拖拉机差速器零件的机械加工工艺规程设计.doc

编号 本科生毕业论文拖拉机差速器零件的机械加工工艺规程设计Tractor differential components of the machining process planning design学 生 姓 名刘振生专 业机械设计制造及其自动化学 号070311226指 导 教 师张学忱学 院机电工程学院2011年 6 月 摘 要本文主要设计拖拉机差速器零件的机械加工工艺过程卡，已知此差速器壳零件的生产类型为大批量生产，所以初步确定工艺安排基本倾向为：加工过程划分阶段；工序适当集中；加工设备以通用设备为主，大量采用专用工装。这样准备工作及投资少、投产快、生产效率高，转产容易。拖拉机差速器是驱动轿的主件，它将动力传到车轮上，同时，允许两轮以不同的轮速转动。从而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。关键词：差速器壳 工艺规程 拖拉机AbstractThis paper mainly design tractor differential shell machining process card, known this differential shell parts production type for mass production, so is determined primarily for basic tendencies arrangement of technology: processing process divided stage; Process appropriate concentration; Processing equipment to universal equipment primarily, adopt a large number of special tooling. Such preparations and less investment, start-up fast high production efficiency, over easy.The driver of the tractor is main differential thing, it will power to the wheels, and at the same time, allowing two round as different wheel rotation. And meet the pure rolling on both sides as far as possible and the form of uniform of the road, reduce the friction of the tires and the ground.Keywords: differential mechanism process tractor 目录摘 要IAbstractII第1章绪论11课题研究背景12课题研究的意义13 国内外的研究动态24差速器今后的发展2第2章零件的分析42.1零件的作用42.2零件的工艺分析4第3章确定生产类型5第4章确定毛坯64.1 确定毛坯种类64.2 确定铸件加工余量及形状64.3绘制铸件零件图7第5章机械加工工艺规程设计85.1选择定位基准85.1.1粗准的选择85.1.2精基准的选择85.2制定工艺过程85.2.1 选择表面加工方法85.2.2 确定工艺过程方案8第6章加工设备与工艺装备的选择116.1机床的选择116.2 选择夹具116.3 选择刀具116.4选择量具116.4.1工序010粗加工可选用通用量具116.4.2工序070铣两端面，现按计量器具的测量方法极限误差选择其量具126.5选择工位器具12第7章确定工序尺寸137.1径向工序尺寸137.2轴向工序尺寸14第8章确定切削用量及时间定额188.1 工序010(粗车端面及外圆、粗镗内孔及弧面)切削用量及时间定额188.1.1工步1为后刀架粗车外端面，前刀架粗车内端面、188.1.2 工步2粗镗内孔的、的切削用量208.2工序020(粗车外圆 、及端面、)切削用量及时间定额238.2.1工步1为后刀架粗车外端面238.2.2工步2：粗车外圆、的切削用量248.3工序060（钻11-12.5mm孔和钻、扩、铰一个12.5H7孔）切削用量及基本时间268.3.1确定进给量f268.3.2确定切削速度v278.3.3校验机床扭矩及功率278.3.4基本时间计算T288.4工序070（铣两侧平面）切削用量及基本时间288.4.1选择刀具288.4.2确定背吃刀量298.4.3确定每齿进给量f298.4.4选择铣刀磨钝标准及寿命298.4.5确定切削速度v 和工作台每分钟进给量fm298.4.6基本时间T298.5其余工序切削用量及基本时间见工序卡29结 论30参考文献31致 谢32第1章绪论1课题研究背景目前国内的差速器产品的技术基本源自美国、德国、 日本等几个传统的工业国家，我国现有的技术基本上是引进国外的基础上发展的，而且已经有了一定的规模。但是目前我国的差速器没有自己的核心技术产品，自主开发能力仍然很弱。在差速器的技术开发上还有很长的路要走。2课题研究的意义拖拉机发动机的动力经离合器、变速器、传动轴，最后传送到驱动桥,再左右分配给半轴驱动车轮，在这条动力传送途径上，驱动桥是最后一个总成，它的主要部件是减速器和差速器。减速器的作用就是减速增矩，这个功能完全靠齿轮与齿轮之间的啮合完成，比较容易理解。而差速器就比较难理解，什么叫差速器，为什么要“差速”？当拖拉机转向时，车轮以不同的速度旋转。在转弯时，每个车轮驶过的距离不相等，即内侧车轮比外侧车轮驶过的距离要短。因为车速等于拖拉机行驶的距离除以通过这段距离所花费的时间，所以行驶距离短的车轮转动的速度就慢。同时需要注意的是：前轮较之后轮，所走过的路程是不同的。因此一个引擎或一个变速箱可以同时带动两个车轮。如果你的车上没有差速器，两个车轮将不得不固定联结在一起，以同一转速驱动旋转。这会导致拖拉机转向困难。此时，为了使拖拉机能够转弯，一个轮胎将不得不打滑。对于现代轮胎和混凝土道路来说，要使轮胎打滑则需要很大的外力，这个力通过车桥从一个轮胎传到另一个轮胎，这样就给车桥零部件产生很大的应力。拖拉机差速器是驱动轿的主件。它主要有三大功用：把发动机发出的动力传输到车轮上；充当拖拉机主减速齿轮，在动力传到车轮之前将传动系的转速减下来；将动力传到车轮上，同时，允许两轮以不同的轮速转动。从而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。拖拉机差速器原理结构图如下图。差速器原理实物图差速器在拖拉机上有很重要的意义，拖拉机除了直行，还要转弯。在转弯过程中，由于车体存在宽度，左右轮的回转半径是不一样大的，也就是说在转弯过程中，左右轮的转速是不一样的，可早期的拖拉机左右驱动轮为刚性连接，轮胎和机械部件在转弯过程中存在相当大的损耗，车辆的寿命受到严重的限制，路易斯.雷诺通过一个小小的齿轮机构解决了这个问题，并形象的将其命名为差速器。现代的差速器已经有了越来越优良的性能，能够实现车辆动力和操控性的完美结合。3 国内外的研究动态目前拖拉机在朝着经济性和动力性的方向发展，如何能够使自己的产品燃油经济性和动力性尽可能提高是每个拖拉机厂家都在做的事情，当然这是一个广泛的概念，拖拉机的每个部件都在发生着变化。差速器也不例外，尤其是那些对操控性有较高需求的车辆。国外的那些差速器生产企业的研究水平已经很高，而且还在不断地进步。国内的差速器起步较晚，目前的发展主要靠引进消化国外产品来满足需求。因此，我们要抓住市场机遇，在保证现有差速器生产和改进的同时，要充分认识到改革与发展的关系，更要认识到创新对发展的巨大推动作用。我们要紧随世界的步伐，使我们的产品向高技术含量，智能化得方向发展，开发出适合我国国情的，具有自主知识产权的新一代差速器。4差速器今后的发展目前中国的拖拉机上广泛采用的差速器为对称锥齿轮式差速器，具有结构简单、质量较小等优点。最近开发的新型锁式差速器，它的工作原理及与其他差速器的不同之处：当一侧轮子打滑时，普通开式差速器几乎不能提供任何有效扭矩给车辆，而锁式差速器则可以在发现车轮打滑后，锁定动力传递百分之百的扭矩到不打滑车轮，足以克服各种困难路面给车辆带来的限制。在牵引力测试、连续弹坑、V型沟等试验中，装有伊顿锁式差速器后，性能都超过了其他的车辆。因为只要驱动轮的任何一侧发生打滑空转以后，锁式差速器会马上锁止动力，并把全部动力转到另一有附着力的轮上，使车辆依然能正常向前或向后行驶。毫无疑问，更强的动力和安全性是差速器的最终目标。第2章零件的分析2.1零件的作用差速器壳是汽车差速器的一个主要零件之一。汽车差速器的功用是使左、右驱动轮以不等速旋转，以满足汽车转向运动时的需求。差速器壳以154h7外圆及端面为装配基准装配在大圆锥齿轮上，以130H7内孔及其断面为装配基准与差速器盖1装配，两端均以50k7为基准由圆锥滚子轴承7支撑，以2-22H8孔用来安装行星齿轮，差速器两半轴齿轮与行星齿轮啮合。并装入差速器壳与差速器盖中，形成一闭合的齿轮传动系统。2.2零件的工艺分析差速器壳图样的视图、尺寸、公差和技术要求齐全、正确；零件选用材料为QT450-10（抗拉强度450N/，延伸率10%）的强度、韧性和塑性，切削性能良好；结构工艺性比较好。该零件主要加工表面及技术分析如下：同轴孔57H7、130H7和同轴外圆50k7、154h7的同轴度、径向圆跳动公差等级为8-9级，表面粗糙度为Ra1.6um。加工时最好在一次装夹下将两孔或两外圆同时加工。与基孔有垂直要求的端面，其端面圆跳动公差等级为8级，表面粗糙度为Ra3.2um。工艺过程安排应该主要保证其位置精度。2-22H8孔，本身尺寸精度不难保证，两孔轴线的同轴度公差等级为9级和两孔公共轴线对基准孔（A1-A2）位置度公差值为0.06um，应予以重视。距离中心平面的两侧平面。表面粗糙度为Ra6.3um。12-12.5mm的孔，表面粗糙度为Ra12.5um。与基准孔（A1）的位置度公差为0.2mm，主要是保证装配时能够互换。根据各加工方法的经济精度及一般机床所能达到的位置精度，该零件没有很难加工的表面，上述各表面的技术要求采用常规加工工艺均可以保证。此外在加工过程中应注意到该零件属于薄壁壳体件，刚性较差的特点。第3章确定生产类型已知此差速器壳零件的生产类型为大批量生产，所以初步确定工艺安排基本倾向为：加工过程划分阶段；工序适当集中；加工设备以通用设备为主，大量采用专用工装。这样准备工作及投资少、投产快、生产效率高，转产容易。第4章确定毛坯4.1 确定毛坯种类首依据零件的材料来确定毛坯为铸件，并根据其结构形状、尺寸大小和生产类型，选用毛坯的铸造方法为金属模机造型。查机械制造常用资料及新旧标准对照手册（后称对照手册）55页表3-2选用铸件尺寸公差等级CT9级。4.2 确定铸件加工余量及形状机械制造常用资料及新旧标准对照手册选用加工余量为MA-G级，并查58页表3-8确定各个加工面的铸件机械加工余量，铸件的分型面的选者及加工余量如下表4-1所示：表4-1简图表面代号基本尺寸（mm）加工余量等级加工余量（mm）说明D1130H4孔，降一级，双侧加工D2122H4孔，降一级，双侧加工D3106H4孔，降一级，双侧加工D4145H4孔，降一级，双侧加工D5200G4侧面，双侧加工D6154G3侧面，双侧加工D7152G3侧面，双侧加工D8153G3侧面，双侧加工T1200H5.5顶面，降一级，单侧加工T287H3.5顶面，降一级，单侧加工T3106G3.5底面，单侧加工T4200G4.5底面，单侧加工T5153G3.5底面，单侧加工对于砂型铸造，根据对照手册铸件最小孔的直径，故本零件上直径22mm及以下尺寸的孔均不铸出。4.3绘制铸件零件图第5章机械加工工艺规程设计5.1选择定位基准5.1.1粗准的选择应该以内孔及端面为粗基准，先加工外圆以求内孔表面加工余量均匀，但是考虑到该大端面处在分型面上，而且属于浇注的顶面，缺陷多、误差大，故按“基准先行”的原则，以外圆及端面为粗准误差先加工内孔。由于铸件各个外圆表面的形成是在同一沙箱内，由同一型芯的各同轴圆表面得到，同轴度误差不大，所以为了装夹方便，选择外圆及端面做粗基准。5.1.2精基准的选择为了保证圆跳动的要求，内外圆柱表面均互为基准加工，并尽量遵循“基准重合”的原则。其余表面加工采用“一面两孔”的定位方式，即以130H7内孔及端面和12-12.5mm中的一个小孔为精基准。这样基准统一，定位稳定，夹具结构及操作也较简单。在铣平面及加工2-22H8的外圆孔时，若以12-12.5mm中的任何一个小孔直接作为定位基准，不但定位孔加工位置误差影响定位精度，孔本身的形状尺寸误差与影响重复定位精度。所以必须提高其中一个小孔的精度。5.2制定工艺过程5.2.1 选择表面加工方法根据各表面加工要求和各种加工方法所能达到的经济精度，查手册15-32表15-34选择零件主要表面的加工方法与方案如下：50k7外圆柱面D8：粗车（IT12）-半精车（IT9）-磨削（IT7）154h7：粗车（IT12）-半精车（IT9）-磨削（IT7）130H7内孔D1：粗镗（IT12）-半精镗（IT9）-精镗（IT7）57H7内孔D3：粗镗（IT12）-半精镗（IT9）-精镗（IT7）122H10内圆柱面D2：粗镗（IT12）-半精镗（IT10）12-12.5mm连接孔：只需要直接钻加工即可达到设计要求。但为了提高重复定位精度，保证2-22H8孔与侧平面的垂直度，保证精镗2-22H8孔时加工余量均匀，必须对其中作为定位基准的这一小孔进行钻-扩-铰，并做标记。即其加工方案为：钻（IT13）-扩(IT10)-铰（IT7）。5.2.2 确定工艺过程方案1、由于各表面加工方法及粗精基准已基本确定，现按照“先粗后精”、“先主后次”、“ 先面后孔”、“基准先行”的原则，初步拟订两种工艺过程方案，见下表。2、方案论证 两种方案的区别主要在工序040以后方案一的优点在于：粗精加工划分了明确的加工阶段；工序010-020为粗加工阶段，工序030-070为半精加工阶段，080-110为精加工阶段。各表面加工互不影响，精度逐渐提高，有利于保证表面加工质量。方案二的特点在于：基本遵循粗精加工划分阶段的原则。将精镗内孔及端面移前安排在工序050，为后续加工提供了精基准，使得2-22H8孔加工时基准重合，工艺尺寸链最短，同时也避免了精加工端面时断续切削。将2-22H8孔的钻、扩及精镗加工顺次连续安排在工序100磨外圆及端面之前，尽量减少外圆表面精加工后的磕碰。根据以上分析，确定方案二为差速器壳零件加工的工艺路线。表5-1方案一方案二工序号工序内容定位基准工序号工序内容定位基准铸坯铸坯010粗车端面 T1 T2、T3，粗镗内孔D1、D2、D3D3 T4010粗车端面 T1 T2、T3，粗镗内孔D1、D2、D3D6 T4020粗车外圆D6、D8、D5及端面T4/T5粗镗D4D1 T1020粗车外圆D6、D8、D5及端面T4/T5粗镗D4D1 T1030半精车端面T1、T2、T3，半精镗孔D1、D2、D3，倒角D6、T4030半精车端面T1、T2、T3，半精镗孔D1、D2、D3，D6、T4040半精车外圆D8、D6、D7，及端面T4、T5，倒角D1 T1040半精车外圆D8、D6、D7，及端面T4、T5，倒角D1 T1050钻12-12.5孔D1 T1内凸台050精车端面T1、T2，精镗内孔D1、D3。，倒角D6、T4060铣两侧平面一面两孔060钻12-12.5孔D1 T1内凸台070钻、扩2-22H8一面两孔070铣两侧平面一面两孔080精镗2-22H8一面两孔080钻、扩2-22H8一面两孔090精车端面T1、T2，精镗内孔D1、D3D6、T4090精镗2-22H8一面两孔100磨外圆D8及端面D1-D3、T1100磨外圆D8及端面、D6及端面T4D1-D3、T1110磨外圆D6及端面T4D1-D3、T1110去毛刺120去毛刺120检验130检验第6章加工设备与工艺装备的选择6.1机床的选择考虑是大批大量生产，应该尽可能的选择高效车床。工序010、030、050主要为内孔及端面的加工，特点是各孔都属同轴孔，用转塔车床加工很方便。另有内球面，其加工类似内孔的加工。既有外端面，又有内端面，故选用带有前后刀架的CB3463型程控半自动转塔车床。工序020、040为外圆及外端面的粗加工、半精加工，且有40B11孔（D4）需镗削，工布较多，为了方便刀具安装，提高生产率，选用C3163型转塔车床加工。根据车间设备情况，尽量选用或改用高效、高精度的组合机床。用卧式两面组合机床钻、扩2-22H8孔，用卧式单面组合机床精镗2-22H8孔。6.2 选择夹具除工序020可用通用三爪自定心卡盘外，其余工序均采用专用夹具。6.3 选择刀具 在机床上加工的工序，均选用YG6硬质合金车刀和镗刀，并尽量采用机夹可转为车刀。在组合机床上加工2-22H8孔，由于采用钻、扩、镗的工艺方案，故工序080可用钻-扩复合刀具一次加工。而工序090精镗2-22R8孔，因加工余量小，则选用高速钢内孔车刀。M131W万能外圆磨床的砂轮尺寸为（280*400）*50*203，差速器壳小外圆磨削属于深台阶磨削，砂轮外径应该大些。选外径为400mm，厚度50mm，内径203mm。本工序磨削外圆兼靠磨端面，故选代号为PZA的单面凹带锥砂轮，采用代号为A的棕刚玉磨料，磨料粒度号为80#，磨具硬度为中1级，组织号为5，为能较好的保持磨具的几何形状，选择代号为V的陶瓷结合剂，该磨具硬度的最高工作线速度为35m/s。所以砂轮的标志为“PZA400*50*203A80m5v35”。6.4选择量具6.4.1工序010粗加工可选用通用量具现按计量器具的不确定度选择量具：1）粗车端面保证轴向尺寸mm。查参考文献知计量器具不确定度允许在=0.029mm。查参考文献，选择分度值0.02mm的游标卡尺，其不确定度为U=0.02mm，可以选用。2）粗镗130H7孔至mm孔。查得=0.029，再查参考文献，同样可用分度值为0.02mm的游标卡尺。3）粗镗mm及孔。因孔位置不便测量，故设计专用塞规和专用非全型塞规。4）车削内端面、保证轴向尺寸mm和mm，查得=0.029mm，选分度值为0.02mm的游标卡尺。根据被检尺寸大小，本工序0-150/0.02游标卡尺;0-200/0.02游标深度尺；和塞规。6.4.2工序070铣两端面，现按计量器具的测量方法极限误差选择其量具为保证mm和mm尺寸；对尺寸，其公差等级为IT13-14级，查尺寸文献，精度系数K=10%，计量器具测量方法的极限误差，查参考文献，可选用分度值为0.02mm的游标卡尺。对于mm尺寸，查尺寸文献，精度系数K=10%，计量器具测量方法的极限误差，查参考文献，可选用分度值为0.02mm的游标卡尺量外尺寸时，测量的极限误差为40m，不能满足要求，故设计专用极限量规测量。根据被检尺寸大小，本工序选用的量具为0-150/0.02游标卡尺；专用极限量具。差速器壳为大批量生产，其他工序所用量具大部分为专用极限量规，详见工序卡。6.5选择工位器具为保证质量，防止工件的伤、污损，实施文明生产，应专门制作差上器壳专用周转车，要求每工序加工完毕后将工件放入专用车，排列整齐，避免磕碰。第7章确定工序尺寸7.1径向工序尺寸径向各圆柱表面加工时的工艺基准与设计基准重合。根据前面资料已初步确定工件各面的总加工余量，现在根据手册十五章有关资料确定各表面精加工、半精加工余量，由后向前推算尺寸，并确定起公差，见下表7-1：表7-1加工表面加工内容加工余量精度等级工序尺寸表面，粗糙度Ra（um）工序余量最小最大130H7（D1）铸件精车半精车粗车80.41.56.1CT9IT7IT9IT1212216321250.31.14.90.441.67.7122H10（D2）铸件半粗镗粗镗81.56.5CT9IT10IT12114321251.15.31668.157H7（D3）铸件粗镗半粗镗粗镗80.41.06.6CT9IT7IT9IT124911.6321250.3260.75.60.431.0747.940B11（D4）铸件粗镗88CT9IT11320.96.37.279.23154h7（D5）铸件磨削半精车粗车60.51.54CT9IT7IT9IT121601.216321250.41.12.80.541.65.6200外圆（D5）铸件粗车88CT9IT1212.56.69.86（D7）铸件半精车粗车642CT9IT11IT121581.26.31253.30.84.03.657k7（D8）铸件磨削半精车粗车60.41.24.4CT9IT7IT9IT121.63.212.50.2990.853.40.3981.2745.752-22H8孔镗孔扩孔钻孔0.21.8IT8IT10IT1216321250.1161.500.2331.88412.5H7（定位孔）铰孔扩孔钻孔0.150.85IT7IT9IT121.63.212.50.1070.670.1680.8937.2轴向工序尺寸轴向各断面加工定位基准多次相互转换，使之尺寸及偏差关系很复杂，余量核算也较复杂。现用工序尺寸联系图表法确定轴向工序尺寸。（1）按规定符号建立轴向工序尺寸联系图。其中C类尺寸为铸件尺寸，A类为机械加工工序尺寸，B类尺寸为最终保证尺寸。对未标注公差的轴向设计尺寸，其偏差按IT14级对称分布。（2）查表确定工序基本余量，根据手册取各端面磨削余量为0.5mm，精车余量为0.8mm，半精车余量1.2mm。前面已经确定毛坯余量，即可推知各端面粗加工余量。（3）由最终工序向前推算工序基本尺寸及毛坯尺寸。（4）查表确定基本工序尺寸的经济加工精度（5）由各加工方法的经济精度确定工序尺寸偏差。对直接保证设计尺寸的工序尺寸，可按设计尺寸偏差要求确定其尺寸精度。铸件尺寸按要求其公差带对称分布。其余独立的中间工序尺寸按“入体方向”确定偏差。（6）校核设计尺寸。除直接保证设计尺寸以外，可将其余每一个设计尺寸B分别作为封闭环。在工序尺寸联系图上从B尺寸两端向上在A类或C类工序尺寸中查找其组成环，建立工艺尺寸链。具体方法是：沿着封闭环尺寸两端上行查找组成环，遇见箭头及拐弯，继续沿此工序尺寸行进，遇见圆点继续向上，直至两端封闭。途中遇到的工序尺寸和该封闭环即形成了一个工艺尺寸链。注意：工序尺寸联系图中，A类工序尺寸和C类工序尺寸毛坯均为直接保证尺寸，所以在建立尺寸链校核设计尺寸时，只能做A类或C类尺寸中查找组成环。建立轴向工序尺寸工艺尺寸链图如下图7-1： 图7-1 轴向工序尺寸工序尺寸链在图a、b尺寸链中，A18为公共环。在图b、c、d尺寸链中，A14为公共环。在图c尺寸链组成环较多，组成环平均公差较小，故先解尺寸链图c。在尺寸链图c中，已知：=mm，（IT12），（IT11）, (IT),用中间计算法解算尺寸链。（1）为封闭环，、为增环，、为减环。（2）根据，求得=0.12mm（IT9IT10）（3）为半精车工序尺寸，此公差太小，故调整组成环公差。取mm.（IT11），（IT10），则=0.12mm，精度接近IT11级，能满足工艺要求。（4）求上下偏差 因为+8.5-9.3-95=19，所以=114.8mm。又因为ES+0-（-0.09）-0=0.5，所以ES=+0.41mm EI+（-0.06）-0-0.14=0，所以EI=+0.2，所以mm。按“入体原则”标注则为。在尺寸链d中，mm，解得,符合设计要求。对尺寸链b，已知，解算尺寸链得，取（IT1314），则实际保证的设计尺寸为，符合设计要求。对尺寸链a，已知，解得尺寸链，取，则，符合要求。其余B类尺寸均由有关工序尺寸直接保证，经查全部设计要求。（7）验算工序余量。一般情况下，在包含工序余量的工艺尺寸链中，工序尺寸是直接获得的，是尺寸链的组成环，加工余量是间接形成的，是尺寸链的封闭环。所以验算工序余量时，可分别以各工序余量为封闭环，通过工序尺寸联系图查找建立工艺尺寸链，验算最小、最大余量。对三环以上的尺寸链，可按概率法计算。例：以余量为封闭环的工艺尺寸链有四个组成环，见图。已知，。用概率计算法得，即，比较合适。 图6-2经验算，各工序极限余量均满足加工要求。第8章确定切削用量及时间定额8.1 工序010(粗车端面及外圆、粗镗内孔及弧面)切削用量及时间定额本工序选用CB3463型程控半自动转塔车床，专用夹具装夹，分两个工步：工步1为后刀架粗车外端面T1，前刀架粗车内端面T2、T3。工步2为转塔刀架粗镗内孔D1、D2、D3。表面粗糙度Ra12.5um。8.1.1工步1为后刀架粗车外端面，前刀架粗车内端面、（1）选择刀具 选择机夹可转位硬质合金车刀，查切削用量简明手册选用刀片材料选YG6牌号硬质合金。根据车床中心高（265mm），选刀杆尺寸BH=20mm30mm,刀片厚度为6.4mm。由参考文献选择车刀几何形状为平面带倒菱形，主偏角=，=，副偏角=，=，前角=，后角=，刃倾角=，=，刀尖圆弧半径=1mm。（2） 确定背吃刀量 、各端面加工余量均不太大，都可一次进给切完。即：= 3.5mm =4.78mm=2.0mm =3.81mm=2.3mm =4.23mm（3）确定进给量 根据参考文献，在粗车铸铁材料，刀杆尺寸为20mm30mm、=3-5mm、工件直径为100-600时：=0.8-1.6mm/r、端面采用组合刀杆多刀加工，查参考文献，在加工铸铁材料、镗杆直径为70mm，伸出长度为70mm，伸出长度为300mm，=8mm时，=0.7-1.0mm/rCB3463型车床的转塔刀架及前、后刀架均为液压无级调速，故按插入法初定：=1mm/r，= 0.8mm/r（4）选择刀具磨钝标准及寿命 根据参考文献，车刀后刀面最大磨损量取为0.8mm，车刀寿命为30min。（5）初定切削速度 采用查表法，按直径最大的端面，确定切削速度。当用YG6硬质合金车刀加工硬度为200-219HBS的铸铁材料，4mm，1mm/r时，切削速度=57m/min。查手册2表1.28,切削速度为=571.150.80.831.180.890.94m/min=43/min=r/min=68.4r/min按机床转速选择=71r/min实际切削速度为=m/min=44.6m/min=18.3m/min=12m/min（6）校验机床功率当HBS=160-245，4.8mm,4mm,4.8mm, 1.2mm/r, =0.96mm/r,切削速度49m/min, 20m/min, 14m/min时，消耗的功率为=3.4kw,=1kw,0.8kw。查手册，=0.89，则切削消耗功率为=3.40.89kw=3.03kw, =0.89kw, =0.80.89kw0.7kw。CB3463机床的主电动机功率为10kw，若取其效率为0.8，则100.8=8kw+=4.62kw。故可采用后刀架同时加工。8.1.2 工步2粗镗内孔的、的切削用量（1）选择刀具 选用偏头焊接车刀，镗杆直径依工件而定。刀片厚度4.5mm，刀具前刀面为平面带倒菱形，几何形状为=，=，=，=，=，=0.8mm。（2）确定背吃刀量 由于镗内孔D1、D2、D3的单面余量分别为3.05mm、3.25mm、3.3mm单面最大余量为分别为3.85mm、4.05mm、3.95mm，均可一次进给切完，故=3.05mm、=3.25mm、=3.3mm、（3）确定进给量 因为加工时用转塔刀架多刀加工，查手册2表1.5，在转塔车床上粗镗铸铁件，镗杆尺寸为60mm60mm，伸出长度为150mm，=+=7.80mm时=0.6-0.9mm/r考虑到镗时刀杆直径较小，故取=0.8mm/r依据确定的进给量对机床进给机构强度进行校验。CB3463转塔车床轴向最大切削抗力为=15000N。当可锻铸铁硬度为170-212HBS，6.8mm1.2mm/r, =,进给力=3290N。查机械制造工艺设计简明手册, 的修正系数为=1.17,=1.0,=1.0,故实际进给力为=32901.17N=3849.3N可见切削时的进给力远小于机床进给机允许的轴向最大切削抗力。故所选=0.8mm/r的进给量可用。（4）选择刀具磨钝标准及寿命 根据参考文献，镗刀后刀面最大磨损量取为0.8mm，采用焊接结构，刀具寿命为60min。（5）初定切削速度根据参考文献，当用YG6硬质合金车刀加工硬度为200-219HBS的铸铁材料，9mm，0.75mm/r时，切削速度=57m/min，切削速度修正系数为=1，=0.89, =0.8, =1, =0.9, =0.81, =0.94,故V=570.890.80.90.180.94m/min=27.8/min=r/min=69.7r/min按机床转速选与工步1相同的转速，即n=71r/m则实际切削速度为=12/min, =13.5/min，=12m/min（6）校验切削功率 由参考文献，按同时镗削、时校验。当HBS160-245，+7.3mm，f1=f30.96mm/min，29m/min, 14m/min时，Pc1=1.2Kw, Pc21Kw,即2.2Kw。切削功率修正系数查文献，=0.89，则实际切削功率为2.2*0.89Kw1.96Kw，远小于机床允许功率，故所以切削用量可行。最后确定的切削用量为主轴转速： n=71r/min前刀架： f=0.8mm/r，=18.3/min，=12m/min后刀架： f=1mm/rv=44.6m/min转塔刀架： f=0.8mm/r， =28.3/min，=26.8m/min =12m/min（7）时间定额1）基本时间 根据参考文献，前刀架切削的基本时间为后刀架切削的基本时间为因前后刀架同时加工，取较长时间为该工步的基本时间。则工步1的基本时间为0.73min。工步2转塔刀架切削的基本时间故本工序基本时间=（0.73+1.29）=2.02min2）辅助时间 在转塔车床上装卸工件时间为0.21min，操作机床时间为0.07min，前刀架快速进退0.09min，后刀架快速进退0.03min，转塔刀架快速进退0.09min，则测量工件时间为（0.08+0.11*2+0.13+0.09+0.59）=0.59min。本工序辅助时间为=（0.21+0.07+0.09+0.03+0.09+0.59）=1.08min3）布置工地、休息和生理需要时间 查参考文献，取该项时间的15.9%，即=（2.02+1.08）*15.9%=0.49min4）准备终结时间 按C3163转塔车床准备终结时间类比确定。固定部分28min，另加部分装卸夹具并校正15min、装卸镗杆（两个）2*2min=4min。即=（28+15+4）=47min本工序单件时间定额为=（2.02+1.08+0.49+47/400）=3.71min（式中N为投料批量）8.2工序020(粗车外圆 、及端面、)切削用量及时间定额本工序选用C3163型转塔车床，专用夹具装夹，分两个工步：工步1为后刀架粗车外端面、，工步2转塔架粗车外圆 、。表面粗糙度Ra12.5um。8.2.1工步1为后刀架粗车外端面（1）选择刀具 选择机夹可转位硬质合金车刀，查得参考文献刀片材料选YG6牌号硬质合金。根据车床中心高（265mm），选刀杆尺寸BH=20mm30mm,刀片厚度为6.4mm。由参考文献选择车刀几何形状为平面带倒菱形，主偏角=，=，副偏角=，=，前角=，后角=，刃倾角=，=，刀尖圆弧半径=1mm。（2）确定背吃刀量 、各端面加工余量均不太大，都可一次进给切完。即：= 2.8mm =2.3mm（3）确定进给量 根据参考文献手册，在粗车铸铁材料，刀杆尺寸为20mm30mm、=3-5mm、工件直径为100-600时：=0.8-1.6mm/rC3163型车床的转塔刀架及前、后刀架均为液压无级调速，故按插入法初定：= 1mm/r（4）选择刀具磨钝标准及寿命 根据参考文献，车刀后刀面最大磨损量取为0.8mm，车刀寿命为30min。（5）初定切削速度 采用查表法，按直径最大的端面，确定切削速度。当用YG6硬质合金车刀加工硬度为200-219HBS的铸铁材料，4mm，1mm/r时，切削速度=57m/min。切削速度为=711.150.80.831.180.890.94m/min=43/min=r/min=68.4r/min按机床转速选择=71r/min实际切削速度为=m/min=44.6m/min=11.15m/min（6）校验机床功率 由参考文献得，当HBS=160-245，4.8mm,4mm,1.2mm/r, 削速度49m/min, 20m/min,时，消耗的功率为=3.4kw,=1kw。查手册得，=0.89，则切削消耗功率为=3.40.89kw=3.03kw, =0.89kw。C3163机床的主电动机功率为7.5kw，若取其效率为0.8，则7.50.8=6kw+=3.92kw。故可采用后刀架同时加工。8.2.2工步2：粗车外圆、的切削用量（1）选择刀具 同样选用YG6牌号硬质合金。根据车床中心高（265mm）选刀杆尺寸BH=20mm30mm,刀片厚度为6.4mm。选择车刀几何形状为平面带倒菱形，主偏角=，=，副偏角=，=，前角=，后角=，刃倾角=，=，刀尖圆弧半径=1mm。（2）确定背吃刀量 粗车外圆的单面余量分别为2mm、2.2mm、4mm。均可一次进给切完，故=2mm、=2.2mm、=4mm、（3）确定进给量 因为加工时用转塔刀架多刀加工，查得：=0.6-0.9mm/r故取=0.8mm/r依据确定的进给量对机床进给机构强度进行校验。C3163转塔车床轴向最大切削抗力为=15000N。当可锻铸铁硬度为170-212HBS，6.8mm1.2mm/r, =,进给力=3290N。的修正系数为=1.17,=1.0,=1.0,故实际进给力为=32901.17N=3849.3N可见切削时的进给力远小于机床进给机允许的轴向最大切削抗力。故所选=0.8mm/r的进给量可用。（4）选择刀具磨钝标准及寿命 根据参考文献，车刀后刀面最大磨损量取为0.8mm，采用焊接结构，刀具寿命为60min。（5）初定切削速度 当用YG6硬质合金车刀加工硬度为200-219HBS的铸铁材料，4mm，1mm/r时，切削速度=57m/min。切削速度修正系数为=1，=0.89, =0.8, =1, =0.9, =0.81, =0.94,故V=571.150.80.830.180.890.94m/min=43/min=r/min=68.4r/min按机床转速选与工步1相同的转速，即n=71r/m则实际切削速度为=34.8m/min, =11.5/min，=44.6m/min最后确定的切削用量为主轴转速： n=71r/min前刀架： f=1mm/r，=44.6/min，=11.2m/min转塔刀架： f=0.8mm/r， =34.8m/min, =11.5/min，=44.6m/min（6）.时间定额工步1 前刀架切削的基本时间为=0.82min则工步1的基本时间为0.82min。工步2转塔刀架切削的基本时间=1.53min8.3工序060（钻11-12.5mm孔和钻、扩、铰一个12.5H7孔）切削用量及基本时间设备选用Z3025型摇臂钻床，刀具为高速钢标准钻头、高速钢扩孔钻、高速钢机用铰刀。8.3.1确定进给量f 按加工要求，查参考文献，依据Z3025摇臂钻床主轴进给量，确定钻孔进给量=0.3mm/r，扩孔进给量=0.63mm/r，铰孔进给量=1.6mm/r。由于孔径和深度均较小，亦可采用手工进给。确定的进给量尚需要满足钻床进给机构的要求，故需进行校验。Z3025摇臂钻床允许的最大进给力=7840N。查参考文献，当钻头直径14.5mm，进给量f0.33mm/r时，轴向力=2500N，其修正系数=1，=1.33，=0.9，即钻孔时的轴向力=2500*1*1.33*0.9N=2992.5N。由于，故=0.3mm/r可用。8.3.2确定切削速度v 根据参考文献，钻头后刀面最大磨损度取0.6mm，扩孔钻为0.8mm，铰刀为0.4mm。刀具寿命分别为60min、30min、60min。钻孔切削速度为16*0.75*0.84m/min=10.8m/min9.82m/min扩孔切削速度与钻孔取相同，即250r/min。铰孔切削速度根据参考文献，取6m/min，则152.8r/min根据钻床主轴转速选=125r/min。则实际切削速度为=4.91m/min8.3.3校验机床扭矩及功率查参考文献，当f0.33mm/r，13.3mm，=15Nm。扭矩的修正系数=1，即=15Nm。当铸铁硬度为170-230HBS，13.2mm，f0.38mm/r，v10m/min时，1Kw。Z3025摇臂钻床主轴最大扭矩=196N.m，主电动机功率=2.2*0.8Kw=1.76Kw（0.8为机床效率）。由于，故初选切削用量可用，即工序060的切削用量为钻11-12.5mm孔时，f=0.3mm/r n=250r/min v=9.82m/min钻11.5mm孔时，f=0.3mm/r n=250r/min v=9.03m/min扩12.35mm孔时，f=0.63mm/r n=250r/min v=9.7m/min铰12.5H7mm孔时，f=1.6mm/r n=125r/min v=4.91m/min8.3.4基本时间计算T 已知孔深l=8.5mm，并计算刀具切入长度钻孔扩孔铰孔对钻孔、扩孔的切出长度均取=4mm。查参考文献可得铰圆柱孔切出长度=14mm。钻一个孔的基本时间为0.22min扩孔的基本时间为0.1mm铰孔的基本时间为0.13mm本工序基本时间为2.87min8.4工序070（铣两侧平面）切削用量及基本时间该工序选用XA6132型万能铣床，采用专用夹具单面铣削，加工余量为1.5mm，侧平面加工高度为75mm。8.4.1选择刀具 根据参考文献，选择YG6硬质合金刀片。当背吃刀量=1.5mm，铣削宽度=76mm时，选择铣刀直径=100mm，刀具齿数Z=10。确定铣刀切削部分几何形状；=，=5 =0，=，=-20。8.4.2确定背吃刀量 本工序加工余量不大可一次完成，即=1.5mm8.4.3确定每齿进给量f 本工序要求加工表面粗糙度为Ra6.3um，根据参考文，取每转进给量=1mm/r，则=0.1mm/z。8.4.4选择铣刀磨钝标准及寿命 根据参考文献，后刀面最大磨损限度为0.5mm，刀具寿命为180min。8.4.5确定切削速度v 和工作台每分钟进给量fm 根据参考文献，当刀具寿命为180min，=1.5mm，0.1mm/z时，v124m/min，n=395r/min，=316mm/min。其修正系数为0.891.1所以 v=121.4m/min n=386.7r/min =309.4mm/min根据XA6132型万能铣床说明书选择n=375r/min =300mm/min则实际切削速度和每齿进给量为v=117.8m/min 0.08mm/z8.4.6基本时间T 经过计算侧平面铣削长度为30mm，根据参考文献，因为对称安装铣刀，且=0，入切量及超切亮取铣刀直径的一半。故铣削单侧平面的基本时间为=min=0.27min本工序基本时间为0.27*2=0.54min。8.5其余工序切削用量及基本时间见工序卡结 论通过本次设计使我对差速器壳的加工工艺过程有了比较全面的了解，在本次设计中充分运用到了所学的知识。首先机械加工工艺过程由若干个工序组成；而每个工序则又是由安装、工位、工步和走刀组成。在设计中确定加工阶段划分的选择原则：（1）粗加工阶段（2）半精加工阶段（3）精加工阶段（4）光整加工。通过对加工工序的划分可以保证加工质量，同时还可以提高机床的加工效率，又有利于机床的精度保证。切削加工顺序按照先粗后精、先面后孔、先主后次、先基准，后其他的顺序加工。同时也了解了机械加工机床以及刀具选用的原则。参考文献1 赵宏立. 机械加工工艺与装备M 北京：人民邮电出版社,2009.2.2 陈榕林,陆同理.机械制造常用资料及新旧标准对照手册M .中国劳动出版社.3 孙恒,陈作模.机械原理第七版M.北京:高等教育出版社,2006.4 甘永立.几何量公差与检测M .8版.上海科技技术出版社,2009.5 于骏一.机械制造技术基础M.北京:机械工业出版社,2004.6 陈宏钧.实用机械加工工艺手册M.北京:机械工业出版社,2003.7关慧贞，冯辛安.机械制造装备设计M. 3版 北京:机械工业出版社,20098濮良贵，级明刚.机械设计M. 8版 北京:高等教育出版社,2006.59 孔凌嘉简明机械设计手册M北京：北京理工大学出版社，2008.210 张金生等.机械制造工艺与夹具设计指导M.北京：机械工业出版社，1995.11 王启平.机械制造工艺学(第5版)M.哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，1999.12 薛顺源等.机床夹具设计M.北京:机械工业出版社，2001.13 SHEN Wei-ping; MAO Xiao-jie; WU Chuan-yu; NI Yong. Study of shoe last fixture design method J. Journal of Mechanical & Electrical Engineering, 2010, (04).14 Zhang Jun-chong. The design for fixture of milling machineJ. Mechanical Research & Application,2010, (02).15 GUO Yan