大吨位卡车后桥壳的加工工艺设计

1、课程设计说明书课程设计说明书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 21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131、 桥壳性能要求及材料的确定1.性能要求重型卡车

2、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，

3、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2、 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

4、。2. 后续加工方法后续加工为：预先热处理（石墨化退火）机械加工最终热处理（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体。3、 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

5、，制定出更合理、更经济和更高效的加工方法。1. 铸造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孔（6）中间检查（7）粗镗330孔、粗铣88前端面（8）精镗330孔、精铣88前端面（9）钻8×14孔（10）攻12×M12螺纹（11）钻2×24孔（12）清洗（13）检验4.最终热处理采用整体淬火（1）淬火（2）回火4、 各加工

6、工序具体内容的制定1. 铸造具体内容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。铸造工艺方案的确定 （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

7、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，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。 铸造工艺参数的

8、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，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

9、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2050mm。2. 预先热处理具体内容升温对于可锻铸铁，渗碳体的分解首先要求形成石墨核心，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。第一阶段石墨化即高温石墨化阶段，保温温度900970。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。中间阶段冷却 炉冷，以较快速度

10、（100/h）冷却至720750第二阶段石墨化即低温石墨化阶段，保温温度720750。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。出炉冷却空冷，以27/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。毛坯余量的确定： 汽车后桥壳体材料为

11、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CT10，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IT12-7110端面2×3粗车-精车IT12-7220法兰两端面2×3粗车-精车IT12-7160端面2×3粗车-精车IT12-765、66、67、70孔3.5粗镗-精镗IT12-8弹簧座平面140×1142×3粗铣IT12330孔2.5

12、粗镗-精镗IT12-888前端面2.5粗铣-精铣IT12-78×14孔钻削IT1212×M12孔攻螺纹IT12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=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：查手册得v=0.7m/s 机床主轴转速n：n=58r/min 机动时间：=(+)×i/(f×n) 16.5s2. 粗车110法兰外圆确定背吃刀量：单边总余量h=4mm，留0.3mm作为精车余量，故粗车切削深度=3

13、.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=97r/min，机动时间：=(+)×i/(f×n) 35s3. 粗车160法兰外圆确定背吃刀量：单边总余量h=4mm，留0.5mm作为精车余量，故粗车切削深度=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=68r/min机动时间：=（)/2+×i/(f×n) 12s4. 粗车110端面确

14、定背吃刀量：单边总余量h=3mm，留0.2mm作为精车余量，故粗车切削深度=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机床主轴转速n：n=84r/min机动时间：=（)/2+×i/(f×n) 17s5. 粗车220法兰两端面确定背吃刀量：单边总余量h=3mm，留0.5mm作为精车余量，故粗车切削深度=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=61r/min 机动

15、时间：=（)/2+×i/(f×n) 21s工序二1. 粗镗65孔确定背吃刀量：单边总余量h=3.5mm，留0.5mm作为精车余量，故粗车切削深度=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=265r/min 机动时间：=(+)×i/(f×n) 33s2. 粗镗66孔切削参数同1机床主轴转速n：n=262r/min机动时间：=(+)×i/(f×n) 41s3. 粗镗67孔切削参数同1机床主轴转速n：n=258r/min机动时间：=(+)×i/(

16、f×n) 52s4. 粗镗70孔切削参数同1机床主轴转速n：n=248r/min机动时间：=(+)×i/(f×n) 77s工序三1. 精车220法兰外圆 确定背吃刀量： =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=180r/min机动时间：=11s2. 精车110法兰外圆确定背吃刀量： =0.3mm 确定进给量f：f=0.2 mm/r,走刀次数i=1选择切削速度v：查手册得v=140m/min机床主轴转速n：n=403r/min机动时间：=23s3. 精车160法兰外圆确定

17、背吃刀量：= 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=237r/min机动时间：=19s4. 精车110端面确定背吃刀量：=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=433r/min机动时间：=18s5. 精车220法兰两端面确定背吃刀量：=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=130r/min 机动时间：=19s工序四粗铣

18、两140×114弹簧座平面选用直径为80mm的铣刀。确定背吃刀量：=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=2mm/r，则=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=259r/min机动时间：=13s工序五1.精镗65孔确定背吃刀量： =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=386r/min机动时间：=392.精镗66孔切削参数同1，机床主轴转速n：n=380r/min机动时间：=503.精镗67孔切

19、削参数同1，机床主轴转速n：n=375r/min机动时间：=674.精镗70孔切削参数同1，机床主轴转速n：n=359r/min机动时间：=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：单边总余量h=2.5mm，留0.5mm作为精车余量，故粗车切削深度=2mm确定进给

20、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/min 机床主轴转速n：n=134r/min 机动时间：=58s2. 粗铣88前端面选用直径为40mm的铣刀。确定背吃刀量：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=2.5mm/r，则=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=159r/min 机动时间：=11s工序八1. 精镗330孔确定背吃刀量： =0.5mm确定进给量f：查手册得

21、f=0.18mm/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=182r/min 机动时间：=49s2. 精铣88前端面选用直径为40mm的铣刀。确定背吃刀量： =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=2mm/r，则=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=239r/min机动时间：=10s工序九钻8×14孔确定背吃刀量： =7mm确定进给量：根据手册查得进给量f=0.36mm/r,走刀次数i=1确定切削速度：根据手册得v=0.36 m/s，主轴转速n=517

22、r/min，根据立式钻床Z525型主轴转速表，取545r/min，实际切削速度：v= =26m/min机动时间：=45s工序十攻12×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=1000×10.2/3.14/10.2=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。则实际的切削速度：v=10.3m/min机动时间：=52工序十一钻2×24孔确定背吃刀量：=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

23、.3 m/s，主轴转速n=239r/min，根据立式钻床2525型主轴转速表，取,272r/min实际切削速度：v=20.5m/min机动时间：=37s工序十二清洗在温度为8090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。 淬火：加热至840870，保温1h，使机体奥氏体化，

24、然后淬入加热和搅拌的80105油中，得到硬度为555627HBW的马氏体及贝氏体的机体组织。 回火:回火处理时间2h，回火温度550650，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）自定位可涨心轴保证孔定位；（2）弹簧夹套用于加工外圆表面时定心，保证外圆与轴孔同轴度；（3）自定心虎钳用于镗孔定心；（4）V形块用于铣平面时的定位。4.量检具卡板检测外圆尺寸游标卡尺、内径百分表检测内圆尺寸内螺纹千分尺检测螺纹尺寸六、 总结与体会经过这一个星期的努力，终于彻底的做完了课程设