CA6140車床濾油器體 工藝和鏜Φ38孔夾具設計帶CAD原圖

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大學 課程設計 濾油器體加工工藝及 鏜Φ38孔夾具設計 22 目　　錄 1 零件的分析及生產類型的確定 4 1.1零件的作用 4 1.2 零件的工藝分析 5 1.3 零件的生產類型 5 2 零件毛坯的設計 5 2.1 選擇毛坯 5 2.2 毛坯尺寸公差與機械加工余量的確定 6 2.3 確定毛坯尺寸 6 2.4 設計毛坯圖 8 3 零件的加工工藝設計 9 3.1 定位基準的選擇 9 3.2 零件表面加工方法的選擇 9 3.3 擬訂工藝路線 9 3.4 工藝方案的比較與分析 11 3.5 工序設計 12 3.5.1 選擇加工設備與工藝裝備 12 3.5.2 確定工序尺寸 14 4 鏜孔夾具設計 17 4.1 研究原始質料 17 4.2 定位、夾緊方案的選擇 17 4.3切削力及夾緊力的計算 17 4.4 誤差分析與計算 19 4.5 夾具設計及操作的簡要說明 20 設計小結 21 參考文獻 22 1 零件的分析及生產類型的確定 1.1零件的作用 “CA6140車床濾油器體”如圖1所示。它位于車床主軸箱上 圖1：CA6140車床濾油器體零件圖 面，主要作用是給主軸箱內供油及對油液起沖作用，零件的兩段有兩孔用于油液的進出，零件的中間有一個48h6的外圓柱面，用于與主軸箱以基軸制形式聯(lián)接。 1.2 零件的工藝分析 “CA6140車床濾油器體”的各表面： （1）、零件的左端面（用于精基準加工其他表面）； （2）、螺栓孔3-9（用于聯(lián)接車床主軸箱，起固定作用）； （3）、中心孔38（用于過濾及緩沖油液）； （4）、進出油孔2-11（用于聯(lián)接進出油裝備，流通油液）； （5）、外圓柱面48h6（用于與車床主軸箱聯(lián)接）。 各表面的相互精度要求有： （1）、外圓柱面48h6為基軸制聯(lián)接，尺寸精度為IT6； （2）、其他表面無特殊精度要求，除保證其表面粗糙度外，尺寸精度為IT14。 1.3 零件的生產類型 依設計題目知：Qn=8000件/年； 結合生產實際，備品率和廢品率可以取為=5%,=0.5%。由此可得，該零件的生產綱領 C6140車床濾油器體的質量為1.1kg,查表可知其屬輕型零件，生產類型為中大批量生產。 2 零件毛坯的設計 2.1 選擇毛坯 根據(jù)生產綱領可知，CA6140濾油器體屬中大批量生產，零件形狀為非全圓柱體，可選零件材料為灰口鑄鐵，毛坯制造選用鑄造毛坯，這樣毛坯與成品相似，加工方便，省工省料。為了提高生產率，鑄造方法選用砂型鑄造，且為機器造型。 2.2 毛坯尺寸公差與機械加工余量的確定 （1）、求最大輪廓尺寸 根據(jù)零件圖輪廓尺寸，可知，CA6140濾油器體最大輪廓尺寸為102mm。 （2）、選取公差等級CT 鑄造方法按機器造型、鑄件材料按灰鑄鐵，查表得，公差等級CT范圍是8~12級，取為10級。 （3）、求鑄件尺寸公差 根據(jù)加工面的基本尺寸和鑄件公差等級CT，查表得，公差帶相對與基本尺寸對稱分布。 （4）、求機械加工余量等級 鑄造方法按機器造型、鑄件材料按灰鑄鐵，查表得，機械加工余量等級范圍是E~G級，取為F級。、 （5）、求RAM（要求的機械加工余量） 對所有的加工表面取同一個數(shù)值，由最大輪廓尺寸102mm、機械加工余量等級為F級，得RAM數(shù)值為1.5mm。 2.3 確定毛坯尺寸 上面查得的加工余量適用于機械加工表面粗糙度Ra1.6m。Ra1.6m的表面，余量要適當增大。 分析零件，各加工表面均為Ra1.6m，因此這些表面的毛坯尺寸只需要將零件的尺寸加上余量值即可。 零件上孔3-9和進出有口尺寸較小，鑄成實心；A面為單側加工，則 38盲孔屬內腔加工，根據(jù)零件分析，38深度為65不變，徑向為 30盲孔屬內腔，且此孔為非配合孔，用鉆床锪出即可，所以30盲孔鑄成實心。 48h6外圓柱面的加工，即 如圖2所示，由于38孔的深度和三角形臺階肩寬度的余量和A面余量有關，A面增量a=105.3-102=3.3mm;所以38孔的毛坯深度=65+3.3=68.3mm;三角形臺階肩寬度=34+3.3=37.3mm。 圖2：根據(jù)零件尺寸計算的毛坯尺寸 綜合上述，確定毛坯加工部分的尺寸，見表1所示。 表1：CA6140車床濾油器體毛坯（鑄件）尺寸。單位：mm。 項目 A面 38徑向 38軸向 48徑向 三角肩寬 3-9 2-11 30 公差等級CT 10 10 10 10 10 — — — 加工面基本尺寸 102 38 65 48 34 — — — 鑄件尺寸公差 3.6 2.6 同A面 2.8 同A面 — — — 機械加工余量等級 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 105.3 33.7 68.3 52.4 37.3 0 0 0 2.4 設計毛坯圖 （1） 、確定圓角半徑 外圓角半徑 r=1mm; 內圓角半徑 R=1mm; 以上所取圓角半徑數(shù)值能保證各表面的加工余量。 （2）、確定拔模斜度 本鑄件最大尺寸為h=105.3mm，屬25~500mm的鑄件，所以查表，取拔模斜度為1：20。 （3） 、確定分型面 由鑄件結構分析，選擇左端面作為砂模鑄造機器造型的分型面。 （4）、確定毛坯的熱處理方式 灰鑄鐵濾油器毛坯鑄造后應安排人工時效，溫度，進行消除殘余應力，從而改善加工性。 綜合上述，所設計的毛坯圖如圖3所示。 圖3： CA6140車床濾油器體毛坯 3 零件的加工工藝設計 3.1 定位基準的選擇 本零件是不規(guī)則多孔零件體，其左端面是設計基準（亦是裝配基準和測量基準），為了避免由于基準不重合而產生的誤差，應選左端面為定位基準，即遵循“基準重合”的原則。 在加工中還可遵循“互為基準”的原則，重復加工38孔和48外圓柱面，使其中心線重合度較高，減小圓跳動度。 3.2 零件表面加工方法的選擇 本零件有平面、內孔、外圓柱面、螺紋等加工，材料為HT15-33。以公差等級和表面粗糙度要求，參考本指南有關資料，其加工方法選擇如下： （1） 、左端面 左端面為精基準加工其它表面，表面粗糙度為Ra1.6，加工方法為先車后磨。 （2）、38mm內孔 未注公差尺寸，根據(jù)GB1800-79規(guī)定其公差等級按IT14，表面粗糙度為Ra6.3，由于毛坯上已經鑄造出孔留出加工余量，所以選擇先擴孔再鏜孔即可達到要求。 （3）、3-9孔 未注公差尺寸，根據(jù)GB1800-79規(guī)定其公差等級按IT14，表面粗糙度為Ra6.3，只需用9mm麻花鉆直接在其位置鉆孔即可。 （4）、48外圓柱面 公差等級為IT6，表面粗糙度為Ra1.6，加工方法可采用粗車——精車——精磨。 （5）、進出油孔（2-11） 這兩個孔用于聯(lián)接油管，用于輸通油液，密封性需要比較高。連結部分采用螺紋聯(lián)接。由于毛坯中這兩孔是鑄為實心，所以此部分的加工為先锪沉頭孔，然后在其位置鉆11孔，接著擴孔到16深18mm，最后攻絲M18。 3.3 擬訂工藝路線 制定工藝路線的出發(fā)點，應當是使其零件的幾何形狀，尺寸精度及位置精度等技術要求能得到合理的保證，在生產綱領中已經確定為成批生產的條件下，可以考慮采用通用機床配以專用夾具，除此之外，應當考慮經濟效果，以便使生產成本盡量下降。 濾油器體加工包括各圓柱面、孔及端面的加工。按照先加工基準面及先粗后精的原則，該零件加工可按下述工藝路線進行。 （1） 、工藝路線方案一 工序ⅰ 機器砂型鑄造毛坯； 工序ⅱ 檢驗，清砂； 工序ⅲ 熱處理； 工序ⅳ 磨左端面； 工序ⅴ 鉆38內孔及3-9孔； 工序ⅵ 粗車外圓48； 工序ⅶ 加工出油口； 工序ⅷ 加工進油口； 工序ⅸ 磨48外圓柱面； 工序ⅹ 檢驗。 （2）、工藝路線方案二 工序ⅰ 機器砂型鑄造毛坯； 工序ⅱ 檢驗，清砂； 工序ⅲ 熱處理； 工序ⅳ 磨左端面； 工序ⅴ 車48外圓柱面； 工序ⅵ 磨48外圓柱面； 工序ⅶ 鉆3-9孔； 工序ⅷ 銑30內孔面； 工序ⅸ 擴、鏜38孔； 工序ⅹ 38孔的倒角； 工序ⅹⅰ 锪平26； 工序ⅹⅱ 加工進油口； 工序ⅹⅲ 加工出油口； 工序ⅹⅳ 檢驗。 （3）工藝路線方案三 工序ⅰ 機器砂型鑄造毛坯； 工序ⅱ 檢驗毛坯、清砂； 工序ⅲ 熱處理； 工序ⅳ 粗車左端面； 工序ⅴ 先锪30內孔面，再擴38內孔； 工序ⅵ 粗車48外圓，切退刀槽； 工序ⅶ 鏜38內孔，內孔倒角； 工序ⅷ 精車48外圓； 工序ⅸ 鉆3-9通孔； 工序ⅹ 磨左端面； 工序ⅹⅰ 加工出油孔； 工序ⅹⅱ 加工進油孔； 工序ⅹⅲ 去毛刺； 工序ⅹⅳ 精磨48外圓； 工序ⅹⅴ 檢驗。 3.4 工藝方案的比較與分析 上述三個工藝方案的特點在于：方案一，將工序集中，但需要專用機床才能達到加工要求。方案二，工序分散，但工藝按排的加工達不到精度要求。方案三，也是分散工序，工藝安排合理，能滿足用通用機床加工并達到精度的要求，除了選擇萬能性通用機床加工外，還要設計一些專用夾具，提高加工要求和質量。因此選用第三個方案較合理，具體如下： 工序ⅰ 機器造型砂模鑄造毛坯； 工序ⅱ 清砂，檢驗毛坯各尺寸，不得有砂眼缺陷； 工序ⅲ 熱處理，人工時效溫度，消除殘余應力； 工序ⅳ 夾外圓，粗車左端面； 工序ⅴ 先锪30內孔面，再擴38內孔； 工序ⅵ 粗車48外圓，切退刀槽； 工序ⅶ 鏜38內孔，內孔倒角； 工序ⅷ 精車48外圓； 工序ⅸ 鉆3-9通孔； 工序ⅹ 磨左端面； 工序ⅹⅰ 加工出油孔（锪26平面，鉆11孔，擴16孔深18mm,攻絲M181.5深14mm）； 工序ⅹⅱ 加工進油孔（锪26平面，鉆11孔，擴16孔深18mm,攻絲M181.5深12mm）； 工序ⅹⅲ 用鉗工去毛刺； 工序ⅹⅳ 精磨48外圓； 工序ⅹⅴ 檢驗，是否達到要求的精度和粗糙度。 3.5 工序設計 3.5.1 選擇加工設備與工藝裝備 （1）、選擇機床 根據(jù)不同的工序選擇機床。 ① 工序ⅰ、ⅱ、ⅲ 屬于備坯階段，不屬于切削加工，由專門的 車間負責。 ② 工序ⅸ 粗車左端面，選用臥式車床就能滿足要求。本零件外廓尺寸不大，精度要求不是很高，根據(jù)工廠內的現(xiàn)有設備一般最常用CA6140型臥式車床加工。 ③ 工序ⅴ 先锪30內孔面，再擴38內孔，精度要求不高，選用立式鉆床進行加工。 ④ 工序ⅵ 粗車48外圓柱面，在切退刀槽。加工中需要換刀具，刀架最好是換位的，所以選擇CA6140最經濟。 ⑤ 工序ⅶ 鏜38內孔，內孔倒角，選鉆床進行加工。 ⑥ 工序ⅷ 精車48外圓，選用CA6140進行加工。 ⑦ 工序ⅸ 鉆3-9通孔，由于是通孔，刀具進給深度可以不嚴格控制，在其位置鉆通孔即可。選用立式加工中心，只要在專用夾具上設計好對刀塊，然后執(zhí)行程序就可以加工出3個9通孔了。 ⑧ 工序x 磨左端面，表面粗糙度Ra1.6mm，沒有要求與中心線的垂直度，所以選用普通的端面磨床即可加工達到要求。 ⑨ 工序ⅹⅰ、ⅹⅱ 加工進（出）油口孔，選用搖臂鉆床進行加工。 ⑩ 工序ⅹⅳ 精磨48外圓，公差等級為IT6，表面粗糙度為Ra1.6mm，精度要求比較高，所以這里選用外圓磨床進行加工。 （2）、選擇夾具 工序ⅳ 選用三爪自定心卡盤。 工序ⅴ、ⅵ、ⅶ、ⅷ、ⅸ、ⅹ、ⅹⅰ、ⅹⅱ、ⅹⅳ 都選用專用夾具。 （3）選擇刀具 根據(jù)不同的工序選擇刀具。 ①在車床上加工的工序 一般選用硬質合金車刀。切刀槽宜選用高速鋼。為提高生產率及經濟性，應選用可轉位車刀架。 ②在鉆床上機加工的工序 麻花鉆，锪頭鉆，倒孔鉆等。 （4） 選擇量具 ① 加工部分的量具 工序ⅳ 卡尺； 工序ⅴ 卡尺； 工序ⅵ 卡尺； 工序ⅶ 卡尺； 工序ⅷ 卡尺； 工序ⅸ 卡尺； 工序ⅹ 卡尺； ； 工序ⅹⅰ 卡尺，螺紋塞規(guī)； 工序ⅹⅱ 卡尺，螺紋塞規(guī)； 工序ⅹⅳ 千分尺。 ② 檢驗部分的量具 檢查內容 測量工具 砂眼、清砂是否干凈、裂縫 觀察表面及磁力探傷； 軸向尺寸 卡尺； 外圓徑向尺寸 外徑千分尺； 角度 角度卡尺； 孔內徑 內徑千分尺； 檢查粗糙度 專用儀器； 檢查配合表面精度 專用儀器。 綜合上述，CA6140車床濾油器體的工藝過程如表2所示。 表2：CA6140車床濾油器體的工藝過程及設備 工序號 工序內容 機床 備注 00 機器砂型鑄造毛坯 —— 附表2 05 檢驗毛坯、清砂 —— 附表3 10 熱處理 —— 附表4 20 粗車左端面 CA6140 附表5 30 先锪30內孔面，再擴38內孔 立式鉆床 附表6 40 粗車48外圓，車退刀槽 CA6140 附表7 50 鏜38內孔，倒角 T68 附表8 60 精車48外圓 CA1640 附表9 70 鉆3-9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 搖臂鉆床 附表12 100 加工進油孔 搖臂鉆床 附表13 110 去毛刺 —— 附表14 120 精磨48外圓 外圓磨床 附表15 130 檢驗 —— 附表16 3.5.2 確定工序尺寸 根據(jù)各原始資料及制定的零件加工工藝路線，采用計算與查表相結合的方法確定各工序加工余量，中間工序公差按經濟精度選定，上下偏差按入體原則標注，確定各加工表面的機械加工余量，工序尺寸及毛坯尺寸如下： “CA6140車床濾油器體”零件材料為灰口鑄鐵，硬度HB207～233，毛坯的重量約為1.1千克。生產類型為中批或大批，采用機械砂型鑄造毛坯。 （1）、確定圓柱面的工序尺寸 ①38，30，11，3-9由于無特殊加工精度等，在滿足其表面粗糙度的條件下直接鉆孔或擴孔來完成。 ②外圓柱面46h6和46： 46粗糙度為Ra6.3,精度等級為IT14，考慮其長度為14mm,因為砂型鑄造等級為IT14左右，能滿足加工需求，因此直接鑄造成型。 48h6所需精度要求高，需進行粗車—精車—精磨。精車此時直徑余量為0.9mm，精磨此時直徑余量為0.1mm， 剩下的粗車時直徑余量為52.4-48-0.9=3.4mm，能滿足加工要求，考慮48h6長度為40，精度等級為14，由鑄造直接完成。48h6的外圓柱面的加工余量表如下。 表3:48h6外圓柱面的加工工序尺寸（單位：mm） 工序名稱 工序雙邊余量 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 精車 0.9 IT7(0-0.025) 48.1 粗車 3.4 IT11(0-0.160) 49 毛坯 F(0-3.6) 52.4 (2)確定軸向工序尺寸 綜合上述，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鑄造毛坯 機器砂型鑄造毛坯 參見毛坯圖所示 II備坯 檢驗毛坯、清砂 —— Ⅲ熱處理 人工時效 —— Ⅳ車左端面 粗車左端面 保長102.5mm Ⅴ锪30內孔，擴38內孔 先锪30內孔平面 锪30內孔保長70.5mm 再擴38內孔 擴內孔至37，保長65.5mm Ⅵ車48外圓和退刀槽 粗車48外圓 車外圓至49 車退刀槽 3x1.5mm Ⅶ鏜38內孔和倒角 鏜38內孔 鏜內孔至38，保長65.5mm 內孔倒角 1C Ⅷ精車48外圓 精車48外圓 精車外圓至48.1 Ⅸ鉆3-9通孔 鉆3-9通孔 鉆3-9通孔 Ⅹ磨左端面 磨左端面 保長102mm Ⅺ加工出油口 空口锪平 锪平26 鉆孔 鉆11孔深32mm 擴孔 擴孔至16孔，深18mm 攻絲 攻絲M18x1.5，深14 Ⅻ加工進油口 孔口锪平 锪平26 鉆孔 鉆11孔通至下一平面 擴孔 擴孔至16孔 8mm 攻絲 攻絲M18x1.5，深12 XIII去毛刺 去毛刺 —— XⅣ精磨48外圓 精磨48外圓 精磨外圓至48 XⅤ檢驗 檢驗 —— 4 鏜孔夾具設計 4.1 研究原始質料 利用本夾具主要用來加工孔，加工時除了要滿足粗糙度要求外，還應滿足兩孔軸線間公差要求。為了保證技術要求，最關鍵是找到定位基準。同時，應考慮如何提高勞動生產率和降低勞動強度。 4.2 定位、夾緊方案的選擇 為了提高加工效率及方便加工，決定材料使用高速鋼，用于對進行加工，準備采用手動夾緊。 由零件圖可知：進行加工前，外圓面進行了粗、精銑加工，進行了粗、精加工。因此，定位、夾緊方案有： 方案：選外圓面平面、和側面和V型塊定位夾緊方式用操作簡單，通用性較強的螺旋壓塊來夾緊。 為了使定位誤差達到要求的范圍之內，這種定位在結構上簡單易操作。 4.3切削力及夾緊力的計算 鏜刀材料：（硬質合金鏜刀） 刀具的幾何參數(shù)： 由參考文獻[5]查表可得： 圓周切削分力公式： 式中 查[5]表得： 查[5]表 取 由表可得參數(shù)： 即： 同理：徑向切削分力公式 ： 式中參數(shù)： 即： 軸向切削分力公式 ： 式中參數(shù)： 即： 根據(jù)工件受力切削力、夾緊力的作用情況，找出在加工過程中對夾緊最不利的瞬間狀態(tài)，按靜力平衡原理計算出理論夾緊力。最后為保證夾緊可靠，再乘以安全系數(shù)作為實際所需夾緊力的數(shù)值。即： 安全系數(shù)K可按下式計算有：： 式中：為各種因素的安全系數(shù)，查參考文獻[5]表可得： 所以有： 螺旋夾緊時產生的夾緊力按以下公式計算有： 式中參數(shù)由參考文獻[5]可查得： 其中： 螺旋夾緊力： 該夾具采用螺旋夾緊機構，用螺栓通過弧形壓塊壓緊工件，受力簡圖如下： 圖4.1 移動壓板受力簡圖 由表得：原動力計算公式 即： 由上述計算易得： 由計算可知所需實際夾緊力不是很大，為了使其夾具結構簡單、操作方便，決定選用手動螺旋夾緊機構。 4.4 誤差分析與計算 為了滿足工序的加工要求，必須使工序中誤差總和等于或小于該工序所規(guī)定的尺寸公差。 與機床夾具有關的加工誤差，一般可用下式表示： ⑴定位誤差 ： 其中： ， ， ， ⑵ 夾緊誤差 ： 其中接觸變形位移值： 查[5]表1～2～15有。 ⑶ 磨損造成的加工誤差：通常不超過 ⑷ 夾具相對刀具位置誤差：取 誤差總和： 從以上的分析可見，所設計的夾具能滿足零件的加工精度要求。 4.5 夾具設計及操作的簡要說明 由于是大批大量生產，主要考慮提高勞動生產率。因此設計時，需要更換零件加工時速度要求快。本夾具設計，用移動夾緊的大平面定位三個自由度，定位兩個自由度，用定位塊定位最后一個轉動自由度。 夾具體是夾具的基礎件，夾具體上所有組成部分都必須最終通過這一基礎件連接成一個有機整體。為了滿足加工要求，夾具體應有足夠的剛度和強度，同時結構工藝性要好。 由于鑄造工藝性好，幾乎不受零件大小、形狀、重量和結構復雜程度的限制，同時吸振性良好、抗壓能力好，故此選用鑄造夾具體，材料選取HT200，鑄造成型后時效處理，以消除內應力。 由于工件采用V型塊定位Φ48mm外圓面，這就要求V型塊固定在一個與水平面成45°的支撐面上。我們可以采用加工一有45°面的支撐塊固定在夾具體上，經過切削加工達到我們要求的定位尺寸。 小結 這是我大學期間，在學完全部課程和生產實習之后的又一次實踐性學習。經過了3個星期努力，我終于完成了任務。 在這次畢業(yè)設計中，使我懂得了運用學過的知識，把理論融入到實踐中。以前在課本中不明白的很多問題，也得到了徹底的解決。 這次畢業(yè)設計主要是根據(jù)要求設計工藝和某道工序的專用夾具。設計工藝與設計夾具，我都是第一次實踐，經過老師的指導，我都順利完成了。 在畢業(yè)設計中，我懂得了解決問題并不是只有一種方法的道理，要實事求是，要以花錢少辦好事為原則，這樣才能成為一名優(yōu)秀的設計人員。 在此，感謝學校和各位老師給了我這個難得的學習機會，我將會更努力地完成我的學業(yè)，為校爭光！ 參考文獻 〈〈機械制造技術基礎畢業(yè)設計指南〉〉 主編：宗凱 化學工業(yè)出版社 〈〈機械制造工藝學〉〉 主編：陳明 機械工業(yè)出版社 〈〈機械制造技術基礎畢業(yè)設計指導教程〉〉 主編：鄒青 機械工業(yè)出版社 〈〈機械設計畢業(yè)設計手冊〉〉 主編：吳宗澤、羅圣國 高等教育出版社