra6.3法兰盘底面，粗糙度ra3.2他们之间的要求：1.基准a为孔58h8，基准b为孔66h7。2.74端面对a基准的垂直度0.02，精度等级：6级3.52孔对a基准的垂直度为0.05，精度等级：7级。4.32孔与66孔之间的同轴度要求为0.02，精度等级： 7级。5.156外圆与58两孔的同轴度为0.030，精度等级：7级。 6.54孔与58孔之间的同轴度0.025，精度等级：8级。7.156端面对a基准的垂直度为0.04，精度等级：6级。8.6个10的孔对a的位置度为0.15，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。属于大批生产的水平，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。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。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. 工艺线路方案一工序5 铸造。工序10 热处理：正火。工序15 粗、半精车74端面。工序20 粗、精车58、52内孔工序25 粗、半精车66端面、倒角。工序30 车56螺纹孔。工序35 粗、半精镗52、47、32、18孔，精镗52、32内孔工序40 车法兰盘底面、156端面及148内孔。工序45 铣两凸台上平面工序50 钻10、攻m141.5螺纹孔及m8螺纹孔。工序55 攻法兰盘上6个m10螺纹孔。工序60 去毛刺，检查。2.3.2 工艺路线方案二工序5 铸造。工序10 热处理：退火。工序15 粗车74、66端面，倒角工序20 钻10孔工序25 粗镗18、32、47、52孔工序30 粗车法兰盘底面工序35 加工法兰盘底面6个m10的螺纹通孔 工序40 车56螺纹孔工序45 粗镗54、58、66、148孔工序50 半精车74、66端面，工序55 半精镗18、32、47、52孔工序60 半精车法兰盘底面工序65 半精镗54、58、66、148孔工序70 精镗32、47、52孔工序75 铣凸台平面工序80 钻孔，丝锥加工m141.5内螺纹孔工序85 精镗54、58、66工序90 钻23孔深0.5、钻15孔深2,钻12孔，攻14深15内螺纹丝。工序95 钻10孔深3、攻m8深15内螺纹丝工序100 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：方案一在车床上先加工小端面，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。在大批生产中，综合考虑，我们选择工艺路线二。 因此，最后的加工工艺路线确定如下：工序5 铸造。工序10 热处理：退火。工序15 粗车74、66端面，倒角工序20 钻10孔工序25 粗镗18、32、47、52孔工序30 粗车法兰盘底面工序35 加工法兰盘底面6个m10的螺纹通孔 工序40 车56螺纹孔工序45 粗镗54、58、66、148孔工序50 半精车74、66端面，工序55 半精镗18、32、47、52孔工序60 半精车法兰盘底面工序65 半精镗54、58、66、148孔工序70 精镗32、47、52孔工序75 铣凸台平面工序80 钻孔，丝锥加工m141.5内螺纹孔工序85 精镗54、58、66工序90 钻23孔深0.5、钻15孔深2,钻12孔，攻14深15内螺纹丝。工序95 钻10孔深3、攻m8深15内螺纹丝工序100 去毛刺、检查2.4 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(1) 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：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+5=55551(2) 156mm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1641.4mm。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：1641.4mm车：156mm 2z=8mm2.4.2 内圆表面(1) 52mm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：471mm粗镗：51.5mm 2z=4.5mm半精镗：51.9mm 2z=0.4mm精镗：52+0.03 0mm 2z=0.1mm(2) 47mm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：421mm粗镗：46.5mm 2z=4.5mm半精镗：47mm 2z=0.5mm(3) 32mm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271.mm。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：271mm粗镗：31.5mm 2z=4.5mm半精镗：31.9mm 2z=0.4mm精镗：32+0.027 0mm 2z=0.1mm(4) 18mm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180.85mm。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：151mm粗镗：17.5mm 2z=2.5mm半精镗：18+0.02 0mm 2z=0.5mm(5) 58mm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531mm。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：531mm粗镗：57.5mm 2z=4.5mm半精镗：57.9mm 2z=0.4mm精镗：58+0.046 0mm 2z=0.1mm(6) 54mm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491mm。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：491mm粗镗：53.5mm 2z=4.5mm半精镗：53.9mm 2z=0.4mm精镗：54+0.03 0mm 2z=0.1mm(7) 62mm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571mm。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：571mm粗镗：61.5mm 2z=4.5mm半精镗：62+0.05 0mm 2z=0.5mm(8) 148mm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1421.25mm。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：1421mm粗镗：147.5mm 2z=5.5mm半精镗：148mm 2z=0.5mm2.4.3 端面(1) 74前端面毛坯： 154.8mm粗车：152.5mm z=2.3mm半精车151.2 z=1.3mm(2) 66端面车前：117mm粗车：114mm z=2.3mm半精车113-0.25 0 z=1.2mm(3) 148端面车前：152.5mm粗车：150mm z=2.5mm半精车148.3 mm z=1.7mm2.4.4 凸台孔系(1) 凸台上平面铣前：距中心线89铣后：距中心线88， z=1mm(2) m8螺纹孔钻：6 2z=6mm扩钻：7 2z=1mm攻丝：m8 (3) m1415螺纹孔钻：10孔 2z=10mm扩钻：12 2z=2mm攻丝：m14(4) 310 孔 一次钻好即可。2.5确定切削用量2.5.1 计算切削用量车74端面 1）切削深度：余量z=3mm，分两次切除。2）进给量：查机械制造工艺设计手册表313，车刀刀杆尺寸：2525mm，f=0.91.3(mm/r),查机床说明书，现取f=1.02mm/r3）计算切削速度： 查工艺师手册表27-12，其速度计算公式为v=k （m/min） 2.1式中t=60min,c=158,x=0.15,y=0.40,m=0.2查工艺师手册表27-17,修正系数取k=0.85, k=0.6, k=1.2, k=0.89, k=1.0, k=0.850.61.20.891.0=0.54v=33.4（m/min）4）确定主轴转速：n=51.4（r/min）按照机床说明书，取n=50r/min所以实际切削速度： v= n= =32.67 (m/min)5）检验机床功率：主切削力 查工艺师手册 表2-14f=cafvk2.2式中c=900 ,x=1.0 , y=0.85 , n=0, k=0.89 , k=1.0 主偏角k=90 , k=0.89代入公式得 f=1629 (n)切削时消耗功率：p=0.87（kw）ca6140机床电机功率为7.5kw, 所以机床功率足够。6）检验机床进给系统强度：已知主切削力为径向切削力f参考工艺师手册f=cafvk2.3其中c=530, x=0.90, y=0.75, n=0查表2716机械工艺师手册k=0.89,代入得：f=5301.51.0210.89=881(n)轴向切削力（走刀力）：查表2-17机械工艺师手册f=cafvk2.4其中 c=450, x=1.0, y=0.4 , n=0 , k=0.89轴向切削力：f=4501.51.0210.89 =801(n)取机床导轨与床鞍摩擦系数u=0.1,则切削力在纵向进给方向对机床的作用力： f= f+u（f+ f） =1049(n)查机床说明书，机床最大纵向力为3530n,故机床进给系统可以正常工作.7）切削工时:2.5其中：l=+2+3=45 (mm)代入得：t=1.96 (min)2.粗镗52孔1）切削深度：余量z=2.7mm，可以一次切除。2）进给量：查机械制造工艺设计手册表3-15f=0.150.4(mm/r),查机床说明书，现取f=0.41mm/r3）计算切削速度 查工艺师手册表27-12v=k =46.6(m/min)4）确定主轴转速：n=119(r/min)按照机床说明书，取n=125r/min所以实际切削速度： v= n= 125 =48.7(m/min)5）检验机床功率：主切削力 查工艺师手册 表2-14f=cafvk=1526(n)切削时消耗功率：p=1.24（kw）ca6140机床电机功率为7.5kw, 所以机床功率足够。6）检验机床进给系统强度：已知主切削力为径向切削力f参考工艺师手册f=cafvk =5302.750.4110.89 =676(n)轴向切削力（走刀力）：查表2-17机械工艺师手册f=cafvk =4502.750.4110.89 =763(n)取机床导轨与床鞍摩擦系数u=0.1,则切削力在纵向进给方向对机床的作用力：f= f+u（f+ f）=904(n)查机床说明书，机床最大纵向力为3530n,故机床进给系统可以正常工作。7）切削工时:刀具行程l=8+2+3=13 (mm) =0.26(min)3.粗镗47孔1）切削深度：余量z=2.3mm，可以一次切除。2）进给量：查机械制造工艺设计手册表3-15，f=0.150.4mm/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 =40.1(m/min)4）确定主轴转速：n=284(r/min)按照机床说明书，取n=250r/min。所以实际切削速度： v= n=250=35.3(m/min)5）切削工时:刀具行程l=19+2+3=22 mm =0.29(min)4.粗镗148孔1）切削深度：余量z=2.8mm，可以一次切除。2）进给量：查机械制造工艺设计手册表3-15，f=0.15.04mm/r,此处为非连续表面，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 2.9取t=60min,c=158,x=0.15,y=0.40,m=0.2查工艺师手册表27-17k=0.85, k=0.6, k=1.2, k=0.89, k=1.0,k=0.850.61.20.891.0=0.54v=52.1(m/min)4）确定主轴转速：n=143(r/min)按照机床说明书，取n=125r/min。所以实际切削速度： v= n=125=45.5(m/min)5）切削工时:刀具行程l=50+3+3=56 (mm) =1.49(min)5.粗镗58孔1）切削深度：余量z=1.5，可以一次切除。2）进给量：查机械制造工艺设计手册表3-15，f=0.150.4mm/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 =54.8(m/min)4）确定主轴转速：n=212(r/min)按照机床说明书，取n=200r/min。所以实际切削速度： v= n=200=51.5 (m/min)5）切削工时:刀具行程l=+2+3=21 (mm) =0.35 (min)6.半精镗54孔1）切削深度：余量z=0.5mm，可以一次切除。2）进给量：查机械制造工艺设计手册表3-15，f=0.150.4mm/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 =60.6(m/min)4）确定主轴转速：n=245(r/min)按照机床说明书，取n=250r/min。所以实际切削速度： v= n=250=61.4(m/min)5）切削工时:刀具行程l=+2+3=21 (mm) =0.028 (min)2.5.2 计算切削用量1车66端面1）切削深度：余量z=4mm，分两次切除。2）进给量：查机械制造工艺设计手册表313车刀 刀杆尺寸：2525mmf=0.91.3(mm/r),查机床说明书，现取f=1.02mm/r3）计算切削速度 查工艺师手册表27-12v=k =33.4(m/min)4）确定主轴转速：n=212 (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 =31.4(m/min) 5）切削工时刀具行程l=+2+3=15 (mm) =2=0.146 (min)2.粗车法兰盘底面1）切削深度：余量z=1.75mm，可以一次切除。2）进给量：查机械制造工艺设计手册表313车刀 刀杆尺寸：2525mmf=0.91.3(mm/r),查机床说明书，现取f=1.02mm/r3）计算切削速度 查工艺师手册表27-12v=k =36.5(m/min)4）确定主轴转速：n=211 (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 =31.4(m/min)5）切削工时刀具行程l=20+3=23 (mm) =0.112 (min)3.粗车法兰盘阶梯面1）切削深度：余量z=2mm，可一次切除。2）进给量：查机械制造工艺设计手册表313车刀 刀杆尺寸：2525mmf=0.91.3(mm/r),查机床说明书，现取f=1.02mm/r3）计算切削速度 查工艺师手册表27-12v=k =33.4(m/min)4）确定主轴转速：n=171 (r/min)按照机床说明书，取n=160 r/min所以实际切削速度： v= n=160 =31.1(m/min)5）切削工时刀具行程l=+2+3=15 (mm) =0.073 (min)4.半精车法兰盘端面1）切削深度：余量z=0.65mm，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=0.550.7(mm/r),查机床说明书，现取f=0.61mm/r3）计算切削速度 查工艺师手册表27-12v=k =48.9(m/min)4）确定主轴转速：n=302 (r/min)按照机床说明书，取n=320 r/min所以实际切削速度： v= n=320 =51.7(m/min)5）切削工时刀具行程l=20+3=23 mm =0.117 (min)2.5.3 计算切削用量（1）.粗车156圆端面1）切削深度：余量z=2.2mm，可以一次切除。2）进给量：查机械制造工艺设计手册表313车刀 刀杆尺寸：2525mmf=0.91.3(mm/r),查机床说明书，取f=1.02mm/r3）计算切削速度 查工艺师手册表27-12v=k =33.1(m/min)4）确定主轴转速：n=65(r/min)按照机床说明书，取n=63 r/min所以实际切削速度： v= n=63 =31.6(m/min)5）切削工时刀具行程l=16+0+2=18 mm =0.28(min).半精车158圆端面1）切削深度：余量z=0.65mm，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=0.550.7(mm/r),查机床说明书，现取f=0.61mm/r3）计算切削速度 查工艺师手册表27-12 v=k = =48.9(m/min) 4）确定主轴转速：n=101 (r/min)按照机床说明书，取n=100 r/min所以实际切削速度： v= n=100 =48.3(m/min)5）切削工时刀具行程l=16+0+2=18 mm =0.295(min) 2.5.4 计算切削用量.半精镗52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 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58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).