生产车桥后桥减速器壳体设计.docx

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生产车桥后桥减速器壳体设计

摘要

本设计的内容可分为机械加工工艺规程设计和机床专用夹具设计两大部分。

首先，通过分析车桥后桥减速器壳体。

运用机械制造技术及相关课程的一些知识，解决减速器壳体在加工中的定位、加紧以及工艺路线的安排等方面的相关问题，确定相关的工艺尺寸及选择合适的机床和刀具，保证零件的加工质量。

其次，依据推动架毛坯件和生产纲领的要求及各加工方案的比较，制定出切实可行的推动架加工工艺规程路线。

最后，根据被加工零件的加工要求，参考机床夹具设计手册及相关方面的书籍，运用夹具设计的基本原理和方法，拟定夹具设计的方案，设计出高效、省力、经济合理并且能保证加工质量的夹具。

关键词机械加工、工艺规程、专用夹具、减速器壳体、后桥减速器

ABSTRACT

Thedesignofthecontentcanbedividedintoapointoforderprocessingmachineryandmachinetoolsdesignedforthetwomostfixturedesign.Firstofall,throughthepromotionofplaner,thatpromotetheplaner-processingrole.Useofmachinerymanufacturingtechnologyandrelatedprogrammesofknowledge,promotingthesolution-processinginthepositiontostepupandthelineofthearrangement,andsoonrelatedissues,establishingtheprocessandchooseasuitablesizeandmachinetools,sparepartsprocessingqualityassurance.Secondly,thebasisforpromotingtherough-piecesandproductionandprocessingrequirementsoftheProgrammeoftheprogramme,topromotethedevelopmentofapracticalpointoforder-processingline.Finally,inaccordancewiththerequirementsoftheprocessingpartsprocessing,machinetoolfixturedesignreferencemanualandrelatedaspectsofthebooks,useoffixturedesignofthebasicprinciplesandmethods,theprogrammedrawnupfixturedesign,designefficient,effort,economicandreasonabletoensurethequalityofprocessingFixture.

Keywords:

Machiningprocessplanningspecialfixture

Reducerhousingrearaxlereducer

主要符号表

符号

单位

意义

M

牛.米

弯矩

F

牛

力

n

转每分

转速

Z

齿数

m

模数

d

毫米

直径

v

米每秒

速度

S

转每毫米

进给量

L

毫米

长度

P

千瓦

功率

T

牛.米

扭矩

q

升每分

流量

p

帕

压力

t

秒

时间

第1章绪言

1.1组合机床的发展现状

组合机床是以通用部件为基础，配以按工件特定形状和加工工艺设计的专用部件和夹具，组成的半自动或自动专用机床。

组合机床是由大量通用部件和少量专用部件组成的工序集中的高效率专用机床。

组合机床一般采用多轴、多刀、多序、多面或多工位同时加工的方式，生产效率比通用机床高几倍至几十倍。

由于通用部件已经标准化和系列化，可根据需要灵活配置，能缩短设计和制造周期。

因此，组合机床兼有低成本和高效率的优点，在大批、大量生产中得到广泛应用，并可用以组成自动生产线。

组合机床有大型组合机床和小型组合机床两大类，他们不仅在体积和功率上有大小之别，而且在结构和配置型式等方面也有很大的差异。

大型组合机床按配置型式可分为：

具有固定式夹具的单工位组合机床、具有移动式夹具的（多工位）组合机床、转塔车桥后桥减速器壳体式组合机床。

目前，为了使组合机床能在中小批量生产中得到应用，往往需要应用成组技术，把结构和工艺相似的零件集中在一台组合机床上加工，以提高机床的利用率。

这类机床常见的有两种，可换车桥后桥减速器壳体式组合机床和转塔式组合机床。

组合机床未来的发展将更多的采用调速电动机和滚珠丝杠等传动，以简化结构、缩短生产节拍；采用数字控制系统和车桥后桥减速器壳体、夹具自动更换系统，以提高工艺可调性；以及纳入柔性制造系统等。

车桥后桥减速器壳体是组合机床的主要部件之一，按专门要求进行设计，由通用零件组成。

其主要作用是，根据被加工零件的加工要求，安排各主轴位置，并将动力和运动由电机或动力部件传给各工作主轴，使之得到要求的转速和转向。

车桥后桥减速器壳体按其结构大小，可分为大型车桥后桥减速器壳体和小型车桥后桥减速器壳体两大类。

大型又可分为通用车桥后桥减速器壳体和专用车桥后桥减速器壳体两种。

专用车桥后桥减速器壳体根据加工零件特点，及其加工工艺要求进行设计，由大量的专用零件组成，采用刚性主轴来保证加工孔的精度。

通用多轴箱按专用要求设计，由通用零件及少量专用零件组成，采用非刚性主轴，加工时，需由导向装置引导刀具来保证被加工孔的位置精度。

1.2设计目的及要求

1.2.1目的

机械制造技术基础是以机械制造工艺技术设备为主要内容的技术科学，是机械类专业的一门主要课程，具有很强的实践性。

因此在完成了理论教学和实践教学后，还需要对学生进行机械零件加工工艺设计的实际训练，使学生通过工艺设计获得综合运用所学过的全部相关课程（如机械制造技术基础，互换性及技术测量，金属学与热处理学）进行零件工艺及结构设计的基本能力，能根据被加工零件的技术要求，运用夹具设计的基本原理和方法，学会拟订夹具设计方案，完成夹具结构设计，初步具备设计出高效、省力、经济合理并能保证加工质量的专用夹具的能力，培养学生熟悉并运用有关手册、标准、图表等技术资料的能力，进一步培养学生识图、制图、运算和编写技术文件等基本技能。

1.2.2要求

掌握编制机械加工工艺规程的方法，能正确解决中等复杂程度零件在加工中的工艺问题。

根据已学的知识，提高结构设计的能力，通过设计夹具的训练，根据被加工零件要求，设计出能保证加工技术要求，经济、高效的工艺装备。

认真复习设计有关的知识，并查阅有关的资料，手册让学生会使用与机械加工工艺和工装设计有关的手册及图纸资料。

1.3机械加工工艺设计的现状

机械制造业是国民经济的支柱产业，现代制造业正在改变着人们的生产方式、生活方式、经营管理模式乃至社会的组织结构和文化。

生产的发展和产品更新换代速度的加快，对生产效率和制造质量提出了越来越高的要求，也就对机械加工工艺等提出了要求。

在实际生产中，由于零件的生产类型、形状、尺寸和技术要求等条件不同，针对某一零件，往往不是单独在一种机床上用某一种加工方法就能完成的，而是需要经过一定的工艺过程。

因此，我们不仅要根据零件具体要求，选择合适的加工方法，还要合理地安排加工顺序，一步一步地把零件加工出来。

1.3.1机械加工工艺规程制订

生产过程是指将原材料转变为成品的全过程。

它包括原材料的运输、保管于准备，产品的技术、生产准备、毛坯的制造、零件的机械加工及热处理，部件及产品的装配、检验调试、油漆包装、以及产品的销售和售后服务等。

机械工工艺过程是指用机械加工方法改变毛坯的形状、尺寸、相对位置和性质使其成为零件的全过程。

机械加工工艺过程的基本单元是工序。

工序又由安装、工位、工步及走刀组成。

规定产品或零件制造过程和操作方法等工艺文件，称为工艺规程。

机械加工工艺规程的主要作用如下：

1.机械加工工艺规程是生产准备工作的主要依据。

根据它来组织原料和毛坯的供应，进行机床调整、专用工艺装备的设计与制造，编制生产作业计划，调配劳动力，以及进行生产成本核算等。

2.机械加工工艺规程也是组织生产、进行计划调度的依据。

有了它就可以制定进度计划，实现优质高产和低消耗。

3.机械加工工艺规程是新建工厂的基本技术文件。

根据它和生产纲领，才能确定所须机床的种类和数量，工厂的面积，机床的平面布置，各部门的安排。

1.3.2机械加工工艺规程的种类

机械加工工艺过程卡片和机械加工工序卡片，是两个主要的工艺文件。

对于检验工序还有检验工序卡片；自动、半自动机床完成的工序，还有机床调整卡片。

机械加工工艺过程卡片是说明零件加工工艺过程的工艺文件。

机械加工工序卡片是每个工序详细制订时，用于直接指导生产，用于大批量生产的零件和成批生产中的重要零件。

1.3.3制订机械加工工艺规程的原始资料

制订机械加工工艺规程时，必须具备下列原始资料：

1.产品的全套技术文件，包括产品的全套图纸、产品的验收质量标准以及产品的生产纲领。

2.毛坯图及毛坯制造方法。

工艺人员应研究毛坯图，了解毛坯余量，结构工艺性，以及铸件分型面，浇口、冒口的位置，以及正确的确定零件的加工装夹部位及方法。

3.车间的生产条件。

即了解工厂的设备、刀具、夹具、量具的性能、规格及精度状况；生产面积；工人的技术水平；专用设备；工艺装备的制造性能等。

4.各种技术资料。

包括有关的手册、标准、以及国内外先进的工艺技术等。

第2章加工零件的工艺设计

2.1计算生产纲领，确定生产类型

如零件图所示为车桥后桥减速器壳体零件，该产品年产量为2000台，设其备品率为15%，机械加工废品率为2%，现制定该零件的机械加工规程。

技术要求：

1、未注明的铸造圆角半径为2～3。

2、退火处理。

N=Qn（1+a%+b%）

=2000×1×（1+15%+2%）件/年

=2340件/年

车桥后桥减速器壳体零件的年产量为2340年/件，现已知该产品属于轻型机械，查阅教材生产类型与生产纲领的关系，确定其生产类型为中批生产。

2.2零件的分析

车桥后桥减速器壳体零件的图样的视图正确、完整，尺寸、公差及技术要求齐全。

由零件图可知其材料为ZG45。

该材料具有较高的强度、耐磨性、良好的切削性能，适用于承受较大的应力，要求耐磨的零件。

总之而言，该零件外型轮廓不大，各表面精度、尺寸精度都不高。

2.3确定毛坯

根据车桥后桥减速器壳体零件材料ZG45确定毛坯为铸件，又已知零件生产纲领为2340件/年，该零件轻型机械，可知，其生产类型为中批量生产，毛坯的铸造方法选用砂型机器造型。

为清除残余应力，铸造完成后应安排人工时效。

2.3.1铸件尺寸公差

铸件尺寸公差分为16级，由于是中批生产，毛坯制造方法采用砂型机器造型，由工艺手册查得，铸件尺寸公差等级为CT10级，选取铸件错箱值为1.0mm。

2.3.2铸件机械加工余量

对中批量生产的铸件加工余量由工艺手册查得，选取MA为G级，查得铰孔单边加工余量为0.1mm，扩孔单边加工余量为0.9mm，端面粗铣余量为3.5mm，所以各表面的总余量见表1.1。

由工艺手册可得铸件主要尺寸公差见表1.2。

表2.1各加工表面总余量/mm

加工表面

基本尺寸

加工余量等级

加工余量数值

说明

E面

16

G

3.5

单面加工余量

E′面

16

H

3.5

单面加工余量

D面

16

G

3.5

单面加工余量

C面

16

H

3.5

单面加工余量

F面

8

H

3.5

单面加工余量

孔Φ9H9

Φ9

H

1

扩孔和铰孔的单边总加工余量

孔2—Φ6H9

Φ6

H

0.1

铰孔单边的加工余量

表2.2主要毛坯尺寸及公差/mm

零件尺寸

加工余量

毛坯尺寸

公差CT

16

3.5及3.5

23

11

16

3.5及3.5

23

11

8

3.5

11.5

10

Φ16

0

Φ16

11

Φ12

0

Φ12

10

Φ12

0

Φ12

10

2.3.3零件—毛坯综合图

零件—毛坯综合图一般包括以下内容：

铸造毛坯形状、尺寸及公差、加工余量与工艺余量、铸造斜度及圆角、分型面、浇冒口残根位置、工艺基准及其他有关技术要求等。

零件—毛坯综合图上技术条件一般包括下列内容。

（1）合金牌号。

（2）铸造方法。

（3）铸造的精度等级。

（4）未注明的铸造斜度及圆角半径。

（5）铸件的检验等级。

（6）铸件综合技术条件。

（7）铸件交货状态。

如允许浇冒口残根大小等。

（8）铸件是否进行气压或液压试验。

（9）热处理硬度。

零件—毛坯综合图如下图2.1所示。

图2.1

2.4工艺规程设计

2.4.1定位基准的选择

本零件是一个带角度的铸造车桥后桥减速器壳体，总的各种精度要求不高。

为了避免不必要的基准误差，各端面加工采用了互为基准原则，加工两个Φ6H9孔时采用了Φ9H9孔及端面定位，这就使加工遵循了“基准重合”的原则，即设计基准与工序基准重合。

2.4.2选择加工设备及工艺装备

由于生产类型为中批量生产，且零件的加工精度要求也不是很高，故加工设备宜以通用机床为主，辅以少量专用机床。

其生产方式为以通用机床加专用夹具为主，辅以少量专用机床的流水生产线。

工件在各机床上的装卸及各机床间的传送均由人工完成。

确定工序尺寸一般的方法是由加工表面的最后工序往前推算，最后工序的工序尺寸按零件图样的要求标注。

当无基准转换时，同一表面多次加工的工序尺寸只与工序（或工步）的加工余量有关。

有基准转换时，工序尺寸应用工艺尺寸链解算。

第3章组合机床设计

3.1制定工艺方案

零件加工工艺方案将决定组合机床的加工质量、生产效率、总体布局和夹具结构等。

通过对被加工零件为车桥后桥减速器壳体分析，其材料为HT20-40，硬度为HB175-255。

因此选用粗镗、半精镗、精镗的工艺方法。

由于所加工零件是孔径较大的多层壁孔，所以主轴选用非刚性主轴。

3.2确定切削用量及选择刀具

确定工序间余量：

为使加工过程顺利进行并稳定保证加工精度，必须合理地确定工序余量。

根据《组合机床设计》[1]P52生产中出常用的组合机床对孔加工的工序间余量，见表3-1

表3-1孔加工常用工序余量

加工工序

加工孔径（mm）

直径上工序间余量（mm）

粗镗

≥φ40

≥6~7

半精镗

φ20~φ80

0.7~1.2

φ80~φ150

1.0~1.5

＞φ150

1.3~1.6

精镗

~φ30

0.20~0.25

φ30~φ130

0.25~0.40

＞φ130

0.35~0.50

根据生产经验，在组合机床上进行孔加工的切削用量，推荐按表3-2选取。

表3-2镗孔的切削用量

工序

刀具材料

υ（米/分）

f（毫米/转）

粗镗

硬质合金钢

20~25

0.25~0.80

半精镗

硬质合金钢

30~50

0.40~1.50

精镗

硬质合金钢

70~90

0.12~0.15（H7）

3.3确定切削力、切削扭矩、切削功率及刀具耐用度

根据选定的切削用量（主要指切削速度υ及进给量f），确定切削力，作为选择动力部件及夹具设计的依据；确定切削扭矩，用以确定主轴及其他传动件（齿轮、传动轴等）的尺寸；确定切削功率，用以选择主传动电机（一般指动力箱电机）功率；确定刀具耐用度，用以验证所选刀具是否合理。

根据生产实践及试验研究成果，已经整理出来的硬质合金镗刀在灰铸铁材料上镗孔的切削力P、切削扭矩M、切削功率N、刀具耐用度T的计算公式由《组合机床设计参考图册》[2]P10可知如下：

刀具耐用度：

×KT2KT3KT4KT5KT6KT7

（1）

轴向力：

Px=0.051t1.2f0.65HB1.1Kpx2

（2）

周向力：

Pz=5.14tf0.75HB0.55Kpz2Kpz3（3）

切削功率：

（4）

运用以上公式借助Excel软件计算出加工各孔的刀具耐用度如表3-3所示，加工各孔受的轴向力、径向力、切削功率如表3-4所示。

表3-3刀具耐用度

孔直径

υ

t

s

HB

kt2

kt3

kt4

kt5

kt6

kt7

耐用度T

粗镗

150

53.5

2.2

0.2

220

0.77

1

0.77

1

0.59

1

258.4

110

38

2.42

0.4

220

0.77

1

0.59

1

0.59

1

289.1

110

30

2.55

0.4

220

0.77

1

0.59

1

0.59

1

289.1

120

39.87

2.5

0.267

220

0.77

1

0.59

1

0.59

1

256.9

80

31

2.6

0.267

220

0.86

1

0.33

1

0.59

1

258.8

90

37.7

2.7

0.2

220

0.86

1

0.33

1

0.59

1

258.8

100

31.5

2.2

0.2

220

0.86

1

0.33

1

0.59

1

256.9

半精镗

150

45

1.5

0.4

220

0.77

1

0.77

1

1

1.5

380.6

110

45

1.2

0.4

220

0.77

1

0.59

1

1

1.5

291.7

110

45

1.1

0.4

220

0.77

1

0.59

1

1

1.5

291.7

120

45

1.1

0.4

220

0.77

1

0.59

1

1

1.5

291.7

80

45

1.1

0.4

220

0.86

1

0.33

1

1

1.5

326.3

90

45

1

0.4

220

0.86

1

0.33

1

1

1.5

292.1

100

45

1

0.4

220

0.86

1

0.33

1

1

1.5

326.3

精镗

150

60

0.4

0.12

220

0.77

1

0.77

1

1

1.61

313.9

110

60

0.38

0.12

220

0.77

1

0.59

1

1

1.61

312.3

110

60

0.35

0.12

220

0.77

1

0.59

1

1

1.61

312.3

120

60

0.35

0.12

220

0.77

1

0.59

1

1

1.61

312.3

80

60

0.3

0.12

220

0.86

1

0.33

1

1

1.61

267.2

90

60

0.3

0.12

220

0.86

1

0.33

1

1

1.61

267.2

100

60

0.3

0.12

220

0.86

1

0.33

1

1

1.61

267.2

表3-4加工各孔受的轴向力、径向力、切削功率

孔直径

t

f

HB

Kpx2

Kpz2

Kpz3

轴向力Px

圆周力Pz

切削功率N

粗镗

150

4.9

0.5

220

1.14

0.96

1

94.13

279.25

1.83

110

4.5

0.4

220

1.14

0.96

1

73.51

216.93

1.42

110

4.5

0.4

220

1.14

0.96

1

73.51

216.93

1.42

120

4.5

0.45

220

1.14

0.96

1

79.36

236.97

1.55

80

4.5

0.4

220

1.14

0.96

1

73.51

216.93

1.42

90

4.5

0.4

220

1.14

0.96

1

73.51

216.93

1.42

100

4.5

0.45

220

1.14

0.96

1

79.36

236.97

1.55

半精镗

150

1.2

0.4

220

1.14

0.96

1

15.05

57.85

0.38

110

1.2

0.4

220

1.14

0.96

1

15.05

57.85

0.38

110

1.2

0.4

220

1.14

0.96

1

15.05

57.85

0.38

120

1.2

0.4

220

1.14

0.96

1

15.05

57.85

0.38

80

1.2

0.2

220

1.14

0.96

1

9.59

34.40

0.22

90

1.2

0.2

220

1.14

0.96

1

9.59

34.40

0.22

100

1.2

0.2

220

1.14

0.96

1

9.59

34.40

0.22

精镗

150

0.4

0.14

220

1.14

0.96

1

2.04

8.77

0.06

110

0.3

0.13

220

1.14

0.96

1

1.37

6.23

0.04

110

0.3

0.13

220

1.14

0.96

1

1.37

6.23

0.04

120

0.3

0.13

220

1.14

0.96

1

1.37

6.23

0.04

80

0.3

0.12

220

1.14

0.96

1

1.30

5.86

0.04

90

0.3

0.12

220

1.14

0.96

1

1.30

5.86

0.04

100

0.3

0.12

220

1.14

0.96

1

1.30

5.86

0.04

3.4被加工零件图

图3-1被加工零件图

3.5、组合机床“三图一卡”

3.5.1内容

加工示意图是在工艺方案和机床总体方案初步确定的基础上绘制的。

是表达工艺方

案具体内容的机床工艺方案图。

它是设计刀具、辅具、夹具、多轴箱和液压、电气系统以及选择动力部件、绘制机床总联系尺寸图的主要依据；是机床总体布局和性能的原始要求；也是调整机床和刀具所必需的重要文件。

3.5