某汽车后桥减速器壳工艺规程设计及其夹具设计

引言

毕业设计是学生的最后一个教学环节，我这次毕业设计的题目是某汽车后桥减速器壳工艺规程设计及其夹具设计。

汽车在正常行驶时，发动机的转速很高，只靠变速箱来降低，会使变速箱的尺寸增大。同时，转速下降，扭矩必然增加，也就加大了变速箱与变速箱后一级传动机构的传动负荷。因此，在动力向左右驱动轮分流的差速器之前需要设置一个主减速器。而主减速器壳是汽车后桥主减速器的一部分。主减速器壳体加工精度的高低直接影响着差速器壳及主、被动齿轮的配合精度，因而其加工工艺直接影响车桥和整车质量。

我此次毕业设计的任务是对汽车后桥减速器壳进行工艺分析并且设计其夹具。经过查阅相关资料，并且结合所学的机械知识，对该零件进行工艺分析，确定出合理的加工工艺方案，并选择切削用量及其工艺装备。了解零件的结构特点及技术要求，查阅相关书籍，例如夹具方面的教材及图册，经过反复的研究、设计、比较、试验，最终设计出一套合理的夹具，即车法兰止口的夹具。

最后在老师和同学的帮助下，经过不断地修改、检查，最终完成了汽车后桥减速器壳工艺规程及其夹具设计。

本次毕业设计使我在机械方面受益匪浅。特别是刘老师在工作中对我的耐心辅导，他对学生强烈的责任感和严谨的治学态度，无不给我以深刻的影响。

由于类似的大型课题很少接触，经验能力方面的欠缺，错误之处一定存在，恳请各位老师给予批评指正，以便今后的工作尽善尽美。

目录

目录 (2)

第1章零件的分析 (4)

1.1减速器壳在汽车上的位置及功用 (4)

1.2减速器壳的结构特点及技术要求 (4)

1.2.1结构特点 (4)

1.2.2技术要求分析 (5)

第2章工艺规程的设计 (7)

2.1生产类型的确定 (7)

2.1.1生产纲领的确定 (7)

2.1.2零件年产量的确定 (7)

2.1.3生产类型的确定 (7)

2.1.4生产类型对应的工艺特征 (7)

2.2毛坯的选择 (8)

2.2.1铸件的精度等级选择： (8)

2.2.2毛坯余量及偏差的选择 (8)

2.3各加工表面的加工方法的选择 (10)

2.3.1加工方法的确定 (10)

2.3.2加工阶段的划分 (12)

2.4制定加工工艺路线 (13)

2.5工艺方案的分析 (17)

2.6确定各工序的加工余量、工序尺寸、切削用量及工时定额 (18)

2.6.1确定各工序的加工余量 (18)

2.6.2确定各工序的工序尺寸 (19)

2.6.3确定各工序的切削用量 (20)

2.6.4确定各工序的工时定额 (26)

2.7确定各工序的工艺装备和机床的选择 (43)

2.7.1刀具的选择 (43)

2.7.2量具的选择： (44)

2.7.3夹具的选择 (45)

2.7.4机床设备的选择： (46)

2.8选择定位基准的原则 (46)

2.8.1粗基准的选择 (46)

2.8.2精基准的选择 (47)

2.9合理夹紧方法的确定 (48)

2.9.1夹紧力的方向 (48)

2.9.2夹紧力的作用点 (48)

第3章夹具的设计 (50)

3.1夹具设计的目的 (50)

3.2所设计夹具的工序内容、工序所用的机床和刀具 (50)

3.2.1 工序内容 (50)

3.2.2 工序所用的机床和刀具 (51)

3.3夹具设计满足的要求 (51)

3.4定位基准及定位元件的选择 (51)

3.5夹紧元件的选择 (52)

3.6定位误差的计算 (53)

3.6.1产生定位误差的原因 (53)

3.6.2定位误差的计算 (53)

3.7切削力及夹紧力计算 (55)

结论 (57)

致谢 (58)

参考文献 (59)

附录A (65)

附录B (72)

第1章零件的分析

1.1减速器壳在汽车上的位置及功用

汽车正常行驶时，发动机的转速通常在2000至3000r/min左右，如果将这么高的转速只靠变速箱来降低下来，那么变速箱内齿轮副的传动比则需很大，而齿轮副的传动比越大，两齿轮的半径比也越大，换句话说，也就是变速箱的尺寸会越大。另外，转速下降，而扭矩必然增加，也就加大了变速箱与变速箱后一级传动机构的传动负荷。所以，在动力向左右驱动轮分流的差速器之前设置一个主减速器，可使主减速器前面的传动部件如变速箱、分动器、万向传动装置等传递的扭矩减小，也可变速箱的尺寸质量减小，操纵省力。

由此可见，主减速器是汽车后桥上的重要零件之一。其功用是：改变旋转轴线方向，降低转数，增大转矩，以保证汽车在良好的道路上具有足够的牵引力和适当的速度；以及当发动机纵置时具有改变转矩旋转方向的作用。

现代汽车的主减速器，广泛采用螺旋锥齿轮和双曲面齿轮。双曲面齿轮工作时，齿面间的压力和滑动较大，齿面油膜易被破坏，必须采用双曲面齿轮油润滑，绝不允许用普通齿轮油代替，否则将使齿面迅速擦伤和磨损，大大降低使用寿命.

主减速器壳体是汽车底盘重要零件之一，即是汽车后桥主减速器的一部分。主减速器壳体组件主要对差速器组件及主、从动齿轮组件起定位和支承作用；其加工精度的高低直接影响着差速器壳及主、被动齿轮的配合精度，因而其加工工艺直接影响车桥和整车质量。

1.2 减速器壳的结构特点及技术要求

1.2.1结构特点

主减速器的结构要求是：在结构上使主动和从动锥齿轮有足够的支承刚度，使其在传动过程中不至于发生较大变形而影响正常啮合；有必要的啮合调整装置。由于减速器壳是一个壳体零件，其结构比较复杂，通常整体结构是铸造出来的。其中主减速器壳体

组件的结构包括：主减速器壳、轴承座、垫圈及螺栓。

在机械制造业中，通常按照零件加工工艺过程的相似性，对结构复杂的各种零件大体分为轴类零件、套类零件、盘环类零件、叉架类零件以及箱体等五大类型。这几类零件的结构形状、精度要求各具特点，加工所用的设备、工装差异较大。

1.2.2技术要求分析

主减速器壳的加工包括了平面加工、外圆加工、孔系加工和轴承孔的加工等等。在此基础上需要对某些表面进行粗、精加工；轴承孔的加工精度均较高，需要进行精加工。

1.平面的表面粗糙度及几何形状、位置精度

大法兰Φ279下端面（即T1面）的表面粗糙度值为Ra1.6μm，保证尺寸10.

轴承压盖接合面（即T4面）的表面粗糙度值为Ra1.6μm,保证尺寸，该面的平面度允差为0.05。

2.轴承孔内表面的表面粗糙度及几何形状、位置精度

差速器壳轴承孔2—Φ（与轴承压盖联接后一起加工）的表面粗糙度值为

Ra1.6μm；圆度允差为0.010，圆柱度允差为0.010;以A-B为基准的同轴度允差为

Φ0.025；以C-D为基准的垂直度允差为100：0.04.

3.外圆表面的表面粗糙度及几何形状、位置精度

法兰止口Φ外圆表面的表面粗糙度值为Ra6.3μm。

4.法兰孔内表面的表面粗糙度及几何形状、位置精度

12－Φ通孔的表面粗糙度值为Ra3.2μm，位置准确度误差为0.15.

12—Φ20深度为5的孔，表面粗糙度值为Ra12.5μm.

5.同轴线孔内表面的表面粗糙度及几何形状、位置精度

Φ80孔的表面粗糙度值为Ra1.6μm，该孔的圆柱度允差为0.008；以C-D为基准，保证T2面的垂直度允差为0.04，同轴度允差为Φ0.025。

Φ孔的表面粗糙度值为Ra0.8μm。

Φ孔的表面粗糙度值为Ra1.6μm（内表面）和Ra6.3μm（台阶面），该孔的圆柱度允差为0.010；以C-D为基准，保证T3面的垂直度允差为0.04，同轴度允差为Φ0.025。

6.倒角的表面粗糙度及几何形状、位置精度

Φ80孔的倒角0.5×45°，其表面粗糙度值为Ra12.5μm。

Φ孔的倒角1×45°，其表面粗糙度值为Ra12.5μm。

第2章工艺规程的设计

2.1生产类型的确定

2.1.1生产纲领的确定

由设计题目给定：年产量为5000台，即生产汽车后桥减速器壳的件数年产量为3000件，即3000件/年。

2.1.2零件年产量的确定

根据文献【5】第130页公式=N·n·(1+α%)·(1+β%)可知：

=5000×1×（1+5%）×（1+2%）

=5355（件）（2.1）式中：—零件的年产量件／年

N —产品的年产量N=5000台

n —产品中此零件的数目n=1

β%—零件的备品率β%=5%

α%—零件的废品率α%=2%

2.1.3生产类型的确定

由公式（2.1）=5355（件），查文献【5】第130页表5.6知，属于中批生产类型。

2.1.4生产类型对应的工艺特征

1．毛坯制造

采用铸件，原因是减速器壳形状复杂、不易加工，加工余量小并且生产率高。

2．材料

由于减速器壳的结构复杂，整体结构是铸造而成的，故应选择易于成型、切削性、吸振性、耐磨性均较高，同时价格低廉的QT400-15球墨铸铁为毛坯材料，这类铸铁有较高的韧性、塑性以及耐蚀性。

3．夹具

由于属于中批生产，所以夹具一般采用气动夹具或液动夹具，有些还采用机械夹具。其中采用定尺寸刀具法加工可以达到精度要求。

4．机床布局：应采用流水形式排列，工序分散，并且使生产中节拍相等。

5．互换性原则：完全互换法

6．刀具与量具：采用生产率较高的刀具和量具

2.2毛坯的选择

根据减速器壳的结构、性能选择减速器壳的材料为QT400-15，材料的硬度为HB121--163.

2.2.1铸件的精度等级选择：

根据文献【5】第130页表5.6可知减速器壳属于成批生产，与锻件同铸件的精度等级比起来，选10级精度。

2.2.2毛坯余量及偏差的选择

根据文献【3】第392-402页表8-9、表8-10、表8-12、表8-15、表8-17、表8-27和表8-28确定各工序的毛坯余量及偏差。

1．确定各工序的毛坯余量

工序5：1）车法兰止口Φ外圆表面： 5.3mm

2）车大法兰Φ279下端面（即T1面）： 2.2mm

3）车轴承压盖接合面（即T4面）： 2.2mm

4）车差速器壳轴承孔2—Φ（与轴承压盖联接后一起加工）：

4.3mm（双边余量）

工序6：加工法兰孔：1）12-Φ9 9mm（双边余量）

2）12-Φ20 11 mm（双边余量）工序7-工序9：

1）车Φ80孔，深度为50:14mm（双边余量）

2）车Φ孔，深度为14: 3.75mm（双边余量）

3）车Φ孔，深度32: 16mm（双边余量）

工序10：粗磨Φ孔，深度为14：0.25mm（双边余量）2. 确定各工序的偏差

工序5：1）车法兰止口Φ235外圆表面：下偏差：-0.047

2）车大法兰Φ279下端面（即T1面）：

查文献【3】第403页表8-31可知，公差：±0.020mm 3）车轴承压盖接合面（即T4面）：

查文献【3】第403页表8-31可知，公差：±0.020mm 4）车差速器壳轴承孔2—Φ90（与轴承压盖联接后一起加工）：上偏差：+0.023 下偏差：-0.012

工序6：加工法兰孔：12-Φ9的上偏差：+0.09

工序7-工序9：

1）车Φ80孔：

Φ80孔深度为14，上偏差：+0.20

Φ80孔深度为36，上偏差：-0.008；下偏差：-0.04

2）车Φ84孔，深度为14: 上偏差：+0.014

3）车Φ100孔，深度32: 上偏差：-0.010；下偏差：-0.045 工序10：粗磨Φ84孔，深度为14：上偏差：+0.014

3.毛坯图

如下面图2.1和图2.2所示：

2.3各加工表面的加工方法的选择

2.3.1加工方法的确定

本零件的加工表面有外圆、轴承孔、平面、法兰孔等，材料为QT400-15，根据文献【5】第137-138页表5.7、表5.8、表5.9，确定各加工表面的加工方法如下：

1．轴承压盖接合面（即T4面）

表面粗糙度值要求达到Ra1.6μm，需进行粗车—半精车—精车

2. 差速器壳轴承孔2—Φ（与轴承压盖联接后一起加工）

表面粗糙度值要求达到Ra1.6μm，需进行粗镗—半精镗—精镗

3. 大法兰Φ279下端面（即T1面）

表面粗糙度值要求达到Ra1.6μm，需进行粗车—半精车—精车

4. 加工法兰孔

12－Φ通孔，粗糙度值要求达到Ra3.2，需进行钻孔和铰孔；

12－Φ20，深度为5，粗糙度值要求达到Ra12.5，需进行扩孔。

5.法兰止口Φ外圆表面

表面粗糙度值要求达到Ra6.3μm，需进行粗车—半精车

6.车Φ80孔，深度为50

表面粗糙度值要求达到Ra1.6μm，需进行粗镗—半精镗—精镗

倒角0.5×45°的表面粗糙度值要求达到Ra12.5μm，需进行粗车

7.车Φ孔，深度为14

表面粗糙度值要求达到Ra0.8μm，需进行粗镗—半精镗—精镗—粗磨