减速器设计说明书3005946.docx

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减速器设计说明书3005946

前言

毕业设计是学生在完成大学全部课程且进行了生产实习和《机械原理》《机械制造基础》等多门课程设计之后进行的。

是对我们大学期间学习成果的一次深入的综合性的考察，同时，也是将我们在大学期间学到的基本理论知识相综合来解决实际问题的一次很好的锻炼机会。

我们应学会各种思考问题解决问题的方法来提高我们认识问题、分析问题和解决问题的能力，从而为我们今后的学习、工作奠定坚实的理论基础和实践基础。

总之，这次毕业设计是我们走向工作岗位的一次大练兵，也是提高个人能力的一个好机会。

同时也是我们每个人实际水平的一次综合性评估。

因此在这次设计中我们本着实事求是，理论联系实际的指导思想以严谨认真的学习态度，认真完成各项设计任务。

这对我们今后的工作具有深远意义。

另外，从我本人来讲，在这次设计中也提高了重视程度，投入了全部精力和热情，以严谨求实的态度在老师和同学的帮助下认真完成了全部设计内容。

但由于我本人水平和经验有限，设计中难免有不妥之处，敬请各位老师、同学给与批评指正。

1、年生产纲领的计算

生产纲领是企业在计划期内应该生产的产品产量，一般以一年内生产的汽车产量来衡量，称年生产纲领，它是一个不变的预定值，是生产准备的重要依据，特别是工艺设计的依据。

本产品年产量为50000辆/年，备品率∝=3%，费品率∞=1%。

所以年生产纲领：

N=Q×N×（1+∝）×（1+∞）

其中：

N——年生产纲领

Q——产品年产量

N——该产品在每辆汽车中的件数

所以：

N=50000×（1+3%）×（1+1%）

=52015

据表1.12《工艺设计生产简明手册》（哈工大李益民主编）。

根据生产类型与生产纲领的关系可确定生产类型为大批量生产。

产品属轻型机械零件。

2、生产节拍

生产节拍时流水线生产中相继完成两件产品之间的时间间隔，是生产设计的依据之一。

在生产设计中应按工件年生产纲领计算生产节拍的最大允许值。

工艺设计时，在考虑设备的负荷率情况下，使生产线能满足生产节拍要求。

这样才能保证生产线具备满足生产纲领的能力。

最大允许节拍是按零件纲领和设备年时基数计算得到的。

其公式为：

m=60×H×η/N

m：

最大允许节拍

H：

单时基数

N：

零件的年生产纲领

η：

设备利用率87%

其中H=年中工作天数×一天工作时间数；

取两班制，每天工作15小时，一年工作300天。

H=300×15=4500（小时）

m=60×4500×87%/52015=4.5分/件

为了使生产线能满足生产纲领的要求，实际生产节拍应小于最大允许生产节拍。

在汽车制造厂中，特别是大量生产的汽车制造中，由于要求流水线均衡生产。

所以工件按工艺过程顺序加工时在每台设备上完成加工之后应连续的送入下一工序继续加工。

这就要求每台设备上加工工件的时间大致相等。

作为一条生产线来说，应以零件在下一工序间保留一定的数量产品才能使生产线不间断的生产又不致产生由于工序间的中间存放过多，而生产零件磕碰损伤，又增加工人的劳动强度。

3、零件的分析

3.1零件的作用

本设计题目TS140汽车后桥减速器壳体的工艺规程和指定夹具的设计，减速器壳体和汽车后桥装配在一起，后桥为驱动桥，功能在于改变汽车传动轴传来的扭矩并将其传给驱动桥，承受汽车后桥负荷。

通过钢板弹簧把路面的反力和反力矩传给车架。

减速器是一级减速器，在减速器壳体内装有减速器和差速器，差速器装在从动圆柱齿轮上构成差速器总成。

减速器齿轮、差速器总成及其他零件装在减速器壳体内，构成减速器及差速器总成，其作用是降速，以增大驱动力矩，满足汽车行驶的需要。

后桥减速器壳体用以支撑、保护减速器和差速器。

因此，壳体零件应具有足够的刚度和强度，并便于减速器内部元件的拆装调整。

3.2零件的工艺分析

后桥减速器壳体共有两组加工表面，它们相互间有一定的位置要求。

现分析如下：

（1）以Φ102孔为中心的加工表面。

这一组加工表面包括：

Φ80、Φ84、Φ100孔，以及相关的表面及倒角。

（2）以Φ90孔为中心的加工表面。

这一组加工表面包括：

M92×1.5-6H的两个内螺纹表面，Φ90的两个孔，Φ229的外圆面，Φ279的外圆面及其内端面，12个Φ9的螺纹孔。

这两组加工表面之间有着一定的位置要求，主要是：

Φ80-0.08-0.04孔的圆柱度要求200：

0.01，Φ80-0.08-0.04孔的轴线与Φ90两孔德中心线的垂直度公差为100：

0.03。

Φ100-0.01-0.04孔的轴线与Φ90孔的中心连线的垂直度公差为100：

0.03，与Φ80-0.08-0.04孔的同轴度为Φ0.05。

Φ102孔的轴线与Φ90孔的轴线在主视平面内的垂直距离为27.5+0.1-0.1。

Φ102孔的轴线与Φ90孔的对称中心面在主视平面内的垂直距离为30+0.03-0.03。

零件的加工表面中Φ80、Φ84、Φ100孔，须保证他们的同轴度公差不超过0.05，T2、T3面对这些孔中心线的垂直度公差不超过0.05。

由以上分析可知，对于这两组加工表面来说，可以先加工一组表面，然后借助于专用夹具加工另一组表面，并且保证它们之间的位置精度要求。

为保证这些加工精度要求应使T2、T3面，Φ80、Φ84、Φ100孔在同一道工序中加工，所以须用组合机床，以工序集中的形式加工，保证他们之间的加工精度要求。

在加工该零件各个表面时，多数用到Φ297的端面，和Φ235外圆定位，应次要首先加工出定位基准，又因为粗基准不能重复使用，因此要采用组合机床，在同一工序中加工出这三个表面（Φ297的端面、Φ235外圆，T4面）。

另外，两组加工表面中的每组加工表面之间又有不同的相对位置关系和各自的加工精度要求，这些要借助专有夹具和提高机床加工精度的办法来保证它们的加工要求。

4、工艺规程的设计

4.1确定毛坯材料及毛坯的制造形式

4.1.1因零件要求的年产量为50000件，属大批生产，后桥减速器壳体的结构尺寸较大，内部结构较复杂，有多处不用加工的表面，考虑到壳体在工作中是作为其他零件的包容元件，承受一定的交变载荷和冲击载荷，因此零件要有足够的刚度和强度，所以毛坯应采用可锻铸铁件，毛坯的制造行式选用金属砂型机器造型及壳型铸造成型。

这对提高生产率和保证加工精度、质量也是有利的。

4.1.2后桥减速器后桥壳体在加工过程中利用不加工表面进行定位的工序较多，故零件毛坯选为精铸件。

铸件尺寸公差选为CT9[表（5-6）]加工余量等级按CT9-MA-H/G[表（5-5）]（机械工业出版社叶伟昌主编）。

4.1.3选择分型面

选择以Φ102孔的下端平面为分型面，该铸件采用带型芯的分模造型，选择此面作为分型面有助于型芯的安放和取出，铸件大端在下，铁液由铸件顶端注入。

4.2基面的选择

基面的选择是工艺规程设计的重要工作之一，基面选择的正确与合理可使加工余量得到保障，生产率得到提高。

否则加工工艺过程中会问题百出，更有甚者，会造成零件的大批报废，使生产无法进行。

4.2.1粗基准的选择

粗基准的选择将影响到加工表面与不加工表面相互位置或影响到加工余量的分配，并且第一道粗加工工序首先遇到的了粗基准的选择问题，因此正确选择粗基准对保证产品质量将有重要影响。

对本零件来说，按有关粗基准的选择原则，既当零件有不加工表面时，则应以与加工表面相对位置精度较高的不加工表面为粗基准，为保证Φ297外圆与Φ235外圆的同轴度要求，选择Φ297外圆及端面为粗基准，作为第一道工序的定位面，其消除五个自由度（Z轴转动副出外）。

4.2.2精基准的选择

选择精基准时考虑的主要问题是如何来保证设计技术要求的实现。

主要应考虑基准重合问题。

当设计基准与工序基准不重合时，应进行尺寸的换算。

4.3拟订工艺路线

4.3.1工艺路线方案一：

工序Ⅰ：

粗车端面T4；粗车Φ297端面和Φ235外圆；半精车Φ297端面和Φ235外圆；精车T4面；

工序Ⅱ：

精铣Φ96端面；半精铣Φ96端面；

工序Ⅲ：

钻11个Φ9孔；1个Φ8.8的孔；4个Φ11.3的孔深36；铰Φ8.8孔至Φ9；攻丝4-M14*2-6H螺纹孔深32并倒角，装卸工件；

工序Ⅳ：

惚12-Φ22孔、深0.5；

工序Ⅴ：

将减速器外壳和减速器轴承盖装在一起；

工序Ⅵ：

粗镗Φ90内孔；并倒角；

工序Ⅶ：

粗镗Φ84孔并倒角；粗镗Φ80孔、倒角和T2面；粗镗Φ100孔和T3面；

工序Ⅷ：

半精镗Φ84孔；半精镗Φ80孔和T2面；半粗镗Φ100孔和T3面；并分别倒角；

工序Ⅸ：

精镗Φ80、Φ100孔和T2、T3面；

工序Ⅹ：

镗退刀槽，宽2mm、直径Φ95；

工序Ⅺ：

精镗Φ90的孔；

工序Ⅻ：

梳丝，从两面同时功螺纹M92*1.5-6H；

工序ⅩⅢ：

清洗；

工序ⅩⅣ：

终检；

4.3.2工艺路线二：

工序Ⅰ：

粗车Φ297端面及T4面；

工序Ⅱ：

半粗车Φ297端面；

工序Ⅲ：

精车Φ235外圆和T4面；

工序Ⅳ：

粗铣T1面；

工序Ⅴ：

半精铣T1面；

工序Ⅵ：

钻11个Φ9孔；1个Φ8.8的孔；4个Φ11.3的孔深36；

工序Ⅶ：

Φ8.8孔至Φ9；

工序Ⅷ：

攻丝4-M14*2-6H螺纹孔深32并倒角，装卸工件；

工序Ⅸ：

惚12-Φ22孔、深0.5；

工序Ⅹ：

将减速器外壳和减速器轴承盖装在一起；

工序Ⅺ：

粗镗Φ90孔，并倒角；

工序Ⅻ：

粗镗Φ84孔；粗镗Φ80孔和T2面；粗镗Φ100孔和T3面；并分别倒角；

工序ⅩⅢ：

半精镗Φ84、Φ80、Φ100孔及T2、T3面并分别倒角；

工序ⅩⅣ：

精镗Φ80、Φ100孔；

工序ⅩⅤ：

精镗Φ90孔；

工序ⅩⅥ：

镗退刀槽，宽2mm、直径Φ95；

工序ⅩⅦ：

梳丝，从两面同时功螺纹M92*1.5-6H；

工序ⅩⅧ：

清洗；

工序ⅩⅨ：

终检；

4.3.3工艺方案的比较与分析

上述两个方案的特点在于：

方案一、采用工序集中的形式，可使工序数目减少，夹具的数目和工件的安装次数减少，这样有利于保证加工面的相互位置精度要求，有利于采用高效率机床。

但设备价格相对较高。

方案二、采用工序分散的形式组织生产，工艺路线长，工艺使用的设备夹具简单，减小加工时的变形对工件精度的影响。

制定工艺路线的出发点，应当是使零件的几何形状，尺寸精度及位置精度等技术要求能得到合理的保证。

在生产纲领已确定为大批生产的条件下，应当首先考虑采用组合机床配以专用家具，并尽量使工序集中以提高生产率。

此外，还应当考虑经济效果，以使成本降低。

综上所述，结合实际生产的需要选用方案一更为恰当。

5、机械加工余量、工序尺寸及毛坯的确定

后桥减速器壳体零件材料为铸铁件，硬度≤163HB，毛坯重10Kg，生产类型为大批量生产，采用砂型机械造型及壳体毛坯。

据表2.2-3（P38）因选择砂型机械造型，材料为可锻铸铁件，因此公差等级为CT8-10级现取CT9级，据表2.2-5（P41）查得加工余量等级为G级。

据上述原始资料及加工工艺性，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。

5.1选定铸造机械加工余量的说明：

（1）基本尺寸应按加工要求表面上最大基本尺寸和该表面距它的加工基准间尺寸较大的尺寸确定，旋转体基本尺寸取其直径或高度较大的尺寸。

（2）旋转体为双侧加工时取每侧加工余量数值。

（3）砂型铸造的铸件，顶面（相对浇铸位置）的加工余量等级比底侧面的加工余量等级须降一级选用，即顶面的加工余量等级按CT9H级精度。

（4）砂型铸造孔的加工余量等级可选用与顶面相同的等级。

在铸造工艺上为使铸造方便，砂型铸造时一般当铸造孔径小于30mm时可不铸出。

查表2.2-7（P44）铸造壁厚为6mm铸造斜度选用3°。

为了便于模具制造及造型，各面斜度数值应一致。

由上述选出的精度等级，据表2.2-4（P39）确定毛坯的机械加工余量为：

各加工表面机械加工余量

Φ2795.5

T4面4.5

顶面7

Φ90孔2.5

Φ84孔2.5

Φ80孔2.5

Φ100孔3

Φ2354.5

T2面2.5

T3面2.5

5.2各表面的加工方案及经济精度：

（1）Φ279端面——表面粗糟度须达到Ra3.2um与T4面保持尺寸50.20-0.015公差为0.015须达到IT9级精度，由表1.4-8（P21）确定加工方法为粗车——半精车。

查表2.3-5（P63）确定半精车余量为1.3mm，粗车余量为5.5-1.3=4.2。

（2）T4端面——表面粗糟度须达到Ra1.6um且保持尺寸50.20-0.015须达到IT7级精度，由表1.4-8（P21）确定加工方法为粗车——半精车。

查表2.3-5（P63）精车余量为1.2mm,粗车余量为4.5-1.2=3.3。

Φ235的加工精度和加工余量和T4端面相同。

（3）顶面——表面粗糟度为Ra3.2um，第二道工序尺寸应根据尺寸链计算：

其中Az为封闭环，L1、L2为增环，求L1：

Az=L1+L2

所以L1=Az-L2

=276-50.2

=225.8

Es（Az）=Es（L1）+Es（L2）-0

Es（L1）=Es（Az）-Es（L2）

=0.2-0

=0.2

Ei（Az）=Ei（L1）+Ei（L2）-0

Ei（L1）=Ei（Az）-Ei（L2）

=-0.2-（-0.15）

=-0.05

∴T（L1）=Es-Ei

=-0.2-（-0.05）

=0.25

即L1=225.8+-0.20.05

公差值为0.25须达到IT11级精度由表1.4-8确定加工方法为粗铣——半精铣。

查表2.3-21（P74）半精铣加工余量为1mm，粗铣余量7-1=6mm.

（4）Φ90孔——表面粗糟度须达到Ra1.6um，公差为0.035，须达到IT7级精度，由表1.4-7确定加工方法为粗镗——精镗。

精镗余量为0.8mm，粗镗余量为2.5-0.8=1.7mm。

（5）Φ84孔——表面粗糟度须达到Ra3.2um，孔径为Φ84，公差为0.14，由表1.4-24公差等级为IT10级，由表1.4-7确定加工方法为粗镗——半精镗，半精镗余量为1mm，粗镗余量为1.5mm。

（6）Φ80孔——表面粗糟度须达到Ra1.6um，孔径为Φ80-0.008-0.040，公差为0.032，须达到IT7级精度，由表1.4-7确定加工方法为粗镗—半精镗—精镗。

精镗余量为0.5mm，半精镗余量为1mm，粗镗余量为1mm。

（7）Φ80孔——表面粗糟度须达到Ra6.3um，最终尺寸为Φ80+0.2，公差为0.2，由表1.4-24确定IT11级精度既能达到要求。

粗镗余量为1mm（但为了保证同轴度，此孔在半精镗、精镗工程中也加工，余量分别为1mm、1mm、0.5mm）。

（8）Φ100孔——表面粗糟度须达到Ra3.2um，孔径为Φ100-0.010-0.045，公差为0.035，须达到IT7级精度，由表1.4-7确定加工方法为粗镗——半精镗——精镗。

精镗余量为0.5mm，半精镗余量为1mm，粗镗余量为1.5mm。

（9）T2面——表面粗糟度须达到Ra3.2um且保持尺寸60+0.150，公差为0.15，须达到IT7级精度。

由表1.4-7确定加工方法为粗镗——半精镗。

半精镗余量为1mm，粗镗余量为1.5mm。

（10）T3面——表面粗糟度须达到Ra3.2um，根据尺寸链计算工序尺寸：

L0=168+0.15-0.15

L2=50.20-0.15

L0=L1+L2

∴L1=168-50.2

=117.8+0.150

Ei（L0）=Ei（L1）+Ei（L2）

-0.15=Ei（L1）+（-0.15）

∴Ei（L1）=0

Es（L0）=Es（L1）+Es（L2）

0.15=Es（L1）+0

∴Es（L1）=0.15

∴L1=117.8+0.150

公差值为0.15尺寸117.8+0.150的公差等级是IT10级，由表1.4-8确定加工方法为粗镗——半精镗。

半精镗余量为1mm，粗镗余量为1.5mm。

在以上加工工序中，粗车达到的加工等级为IT12级，半精车达到的加工等级为IT9级，精车达到的加工等级为IT7级；粗铣达到的加工等级为IT13级，半精铣达到的加工等级为IT11级。

中间工序的尺寸公差应根据加工精度等级查得公差值，然后根据入体原则标注。

粗镗达到的加工等级为IT11级，半精镗达到的加工等级为IT9级。

查表得工序尺寸如下：

工序工序尺寸

粗车T4端面51.20-0.30

精车T4端面50.20-0.15

精车Φ297端面

粗铣顶面277.80-0.810

精铣顶面276.8+0.2-0.2

粗镗Φ90孔Φ88.4+0.220

粗镗Φ80孔Φ77+0.190

粗镗Φ84孔Φ82+0.220

粗镗Φ100孔Φ97+0.220

半精镗Φ84孔Φ84+0.0870

半精镗Φ80孔Φ79+0.0740

半精镗Φ100孔Φ99+0.0870

粗镗T2面610-0.30

粗镗T3面116.8+0.350

半精镗T2面600-0.12

半精镗T3面117.8+0.140

精镗Φ80孔Φ80+0.20

精镗Φ80孔Ra6.3umΦ80-0.008-0.040

精镗Φ100孔Φ100+0.010-0.045

精镗Φ90孔Φ90+0.023-0.012

镗退刀槽Φ95、宽2mm

梳丝M92×1.5-6H

6、确定切削用量

工序Ⅰ：

粗车端面T4；粗车Φ297端面和Φ235外圆；半精车Φ297端面和Φ235外圆；精车T4面；

1粗车Φ297端面

工件材料：

可锻铸铁HBS=150

机床：

专用机床C512A

刀具：

YG860°偏头端面车刀，刀杆尺寸16×25mm2

（1）已知粗车余量为4.2mm，一次切除，ap=4.2mm

（2）查《简明手册》表5-51得f=1.0-1.2,根据机床取=1.1mm/r

（3）确定切削速度Vc,根据《切削用量简明手册》表1.27查得Cv=140,Xv=0.15,Yv=0.45,m=0.20,根据表5-58查得Kmv=1,KHv=1.24,Khv=0.8,Kkrv=0.81,Ktv=0.83,刀具寿命选T=60min,故：

Vc=Cv×（KmvKHvKhvKkrvKtv）/（TmapXvfYv）

=140（1×1.24×0.8×0.81×0.83）/（600.2×4.20.15×1.10.45）

=32m/min

（4）确定工作台转速

n=1000r/279×3.14

=1000×32/3.14×279

取n=38r/min

∴实际切削速度

V=3.14dw×n/1000

=3.14×279×38/1000

=33.3m/min

（5）切削工时：

查《简明手册》表6.2-1得

L=（d-d1）/2+L1+L2+L3

L1=ap/tgKr+（2～3）

=4/tg60°+2

=4.3

L2=4

L3=0

∴L=（279-235）2+4.3+4+0

=30.3mm

∴Tj=L×i/f×n

=30.3/1.1×38

=0.725min

2粗车端面T4

刀具YG860°端面车刀，刀杆尺寸16×25mm2

（1）已知粗车余量为3.3mm，一次走刀加工，ap=3.3mm

（2）查《简明手册》表5-51得f=1.0-1.2,根据机床取=1.1mm/r

（3）工作台转速同上步一致n=38r/min

切削速度：

V=3.14×229×38/1000

=27.3m/min

（4）切削工时：

查《简明手册》表6.2-1得

L=33+ap/tgKr+2

=33+4/tg60+2

=39.3mm

∴Tj=L×i/f×n

=39.3/1.1×38

=0.94min

3半精车Φ297端面

（1）半精车余量为1.3mm,一次加工，ap=1.3mm

（2）f进给量查表并结合机床实际取f=0.4mm/r

（3）确定切削速度Vc,根据《切削用量简明手册》表1.27查得Cv=140,Xv=0.15,Yv=0.45,m=0.20,根据表5-58查得Kmv=1,KHv=1.24,Khv=0.8,Kkrv=0.81,Ktv=0.83,刀具寿命选T=60min,故：

Vc=Cv×（KmvKHvKhvKkrvKtv）/（TmapXvfYv）

=140（1×1.24×0.8×0.81×0.83）/（600.2×1.30.15×0.40.45）

=59.9m/min

（4）确定工作台转速

n=1000r/279×π

=1000×59.9/3.14×279

取n=68.3r/min

∴实际切削速度

V=πdw×n/1000

=3.14×279×66/1000

=57.8m/min

（5）切削工时

L=（279-235）/2+ap/tgKr+2+4+0

=29.15

∴Tj=L×i/f×n

=29.15/0.4×66

=1.1min

4精车端面T4

（1）精车余量为1.2mm，一次加工，ap=1.2mm

（2）查表1.6并结合机床实际取f=0.23mm/r

（3）工作是切削速度Vc

Vc=140×1×1.24×0.8×0.81×0.83/600.2×1.20.15×0.230.45

=65.3

（4）确定转速n

n=1000v/π×229

=1000×65.3/3.14×229

=90.8r/min

结合机床实际取n=87r/min

∴实际切削速度

r=π×dw×n/1000

=3.14×229×87/1000

=62.6m/min

（5）切削工时

Tj=（33+1.2/tg60+4+2）/0.23×87

=1.98min

在结合机床四吧到同时加工条件下，其切削施加应取最大的切削时间为基本工时。

即T基=1.98min

本工序总工时为T总=T基+T辅

T辅取T基的20%。

T辅=1.98×20%

=0.4min

第一道总工时：

T总=T基+T辅

=1.98+0.4

=2.38min

工序Ⅱ粗铣，半精铣顶面

端面铣刀刀具材料YG8

1、粗铣

（1）ap=5mm铣刀直径110mm

（2）查表3-28得af=0.08mm/齿

（3）切削速度v查表3-29

V=CR×dZV0×KV/tm×ayvf×auvp×zpv

=108×960.2/600.32×120.32×0.080.3×10×50.2

=96.7m/min

（4）主轴转速

n=1000v/πdw

=（1000×96.7）/（3.14×110）

=280r/min

取n=280r/min

实际v=πDn/1000

=（3.14×96×280）/1000

=84.8m/min

（5）切削工时计算

查表6.2-7

Ti=L+L1+L2/（fmzi）

L1=0.5（d-（d2+D2）1/2+（1～3）

=0.5（110-{1102-[（96-84）/2]2}1/2+2）

=2.1mm

Fmz=afZ×n

=0.08×10×280

=224m/min

L2=2m