资源描述
1 制造技术基础课程设计 CA6140 车床滤油器体 目录 一、 零件的分析及生产类型的确定 . 1 2、 零件的作用 . . 1 3、 零件的工艺分析 . .2 4、 零件的生产类型 . 2 二、 零件毛坯的设计 . . . .2 1、 选择毛坯 . .4 2、 毛坯尺寸公差与机械加工余量的确定 . .3 3、 确定毛坯尺寸 . .3 4、 设计毛坯图 . .5 三、 . 零件的加工工艺设计 .6 1、 定位基准的选择 . 6 2、 零件表面加工方法的选择 . .6 3、 拟订工艺路线 . .7 4、 工艺方案的比较与分析 . .9 四、工序设计 .11 1、选择加工设备与工艺装备 .11 2、确定工序尺寸 14 3、数控加工工序 17 a) 夹具的设计 . 19 1、工件的定位 .19 2、夹紧装置 .21 3、定位误差分析 .22 4、对刀装置 .23 5、夹具体 .23 6、结构特点 .23 六、设计小结2 .23 七、 . 参考文献 .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：3 (1) 、零件的左端面(用于精基准加工其他表面)； (2) 、螺栓孔3N9 (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 (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二8000件/年； 结合生产实际，备品率和废品率可以取为 :=5%=0.5%。由此可得，该零件的生产纲领 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，CA6140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。 (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的表面，余量要适当增大。 分析零件，各加工表面均为 Ra_1.6)m，因此这些表面的 毛坯尺寸只需要4 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，贝 S 38盲孔属内腔加工，根据零件分析，38深度为65不变， 径向为 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 如图2所示，由于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。 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。 表1: CA6140车床滤油器体毛坯(铸件)尺寸。单位： mm 项目 A 面 *38 径向 *38 轴向 48 径向 三角肩宽 3d 9 211 30 公差等级 CT 10 10 P 10 10 : 10 加工面基本尺寸 102 38 65 48 34 铸件尺寸公差 3.6 2.6 :同 A 面 2.8 1 同 A 面 机械加工余量等级 F F 同 A 面 F 同 A 面 RMA 1.5 1.5 同 A 面 1.5 同 A 面 毛坯基本尺寸 105. 33.7 r 68.3 52.4 37.3 0 0 0 : 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。 (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。 5 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 Ra16E，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Ra6.3m,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Ra6.3m，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 车精车精磨。 （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孑L,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6 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)、工艺路线方案一 工序i 工序ii 工序iii 工序iv 工序V 工序vi 工序vii 工序诡 工序ix 工序x 机器砂型铸造毛坯； 检验，清砂； 热处理； 磨左端面； 钻，38内孔及3-9孔； 粗车外圆48； 加工出油口； 加工进油口； 磨48外圆柱面； 检验。 (2)、工艺路线方案二 工序i 工序ii 工序i 工序v 工序V 工序v 工序vii 工序诡 工序ix 工序x 工序xi 工序xii 工序xiii 工序xiv 机器砂型铸造毛坯； 检验，清砂； 热处理； 磨左端面； 车48外圆柱面； 磨48外圆柱面； 钻3- 9孔； 铣30内孔面； 扩、铰38孔； 38孔的倒角； 锪平26； 加工进油口； 加工出油口； 检验。 (3)工艺路线方案三 工序i 工序ii 工序i 工序v 工序V 工序v 工序vii 工序诡 工序ix 机器砂型铸造毛坯； 检验毛坯、清砂； 热处理； 粗车左端面； 先锪30内孔面，再扩 38内孔； 粗车48外圆，切退刀槽； 铰38内孔，内孔倒角； 精车48外圆； 钻3- 9通孔； 7 工序x 磨左端面； 工序xi 加工出油孔； 工序xii 加工进油孔； 工序xiii 去毛刺； 工序xiv 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，具体如下： 工序i 机器造型砂模铸造毛坯； 工序ii 清砂，检验毛坯各尺寸，不得有砂眼缺陷； 工序iii 热处理，人工时效温度500550，消除残余应力； 工序iv 夹外圆，粗车左端面； 工序v 先锪30内孔面，再扩 38内孔； 工序vi 粗车48外圆，切退刀槽； 工序vii 铰38内孔，内孔倒角； 工序诡 精车48外圆； 工序ix 钻3- 9通孔； 工序x 磨左端面； 工序xi加工出油孔（锪26平面，钻11孔，扩16孔深18mm, 攻丝 M18X.5 深 14mm）； 工序xii 加工进油孔（锪26平面，钻11孔，扩 16孔深18mm, 攻丝 M18S.5 深 12mm）； 工序xi 用钳工去毛刺； 工序xV 精磨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i、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ix8 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。 工序v 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vi 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vii 铰38内孔，内孔倒角，选钻床进行加工。 工序诡 精车48外圆，选用CA6140进行加工。 工序ix 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 Ra1.6m m,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xiv 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iv选用三爪自定心卡盘。 工序 v、vi、vii、诡、ix、x、xi、xii、xiv 都选用专用 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，倒孔钻等。 (4) 选择量具 加工部分的量具9 工序iv 卡尺； 工序V 卡尺； 工序vi 卡尺； 工序vii 卡尺； 工序诡 卡尺； 工序ix 卡尺； 工序x 卡尺； 工序xi 卡尺， 螺纹塞规； 工序xii 卡尺， 螺纹塞规； 工序xiv 千分_。 检验部分的量具 检杳内容 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2 05 检验毛坯、清砂 附表3 10 热处理 附表4 20 粗车左端面 CA6140 附表5 30 先總30内孔面，再扩*38内孔 立式钻床 附表6 40 粗车 48外圆，车退刀槽 CA6140 附表7 50 铰 38内孔，倒角 摇臂钻床 附表8 60 精车 48外圆 CA1640 附表9 70 钻3M9通孔 立式加工中心 附表10 80 磨左端面 端面磨床 附表11 90 加工出油孔 摇臂钻床 附表12 100 加工进油孔 摇臂钻床 附表13 110 去毛刺 附表14 120 精磨 48外圆 外圆磨床 附表15 10 130 检验 附表16 2、 确定工序尺寸 根据各原始资料及制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，因此直接铸造成型。 048h6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 0.1 IT6(0-0.016) *48 精车 0.9 IT7(0-0.025) *48.1 粗车 3.4 IT11(0-0.160) *49 毛坯 F(0-3.6) *52.4 L2工序尺寸按L1的工序尺寸确定。粗车余量为 2.8mm，工序 尺寸为102.5mm,粗糙度精度为Ra6.3;精磨端面余量为0.5mm,工 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 川热处理 人工时效 车左端面 粗车左端面 保长 102.5mm V锪 30 内孔，扩1* 38 内孔 先锪 30 内孔平面 锪 30 内孔保长 70.5mm 11 再扩 38 内孔 扩内孔至 37,保长 65.5mm W车*48 外圆和退刀槽 粗车48 外圆 车外圆至* 49 车退刀槽 3x1.5mm 四較38 内孔和倒角 較 38 内孔 铰内孔至 38,保长 65.5mm 内孔倒角 1C 忸精车 0 48 外圆 精车48 外圆 精车外圆至48.1 区钻 3-9 通孔 钻 39 通孔 钻 39 通孔 X磨左端面 磨左端面 保长 102mm 幻加工出油口 空口锪平 锪平 26 钻孔 钻 11 孔深 32mm 扩孔 扩孔至 16 孔，深 18mm 攻丝 攻丝 M18X1.5，深 14 刘加工进油口 孔口锪平 锪平 26 钻孔 钻 11 孔通至下一平面 扩孔 扩孔至伞 16 孔 8mm 攻丝 攻丝 M18X1.5，深 12 : XIII 去毛刺 去毛刺 X W精磨*48 外圆 精磨 48 外圆 精磨外圆至*48 X V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), B26.846,15.5), C(0,-31)。 图5 :数控加工3- 9孔 (2)编写程序 NG90 G92 X0 Y0 Z200. NS50M0M08 NG00 Z20. NG99 G81 X-26.84Y15.5. Z-36. R3. N X26.846. Y 15.5. N G98 X0 Y-31. N G80 M09 M05 NG00 Y0 Z200. N M02 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12 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 要是11中心线与 26沉头孔平面的交点F到A面的尺寸94IT14 ； 即94_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 图6:工件的定位与夹紧 后可以再选 38孔和下面的9孔作为定位孔。端面 A可以限制3个 自由度，38孔与定位销配合可以限制2个自由度，9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 （a） （b） 图7:定位销 38孔选用圆柱销定位，*9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。 、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9孔的中心偏差 1 、 1 为0.36 0.072mm， -38孔的中心偏差为0.62 0.124mm。那么两孔 5 5 中心距偏差为 飞=遊 倬=0.098mm。两孔偏差较大，那么两销 2 中心距的偏差为 丄 0.09 0.033mm。 3 3 、确定圆柱定位销直径尺寸d1 取 d132k6M3800；mm 、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 ， B=7mm 计算菱形销的直径尺寸d2 取偏差为g6，查表得d2二屹.884：00；=屿：瑕殆口 上述式中的： 匕min 削边销与孔配合的最小间隙，单位为 mm; b - 削边销的宽度，单位为； 13 LDLd 分别为工件上两孔中心距公差和夹具上两销中心距公差， 单位为mm； D2 - 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&契形双翼套筒 6、 定位误差分析 如图6所示。 所加工的是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94 _ 0.435mm。 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 厶 jb =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38孔为过盈配合，所以:jw 0。绕端面A的垂直线旋转方 向的定位误差由 9菱形销确定，9孔的尺寸为 0.180mm，菱形 销 为 *91131 mm， 那么 Ajw2 =0.18+0.131 =0.311mm。 由 上述得 5 -,1=0 0.311= 0.311mm， 由三角函数关系换算成 94 -0.435mm 尺寸方 向 得 ：j0.173mm 。 那 么 九w Yjb r jw =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 ( 087 =0.29mm )，该定位方案可行。 3 7、 对刀装置 如装配图所示，由专用夹具的定位与夹紧， 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 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。 & 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。 14 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。 本夹具更换套钻以后，有可以进行 16扩孔和M18 x 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
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