CA6140滤油器体工艺规程制订及专用夹具三维设计.docx

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CA6140滤油器体工艺规程制订及专用夹具三维设计

本科毕业设计

设计题目：

CA6140滤油器体工艺规程制订及专用

夹具三维设计

院系名称：

机械工程学院

专业班级：

机械设计制造及其自动化机制12-1班

姓名：

学号：

指导教师：

职称：

讲师

2016年6月10日

黑龙江科技大学

毕业设计任务书

学生姓名：

吕赦军

任务下达日期：

2015年12月21日

设计开题日期：

2016年3月24日

设计开始日期：

2016年3月28日

中期检查日期：

2016年5月06日

设计完成日期：

2016年6月10日

一、一般部分设计题目：

CA6140滤油器体工艺规程制订及专用夹具三维设计

二、专题部分设计题目：

基于Solidworks的专用夹具三维设计

三、设计的主要内容：

（1）设计参数：

给定“CA6140滤油器体”零件图，年产量按8000件/年生产；

（2）设计图纸：

设计2~3套专用夹具，要求每套专用夹具绘制相关夹具装配图、部分零件图等，折合0#图纸1.5张左右；

（3）设计计算书主要内容及字数要求：

CA6140滤油器体的工艺规程制订、专用夹具定位方案确定与定位精度分析及夹紧力计算等，共计1.5万左右字数；四、设计目标：

综合运用所学知识，进行多种方案比较，确定最佳工艺路线，并通过合理选择、设计计算，完成CA6140滤油器体的加工工艺编制；利用Solidworks三维软件设计，进行专用夹具的结构设计，要求方案可行，结构合理；按照工程技术规范要求，整理好技术资料，编写出设计说明书。

指导教师：

院（系）主管领导：

2015年12月21日

黑龙江科技大学

开题答辩成绩评定书

调研报告、可行性论证报告成绩（20分）

开题答辩成绩：

开题答辩委员会审核意见：

组长签字：

成员签字：

年月日

黑龙江科技大学

中期答辩成绩评定书

中期答辩成绩（20分）

中期答辩成绩：

中期答辩委员会审核意见：

组长签字：

成员签字：

年月日

黑龙江科技大学

毕业设计综合评定书

指导教师评阅意见（10分）：

评阅成绩：

指导教师签字：

年月日

审阅教师评阅意见（10分）：

答辩时准备提出的问题：

评阅成绩：

审阅教师签字：

年月日

答辩委员会评语（40分）：

答辩成绩：

答辩委员会主任签字：

副主任签字：

答辩委员会委员签字：

年月日

综

合

评

定

开题成绩

（20分）

中期检查成绩（20分）

评阅成绩

（10分）

审阅成绩

（10分）

答辩成绩（40分）

综合

成绩

摘要

合理安排工艺工序，不仅能够保证制造零件的形位公差、尺寸公差等技术要求，而且还可以延长使用寿命以及提高生产效率和降低生产成本。

因而机加工艺的编制对于整个机械制造行业水平发展起着关键作用。

因而为了更好地安排滤油器体工艺规程，在通过结合工厂的调研和实习总结，充分分析、理解零件的工艺性后，对其的工艺过程进行了全套、完整的制订，其中包括了可行性方案的论证、计算设计说明和夹具设计等内容。

夹具设计主要针对两个工序，而每个夹具的定位、夹紧都采用了不同的结构，其中一套采用典型的滑柱式夹紧机构，一套则采用回转压板三联动装置，都在一定理论基础上进行了适当的创新。

为了更好地呈现专用夹具的构架特征，结合Solidworks三维建模，更加直观、具体地呈现了其模型。

关键词：

定位；工艺规程；专用夹具；三维模型

Abstract

Reasonablearrangementoftechnologicalprocesscanmeetsuchtechnicalrequirementsofmanufacturingpartsasgeometrictolerance,sizetoleranceandsoon.Furthermore,itcanalsorealizethereductioninproductioncostandimprovementinproductionefficiencyaswellastheextensionofparts’servicelife.Therefore,theformationofmechanicalprocessingplaysanimportantroleinthewholedevelopmentofmechanicalmanufactureindustry.Forthebetterarrangementforprocessingprocedureofoilfilter,acompletetechnologicalprocesssystemhasbeenformulatedafterafullanalysisandunderstandingofparts’processthroughcombiningthefactoryresearchwithinternshipsummary.Itincludesthedemonstrationoffeasiblescheme,theinstructionofcalculationdesignandfixturedesignetc.

Fixturedesignmainlyfocusesontwoprocessingprocedureswithdifferentstructuresineachfixture’spositioningandclamping.oneadoptsthetypicalguidepillarclampingmechanism,andtheotherusesthethreelinkagedeviceofRotarypressplate.Bothofthemhavebeeninnovatedonacertaintheoreticalbasis.Inordertoshowthestructuralcharacteristicsofthespecialfixture,Solidworks3Dmodelingisinvolvedtodisplaythefixture’smodelmoredirectlyandspecifically.

Keywords:

Allocation;Processengineering;Specialfixture;3Dmodeling

第一部分本科毕业设计调研报告

1.1概述

滤油器在机床上有着过滤和缓冲油液的功能，对机床性能影响大，是一个重要的零件。

因此零件的配合部分必须精加工，保证其配合无误，以防止漏油等不利于机床加工情况的出现，提高车床的综合性能。

由于零件的结构比较特殊，某些工序在机械加工时难以定位夹紧，需要设计出专用夹具。

故本次毕业设计题目是完成CA6140滤油器体的机械加工工艺规程的编制及工艺专用夹具的三维设计。

为了更好地完成此次课题，参加了哈尔滨东安汽车发动机制造有限公司的实地调研。

通过本次考察、参观，实地看到了某些工件从毛坯件到成品的全过程加工的工艺路线和一些加工过程中用到的夹具，包括通用夹具，组合夹具，专用夹具，让我对工艺和夹具有了近一步的认识。

1.2学生、教师简介

学生简介

姓名

专业

班级

学号

机械设计制造及其自动化

机制12-1班

指导教师简介

姓名

工作单位

专业

职称

学校教师

黑龙江科技大学

机械

讲师

企业教师

哈尔滨东安汽车发动机制造有限公司

机械

高级工程师

1.3调研时间及调研形式

本次调研时间为:

2016年3月6日~2016年3月26日

调研的形式为:

到工厂车间进行实地参观、考察，并结合车间老师的讲解与介绍，后期通过网上（中国知网、维普等网站）和图书馆等途径收集所需要的数据和资料。

1.4调研企业及其概况

图1-1参观照1图1-2参观照2

调研企业：

哈尔滨东安汽车发动机制造有限公司

该公司是中国、日本和马来西亚等“三国六方”在1998年9月4日投资兴建的，坐落在，美丽的冰雪之都哈尔滨，隶属中国长安汽车集团，一般简称东安汽发或东安三菱。

公司主要制造、研发、经营从日本汽车公司引进的发动机、变速器和相应的一些零部件，它制造的发动机黄金排量涵盖到2.0L以下，能作为很多车型的动力装置。

由于机加生产线、装试生产线采用了世界先进水平，公司年产量更是巨大的，到目前为止，它销售收入、工业总产值达到上百亿元，实现工业增加值几十亿元，并且这个发展趋势正在迎头直上。

发展至今，已经与国内很多知名公司的多个车型实现合作，并且配套生产。

也正是抓住了良好的机遇，东安在这几年以来更是缔造了这个行业的奇迹，揽获了多个第一。

1.5调研内容

1.5.1课题所涉及技术领域的基本情况

随着科学技术的发展，对机能要求越来越高。

滤油器体是能过滤在液压油中的杂质、污物，净化液压油，控制液压油中杂质和污物颗粒的大小及数量，使进入到液压系统中去的液压油的污染度降低，把液压油的污染程度控制在所允许的范围之内[2]。

除此之外，滤油器还有缓冲的作用，它对车床的综合性能、耐用度和加工精度等都有很大的影响。

在很早的时候，沈阳市四新五金厂工人经过两个多月的反复实践，改革成功了车床滤油器。

滤油器由油泵和滤油网组成，中间用油管联接，主要用于当时用于C620和C620-1型车床上。

1.5.2课题采用的设计方法、研发手段等情况

本次毕业设计的主要任务是完成滤油器机械加工工艺顺序安排和相应专用夹具的三维设计。

其中制定工艺路线时，首先明确零件的生产纲领，确保产品质量，并以最低成本的加工路线使工件满足各项技术、精度等要求。

在制定工艺过程时，需按照形位公差、尺寸公差、粗糙度等对各表面安排相应工序。

一般分为以下几个阶段：

表1-1工艺阶段

阶段

特点

第一阶段

本阶段为粗加工，这个阶段的加工余量比较大，是加工过程最先开始的，是为半精加工提供定位基准和均匀且适当的余量；

第二阶段

本阶段为半精加工阶段，这个阶段的作用是为零件主要表面的精加工做好准备，加工余量较上一阶段相对小很多；

第三阶段

本阶段为精加工阶段，这个阶段的作用是使零件主要表面，即精度要求高的表面达到图样要求，并完成一些次要表面的加工，如钻孔、攻丝等，此阶段切去的余量很少；

第四阶段

本阶段光整加工阶段，本阶段的作用是提高加工面的尺寸精度和表面质量，减小工件表面粗糙度值，主要适于公差等级在IT6及以上，粗糙度值Ra0.2以下的表面。

热处理工序的安排，应根据零件材料和热处理目的而定[1]。

夹具的设计需依据六点定位原理，即用夹具上按一定要求合理布置的六个定位支撑点与工件的定位基准相接触，相应限制工件的六个不定度，其中每个支撑点限制一个不定度，使工件在夹具中有唯一正确的位置的方法[1]。

根据限制的不定度数，定位分为完全定位、部分定位、重复定位、欠定位四种。

工件在机床或者夹具中定位，若六个不定度都被限制时，称为完全定位。

工件在机床或者夹具中定位，若六个不定度没有被完全限制，称为不完全定位。

工件在机床或者夹具中定位，若几个定为支撑点重复限制同一个或几个不定度，称为重复定位，也叫过定位。

工件在机床或者夹具中定位，若定为支撑点数少于工序加工要求应予以限制的不定度数，则工件定位不足，称为欠定位。

在通常情况下，应尽量避免出现重复定位，而在已加工过的工件表面或精度高的毛坯表面作为定位基准时，为了提高工件的定位稳定性和刚度，在一定条件下允许采用重复定位[1]。

在确定工件定位方案时，欠定位是绝对不允许的。

在了解工艺特点与夹具设计的相关要求后，通过调研、搜集查阅资料，从典型零件角度研究编制加工工艺，而夹具设计从典型结构下手，通过类比法，进行模仿改良和设计。

在设计过程中，查看相关机械设计手册、图册等相关资料。

除此之外，利用计算机CAXA、SolidWorks作为二维、三维辅助设计，两者的结合把设计、抽象设计变成可观、直观的图纸、模型信息。

1.5.3现阶段存在技术问题

滤油器体作为机床的一个典型零件，它是保证机床在工作过程中所需液压油、润滑油清洁度的关键部位。

通过这次调研，一般滤油器加工选材为了追求经济利益加工精度不高。

同时，工厂许多专用夹具在产品停产以后或者产品技术改革后，会造成大量的原有的夹具不再使用，造成了大量的资源浪费。

夹具的柔性化设计不到位，许多小批量生产使用通用夹具，保证不了零件的加工精度，废品率较高。

1.5.4市场需求及产品应用前景分析

机械制造业是我国重要的行业，是国家科学技术发展和生产力提高的支柱产业之一。

随着近些年来国家制造业不断地发展，提出了一系列如“中国制造2025”等发展谋略，西方国家也提出了工业4.0概念。

而工业的发展必然离不开机床，只有与时俱进的机床才能保证工业的发展。

滤油器体作为影响机床总体加工性能的一个关键零件，未来机床的设计过程中肯定必不可少。

因此，滤油器的市场仍然非常大，如果能在不提高成本的前提下，提高了滤油器的各项性能，那么在未来市场的产品竞争力和市场地位也将大幅度提高。

1.5.5结论

本次课题是CA6140滤油器体工艺规程制订及专用夹具三维设计。

对于机械设计制造及其自动化专业而言，无疑是一次针对性很强、实践要求很高的难得的锻炼机会。

并通过这次去公司的调研实习，知道了零件加工工艺编制合理的重要性，而专用夹具的使用能很好地保证制造质量和提高制造效率，使之能够适应生产纲领，还有工件制造的尺寸公差、形位公差的保证，并在符合结构设计的条件下减少成本投入。

所以在编制零件的工艺过程时，应在考虑生产纲领、设备条件等各情况下来分析制定符合实际制造的工艺过程，而夹具的设计应该考虑其实用性及经济性。

第二部分本科毕业设计可行性报告

2.1设计课题要达到的设计目的

此次设计综合性、实践性强，涉及知识面广，具体讲是为了实现正确地解决滤油器体在加工工艺中的工艺路线安排，包括工序基准（粗、精基准）的选择、重要表面的工序安排（粗加工、半精加工、精加工阶段，热处理的安排、工序的组合等），并结合制造过程和要求选择机床、刀具、夹具、量具，选择工序余量、切削用量，并计算出相应的工时。

并对其中难加工、难定位的工序设计专用夹具来保证零件的制造质量和加工效率，同时用软件进行夹具三维建模。

因此在设计时既要科学合理应用所学包括工艺、互换性、机床等基本理论知识，又要注意联系实际生产实践情况，只有将理论与实践相结合，才能很好的完成本次设计。

2.2调研结论

本次课题是CA6140滤油器体工艺规程制订及专用夹具三维设计。

对于机械设计制造及其自动化专业而言，无疑是一次针对性很强、实践要求很高的难得的锻炼机会。

并通过这次去公司的调研实习，知道了零件加工工艺编制合理的重要性，而专用夹具的使用能很好地保证制造质量和提高制造效率，使之能够适应生产纲领，还有工件制造的尺寸公差、形位公差的保证，并在符合结构设计的条件下减少成本投入。

所以在编制零件的工艺过程时，应在考虑生产纲领、设备条件等各情况下来分析制定符合实际制造的工艺过程，而夹具的设计应该考虑其实用性及经济性。

2.3方案设计

材料选择：

选择HT150的毛坯铸件。

HT150属于中强度铸铁件，其具有工艺简单，铸造性能好，铸造应力小的特点，并可不用人工时效，有一定机械强度和良好的减震性，适用于制造承受中等应力的零件和在弱腐蚀环境工作的零件[3]。

工艺路线安排首先要明确零件的生产纲领，确定其生产类型。

这次项目课题的生产类型为大批量生产，所以采用专用夹具，并遵循工序分散原则来提高生产

效率。

现编制两套工艺路线，具体如下：

方案一：

CA6140机床滤油器体加工工艺规程

工序01：

铸造

工序02：

检验清砂

工序03：

热处理

工序04:

扩∅30孔至∅30mm

工序05：

粗车∅48外圆表面至∅50.5mm，B端面至36.9mm

工序06：

粗车A端面至104.9mm

工序07：

粗镗∅38内圆表面至∅36.6mm

工序08：

半精车∅48外圆表面至∅49mm，B端面至34.8mm，切退刀槽

工序09：

半精车A端面至103.8mm，

工序10：

半精镗∅38内圆表面至∅38mm，倒角

工序11：

精车A端面至103mm

工序12：

精车∅48外圆表面至∅48.4mm

工序13：

钻3×∅9mm通孔

工序14：

锪平∅26

工序15：

钻∅26表面∅11mm孔

工序16：

扩∅11孔至∅15mm

工序17：

攻M18螺纹

工序18：

锪平∅36表面

工序19：

钻∅36表面∅11mm孔

工序20：

扩∅11孔至∅15mm

工序21：

攻M18螺纹

工序22：

去毛刺

工序23：

检验入库

方案二：

CA6140机床滤油器体加工工艺规程

工序01：

铸造

工序02：

检验清砂

工序03：

热处理

工序04:

扩∅30孔至∅30mm

工序05：

粗车A端面至104.9mm，∅38内圆表面至∅36.6mm

工序06：

粗车∅48外圆表面至∅50.5mm，B端面至36.9mm

工序07：

半精车A端面至103.8mm，∅38内圆表面至∅38mm，倒角

工序08：

半精车∅48外圆表面至∅49mm，B端面至34.8mm，切退刀槽

工序09：

精车A端面至103mm

工序10：

精车∅48外圆表面至∅48.4mm

工序11：

钻3×∅9mm通孔

工序12：

锪平∅26

工序13：

钻∅26表面∅11mm孔

工序14：

扩∅11孔至∅15mm

工序15：

攻M18螺纹

工序16：

锪平∅36表面

工序17：

钻∅36表面∅11mm孔

工序18：

扩∅11孔至∅15mm

工序19：

攻M18螺纹

工序20：

磨∅48外圆表面至∅48mm

工序21：

去毛刺

工序22：

检验入库

4.3工艺装备的三维设计

4.3.1.夹具零件的三维设计

1、JJT01零件三维设计

夹具共由30类零件，59个零件构成。

其中螺母、轴承等标准件可以直接生

成。

现将主要零件的建模过程进行说明。

如图4-1为JJT01-01，夹具体，其生成的主要特征为：

拉伸凸台、拉伸切除、镜像、圆周阵列、异型孔导向、装饰螺纹、倒圆角。

图4-1夹具体

如图4-2为JJT01-03,支撑件，其生成的主要特征为：

拉伸凸台、拉伸切除、倒圆角。

如图4-3为JJT01-04，钻模板，其生成的主要特征为：

拉伸凸台、拉伸切除、拔模（向内）。

图4-2支撑件图4-3钻模板

如图4-4为JB/T8029.2-1999，支撑钉B型，其生成的主要特征为：

旋转凸台、倒角。

如图4-5为GB/T2089-1994，圆柱螺旋压缩弹簧，其生成的主要特征为：

螺旋线、（插入基准面）、扫描、拉伸切除。

图4-4支撑钉B型图4-5圆柱螺旋压缩弹簧

如图4-6为JB/T7270.8-1994，球头手柄A型，其生成的主要特征为：

旋转凸台、（插入基准面）、拉伸切除、拉伸凸台、异型孔向导、装饰螺纹、倒角。

图4-6球头手柄A型

如图4-7为JJT01-12，斜齿轮，由于其特殊性，可以直接由软件输入模数、齿数、齿宽、压力角、螺旋角等参数得到。

图4-7斜齿轮

零件的生成特征基本类似，在这里不再赘述，具体模型见三维图。

2、JJT02零件三维设计

夹具共由23类零件，51个零件构成。

其中螺母等标准件可以直接生成。

现亦将主要零件的建模过程进行说明。

如图4-8为JJT02-01，夹具体，其生成的主要特征为：

拉伸凸台、拉伸切除、（插入基准面）、镜像、圆周阵列、异型孔导向、装饰螺纹、倒圆角。

图4-8夹具体

如图4-9为GB/T119.1-2000，圆柱销，其生成的主要特征为：

拉伸凸台、倒角。

如图4-10为JB/T8010.2-1999，转动压板A型，其生成的主要特征为：

拉伸凸台、拉伸切除、倒圆角。

图4-9圆柱销图4-10转动压板A型

如图4-11为JB/T8045.2-1999，可换钻套，其生成的主要特征为：

旋转凸台、拉伸切除、倒角。

如图4-12为JB/T8004.6-1999，菱形螺母，其生成的主要特征为：

拉伸凸台、拉伸切除、装饰螺纹、倒圆角。

图4-11可换钻套图4-12菱形螺母

如图4-13为JJT02-06，支撑座，其生成主要特征为：

拉伸凸台、拉伸切除、异型孔导向、装饰螺纹、倒圆角。

如图4-14为JJT02-07，拉盘，其生成主要特征为：

拉伸凸台、拉伸切除、圆形阵列、旋转切除、倒圆角。

图4-13支撑座图4-14拉盘

其他零件的生成特征基本类似，在这里不再赘述，具体模型见三维图。

4.3.2.夹具的装配及爆炸图设计

1、JJT01三维装配及爆炸图

三维装配图只要将生成的三维零件通过软件插入装配建模，并予以相应的配合，如重合、平行、同轴、垂直等约束条件，即可得到三维装配图。

如图4-15是经过配合后得到的三维装配图模型。

图4-15JJT01三维装配图

夹具的爆炸图只要进入三维装配的爆炸视图命令，然后选择相应零件，依次按装配顺序反向移动零件，爆炸图见图4-16。

图4-16JJT01爆炸图

2、JJT02三维装配及爆炸图

同样，其三维装配图生产与JJT01类似，也是将生成的三维零件通过配合将零件有序合理的装配到一起，即可得到三维装配图。

如图4-17是经过配合后得到的三维装配图模型。

图4-17JJT02三维装配图

同样，夹具的爆炸图只要进入三维装配的爆炸视图命令，然后选择相应零件，依次按装配顺序反向移动零件，爆炸图见图4-18。

图4-18JJT02爆炸图

结束语

本次课题的主要任务分为以下内容：

一是完成工件的工艺规程制订及相应计算；二是对难以定位、夹紧的工序设计专用夹具工艺装备，并通过软件三维建模。

制定工艺规程，明确工件的生产纲领等原始资料后，分析被加工零件，选择毛坯。

而设计工艺过程包括划分工艺过程的组成、选择定位基准、选择零件表面的加工方法等。

在整个工艺规程的编制中，需要借助各种参考文献，工艺手册、图册等相关资料，从而对每个工序、每个加工表面根据尺寸公差、形位公差等技术要求确定出切削用量，即切削速度、背吃刀量与进给量，同时算出工序尺寸、偏差和Ra值等。

在完成以上内容后，进行工序基本时间的计算。

工艺装备的设计主要是针对工艺过程中难以定位、夹紧的工序设计的。

夹具主要由定位元件、夹紧元件、对刀和引导元件、夹具体及其它部件组成。

并计算出夹具定位时产生的定位误差，确定夹紧力。

在设计中，一个采用了典型的滑柱式结构，里面涉及到斜齿轮齿条的传动，结构经典，夹紧简单，另一个则采用了螺旋三联动夹紧方式，同样在二联动的基础上进行创新改造而来。

最后，运用了Solidworks三维软件进行三维建模，使设计更加具体化、直观化。

致谢

在课题的完成过程中，我必须要十分感谢张志平老师。