CA6140车床滤油器体的加工工艺及夹具设计

序言这次课程设计的题目是“CA6140车床滤油器体的加工工艺及加工M181.5孔的工装设计”。设计是在完成了全部基础课程以及参加了生产实习之后进行的。这是我在大学所学各门课程后的一次深入的综合性的复习，也是一次理论联系实际的训练。因此，他在我的大学生活中占有重要的地位。此次设计主要通过分析产品零件图和相关技术要求，查阅车床滤油器体相关资料，结合生产批量要求，安排了15道工序来完成车床滤油器体的加工，其中包括各道工序的加工方法以及所使用的机床、刀具、夹具的选择，基准面的选择，定位和夹紧方案的拟定。滤油器体在车床上是一个必不可少的部件，它有着过滤油液及缓冲的作用。另外，被加工零件的结构比较复杂，加工难度大，需进行专用夹具的设计与装配。此外，主要就钻M181.5深12孔这个工序进行了夹具方案的分析并用装配图和家具零件图来表达设计方案。由于能力所限，经验不足，设计中还有许多不足之处，希望老师多加指教。第一章滤油器体零件分析1．1滤油器体零件的作用“CA6140车床滤油器体”如图1所示。它位于车床主轴箱上图1：CA6140车床滤油器体零件图面，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。1．2．1滤油器体零件的分析a零件的左端面（用于精基准加工其他表面）；b螺栓孔3-9（用于联接车床主轴箱，起固定作用）；c中心孔38（用于过滤及缓冲油液）；d进出油孔2-11（用于联接进出油装备，流通油液）；e外圆柱面48h6（用于与车床主轴箱联接）。1．2．2滤油器体各表面的相互精度要求（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。经过对以上加工表面的分析，我们可先选定粗基准，加工出精基准所在的加工表面，然后借用专用夹具对其他加工表面进行加工，保证它们的位置精度。零件材料选HT150，而且零件加工的轮廓尺寸不大，在考虑提高生产率保证加工精度的前提下可选用铸造成型。零件的形状并不复杂，因此毛坯的形状可以与零件的形状尽量接近，三个孔需要铸出，毛坯尺寸通过确定加工余量后再决定。第二章滤油器体的机械加工工艺规程2．1滤油器体零件毛坯的设计2．1．1选择毛坯根据任务书上的年生产纲领可知，CA6140滤油器体属大批生产，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。2．1．2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铸造方法按机器砂型造型、铸件材料按灰铸铁，查表得，公差等级CT范围是8~10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E~H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。2．1．3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1.6m。Ra1.6m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105.3mm3.6/21.5102CT/2RMAFR38盲孔属内腔加工，根据零件分析，38深度为65不变，径向为mm7.332/6.25.12382/CTRMAFR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mm4.522/8.25.12482/CTRMAFR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。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3-92-1130公差等级CT1010101010———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———机械加工余量等级FF同A面F同A面———RMA1.51.5同A面1.5同A面———毛坯基本尺寸105.333.768.352.437.30002．1．4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25~500mm的铸件，所以查表得拔模斜度为1:10~1:20，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00550~500，进行消除残余应力，从而改善加工性。综合上述，所设计的毛坯图如图3所示。图3：CA6140车床滤油器体毛坯2．2滤油器体零件的机械加工工艺规程2．2．1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。2．2．2零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HT150。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Ra1.6m，加工方法为先车后磨。（2）38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有加工余量，所以选择先粗扩孔再精扩孔即可达到要求。（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。2．2．3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）工艺路线方案一工序00机器砂型铸造毛坯；工序01检验，清砂；工序02热处理；工序03磨左端面；工序04钻38内孔及3-9孔；工序05粗车外圆48；工序06加工出油口；工序07加工进油口；工序08磨48外圆柱面；工序09检验。（2）工艺路线方案二工序00机器砂型铸造毛坯；工序01检验，清砂；工序02热处理；工序03磨左端面；工序04车48外圆柱面；工序05磨48外圆柱面；工序06钻3-9孔；工序07铣30内孔面；工序08扩、铰38孔；工序0938孔的倒角；工序10锪平26；工序11加工进油口；工序12加工出油口；工序13检验。（3）工艺路线方案三工序00机器砂型铸造毛坯；工序01检验毛坯、清砂；工序02热处理；工序03粗车左端面；工序04先锪30内孔面，再粗扩38内孔；工序05粗车48外圆，切退刀槽；工序06精扩38内孔，内孔倒角，0120；工序07精车48外圆；工序08钻3-9通孔；工序09精磨左端面；工序10加工出油孔；工序11加工进油孔；工序12去毛刺；工序13精磨48外圆；工序14检验。2．2．4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，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00机器造型砂模铸造毛坯；工序01清砂，检验毛坯各尺寸，不得有砂眼缺陷；工序02热处理，人工时效温度00550~500，消除残余应力；工序03以48外圆和右端面定位，粗车左端面；工序04以48外圆和右端面定位，先锪30内孔面，再粗扩38内孔；工序05以左端面和38内孔定位，粗车48外圆，切退刀槽；工序06以48外圆和右端面定位精扩38内孔，内孔倒角，0120；工序07以左端面和38内孔定位，精车48外圆；工序08钻3-9通孔；工序09以48外圆和右端面定位精磨左端面；工序10加工出油孔（锪26平面，钻11孔，扩16孔深18mm,攻丝M181.5深14mm）；工序11加工进油孔（锪26平面，钻11孔，扩16孔深18mm,攻丝M181.5深12mm）；工序12用钳工去毛刺；工序13以左端面和38内孔定位，精磨48外圆；工序14检验，是否达到要求的尺寸精度和粗糙度。2．3工序设计2．3．1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。①工序00、01、02属于备坯阶段，不属于切削加工，由专门的车间负责。②工序03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C620-1型卧式车床加工。③工序04先锪30内孔面，再粗扩38内孔，精度要求不高，选用立式钻床进行加工。④工序05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C620-1型卧式车床最经济。⑤工序06精扩38内孔，内孔倒角，0120。选钻床进行加工。⑥工序07精车48外圆，选用C620-1型卧式车床进行加工。⑦工序08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。⑧工序09精磨左端面，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。⑨工序10、11加工进（出）油口孔，选用钻床进行加工。⑩工序13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03选用三爪自定心卡盘。工序04、05、06、07、08、09、10、11、13都选用专用夹具。（3）选择刀具根据不同的工序选择刀具。①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。②在钻床上机加工的工序麻花钻，锪头钻，倒孔钻等。（3）选择量具①加工部分的量具工序03卡尺；工序04卡尺；工序05卡尺；工序06卡尺；工序07卡尺；工序08卡尺；工序09卡尺；；工序10卡尺，螺纹塞规；工序11卡尺，螺纹塞规；工序13千分尺。②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