工艺技术CA车床滤油器体的工艺参数及夹具体设计大全.docx
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工艺技术CA车床滤油器体的工艺参数及夹具体设计大全
（工艺技术）CA车床滤油器体的工艺、参数及夹具体设计大全
设计题目：
CA6140车床滤油器体的工艺、参数及夹具体设计大全
学院：
专业：
班级：
指导教师：
学生姓名：
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M181.5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M181.5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Ra1.6m。
Ra1.6m的表面，余量要适当增大。
分析零件，各加工表面均为Ra1.6m，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
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。
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
3-9
2-11
30
公差等级CT
10
10
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
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
105.3
33.7
68.3
52.4
37.3
0
0
0
2．1．4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，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Ra1.6，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Ra6.3，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Ra6.3，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0938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，；
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，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，；
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M181.5深14mm）；
工序11加工进油孔（锪26平面，钻11孔，扩16孔深18mm,攻丝M181.5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，。
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。
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。
（3）选择量具
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。
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车床滤油器体的机械加工工艺过程如表2所示。
工序号
工序内容
机床
00
机器砂型铸造毛坯
——
01
检验毛坯、清砂
——
02
热处理
——
03
粗车左端面
C620-1
04
先锪30内孔面，再粗扩38内孔
Z535
05
粗车48外圆，切退刀槽
C620-1
06
精扩38内孔，倒角，
Z535
07
精车48外圆
C620-1
08
钻3-9通孔
Z525
09
精磨左端面
M7150
10
加工出油孔
立式钻床
11
加工进油孔
立式钻床
12
去毛刺
——
13
精磨48外圆
M1432
14
检验
——
表2：
CA6140车床滤油器体的机械加工工艺过程及设备
2．3．2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，硬度为150HBS至200HBS，毛坯的重量约为1.1千克。
生产类型为大批生产，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。
48h6所需精度要求高，需进行粗车—精车—精磨。
精车此时直径余量为1.3mm，精磨此时直径余量为0.1mm，剩下的粗车时直径余量为52.4-48-1.3-0.1=3mm，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
1.3
IT11（0-0.160）
48.1
粗车
3.0
IT13（0-0.390）
49.4
毛坯
F（0-3.6）
52.4
（2）确定轴向工序尺寸
如图4所示，图中尺寸均未标注公差，均按毛坯公差等级确定为IT14.
图4：
工序轴向尺寸
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。
工序
工位
工位尺寸
00铸造毛坯
机器砂型铸造毛坯
参见毛坯图所示
01备坯
检验毛坯、清砂
——
02热处理
人工时效
——
03车左端面
粗车左端面
保长102.5mm
04锪30内孔，粗扩38内孔
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65.5mm
05粗车48外圆和退刀槽
粗车48外圆
车外圆至49.4
车退刀槽
31.5mm
06精扩38内孔和倒角
铰38内孔
铰内孔至38，保长65.5mm
内孔倒角
1C
07精车48外圆
精车48外圆
精车外圆至48.1
08钻3-9通孔
钻3-9通孔
钻3-9通孔
09精磨左端面
磨左端面
保长102mm
10加工出油口
孔口锪平
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14mm
11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16孔，深18mm
攻丝
攻丝M18x1.5，深12mm
12去毛刺
去毛刺
——
13精磨48外圆
精磨48外圆
精磨外圆至48
14检验
检验
——
表4：
各加工工序的工序尺寸
2．4确定切削用量及基本时间
2．4．1工序03粗车左端面
（1）本工序为粗车左端面，已知加工材料为HT150，机床为C620-1型卧式车床，工件装在三爪自定心卡盘上，所选刀具为YG6硬质合金可转位端面车刀。
根据《切削用量手册》表1，由于C620-1机床的中心高为200mm，故选刀杆尺寸为16mm25mm，刀片厚度取为6mm，根据《切削用量手册》表3，选择平面带倒棱型前刀面，刀具的几何参数为：
，
，=
确定切削用量
（2）确定背吃刀量
取粗车余量为2.8mm，可一次走刀切除，留0.5mm作为精磨余量，故取粗车背吃刀量为=2.8mm。
（3）确定进给量f
根据《切削用量手册》表4，在加工材料为HT150，车刀刀杆尺寸为16mm25mm，工件直径为62~105mm，=2.8mm时，f=0.6~1.2mm/r，按C620-1车床说明书，纵向进给量初步取f=0.8mm/r。
（4）选择刀具磨钝标准及耐用度
根据《切削用量手册》表10，硬质合金可转位车刀后刀面最大磨损量取为1.0mm，耐用度为1800s。
（5）确定切削速度
根据《切削用量手册》表12，当用YG6硬质合金可转位车刀加工=165~181Mpa的灰铸铁，4mm，f0.8mm/r时，切削速度=79.8m/min。
由《切削用量手册》表21-6,21-7,21-5,11,21-9查得一系列切削速度修正系数分别为：
=1.0，=0.83，=0.8，=1.15，=1.24
故
=79.8=79.81.00.830.81.151.24=75.6m/min
则机床主轴转速
n===229.2r/min
根据C620-1机床说明书，选择n=230r/min
这时的实际切削速度
===75.9m/min
（6）计算机床进给机构的强度
根据C620-1机床说明书，其进给机构允许的横走刀力=5100N，根据《切削用量手册》表17，当=170~212Mpa，2.8mm，f0.8mm/r，=，=1.26m/s，走刀力=950N，由于实际切削时使用条件的变化，根据《切削用量手册》表22-3查得的修正系数为：
=1.0，=0.75，=1.13
故实际走刀力为
=9501.00.751.13=805.1N
因为=805.1N<5100N，故进给量合理。
（7）校验机床功率
根据《切削用量手册》表19，当=165~200Mpa，2.8mm，f0.8mm/r，=1.26m/s时，=2.4KW。
切削功率的修正系数根据《切削用量手册》表22-3查得
==0.92，==1.0
故实际切削功率
=2.40.921.0=2.2KW
根据C620-1机床说明书，当n=230r/min时，机床主轴允许的功率
=5.9KW
因为<，故所选择的切削用量可在C620-1机床上进行。
最后确定的切削用量为
=2.8mm，f=0.8mm/r，=75.9m/min，n=230r/min
（8）计算基本工时
基本工时的计算公式为
==由《切削用量手册》表20，查得y+=2mm，则
==0.3min
2．4．2工序04先锪30内孔面，再粗扩38内孔
工步1锪30内孔面
（1）本工步为锪30内孔，使内孔径达到30，孔壁粗糙度值达到Ra3.2，机床为Z535型立式钻床，工件装在专用夹具上，所选刀具为YG8焊接硬质合金刀片式平面锪钻，其直径为30mm。
确定切削用量
（2）确定背吃刀量
铸件上铸出孔径为27.2，工件要求孔径为30，则初取背吃刀量=（30-27.2）/2=1.4mm。
（3）确定进给量f
由《切削加工简明实用手册》表8-80，对于HT150，硬度为150~200HBS，当所用刀具为硬质合金锪钻时，进给量f=0.15~0.30mm/r，按Z535机床说明书，取f=0.20mm/r。
（4）选择刀具磨钝标准及耐用度
根据《切削加工简明实用手册》表8-77，硬质合金锪刀后刀面最大磨损量取为1.0mm，耐用度为50min。
（5）确定切削速度
由《切削加工简明实用手册》表8-80，对于HT150，硬度为150~200HBS,当所用刀具为硬质合金锪钻时，切削速度=90~106.8m/min，取=95m/min，则机床主轴转速
n===1008r/min
按Z535机床说明书，取n=1100r/min，这时的实际切削速度
===103.7m/min
（6）计算切削力，扭矩及功率
按《切削加工简明实用手册》表8-78得
轴向力
F==588.60300.97=4726.5N
切削扭矩
M=x=225.630.97=38.7
切削功率
=2Mn=238.718.3=4.4KW
由于上述计算结果与机床说明书允许值相比，均允许，故确定采用切削用量
=1.4mm，f=0.2mm/r，=103.7m/min，n=1100r/min
（7）计算基本工时
按《简明机加工生产线工手册》表1-104得基本工时计算公式
==，其中取1mm，则
==0.02min
工步2粗扩38内孔
（1）本工步为粗扩38内孔，铸件上铸出的孔径为33.7，粗扩后，使孔径达到37。
机床为Z535型立式钻床，工件装在专用夹具上，所选刀具为YG8焊接硬质合金直柄扩孔钻，其直径为37mm。
扩刀的几何参数为
，，，，，
确定切削用量
（2）确定背吃刀量
粗扩直径余量为3.3mm，则背吃刀量=3.3/2=1.65mm。
（3）确定进给量f
由《切削用量手册》表27注释，对于HT150，硬度为150~200HBS，当所用刀具为硬质合金扩孔钻，钻37盲孔时，进给量f=0.3~0.6mm/r，按Z535机床说明书，取f=0.32mm/r。
（4）选择刀具磨钝标准及耐用度
根据《切削加工简明实用手册》表8-77，硬质合金扩孔钻后刀面最大磨损量取为1.0mm，耐用度为50min。
（5）确定切削速度
由《切削加工简明实用手册》表8-84，对于HT150，当所用刀具为硬质合金扩孔钻，刀具直径为37mm，=1.65mm，f=0.32mm/r时，切削速度=67.8m/min，则机床主轴转速
n===583.3r/min
按Z535机床说明书，取n=530r/min，这时的实际切削速度
===61.6m/min
（6）计算切削力，扭矩及功率
按《切削加工简明实用手册》表8-78得
轴向力
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