大噸位卡車后橋殼的加工工藝設(shè)計(jì)

1、課程設(shè)計(jì)說明書課程設(shè)計(jì)說明書大噸位卡車后橋殼的加工工藝設(shè)計(jì)目錄一、橋殼性能要求及材料的確定 21性能要求22材料確定23毛坯零件圖。2二、零件工藝路線 21毛坯件制造方法的選擇22. 后續(xù)加工方法23. 毛坯結(jié)構(gòu)分析3三、各工藝方法的加工工序31. 鑄造32. 預(yù)先熱處理33. 機(jī)械加工44. 最終熱處理4四、各加工工序的具體內(nèi)容41. 鑄造具體內(nèi)容42. 預(yù)先熱處理具體內(nèi)容53. 機(jī)械加工具體內(nèi)容54. 最終熱處理具體內(nèi)容12五、工藝設(shè)備、工裝、夾具的選擇131. 機(jī)床132. 切削工具133. 夾具工具134. 量檢具13六、總結(jié)與體會(huì)131、 橋殼性能要求及材料的確定1.性能要求重型卡車

2、后橋殼作為驅(qū)動(dòng)橋殼，是汽車的主要零件之一，它的功用是支承并保護(hù)主減速器、差速器和半軸等，使左右驅(qū)動(dòng)車輪的軸向相對(duì)位置固定；另外驅(qū)動(dòng)橋橋殼是汽車上重要的承載件和傳力件。驅(qū)動(dòng)橋的橋殼不僅支承汽車重量，將載荷傳遞給車輪，而且還承受由驅(qū)動(dòng)車輪傳遞過來的牽引力、制動(dòng)力、側(cè)向力、垂向力以及反力矩，并經(jīng)懸架傳給車架。在汽車行駛過程中，受道路條件的影響，橋殼會(huì)受到車輪與地面間產(chǎn)生的沖擊載荷，可能引起橋殼變形或折斷。因此，驅(qū)動(dòng)橋殼應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度、剛度和良好的動(dòng)態(tài)特性，且質(zhì)量要小，并便于主減速器的拆裝和調(diào)整。2.材料確定橋殼材料通常可采用球墨鑄鐵、可鍛鑄鐵或鑄鋼鑄造，由于可鍛鑄鐵具有較高的強(qiáng)度、塑性和沖擊韌性，

3、適于制造形狀復(fù)雜、承受沖擊和振動(dòng)載荷的薄壁零件，故本設(shè)計(jì)采用可鍛鑄鐵（ KTH350-10）。3.毛坯零件圖2、 零件加工工藝路線1.毛坯件制造方法的選擇現(xiàn)代汽車，尤其重型汽車，其驅(qū)動(dòng)橋殼承載很重，多采用使用整體式橋殼結(jié)構(gòu)。常見的整體式橋殼制造方式有整體鑄造式、鋼板沖壓焊接式、鋼管擴(kuò)張成形式等。整體鑄造式橋殼是汽車發(fā)展史上最早采用的結(jié)構(gòu)，主要優(yōu)點(diǎn)在于剛性好、塑性變形小、強(qiáng)度高、易鑄成等強(qiáng)度梁，可根據(jù)各截面不同的強(qiáng)度要求設(shè)計(jì)鑄造不一樣的壁厚。砂型鑄造可以鑄造外形和內(nèi)腔十分復(fù)雜的毛坯，能適應(yīng)各種大中小型鑄件，且鑄件形狀與零件尺寸比較接近，減少切削加工余量。本設(shè)計(jì)采用砂型鑄造的方法來完成毛坯件的加工

4、。2. 后續(xù)加工方法后續(xù)加工為：預(yù)先熱處理（石墨化退火）機(jī)械加工最終熱處理（淬火+回火）3.毛坯結(jié)構(gòu)分析為進(jìn)一步提高整體鑄造式橋殼的強(qiáng)度和剛度，常在橋殼兩端壓入較長的無縫鋼管作為半軸套管，每邊半軸套管與橋殼的壓配表面共四處，由里向外逐漸加大配合面的直徑，以得到較好的壓配效果。鋼板彈簧座與橋殼鑄成一體，故在鋼板彈簧座附近橋殼的截面可根據(jù)強(qiáng)度要求鑄成適當(dāng)?shù)男螤睿ǔ６酁榫匦?。安裝制動(dòng)底板的凸緣與橋殼鑄在一起。橋殼中部前端的平面用于安裝主減速器及差速器總成，對(duì)于重卡常將后蓋與橋殼做成一體。3、 各工藝方法加工工序的制定制定工藝路線的出發(fā)點(diǎn)是：在保證零件的尺寸精度、位置精度和幾何外形等技術(shù)要求的前提下

5、，制定出更合理、更經(jīng)濟(jì)和更高效的加工方法。1. 鑄造2.預(yù)先熱處理(1)升溫；(2)第一階段石墨化；(3)中間階段冷卻；(4)第二階段石墨化；(5)出爐冷卻3.機(jī)械加工（1）粗車220、110、160外圓及其端面（2）粗鏜65、66、67、70孔（3）精車220、110外圓，精車220端面（4）銑彈簧座平面（5）精鏜65、66、67、70孔（6）中間檢查（7）粗鏜330孔、粗銑88前端面（8）精鏜330孔、精銑88前端面（9）鉆8×14孔（10）攻12×M12螺紋（11）鉆2×24孔（12）清洗（13）檢驗(yàn)4.最終熱處理采用整體淬火（1）淬火（2）回火4、 各加工

6、工序具體內(nèi)容的制定1. 鑄造具體內(nèi)容設(shè)計(jì)工藝的過程中要考慮的問題。 （1）由于零件基本尺寸、體積較大，壁厚不均勻，凝固時(shí)容易造成較大的溫度差，鑄件收縮時(shí)產(chǎn)生較大的應(yīng)力，導(dǎo)致產(chǎn)生裂紋、縮孔缺陷。 （2）零件熱節(jié)多且分散（端蓋部位、兩半軸與后蓋過渡處），補(bǔ)縮困難。而且這些熱節(jié)部位是要配鉆螺紋孔或光孔的位置，內(nèi)部組織要求致密。 （3）零件工藝要求嚴(yán)格，不得有氣孔、夾渣、縮松及縮孔缺陷。鑄造工藝方案的確定 （1）造型及砂芯 橋殼形狀復(fù)雜，尺寸大，可采用樹脂樹脂自硬砂手工造型，提高了鑄件的尺寸精度，改善了表面粗糙度，機(jī)械加工余量小，廢品率低。造型前需要對(duì)樹脂砂強(qiáng)度進(jìn)行試驗(yàn)，滿足工藝要求后方可使用，樹脂樹

7、脂自硬砂砂砂型的剛度高，熱穩(wěn)定性好，因此，有助于鑄件在凝固期石墨化膨脹的自補(bǔ)縮。 （2）澆注位置和分型面的確定 根據(jù)后橋殼鑄件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，可采用水平澆注位置，從鑄件的最大截面分型，即在橋殼左右兩半軸的中間截面分型，帶有后蓋的部分位于上型，有利于增加砂芯的穩(wěn)定性及定位準(zhǔn)確性。 采用從中間分型，可以降低砂箱高度，避免模樣在一箱內(nèi)過高，出現(xiàn)澆不到、冷隔等缺陷，有利于造型及合型澆注，中間部分組織均勻、對(duì)稱，力學(xué)性能良好。 零件橫向尺寸較大，采用對(duì)稱澆注系統(tǒng)，兩側(cè)同時(shí)澆注，增快澆注速度，均勻鐵液，可以在一定程度上減小可鍛鑄鐵澆注時(shí)的氧化傾向，并在鑄件壁厚較大處設(shè)置內(nèi)澆道，以增加補(bǔ)縮效果。 鑄造工藝參數(shù)的

8、選擇 工藝參數(shù)的選擇是鑄造工藝設(shè)計(jì)的重要內(nèi)容，對(duì)指導(dǎo)鑄造工藝設(shè)計(jì)與鑄造生產(chǎn)具有重要作用，主要包括以下內(nèi)容。 （1）鑄造收縮率 樹脂自硬砂的砂型和砂芯在高溫澆注后易失去強(qiáng)度，因此其潰散性好，鑄造合金在凝固和冷卻過程中收縮受到的阻力小，所以其收縮率要比粘土砂的大，在設(shè)計(jì)時(shí)砂型選取1%1.2%、砂芯0.8%1.0%的收縮率。 （2）機(jī)械加工余量 樹脂自硬砂的砂型和砂芯的熱穩(wěn)定性好，剛度高，澆注過程中型壁位移小，鑄件的尺寸精度高，因此其機(jī)械加工余量比粘土砂的小，加工余量的等級(jí)可以選擇得高一些，基本上選擇24mm。 （3）起模斜度 樹脂自硬砂經(jīng)硬化反應(yīng)達(dá)到一定強(qiáng)度后才可起模，但此時(shí)砂型的強(qiáng)度已經(jīng)很高，起

9、模比較困難，因此用于樹脂自硬砂造型的模樣，其起模斜度比粘土砂造型時(shí)要大。 （4）吃砂量吃砂量對(duì)樹脂自硬砂造型來說是一個(gè)重要的工藝參數(shù)。由于樹脂砂的強(qiáng)度高，可以采用較小的吃砂量，進(jìn)一步提高砂型的透氣性，從而減少鑄件產(chǎn)生氣孔缺陷的機(jī)率。砂型的頂面、底面取50100mm，模樣距砂箱壁的吃砂量取2050mm。2. 預(yù)先熱處理具體內(nèi)容升溫對(duì)于可鍛鑄鐵，滲碳體的分解首先要求形成石墨核心，由于在滲碳體與其周圍固溶體的界面上存在有大量的空位等晶體缺陷，石墨晶核首先在這里形成。第一階段石墨化即高溫石墨化階段，保溫溫度900970。高溫石墨化的主要目的是使自由滲碳體和共晶滲碳體分解。中間階段冷卻 爐冷，以較快速度

10、（100/h）冷卻至720750第二階段石墨化即低溫石墨化階段，保溫溫度720750。高溫石墨化的主要目的是使自由滲碳體和共晶滲碳體分解。出爐冷卻空冷，以27/h速度緩冷，得到鐵素體基體可鍛鑄鐵。3. 機(jī)械加工具體內(nèi)容基準(zhǔn)的選擇根據(jù)基準(zhǔn)選擇原則，后橋殼體的粗基準(zhǔn)可以選擇70毛坯表面，也可以選擇220端法蘭外圓的毛坯面?？紤]到孔比外圓難加工，為保證加工孔時(shí)余量均勻，在刀桿剛性一定的情況下，容易保證孔的精度和孔與外圓的同軸度要求，在加工330孔、凸臺(tái)平面、220法蘭上孔組時(shí)，由于這些要素的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)是套管孔的軸線，所以就選用了已加工好的套管孔作為這些要素的精基準(zhǔn)。毛坯余量的確定： 汽車后橋殼體材料為

11、可鍛鑄鐵，采用砂型鑄造I級(jí)精度。 根據(jù)參考文獻(xiàn)機(jī)械加工實(shí)用手冊(cè)可確定毛坯鑄件的尺寸公差等級(jí)為CT10，底、側(cè)面余量等級(jí)MA-G，頂面、孔為MA-H。確定各面加工余量及尺寸公差等級(jí)如下表所示：加工余量及尺寸公差等級(jí)加工面加工余量加工方法公差等級(jí)220法蘭外圓5粗車-精車IT12-7110、160外圓4粗車-精車IT12-7110端面2×3粗車-精車IT12-7220法蘭兩端面2×3粗車-精車IT12-7160端面2×3粗車-精車IT12-765、66、67、70孔3.5粗鏜-精鏜IT12-8彈簧座平面140×1142×3粗銑IT12330孔2.5

12、粗鏜-精鏜IT12-888前端面2.5粗銑-精銑IT12-78×14孔鉆削IT1212×M12孔攻螺紋IT12工序流程：工序一1. 粗車220法蘭外圓 確定背吃刀量：單邊總余量h=5mm，留0.5mm作為精車余量，故粗車切削深度=4.5mm 確定進(jìn)給量f：查手冊(cè)得f=1.0-1.2mm/r，取f=1.0 mm/r,走刀次數(shù)i=1 選擇切削速度v：查手冊(cè)得v=0.7m/s 機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速n：n=58r/min 機(jī)動(dòng)時(shí)間：=(+)×i/(f×n) 16.5s2. 粗車110法蘭外圓確定背吃刀量：單邊總余量h=4mm，留0.3mm作為精車余量，故粗車切削深度=3

13、.7mm 確定進(jìn)給量f：查手冊(cè)得f=1.0-1.2mm/r，取f=1.1 mm/r,走刀次數(shù)i=1選擇切削速度v：查手冊(cè)得v=0.5m/s機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速n：n=97r/min，機(jī)動(dòng)時(shí)間：=(+)×i/(f×n) 35s3. 粗車160法蘭外圓確定背吃刀量：單邊總余量h=4mm，留0.5mm作為精車余量，故粗車切削深度=3.5mm 確定進(jìn)給量f：查手冊(cè)得f=1.0-1.2mm/r，取f=1.1 mm/r,走刀次數(shù)i=1選擇切削速度v：查手冊(cè)得v=0.6m/s機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速n：n=68r/min機(jī)動(dòng)時(shí)間：=（)/2+×i/(f×n) 12s4. 粗車110端面確

14、定背吃刀量：單邊總余量h=3mm，留0.2mm作為精車余量，故粗車切削深度=2.6mm 確定進(jìn)給量f：查手冊(cè)得f=1.0-1.4mm/r，取f=1.1 mm/r,走刀次數(shù)i=1選擇切削速度v：查手冊(cè)得v=0.5m/s機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速n：n=84r/min機(jī)動(dòng)時(shí)間：=（)/2+×i/(f×n) 17s5. 粗車220法蘭兩端面確定背吃刀量：單邊總余量h=3mm，留0.5mm作為精車余量，故粗車切削深度=2.5mm 確定進(jìn)給量f：查手冊(cè)得f=1.0-1.4mm/r，取f=1.1 mm/r,走刀次數(shù)i=1選擇切削速度v：查手冊(cè)得v=0.7m/s機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速n：n=61r/min 機(jī)動(dòng)

15、時(shí)間：=（)/2+×i/(f×n) 21s工序二1. 粗鏜65孔確定背吃刀量：單邊總余量h=3.5mm，留0.5mm作為精車余量，故粗車切削深度=3mm確定進(jìn)給量f：查手冊(cè)得f=0.2mm/r,走刀次數(shù)i=1 選擇切削速度v：查手冊(cè)得v=60m/min 機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速n：n=265r/min 機(jī)動(dòng)時(shí)間：=(+)×i/(f×n) 33s2. 粗鏜66孔切削參數(shù)同1機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速n：n=262r/min機(jī)動(dòng)時(shí)間：=(+)×i/(f×n) 41s3. 粗鏜67孔切削參數(shù)同1機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速n：n=258r/min機(jī)動(dòng)時(shí)間：=(+)×i/(

16、f×n) 52s4. 粗鏜70孔切削參數(shù)同1機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速n：n=248r/min機(jī)動(dòng)時(shí)間：=(+)×i/(f×n) 77s工序三1. 精車220法蘭外圓 確定背吃刀量： =0.5mm 確定進(jìn)給量f：查手冊(cè)得f=0.4mm/r,走刀次數(shù)i=1 選擇切削速度v：查手冊(cè)得v=125m/min機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速n：n=180r/min機(jī)動(dòng)時(shí)間：=11s2. 精車110法蘭外圓確定背吃刀量： =0.3mm 確定進(jìn)給量f：f=0.2 mm/r,走刀次數(shù)i=1選擇切削速度v：查手冊(cè)得v=140m/min機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速n：n=403r/min機(jī)動(dòng)時(shí)間：=23s3. 精車160法蘭外圓確定

17、背吃刀量：= 0.5mm 確定進(jìn)給量f：查手冊(cè)得f=0.4 mm/r,走刀次數(shù)i=1選擇切削速度v：查手冊(cè)得v=120m/min機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速n：n=237r/min機(jī)動(dòng)時(shí)間：=19s4. 精車110端面確定背吃刀量：=0.2mm 確定進(jìn)給量f：查手冊(cè)得f=0.2 mm/r,走刀次數(shù)i=1選擇切削速度v：查手冊(cè)得v=150m/min機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速n：n=433r/min機(jī)動(dòng)時(shí)間：=18s5. 精車220法蘭兩端面確定背吃刀量：=0.5mm確定進(jìn)給量f：f=0.6 mm/r,走刀次數(shù)i=1 選擇切削速度v：查手冊(cè)得v=90m/min 機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速n：n=130r/min 機(jī)動(dòng)時(shí)間：=19s工序四粗銑

18、兩140×114彈簧座平面選用直徑為80mm的銑刀。確定背吃刀量：=3mm確定進(jìn)給量f：確定每齒進(jìn)給量，根據(jù)參考文獻(xiàn)機(jī)械加工實(shí)用手冊(cè)，取每轉(zhuǎn)進(jìn)給量=2mm/r，則=2/20=0.1mm,走刀次數(shù)i=1選擇切削速度v：查手冊(cè)得v=65m/min機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速n：n=259r/min機(jī)動(dòng)時(shí)間：=13s工序五1.精鏜65孔確定背吃刀量： =0.5mm確定進(jìn)給量f：查手冊(cè)得f=0.1mm/r,走刀次數(shù)i=1選擇切削速度v：查手冊(cè)得v=80m/min機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速n：n=386r/min機(jī)動(dòng)時(shí)間：=392.精鏜66孔切削參數(shù)同1，機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速n：n=380r/min機(jī)動(dòng)時(shí)間：=503.精鏜67孔切

19、削參數(shù)同1，機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速n：n=375r/min機(jī)動(dòng)時(shí)間：=674.精鏜70孔切削參數(shù)同1，機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速n：n=359r/min機(jī)動(dòng)時(shí)間：=88工序六中間檢查 外觀檢查 100% 橋殼總長1617-1623 5% 油封軸頸109.56-109.21 5% 外圓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. 粗鏜330孔確定背吃刀量：單邊總余量h=2.5mm，留0.5mm作為精車余量，故粗車切削深度=2mm確定進(jìn)給

20、量f：查手冊(cè)得f=0.3mm/r,走刀次數(shù)i=1選擇切削速度v：查手冊(cè)得v=144m/min 機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速n：n=134r/min 機(jī)動(dòng)時(shí)間：=58s2. 粗銑88前端面選用直徑為40mm的銑刀。確定背吃刀量：總余量h=2.5mm，留0.5mm作為精車余量，故粗車切削深度=2mm ，=2mm確定進(jìn)給量f：確定每齒進(jìn)給量，根據(jù)參考文獻(xiàn)機(jī)械加工實(shí)用手冊(cè)，取每轉(zhuǎn)進(jìn)給量=2.5mm/r，則=2/20=0.125mm,走刀次數(shù)i=1選擇切削速度v：查手冊(cè)得v=20m/min 機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速n：n=159r/min 機(jī)動(dòng)時(shí)間：=11s工序八1. 精鏜330孔確定背吃刀量： =0.5mm確定進(jìn)給量f：查手冊(cè)得

21、f=0.18mm/r,走刀次數(shù)i=1選擇切削速度v：查手冊(cè)得v=186m/min 機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速n：n=182r/min 機(jī)動(dòng)時(shí)間：=49s2. 精銑88前端面選用直徑為40mm的銑刀。確定背吃刀量： =0.5mm確定進(jìn)給量f：確定每齒進(jìn)給量，根據(jù)參考文獻(xiàn)機(jī)械加工實(shí)用手冊(cè)，取每轉(zhuǎn)進(jìn)給量=2mm/r，則=2/20=0.1mm選擇切削速度v：查手冊(cè)得v=30m/min機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速n：n=239r/min機(jī)動(dòng)時(shí)間：=10s工序九鉆8×14孔確定背吃刀量： =7mm確定進(jìn)給量：根據(jù)手冊(cè)查得進(jìn)給量f=0.36mm/r,走刀次數(shù)i=1確定切削速度：根據(jù)手冊(cè)得v=0.36 m/s，主軸轉(zhuǎn)速n=517

22、r/min，根據(jù)立式鉆床Z525型主軸轉(zhuǎn)速表，取545r/min，實(shí)際切削速度：v= =26m/min機(jī)動(dòng)時(shí)間：=45s工序十攻12×M12螺紋根據(jù)參考手冊(cè)查得進(jìn)給量f=1.75mm/r，取攻絲時(shí)的切削速度為：v=0.17m/s=10.2m/min，轉(zhuǎn)速為：n=1000×10.2/3.14/10.2=318r/min,根據(jù)立式鉆床Z525型主軸轉(zhuǎn)速表，選取機(jī)床轉(zhuǎn)速為n=272r/min。則實(shí)際的切削速度：v=10.3m/min機(jī)動(dòng)時(shí)間：=52工序十一鉆2×24孔確定背吃刀量：=12mm確定進(jìn)給量：根據(jù)手冊(cè)查得進(jìn)給量f=0.5mm/r 確定切削速度：根據(jù)手冊(cè)得v=0

23、.3 m/s，主軸轉(zhuǎn)速n=239r/min，根據(jù)立式鉆床2525型主軸轉(zhuǎn)速表，取,272r/min實(shí)際切削速度：v=20.5m/min機(jī)動(dòng)時(shí)間：=37s工序十二清洗在溫度為8090含1.62.0%的蘇打水溶液中清洗零件，清洗后內(nèi)腔中不能有可見屑。工序十三檢驗(yàn) 外觀檢查 100% 孔330-330.36 ,Ra6.3, 5% 尺寸87.15-88, Ra6.3, 5%4. 最終熱處理具體內(nèi)容淬火的目的是獲得普通冷卻條件下不能得到的急冷組織，以提高鑄件的硬度、耐磨性和綜合力學(xué)性能。回火則是淬火處理的一種后處理工序，其目的是減小淬火中產(chǎn)生的應(yīng)力。 淬火：加熱至840870，保溫1h，使機(jī)體奧氏體化，

24、然后淬入加熱和攪拌的80105油中，得到硬度為555627HBW的馬氏體及貝氏體的機(jī)體組織。 回火:回火處理時(shí)間2h，回火溫度550650，可根據(jù)斷面厚度及淬火組織調(diào)整?；鼗鹛幚砗笥捕?41321HBS。五、 工藝設(shè)備、工裝、夾具的選擇1. 機(jī)床（1）多刀半自動(dòng)車床C7632（2）組合鏜床2A455b（3）組合鏜床2A455a（4）兩面四軸組合銑床2A418（5）單軸立式鏜床1C-200（6）立式鉆床Z5252.切削工具（1）70°外圓車刀（2）硬質(zhì)合金端面銑刀（3）方桿通孔鏜刀（4）圓柱形銑刀（5）直柄長麻花鉆（6）細(xì)柄機(jī)用絲錐3.夾具工具：（1）自定位可漲心軸保證孔定位；（2）彈簧夾套用于加工外圓表面時(shí)定心，保證外圓與軸孔同軸度；（3）自定心虎鉗用于鏜孔定心；（4）V形塊用于銑平面時(shí)的定位。4.量檢具卡板檢測(cè)外圓尺寸游標(biāo)卡尺、內(nèi)徑百分表檢測(cè)內(nèi)圓尺寸內(nèi)螺紋千分尺檢測(cè)螺紋尺寸六、 總結(jié)與體會(huì)經(jīng)過這一個(gè)星期的努力，終于徹底的做完了課程設(shè)