CA6140车床滤油器体工艺及夹具设计完整版.docx

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1、制造技术基础课程设计CA6140车床滤油器体1=目录一、零件的分析及生产类型的确定12、零件的作用13、零件的工艺分析24、零件的生产类型2二、 零件毛坯的设计21、选择毛坯42、毛坯尺寸公差与机械加工余量的确定33、确定毛坯尺寸34、设计毛坯图5三、 零件的加工工艺设计61、定位基准的选择62、零件表面加工方法的选择63、拟订工艺路线74、工艺方案的比较与分析9四、工序设计111、选择加工设备与工艺装备112、确定工序尺寸143、数控加工工序17a) 夹具的设计191、工件的定位192、夹紧装置213、定位误差分析224、对刀装置235、夹具体236、结构特点23六、 设计小结23七、 参考

2、文献24一、零件的分析及生产类型的确定1. 零件的作用“CA6140车床滤油器体”如图1所示。它位于车床主 轴箱上面，主要作用是给主轴箱内供油及对油液起冲作用，零件的两 段有两孔用于油液的进出，零件的中间有一个48h6的外圆柱面，用 于与主轴箱以基轴制形式联接。图1： CA6140车床滤油器体零件图2、零件的工艺分析“CA6140车床滤油器体”的各表面：(1) 、零件的左端面(用于精基准加工其他表面)；(2) 、螺栓孔3财9 (用于联接车床主轴箱，起固定作用)；(3) 、中心孔38 (用于过滤及缓冲油液)；(4) 、进出油孔2- 11(用于联接进出油装备，流通油液)；(5) 、外圆柱面48h6

3、 (用于与车床主轴箱联接)。各表面的相互精度要求有：(1) 、外圆柱面 48h6为基轴制联接，尺寸精度为IT6；(2) 、其他表面无特殊精度要求，除保证其表面粗糙度外，尺寸精 度为IT14。3、零件的生产类型依设计题目知：Qn=8000件/年；结合生产实际，备品率a和废品率p可以取为 a =5%, p =0.5%。由此可得，该零件的生产纲领N = Qn(1 + a )(1 + P )=8000 x (1 + 5%) (1 + 0.5%)=8442件/年C6140车床滤油器体的质量为1.1kg,查表可知其属轻型零件，生产类 型为中大批量生产。一、零件毛坯的设计1、选择毛坯根据生产纲领可知，CA6

4、140滤油器体属中大批量生产，零 件形状为非全圆柱体，可选零件材料为灰口铸铁，毛坯制造选用 铸造毛坯，这样毛坯与成品相似，加工方便，省工省料。为了提 高生产率，铸造方法选用砂型铸造，且为机器造型。2、毛坯尺寸公差与机械加工余量的确定(1) 、求最大轮廓尺寸根据零件图轮廓尺寸，可知，CA6140滤油器体最大轮廓尺寸为102mm o(2) 、选取公差等级CT铸造方法按机器造型、铸件材料按灰铸铁，查表得，公差等 级CT范围是812级，取为10级。(3) 、求铸件尺寸公差根据加工面的基本尺寸和铸件公差等级CT，查表得，公差 带相对与基本尺寸对称分布。(4) 、求机械加工余量等级铸造方法按机器造型、铸件

5、材料按灰铸铁，查表得，机械加 工余量等级范围是EG级，取为F级。、(5) 、求RAM (要求的机械加工余量)对所有的加工表面取同一个数值，由最大轮廓尺寸102mm、机械加工余量等级为F级，得RAM数值为1.5mm。3、确定毛坯尺寸上面查得的加工余量适用于机械加工表面粗糙度Ra 1.6m。Ra 1.6m，因此这些表面的 毛坯尺寸只需要将零件的尺寸加上余量值即可。零件上孔3- 9和进出有口尺寸较小，铸成实心；A面为单 侧加工，则R = F + RMA + CT/2=102 +1.5 + 3.6/2=105.3mm 38盲孔属内腔加工，根据零件分析， 38深度为65不变， 径向为R = F - RM

6、A - CT/2=38 - 2 x 1.5 - 2.6/2=33.7 mm 30盲孔属内腔，且此孔为非配合孔，用钻床锪出即可， 所以 30盲孔铸成实心。48h6外圆柱面的加工，即R = F + RMA + CT/2=48 + 2 x 1.5 + 2.8/2=52 .4mm如图2所示，由于巾38孔的深度和三角形台阶肩宽度的余 量和A面余量有关，A面增量a=105.3-102=3.3mm;所以 38孔 的毛坯深度=65+3.3=68.3mm;三角形台阶肩宽度 =34+3.3=37.3mm。项目A面。38径向。38轴向。48径向三角肩宽3-8 92- 8 118 30公差等级CT1010101010

7、一一加工面基本尺寸10238654834铸件尺寸公差3.62.6同A面2.8同A面一一机械加工余量等级FF同A面F同A面一一一RMA1.51.5同A面1.5同A面一一一毛坯基本尺寸105.333.768.352.437.3000图2：根据零件尺寸计算的毛坯尺寸综合上述，确定毛坯加工部分的尺寸，见表1所示。CA6140车床滤油器体毛坯（铸件）尺寸。单位：mm。表1：4、设计毛坯图（1）、确定圆角半径外圆角半径r=1mm;内圆角半径R=1mm;以上所取圆角半径数值能保证各表面的加工余量。（2）、确定拔模斜度本铸件最大尺寸为h=105.3mm，属25500mm的铸件，所以查表，取拔模斜度为1： 20

8、。（3）、确定分型面由铸件结构分析，选择左端面作为砂模铸造机器造型的分型面。（4）、确定毛坯的热处理方式灰铸铁滤油器毛坯铸造后应安排人工时效，温度500。550。， 进行消除残余应力，从而改善加工性。二、零件的加工工艺设计1、定位基准的选择本零件是不规则多孔零件体，其左端面是设计基准（亦是装配 基准和测量基准），为了避免由于基准不重合而产生的误差，应选左 端面为定位基准，即遵循“基准重合”的原则。在加工中还可遵循“互为基准”的原则，重复加工38孔和48 外圆柱面，使其中心线重合度较高，减小圆跳动度。2、零件表面加工方法的选择本零件有平面、内孔、外圆柱面、螺纹等加工，材料为HT15-33。 以公

9、差等级和表面粗糙度要求，参考本指南有关资料，其加工方法选 择如下：（1）、左端面左端面为精基准加工其它表面，表面粗糙度为Ra1.6 Rm，加工 方法为先车后磨。（2）、38mm 内孔未注公差尺寸，根据GB1800-79规定其公差等级按IT14,表面 粗糙度为Ra6.3顷，由于毛坯上已经铸造出孔留出加工余量，所以选 择先扩孔再铰孔即可达到要求。（3）、3-9 孔未注公差尺寸，根据GB1800-79规定其公差等级按IT14，表 面粗糙度为Ra6.3Rm，只需用 9mm麻花钻直接在其位置钻孔即 可。（4）、48外圆柱面公差等级为IT6,表面粗糙度为Ra1.6，加工方法可采用粗 车一一精车一一精磨。（

10、5）、进出油孔（2- 11）这两个孔用于联接油管，用于输通油液，密封性需要比较高。 连结部分采用螺纹联接。由于毛坯中这两孔是铸为实心，所以此 部分的加工为先锪沉头孔，然后在其位置钻 11孔，接着扩孔到 16深18mm，最后攻丝M18。3、拟订工艺路线制定工艺路线的出发点，应当是使其零件的几何形状，尺寸 精度及位置精度等技术要求能得到合理的保证，在生产纲领中已经 确定为成批生产的条件下，可以考虑采用通用机床配以专用夹具， 除此之外，应当考虑经济效果，以便使生产成本尽量下降。滤油器体加工包括各圆柱面、孔及端面的加工。按照先加工 基准面及先粗后精的原则，该零件加工可按下述工艺路线进行。(1)、工艺路

11、线方案一工序1机器砂型铸造毛坯；工序订检验，清砂；工序宙热处理；工序磨左端面；工序v钻 38内孔及3- 9孔；工序5粗车外圆 48；工序对加工出油口；工序v页加工进油口；工序1乂磨48外圆柱面；工序乂检验。(2) 、工艺路线方案二工序1机器砂型铸造毛坯；工序订检验，清砂；工序宙热处理；工序磨左端面；工序v车48外圆柱面；工序vi磨48外圆柱面；工序对钻3- 9孔；工序v页铣 30内孔面；工序1乂扩、铰 38孔；工序乂 38孔的倒角；工序乂1锪平 26；工序乂订加工进油口；工序乂宙加工出油口；工序乂检验。(3)工艺路线方案三工序1机器砂型铸造毛坯；工序订检验毛坯、清砂；工序iii热处理；工序iv

12、粗车左端面；工序v先锪30内孔面，再扩38内孔；工序5粗车48外圆，切退刀槽；工序对铰38内孔，内孔倒角；工序v页精车48外圆；工序1乂钻3- 9通孔；工序乂磨左端面；工序乂1加工出油孔；工序乂订加工进油孔；工序乂宙去毛刺；工序乂诙精磨48外圆；工序xv检验。4、工艺方案的比较与分析上述三个工艺方案的特点在于：方案一，将工序集中，但需要 专用机床才能达到加工要求。方案二，工序分散，但工艺按排的加 工达不到精度要求。方案三，也是分散工序，工艺安排合理，能满 足用通用机床加工并达到精度的要求，除了选择万能性通用机床加 工外，还要设计一些专用夹具，提高加工要求和质量。因此选用第 三个方案较合理，具体

13、如下： 工序1 机器造型砂模铸造毛坯； 工序订清砂，检验毛坯各尺寸，不得有砂眼缺陷；工序宙 热处理，人工时效温度500。550。，消除残余应力； 工序诙 夹外圆，粗车左端面； 工序v先锪30内孔面，再扩38内孔；工序5 粗车48外圆，切退刀槽； 工序对铰38内孔，内孔倒角； 工序v页精车48外圆； 工序1乂 钻3- 9通孔； 工序乂磨左端面；工序乂1加工出油孔（锪 26平面，钻 11孔，扩 16孔深18mm, 攻丝 M18x 1.5 深 14mm）；工序乂订 加工进油孔（锪 26平面，钻 11孔，扩 16孔深18mm, 攻丝 M18x 1.5 深 12mm）；工序乂宙用钳工去毛刺； 工序乂诙精

14、磨48外圆； 工序xv 检验，是否达到要求的精度和粗糙度。三、工序设计1、选择加工设备与工艺装备(1)、选择机床根据不同的工序选择机床。 工序1、ii、iii属于备坯阶段，不属于切削加工，由专门的车间负责。 工序1乂粗车左端面，选用卧式车床就能满足要求。本零件外廓尺寸不 大，精度要求不是很高，根据工厂内的现有设备一般最常用CA6140 型卧式车床加工。 5v先锪30内孔面，再扩38内孔，精度要求不高，选用立式钻 床进行加工。 工序宅粗车 48外圆柱面，在切退刀槽。加工中需要换刀具，刀架最 好是换位的，所以选择CA6140最经济。 工序对铰38内孔，内孔倒角，选钻床进行加工。 工序v页精车48外

15、圆，选用CA6140进行加工。0工序1乂钻3-9通孔，由于是通孔，刀具进给深度可以不严格控制，在 其位置钻通孔即可。选用立式加工中心，只要在专用夹具上设计好 对刀块，然后执行程序就可以加工出3个9通孔了。 工序x磨左端面，表面粗糙度Ra1.6mm，没有要求与中心线的垂直 度，所以选用普通的端面磨床即可加工达到要求。 工序xi、xii加工进(出)油口孔，选用摇臂钻床进行加工。 工序乂精磨48外圆，公差等级为IT6，表面粗糙度为Ra1.6mm， 精度要求比较高，所以这里选用外圆磨床进行加工。(2) 、选择夹具工序选用三爪自定心卡盘。工序 v、vi、vh、v页、ix、x、xi、xii、xiv 都选用

16、专用 夹具。(3) 选择刀具根据不同的工序选择刀具。 在车床上加工的工序一般选用硬质合金车刀。切刀槽宜选用高速钢。为提高生 产率及经济性，应选用可转位车刀架。 在钻床上机加工的工序麻花钻，锪头钻，倒孔钻寺。（4）选择量具加工部分的量具工序卡尺；工序v卡尺；工序vi卡尺；工序对卡尺；工序v页卡尺；工序1乂卡尺；工序乂卡尺；工序乂1卡尺，螺纹塞规；工序乂订卡尺，螺纹塞规；工序乂千分尺。检验部分的量具检查内容测量工具砂眼、清砂是否干净、裂缝观察表面及磁力探伤;轴向尺寸卡尺；外圆径向尺寸外径千分尺；角度角度卡尺；孔内径内径千分尺；检查粗糙度专用仪器；检查配合表面精度专用仪器。综合上述，CA6140车床

17、滤油器体的工艺过程如表2所示。表2： CA6140车床滤油器体的工艺过程及设备工序号工序内容机床备注00机器砂型铸造毛坯附表205检验毛坯、清砂附表310热处理附表420粗车左端面CA6140附表530先锪830内孔面，再扩38内孔立式钻床附表640粗车 48外圆，车退刀槽CA6140附表750铰 38内孔，倒角摇臂钻床附表860精车 48外圆CA1640附表970钻3- 9通孔立式加工中心附表1080磨左端面端面磨床附表1190加工出油孔摇臂钻床附表12100加工进油孔摇臂钻床附表13110去毛刺附表14120精磨 48外圆外圆磨床附表15130检验附表162、确定工序尺寸根据各原始资料及制

18、定的零件加工工艺路线，采用计算与查 表相结合的方法确定各工序加工余量，中间工序公差按经济精度选 定，上下偏差按入体原则标注，确定各加工表面的机械加工余量，工 序尺寸及毛坯尺寸如下：“CA6140车床滤油器体”零件材料为灰口铸铁，硬度HB207 233,毛坯的重量约为1.1千克。生产类型为中批或大批，采用机械 砂型铸造毛坯。（1）、确定圆柱面的工序尺寸 38, 30， 11，3-9由于无特殊加工精度等，在满足其表面 粗糙度的条件下直接钻孔或扩孔来完成。 外圆柱面 46h6和 46： 46粗糙度为Ra6.3,精度等级为IT14，考虑其长度为14mm,因 为砂型铸造等级为IT14左右，能满足加工需求

19、，因此直接铸造成型。 48h6所需精度要求高，需进行粗车一精车一精磨。精车此时 直径余量为0.9mm，精磨此时直径余量为0.1mm，剩下的粗车时直 径余量为 52.4- 48-0.9=3.4mm，能满足加工要求，考虑 48h6长度 为40，精度等级为14,由铸造直接完成。 48h6的外圆柱面的加工 余量表如下。表3:48h6外圆柱面的加工工序尺寸（单位：mm）工序名称工序双边余量工序公差工序基本尺寸工序尺寸及公差精磨0.1IT6(0-0.016) 48 48。0.016精车0.9IT7(0-0.025) 48.1 48.100025粗车3.4IT11(0-0.160) 49 4900160毛坯

20、F(0-3.6) 52.4 52.4 土 1.8L2工序尺寸按L1的工序尺寸确定。粗车余量为2.8mm，X序 尺寸为102.5mm，粗糙度精度为Ra6.3 ；精磨端面余量为0.5mm，H序尺寸为102mm，粗糙度为Ra1.6。L3和L4由铸造直接完成，L3=40mm,L4=14mm。L6由锪$ 30孔工序一次加工，L6=70mm。L5由第一次扩$ 38孔完成，L5=65mm。综合上述，加工的工序尺寸如表4所示。表4：各加工工序的工序尺寸工序工位工位尺寸I铸造毛坯机器砂型铸造毛坯参见毛坯图所示II备坯检验毛坯、清砂m热处理人工时效w车左端面粗车左端面保长 102.5mmV锪$ 30内L，扩$ 3

21、8内孑L先锪$ 30内孔平面锪$ 30内孔保长70.5mm再扩$ 38内孔扩内孔至$ 37，保长65.5mmW车$ 48外圆和退刀槽粗车$ 48外圆车外圆至$ 49车退刀槽3x1.5mmW铰$ 38内孔和倒角铰$ 38内孔铰内孔至$ 38，保长65.5mm内孔倒角1C伽精车$ 48外圆精车$ 48外圆精车外圆至$ 48.1IX钻3-$ 9通孔钻3-$ 9通孔钻3-$ 9通孔X磨左端面磨左端面保长102mm乂1加工出油口空口锪平锪平$ 26钻孔钻$ 11孔深32mm扩孔扩孔至$ 16孑L，深18mm攻丝攻丝 M18x1.5，深 14乂助口工进油口孔口锪平锪平$ 26钻孔钻$ 11孔通至下一平面扩

22、孔扩孔至$ 16孔 8mm攻丝攻丝 M18x1.5，深 12XIII去毛刺去毛刺XW精磨$ 48外圆精磨$ 48外圆精磨外圆至$ 48XV检验检验3、数控加工工序加工滤油器体过程中，3-$9是在立式加工中心上完成的。在 加工3-$9中，经过专用夹具的对刀块对刀后，执行加工程序即可 加工出3各$9孔。在此，为其编写加工程序：（1）、3个$ 9孔的尺寸如图5所示，3个$9孔的中心位置分别用A、B、C三个点表 示。以$ 38孔中心线与左端面的交点作为原点建立编程坐标系。由于A、B、C三个点都在4 62圆上并为等分位置，由三角函数计算出 三点坐标分别为 A（-26.846,15.5），B26.846,

23、15.5），C（0,-31）。图5：数控加工3-9孔（2）编写程序N1G90G92X0 Y0Z200.N2S500M03；M08N3G00Z20.N4G99G81X-26.846.Y15.5. Z-36. R3. F60N5X26.846.Y15.5.N6G98X0Y-31.N7G80M09M05N8G00Y0Z200.N9M02四、夹具的设计本夹具是工序XII用 18麻花钻直接钻斜孔的专用夹具，在 Z39摇臂钻床是加工出 18斜孔。所设计的夹具装配图如附图3 所示，夹具体零件图如附图4所示。有关说明如下：1、工件的定位（1）、定位方案所加工的 11孔是一斜孔，本工序加工要求保证的位置精度主要

24、是8 11中心线与826沉头孔平面的交点F到A面的尺寸94IT14； 即 94 土 0.435mm。 根据基准重合原则，应选端面A为主要定位基准。 该工序钻斜孔时受力不大，但受力不平衡，所以要实现完全定位，在 此可以用“一面两孔”定位原则，已知端面A为主要定位基准，然（a）图6：工件的定位与夹紧后可以再选8 38孔和下面的8 9孔作为定位孔。端面A可以限制3个 自由度，838孔与定位销配合可以限制2个自由度，89孔与定位销 配合可限制1个自由度，即实现完全定位。（2）计算定位销尺寸(b)图7：定位销838孔选用圆柱销定位，89孔选用菱形销定位。下面只计算定 位销的配合尺寸，其余尺寸按标准查表。

25、、确定两销中心距按IT14查表，得。9孔的公差为0.36mm,。38孔的公差为 0.62mm。取孔的中心偏差等于孔的公差的1/5，则小9孔的中心偏差 为0.36x5 = 0.072mm，。38孔的中心偏差为0.62x5 = 0.124mm。那么两孔 中心距偏差为5 = .072 + 24 = 0.098mm。两孔偏差较大，那么两销 LD2中心距的偏差为5Ld = 35LD = 3x0.098 = 0.033mm。 、确定圆柱定位销直径尺寸d1取 d = 9 32 k 6 = 9 38 +0.018 mm1+ 0.002 、确定菱形销宽度b和B值如图7(b)所示的菱形销。查表可得b=4mm ，

26、B=7mm 计算菱形销的直径尺寸d22b(5 D +5 ,d) = 2 x 4 x (0.098 + 0.033) = 0 116mm90.116 =。8 .884 mm0.005 =, 9 -0.121 mm2minD2d = D - =9 9 0.0150.131取偏差为g6，查表得d:=98.884 上述式中的：削边销与孔配合的最小间隙，单位为mm;2mb削边销的宽度，单位为；5 , 5 分别为工件上两孔中心距公差和夹具上两销中心距公差， 8损 单位为mm；D 工件上削边销定位孔直径，单位为mm； d2削边销直径尺寸，单位为mm。5、夹紧装置入图8所示，这是专门设计的夹紧元件。参见夹具装

27、配图，把 夹紧元件套入零件的外圆柱面，然后顺时针旋转将套筒的两翼卡入 夹具体的契形口中，契形口是按一定角度设计的，可让两翼受力时 产生摩擦力而自锁，达到夹紧作用。图8：契形双翼套筒6、定位误差分析如图6所示。所加工的是巾11斜孔，本工序加工要求保证的位置精度主要是 。11孔中心线与沉头孔平面的交点到左端面A的尺寸940.435mm。由于左端面A是主要定位基准，那么定位基准与工序基准重合A = 0 ；”由于定位副制造误差引起的定位误差是受两定位销影响的；在 左端面A平面方向移动的定位误差由$ 38圆柱销确定，由于圆柱销 与巾38孔为过盈配合，所以A -W1 = 0。绕端面A的垂直线旋转方 向的定

28、位误差由8 9菱形销确定，8 9孔的尺寸为杪0.180mm，菱形 销 为 8 9-0.121 mm，那 么 A = 0.18 + 0.131 = 0.311mm。 由 上述得 A . =A . / A . 2 = 0 + 0.311 = 0.311mm，由三角函数关系换算成 94 0.435mm 尺 寸 方 向 得 A = 0.173mm 。 那 么、,jw ,、A = A b + A . = 0 + 0.173 = 0.173mm， 该方案的定位误差小于该工序尺 寸制造公差087mm的1/3 ( 218Z = 0.29mm)，该定位方案可行。37、对刀装置如装配图所示，由专用夹具的定位与夹紧

29、，8 11变为竖直孔， 只要让钻头竖直进给加工就可以了。由于零件是斜着安装到夹具上的，为了方便装卸工件，把钻模 板设计成铰链翻开式的。已知生产类型为中大批量生产，而且钻好8 18孔后好要进行扩 孔与攻丝，就需要更换刀具，所以选用快换钻套比较合适。8、夹具体工件的定位是由夹具体的斜面和两个可换定位销连接起来的。然后通过双翼套筒卡在夹具体的契形口里实现夹紧。通过钻模板连 接套筒和夹具体，实现对刀。这样该夹具便有机连接起来，实现了 定位、夹紧、对刀等功能。9、结构特点该夹具结构简单，操作方便。夹紧是通过双翼套筒的契形自锁实现的，而钻模板用铰链翻开 式，解决了空间问题，使工件装卸变得方便。本夹具更换套

30、钻以后，有可以进行16扩孔和M18X 1.5mm攻 丝的工位。五、设计小结这是我大学期间，在学完全部课程和生产实习之后的又一次实 践性学习。经过了3个星期努力，我终于完成了任务。在这次毕业设计中，使我懂得了运用学过的知识，把理论融入 到实践中。以前在课本中不明白的很多问题，也得到了彻底的解决。六、参考文献机械制造技术基础主编：卢秉恒机械工业出版社机械制造工艺学主编：陈明机械工业出版社机械制造技术基础毕业设计指导教程主编：邹青机械工业出版社机械设计毕业设计手册主编：吴宗泽、罗圣国高等教育出版社cam也车床滤油器膝. dwgAut oCMJ 图形工艺过程卡片.关A.ut oC All 国形313 KT毛场.dwgAutoCAD 囹璀85 KB斜孔夹具零件图.血岂AuUCAD图形S3 KB斜孔夹具装配图.丽震 ku-tcCAI 图形 151 n